Հանքային կապակցող նյութերի բնորոշումը և դասակարգումը

Հանքային կապակցող նյութերի բնորոշումը և դասակարգումը

Ընդհանուր տեղեկություններ։ Տերմինոլոգիա:

Շինարարության և շինարարական նյութերի արդյունաբերության մեջ մեծ կիրառում են գտել ինչպես անօրգանական, այնպես էլ օրգանական կապակցող նյութերը։ Անօրգանական կամ հանքային կապակցանյութերի թվին են պատկանում տարբեր ցեմենտները, կիրը, գիպսը և այլն։ Օրգանականներին պատկանում են բիտումները, ձյութերը, սինթետիկ խեժերն ու սոսինձները և այլն։

Հանքային կապակցանյութեր կոչվում են այն փոշենման նյութերը, որոնք ջրի հետ խառնվելիս առաջացնում են պլաստիկ դյուրամշակելի մասսա, որը ժամանակի ընթացքում ֆիզիկաքիմիական պրոցեսների հետևանքով ամրանալով վերածվում է քարանման մարմնի։ Ջրի հետ կապակցանյութի պլաստիկ խառնուրդը կոչվում է կապակցող խմոր /ցեմենտախմոր, գիպսախմոր և այլն/, իսկ վերջնականապես ամրացած կապակցող խմորը՝ արհեստական քար /ցեմենտաքար, գիպսաքար կրային քար և այլն/։

Հանքային կապակցանյութերը դասակարգում են ըստ հիմնական հատկությունների, կիրառման բնագավառի և կազմության։ Կախված հիշյալ առաջին երկու հատկանիշներից հանքային կապակցանյութերը բաժանվում են երկու դասի՝ օդային և հիդրավլիկ.

Օդային կապակցանյութերը  ընդունակ են ամրանալու և ձեռք բերած ամրությունը երկար պահպանելու միայն օդային միջավայրում, որի հարաբերական խոնավությունը չի գերազանցում 65%-ը։

Հիդրավլիկ կապակցանյութերը  օդում նախնական ամրացումից հետո ընդունակ են ամրացումը շարունակել և ձեռք բերած ամրությունը երկարատև պահպանել ոչ միայն օդում, այլ նաև ջրում։

Օդային և հիդրավլիկ կապակցանյութերի բերված հատկությունները իրենց հերթին որոշում են նրանց կիրառման կարևորագույն բնագավառները։ Վերերկրյա կառույցներում օգտագործում են օդային և հիդրավլիկ կապակցանյութերի մեծ մասը, ստորերկրյա և ստորջրյա /հիդրոտեխնիկական/ կառույցներում՝ միայն հիդրավլիկ։ Հիդրավլիկ կապակցանյութերը շինարարության մեջ բնականաբար ավելի լայն կիրառում ունեն մասնավորապես  են հավաքովի բետոնե և երկաթբետոնե իրերի արտադրությունում։

Օդային կապակցանյութերը դասակարգում են ըստ կազմության.

Գիպսային կապակցանյութեր, որոնք հիմնականում կազմված են կալցիում սուլֆատի կիսահիդրատից՝ CaSO4 ˙ 0,5H2O /թրծված ցածր ջերմաստիճաններում/ կամ բնական անհիդրիտից՝ CaSO4/թրծված բարձր ջերմաստիճաններում/։ Դրանց թվին են պատկանում շինարարական և կաղապարման գիպսը, բարձր ամրության գիպսը, ինչպես նաև անհիդրիտ ցեմենտը և բարձր թրծված գիպսը /էստրիխ գիպս/։

Կրային կապակցանյութեր, որոնք հիմնականում կազմված են կալցիումի օքսիդից՝ CaO-ից և կարող են պարունակել նաև փոքր քանակությամբ մագնեզիումի օքսիդ՝ MgO։ Դրանց թվին են պատկանում կարբոնատային կիրը և օդային կիրը իր բոլոր տարատեսակներով։

Մագնեզիալ կապակցանյութեր, որոնք հիմնականում կազմված են մագնեզիումի օքսիդից՝ MgO և կարող են պարունակել նաև ոչ մեծ քանակությամբ կալցիումի օքսիդ՝ CaO։ Դրանց թվին են պատկանում կաուստիկ մագնեզիտը և կաուստիկ դոլոմիտը։

Երբեմն օդային կապակցանյութերին են դասում և լուծվող ապակին՝ նատրիումի սիլիկատը։ Խառնելով լուծվող ապակու ջրային լուծույթը թթվակայուն լցանյութերի հետ և ավելացնելով սիլիկաֆտորային նատրիում՝ ստանում են թթվակայուն կազմության կոմպոզիցիա։

Հիդրավլիկ կապակցանյութերն ունեն ավելի բարդ կազմություն։ Նրանք կազմված են գլխավորապես կալցիումի օքսիդի տարբեր միացություններից՝ սիլիկահողի, կավահողի և երկաթի օքսիդների։

Այդ դասի կապակցանյութերի հիդրավլիկ հատկությունները պայմանավորող միացություններն են հանդիսանում մասնավորապես. nCaO˙SiO2; nCaO˙Al2O3; nCaO˙Fe2O3; nCaO˙Al2O3˙Fe2O3, որոնք համապատասխանաբար կոչվում են կալցիումի սիլիկատներ, ալյումինատներ, ֆերիտներ և ալյումոֆերիտներ։ Կալցիումի օքսիդի մոլեկուլների թիվը՝ /n/ այդ միացություններում կարող է կազմել 1-ից 3 և ավելին։ Այդպիսի հիդրավլիկ միացություններ կարելի է ստանալ.

ա/ թրծմամբ,- այնպիսի լեռնային ապարների կամ հումքային խառնուրդների թրծումից, որոնք կազմված են կալցիումի կարբոնատից / CaCO3 / և կավից կամ էլ բաղադրությամբ նրանց մոտ նյութերից։

բ/ խառնմամբ,- ջրի առկայությամբ կիրը խառնելով այնպիսի նյութերի հետ, որոնք պարունակում են ակտիվ ձևի թթվային օքսիդներ։

Թրծմամբ ստացված կամ թրծված հիդրավլիկ կապակցանյութերը իրենց բաղադրությամբ միակոմպոնենտ են կամ պարունակում են տարբեր հավելույթներ՝ 15%-ից ոչ ավելի։ խառնմամբ ստացված կամ խառնված կապակցանյութերի բաղադրության մեջ կարող են պարունակվել երկու և ավելի կոմպոնենտներ և տարբեր հավելույթներ՝ 15%-ից ավելի։

Այն նյութերը, որոնք պարունակում են ակտիվ ձևի թթվային օքսիդներ, կոչվում են ակտիվ հանքային հավելույթներ կամ հիդրավլիկ հավելույթներ։ Հիդրավլիկ հավելույթներից բացի, որոնք ակտիվ են կրի նկատմամբ սովորական պայմաններում, կապակցանյութերի արտադրության մեջ օգտագործվում են նաև իներտ հավելույթներ, որոնք սովորական ջերմաստիճանում կրի կամ ցեմենտի հետ փոխազդեցության մեջ չեն մտնում։ Դրանք կիրառվում են նուրբ մանրացված վիճակում, որպես լցանյութեր՝ ցեմենտի տնտեսման նպատակով և, կոչվում են միկրոլցանյութեր։

Թրծված կապակցանյութեր կարելի է ստանալ հումքախառնուրդի չափավոր թրծումից՝ չհասցնելով նյութերը մինչև մասնակի հալում կամ արագ թրծումով, մինչև հումքախառնուրդի մասնակի հալումը, իսկ որոշ դեպքերում մինչև հալումը։

Խառնված կապակցանյութեր կարելի է ստանալ կիր կամ այնպիսի կապակցանյութեր, որոնք ամրանալիս անջատում են կիր /օրինակ պորտլանդցեմենտը/, մանրակրկիտ խառնելով հիդրավլիկ կամ իներտ հավելույթների հետ, խառնելով առանձին կապակցանյութեր մեկը մյուսի հետ կամ էլ խառնելով հատիկավորված դոմնային խարամները պորտլանդցեմենտի, կրի կամ գիպսի հետ։ Այսպիսով կարելի է առանձնացնել հիդրավլիկ կապակցանյութերի հետևյալ խմբերը.

Թրծված կամ միակոմպոնենտ։ Այս առավել ընդարձակ խմբի մեջ մտնում են՝ հիդրավլիկ կիրը, ռոմանցեմենտը, պորտլանդցեմենտը և կավահողային ցեմենտը։ Պորտլանդցեմենտը իր հերթին կարող է լինել սովորական և հատուկ տեսակների՝ արագ ամրացող, պլաստիֆիկացված, հիդրոֆոբ, սուլֆատակայուն, ճանապարհային, սպիտակ, գունավոր և այլն։

Խառը կամ բազմակոմպոնենտ ցեմենտների խմբի մեջ մտնում են.

ա/ Փուցոլանային ցեմենտները՝ փուցոլանային պորտլանդցեմենտը, կրափուցալոնային, կրագլինիտային ու կրամոխրային ցեմենտները։

բ/ Խարամային ցեմենտները՝ խարամապորտլանդցեմենտը, կրախարամային և սուլֆատախարամային ցեմենտները։

գ/ Միկրոլցանյութերով ցեմենտները՝ ավազային և կարբոնատային պորտլանդցեմենտները։

Նշված հիդրավլիկ կապակցանյութերի տեսակներից բացի գոյություն ունի հատուկ ցեմենտների խումբ, որոնք ունեն կիրառման ուրույն բնագավառ։ Դրանց թվին են պատկանում ընդարձակվող, թթվակայուն, կրակակայուն և այլ ցեմենտներ։

Օդային և հիդրավլիկ կապակցանյութերից բացի հաճախ առանձնացնում են նաև ավտոկլավային ամրացման կապակցանյութերի խումբը։ Այդ կապակցանյութերն առավել արդյունավետ ամրանում են հիդրոթերմալ պայմաններում՝ ավտոկլավներում հագեցած ջրային գոլորշիների ճնշման տակ։ Դրանց են պատկանում այն կապակցանյութերը, որոնք կազմված են կրից և կվարցային ավազից, կրից և նուրբ աղացված հրաբխային ապարներից /պեմզա, տուֆ, հրաբխային խարամ և այլն/, ինչպես նաև կրից և բելիտային շլամից /կավահողային արտադրության թափոն/ և այլն։ Այդ խմբին կարող է պատկանել նաև <միկրոլցանյութերով ցեմենտներ> խմբում հիշատակված ավազային պորտլանդցեմենտը։

Կապակցանյութերը կապակցող խմորի ձևով առանց լցիչների հազվադեպ են կիրառվում, քանի որ նրանց մեծ մասն ամրանալիս ծավալով խիստ փոքրանում է, տեղի է ունենում կծկում, որն ամրացող արհեստական քարում առաջ է բերում մակրո և միկրոճեղքեր։ Շինարարության մեջ դրանք կիրառվում են որպես՝ ա/ շաղախախառնուրդներ - կապակցանյութի, ջրի և մանր լցիչների /ավազի՝ 0,16 - 5մմ հատիկաչափ/ խառնուրդ։ Ամրացված խառնուրդը կոչվում է շինարարական շաղախ։բ/ բետոնախառնուրդներ - կապակցանյութի, ջրի և մանր ու խոշոր /խիճ կամ կոպիճ/ լցիչների խառնուրդ։ Ամրացված բետոնախառնուրդը կոչվում է բետոն։ Լցիչները խոչընդոտում են կապակցող խմորի կծկմանը, բետոններին և շաղախներին տալիս են որոշակի տեխնիկական հատկություններ՝ միաժամանակ իջեցնելով նրանց արժեքը։

Կապակցող նյութերի ամրացումն ընթանում է որոշակի ժամանակաընթացքում։ Կապակցանյութի փոշին խառնելով ջրի հետ  նախ ստանում են  բավարար պլաստիկության ու շարժունության խմոր, և շնորհիվ նրանում տեղի ունեցող բարդ ֆիզիկաքիմիական պրոցեսների խմորն աստիճանաբար թանձրանում է, կորցնելով դյուրաշարժունությունը /սկսվում է շաղկապում/ վերածվում է արհեստական քարանման մարմնի։ Կապակցող խմորի նշված հատկությունները /պլաստիկություն, շարժունություն/ բետոնաշաղախախառնուրդներին տալիս է դյուրամշակելիություն, որի շնորհիվ վերջիններս հեշտությամբ են զետեղվում, լավ են լցնում կաղապարները կամ կաղապարամածը՝ առաջացնելով հարթ մակերևույթ։  Շաղկապման ընթացքում, երբ խմորը կորցնում է պլաստիկ հատկությունները՝ այդ վիճակում այն դեռ չունի որոշակի մեխանիկական ամրություն և, ընդունակ է պահել միայն սեփական կշիռը։ Այդ պահը համապատասխանում է շաղկապման վերջին։ Այսպիսով կապակցանյութերի խմորի և հետևաբար բետոնաշաղախախառնուրդների շաղկապումը հանդիսանում է նրանց ամրացման սկզբնական փուլը։ Այնուհետև տեղի է ունենում նրանց մեխանիկական ամրության աստիճանական աճը, որն ավարտվում է արհեստական քարի առաջացմամբ։ Կապակցանյութի ամրացումը կարող է շարունակվել երկար ժամանակ կամ կախված կապակցանյութի հատկություններից ու ամրացման պայմաններից՝ արագ ընթանալ։ Կապակցող խմորի շաղկապման ընթացքում ձևավորվում է ամրացող նյութի կառուցվածքը։ Կառուցվածքագոյացումը զարգանալով հանգեցնում է քարի ամրության աճին։ Շաղկապումը սկսելուց հետո ամրացող կապակցանյութի կառուցվածքի խախտումը հանգեցնում է նրա ամրության կտրուկ անկմանը։

Հանքաբանություն