Гидравликалық әк
Гидравликалық әк: анықтамасы және шикізаты
Гидравликалық әк — құрамында 6–24% саз және ұнтақ-дисперсиялы құм қоспасы бар әктасты (CaCO₃) балқытуға жеткізбей күйдіру арқылы алынатын өнім. Күйдірілген өнім диірменде тартылып, дайын ұлпа тәрізді гидравликалық әк алынады.
Шикізат және гидравликалық модуль
Гидравликалық әк өндіруде әдетте мергелді әктас қолданылады. Оның құрамында, әдетте, 6–25% саз және ұнтақ-дисперсиялы құм қоспасы болады. Шикізаттың химиялық құрамы гидравликалық (негіздік) модульмен сипатталады: бұл CaO мөлшерінің қышқылдық оксидтер мөлшеріне қатынасы.
Талап
Гидравликалық модуль m = 1,7–9 аралығында болуы керек.
Мағынасы
m төмендеген сайын гидравликалық қасиет артады және күйдіру өнімінде бос CaO аз қалады. m жоғарылаған сайын өнім ауалық әкке жақындайды.
Модуль бойынша жіктелуі
- Ауалық әк: m > 9
- Босаң (әлсіз) гидравликалық әк: m = 4,5–9
- Күшті гидравликалық әк: m = 1,7–4,5
- Романцемент үшін: m = 1,7–1,1
Сөну сипаты
- Босаң гидравликалық әк сумен әрекеттескенде белсендірек сөнеді, ұнтаққа ыдырауға бейім; сөнбейтін түйіршіктер салыстырмалы түрде аз.
- Күшті гидравликалық әк қарқынды сөнбейді; ал m = 1,7–1,0 болса, мүлде сөнбеуі мүмкін және қасиеті бойынша романцементке жақындайды. Мұндай өнімді шектік (цементтік) әк деп атайды.
Күйдіру кезінде жүретін негізгі процестер
1) Карбонаттың ыдырауы
900–1000°C аралығында CaCO₃ → CaO + CO₂.
2) Саз минералдарының ыдырауы
Саздық минералдар аморфты қышқылдық оксидтерге айналады: SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃.
3) Қатты фазадағы реакциялар
1000–1100°C кезінде CaO қышқылдық оксидтермен әрекеттесіп, төмен негізді силикаттар, алюминаттар және ферриттер түзеді: 2CaO·SiO₂, 2CaO·Al₂O₃, 2CaO·Fe₂O₃.
Осы қосындылар күйдіру өніміне гидравликалық қасиет береді. Жалпы алғанда, гидравликалық әк көпкомпонентті материал: оның бір бөлігі (CaO және MgO) ауалық қасиетке, ал силикаттар, алюминаттар, ферриттер — гидравликалық қасиетке жауап береді. Силикаттар мен ферриттердің мөлшері артқан сайын гидравликалық қасиет күшейеді.
Өндірісі және қатаюы
Өндірістік кезеңдер
- 1 Шикізатты өндіру және ұсақтау.
- 2 Мергелді шахталы немесе айналмалы пештерде күйдіру.
- 3 Күйдірілген өнімді жақты немесе балғалы ұсақтағыштарда ұсақтау.
- 4 Диірменде тарту және ұнтақтау.
Ұнтақтылық талабы
Ұнтақтылығы №008 електе 5–7% қалдық қалатындай болуы керек.
Қатаю механизмі және режимі
Қатаю кезінде ауалық және гидравликалық қатаюға тән процестер қатар жүреді. Алдымен CaO гидратацияланып Ca(OH)₂ түзеді. Кейін кальций силикаттары, алюминаттары және ферриттері гидраттанып, коллоидтық және субмикрокристалдық күйдегі гидратты қосындылар қалыптастырады. Уақыт өте гидраттар тығыздалып, Ca(OH)₂ кристалдарымен бірігіп тұтас конгломератқа айналады.
Ұсынылатын қатаю режимі
Материалдың екі түрлі қатаю процесі қатар жүретіндіктен, қатаюды аралас режимде жүргізген дұрыс: алдымен құрғақ ауада, кейін ылғалды ортада. Гидравликалық модуль жоғарылаған сайын құрғақ ауада ұзақтау ұстауды қажет етеді.
Қасиеттері және қолданылуы
Негізгі физика-механикалық көрсеткіштер
Бос күйдегі тығыздық
600–800 кг/м³
Нағыз тығыздық
2,6–3,0 г/см³
Су қажеткерлігі
Ауалық әкпен салыстырғанда төменірек (құрамындағы силикаттар мен ферриттер ерітіндінің жұмсақтығын төмендетеді).
Ұстасу мезгілі
Ұстасу мезгілі көбіне кальций оксидінің мөлшеріне тәуелді: босаң гидравликалық әк тезірек ұстасады, бірақ баяу қатаяды; күшті гидравликалық әкте керісінше байқалады. Әдетте ұстасудың басы 0,5–2 сағ., соңы 2–16 сағ. аралығында.
Сумен араластыру: көлемдік деформацияны азайту
Екі сатылы су қосу (П.И. Боженов)
Сумен араластырғанда CaO қарқынды сөнсе, масса көлемі ұлғайып жарылу қаупі туындайды. Сондықтан суды бірден түгел қоспай: алдымен 10–15% су қосып араластырып, 20–30 минут күтеді; содан кейін қалған суды қосып қайта араластырады.
Температураға негізделген шешім
Егер алғашқы аз сумен араластырғанда қоспа температурасы 40°C-тан жоғары көтерілмесе, барлық суды бірден қосып араластыруға болады: көлем өзгерісі бірқалыпты жүреді.
Гипс қосу ұсынысы (В.В. Манжурнет)
Зиянды деформация қаупін төмендету үшін диірменде тарту кезінде 2–5% гипс қосу ұсынылады. Гипс әктің сөнуін баяулатып, деформацияны шектейді.
Мықтылықты анықтау және нормативтік деңгейлер
Мықтылық 1:3 құрамды (аз жұмсақ) ерітіндіден жасалған стандарт үлгілерді сынау арқылы анықталады. Үлгілер: 1 тәулік жабық ыдыста сақталады, 6 тәулік су үстінде, одан кейін 21 тәулік су астында қатаяды.
Босаң гидравликалық әк
28 тәуліктен соң қысқандағы мықтылық шегі ≥ 2,0 МПа.
Күшті гидравликалық әк
7 тәулікте ≥ 1,0 МПа, ал 28 тәулікте ≥ 5,0 МПа.
Түстендіру және сәндік қолдану
Сілтіге төзімді минералдық пигменттерді (охра, сурик, мумия, қызғылт крон, ұнтақталған кірпіш) қосу арқылы түрлі-түсті әк алуға болады. Әдетте пигмент мөлшері 5%-дан аспайды. Мұндай өнімдер сәндік-әрлеу материалы ретінде қолданылады.
Қолданылу аясы және шектеулері
Қолданылуы
- Суға төзімділігі мен мықтылығы жоғары құрылыс ерітінділерін дайындау.
- Әк-пуццоландық цементтер өндіру.
- Төмен маркалы жеңіл және ауыр бетондар жасау.
- Көлік жүктемесі төмен жолдарда сазды топырақты беріктендіру.
Ескерту
Ауасы дымқыл ортада қолданылған гидравликалық әк негізіндегі ерітінділер мен бетондар ұзақмерзімді материалдарға жатады. Алайда тығыздығы төмен болғандықтан, ауыспалы сулану–құрғау және мұздану–еру режимдеріне төзімділігі жеткіліксіз болуы мүмкін.
Романцемент
Романцемент құрамында 25%-дан көп саз қоспасы бар ізбестік немесе доломиттенген мергелдерді балқытуға жеткізбей, шахталы немесе айналмалы пештерде 1000–1100°C температурада күйдіру арқылы алынады.
Құрамын реттеу
Қасиеттерін тұрақтандыру үшін диірменге тарту кезінде 5%-ға дейін гипс және 15%-ға дейін белсенді минералдық қоспалар қосылады.
Шикізат талабы (гидравликалық модуль)
Романцементке арналған мергелдің гидравликалық модулі m = 1,1–1,7. Осы аралықта CaO-дың негізгі бөлігі силикаттар, алюминаттар және ферриттер түзуге жұмсалады. Көбіне дайын табиғи мергел пайдаланылады.
Ұнтақтылық, тығыздық, ұстасу
Ұнтақтылық
Гидравликалық әктікіндей деңгейде болуы керек.
Тығыздық
Бос күйде 800–1000 кг/м³, тығыздалғанда 1100–1300 кг/м³, нағыз тығыздық 2,6–3,0 г/см³.
Ұстасу мезгілі
Басы: араластырғаннан кейін 20 минуттан ерте емес; соңы: 24 сағаттан кем емес.
Мықтылығы және маркалары
Мықтылық гидравликалық әкке ұқсас әдіспен анықталады. 7 тәуліктегі қысқандағы мықтылығы бойынша романцементтің 25, 50, 100 және 150 маркалары бар; алайда 25 және 50 маркаларын шығару көбіне экономикалық тұрғыдан тиімсіз. Романцементтен жасалған бұйымдар ылғалды ортада мықтылығын біртіндеп арттырады.
Қолданылуы
Романцемент гидравликалық әк қолданылатын салаларда пайдаланылады: қалау мен сылауға арналған ерітінділерді, төмен маркалы бетондарды дайындауда қолданылады және портландцементті үнемдеуге мүмкіндік береді.