книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник

Процесс коллоидаш-ш и кристаллизации продолжается до тех пор, пока весь полуводный гипс не перейдет в двуводный.

Нарастание прочности гипса происходит вследствие процесса сращивания кристаллов двуводного гипса. Происходящее при вы­ сыхании гипсового изделия выпадение гипса, находящегося в растворе, способствует сращиванию игольчатых кристаллов дву­ гидрата.

Гипсовые изделия в сырых местах теряют до 60% прочности. Поэтому обычный гипс можно применять только для деталей, на­ ходящихся в сухих местах. Слабая водоустойчивость объясняется большой пористостью гипсовых изделий и растворимостью в воде. Чтобы повысить водоустойчивость изделий из гипса, нужно уплот­ нять их, пропитывать веществами, понижающими водопоглощение, наносить на изделия водозащитный слой (например, кремнийорганические вещества), добавлять к гипсу известь-кипелку, шлако­ вую и каменную муку, золу, молотые котельные шлаки или цемянку.

Повысить водостойкость гипсовых изделий можно также про­ питкой их квасцами, бурой, растительными маслами, вводом в

гипсовое тесто битумно-парафиновой эмульсии, покрытием поверх­ ности изделий расплавленным стеарином или раствором озокерита (или воска) в растворителях, обработкой кремнийорганическими веществами и др.

При затворении водой гипс на воздухе быстро схватывается и твердеет, увеличиваясь в объеме. Это свойство (линейное расши­ рение до 1%) особенно ценно для изготовления из гипса архитек­ турных деталей литьем, а также для заделки щелей, обмазки крю­ чьев, костылей и пр.

Прочность изделий из гипса и скорость схватывания его зави­ сят в основном от количества воды, взятой для его затвореиия. а

также от способа производства. Иногда сроки схватывания гипса слишком коротки, что не всегда желательно. Удлинить сроки схва­ тывания гипсового теста можно добавкой различных веществ к воде затворения. Такие добавки называются замедлителями. По характеру воздействия на гипс замедлители можно разделить на три группы:

высокомолекулярные органические соединения, действующие в качестве защитных коллоидов,— клей животный, казеин, желатин, меласса, продукты расщепления белковых веществ, продукты ги­ дролиза животных отходов, танин и др.;

вещества, уменьшающие растворимость гипса,— глицерин, спирт, ацетон, кислоты (лимонная, уксусная, борная, молочная) и

сульфата железа), кислоты (серная, соляная и азотная), жидкое стекло, соли винной кислоты и др.

Гипс строительный применяют для изготовления индустриаль­ ных изделий — прокатных перегородок, листов сухой штукатурки, плит, а также для штукатурных растворов, для изготовления раз­ личных строительных изделий, форм, для лепки архитектурных деталей и т. д.

Кроме обычного строительного гипса, встречается гипс, обла­ дающий повышенной прочностью, именуемый высокопрочным, или техническим. Получают его обработкой двуводного гипса в авто­ клавах. Применение нашел высокопрочный гипс ГП, изготовля­ емый (по методу И. А. Передерия) обработкой дробленого гипсо­ вого камня паром в закрытых котлах при давлении 1,3 ат. Его высушивают и размалывают в порошок. Вследствие особой струк­ туры полученного гипса для его затворения требуется меньшее количество воды (40—50 вместо 60%). Изделия из такого гипса обладают повышенной прочностью.

Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее. В последнее время при­ меняют вяжущее, обладающее повышенной водостойкостью (ко­ эффициент размягчения 0,7—0,8), изготовляемое из смеси строи­ тельного гипса, портландцемента и гидравлической добавки, полу­ ченное в результате исследований А. В. Волженского. Примерный состав его: 40—60% полуводного гипса, 20—25% портландцемента, 10—25% (по весу) активной добавки. Такое вяжущее носит на­ звание гипсоцементно-пуццолановое и имеет предел прочности при сжатии образцов, высушенных до постоянного веса, (100 -ы -ы 120) ІО5 н/ж2.

Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее применяют для изготов­ ления стеновых панелей, растворов для кладки и др. Его получают при совместной варке гипсового порошка и портландцемента с активной минеральной добавкой или пуццолановым портландце­ ментом. Этот способ «горячего» получения гипсоцементно-пуццо- ланового вяжущего предложен ВНИИЖелезобстона. Продолжи-

телыюсть варки гипса с добавками зависит от количества, актив­ ности и времени ввода активных минеральных добавок.

Применение горячего способа имеет ряд преимуществ перед обычным методом смешения компонентов гипсоцементно-пуццола- нового вяжущего.

При производстве гипсоцементно-пуццоланового вяжущего не­ посредственно в варочном котле, благодаря ускоряющему действию активных минеральных добавок на процесс дегидратации двугид­ рата, производственный цикл сокращается на 5—10%.

На качество получаемого горячим способом гипсоцементнопуццоланового вяжущего оказывает влияние как температура гип­ сового порошка при загрузке добавок (портландцемент + активная минеральная добавка или пуццолановый портландцемент), так и температура выгрузки готового продукта.

Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее, изготовленное горячим способом, обладает большей прочностью по сравнению с вяжущим, приготовленным простым смешиванием компонентов.

Гипс высокообжиговый — это вяжущее вещество, получаемое из природного гипсового камня при обжиге его до температуры 800—950° С с последующим помолом. Высокообжиговый гипс твер­ деет на воздухе, после затвердения обладает повышенной водо­ стойкостью, поэтому его иногда называют гидравлическим.

Характерной особенностью высокообжигового гипса является его медленное схватывание — через 5—8 ч; конец схватывания на­ ступает через 8—12 ч. Предел прочности при сжатии образцов из высокообжигового гипса через месяц после затворения достигает (250-ж 340) ІО5 н/м2. Высокообжиговый гипс применяют в основном для полов. Полы из такого гипса теплые, бесшумные, хорошо под­ даются окраске.

Фосфогипс является попутным продуктом переработки апати­ тов либо фосфоритов на фосфорную кислоту или на концентриро­

Во ВНИИСТРОМе создана установка по переработке отходов химической промышленности на гипсовые вяжущие. Существо раз­ работанного способа заключается в непрерывной гидротермальной обработке сырья в жидкой среде с добавкой поверхностно-актив­ ных веществ. Процесс осуществляется в системе автоклавов с не­ прерывным перемещением материалов из одной зоны обработки в другую.

Дегидратация гипса в жидкой среде в присутствии эффектив­ ных добавок обеспечивает высокую производительность установки (продолжительность технологического цикла 1,5—2 ч). Возмож­ ность ее комплексной автоматизации создает условия для направ­ ленной кристаллизации полуводного гипса с получением вяжущего низкой водопотребности.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

§ 52. Общие сведения

(Строительными растворами называют смеси, состоящие из вяжу­

щего, мелких заполнителей и воды. В некоторых случаях в растворы добавляют пигменты, гидрофобные вещества, пластифи­ каторы, понизители температуры замерзания, ускорители или за­ медлители схватывания и др.

Строительные растворы различают по назначению, по виду вя­ жущего, по объемной массе.

По назначению растворы делят на растворы для кладки, для замоноличивания панелей и блоков, для инъецирования каналов железобетонных напряженных конструкций, для штукатурки, рас­ творы декоративные, гидроизоляционные, звукопоглощающие, ки­ слотоупорные, жароупорные, рентгенозащитные. По виду вяжу­ щего растворы делят на воздушные и гидравлические, по объемной массе — тяжелые (1500 кг/м3 и более) и легкие (менее 1500 кг/м3).

Свежеприготовленные растворные смеси характеризуются удобоукладываемостыо, подвижностью, нерасслаиваемостью, воздухововлечением, водоудерживающей способностью.

Удобоукладываемость — способность раствора распределяться на основании (кирпич и др.) тонким однородным слоем. Это за­ висит от степени его подвижности, нерасслаиваемости и водоудер­ живающей способности.

Степень подвижности строительного раствора определяют спе­ циальным прибором, называемым конусом СтройЦНИЛа, который при испытании погружают в раствор. Масса конуса 300 г, высота 145 мм, диаметр основания 75 мм. Если кладку ведут на пористом камне, раствор должен быть подвижнее. Повышенная подвижность требуется также при кладке в жаркую погоду и в случае приме­ нения сухого пористого кирпича.

Свойство раствора не расслаиваться при транспортировании и сохранять пластичность и подвижность при уклпдке тонким слоем по пористому основанию без потери большого количества воды характеризуется водоудерживающей способностью.

Строительные растворы в зависимости от назначения характе­ ризуются маркой (предел прочности при сжатии образцов-кубов размером 70,7 X 70,7 X 70,7 мм на 28-е сутки твердения при темпе­ ратуре 15—25°С), коэффициентом размягчения, прочностью сцеп­ ления с камнем, однородностью, морозостойкостью, водостойкостью, теплопроводностью, жаростойкостью и др.

В зависимости от назначения установлены следующие марки растворов:

по прочности на сжатие: 4; 10; 25: 50; 75; 100; 150; 200; 300; по морозостойкости: 10; 15; 25; 35; 50; 100; 150; 200; 300.

На прочность раствора большое влияние оказывают внутреннее и внешнее сцепление вяжущего. Показателем внутреннего сцепле­

сцепление между структурными образованиями затвердевшего вя­ жущего и поверхностью заполнителя (адгезия).

Прочность раствора зависит от срока и температуры тверде­ ния. На скорость твердения некоторых растворов влияет влаж­ ность, обмен воздуха, толщина и плотность слоя. Так, известковые и гипсовые растворы твердеют нормально при (хорошем обмене воздуха, а гидравлические растворы — во влажных условиях.

На основании практических данных относительная прочность гидравлических растворов, твердеющих в нормальных условиях,

Прочность гидравлического раствора к месячному сроку умень­ шается при температуре твердения от +1 до +4° С на 40%, при температуре от + 5 до +10°С на 20% по сравнению с образцами, твердеющими в нормальных условиях (нормальное давление).

Для приготовления растворов в зависимости от назначения применяют различные вяжущие — известь, гипс, цемент. При этом для экономного расходования цементов необходимо широко при­ менять смешанные вяжущие, гидравлическую известь и другие местные вяжущие.

Известь для известковых растворов (и как пластифицирующую добавку к цементным растворам) применяют в виде молотого не­ гашеного порошка, в виде теста, полученного в основном при без­ отходном гашении, и в виде пушонки. В качестве добавок к извести можно в некоторых случаях применять глину, а также различные молотые активные добавки.

Гипс применяют в основном для штукатурных растворов в сме­ си с известью, для выравнивания поверхности на внутренних сто­ ронах панелей в сочетании с пуццолановым цементом.

В индустриальном строительстве используют растворы, приоб­ ретающие в короткий срок необходимую прочность. Особенно это важно при монтаже зданий из крупных блоков и панелей, а также при изготовлении кирпичных блоков и панелей. Такие растворы изготовляют на основе цементов различных видов и марок. Выбор вида цемента для растворов зависит от марки раствора, влажности среды кладки, агрессивности вод, способов возведения сооружения (например, способом замораживания раствора) и др.

Виды цементов, рекомендуемые или допускаемые для раство­ ров различных назначений, приведены в табл. 18.

Наиболее рационально применять для раствора пластифици­ рованные цементы заводского изготовления. При отсутствии пла­ стифицированных цементов применяют обычные цементы, добав­ ляя к ним при приготовлении растворов пластификаторы. Особен­ но это важно для растворов, перекачиваемых по трубам.

Для получения раствора марок 10—25 в цементные растворы вводят добавки, придающие им заданную удобоукладываемость при экономном расходе исходного цемента.

Такие добавки по своему характеру могут быть неорганически­ ми и органическими.

Неорганическими добавками служат дисперсные вещества: из­ весть, глина, зола, известковые шламы сахарных заводов и др. Таких добавок вводят в раствор тем больше, чем выше марка применяемого цемента и чем ниже требуемая марка раствора.

Цементный раствор, содержащий неорганические пластифика­ торы, обычно называют сложным.

Одним из наиболее дешевых неорганических пластификаторов является глина, заменяющая известь в сложных растворах. Глина не должна содержать легкорастворимых солей (в частности суль­ фатов) .

Наиболее пригодной глинистой добавкой является лессовидный суглинок, легко распускающийся в воде. Качество раствора, со­ держащего глину, зависит от тщательности смешивания глины с цементом. Для приготовления сложных гидравлических растворов на 1 м3 расходуется до 250 кг извести или глины.

Органические добавки к цементам называются поверхностно­ активными. Они являются микропенообразователями, образующими в райтворно.и смеси воздушные поры вокруг мелкого заполнителя.

Микро.пенообразователями являются мылонафт, древесная смо­ ла нейтрализованная воздухововлекающая, отходы соапстока, получаемые в мыловаренной промышленности, и др.

При введении в цементные растворы небольшого количества водных эмульсий пластификаторов на поверхности зерен вяжущего и частично заполнителя образуются тончайшие адсорбционные слои, благодаря которым уменьшается водопотребиость раствора, повышается его пластичность, уменьшается расслаиваемость, повы­ шается морозостойкость. Характерной особенностью таких раство­ ров является более низкая объемная масса благодаря воздухо-

при частичной замене извести в цементно-известковых и цементно­ глиняных растворах.

Специальные добавки применяются в растворах в качестве замедлителей или ускорителей схватывания и понизителей темпе­ ратуры замерзания. Замедлителями схватывания гипсовых раство­ ров являются животный клей, известь-кипелка и др. Ускорителями схватывания цементного раствора являются хлористый кальций, добавляемый в раствор в количестве 0,1—2,0%, или соответствую­ щее количество соляной кислоты. Понизителями температуры за­ мерзания растворов являются хлористый кальций, поваренная соль, хлорная известь, поташ.

В массу цветных растворов вводят щелочеустойчивые пигменты. Для получения растворов, стойких в агрессивных средах, и специальных слоев для покрытия пола к цементному раствору

добавляют водные эмульсии латексов.

Заполнителями в растворах служат мелкозернистые материалы минерального, а иногда и органического происхождения. По объемной массе заполнители делят на тяжелые и легкие.

Распространенным тяжелым заполнителем является обычный кварцевый песок. Размер зерен песка не должен превышать в кла­ дочных растворах 5 мм, в штукатурных 2,5 мм. В песке для кла­ дочных и штукатурных растворов марок до 50 допускаются при­ меси глины, ила и мелких пылевидных частиц не более 10%, для кладочных растворов марки 100 — не более 5%; сернистых и сер­ нокислых соединений в пересчете на S 03 — не более 2%; слюды — не более 1%. К тяжелым заполнителям относят также искусствен­ ный песок, получаемый при дроблении горных кристаллических пород, гранита, песчаника и др. '

Легкими мелкими заполнителями в растворах являются метал­ лургический шлаковый песок, обогащенный котельный шлак, ке­ рамзитовый и перлитовый пески, пемзовая, туфовая, трепелы-іая и опоковая мелочь, дробленый термозит, опилки и др.

§ 53. Растворы для каменной кладки и крупных кирпичных элементов

Растворы для каменной кладки в зависимости от характера соору­ жения делят на воздушные и гидравлические. Воздушные раство­ ры применяют редко, так как они низких марок и медленно нара­ щивают прочность.

Составы растворов для кладки выбирают применительно к за­ данной марке, требуемой подвижности, характеру вяжущего и заполнителя, виду камня и температуре воздуха.

Подвижность раствора, характеризующаяся глубиной погру­ жения конуса СтройЦНИЛа, должна быть (см):

Выбор марки растворов зависит от класса сооружения, вида конструкций, а также условий возведения и эксплуатации.

Воздушные растворы изготовляют на основе извести и гипса. В малоэтажном строительстве в местах, защищенных от увлаж­ нения, можно применять глиняные растворы. Для повышения водо­ стойкости к глиняным растворам добавляют стабилизирующие

вещества — известь, гипс, цемент или смоляные эмульсии.

Широко распространены известковые воздушные растворы. Од­ нако их недостатком является медленное твердение. Применение молотой извести-кипелки намного ускоряет сроки твердения рас­ творов и повышает их прочность. Состав известкового раствора дозируют обычно объемными частями. При этом учитывают влаж­ ность известкового теста, а также изменение объема песка в зави­ симости от степени его влажности.

В зависимости от качества извести состав раствора принимают: 1 объемная часть известкового теста и 3—6 объемных частей песка. Марка известкового раствора на гашеной извести в возрасте одного месяца равна 2—4, в возрасте трех месяцев —4—6. Растворы на молотой извести-кипелке более прочны.

Гипсовые растворы для кладки стен применяют редко вслед­ ствие быстрого схватывания и невозможности приготовить доста­ точное количество раствора одновременно. Помимо этого, гип­ совые растворы при увлажнении теряют частично свою прочность. Тем не менее в условиях нормальной влажности гипсовыми раство­ рами можно пользоваться, применяя добавки-замедлители. До­ бавками, замедляющими схватывание растворов в течение 30 мин и более, являются глины, молотая известь-кипелка, органические пластификаторы.

Добавка к гипсовым растворам 10—20% цемента и цемянки или 10—20% молотого доменного шлака повышает их водоустой­ чивость.

Гипсовые растворы не следует применять для кладки печей и конструкций, работающих при повышенной влажности.

Гидравлические растворы — это растворы для кладки конструк­ ций, находящихся ниже уровня земли (в грунтовых водах), а так­ же открытых наружных конструкций и конструкций на гидравли­ ческих вяжущих, к ним предъявляют повышенные технические требования.

Для получения гидравлического раствора требуемой марки нужно знать марку и вид применяемого вяжущего и заполнителя.

От вида заполнителя зависит объемная масса раствора, определяю­ щая принадлежность его к тяжелым или легким растворам.

Подбор состава раствора. Состав строительного раствора опре­

Окончательный расход воды уточняется пробными замесами. Расход органических пластификаторов на приготовление рас­

творов на 1 м3 (кг):

§ 54. Растворы для штукатурки

Штукатурку применяют для окончательной отделки различных поверхностей, главным образом поверхностей, выполненных из мелкоштучного материала (кирпича, камня-ракушечника и др.) или необработанной древесины и др.

Выбор вяжущего для штукатурных растворов зависит от харак­ тера поверхности и степени влажности воздуха в помещении. Вяжущими для растворов служат низкомарочные цементы, глина, известь, гипс, активированные доменные шлаки, белый цемент (для декоративных штукатурок). Применение высокомарочных