Классификация, свойства и ассортимент минеральных вяжущих веществ.

Минеральными (неорганическими) вяжущими называются порошкообразные вещества, образующие с водой пластичную плотную массу, которая под влиянием физико-химических процессов превращайте в искусственное камневидное тело. В строительстве они применяются для скрепления стеновых материалов, приготовления отделочных растворов и производства безобжиговых материалов (бетона, желе­зобетона, силикатного кирпича, асбоцементных изделий и др.).

Смесь минерального вяжущего вещества с водой называется трестом. При до­бавлении к тесту песка образуется раствор, а если вводится и более крупный запол­нитель (щебень, гравий, керамзит) - бетон. Бетон с металлической арматурой назы­вается железобетоном. Если до затвердения бетонной смеси натянуть металлическую арматуру, а после затвердевания отпустить, то получится напряженный железобетон.

В зависимости от условий затвердевания и сохранения прочности минеральные вяжущие вещества подразделяются на воздушные и гидравлические.

К воздушным вяжущим относятся вещества, способные затвердевать и длительно сохранять свою прочность только на воздухе. К ним относятся воздушная известь, гипсовые и ангидритовые вяжущие и другие вещества.

Гидравлические вяжущие - это вещества, способные затвердевать и длительно сохранять свою прочность, как на воздухе, так и в воде. К ним относятся портланд­цемент и его разновидности, шлаковые и пуццолановые вяжущие вещества, гидрав­лическая известь.

Свойства минеральных, вяжущих веществ определяют в порошке, тесте, рас­творе и камне.

Свойства, определяемые в порошке – Насыпная масса, удельная масса, влаж­ность, тонкость помола (дискретность), химический (минералогический) состав.

К свойствам, определяемым в тесте, относятся нормальная густота к сроки схватывания.

К свойствам, определяемым в растворе и камне, относятся равномерность изменения объема при твердении, тепловыделении, а также механические свойства.

По механической прочности минеральные вяжущие вещества подразделяются на марки. Марка отражает предел прочности при сжатии или изгибе (МПа) образцов, изготовленных из данного вяжущего.

Ниже приведен ассортимент наиболее распространенных минеральных вяжущих веществ с указанием их способов производства, состава а особенностей приме­нения.

12.4.1.1. Цемент

Под цементом понимают обобщенное название большой группы минеральных гидравлических вяжущих материалов. Точнее цемент - это искусственный порошко­образные материал, который будучи замешан с определенным количеством воды об­разует тесто, превращающееся через некоторое время на воздухе или в воде в твердое камневидное тело.

Цементы получают высокотемпературной (до ластичного, или полного плавления) обработкой сырьевых, материалов, состоящих в основном из силикатов и силикатов и алюмосиликатов кальция. Спекшаяся сырьевая масса в виде зёрен (иногда размером до 40 мм) называется клинкером. Цементы классифицируются следующим образом:

По виду клинкера и вещественному составу различают следующие виды цемента: портландцемент, портландцемент с активными минеральными добавками, роман цемент, глиноземистый цемент и кислотоупорный цемент.

По прочности на сжатие (МПа) цементы выпускаются, высокопрочные (марок 55 и выше), повышенной прочности (марка 50), рядовые (марок 30-40) и низкомарочные (ниже марки 30)

По скорости твердения - обычные (твердеют в течение 28 суток), быстротвердеющие (3-28 суток) и особобыстротвердеющие (1 сутки и менее).

По срокам схватывания - медленносхватывающиеся (начало схватывания че­рез 1,5 часа и более после затвердевания), нормально схватывающиеся (от 45 мин до 1,5часа) и быстросхватывающиеся (менее 45 мин).

Кроме этого, цементы классифицируются по сульфастойкости, объемной деформации при твердении (безусадочные, расширяющиеся, напрягающиеся) и декора­тивным свойствам (цветными белые).

Наибольшее распространение в промышленности получили: портландцемент и высокоглиноземистый цемент.

Портландцемент, или как еще называют силикатный цемент, представляет со­бой гидравлический вяжущий материал, получаемый тонким изменением обожжен­ной до спекания точно-дозированной сырьевой смеси, содержащей 75% углекислого кальция и 25% глины, или естественных мергелей надлежащего состава. Химический состав Портландцемента характеризуется относительным постоянством: 64-67% CaO; 19-24% SiO₂: 7,5% Al₂O₃ и 2-6% Fe₂O₃.

Портландцемент как вяжущая масса был изобретен в первой четверти XIX ве­ка Аспдином в Англии и одновременно Челиевым в России.

Технологический процесс производства портландцемента происходит следующим образом. Добывается сырьё, которым служат природные мергели, содержа­щие 75-82% CaCO, и подготавливается соответственно подобранная смесь. Наи­большее промышленное значение имеет сырье Новороссийского (Россия) и Амвросиевского (Украина) карьеров.

Соответственно подобранная смесь в

измельченном виде вводится в цементно-обжи-

гательную печь, которая представляет стальной

 длинный (более 100 метров) цилиндр, диа­метром

3-4 метра, наклоненный к горизонту на 3-6°

 и футерованный огнеупорным кирпичом (рис.12.2.).

Сырьевая масса в виде шлама или муки вво-

дится в верхний конец печи и движется навстре­чу

 горячим газам, при этом нагреваясь и спекаясь. Газы получаются от сгорания подаваемого в противоположный нижний конец, печи топлива, в качестве которого ис­пользуется мазут, пылевидный уголь, природный газ.

     В печи, подаваемая смесь подвергается действию постепенно возрастающей температуры. По мере нагревания сырые материалы сначала высушиваются, затем, затем теряют гидратную воду из глины и только при 820°C начинается реакция разложения известняка:

СаСО₃®СаО+ОС₂

Эта реакция заканчивается при 907°С. В пределах 800°C происходит образование из СаО, SiO₂ и Al₂O₃ одноизвестковых алюминатов и силикатов СаО•Al₂O₃ одноизвестковых алюминатов и силикатов CaO•Al₂O₃ и CaO•SiO₂. Затем CaO•SiO₂ обогащается известью и переходит в двухизвестковый силикат 2 СаО•SiO₂; одновременно и СаО•Al₂O₃ переходит в 2 СаО•Al₂O₃. При 1250°С образуется двухизвестковый феррит 2CaО•Fe₂O₃, который способствует появлению жидкой фазы, рас­творяющей твердые составные части шихты, ещё не вступившей в соединения и, в результате при температуре 1500°C происходит пресыщение и выкристаллизовывание более богатых известью соединений, а именно 3СаО•SiO₂, являющегося главным исскуственным минералом, входящим в состав клинкера. В результате, полученный окончательно продукт спекания - клинкер, содержит 3СаО•SiO_2, 2СаО•SiO₂, 3CaO•Al₂O₃ и 2CaО•Fe₂O₃, а также промежуточные продукты.

Клинкер, полученный в виде порошка, самотеком выходит у нижнего конца печи (рис. 12.2.). Находясь в раскаленном состоянии, быстро охлаждается и затем 10-15 дней выдерживается на складе, после чего размалывается. После помола клинкер превращается в тонкоизмельченный порошок серо-зеленого цвета, который и представляет уже цемент. Его упаковывают в бумажные мешки массой по 50 кг или за­гружают в специально оборудованные транспортные средства - цементовозы. Вы­пускаются следующие марки портландцемента 40; 50; 55 и 90 (МТ1а).

Количество портландцемента определяется тонкостью помола, сроками схва­тывания и прочностью. Чем тоньше измельчен цемент! тем быстрее и полнее проте­кает его взаимодействие с водой и тем выше будет его прочность. Начало схватыва­ния портландцемента должно наступать не ранее чем за 45 мин, а конец не позднее, чем за 12 час от начала затвердения.

Портландцемент находит самое широкое распространение, так как кроме раз­личных строительных работ идет для изготовления всевозможных бетонных соору­жений.

Твердение цемента, который после затворения водой образует тестообразную массу, имеет свои особенности и в настоящее время на этот счет существуют следую­щие теории: первая, - Ле Шателье, сводящая процесс твердения к явлениям перекри­сталлизации и вторая - Михаэлиса, представляющая твердение как образование студня - геля, идущая путем набухания частиц и последующего прорастания кри­сталлами. Однако как выяснилось обе эти теории не учитывали ряда особенностей твердения, поэтому академик А.А,Байков предложил третью теорию, согласно кото­рой частицы портландцемента при затворении водой вступают по всей своей поверх­ности в химическую реакцию с ней и выделяют продукты, которые насыщают окру­жающий эти частицы распор, что и характеризует первый период твердения (или период растворения). Это явление сопровождается повышением температуры. В дальнейшем происходит преобразование студня в кристаллический сросток путем прорастание его кристаллами Са(ОН)₂, причем этот период продолжается значитель­ное время.

Портландцемент с активными минеральными добавками выпускается пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий, сульфатостойкий, тампонажный, расширяющийся, напрягающийся, белый, цветной, шлаковый и пуццолановый.

Пластифицированный портландцемент содержит поверхностно-активную добавку, повышающую пластичность цементного теста него морозостойкость.

Гидрофобный портландцемент длительно сохраняет активность и не комкается при повышенной влажности, так как содержит поверхностно-активную добавку, уменьшающую способность цемента смачиваться водой. Он отличается также повы­шенной пластичностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью.

Пластифицированный и гидрофобный цементы выпускаются марок 30,...,40 (МПа) и предназначены для изготовления, растворов и бетонов. Их применение сни­жает расход обычного цемента на 5-8%.

Быстротвердеющий цемент (БТЦ) отличается тонкостью помола. Благодаря этому, а также наличию минеральных добавок он твердеет в течение 3 сут. с момента затвердения. Выпускается также сверхбыстротвердеющий (СБТЦ), распалубка изделий из которого возможна уже через 1-4 час. Быстротвердеющие цементы выпускаются марок 40,...,50 (МПа) и применяется для производства железобетонных конструкций, а также при зимних бетонных работах. Их недостатками являются повышенное тепловыделение, а также быстрее порча даже при краткосрочном хранении.

Сульфатостойкий портландцемент обладает повышенной стойкостью к действию агрессивных вод и пониженной теплоотдачей при затворении и твердении. Он выпускается марок 40,...,50 (МПа) и предназначен для получения гидротехнических бетонов.

Тампонажный портландцемент предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Он выпускается утяжеленный (повышенной плотности), песчанистый (повышенной коррозионной и термостойкости), солестойкий (повышенной стойкости к воде, содержащей хлористые соли) и низкогигроскопичный.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) отличается равномерным прираще­нием объема при твердении в условиях повышенной влажности и отсутствии усадки при твердении на воздухе, благодаря чему получается бетон не имеет трещин. Он характеризуется также высокой плотностью и водонепроницаемостью.

Напрягающийся портландцемент обладает свойством расширяется и повышать напряжение железобетона, поэтому его используют для изготовления бетонных покрытий аэродромов, напорных труб, резервуаров для воды и др.

Белый портландцемент получают из мрамора или известняков и белых каоли­новых глин, содержащих минимальное количество окрашивающих оксидов метал­лов. По степени белизны он выпускается 3 сортов, а по прочности - марок 40 и 50 (МПа).

Цветные портландцементы получают помолом белого клинкера и минераль­ных пигментов.

Белые и цветные цементы используют для изготовления облицовочных и архи­тектурных деталей, а также отделочных работ.

Шлаковый портландцемент получают совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и гранулированного доменного шлака. Он выпускается обычный, быстротвердеющий и сульфатостойкий, марок 20,...,50 (МПа) и применяется для гидротехнического строительства.

Пуццолановый портландцемент получают совместным помолом портландцементного клинкера, гипса и добавок вулканического происхождения (вулканического пепла, тротила и др.). Он выпускается марок 20,...,40 (МПа), отличается повышен­ной водостойкостью, меньшими водопроницаемостью и тепловыделением. Этот це­мент используют для изготовления массивных подводных и подземных бетонных конструкций, кроме таких, которые подвергаются частому, замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию.

Глиноземистый цемент – быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещест­во, характеризующееся высокой водостойкостью и, следовательно, наиболее широко применяется в гидротехнических сооружениях. Этот цемент получается тонким измельчением клинкера, представляющего обожжённую до сплавления сырьевую смесь боксита и известняка. При этом обеспечивается преобразование в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция - CaO•Al₂O₃, которое и является основным.

Глиноземистый цемент получают плавлением в вагранках, электрических пе­чах при температуре свыше 1400°С или спеканием во вращающихся печах при темпе­ратуре 1250-1350°С.

При твердении (после смешивания с водой однокальциевый алюминий CaO•Al₂O₃ переходит в двухкальциевый гидроалюминат 2CaO•Al₂O₃. Обычно этот цемент состоит из 40% CaO;40% Al₂O₃ и 6-8% SiO₂.

Начало схватывания этого цемента должно наступать не ранее 30 мин и заканчиваться не позднее 12час с момента затвердения водой.

Следует отметить, что этот цемент нельзя смешивать с портландцементом, так как получается быстросхватывающая малопрочная смесь.

Этот цемент выпускается с добавками или без них, марок 40,...,70 (МПа).

Глиноземистые цементы отличаются быстротой твердения в условиях повышенной влажности и при нормальной температуре, стойкостью к действию агрессивных сред и термостойкостью, однако обладают значительным тепловыделением и разрушаются щелочами. Они применяются при срочных ремонтных работах, для фу­теровки тепловых аппаратов, травильных ванн, тампонирования нефтяных и газовых скважин, гидроизоляции шахт и др.

Роман-цемент - гидравлический вяжущий материал - представляет собой про­дукт тонкого помола обожженного не до спекания (при температуре 900°) известко­вого или магнезиального мергеля, содержащего более 20% глинистых примесей. Ро­ман-цемент должен схватываться не раньше через 15 мин и выпускаться в виде марок 5,..,10 (МПа). В настоящее время применяется сравнительно редко и в основном только для изготовления растворов, предназначенных для каменной кладки и наруж­ной штукатурки, а также для низкомарочных бетонов.

Этот цемент имеет следующий химический состав: SiO₂ - 11,7%; Al₂O₃ - 8,6%; CaO - 36,7%; MgO - 22,2%; плотность 26,6-3,0 т/м³, и цвет от светло-желтого до красно-бурого.

Кислотоупорный цемент – представляет особую группу цементов и изготовля­ется из измельченного кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Он затворяется жидким стеклом и выпускается двух типов: (I - для кислотоупорных замазок и II - для кислотоупорных растворов и бетонов), марок 50,...,60 (МПа). Такой цемент стоек к кислотам (кроме плавиковой и фосфорной), однако теряет прочность в воде и щело­чах.

12.4.1.2. Известь.

Известь может быть двух видов: воздушная и воздушно-гидравлическая.

Воздушная известь. Сырьем для изготовления воздушной извести служит из­вестняк, доломит, мел, состоящий преимущественно из углекислого кальция, некото­рого количества углекислого магния, содержащие не более 8% глинистых состав­ляющих.

Технологический процесс получения воздушной извести состоит из обжига из­вестняка, который производится чаще всего в шахтных, иногда во вращающихся и кольцевых печах при температуре 1000-1200°С. Шахтные вертикальные печи рабо­тают непрерывно, требуют меньшего расхода топлива и больше позволяют механи­зировать производственные процессы. Куски извести, получаемые после обжига и охлаждений, имеют пористую структуру. Такая известь называется негашеной комо-вой известью и состоит в основном из оксида, кальция (СаО) и частично оксида магния (MgO).

Для приготовления растворов куски обожженной извести предварительно из­мельчают, либо, размалывая на мельницах, либо путем гашения комовой извести во­дой. Молотая негашеная известь твердеет быстрее гашеной, а предварительный по­мол извести исключает отходы. Недостатком молотой негашеной извести является то, что пыль этой извести, попадая на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, может вызвать заболевания; при хранении молотая известь быстрее теряет присущие ей свойства, так как она гасится влагой воздуха, комкуется и разрывает тару.

В зависимости от количества воды, взятой для гашения получают либо гидратную пушенку - Са(ОН)₂, представляюшую собой белый порошок, либо пластиче­ское известняковое тесто. Для получения пушенки количество воды должно составлять 40-70% от веса негашеной извёсти, а для получения известнякового теста в 3-4 раза больше.

Воздушную известь в зависимости от содержания оксида магния выпускают 3-х видов: маломагнезиальную (не более 5% оксида магния), магнезиальную (от 6 до 20%) и доломитовую (от 21 до 41%).

В зависимости от скорости и температуры гашения, воздушная известь делится на быстро гасящуюся, со скоростью гашения до 10 мин, среднегасящуюся от 10 до 30 мин и медленно гасящуюся - свыше 30 мин.

Растворы на. основе магнезиальной извести отличаются прочностью, плотно­стью и стойкостью.

Воздушная известь применяется при изготовлении строительный растворов для каменной кладки подземных сооружений, штукатурки и др.

В основе твердения лежит процесс карбонизации, идущий по реакции:

Ca(OH)₂ + CO₂ + nH₂O = CaCO₃ + (n+1)H₂O

Воздушно-гидравлическая известь относится к гидравлическим вяжущим веществам. Ее получают обжигом кальциево-магниевых карбонатных пород с содер­жанием глинистых примесей 6-25% при температуре 900-1000ºС. Прочность воздуш­но-гидравлической извести выше воздушной и изменение это пропорционально со­держанию глины. В отличие от воздушной, воздушно-гидравлическая известь начи­нает твердеть на воздухе и продолжает твердеть в воде.

В последнее время выпуск воздушно-гидравлической извести резко сократил­ся, что обусловлено наращиванием производства цемента.

 

12.4.1.3. Гипс.

Гипсовые и ангидритовые вяжущие вещества представляют собой продукты обжига и последующего помола природного гипсового камня CaSO₄·H₂O и ангидри­да СаSO₄, а также отходов химической промышленности при температурах 150-160ºC (низкообжиговые). К низкообжиговым вяжущим относятся строительный, высокопрочный и формовочный гипс, а к высокообжиговым - зстрих-гипс и ангидритовый цемент.

Гипс строительный (алебастр) применяется для внутренних отделочных работ в составе штукатурных растворов, выпуска плит, панелей и архитектурных деталей.

Гипс высокопрочный применяется для изготовления несущих конструкций, работающих на изгиб, а также гипсобетонных деталей, работающих на сжатие.

Гипс формовочный применяется для изготовления архитектурных деталей и
скульптурных изделий.

Эстрих-гипс используется для устройства мозаичных полов, изготовления искусственного мрамора, гипсобетона, отделочных и декоративных работ.

Ангидритовый цемент отличается от гипсовых вяжущих медленным схватыванием, а также добавками к сырью шлака, извести и доломита. Он применяется для создания бесшовных полов, производства пустотелых бетонных изделий и кладочных растворов.

Гипсовые вяжущие вещества различают по маркам: Г-2,...,Г-25, прочность ко­торых на сжатие колеблется от 20 до 250 (МПа), а на изгиб от 12 до 80 (МПа).

В зависимости от начала и конца схватывания гипсовые вяжущие выпускаются индексов А (быстродействующие, начало схватывания - не ранее 2 мин, конец схватывания - не позднее 15 мин), Б (нормально твердеющие, начало схватывания - не ранее 20 мин, конец схватывания не нормируется).

По степени помола гипсовые вяжущие выпускаются грубого, среднего и тонкого помола.

В соответствии с этим маркировка гипсовых вяжущих буквенно-цифровая.
Например, Г-7Б1, где Г-7 – марка, Б-быстротвердеющие, 1-степень помола.

Для замедления схватывания гипсовых вяжущих в их состав вводят органические добавки (животный клей, известь, сульфатно-дрожжевую бражку) или отработанные дубильные растворы кожевенной промышленности, а для ускорения схватывании - молотую гипсовую отливку.

12.4.1.4. Жидкое стекло и магнезиальные вяжущие вещёства.

Жидкое (растворимое) стекло представляет собой силикат натрия Na₃О·SiO₂ или калия К₂О·SiO₂, получаемый сплавлением кварцевого песка и кальцинированной соды или сульфата натрия и поташа при температуре 1400ºС. После охлаждения по­лучают куски стекла, называемые силикат-глыбой.

Жидкое стекло применяют в виде вязкой жидкости темно-зеленого или корич­невого цвета, представляющей собой коллоидный раствор двуокиси кремния в едкой натриевой или калиевой щелочи.

Жидкое натриевое стекло используют для уплотнения грунтов, укрепления бетонной и каменной кладки, приготовления бетонной и каменной кладки, приготов­ления жаро-, огне-, и кислотоупорных бетонов и растворов, огнезащитных обмазок. Жидкое калиевое стекло дороже и применяется реже натриевого. Оно используется для приготовления кислотоупорных бетонов и растворов, а также силикатных кра­сок.

Итак, жидким стеклом называется водные растворы растворимого стекла, представляющие собой сплавы различных по своему составу силикатов калия или натрия.

Магнезиальные вяжущие вещества получают обжигом (не до спекания) магнезита или доломита при температуре 800-850ºС, измельченных в тонкий порошок. Соответственно получают каустический магнезит и каустический доломит.

Каустический магнезит по свойствам выше каустического доломита, но более дорогой.

Магнезиальные вяжущие затворяются не водой, а растворами солей хлористого и сернокислого магния (МgCl, МgSO₄).

В отличие от других воздушных вяжущих магнезиальные вяжущие вещества обладают более высокой прочностью при сжатии (40-60 МПа). Начало схватывания их не ранее чем через 20 мин, конец - не позже, чем через 6 час с момента затворения. При твердении магнезиальных вяжущих образуется гидроксид магния Мg(ОН)₂ и оксихлорид магния, которые выделяются в виде студня. По мере высыхания он про­растает кристаллами, уплотняется и приобретает прочность.

Магнезиальные вяжущие вещества хорошо сцепляются с органическими за­полнителями (опилками, стружками и др.) и применяются для устройства ксилолито­вых полов (фибролита, ксилолита), искусственного мрамора, мозаичных плиток, а также для отделочных работ. Они не водостойки, поэтому использовать их можно тогда, когда не будет непосредственного воздействия влаги.

12.4.2. Материалы и изделия на основе минеральных вяжущих веществ.

Материалы и изделия на основе минеральных вяжущих веществ получают в
результате затвердения смеси, состоящей из минерального вяжущего, заполнителей (песка, щебня, шлака, пемзы, древесных опилок, стружки, асбеста, бумажной макулатуры и др.), специальных добавок и воды.

К ним относятся бетоны, железобетонные изделия и конструкции, строительные растворы, силикатные изделия автоклавного твердения, асбоцементного материала и изделия.

12.4.2.1. Бетоны.

Бетоны представляют собой искусственные каменные материалы, получающиеся при затвердевании смеси из вяжущего материала, воды и инертных материалов в виде мелкого заполнителя (песка) и крупного заполнителя (щебня или гравия), взятых в определённых, строго рассчитанных пропорция.

Прочность и долговечность обычного бетона являются важнейшими его свой­ствами и зависят от активности цемента, прочности заполнителей, соотношения, со­держания вяжущего материала, воды, песка, щебня, или гравия. Правильный расчет состава является одной из наиболее важных операций в технологии производства бетона. Весовые соотношения составных частей бетона выражают обычно следующим образом:

1:х:у:в/ц                                                                 (12-1)

где х - число весовых частей песка (на одну весовую часть цемента);

  у- число весовых частей гравия или щебня (на одну, весовую часть цемента);

в/ц – водоцементное отношение по весу.

Чем меньше взято воды на единицу веса цемента, т.е. чем меньше водоцементное отношение, тем бетон прочнее. Вода для затворения должна быть свободной от примесей солей, кислот и сульфатов.

Песок крупностью от 0,65 до 5 мм должен быть чистым, без вредных примесей (глинистых пылевидных). Гравий или щебень должны иметь крупность частиц 5-150 мм.

Для нормального твердения бетона необходима повышенная влажность и положительная температура (15-20°С) окружающей среды. Твердение бетона с понижением температуры замедляется и при температуре ниже 0ºС прекращается. Для ускорения твердения в бетонную смесь добавляют в небольших количествах хлористый кальций (1,5-2,0%).

В зависимости от количества цемента в бетонной смеси она бывает жирной и тощей. Приготовление смеси складывается из двух последовательных операций: дозирование материалов и перемешивание бетонной смеси в течение 1-2,5 мин Транспортирование бетонной смеси от места ее приготовления до места укладки не должно продолжаться более 1 часа и осуществляться во вращающихся чашах специальных цементовозов.

В зависимости от назначения и физико-механических свойств, которыми должен обладать данный конкретный бетон, используют различные его виды. В связи с этим бетоны классифицируются по виду вяжущего и заполнителя (в зависимости от крупности заполнителя), величины объемной массы, а также по назначению.

По виду вяжущего различают бетоны цементные, силикатные (на основе
кремнеземисто-известкового вяжущего), гипсовые, шлаковые, также на смешанных и специальных вяжущих (асфальтобетон, полимерцементный. полимерсиликатный и
полимерный бетоны).

По виду заполнителя различают бетоны на платных (гравий, щебень, чугунная дробь и др.), пористых (керамзит, пемза, шлак, пенополистирол и др.) и специальных заполнителях.

В зависимости от крупности заполнителей бетоны подразделяются на
мелкозернистые (до 10 мм) и крупнозернистые (10-150 мм).

По величине объемной массы бетоны подразделяются на особо тяжелые (более 2,5 т/м³), тяжелые (2,2-2,5 т/м³) и особо легкие (менее 0,5 т/м³).

Бетоны характеризуются также прочностью на сжатие и осевые растяжения,
морозостойкостью и водопроницаемостью.

По назначению бетоны подразделяются на общестроительные (конструктивные), гидротехнические, дорожные, кислотостойкие, жаростойкие, декоративные, для биологической защиты, ячеистые и др.

Гидротехнический бетон (подводный, надводный и переменного уровня) отличается повышенной водостойкостью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, а также стойкостью к агрессивным средам. Он изготавливается на основе сульфатостойкого портландцемента с пластифицирующими и гидрофобизирующими добавками и применяется для гидростроительства.

Дорожный бетон отличается повышенной прочностью, износостойкостью,
морозо- и воздухостойкостью. Для его изготовления используют гидрофобный и
пластифицированный портландцемент для оснований и для верхнего слоя дорожных покрытий.

Кислотостойкий (кислотоупорный) бетон получают затворением кислотоупорного цемента жидким стеклом и добавлением кислотоупорных заполнителей (кварцевого песка, щебня из андезита или кварцита). Он используется для сооружения конструкций и облицовочной аппаратуры в химической промышленности.

Жаростойкий бетон по степени огнеупорности выпускается высокоогнеупорный (свыше 1770°С), огнеупорный (1580-1770°С) и жароупорный (ниже 1580°С). Он изготавливается на основе портландцемента, высокоглиноземистого цемента или жидкого стекла и применяется для строительства дымовых труб, облицовки котлов, футеровки печей и др.

Декоративные бетоны получают введением в бетонную смесь пигментов (охры, сурика, мумии и др.) или окрашивающих крупных заполнителей, либо на основе цветных цементов. Они используются для декоративного оформления строящихся зданий и сооружений, а также в дорожном строительстве (разделительные полосы, пешеходные переходы, дорожки и др.).

Бетоны для биологической защиты используются в строительстве атомных электростанций, ядерных реакторов и других объектов с целью предохранения обслуживающего персонала от радиоактивного воздействия. Они изготавливаются на основе портландцементов, глиноземистых и шлакопортландцементов, В качестве заполнителей применяют магнетит, мемонит, борит, чугунную дробь, металлическую стружку и др.

Ячеистые бетоны получают на основе вспученной при помощи парообразователя смеси вяжущего, кремнеземистого компонента и воды. Такие бетоны отличаются легкостью, прочностью, технологичностью. Они не горят, плохо проводят тепло, создают микроклимат, близкий микроклимату деревянных домов. В зависимости от способа изготовления различают газобетон, (на основе портландцемента с добавками алюминиевой пудры, соляной кислоты и молотого известняка) и пенобетон (получают смешиванием бетонной смеси и пены). Ячеистые бетоны применяются в качестве теплоизоляционного материала, а также для изготовления легких железобетонных конструкций.       

12.4.2.2. Железобетонные издери и конструкции,

Железобетонные изделия и конструкции подразделяются на монолитные
(бетонируемый на месте строительства) и сборные (изготавливаемые на специальных предприятиях и монтируемые на строительной площадке). Они изготавливаются с обычной и напряженной арматурой.

Предприятия сборного железобетона производят в основном унифицированные конструкции и детали, которые используют в типовых проектах жилищного и промышленного строительства. Из сборного железобетона изготавливают все части зданий: фундамент, стены, элементы каркаса (колонны, балки, ригеля и др.), междуэтажные перекрытия, кровлю, лестницы и др. Некоторые из них представлены на рис.12.З.

 

Стандартами предусмотрен выпуск панелей для наружных и внутренних стен жилых и общественных зданий (одно- и трехслоистые с внутренним теплоизоляцион­ным слоем из минераловатных плит, пеностекла и др.), панелей для перекрытий (сплошных и многопустотных), панелей для покрытия зданий, ребристых плит для перекрытий производственных зданий и др. В последние годы широкое применение получили крупнопанельные железобетонные изделия. Их применение позволило сни­зить на 50% трудовые затраты, сократить в 2 раза сроки строительства зданий.

Прогрессивным методом изготовления железобетонных конструкций является производство плит методом экструзии. При этом на 15-20% сокращается потребление стальной арматуры, не требуется металлических форм, значительно повышается производительность труда.

Железобетонные изделия и конструкции условно обозначаются буквенно-цифровой маркировкой, состоящей из трех групп знаков, где первая группа обозначает тип конструкции или изделия, размеры (в метрах или дециметрах) или типораз­мер; вторая - несущую способность (расчетная нагрузка), класс напрягаемой арматуры, вид бетона; третья - особые условия применения, конструктивнее особенности, номер стандарта и др. Например, 2П1-ЗА1VТ-1Н ГОСТ 21506-76, где 2П1 - железобе­тонная ребристая плита перекрытия производственных зданий с шагом несущих конструкций 6 м с опорами по верху ригелей, первого типоразмера; ЗА1VТ - третья несущая способность, напрягаемая арматура класса А1V из тяжелого бетона; 1Н – с дополнительными закладными деталями.

 

12.4.2.3. Строительные растворы, силикатные и асбоцементные изделия.

Строительные растворы выпускаются тяжелые (свыше 1,5 т/м³) и легкие на ос­нове портландцементов, известковых, гипсовых или смешанных вяжущих веществ.

По назначению различают растворы кладочные (для скрепления кирпича,
камня, блоков или панелей при возведении стен, нанесения декоративных слоев) и специальные (для заполнения швов, для полов, гидроизоляционные, тампонажные, акустические, рентгенозащитные и др.).

Растворенные смеси чаще всего приготавливают на бетонно-растворных заводах или растворосмесительных узлах. Кроме обычных (в виде пластической массы) изготавливаются сухие растворные смеси (гарцовка), которые перед применением затворяются водой.

Итак, строительные растворы - это мелкозернистые материалы, состоящие из вяжущих (цемента, извести, дробленного шлака). Важнейшими свойствами растворной смеси является подвижность, водоудерживающая способность, способность укладываться на основание тонким, равномерным по толщине и однородным по плотности слоем, прочно сцепляющимся по всей поверхности основания. Способность смеси растекаться под собственным весом и под действием приложенной нагрузки называют подвижностью. Водоудерживающая способность предохраняет раствор от расслоения на составные части и от потери воды при укладке. Необходимо отметить, что большей плотностью и лучшей способностью укладываться на основание обладают известковые растворы. На прочность растворов влияют количество вяжущих и их активность.

Силикатные изделия автоклавного твердения получают на основе воздушной извести, кварцевого песка и воды посредством обработки в автоклаве паром при повышенном давлении и температуре свыше 170ºС. К ним относятся изделия из силикатного бетона, силикатный и известково-шлаковый кирпич, облицовочные плиты и пеносиликатные изделия.

Изделия из силикатного бетона (марок 60 и более) включают блоки, панели для стен, настилов и перекрытий, безасбестовый шифер, напряженно-армированные силикатобетонные железнодорожные шпалы, армированные силикатобетонные тю­бинги для отделки туннелей метро и шахтного строительства. Силикатный кирпич выпускается одинарный и модульный, а также в виде камней (250X120X138) марок 7,5,…,25 (МПа), морозостойкостью не ниже М_рз 15, лицевой и рядовой. Он имеет светло-серый цвет и применяется для кладки наружных и внутренних стен. Его нельзя использовать для кладки фундаментов и цоколей зданий, печей и труб, так как он не стоек к воздействию воды, попеременного замора­живания и оттаивания, агрессивных сред, а также высоких температур. Изготовляют силикатный кирпич из смеси воздушной извести (5-8%) и кварцевого песка (92-95%).

Известково-шлаковый кирпич выпускается марок 2,5..., 7,5 (МПа), морозо­стойкостью не менее М_рз15, размером 250X120X140 мм. Он отличается высокими те­плоизоляционными свойствами и применяется для кладки стен зданий высотой не более трех этажей или стен верхних этажей высотных зданий. Известково-шлаковый кирпич получается при затвердевании смеси воздушной извести (3-12%) с гранулированным доменным шлаком. Наряду с иэвестково-шлаковым выпускается известково-зольный кирпич, в котором в качестве заполнителя используется зола, образующейся на ТЭЦ, ГРЭС и др.

Облицовочные плиты наготавливают из смеси извести и песка с добавкой 7,5% портландцемента прессованием и запариванием в автоклавах. Они применяются для облицовки стен жилых и административных зданий. Выпускают плиты рядовые и угловые. Рядовые плиты имеют размеры 194X219 и 294X394 мм при толщине 30мм. Прочность их на сжатие 20-30 МПа, водопоглощение не более 16%, а морозостойкость не менее 25 циклов. Они имеют гладкую поверхность обычно белого цвета, но могут выпускаться и цветными.

Пеносиликатные изделия получают при затвердевании смеси, состоящей из пены, песка и извести. Пену получают путём перемешивания в мешалках с водой столярного клея и канифоли. Для повышения активности песок подвергают тонкому помолу. Полученную однородную массу разливают в металлические формы и на­правляют на твердение в автоклав. При этом получается высокопористый материал с объемной массой 0,3-1,2 т/м³, прочностью на сжатие около 20 МПа и малой теплопроводностью. Изделия из пеносиликатной массы применяют в качестве конструк­ционного или теплоизоляционного материала для кладки или утепления стен и перегородок. К пористым силикатным изделиям относятся также теплоизоляционный материал - газосиликат с объемной массой 0,3-0,9 т/м³ и. прочностью на сжатие 1,5 - 10,0 МПа. Применяется он для теплоизоляции помещений и тепловых агрегатов.

Асбоцементные материалы и изделия получают на основе смеси портландцемента (82-90%), асбеста (10-18%) и воды.

Асбест представляет собой породу волокнистого строения, легко разделяется (распушивается) на отдельные волокна, напоминая вату. Он не горит, но при температуре около 700°С теряет химически связанную воду, становится хрупким и непрочным, а при температуре 1550ºС плавится. Волокна асбеста обладают высокой прочностью при растяжении 60-90 МПа в адсорбционной способностью, хорошо удерживают зерна цемента. Волокна асбеста образуют армирующую сетку, что и обуславливает высокую прочность асбоцементных материалов.

Асбоцементные материалы и изделия обладают высокой прочностью, огнестойкостью, долговечностью, малой водопроницаемостью, тепло- и электропро­водностью. К их недостаткам следует отнести хрупкость, коробление при изменении влажности и снижение прочности при насыщении водой.

Номенклатура вырабатываемых асбоцементных

изделий насчитывает свыше 40 наименований. Эти изде­-

лия выпускаются в виде листов, панелей, плит, труб и фасо-

нных деталей.

Асбоцементные листы изготовляют плоские и профи-

лированные (рис. 12.4.), окрашенные и неокрашенные,

с полированной, неполированной и тисненой поверхностями,

 а также, с полимерным покрытием. Применяются в качестве

облицовочного, кро­вельного, стенового и электротехнического материалов.

Асбоцементные панели и плиты выпускаются утепленные и неутеплённые,
цельноформованные и сборные. Они применяются в качестве кровельного и стенового материалов.

Асбоцементные трубы подразделяются на водопроводные (напорные) и канализационные (безнапорные), круглого и прямоугольного сечения. Изготавливают трубы из асбоцементной смеси на специальных машинах. Твердеют трубы сначала в водных бассейнах при температуре 45°C; а затем на складе. Для сокращения срока твердения обработку труб производят на автоклавах.

 

12.5. Органические вяжущие вещества и материалы на их основе.

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться: