Для получения многих искусственных СМ или склеивания штучных материалов в изделия и конструкции широко используют неорганические (известь, гипсовые вяжущие, растворимое стекло, ы) и органические (битумы, дегти, смолы, клеи) вяжущие вещества.
К вяжущим веществам относят любые порошкообразные, жидкие или пастообразные материалы, способные превращаться в камневидное тело при затворении их водой или отвердителем и связывать разнородные камни в единый монолит.
Общая классификация вяжущих веществ по А.А.Пащенко в зависимости от характера процессов происходящих при их твердении представлена в таблице 5.1.
| Группа вяжущего по основному характеру процессов твердения | Группа по химическому составу ВВ | Виды вяжущего вещества |
| I группа гидратационные вяжущие 1) воздушного твердения | неорганические | Гипсовые вяжущие (строительный гипс, высокопрочный гипс, формовочный гипс, медицинский гипс, ангидритовое вяжущее, высокообжиговый гипс, безобжиговый гипсовый) Воздушная известь Магнезиальные вяжущие |
| 2) гидравлического твердения | неорганические | Гидравлическая известь |
| Роман | ||
| Портланд и его разновидности Пуццолановые ы (пуццолановый, известково-пуццолановые, известково-зольные, известково-глинистые) | ||
| Шлаковые ы (шлакопортланд, сульфатно-шлаковые ы, известково-шлаковый, шлакощелочные вяжущие) | ||
| Глиноземистый | ||
| Расширяющиеся ы | ||
| 3) автоклавного твердения | неорганические | Автоклавные вяжущие (известко-кремнезе-мистые, шлаковые, известково-нефелиновые, силикатно-гидрогранатные и др.) |
| ^ II группа коагуляционные вяжущие | неорганические | Глина |
| органические | Битум и деготь | |
| ^ III группа (поликондинсационные (полимеризационные) вяжущие | неорганические | Растворимое стекло и вяжущие на его основе |
| Серный | ||
| Фосфатные ы | ||
| органические | Фенолформальдегидные, фурановые, полиэфирные, эпоксидные и др. смолы | |
| элементо-органические | Кремне-органические смолы Гидрализаторы этилсиликата Глетгрицериновый |
К первой группе относятся все традиционные вяжущие материалы, твердеющие после смешивания с водой. Для этой группы вяжущих материалов характерны реакции гидратации и гидролитической диссоциации:
А аq -→ А • аq,
A aq →• А' • aq A' • aq
А В- aq →• АВ • aq.
Ко второй группе могут быть отнесены вяжущие, представляющие собой типичные коллоидные системы и твердеющие за счет коагуляционного структурообразования.
К третьей группе относятся вяжущие материалы, твердеющие за счет реакций полимеризации и поликонденсации. Для этой группы вяжущих материалов характерны следующие реакции:
n А → [—А—]n
nА→ [—А'— ]n mА'',
Рассматриваемые группы вяжущих веществ отличаются как по своим свойствам, строению и типу химической связи, так и по процессам твердения. Вид химической связи (ионная, ковалентная) между отдельными атомами и группами атомов, а также размеры отдельных атомов и ионов или молекулярных групп и способность атомов к изменению координации определяют сложность строения веществ, используемых в качестве вяжущих.
Неорганические вяжущие вещества представляют собой искусственные тонкоизмельченные порошки, способные при смешивании с водой (в отдельных случаях с растворами некоторых солей) образовывать пластично-вязкую и легкоформуемую массу (вяжущее тесто), которая в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает и переходит в камневидное тело.
В большинстве случаев в вяжущее тесто вводят заполнители, что способствует экономии вяжущего и улучшению свойств искусственного камня. Неорганические вяжущие вещества в зависимости от их способности твердеть в определенной среде делят на воздушные и гидравлические автоклавного твердения.
^ Воздушные вяжущие (известь воздушная, гипсовые и магнезиальные вяжущие, растворимое стекло) твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде.
Вяжущие вещества, способные твердеть и длительно сохранять или повышать прочность не только на воздухе, но еще лучше в воде, называют вяжущими водного твердения или гидравлическими вяжущими. Число разновидностей гидравлических вяжущих непрерывно увеличивается в результате использования новых видов сырья и применения новых способов производства.
В отдельную группу выделяют вяжущие вещества автоклавного твердения (известково-кремнеземистые, известково-нефелиновые, бесные шлаковые и зольные вяжущие материалы), хотя по существу они то же относятся к гидравлическим вяжущим. Такие вяжущие эффективно твердеют только в среде нагретого насыщенного пара в автоклавах, где температура 175°С и более и давление 0,9...1,6 МПа.
Прочность вяжущих изменяется во времени, поэтому оценивают вяжущие по прочности, набранной за определенное время твердения в условиях, установленных стандартом. Этот показатель принимают за марку вяжущего. Например, марка гипсовых вяжущих определяется по прочности образцов спустя 2 часа после их изготовления, а портланда через 28 суток твердения.
Условно принято различать два периода в процессе твердения вяжущего вещества — схватывание и собственно твердение.
Момент, когда пластичное вяжущее тесто начинает загустевать и теряет пластичность, соответствует началу схватывания. Далее вяжущее тесто все больше и больше уплотняется, полностью загустевает и постепенно превращается в твердое камневидное тело, не обладающее еще практически заметной прочностью. Этот момент считают концом схватывания.
Некоторые вяжущие схватываются в течение нескольких минут, а затвердевают за несколько часов (на пример, гипсовые). Наиболее медленно твердеет воздушная гашеная известь, которая в обычных условиях заметно затвердевает лишь через несколько недель или месяцев. Большинство ов схватывается в течение десятков минут или нескольких часов, а интенсивно твердеет в сроки до месяца, хотя процесс твердения при благоприятных условиях продолжается многие годы. Все операции по транспортированию и укладке смесей на основе вяжущих должны заканчиваться до начала схватывания. Повторное перемешивание, особенно с добавлением воды, с целью придания пластичности схватывающейся смеси приводит к существенному снижению прочности затвердевшей смеси.
