Statybiniai mišiniai
Turinys
1. Cementas 3
1.1. Apie cementą 3
1.2. Cemento rūšys 3
1.3. Gamybos technologija 4
1.4. Reakcijų lygtys 4
2. Skiediniai 5
2.1. Tinkavimo 5
2.2. Statybinis 6
3. Betonas 6
4. Silikatinės plytos 7
5. Asbestas 71. Cementas
1.1. Apie cementą
Cementas – tai miltelių pavidalo mineralinė rišamoji medžiaga. Paprastai būna hidraulinė. Kartais cementu vadinamos ir kai kurios orinės rišamosios medžiagos pavyzdžiui magnezinis cementas. Cemento ir vandens (rečiau polimerinės emulsijos ar įvairių druskų tirpalo) tešla ima rištis, o ilgainiui sukietėja į akmenį. Svarbiausi junginiai suteikiantys cementui hidraulinių savybių (gebėjimą rištis, kietėti ir išlikti stipriam ne tik ore, bet ir vandenyje), yra kalcio ssilikatai ir kalcio aliuminatai. Jie gaunami išdeginus cemento žaliavas, dažniausiai jų mišinį(pvz., klintį ir molį, klintį ir boksitą, klintį ir mergelį). Cemento svarbiausios savybės yra tešlos rišimosi pradžia ir pabaiga, kietėjimo (stiprumo didėjimo) pobūdis, stiprumas (aktyvumas), vandens sąnauda normalios konsistencijos, kuri nustatoma Vicato prietaisu, cemento tešlai gauti. Cemento rišimąsi lėtina gipsas, boraksas, cukrus, greitina kalcio chloridas, natrio silikatas, natrio nitratas, kalcio sulfatas ir kita. Geriausiai cementas kietėja drėgnoje aplinkoje. Kuo intensyviau cementas kietėja, tuo daugiau dėl mineralų hidratacijos ir hidrolizės eegzoterminių reakcijų išsiskiria šilumos. Sukietėjusio cemento stiprumą nusako jo aktyvumas ir markė. Cemento aktyvumas – tai standartinių prizmės pavidalo bandinių stipris gniuždant. Jo skaitinė vertė, išreikšta jėgos kilogramais į kvadratinį centimetrą ir sumažinta iki artimiausios valstybiniuose standartuose nurodytos reikšmės, vadinama ccemento marke (pvz., M300, M500). Cementas laikomas sausai palaidas silosuose arba fasuotas maišuose, palaidas vežamas geležinkeliais ar automobiliniais cementvežiais. Ilgai laikomo cemento aktyvumas mažėja. Cementas yra svarbiausias betono, skiedinio, abestcemenčio, fibrolito ir kitų gaminių komponentas. 1.2. Cemento rūšys
Svarbiausios cemento rūšys skiriamos pagal cheminę sudėtį. Labiausiai paplitęs portlandcementis (jame vyrauja baziniai kalcio silikatai). Aliuminatinis cementas greitai stiprėja kietėjimo pradžioje (jame vyrauja kalcio aliuminatai). Pucolaninis cementas, be portlandcemenčio klinkerio arba kalkių, turi ir aktyviųjų mineralų priedų. Šlakinis cementas yra granuliuoto šlako ir kalkių, portlandcemenčio arba gipso malinys. Iš pagrindinio cemento, papildyto įvairiais priedais, gaminami specialieji cementai: plėtrusis cementas ( į portlandcementį arba aliuminatinį cementą pridedama plėtriųjų priedų – statybinio gipso, tetrakalcio aliuminato), hidrofobinis cementas (į portlandcementį, aliuminatinį cementą, šlakinį cementą pridedama hidrofobinių priedų –– muilanaftės, asidolio, oleino rūgšties ir kitų), polimercementis (į portlandcementį pridedama polimerų – latekso, polivinilaceto). Daugelis specialiųjų cementų gaminamai tik iš portlandcemenčio. Seniausias cementas yra romancementis. Jo gamybos technologiją 1796 sukūrė J. Parkeris (D. Britanija). 1824 J. Aspdinas (D. Britanija) išrado portlandcementį. 1.3. Gamybos technologija
Portlandcementis yra labiausiai paplitusi cemento rūšis. Pagrindiniai portlandcemenčio gamybos procesai: įkrovos apruošimas šlapiuoju arba sausuoju būdu, degimas iki sukepimo, gauto klinkerio malimas kartu su priedais.
Gaminant portlandcementį šlapiuoju būdu iš karbonatinių uolienų (klinties, kreidos) ir molio padaromas šlamas, kkuriame yra 32–45% vandens, o sausuoju būdu – žaliavos miltai. Įkrova paruošta šlapiuoju būdu, deginama sukamojoje, o sausuoju būdu – sukamojoje, kartais ir šachtinėje krosnyje. Gaminant portlandcementį sausuoju būdu sunaudojama mažiau kuro. Išdegus gautas klinkeris ataušinamas ir malamas su gipsu (iki 7,5 %), dažniausiai ir su aktyviais mineraliniais priedais (jų iki 20%); malama vamzdiniais malūnais. Taip gautas portlandcementis laikomas silosuose. 1.4. Reakcijų lygtys
Pagrindiniai cemento klinkerio mineralai:
3CaO SiO2 – trikalcio silikatas,
2CaO SiO2 – dikalcio silikatas,
3CaO Al2O3 – trikalcio aliuminatas,
4CaO Al2O3 Fe2O3 – tetrakalcio aliumoferatas
Reaguojant cementui su vandeniu, susidaro cemento akmuo (sukietėjęs cementas), kurio sudėtyje yra hidratuotų junginių.
Kadangi klinkerį sudarantys mineralai yra labai silpnų rūgščių ir stipriųjų bazių druskos, reaguodami su vandeniu, jie gali hidratuotis.
1) Pirmiausia su vandeniu reaguoja pagrindinis klinkerio mineralas – trikalcio silikatas. Šiuo atveju čia vyksta hidrolizės ir hidratacijos reakcijos, kurių metu susidaro dikalcio hidrosilikatas ir kalcio hidroksidas:
3CaO SiO2 + (n + 1H2O) 2CaO SiO2 nH2O + Ca(OH)2.
2) Dikalcio silikatas kalkėmis prisotintame tirpale paprastomis sąlygomis nesihidrolizuoja, bet lėtai hidratuojasi, ir susidaro dikalcio hidrosilikatas:
2CaO SiO2 + nH2O 2CaO SiO2 nH2O.
3) Trikalcio aliuminatas labai greitai hidratuojasi, susidaro trikalcio hidroaliuminatas:
3CaO Al2O3 + 6H2O 3CaO Al2O3 6H2O.
4) Reaguojant tetrakalcio aliumoferatui su vvandeniu, vyksta jo hidrolizinis skilimas, susidaro trikalcio hidroaliuminatas bei kalcio hidroferitas:
4CaO Al2O3 Fe2O3 + (m + 6)H2O 3CaO Al2O3 6H2O + CaO Fe2O3 mH2O.
Taigi cemento akmuo, kuris susidaro reaguojant klinkerio mineralams su vandeniu, sudarytas iš šių pagrindinių junginių:
kalcio hidroksido – Ca(OH)2, kuris virsta CaCO3,
dikalcio hidrosilikato – 2CaO SiO2 nH2O,
trikalcio hidroaliuminato – 3CaO Al2O3 6H2O,
kalcio hidroferito – CaO Fe2O3 mH2O.
Hidrosilikatai, hidroaliuminatai ir hidroferitai vandenyje netirpsta ir pamažu pereina iš koloidinės į kristalinę būklę, sudarydami cemento akmenį.2. Skiediniai
2.1. Tinkavimo
Tinkavimo skiedinys būna kalkinis, cementinis, kalkių ir gipso (pastarasis skiedinys greitai rišasi). Dekoratyvinių tinkavimo skiedinių rišamoji medžiaga būna spalvotas cementas, portlandcementis, kalkės, užpildas – kvarcinis smėlis, marmuro, granito grūdeliai. Dedama plastifikuojančių, dekoratyvinių priedų, pigmentų.2.2. Statybinis
Mūrijimo skiedinys būna kalkinis (plastiškas, nesitraukia, bet lėtai kietėja, neatsparus drėgmei, stiprumas gniuždant 0,4 – 1 MPa; vartojamas antžeminėms pastatų dalims), cementinis (stiprumas gniuždant >10 MPa, atsparus drėgmei, bet neplastiškas), cemento ir kalkių, cemento ir molio (plastiškas, pakankamai stiprus ir atsparus šalčiui).3. Betonas
Betonas ¬– tai dirbtinis akmuo, konstrukcinė statybinė medžiaga. Gaunamas sukietėjus rišamosios medžiagos, užpildų ir vandens (kai kada polimerinės emulsijos ar įvairių druskų tirpalo) mišiniui. Rišamoji medžiaga – dažniausiai įvairūs cementai (cementbetonis; labiausiai paplitęs, paprastai vadinamas ttiesiog betonu), bismutas, kalkės gipsas, termoreaktingos dirvos, mišri, pvz., cementas ir įvairios organinės medžiagos (polivinilo acetato emulsija, lateksai, silicio organiniai junginiai, poliamidai, dervos). Betono užpildai būna smulkūs (grūdelių skersmuo <5 mm) ir stambūs (5-150 mm), gamtiniai (įvairių uolienų skalda, žvyras ir smėlis) ir dirbtiniai (keramzitas, šlakas, agloporitas), mineraliniai ir organiniai (pvz., medienos pjuvenos), sunkūs ir lengvi (akyti). Paprastai naudojamas smulkių ir stambių užpildų optimalus mišinys. Betonas be stambaus užpildo vadinamas smulkiagrūdžiu betonu (smėlbetonis, skiedinys). Smulkaus užpildo neturi arba jo mažiai turi stambiaporis betonas. Svarbiausi betono rodikliai yra tankis (jį paprastai lemia užpildų masė), stiprumas, vandens pralaidumas, atsparumas šalčiui, šiluminis laidumas. Pagal tankį skiriamas labai sunkus betonas (tankis >2500 kg/m3, pvz., apsauginis), sunkusis betonas (tankis 1800-2500 kg/m3) ir jo atmainos (hidrotechninis betonas, kelių ir aerodromų betonas, kaitrai atsparus betonas, sulfatams atsparus betonas, impregnuotasis betonas, dispersinis betonas), lengvasis betonas (tankis 500-1800 kg/m3) ir jo atmainos (pemzbetonis, perlitbetonis, keramzitbetonis, agloporitbetonis, akytasis betonas), labai lengvas betonas (tankis <500 kg/m3; paprastai stambiaporis su labai lengvais užpildais arba akytasis betonas). Didesnio tankio betonas yra stipresnis, atsparesnis šalčiui, mažiau praleidžia vandens, bet labiau praleidžia šilumą. Betono stiprumą nusako jo stipris gniuždant (jis dažnai vadinamas tiesiog marke), centriškai tempiant ir lenkiant. Pagal vandens pralaidumą betonas būna W2-W12 markių
(W12 markės betonas beveik nepraleidžia vandens). Betono atsparumas šalčiui priklauso nuo vandens įgeriamumo: kuo mažiau betonas įgeria vandens, tuo jis atsparesnis šalčiui. Matuojamas užšaldymo ir atšaldymo ciklais. Betono šiluminis laidumas yra svarbus išorinėms pastatų konstrukcijoms: kuo betonas geriau praleidžia šilumą, tuo konstrukcija turi būti storesnė. Betono šilumos laidumo koeficientas yra ~1,0 W/(mK), labai lengvo ~0,07 W/(mK). Betonas yra atsparus gaisrui (kelias valandas išbuvęs ~1000 ºC temperatūroje nekeičia savybių); ilgiau veikiamas aukštos temperatūros betonas silpnėja. Agresyvi aplinka (jūrų, balų, kanalizacijos vandenys, ssieringieji dūmai, rūgštys, sulfatai, reibalai, cukrus) betoną ardo.
Betonas yra viena iš svarbiausių statybinių medžiagų. Iš betono daromos pastatų ir inžinierinių statinių gniuždomosios laikančiosios ir atitvarinės konstrukcijos, grindys, iš labai sunkaus – branduolinių įrengimų biologinė apsauga, iš labai lengvo – šilumos ir garso izoliacija. Armuotasis betonas (gelžbetonis) naudojamas ir tempiamoms konstrukcijoms. Pirmiausia betonas buvo daromas su gipsu ir kalkėmis. Masyvioms konstrukcijoms statyti betoną, kaip akmenų jungimo medžiagą, naudojo egiptiečiai, senovės graikai, romėnai. Didžiajai kinų sienai naudotas betonas su kalkėmis. Iš tokio bbetono pastatytas ir Panteono šventyklos kupolas. 18 a. betone imta naudoti naują rišamąją medžiagą – romancementį, o 19 a. portlandcementį. Išradus gelžbetonį (19 a.) betonas tapo viena iš svarbiausių statybinių medžiagų. 20 a. II pusėje imta naudotis polimerines rišamąsias medžiagas.4. SSilikatinės plytos
Silikatinės plytos gaminamos iš smėlio ir kalkių mišinio. Kalkės su 10–15% smėlio sumalamos rutuliniais malūnais. Maltos negesintos kalkės ir smėlis sumaišomi (mišinyje turi būti 6–8% kalcio oksido), mišinys truputį sudrėkinamas ir laikomas būgnuose arba silosuose, kad pasigesintų kalkės. Iš gesintos masės presuojamos plytos; tai daroma dažniausiai revolveriniais prietaisais. Po to plytos 10–15 h kietinamos autoklavose sočiaisiais 0,8–1,2 Mpa slėgio garais. Iš silikatinių plytų mūrijami pastatai, kurių neveikia gruntinis ir tekantis vanduo, karštis (jos netinka krosnims ir dūmtraukiams mūryti). Silikatinių plytų gamyba paprastesnė negu keraminių, todėl jos pigesnės.5. Asbestas
Silikatų klasės pluoštinės struktūros mineralų grupė. Daugiausia tai vandeningi magnio, geležies, kai kada kalcio, natrio silikatai. Skiriamos dvi rūšys: serpentino grupės – chrizotilo asbestas (>95 % viso iškasamo asbesto), amfibolų grupės – aaktinolito asbestas, amozito asbestas, antofilito asbestas, tremolito asbestas. Baltas, šviesiai pilkas, geltonas, žalias iki juodo, rečiau melsvas, rudas. Blizgesys stiklo. Kietumas 1,5-6,5. Tankis 2100-3440 kg/m3. Lydymosi temperatūra 1000-1550 °C. Lengvai pleišėja į lanksčias ir stiprias skaidulas, kurių storis <1µm, ilgis nuo milimetro dalių iki 50-300 mm, kartais ir didesnis. Dėl atsparumo aukštoms temperatūroms, rūgštims bei šarmams ir blogo šilumos, garso, elektros laidumo asbestas naudojamas ugniai atspariems audiniams bei dažams, izoliacinėms medžiagoms, asbestcemenčiui ir statybinėms medžiagoms gaminti. 20 a. pabaigoje sumažėjo aasbesto gavyba, dėl mokslo įrodytos didelės rizikos asbesto pramonės darbininkams ir asbesto gaminių vartotojams susirgti plaučių vėžiu. 10 dešimtmetyje daugelyje šalių uždrausta ar apribota gaminti ir naudoti asbesto gaminius. Asbestas susidaro regioninio metamorfizmo, hidroterminių, kontaktinių metasomatinių procesų metu ultrabazinėse, bazinėse uolienose, dolomite, dolomitizuotoje klintyje. Slūgso gyslomis, lęšiais. Didžiausi telkiniai: Kanadoje, PAR, Zimbabvėje, Rusijoje.
Naudota literatūra:
1. Visuotinė lietuvių enciklopedija.
2. Lietuviškoji tarybinė enciklopedija
3. www.vtu.lt/upload/fmf_cbk/10%20dalis.doc
