4. Минеральные вяжущие вещества

4.1. Классификация минеральных вяжущих. Общие сведения

Неорганическими (минеральными) вяжущими веществами называют материалы чаще всего в виде тонкомолотых порошков, способные при смешивании с водой (или, что бывает реже, с водными растворами солей) образовывать пластично-вязкую массу (вяжущее тесто), которая постепенно твердеет, превращаясь в прочное камневидное тело. По этим признакам неорганические вяжущие вещества (известь, гипс, цемент и др.) отличаются от органических вяжущих, например битумов, дегтей, смол. Последние обычно превращают в рабочее состояние расплавлением или растворением в органических жидкостях.

В настоящее время строители располагают обширной номенклатурой минеральных вяжущих веществ. Вместе с тем их виды имеют ряд общих признаков, позволяющих разделять (классифицировать) вяжущие вещества по отдельным видам и группам. Такими общими признаками, положенными в основу групповой классификации, являются следующие три:

область применения вяжущего;

сырьевые материалы для получения вяжущего, которые характеризуют его химический состав;

технологические параметры производства (например, температура и продолжительность обжига).

Наиболее важны для строителей свойства вяжущего вещества. Одни вяжущие твердеют только на воздухе, а другие могут затвердевать во влажных условиях и даже в воде. По этому признаку минеральные вяжущие вещества разделяют на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие вещества могут затвердевать и длительно сохранять или повышать прочность только на воздухе. К ним относят воздушную известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, жидкое стекло. В условиях повышенной влажности воздушные вяжущие вещества значительно снижают или совершенно теряют прочность.

Гидравлические вяжущие вещества могут затвердевать и длительно повышать прочность не только на воздухе, но и в воде. К вяжущим веществам этой группы относят гидравлическую известь, портландцемент, глиноземистый цемент и др. Обладая способностью затвердевать на воздухе и в воде, эти вяжущие имеют, кроме того, более высокую прочность, чем воздушные. Поэтому гидравлические вяжущие вещества наиболее ценны для строителей.

Вяжущие часто оценивают по скорости твердения. Наибольшей быстротой твердения обладает строительный гипс - он приобретает значительную прочность за несколько часов. Наиболее медленно твердеет воздушная известь, она в обычных условиях заметно отвердевает лишь через несколько недель или месяцев.

В строительном материаловедении принято разделять две стадии в процессе твердения: схватывание и собственно твердение. Такое членение процесса имеет весьма условный характер, но оно удобно для практических целей. Когда вяжущее тесто обнаруживает признаки загустевания, начиная заметно терять пластичность, то этот момент считают началом схватывания. Начало схватывания большинства цементов наступает не ранее 45 мин, а чаще всего - через 3 –4 ч после затворения водой. За это время на производстве успевают произвести перемешивание, транспортирование и укладку смесей. До начала схватывания вяжущее тесто обладает резко выраженными тиксотропными свойствами, т.е. способностью разжижаться при встряхивании и при других механических воздействиях, а затем, находясь в покое, вновь становится густо вязким. Тиксотропия вяжущего теста широко используется в практике, например, при уплотнении бетонных смесей вибрированием.

Когда вяжущее тесто полностью загустевает и превращается в твердое тело, но еще не обладающее практически значительной прочностью, то такой момент признают окончанием схватывания. У большинства цементов это происходит примерно через 6 – 8 ч, но не позднее 12 ч.

По механической прочности большинство вяжущих подразделяют на марки. Прочность вяжущих веществ находится в широком диапазоне.