Специальные виды цементов
Специальные виды цементов отличаются от портландцемента используемым сырьем, технологией изготовления и, как следствие, наличием специфических свойств. К этому классу цементов относят глиноземистый, расширяющийся, напрягающий, безусадочный и шлакощелочной. Глиноземистый цемент получают обжигом до плавления смеси бокситов с высоким содержанием гидроксида алюминия и известняка при температуре 1500 - 1600 °С. Вместо бокситов, являющихся основным сырьем для производства алюминия, могут быть использованы высоко- алюминатные шлаки, полученные при выплавке ферросплавов. Вследствие высокой прочности глиноземистый (высокоглиноземистый) клинкер размалывают в две стадии. Тонкомолотое вяжущее из-за преобладания в нем высокоактивных алюминатов кальция (80 - 85 %) интенсивно взаимодействует с водой при температуре (20±5) °С, набирая в первые сутки твердения 90 % марочной прочности, спустя трое суток - марку 400, 500, 600. Процесс гидратации сопровождается интенсивным выделением тепла, поэтому этот вид цемента во избежание растрескивания изделий нельзя применять при бетонировании в условиях жаркого климата, термовлажно- стной обработки изделий и возведения массивных монолитных конструкций. Используя высокую морозо- и коррозионную стойкость (за исключением действия щелочей), глиноземистый цемент находит применение при изготовлении конструкций, работающих в жестких условиях эксплуатации, а также для выполнения аварийных работ, тампонирования нефтяных и газовых скважин. Так как этот вид вяжущего обладает высокой термостойкостью (до 1400 °С), то в сочетании с жаростойкими заполнителями на его основе получают бетоны, эксплуатируемые при температуре до 1200 °С. Вследствие низкой щелочестойкости этот цемент нельзя смешивать с известью и портландцементом, в то время как сочетание его с гипсом и гидроалюминатами кальция позволяет получить расширяющийся и безусадочный цементы. Усадка цементного камня при взаимодействии портландцемента с водой, сопровождаемая появлением микротрещин и нарушением целостности поверхностного слоя изделия, относится к отрицательным свойствам этого гидравлического вяжущего. Особенно это недопустимо при замоно- личивании швов (стыков) в крупнопанельном домостроении, в гидротехническом строительстве, при возведении емкостей для хранения жидкостей и газов, изготовлении напорных труб. В связи с этим были созданы многокомпонентные вяжущие, обеспечивающие при твердении в воде и воздушно-влажностных условиях увеличение объема, а при ограничении их расширения - уплотнение и самонапряжение цементного камня. В зависимости от степени расширения к таким вяжущим относят безусадочный, расширяющийся и напрягающий цементы. Эффект расширения зависит от состава вяжущего и физико-химических свойств продуктов его гидратации. Безусадочный цемент получают совместным помолом или тщательным смешиванием, например, глиноземистого цемента, полуводного гипса и гидроалюминатов кальция. Начало схватывания цементов 1 - 2 мин, конец - 5 - 10 мин. В трехсуточном возрасте цементный камень достигает 60 - 80 % марочной прочности. Линейное расширение цементного камня составляет десятые доли процента. Используют этот цемент в тех случаях, когда хотят исключить усадочные деформации, - омоноличивание стыков. Расширяющиеся цементы имеют большое количество разнообразных составов, обеспечивающих в процессе твердения объемное и линейное расширение цементного камня до 0,25 %. Наиболее широко используются следующие: портландцементный клинкер, высокоглиноземистый доменный шлак и двуводный гипс, а также глиноземистый шлак в сочетании с двуводным гипсом. Механизм расширения этих систем связан с целенаправленным образованием крупнокристаллических продуктов гидратации, приводящих к расширению всей еще достаточно пластичной системы до набора прочности. Марка цементов 400 и 500. Основное применение - изготовление напорных железобетонных труб и емкостей для хранения воды и нефтепродуктов. Напрягающие цементы относятся к быстросхватывающимся и быст- ротвердеющим минеральным вяжущим, состоящим в основном из тонкомолотой смеси портландцементного клинкера, высокоглиноземистого шлака и гипса. Прочность цементного камня через 18 - 20 часов твердения составляет не ниже 200 МПа, начало схватывания 2 - 8, конец - 6 - 15 мин. Расширение в свободном состоянии составляет 3 - 4 %, в ограниченном - 0,25 - 0,75 %. Применяют эти цементы при получении преднапряженных железобетонных конструкций без предварительного натяжения арматуры. Шлакощелочные цементы представляют собой гидравлические вяжущие вещества, состоящие из тонкомолотого гранулированного шлака и соединений щелочных металлов. Шлакощелочные цементы получают путем совместного измельчения сырья или затворением молотого гранулированного шлака концентрированным щелочесодержащим раствором. При получении шлакощелочных цементов при помоле вводят до 40 % стеклобоя или до 25 % глинистых материалов в естественном или обожженном состоянии. Этот вид вяжущего характеризуется следующими свойствами: начало схватывания от 30 мин до 1 часа, конец - 2 - 5 часов. Активность 2 цемента составляет 400 - 1000 кгс/см2. Режим твердения разнообразен: от естественного при положительной и отрицательной температурах до тер- мовлажностной и автоклавной обработки. Цементный камень обладает повышенной коррозионной стойкостью, морозостойкостью и способностью во влажной среде увеличивать свою прочность, поэтому шлакощелочные вяжущие наиболее эффективно использовать в гидротехническом и дорожном строительстве. Кроме перечисленных выше цементов, полученных в основном обжигом откорректированной смеси природных материалов, все большее применение находят цементы, в состав которых входят минеральные отходы различных производств. Как показали последние исследования, эти добавки значительно повышают сульфатостойкость цементов. При производстве декоративного цемента эффективно вводить феррохромовые шлаки, которые представляют собой отходы ферросплавного производства. Использование алюмофосфатных цементов позволяет получить коррозионно- стойкие, жаростойкие бетоны, способные к работе при температуре до 1000 °С. Экономически целесообразно применение цементов на основе нефелинового шлака, являющегося отходом комплексной переработки при получении оксида алюминия и соды. Этот цемент имеет повышенные показатели по морозо-, коррозионной стойкости и особенно эффективен при термовлажностной обработке. ИСПОЛЬЗУЕМАЯ НОРМАТИВНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. ГОСТ 9179-77. Известь строительная. 2. ГОСТ 125-79. Вяжущие гипсовые. 3. СТБ 4.204-95. Материалы вяжущие. Номенклатура показателей. 4. СТБ 1032-96. Плиты звукопоглощающие гипсовые литые. Технические условия. 5. СТБ 1034-96. Плиты теплоизоляционные из ячеистых бетонов. Технические условия. 6. СТБ 1117-98. Блоки из ячеистых бетонов стеновые. Технические условия. 7. СТБ 1228-2000. Кирпич и камни силикатные. Технические условия. 8. СТБ 1229-2000. Фосфогипс нейтрализованный окускованный. Технические условия. 9. СТБ 1230-2000. Плиты гипсовые декоративные. Технические условия. 10.ГОСТ 6266-97. Листы гипсокартонные. Технические условия. 11.ГОСТ 24748-81. Изделия известково-кремнеземистые теплоизоляционные. 12.СТБ ЕН 197-1(2). Цемент. Состав спецификации и критерии соответствия. 13.ГОСТ 30515-97. Цементы. Общие технические условия. 14.СТБ 942-93. Портландцемент безусадочный. 15.ГОСТ 25328-82. Цемент для строительных растворов. Технические условия. 16.ГОСТ 1581-96. Портландцементы тампонажные. Технические условия. 17.ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия. 18.ГОСТ 22266-94. Цементы сульфатостойкие. Технические условия. 19.ГОСТ 25094-94. Добавки активные минеральные для цементов. 20.СТБ 4.204-95. Цементы. Показатели качества. ГЛАВА 5. ВОДА, ДОБАВКИ, ЗАПОЛНИТЕЛИ. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ МАТЕРИАЛОВ С использованием минеральных вяжущих и воды получают красочные составы, строительные растворы, асбестоцементные изделия и бетоны различного назначения. Для их производства применяют минеральные вяжущие, которые должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов: цементы - ГОСТ 25328-82 и ГОСТ 10178-85, известь - ГОСТ 9179-77, гипс - ГОСТ 125-79. Вода для затворения красочных составов, растворных и бетонных смесей по СТБ 1114-98 (ГОСТ 23732) должна отвечать требованиям, указанным в табл. 5.1. Таблица 5.1 Требования, предъявляемые к воде
Водородный показатель воды (рН) должен быть не менее 4 и не более 12,5. Общее содержание в воде ионов натрия (Na+) и калия (К+) в составе растворимых солей должно быть не более 1000 г/л. Недопустимо применение болотной и торфяной воды, а также содержащей органические вещества и неочищенные промышленные стоки. Для целенаправленного регулирования свойств смесей и затвердевшего искусственного камня в процессе их изготовления вводят химические добавки на основе неорганических и органических веществ. По агрегатному состоянию добавки подразделяют на жидкие - Ж, пастообразные - П и твердые - Т в зависимости от количества входящих в состав веществ, од- нокомпонентные (ДО) и комплексные (ДК). По основному эффекту действия (ГОСТ 30459-96) добавки подразделяют на регулирующие гидратацию цемента (ускорители, замедлители твердения и противоморозные, обеспечивающие процесс взаимодействия при отрицательной температуре), улучшающие пластичные свойства цементных смесей (пластификаторы и суперпластификаторы); вовлекающие воздух при перемешивании бетонных смесей и придающие цементному камню водоотталкивающие свойства (воздухововлекающие и гидрофобные); создающие ячеистую структуру в бетоне (пено- и газообразующие); повышающие плотность цементного камня (уплотняющие); препятствующие разрушению арматуры в бетоне (ингибиторы коррозии стали); защищающие бетон от разрушения микроорганизмами (биоцидные) (ГОСТ 23732, СТБ 1112-98). К ускорителям твердения относятся добавки, повышающие растворимость цемента: хлорид и нитрат кальция, сульфат натрия в количестве до 2 % от массы цемента, кристаллические добавки-затравки (гипс), создающие условия для более быстрой кристаллизации и твердения цементного теста. Эти добавки применяют как при бетонировании на строительной площадке в условиях низких положительных температур, так и при получении сборных конструкций на заводе с целью экономии энергозатрат на их производство. Изготовление бетонной смеси на заводе и транспортировка ее к месту укладки, особенно в летний период, часто сопровождаются потерей пластичности вследствие интенсивного при повышенной температуре взаимодействия цемента с водой. В этих условиях в бетонную смесь вводят замедлители твердения, которые представляют собой или органические поверхностно-активные вещества, образующие адсорбционный слой на поверхности цементных зерен, замедляющий на определенный период взаимодействие цемента с водой (СДБ), или вещества, эффект которых связан с кристаллизацией малорастворимых соединений, экранирующих поверхность цемента (сахара, соли некоторых органических кислот). При последующем перемешивании защитный слой нарушается, и бетонная смесь приобретает свойства твердеть и набирать прочность в обычном режиме. Определенный обширный класс составляют противоморозные добавки. Механизм их действия заключается в способности понижать температуру замерзания воды, причем тем в большей степени, чем выше концентрация раствора. Таким свойством обладают как органические, так и неорганические соединения. Так как в случае перехода воды в лед всякие химические взаимодействия прекращаются, то введение их в бетон, обеспечивая сохранность воды (раствора) в жидком виде, создает нормальные условия для прохождения реакций гидратации цемента при отрицательной температуре. В качестве противоморозных добавок используют как одно- компонентные: хлорид натрия и кальция, карбонат калия (поташ), нитрит натрия, мочевину, так и комплексные: НКМ (Са(К03)2 + мочевина), ННХК (Са(Ш3)2 + Са(Ш2)2 + СаС12), СаС12+ NaN02. Многокомпонентные добавки применяют в том случае, когда хотят или повысить общий основной эффект действия, или уменьшить отрицательные свойства одного из компонентов. Например, СаС12 является сильным антифризом, способным образовывать растворы с температурой замерзания минус 25 оС, однако наличие агрессивного по отношению к стальной арматуре хлор-иона резко ограничивает применение при бетонировании железобетонных конструкций. Снять ограничения стало возможным за счет сочетания с NaNO2, обладающего свойствами антифриза и ингибитора коррозии стали. Введение поташа (карбоната калия) в количестве до 7 % от массы цемента вызывает быстрое схватывание и потерю подвижности смеси. Это значительно усложняет технологию производства бетонных работ, поэтому добавку используют совместно с такими замедлителями твердения, как меласса (отход сахарного производства), СДБ, модифицированная ЛСТ, и др. Добавки-пластификаторы (ССБ, СДБ, СПС, 10-03, МФАС-Р, 100-П и др.) вводят в бетонную смесь в количестве 0,1 - 0,3 % от массы цемента. Основной эффект этих поверхностно-активных веществ связан с улучшением смачивания водой цементных зерен за счет поверхностной адсорбции и облегчения скольжения частиц при перемешивании относительно друг друга. В последнее десятилетие все большее распространение получают добавки-суперпластификаторы (С-3, С-НПИ), представляющие собой высокоэффективные органические поверхностно-активные вещества. Введение их в количестве 0,3 - 1 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество (т.к. часто это водные растворы) позволяет без увеличения расхода воды получить высокоподвижные, литые бетонные смеси, что дает возможность частично или полностью отказаться от вибрации при формовке изделий и обеспечивает их транспортировку по трубопроводам пневматическим способом или с использованием бетононасосов. При сохранении заданной пластичности за счет значительного сокращения расхода воды (до 20 %) снижают продолжительность термовлажностной обработки, повышают плотность, прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетона. Как показала многолетняя практика их использования, добавки этого класса несколько снижают темп роста прочности бетона в начальные сроки естественного твердения, в связи с этим их часто используют в комплексе с ускорителями твердения. Введение органических гидрофобных добавок в количестве 0,01 - 0,03 % от массы цемента не только обеспечивает долговременное хранение вяжущего, но и уменьшает смачиваемость стенок пор, капилляров цементного камня и поверхности бетонных изделий. При перемешивании бетонной смеси добавки вызывают повышенное воздухововлечение, что обеспечивает преобладание в бетоне замкнутых, недоступных проникновению воды пор, заполненных воздухом, которые значительно повышают морозостойкость бетона. С целью придания бетону ячеистой структуры, характеризующейся равномерно распределенными замкнутыми порами по всему объему примерно одного размера, заполненными газом или воздухом, вводят газо- и пенообразующие добавки. Наиболее часто применяется алюминиевая пудра, реакция которой с продуктом гидратации трехкальциевого силиката - гидроксидом кальция или самим вяжущим - известью приводит к выделению газообразного водорода. Органические соединения, обладающие способностью образовывать устойчивую пену (мыло, гидролизованная кровь животных и др.), применяют при получении пенобетона. Условия эксплуатации некоторых конструкций (железобетонные трубы, емкости для хранения жидких продуктов) требуют, чтобы бетон обладал высокой плотностью и непроницаемостью. С этой целью вводят специальные уплотняющие добавки в количестве 1 - 3 % от массы цемента: хлорид железа, сульфат алюминия. Продукты взаимодействия этих веществ с гидратными новообразованиями цементного камня, обладая низкой растворимостью, заполняют (кольматируют) поры бетона, повышая его плотность. При введении хлоросодержащих добавок (ускорителей, уплотняющих, противоморозных) вследствие высокой активности содержащихся хлоридов по отношению к стальной арматуре, как говорилось выше, возникает опасность ее коррозии. Аналогичные опасения имеют место и при эксплуатации железобетонных конструкций в условиях действия жидких и газообразных соединений хлора. Чтобы по возможности исключить разрушение арматуры, приводящее к потере несущей способности всей конструкции, при ее изготовлении в бетонную смесь вводят самостоятельно или в комплексе с хлоросодержащими добавками такие ингибиторы коррозии, как нитриты, хроматы и бораты. В последние годы все больше внимания уделяют биоповреждениям в строительстве. В частности, долговременные исследования эксплуатации зданий и сооружений показали, что микроорганизмы разрушают не только древесину и полимеры, но и такие неорганические материалы, как металлы и бетон. Этот вид коррозии характерен для сельскохозяйственных сооружений, предприятий пищевой и деревообрабатывающей промышленности, банно-прачечных комбинатов и т.д. С целью исключения развития микроорганизмов на поверхности конструкций и разрушения их продуктами жизнедеятельности в бетонную смесь вводят биоцидные добавки, представляющие собой соединения меди. В зависимости от назначения в смесь, состоящую из воды, минерального вяжущего и в ряде случаев химических добавок, вводят тонкомолотый наполнитель (красочные составы, грунтовки, шпатлевки), мелкий заполнитель (строительные растворы) или мелкий заполнитель в сочетании с крупным при получении бетонов. Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема, следовательно, их введение не только сокращает расход энергоемкого, дорогостоящего вяжущего, но и оказывает определенное влияние как на свойства пластичных смесей, так и на свойства искусственного каменного материала. Введение заполнителей, создающих жесткий, недеформируемый каркас в изделии, снижает усадку цементного камня, составляющую до 2 мм/м, примерно в 10 раз, положительно влияет на сроки службы изделий и конструкций. Применение высокопрочного заполнителя при получении бетона, повышая его общую прочность, снижает деформации конструкции под нагрузкой и уменьшает ползучесть цементного камня. При использовании легких заполнителей улучшают теплоизоляционные и акустические свойства за счет повышения общей пористости бетона. Специальные особо- плотные и тяжелые заполнители придают бетону и раствору уникальное свойство радиационной защиты. Производству нерудных материалов в Республике Беларусь уделяется большое внимание. Так, песчано-гравийная смесь поступает с восьми заводов и карьеров, крупнейшие из которых расположены в Брестской, Витебской и Минской областях. Щебень поставляют щебеночный завод «Глушковичи» и ПО «Гранит». На отечественном сырье работает ОАО «Завод керамзитового гравия» (г. Новолукомль), Петриковский завод стройматериалов, специализирующийся на производстве пористых заполнителей - перлита и аглопорита. Стандартом Беларуси (СТБ 4.211-94) установлена следующая номенклатура выпускаемых заполнителей для бетонов: щебень из горных пород, гравия, шлаков; гравий для строительных работ; песок природный и дробленый, обогащенный и фракционированный; смесь песчано-гравийная; керамзитовый гравий, щебень и песок, аглопоритовый щебень и песок. Заполнители классифицируют по размерам зерен, форме, структуре, средней или насыпной плотности, способу производства и назначению. По размерам зерен заполнители подразделяют на мелкий и крупный. Мелкий заполнитель - песок с размером зерен от 0,14 до 5 мм, крупный - гравий с зернами от 5 до 70 мм и щебень до 120 мм. Пески могут быть природными кварцевыми, которые добывают в карьерах открытым способом или подводным со дна водоемов, и дроблеными, полученными измельчением каменных горных пород. Крупный заполнитель по форме зерен подразделяют на окатанный гравий округлой формы и щебень угловатый, полученный дроблением природного или искусственного материала. Для получения плотного бетона наиболее предпочтительна малоокатанная (щебневидная) форма зерен, хуже - окатанная, еще хуже - пластинчатая и игловатая, снижающие прочность бетона. В зависимости от формы зерен ГОСТ 8267-82 устанавливает три группы щебня из естественного камня: кубовидную, улучшенную и обычную. По структуре заполнители могут быть плотными, если их общая пористость меньше 10 %, и пористыми при увеличении содержания пор. По насыпной плотности крупные заполни- 3 3 тели делятся на тяжелые (свыше 1000 кг/м) и легкие (до 1000 кг/м). Граница между тяжелым и легким песком 1200 кг/м. В зависимости от способа получения заполнители классифицируют на природные, искусственные, полученные из отходов производств или попутных продуктов. Природные плотные заполнители производят механическим измельчением таких горных пород, как доломит, известняк, гранит. Свойства этих материалов идентичны свойствам сырья, из которого они получены. При изготовлении бетонов широкое применение находит также природная смесь гравия и песка, образовавшаяся в результате разрушения первичных магматических горных пород. При содержании песка 25 - 40 % от всего материала смесь называют песчано-гравийной. Пористые заполнители получают или искусственным путем (керамзит, аглопорит, перлит, гранулированное ячеистое стекло), или дроблением пористых горных пород - вулканической пемзы, туфа. В последние годы широкое применение в качестве легкого заполнителя находят отходы, полученные при сгорании твердых видов топлива (шлаки, золы); деревообработки (опилки, стружки) и растительные волокнистые отходы (льняная костра, солома зерновых культур, макулатура). Наибольший размер зерен крупного заполнителя, используемого для изготовления бетонных смесей, должен быть не более 3/4 расстояния между арматурными стержнями, 1/3 толщины изделия или конструкции. Марка крупного пористого заполнителя по насыпной плотности для теплоизоляционных бетонов должна быть не более 400 кг/м, для конструкционно-теплоизоляционных - не более 600 кг/м3 и для конструкцион- 3 ных - не менее 300 кг/м. Марка пористого песка по насыпной плотности в зависимости от назначения составляет не более 300 кг/м для теплоизоляционных бетонов, 200 - 1000 кг/м для конструкционно-теплоизоляционных и 200 - 1200 кг/м для конструкционных. Значительным резервом в обеспечении строительства качественными заполнителями для бетонов являются так называемые попутные продукты - пустые горные породы, попутно добываемые при разработке месторождений различных полезных ископаемых: руды, угля. Качество заполнителей оценивают по зерновому или гранулометрическому составу, насыпной плотности, пустотности, содержанию вредных примесей и влажности. Кроме этого для крупного заполнителя определяют прочность и, в зависимости от условий работы будущей конструкции, такие специальные свойства, как морозо-, кислото- и жаростойкость и т. д. Зерновой состав показывает содержание зерен разной крупности, выраженное в процентах. Определение проводят просеиванием пробы через набор стандартных сит с разными диаметрами отверстий. Для получения плотного, прочного бетона, обладающего пониженной деформативностью, необходимо применять тяжелый заполнитель разного размера (разнофрак- ционный), позволяющий обеспечить более полное насыщение единицы объема. При изготовлении высокопористого бетона, наоборот, предпочтительно использование только крупного заполнителя одного размера (од- нофракционного) в сочетании с минимальным расходом цемента. В этом случае заполнитель соединяется цементным клеем только по контактам, оставляя свободные пространства, заполненные воздухом. С зерновым составом связан другой показатель качества - пустот- ность, представляющая собой процентное отношение объема межзерновых пустот ко всему объему, занимаемому заполнителем в свободном насыпном состоянии. Это очень важная характеристика, так как в плотном бетоне, используемом для изготовления несущих конструкций, все пустоты должны быть заполнены цементным камнем, обладающим рядом таких отрицательных свойств, как пористость, усадка, ползучесть. Поэтому чем меньше пустотность, тем меньше расход цемента при получении бетона и, следовательно, выше его морозостойкость, водонепроницаемость, ниже деформативность и ползучесть. Насыпная плотность, определяемая как отношение массы заполнителя к занимаемому им объему, является важным показателем при получении легкого бетона различного назначения: для изготовления несущих, ограждающих конструкций или теплоизоляции зданий. В действующих стандартах (ГОСТ 8267-93) принято оценивать форму зерен заполнителей соотношением их размеров. К вредным примесям в щебне относят пластинчатые (лещадные) и игловатые зерна, толщина или ширина которых меньше длины более чем в 3 раза. В зависимости от марки проектируемого бетона их содержание не должно превышать 15 - 50 %. Отрицательное влияние, прежде всего на прочность бетона, связано с низкой прочностью таких зерен, а также ухудшением формуемости бетонной смеси и увеличением расхода цемента. Кроме перечисленных, к вредным примесям можно отнести отбитости в зернах керамзита, наличие пылевидных и глинистых частиц в мелком (не более 3 %) и крупном заполнителе. Находясь на поверхности зерен, они не только снижают прочность сцепления заполнителя с цементным камнем, но и в случае глинистых соединений, обладающих высокой гидрофильностью и водоудержи- вающей способностью, требуют повышенного расхода воды при получении бетонной смеси. Это приводит к повышению пористости и, как следствие, снижению прочности и морозостойкости бетона. Прочность при сжатии крупного плотного заполнителя (щебня, гравия) определяют косвенным методом по его дробимости. Чем больше раздробилось заполнителя при сжатии (раздавливании) в цилиндре под определенной нагрузкой, тем меньше его прочность. В зависимости от потери массы при испытании (%) определяют марку по прочности (П) 200 - 1400 (кгс/см). Для пористых заполнителей марку по прочности П15 - П400 устанавливают в зависимости от прочности при сдавливании в цилиндре, МПа. Прочность заполнителя как основного составляющего компонента бетонной смеси оказывает большое влияние на марку получаемого бетона. На основании экспериментальных исследований было установлено, что при проектировании высокопрочного тяжелого бетона (В45 и более) марка заполнителя должна вдвое превосходить прочность бетона, низкомарочного (менее В45) - в полтора. Введение пористого заполнителя, обладающего меньшей прочностью по сравнению с цементным камнем, снижает общую прочность бетона. На заводах по производству растворных, бетонных смесей и бетонных конструкций необходим постоянный контроль влажности заполнителей, т.к. излишнее, по отношению к расчетному, количество воды может вызвать не только нарушение однородности и расслаивание бетонной смеси, но и формирование пористой структуры, снижающей прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетонных изделий. ИСПОЛЬЗУЕМАЯ НОРМАТИВНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. СТБ 4.211-94. Материалы строительные нерудные и заполнители для бетона пористые. Номенклатура показателей. 2. СТБ 1112-98. Добавки для бетонов. Общие технические условия. 3. СТБ 1114-98. Вода для бетонов и растворов. Технические условия. 4. СТБ 1217-2000. Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия. 5. ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. 6. ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия. 7. ГОСТ 8269-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленных работ. Методы физико-механических испытаний. 8. ГОСТ 30459-96. Добавки для бетонов. Методы определения эффективности. 9. Пособие П1-99 к СНиП 3.09.01-85. Применение добавок в бетоне. ГЛАВА 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ На основе минеральных вяжущих веществ получают красочные составы, используемые для декоративной отделки и защиты внутренней поверхности стен, фасадов зданий, общестроительные (кладочные, отделочные) и специальные растворы, тонкостенные асбестоцементные изделия, а также легкие и тяжелые бетоны различного назначения. 6.1. Красочные составы и строительные растворы Для отделки фасадов зданий и внутренних кирпичных, бетонных, оштукатуренных поверхностей целесообразно использовать шпатлевоч- ные, грунтовочные и красочные составы на основе гипса, извести, жидкого стекла, белого и цветного портландцемента. Работа с ними безопасна, не требует применения таких дорогостоящих и вредных для организма человека материалов, как полимерные смолы и органические растворители. Примеры используемых составов приведены в табл. 6.1. Таблица 6.1 Виды и назначение малярных составов на основе минеральных вяжущих
При увеличении доли и размера частиц наполнителя шпатлевки приобретают новые свойства, назначение и название - растворные смеси. Составы растворных смесей, в которые входят такие основные компоненты, как минеральное вяжущее, мелкий заполнитель размером менее 5 мм и вода, рассчитывают в зависимости от назначения по специальным формулам с использованием графиков и таблиц. В результате твердения пластичная однородная смесь приобретает прочность искусственного камня, который называют строительным раствором. Для регулирования свойств в составы вводят минеральные (золы, шлак, опоку, туфы, глину) и химические (ускорители и замедлители твердения, пластификаторы и др.) добавки. При подборе состава растворов необходимо учитывать их технологические особенности, к которым относятся следующие: - растворные смеси наносят на готовую поверхность относительно тонким слоем (1 - 2 см); - равномерное распределение растворов по поверхности достигается не за счет приложения механических воздействий, а в результате их высокой пластичности; - растворные смеси наносят на пористую, водоотсасывающую поверхность материалов; - так как скорость выработки растворных смесей небольшая (штукатурные, кладочные работы) и привозят их, как правило, при большом объеме работ на строительные площадки с завода в готовом виде (товарный раствор), следовательно, они должны обладать медленными сроками схватывания и загустевания; - в связи с тем, что строительные растворы в процессе эксплуатации не испытывают высоких нагрузок, прочность их небольшая; - для достижения заданной марки раствора рационально использовать низкомарочные вяжущие (известь, гипс, наполненный цемент); - твердение растворных смесей происходит только в естественных условиях. Качество растворной смеси оценивают по подвижности, определяемой по глубине погружения металлического конуса (см) определенного размера; водоудерживающей способности, обеспечивающей получение однородных смесей; плотности и расслаиваемости. Полученный в результате твердения раствор должен обладать прочностью и специальными свойствами, обусловливающими его применение по назначению. Так при эксплуатации в условиях действия отрицательных температур - морозостойкостью (от F10 до F100), воды под давлением (гидроизоляционный) - высокой плотностью и водонепроницаемостью, жидких агрессивных сред (антикоррозионный) - коррозионной стойкостью, теплоизоляционный раствор должен иметь низкий коэффициент теплопроводности, акустический - обеспечивать поглощение звуковых волн. Марку растворов по пределу прочности на сжатие определяют на образцах кубах с размером ребра 7,07 см в возрасте 28 сут естественного твердения. При определении марки кладочных растворов с целью приближения условий твердения к реально происходящим образцы изготавливают в формах без дна, устанавливая их на водоотсасывающее основание (кирпич). В зависимости от требуемой марки раствора применяют различные виды вяжущих. Для марок 4 - 25 используют местные вяжущие: известь, гипс; 50 - 75 - смешанные известково-цементные, известково- шлаковые и 100 - 300 - разновидности портландцемента. Экономически целесообразно для строительных растворов использовать наполненные цементы, полученные совместным помолом или смешиванием обычного рядового портландцемента с тонкомолотыми добавками - наполнителями (известняк, песок, опока). Марку раствора принимают по проекту, подвижность смеси назначают с учетом вида и условий работы. Необходимую прочность сцепления раствора с основанием обеспечивают за счет правильного подбора состава, достаточной шероховатостью и чистотой поверхности, смачиванием поверхности перед нанесением растворной смеси. Растворы классифицируют по назначению на кладочные, отделочные и специального назначения. Кладочные растворы применяют для скрепления мелкоштучных изделий при возведении фундаментов, стен, столбов, сводов из кирпича, природного и искусственного камня, а также при изготовлении и монтаже крупноблочных и крупнопанельных элементов. Подвижность кладочных растворов принимают в зависимости от назначения и способа укладки. Для заполнения горизонтальных швов при монтаже крупноразмерных стеновых панелей и расшивки швов - 5 - 7 см; изготовления крупных блоков из мелкоштучных материалов (кирпича, камней) и заполнения швов при их монтаже - 9 - 13 см; для кладки из бутового камня - 4 - 6 см. Приготовление кладочных растворов производят с использованием песка крупностью до 2,5 мм в случае применения камней правильной формы и до 5 мм при работе с бутовым камнем. Вид применяемого вяжущего зависит от проектируемой марки раствора, долговечности здания и температурно-влажностных условий эксплуатации (табл. 6.2).
|
