«Байланыстырғыш заттар» пәні бойынша практикалық(семинар) сабақтарға арналған

Факультет: «Ақпараттық коммуникациялық технологиялар»

Кафедра «Геодезия және құрылыс»


«Байланыстырғыш заттар» пәні бойынша практикалық(семинар) сабақтарға арналған

ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛЫҚ
5В072900 «Құрылыс», 5В073000 «Құрылыс материалдарын, бұйымдарын және конструкциясын өндіру»

мамандықтарына арналған

Семей

«Геодезия және құрылыс» кафедрасының оқытушысы

Әдістемелік нұсқау 5В072900 «Құрылыс», 5В073000 «Құрылыс материалдарын, бұйымдарын және конструкциясын өндіру» мамандықтарының барлық бөлімдегі студенттеріне арналған

«Геодезия және құрылыс» кафедрасының отырысында

Ғимараттар мен имараттарды қайта құру, жаңғырту өндірістік, азаматтық ғимараттар мен имараттарды күшейтудің ерекшеліктерін оқып-білу және аралық қабырғаларды болат қаптамамен күшейту,өндірістік ғимараттардың аралық қабырғаларын есептеуді үйренуге негізделген.

Оған қоса кірпіштен салынған үйдің қабырғасы мен іргетасын есептеу: ортадан сығылған көтеруші қабырғалардың, кірпішті бағаналардың, жертөле қабырғаларын, қабырға астындағы іргетастың қабілетін анықтауды қамтиды.

Курстың мақсаты құрылыс ғимараттарын қайта жаңғырту өндірістік технологияның ең маңызды құрылымы жасалған құрылыс қалпына келтіру туралы білімнің қажетті көлемі мен сапасын студенттерге жеткізуге көмекші кешенді ұйымдастырылған әдістемелік құрал болып табылады.

1. 
   Тұтқыр заттар.
   
2. 
   Анор-ганикалық заттар.
   

Гидравликалық түтқырлар болса, олар тек ауа бар жағдайда ғана емес, сонымен қатар су ішінде қатаюға және беріктік алуға қабілетті. Оларға гидравликалық әк, портландцемент, саз балшықты цемент, пуццлоңды портландцемент, шлакты портлаңдцемент, үлғайғыш цемент ж.б. жатады.

Тұтқырды сумен араластыра бастағаннан, оның қатты жағдайға ауысуына дейінгі уақытты үстасу кезеңі дейді. Артық қосылған су түтқырдың қатаюын баяулатады, сондықтан үста-су уақытын түтқыр массасынан пайызбен анықталатын цемент қамырының қалыпты қоюлығы жағдайында айқындалады.

Тұтқыр зат сумен араласқан соң, гидратация мен гидролиздің физика-химиялық процестері салдарынан ұстаса бастайды -цемент қамырының қозғалмалығы кемиді. Мүның өзі үсталу кезеңінің басталуына сай келеді. Цемент қамырының қозғал-малығы толығынан жойылып, оның қатты затқа айналуы үстасудың соңына сай келеді. Тұтқырлар үстасу уақыты бойынша 3 топқа бөлінеді.

Тез үстасатын - үстасудың басталуы 3-10 минутта байқала-ды. Осыңдай қысқа кезеңде ерітінді мен бетонды дайыңдап және тесеп үлгеру іс жүзінде мүмкін емес, сондықтан түтқырларға арнайы үстасу мен заттың қатаюын бөсеңдететін баяулатқыш-тарды қосады.

Қалыпты үстасатын - басталуы 45 минуттан ерте емес, ал аяқталуы 10 сағаттан кем емес; осындай түтқырларға әдетте

бетондар мен ерітінділерді дайындауда қолданылатын, цементтерді жатқызады;

Баяу үстасатын — үстасуы 10—12 сағат откен соң басталады. Қолайлы жайғасымдықтағы ерітінді мен бетон қоспаларын дайындау үшін қосылатын су мөлшерін түтқырмен химиялық қосылуға керекті шығыннан әлдеқайда молырақ алады. Хими-ялық реакцияға түспей, бос қалған су мөлшері біртіндеп буланады да бетонның қуыстылығын өсіреді, оның нәтижесінде бетон беріктігі төмендейді, басқа қасиеттері нашарлайды. Теория бойынша цементтің толық гидрациялануы үшін 18-20% су жеткілікті. Бірақ осындай су мөлшерімен дайындалған ерітінді мен бетон қоспалары кебулеу және қолайлы жайғаспайды.

1. 
   Тұтқыр заттардың қатаю мерзімі
   
2. 
   Тұтқыр заттарды қолдану технологиясы
   

Тұтқыр заттар гидрация мен қатаю процесі кезінде жылу бөледі. Цемент қамырының қатаю жылдамдығы оның жылу белуіне тура пропорционалды. Мысалы, 7 күн бойы қатаюы кезінде Ікг портландцемент 65 ккал (272 КДж) дейін жылу боледі. Түтқыр заттардың осы қасиеттері, бетондар мен ерітінділердің салқын жағдайда қатаюында өте пайдалы, бірақ ірі шомбалды бетондық қүрылыстарда, мысалы, гидротехника-лық бетонның ішкі бөлігінде температураның өсуі салдарынан (100°С дейін), ішкі және сыртқы қабаттар арасында температу-раның қүлама айырмашылығы орын алады. Бетонның біркелкі салқындамауы деформацияның дамуы мен сызаттануға әкеп со-қтырады. Сондықтан гидротехникалық қүрылыстарыңца, жы-луды аз белетін тек арнаулы цементтерді ғана қолданады.

Байланыстырғыш заттардың, \тұтқыр\ 4-5 мың жыл бұрын жасанды жолмен алынғаны белгілі. Египетте, Римде, Грекияда және Вавилонда гидравликалық қоспа араластырылған өкті ерітінділерді қол-дана отырып салынған бетонды құрылыс қалдықтары әлі күн-ге дейін сақталған.

Ағылшын зерттеушісі Джозеф Аспдин 1824 жылы жасанды тас өндірісіне патент алды. Портланд қаласының төңірегінде қазылып алынатын тасқа ұқсас болуына байланысты, оны кейінірек портландцемент деп атады.

1825 жылы Россияның әскери технигі Егор Челиев әктас пен балшық қоспасын 1200—1300°С температурада күйдіру аркылы суға шыдамды цемент алды. Күйдіру кезіндегі тас күйіңде алын-ған шала балқыманы ұнтақтаған. Осылайша өндірілген үнтақ-ты сумен араластырған соң, қоспа қатайып, жақсы механика-лық қасиеттері бар, суға төзімді тасқа айналған. Е. Челиев өзінің Мәскеуде басылған «арзан және сапалы мергель немесе ерек-ше берікті цементті су құрылыстарында, жеке айтқанда канал-дарды, көпірлерді, су қоймаларын, бөгеттерді, сақтағыштар мен жертөлені сылауға қолдану туралы үсыныстар» деген кітабында осындай цементтің өндірілу әдістері жазылған.

Көрсетілген зерттеушілердің цементті өңдіру жөніндегі үсы-ныстарында айтарлықтай өзгерістер болды, бірінші кезекте шикізатты күйдіру температурасы бойынша Дж. Аспдин былайша қорытыңдылады: портландцементті алу үшін шикізатты, кальций карбонатының ыдырауы салдарынан болатын газдың бөлінуіне дейін 1000-1100°С температурада күйдіру. Ал Е. Челиев болса шикізатты күйдіруді, балқу процесі орын алатын 1200°С температурадан жоғары жағдайда күйдіруді ұсынды.

Осыдан әрі қарай жүргізілген зерттеулердің көрсеткеніндей, портландцементті клинкерді өндіру үшін, шикізаттың қоспасын ішінара балқытуға дейін күйдіру керектігі расталды, себебіцементтің беріктігі мен суға төзімділігін қамтамасыз ететін негізгі клинкерлі минералдар,ең алдымен кальцийлі силикаттар, әкпен қаныққан сүйық балқымалы ортада пайда болады. 1000-1100°С шикізаттар жеткілікті түрде күймейді.

Дж. Аспдин ойлап тапқан цемент қасиеттері бойынша суға төзімді әкке жақын, сон-дықтан осы заманғы түсінікке орай, тіпті өзінің туған жері Англияда портландцемент деп танылмайды.

Қазіргі кезде цемент дүние жүзіндегі 120 елде өндіріледі. Бірақ цемент өндірісінің алдыңда келе жатқан 15 елде дүние жүзінде өндіріліп жатқан цементтің 85% шығарылады. Қазіргі кездегі цемент өндірісі осы заманғы құрылыс материалының негізгісі және әрбір елдің экономикалық потенциалын анықтайтын бас-ты көрсеткіштердің бірі болып саналады.

Ортаазиялық аймақта цемент өндірісі 1926 жылы маусымда Бекабад қаласында басталды (Өзбекстан Республикасы).

Орта Азияда бірінші болып Науайы қаласыңда кебу өдісімен жұмыс істейтін зауыт іске қосылды. Мүндай кебу едісімен жүмыс істеу кезінде жағылатын отын 30-35% үнемделеді. Кебу өдісінің, кеп мөлшерде шаң-тозаң болетін кемістігі бар, сон-дықтан кебу әдісі молынан тарамаған.

Цементтің тозаңдары қоршаған ортаға зиянды әсер етеді. Қазіргі мақсатта Науайыдағы цемент зауытында осы заманға лайықты тозаң ұстағыштар орнықтырылған. Осы мекемеде өндірістік процестерді механикаландыру мен автоматтандыру деңгейі жоғары.

Германияда өңдірілетін цементтің 90%, Жапонияда - 78%, Чехияда - 64%, Венгрияда - 55%, Болгарияда - 45%, Америка-да 42% кебу әдісімен өндіріледі. Осы технология ең тиімді және прогрессивті саналады. Цементті ойлап табудың өзі құрылыс-тағы жаңа деуірдін басталуына әкеп соқты.

Бетон технологиясының дамуы мен қүрылыста темірбетон конструкцияларын молынан қолдану тез қатаятын, сульфатқа шыдамды, кернеулі сияқты цементтің жаңа түрлерін әзірлеп шығаруды және оларға деген сұранысты ұлғайтты.

Қазақстанда портландцементті, шлакты портландцементті, үй құрылыс зауыттарында қолданылатын жылдам қатаятын цементті, су техникалық кұрылысқа керекті сульфатқа төзімді цементті, мүнай мен газ скважиналарында пайдаланатын там-понажды цементті, ақ және түсті цементті және басқа да түрлерін өндіру жолға қойылған.

Республикада өндірілетін цементтің сапасы жақсарып келеді, түрі, саны үлғаюда. Жылдам қатаятын, ерекше берікті, үлғай-ғыш, гидрофобты, түрлі түсті жөне цементтің басқа түрлерінің өндірістік көлемі өсті.
Бақылау сұрақтары:

1. 
   Құрылыс қоспаларына қосатын байланыстырғыш заттар
   
2. 
   Қазақстанда жиі қолданылатын байланыстырғыш заттарды ата
   

Ауа әгі. Бор, әктас, доломитті және мергельді әктастар сияқ-ты, қүрамында кальций мен магнийдің карбонаттары бар тау жыныстарын күйдіру жолымен, арзан, тек ауада ғана қатаятын ауа әгін өндіреді. Осындай жолмен алынған ақ немесе сүр түс-тес енімдер сусызданған кальций тотығынан және бірен-саран магний тотығынан түрады. Оларды сөнбеген немесе тасты әк деп атайды. Күйдірілген соң, оны үнтақтау арқылы қайнақты әкті алады.

Ауа әгін өндіруге керекті шикізатта 85% кальций (СаСОз), 7% аздап магнезит (М§С03) жөне 8% аздап глинозем (А1203) болуы керек. Әктасты күйдіру арқылы ауа әгін ондіру кезінде кальций мен магаий карбонатгарының (СаС03, М§С03), каль-ций мен магий тотықтарына (СаО, М§0) жөне көміртекті газға ыдырауына негізделген. Осы процесте көміртекті газ басқа газ-дармен бірге пештен бөлініп ұшып кетеді. Пеште кальций мен магнийдің тотығынан тұратын қуысты тас қалады. Күйдіру про-цесінде әктастың массасы 44% дейін, ал көлемі 12-14% азаяды.

Әкті күйдіру шахталы немесе сақиналы пештерде 950—1100°С температурада іске асырылады. Әктасты күйдіретін шахталы пеш 9.3.1-суретте керсетілген. Тік бағыт бойынша шахталы пешті шартты түрде кептіру, қыздыру, күйдіру жөне салқындату аймақтарына бөлуге болады. Пештің биіктігі 20 м жетеді, ал ішкі бөлігінің диаметрі 4 м. Сыйымдылығы 120 т жететін пештің ішіндегі әктас, 24 сағат бойына жылумен өңделген соң сөнбеген әкті тасқа айналады.

Шахталы пештің жетістігі сол, ондағы шикізатты кептіру мен қыздыру біруақытта жүреді.

Онымен қатар, көмірді пайдалану кезінде пайда болатын күл әктің сапасын на-шарлатады.

Шахталы пеш:

Сұйық отынмен газды қолданған жағдайда керісінше әк сапасы жақсарады. Отынға Х ~ шахта; 2 " ™за™ беРіп. тұратын қондырғы;

3 - ауа жеткізпш;жұмсалған шығын күидірілген әк өз құндылығының 15-17 %-ын құрайды. Брілген өк өз қүндылығы-ның 15—17. 4 - тарақ; 5 - дайын өкті түсіру.

Практикалық сабақ №5

Әктің сөнуі
Сабақтың мақсаты: Әтің сөну уақытын бақылау, реакцияларды болжау, мөлшерлеу. Әкті қолдану технологиясымен танысу, білу.

Сабақ жоспары:

1. 
   Әкті сөндіру технологиясы
   
2. 
   Әкке қосылатын өзге де қоспалар
   
3. 
   Әк шикізат ретінде
   

Сөнбеген әктас сумен (35—50%) біріккен уақытта, ол ша-шылып ұнтаққа айналады - гидратты әк пайда болады. Егер араластырылған судың мөлшерін ұлғайтсақ, онда сөнген әктен қамыр пайда болады.

Сөндірілген әкті арнайы сөндіргіштерде өндіреді және оны көп жағдайда қалау мен сылау ерітінділеріне қолданады.

Әктің қасиеті. Әкті тутынушыга сөнбеген әктас және гидратты әк-қамыр немесе үнтақ күйінде жеткізеді. Әк қамырының тығыздығы 1400 кг/м3, үнтақты гидратты әктікі — 500 кг/м3, ал диірменге тартылған сөнбеген әктікі — 600 кг/м3.

1. 
   Құрылыс алаңында әкті дайындау
   
2. 
   Әк шығарушы зауыттар
   

Әкті ерітінділердің қатаю процесі кезінде, әктің карбонизациялануы ерітіндінің сыртқы қырынан басталады, ал ерітіндінің ішкі жағында кальцийдің сулы тотығы қалып қояды. Пайда болған кальцийдің карбонаты ерітіндінің қырлы беттерін тығыздайды және ауадағы көмірқышқыл газдың ерітіңді қаба-тына енуге қиындық тудырады, осының нәтижесінде карбони-зация процесі баяулайды.

Силикатты материалдар - бетон, кірпіш және басқа автоклавты бүйымдар өндірісіне керекті түтқыр қүрамында әкті қолданады.

Сөнбеген тасты әкті темір жол вагондарымен, жабық авто-машиналарда және контейнерлермен тасымалдайды. Сөнбеген майда үнтақталған әкті битуммен қанықтырылған қағаз қап-шықтар мен қаңылтыр контейнерлермен тасымалдап сақтай-ды. Сөнбеген әк кебу және жабық қоймаларда сақталғаны жөн. Егер әк қағаз қапшықтармен қапталса, оны 10-20 күн бойын-да пайдалану керек.

Орталық Азияда XIX ғасырдың ортасына дейін қүрылыста әк өте аз қолданылды. Ол кезде ауада қатаятын қүрылыстық материалдардың ішіңде ашық сары түсті сазды балшық пен ганч (қүрамында гипс пен балшық бар араласты күйдіру арқылы алынған материал) кеңінен пайдаланылды. Әкті өндірудің қара-пайым және арзан қолмен өндіру әдісі белгілі. Осы әдіс бойын-ша бастапқы шикізат (әктас, доломит, мергелді әктас) күмбез немесе пирамида пішінді қалап орнықтырады. Оның жоғарғы жағына түтін кететін қүбырларды орнатады, ал төменгі жағы-нан 3-4 күн бойына күйдіреді.

Күмбезді қаланған шикізаттың сырты балшықты сары топырақпен сыланады. Осындай әдіспен күйдірілген әк тазалығы және жоғарғы сапасымен ерекшеленеді, себебі отынды жағудағы пайда болған күл ар-найы осы мақсатқа тағайындалған жерге жиналады, ал түтінді газдар қүбыр арқылы шығып кетеді.

Осының нәтижесінде шикізат ластанбайды. Республикада әк шығаратын ірі зауыттардың салынуы осы өнімді молынан шығаруға мүмкіндік берді. Алайда, шахталы және сақиналы пештерде күйдірілген әкке отынның жану өнімдері қонады. Оның үстіне алынған әктің біртекті күймеуінің салдарынан, кейде тым күйдірілген немесе күймей қалған қос-палар араласы жиі кездеседі.

Қазақстанда әк өндірісіне керекті сапалы кен орындары жеткілікті. Республика зауыттарындағы әк өндірісінің технологиялық процестері шикізатты күйдірумен аяқталады, ал үнтақтау мен әкті сөндіру пайдаланылатын жерде орындалады, мүның өзі технологияның кемістігі болып табылады.

Практикалық сабақ №7

Гипсті тұтқыр заттар
Сабақтың мақсаты: Құрылыста қолданылатын гипсті тұтқыр заттарды әзірлеу технологиясы.

Сабақ жоспары:

1. 
   Құрылыста қолданылатын гипс, түрлері.
   
2. 
   Гипс шикізат ретінде
   
3. 
   Цементке қосылатын гипс технологиясы
   

Са S0₄ • 2Н₂0. Процестің температуралық шарттарына бай-ланысты гипсті тастан, қүрылыс гипсын, жоғарғы берікті гипс, ангидридті цементті өндіреді.

Гипстік шикізат есебінде гипсті және ангидридті тасты (СаS0₄), кейбір өндіріс қалдықтарын (фосфогипс, борлыгипс) қолданады.

Бірінші сортты гипс өндірісі үшін, табиғи гипсті тастың құрамындағы СаS0₄ • 2Н₂0 мөлшері 90% аз болмауы керек, ал екінші сортьгда 65% аз емес.

Табиғи гипс тасы - шөгінді тау жынысы, ақ түсті, Моос шкаласы бойынша қаттылығы 2, тығыздығы 2200—2400 кг/м³.

Екісулы кальций сульфатын қыздырғанда 65°С бастап оның біртіндеп сусыздану - дегидратация процесі жүреді. Қыздырудың шегі 170°С шектеледі. Осындай жағдайда гипс тасы судың 1,5 молекуласын жоғалтады және баяу түрде 0,5 молекулалы суы бар гипске айналады:
СаS0₄-2Н₂0 = СаS0₄- 0,5 Н₂0 + 1,5 Н₂0.
Осындай затты құрылыс гипсі, ал кейде алебастр деп атай-ды. Жартысулы гипстің екі модификациясы бар - а және р\ Жабық аппараттарда (автоклавта) б-гипсі (жоғаргы берікті), ал ауамен әрекеттесетін ашық аппараттарда в-гипсі пайда болады.

Гипс өндірісі. (3-формалы құрылыс гипсін үш әдіспен алады:

- гипс тасын ұнтақ жағдайына дейін ұсақ майдалайды, осыдан кейін жылумен өңдейді;

- дөрекі ұсақталған гипс тасын күйдіреді, кейіннен ұсақтап ұнтақтайды;

- ұсақталған гипс тасын су буының жоғарғы қысымымен өңдейді, осыдан кейін кептіріп ұсақтайды.

Гипс тасын шахталы, сақиналы, айналмалы пештерде күйдіреді немесе булы қазандықтарда қайнатады. Шахталы пештерге гипс тастарын өлшемдері 70-300 мм кесектер түрінде салады. Сақиналы пештерде, күйдірілетін гипс тастарының ірілігі 15 мм, ал булы қазандықтарда қайнатуда - 25-30 мм көп бол-мауы керек.

Гипс тастарын жылумен өңдеу әдісін, бәрінен бүрын, шикізат қасиеті мен өндірілетін өнім мөлшеріне байланысты таңдап алады.

Гипс тасын балғалы қондырғыларда немесе шарлы диірмендерде ұсақтайды. Егер үнтақты белгілі жағдайға дейін майдалау керек болса, онда тасты алдын ала кептіреді.

Гипсті қазандықтағы қайнамалы қабатта пісіру әдісі іс жүзіңде кең тараған. Осындай қазандықтар, тік оське орнық-тырылған, араластырғышы бар болатты цилиндр түрінде да-йындалады. Оның ішіне гипсті үнтақ артылады. Қазандықтың шет-шетінен қыздыратын қүбырлар жүргізген. Гипс 100-105°С температурада пісіріледі - бөлінген су буының есебінен «қай-найды». Қазандықтың түбіндегі тор арқылы дайын өнім жи-нақтайтын қорапқа түседі. Көлемі 2 м³ қазандықтың қуатты-лығы сағатына 1000 кг дейін. Жоғарғы берікті қүрылыс гипсын қазандықтарда қысыммен (автоклавтарда) қайнатады. Өнімді дайын жағдайына дейін келтіруге 1-1,5 сағат уақыт шығындалады.

Қазіргі уақытта гипсті түтқырларды күйдіру процесі жоғарғы температурада жүреді, айналмалы пештердегі өндірістің өзі экологиялық жағынан едәуір тиімді деп саналады. Мүндай өдіс тек күрылыс гипсын ғана емес, онымен қатар басқа да гипсті түтқырларды өндіруге мүмкіндік тудырады (9.3.2-сурет).

1 - гипс тасын қабылдайтын қорап; 2 - дөрекі ұнтактайтын диірмен;

3 - айналмалы пеш; 4 - тозаңды шөктіретін камера; 5 - күйдірілген гипстің

корабы; 6 - шарлы диірмен; 7 - дайын бұйым өнімі

Қоспалар әр ордан өткеннен кейін өнделеді.