Конкурс научно – технических и исследовательских проектов учащихся и студентов «Оригинальная идея» Номинация: «Строительство и архитектура» Химия строительных материалов Выполнил: ученик 11 класса МОУ «Гимназия 6» Токарев Илья. Научный руководитель: учитель химии МОУ «Гимназия 6» Почекаева Елена Витальевна г.Губкин Белгородская область

Содержание Глава 1. Строительные материалы: Известь Красный глиняный кирпич Силикатный кирпич ЦементГипс Глава 2. Исследование действия ускорителей и замедлителей на скорость схватывания гипса. ОпытыВыводы

Введение Химия и строительство, две обширные и древние области деятельности человека! В течение многих веков развиваются они в тесном контакте, взаимопроникая друг в друга. Можно с уверенностью сказать, что характерная особенность строительства – это быстрое освоение и продуктивное использование всего нового, что появлялось в химической науке. Современное развитие строительства трудно представить себе без использования продукции химической промышленности: применения и внедрения новых конструкционных материалов, вяжущих и отделочных веществ и многих других полезных продуктов большой и малой химии.

Известь закрепленными гашеной известью. Эти дворцы относят к XVIXV вв. до н. э. В данном случае известь использована и как связующее, и как клей. Известь один из древнейших связующих материалов. Археологические раскопки показали, что во дворцах древнего города Кносса, в центральной части острова Крит в одном из центров эгейской культуры, имелись росписи стен пигментами, закрепленными гашеной известью

Известь Гашение извести сводится к переводу оксида кальция в гидроксид: СаО+Н 2 О Са(ОН) 2 ; Н = + 65 кДж Получение «негашеной извести»: СаСО 3 t СаО + СО 2 ; Н = -179 кДж взаимодействие гидроксида кальция с СО2 воздуха с образованием карбоната («карбонизация»): С + О 2 = СО 2 Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСОз + Н 2 О

Красный глиняный кирпич Красная окраска кирпича обусловлена наличием в глине оксида Fe 2 О 3. Эта окраска получается, если обжиг ведут в окислительной атмосфере, т. е. при избытке воздуха. При наличии в атмосфере восстановителей на кирпиче появляются серовато- синеватые тона. Для облицовки зданий изготавливают двухслойный кирпич. При его формовании на обычный кирпич наносится слой из светложгущейся или равномерно окрашенной глины.

Силикатный кирпич Вследствие высокого влагопоглощения по сравнению с красным глиняным кирпичом он обладает меньшей морозостойкостью. Сили­катный кирпич в основном используют в качестве стенового материала для возведения надземных частей зданий. Его нельзя применять для фундаментов, подвергающихся воздействию грунтовых вод, особенно если последние содержат СО 2, а также для кладки печей, так как он не выдерживает длительного воздействия высоких температур. Силикатный кирпич имеет светло-серый цвет, но иногда его окрашивают. Для этой цели используют глины или промышленные отходы, содержащие оксиды железа. Влагопоглощение силикатного кирпича довольно высокое, но не должно превышать 16 %.

Цемент Первый цемент был открыт во времена Римской империи. Жители местечка Пуццоли, расположенного у подножья вулкана Везувий, заметили, что при добавлении к извести вулканического пепла (пуццоланы) образуется эффективное связующее средство. Сама известь, как известно, проявляет связующие свойства, но в связке неустойчива к воде. Примерно в это же время жители Древней Руси заметили, что устойчивость к воде придает извести измельченная обожженная глина («цемянка»). Такие гидравлические связующие материалы использовали для сооружения каменных построек древнего Киева и Новгорода.

Строительные гипсовые изделия. Гипсовый камень при нагревании примерно до 140°С теряет часть воды и переходит в алебастр: CaSO 4 2Н 2 О = CaSO 4 0,5Н 2 О + 1,5Н 2 О Гипс – водная соль сульфата кальция: CaSO 4. 2H 2 O Строительный гипс получают прокаливанием природного гипса при температуре около 1300 °С. При этой температуре выделяется триоксид серы по реакции CaSO4= CaO + SO3 и получается твердый раствор Примерно в третьем тысячелетии до н.э. в строительстве взамен глины в качестве связующего материала стали использовать гипс. Для этой цели его начали применять даже раньше, чем известь. Уже 5б тыс. лет назад египтяне заделывали швы сложенных из камней пирамид гипсом. Такие швы были обнаружены, в частности, в пирамиде Хеопса.

Глава 2. Исследование действия ускорителей и замедлителей на скорость схватывания гипса. Мы наблюдали растворимость гипса в воде от 18 0 С до 90°С. В 100 весовых частях воды растворяется в зависимости от температуры весовых частей CaSO 4. 2H 2 O: Двуводный гипс при нагревании теряет кристаллизационную воду, особенно интенсивно происходит этот процесс при °С. 18°25°30°35°40°50°70°80°90° 0,2600,2650,2700,2720,2700,2650,2550,2400,220

Исследование действия ускорителей и замедлителей на скорость схватывания гипса. Полуводный гипс, полученный при обезвоживании, при приливании к нему воды и размешивании постепенно, по мере испарения избытка воды, схватывается и твер­деет, переходя в кристаллический двуводный гипс. Вследствие этого масса становится густой, теряет подвижность, мно­гочисленные кристаллы впоследствии сращиваются в кристаллические агрегаты. CaSO4 0,5Н2О + 1,5Н2О CaSO4 2Н2О CaSO4 2Н2О твердый жидкий твердый

Выводы Материалом для нашего исследования служил штукатурный гипс-полугидрат, содержащий небольшое количество примесей. Мы провели 20 экспериментов на определение влияния кислот, щелочей и солей на скорость затвердевания гипса. Ускорителями оказались иодиды и бромиды калия и нат­рия, нитраты калия, натрия и аммония, сульфаты калия, нат­рия, аммония, кальция, цинка, карбонат калия, оксид кальция. А также дигидрофосфат натрия, серная, соляная и азотная кислоты. К числу сильных ускорителей относится мыло. Это можно объяснить тем, что в присутствии сульфата кальция мыло дает нерастворимые соли жирных кислот и сульфат калия, который является энергичным ускорителем: 2C I7 H 35 COO+СаS04 (C I7 H 35 COO) 2 Ca + K2SO4. Как замедлитель проявляют себя соли натрия слабых неорганических кислот фосфорной (НзРО4) и сернистой (H2SO3), а также органических кислот: уксусной (СН3СООН) и лимонной: ОН (СООН СН2 ССН2СООН) (СООН СН2 ССН2СООН) СООН СООН