Минеральные вяжущие вещества

Минеральные вяжущие вещества и их характеристика

Смешайте порошок с водой — и через какое-то время получите камень. Именно так, если упростить, работают минеральные вяжущие. Но за этой простотой стоит целая система: разные группы веществ, свои способы производства и точно выверенные температуры обжига. Разберём всё по порядку — от определения до различий между воздушными и гидравлическими вяжущими.

Схватывание — это процесс, при котором вяжущая пластичная масса теряет пластичность, но прочности ещё не набирает.

Две большие группы

Все минеральные вяжущие делят на две группы, и разница между ними — в отношении к воде.

Воздушные. Такие вещества твердеют и долго сохраняют или даже наращивают прочность только на открытом воздухе. Повышенная влажность им во вред: во влажной среде они заметно теряют прочность. В эту группу входят гипс, ангидритовый цемент, воздушная известь, растворимое стекло и подобные им.

Гидравлические. Эти прочнее воздушных. Они способны твердеть и долго сохранять прочность как на воздухе, так и в воде. К ним относят различные цементы и гидравлическую известь.

Как их получают: два ключевых процесса

Производство любого минерального вяжущего держится на двух операциях.

Помол. Сырьё стремятся тонко измельчить — либо до обжига, либо уже готовый продукт после него. Тонкость помола напрямую сказывается на итоговых свойствах искусственного каменного материала: чем мельче частицы, тем выше клеящая способность пластичной массы, которая образуется при смешивании вяжущего с водой.

Обжиг. Здесь единого рецепта нет — режимы обжига для воздушных и гидравлических вяжущих различаются.

Воздушные вяжущие подробнее

Самые распространённые воздушные вяжущие — гипсовые и магнезиальные вещества, а также воздушная известь и растворимое стекло. Пройдёмся по каждому.

Гипсовые вещества

Сырьём служит гипсовый камень — двуводный гипс и ангидрит. В нём всегда есть примеси: глина, песок, известняк, органика. Итоговый продукт зависит от вида сырья и температуры обжига, а разброс свойств получается большой.

• Обжиг до 170 °C даёт строительный гипс, формовочный гипс и высокопрочный гипс.
• Обжиг при 800–1000 °C — ангидритовое вяжущее и высокообжиговый гипс.

Воздушная известь

Её получают, обжигая (но не до спекания) известняки, в которых глинистых примесей не более 6 %. В ход идут мел, известняк-ракушечник, плотные и доломитовые известняки, другие карбонатные породы. Примеси в них встречаются самые разные — кварц, глинистые вещества, углекислый магний.

Производственная цепочка простая: добыча известняка, дробление его до фракции 60–200 мм и обжиг.

Магнезиальные вяжущие

Сегодня применяют два таких вяжущих:

• каустический магнезит — результат обжига магнезита при 700–800 °C;
• каустический доломит — результат обжига природного доломита при 650–750 °C.

Растворимое стекло

Это силикат натрия или силикат калия, а его водный раствор называют жидким стеклом. От обычного стекла его отличает главное свойство — растворимость в воде. Варят его в стекловаренных печах при 1300–1400 °C, а сырьём выступают кварцевый песок, сода или сульфат натрия.

Гидравлические вяжущие подробнее

После затворения водой гидравлические вяжущие твердеют и на воздухе, и в воде. Схема такая: сначала масса схватывается на открытом воздухе, а затем продолжает твердеть уже в воде, долго сохраняя и наращивая прочность.

Откуда берётся эта способность к длительному водному твердению? Её обеспечивают ферриты кальция, силикаты и алюминаты, которые образуются при производстве вяжущего. Количественно всё это выражают через гидравлический модуль — отношение содержания основного оксида к суммарному содержанию кислотных оксидов в составе вещества. У каждого вяжущего он свой: например, у гидравлической извести модуль лежит в диапазоне от 1,7 до 9.

Так и складывается общая картина: сначала вяжущее относят к воздушным или гидравлическим, затем проводят через помол и обжиг с нужной температурой, и на выходе получают материал, который из порошка превращается в прочный искусственный камень — где-то только на воздухе, а где-то и под водой.