Глава 5 строительные растворы

5.1. Строительные растворы. Виды и классификация

Строительный раствор объединяет понятия «растворная смесь», «сухая растворная смесь», «раствор».

Строительным раствором называют материал, получаемый в результате затвердевания смеси вяжущего вещества (цемент), мелкого заполнителя (песок), затворителя (вода) и в необходимых случаях специальных добавок. Эту смесь до начала затвердевания называют растворной смесью.

Сухая растворная смесь — это смесь сухих компонентов — вяжущего, заполнителя и добавок, дозированных и перемешанных на заводе, — затворяемая водой перед употреблением.

Вяжущее в растворе обволакивает частички заполнителя, уменьшая трение между ними, в результате чего растворная смесь приобретает необходимую для работы подвижность. В процессе твердения вяжущий материал прочно связывает между собой отдельные частицы заполнителя. В качестве вяжущего используют цемент, глину, гипс, известь или их смеси, а в качестве заполнителя — песок. Строительные растворы классифицируют в зависимости от ряда факторов: применяемого вяжущего, свойств вяжущего вещества, соотношения между количеством вяжущего материала и заполнителя, плотности и назначения.

5.1.1. Классификация строительных растворов по виду вяжущего

По виду применяемого вяжущего вещества строительные растворы бывают:

- Простые - с использованием одного вяжущего (цемент, известь, гипс и др.);

- Сложные - с использованием смешанных вяжущих (цементно-известковые, известково-гипсовые, известково-зольные и др.).

Составы простых растворов обозначают двумя числами. Первое число (обычно единица) показывает, что вяжущего материала в растворе одна объемная (или массовая) часть. Последнее число в соотношении с первым показывает, сколько объемных (или массовых) частей заполнителя приходится на одну часть вяжущего материала. Например, известковый раствор состава 1:3 означает, что в данном растворе на 1 ч. извести приходится 3 ч. заполнителя. Для сложных растворов соотношение состоит из трех чисел, из которых первое число (единица) выражает объемную часть основного вяжущего материала, а второе число показывает, каково количество дополнительного вяжущего нужно взять на одну часть.

5.1.2. Классификация растворов в зависимости от условий твердения

В зависимости от условий твердения существуют следующие растворы:

- Воздушные растворы - твердеющие в воздушно-сухих условиях (например, гипсовые);

- Гидравлические - начинающие твердеть на воздухе и продолжающие твердеть в воде или во влажных условиях (цементные).

5.1.3. Классификация растворов в зависимости от количественного соотношения компонентов

В зависимости от соотношения между количеством вяжущего материала и заполнителя различают:

- Жирные растворы - растворы с избытком вяжущего материала. Их смеси очень пластичны, но дают при твердении большую усадку; нанесенные толстым слоем жирные растворы растрескиваются;

- Нормальные растворы;

- Тощие растворы - содержат относительно небольшое количество вяжущего материала. Однако они дают очень малую усадку, что весьма ценно при облицовочных работах.

5.1.4. Классификация растворов в зависимости от плотности

По плотности строительные растворы подразделяют на:

- Тяжелые — средней плотностью в сухом состоянии 1500 кг/м³ и более, приготовляемые на обычном песке;

- Легкие — средней плотностью до 1500 кг/м³, которые приготовляют на легком пористом песке из пемзы, туфа, керамзита и др.

5.1.5. Классификация растворов по назначению

По назначению строительные растворы бывают:

- Кладочные (для каменной обычной и огнеупорной кладки, монтажа стен из крупноразмерных элементов);

- Отделочные (для оштукатуривания помещений, нанесения декоративных слоев на стеновые блоки и панели);

- Специальные (обладающие особыми свойствами - гидроизоляционные, акустические, рентгенозащитные).

5.2. Общие свойства строительных растворов

В качестве вяжущих для приготовления строительных растворов используют портландцемента, шлакопортландцементы, специальные низкомарочные цементы, известь, гипс, смешанные вяжущие, а также вяжущие с минеральными добавками.

Известь в строительных растворах используют в виде известкового теста или молока. Гипс применяют в штукатурных растворах как добавку к извести;

Мелким заполнителем для тяжелых растворов служат кварцевые природные пески, а также пески, полученные дроблением плотных горных пород; для легких растворов — пески из пемзы, шлака, керамзита, туфа и ракушечника. Размер зерен песка не должен превышать 2,5 мм, а содержание в песке глинистых, илистых и пылевидных частиц, количество которых определяют отмучиванием, не должно превышать 10% по массе.

Для улучшения пластических свойств раствора в его состав вводят пластифицирующие добавки в виде глиняного молока, сульфатно-дрожжевой бражки, мылонафта. В качестве гидравлических добавок применяют трепел, вулканический пепел и др.

Свойства. Важнейшими свойствами строительных растворов являются прочность, морозостойкость, подвижность и водоудерживающая способность растворных смесей.

Растворные смеси характеризуются удобоукладываемостью, подвижностью и водоудерживающей способностью. Удобоукладываемость — это способность растворной смеси легко распределяться ровным, тонким слоем на кирпичном или другом основании, обусловливается подвижностью смеси, ее нерасслаиваемостью и водоудерживающей способностью. Подвижность растворной смеси характеризуется глубиной погружения в нее металлического стандартного конуса в сантиметрах массой 300 г, высотой 145 мм и диаметром основания 75 мм (угол при вершине 30°) и определяется на стандартном приборе. Подвижность растворной смеси в зависимости от назначения раствора принимается:

- для обычной бутовой кладки — 4—6 см и для вибрированной бутовой кладки—1—3 см;

- для заполнения и расшивки швов в стенах из бетонных и кирпичных панелей и крупных блоков — 5—7 см; для обычной кладки из пустотелого кирпича или керамических камней — 7—8 см;

- для обычной, кладки из обыкновенного кирпича, бетонных камней и камней из легких горных пород (туф и др.) —9—13 см, для штукатурных растворов — 7— 12 см.

Свойство растворной смеси не расслаиваться при транспортировке и не терять подвижности при укладке на пористое основание зависит от ее водоудерживающей способности. Низкая водоудерживающая способность растворной смеси может привести к расслоению ее при транспортировке. Водоудерживающая способность имеет важное значение и для нормального твердения растворной смеси. При укладке растворной смеси с низкой водоудерживающей способностью на пористое основание вода легко впитывается основанием, способствуя резкому повышению жесткости смеси. Жесткие растворные смеси не могут равномерно распределяться по основанию и плохо сцепляются с ним.

Водоудерживающая способность растворной смеси повышается при увеличении содержания цемента, замене части цемента известью, а также при введении высокодисперсных добавок — зол, глин и некоторых поверхностно-активных веществ (мылонафт, омыленный древесный пек и др.). Кроме того, введение в растворную смесь высокодисперсных пластифицирующих добавок позволяет экономить цемент, известь и другие вяжущие вещества. Снижение расхода вяжущих за счет введения пластифицирующих добавок дает значительный экономический эффект, так как кладочные и штукатурные растворы являются одним из наиболее широко распространенных строительных материалов. Растворы с указанными пластифицирующими добавками хорошо сцепляются с обрабатываемой поверхностью, обладают равномерностью деформаций после затвердения и достаточно высокой прочностью.

Прочность раствора при сжатии, деформативная способность, сцепление с основанием и морозостойкость являются основными показателями качества строительного раствора.

Прочность раствора при сжатии обусловливается активностью вяжущего, водовяжушим отношением, возрастом и условиями твердения. Однако, учитывая, что в растворах одного и того же состава, но с разным водосодержанием после укладки на пористое основание остается примерно одинаковое количество воды.

Прочность строительных растворов бывает обычно значительно ниже прочности бетонов. К большинству растворов не предъявляются требования высокой механической прочности, поскольку раствор не оказывает существенного влияния на прочность кладки из камня правильной формы, а штукатурные растворы практически не несут никакой нагрузки. Прочность раствора характеризуется маркой, т. е. округленным пределом прочности при сжатии образцов (в виде кубов с ребром 7,07 см), приготовленных из раствора рабочей консистенции, твердеющих на пористом основании при температуре 15'—25° С и испытанных в 28-дневном возрасте. По прочности от 0,4 до 30 МПа для растворов установлены следующие марки: 4, 10, 25, 75, 100, 150, 200; 300.

Прочность растворов, так же как и бетонов, зависит в основном от активности вяжущего и водовяжущего отношения. Для прогноза прочности цементно-известковых строительных растворов широко применяют формулы Н. А. Попова, При укладке на плотное основание прочность растворов (R_p) рассчитывают по формуле:

R_p = 0.25*R_ц*(Ц/В – 0,4) (1)

где R_ц — активность цемента; Ц/В — цементно-водное отношение.

При отсосе воды пористым основанием в растворах с различным Ц/В остается примерно одинаковое количество воды, и прочность выражается в зависимости от расхода вяжущего:

R_p = k*R_ц*(Ц/В – 0,05) + 4 (2)

где k — коэффициент качества песка: для крупного песка k = 2,2, песка средней крупности k = 1,8, мелкого песка k =1,4.

Для прогноза прочности цементных растворов, укладываемых на плотное основание, можно применить формулу, предложенную для мелкозернистых бетонов:

R_p = А*R_ц*(Ц/В – 0,8) (3)

где А — коэффициент, равный 0,8 для высококачественных материалов, 0,75 для материалов среднего качества и 0,65 для цемента низких марок и мелкого песка.

По морозостойкости растворы подразделяют на следующие марки: F 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и 300. Для получения строительного раствора заданной марки необходимо подобрать оптимальные соотношения между составляющими материалами — вяжущим, песком и водой. Подбор оптимального состава строительного раствора и расчет количества исходных материалов производят, различными методами, обеспечивающими заданную марку раствора при определенной подвижности. В основу этих методов положена вышеприведенная зависимость прочности раствора от различных факторов. Составы растворов низких марок (до 25) подбирают обычно по таблицам, имеющимся в инструкциях.