Свойства строительных материалов

Из конструктивного пенобетона изготовляют армированные изделия для покрытий, армируя их двумя сетками из проволоки толщиной 3--5 мм. Конструктивный пенобетон имеет прочность до 150 кГ/см2 и коэффициент теплопроводности 0,4--0,6 ккал/м * ч град и широко используется в трехслойных ограждающих конструкциях отапливаемых зданий, покрытиях, а также для тепловой изоляции труб.

Газобетон получают вспучиванием теста вяжущего вещества с за- или без них. Для вспучивания применяют газообразующие вещества, причем окончание процесса газообразования должно совпадать с началом схватывания смеси. Сроки схватывания цемента регулируются с помощью ускорителя -- двуводного гипса или замедлителя-- технического сахара (патоки); количество их равно 0,1 -- 2,5 кг на 1 .и3 бетона.

Известь для приготовления газосиликата нужно брать I сорта, бы-строгасящуюся, маломагнезиальную. В песке содержание глинистых примесей не должно превышать 1,5%, так как они снижают прочность и замедляют процесс выделения газа и вспучивания. В качестве газо-образователя применяют тонкоизмельченный алюминиевый порошок (пудру). Процесс газообразования происходит вследствие химической реакции между гидратом окиси кальция и алюминием по реакции: ЗСа (ОН) 2 + 2А1 + 6Н2О = ЗСаО * А12О8 * 6Н2О + ЗН2.

Выделяющийся водород вызывает вспучивание цементного теста, которое, затвердевая, сохраняет пористую структуру.

Примерное количество составляющих для газобетона следующее (з %): портландцемента 90, извести-пушонки 9,75, алюминиевого порошка (при В/Ц = 0,55--0,65) 0,25; около 2/з песка подвергают мокрому помолу.

Изделия из газобетона изготовляют следующим образом. Смесь молотого песка и воды подают в мешалку и смешивают с цементом, алюминиевым порошком, водой и немолотым песком. Затем смесь разливают в формы. После 4--5 ч твердения газобетон разрезают на плиты и подают в автоклав, где при температуре 175° С и давлении 8 атм (изб.) происходит окончательное твердение изделий. Такое твердение обеспечивает высокую прочность изделий и, кроме того, позволяет существенно уменьшать расход цемента путем частичной или полной замены его известью.

В производстве газобетона применяют и другой газообразователь пергидроль. Это крайне нестойкое, легко разлагающееся в щелочной среде соединение, интенсивно выделяющее при смешивании с цементным тестом кислород по реакции: 2Н2О2 ->- 2Н2О 4- О2.

Цементный раствор с добавкой пергидроля схватывается весьма быстро: начало выделения газа начинается немедленно, а конец наступает через 7--10 мин. Поэтому заливку раствора в формы нужно закончить не позднее чем через 3 мин с момента добавки пергидроля в растворную смесь. На основе пергидроля лучше получается конструктивный газобетон объемным весом 1100--1200 кг/м3 и прочностью 100--120 кГ/см2. Пергидроль в пересчете на 30%-ную концентрацию водного раствора ВЕОДЯТ В количестве от 1 до 1,3% веса сухих материалов (цемента и молотого песка), т. е. примерно 9--10 кг на 1 ж3 газобетона. При хранении, дозировании и смешивании пергидроля с цементным раствором необходимо применять оборудование, стойкое к окисляющему действию кислорода, а также строго соблюдать правила техники безопасности.

По свойствам газобетон аналогичен пенобетону и применяется наряду с ним. Однако он проще в изготовлении и позволяет получать изделия с более мелкими порами и более устойчивого качества, чем пено-бетонные, а также меньшего объемного веса. В этом главное достоинство газобетона перед пенобетоном.

Общие сведения о строительных растворах

Строительным раствором называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердения рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя -- песка. Таким образом, раствор отличается от бетона тем, что в нем отсутствует крупный заполнитель (щебень или гравий). По своему составу строительный раствор является мелкозернистым бетоном, и ему свойственны закономерности, которые присущи бетонам.

Среди большого разнообразия растворов отдельные виды их имеют много общего, что позволяет подразделить все строительные растворы на отдельные группы. В основу такой групповой классификации положены следующие ведущие признаки: объемный вес, вид вяжущего вещества, назначение и физико-механические свойства растворов.

По объемному весу в сухом состоянии растворы подразделяются на:

тяжелые объемным весом 1500 кг\мг и более; для их изготовления применяют тяжелые кварцевые или другие пески;

легкие, имеющие объемный вес менее 1500 кг/ж3; заполнителями в них являются легкие пористые пески из пемзы, туфов, шлаков, керамзита и других легких мелких заполнителей.

По виду вяжущего вещества различают строительные растворы:

цементные, приготовленные на портландцементе или его разновидностях;

известковые, вяжущим в которых является воздушная или гидравлическая известь;

гипсовые, получаемые на основе гипсовых вяжущих веществ--- строительного гипса, ангидритовых вяжущих.

По техническим или экономическим соображениям в цементных растворах часть цемента заменяют известью или глиной. Такие растворы получили название смешанных -- цементно-известковые, цементно-глиняные. Смешанные растворы получают также, смешивая, например, известь и гипс для ускорения твердения известковых растворов; это дает известково-гипсовые растворы, применяемые для штукатурки. Вид вяжущего выбирают в зависимости от назначения раствора, предъявляемых к нему требований, температурно-влажностного режима твердения н условий эксплуатации здания или сооружения.

По назначению строительные растворы делят на:

кладочные -- для каменных кладок и кладки стен из крупных элементов;

отделочные -- для штукатурки, изготовления архитектурных деталей, нанесения декоративных слоев на стеновые блоки и панели;

специальные, разновидности которых имеют узкое применение, но обладающие некоторыми ярко выраженными или особыми свойствами (акустические, рентгенозащитные, тампонажные и т. д.).

В основу общей классификации растворов по физико-механическим свойствам положены два важнейших показателя: прочность и морозостойкость, характеризующая долговечность раствора. По пределу прочности при сжатии в кГ/см2 строительные растворы подразделяются на девять марок *--от 4 до 300, а по степени морозостойкости (в циклах замораживания и оттаивания) также на девять марок -- с Мрз от 10 до 300.

Состав раствора выражают весовым или объемным количеством материалов, приходящихся на 1 м3 растворной смеси, или относительным соотношением, также весовым или объемным, исходных сухих материалов; при этом расход вяжущего принимается за 1. Для простых растворов, состоящих из одного вида вяжущего и не содержащих минеральных добавок (цементных или известковых растворов), состав будет обозначен, например, 1 :6, т. е. на 1 весовую или объемную часть вяжущего приходится 6 частей песка. Смешанные растворы, состоящие из двух вяжущих или содержащие минеральные добавки, обозначаются тремя цифрами, например 1:0,4:5 (цемент : известь или глина : песок). Однако следует учитывать, что в цементных смешанных растворах за вяжущее принимается цемент совместно с глиной или известью.

В качестве мелкого заполнителя для тяжелых растворов применяют: кварцевые и полевошпатовые природные пески, а также пески, полученные дроблением плотных горных пород, а для легких растворов -- пемзовые, туфовые, ракушечные и шлаковые пески. Для обычной кладки кирпича, камней правильной формы, в том числе блоков, наибольший размер зерен песка не должен превышать 2,5 мм; для бутовой кладки, обмоноличивания стыков сборных железобетонных конструкций и для песчаного бетона -- не более 5 мм; для отделочного слоя штукатурки-- не более 1,2 мм.

Для получения удобоукладываемой растворной смеси при использовании . портландцементов используют минеральные и органические добавки. В качестве эффективных минеральных добавок в цементные растворы вводят глину или известь в виде теста в таком количестве, чтобы соотношение цемент: тесто не превышало 1:1 для зданий I и II степени долговечности и 1 :0,75 для зданий III степени долговечности-Добавка глины и извести в цементных растворах повышает водоудер-живающую способность, улучшает удобоукладываемость и дает эконо-.. мию раствора. В качестве неорганических дисперсных добавок применяют также активные минеральные добавки: диатомит, трепел, молотые шлаки и т. д.

Поверхностно-активные добавки вводят для повышения пластич- . мости растворной смеси и уменьшения расхода вяжущего; количество их составляет десятые доли процента количества вяжущих. Такой органической добавкой являются сульфитно-спиртовая барда, гидролизо-ванная кровь, мылонафт и др.

Требования к качеству вяжущих, заполнителей, добавок и воды такие же, как и при приготовлении бетонов.

Общие свойства строительных растворов

Важнейшими свойствами строительных растворов являются прочность, а растворных смесей -- подвижность и водоудерживающая способность,

Прочность затвердевшего раствора, так же как и бетона, зависит от двух основных факторов: активности вяжущего вещества и величины цементоводного отношения.

Эта формула верна для растворов, уложенных на плотное основание; при пористом основании, которое отсасывает из раствора воду и уплотняет этим раствор, прочность увеличивается примерно в 1,5 раза.

растворов зависит от активности цемента, его количества в растворе и качества песка. Эти зависимости выражаются следующей формулой: Rp = А7?Ц(Д --0,05) + 4 кГ/см2,

где Ц -- расход цемента в г на 1 мг песка; /(-- коэффициент: для мелкого песка /(=0,5--0,7; для среднего /(=0,8 и для крупного К=1.

Прочность смешанных растворов зависит также от вводимых в них тонкомолотых добавок. Каждый состав цементного раствора имеет свою оптимальную величину добавки, при которой смесь обладает наилучшей удобоукладываеыостью и наибольшей прочностью. Прочность раствора характеризуется маркой, определяемой пределом прочности при сжатии образцов в виде кубов размером 70,7X70,7X70,7 мм, изготовленных из рабочей растворной смеси и испытанных после 28-суточного твердения при температуре 15--25° С.

Если цементные и смешанные растворы твердеют при температуре, отличной от 15° С, то величину относительной прочности их следует принимать по специальным таблицам.

При применении растворов, изготовленных на шлакопортландце-ыенте и пуццолановом портландцементе, учитывают замедление нарастания прочности при температуре твердения ниже 10° С. При приготовлении растворов на цементах высоких марок для экономии вяжущего необходимо вводить минеральные тонкомолотые добавки.

Подвижность растворной смеси

Одним из существенных качеств растворной смеси является удобо-укладываемость, под которой понимают способность ее легко с минимальной затратой энергии укладываться на основание тонким, равномерным по толщине и однородным по плотности слоем, прочно сцепляющимся с поверхностью. Удобоукладывае-мость растворной смеси зависит от степени ее подвижности и водоудерживающей способности, предохраняющей смесь от расслоения при быстром отделении воды и оседании песка.

Подвижностью растворной смеси называют ее способность растекаться под действием собственного веса или приложенных к ней внешних сил. Растворная смесь в зависимости от состава может иметь различную консистенцию -- от жесткой до литой. Степень подвижности растворной смеси определяют глубиной погружения в смесь металлического конуса (конуса СтройЦНИЛ) (63) весом 300 г, высотой 145 мм, диаметром основания 75 мм с углом при вершине 30°. Величина подвижности растворных смесей в см характеризуется погружением конуса в раствор. Строительные растворы для каменной кладки, отделки зданий и других работ изготовляются достаточно подвижными: подвижность растворов для кирпичной кладки равна 6--10 см, растворов для бутовой кладки 4--6 см, а штукатурных растворов 6--10 см.

Подвижность растворной смеси находится в прямой зависимости от содержания в ней воды, однако оно не должно превышать определенного предела, выше которого происходит расслаивание растворной смеси. Этот предел определяется цементоводным отношением, а в смешанных растворах -- цементовяжущим отношением, т. е. отношение веса вяжущего к весу воды, причем за вес вяжущего принимается вес цемента с добавкой.

Для растворов небольшой прочности требуется незначительное количество вяжущего, особенно при использовании портландцемента высокой марки, причем вследствие большого содержания воды растворная

смесь расслаивается. Для предупреждения этого применяют различные пластифицирующие добавки. Высокие пластифицирующие свойства имеет известковое тесто, которое добавляют к растворам на портландцементе. Активные минеральные добавки (трепел, опока, трассы) способствуют повышению стойкости цементного камня, так как они не обладают вяжущими свойствами, а как бы разбавляют цемент и снижают его прочность; количество их устанавливают опытным путем, чтобы не снизилась прочность раствора. Наряду с минеральными тонкомолотыми добавками высокими пластифицирующими свойствами характеризуются

некоторые органические поверхностно-активные вещества, вводимые в смесь от 0,1 до 0,2% веса цемента.

Водоудерживающая способность смеси

Важным свойством растворных смесей является их способность удерживать в себе воду. Это объясняется тем, что растворы обычно укладывают на пористое основание (кирпичное, бетонное), которое жадно впитывает воду. В результате степень обезвоживания раствора может оказаться столь значительной, что воды будет недостаточно для твердения раствора и он не достигнет необходимой прочности. С другой стороны, отсасывание части воды из раствора несколько уплотняет растворную смесь в кладке, чем повышается прочность раствора.

Пределом водоудерживающей способности считают такую величину ее, когда не менее чем на 15% прочность при сжатии стандартных образцов, приготовленных в формах без дна, помещаемых на кирпич, увеличивается, по сравнению с прочностью образцов, приготовленных в формах с металлическим поддоном. Предел водоудерживающей способности определяют при подвижности растворной смеси от 3 до 6 см. Во-доудерживающая способность характеризуется свойством раствора не расслаиваться при транспортировании и сохранять достаточную влажность в тонком слое на пористом основании. Растворы с низкой водоудерживающей способностью расслаиваются в период транспортирования, особенно при перекачивании по трубам. Водоудерживающую способность раствора можно повысить введением в него тонкодисперсных минеральных веществ (извести, глины, активных минеральных добавок) ; особенно эффективна добавка извести.

Растворы для каменных кладок

Растворы для кладки должны иметь заданную прочность, подвижность и обладать водоудерживающей способностью. Составы растворов и вид исходного вяжущего зависят от характера конструкции и условий их эксплуатации. Растворы для каменных кладок и для изготовления крупных элементов стен и их монтажа приготавливают на следующих видах вяжущих:

на портландцементе и шлакопортландцементе для монтажа стен из панелей и крупных бетонных и кирпичных блоков, изготовления виброкирпичных панелей и крупных блоков, обычной кладки на растворах высоких марок, а также кладки, выполняемой способом замораживания;

на основе извести и местных вяжущих (известково-шлаковых, изве-стково-пуццолановых) --для малоэтажного строительства и в тех случаях, когда не требуются растворы высоких марок. Растворы на местных вяжущих не следует применять при температуре ниже 10° С;

на пуццолановом портландцементе и сульфатостойком портландцементе -- для конструкций, работающих в условиях воздействия агрессивных и сточных вод.

Строительные кладочные растворы изготовляют четырех видов: цементные, цементно-известковые, цементно-глиняные и известковые.

Цементные растворы, состоящие из цемента, воды и песка, применяют для подземной кладки и кладки ниже гидроизоляционного слоя, когда грунт насыщен водой (при заполнении водой более 80% всего объема пор), т. е. в тех случаях, когда необходимо получить раствор высокой прочности и химической стойкости.

Цементно-известковые растворы представляют собой смесь цемента., известкового теста, песка и воды. Они обладают хорошей удобоуклады-ваемостью, высокой прочностью и морозостойкостью; применяются для возведения подземных и наземных частей зданий.

Цементно-глиняные растворы -- смесь цемента, глиняного теста, песка и воды. Обладают хорошей удобоукладываемостью, прочностью и достаточной морозостойкостью; как и цементно-известковые, применяются для кладки стен подземных и надземных частей зданий.

Известковые растворы изготовляют из известкового теста, песка и воды. Они обладают высокой пластичностью и удобоукладываемостью, хорошо сцепляются с поверхностью, имеют малую усадку, отличаются довольно высокой долговечностью и удовлетворительной морозостойкостью, но являются воздушными и медленно твердеют. Твердение известковых растворов сопровождается высыханием и карбонизацией извести с образованием СаСОз. Известковые растворы применяют для конструкций, работающих в надземных частях зданий, испытывающих небольшое напряжение. Состав известковых растворов зависит от качества применяемой извести.

Для приготовления легких растворов, повышающих теплоизоляцию каменной кладки, применяют в качестве заполнителя шлаки, пемзу, туфы и другие пористые материалы. Подвижность кладочных растворов принимается в зависимости от назначения и способа укладки; она должна быть в следующих пределах:

для заполнения горизонтальных швов при монтаже стен из бетонных и внброкирпичных панелей и для расшивки вертикальных и горизонтальных швов -- 5--7 см;

для изготовления крупных блоков из кирпича, заполнения горизонтальных швов при монтаже стен из бетонных блоков, блоков из кирпича, бетонных камней и камней из легких пород (туф и др.) --* 9--13 см;

для бутовой кладки -- 4'--6 см, а для заливки пустот в ней-- 13-- 15 см.

Расход цемента на 1 м3 песка при подборе состава раствора устанавливают в зависимости от требуемой долговечности и условий, в которых будет находиться здание или сооружение во время эксплуатации. Для надземной кладки стен зданий I, II и III степени долговечности с относительной влажностью воздуха помещений до 60% и кладки фундаментов в маловлажных грунтах расход цемента должен быть не менее 75 кг в цементно-известковых растворах и не менее 100 кг в цементно-глинистых растворах для зданий I и II степени долговечности. Для надземной кладки зданий с относительной влажностью воздуха помещений выше 60% и кладки фундаментов в очень влажных и насыщенных водой грунтах расход цемента в цементно-известковых растворах должен составлять не менее 100 кг и в цементно-глиняных растворах для зданий I и II степени долговечности -- не менее 125 кг на 1 мг песка. Указанные расходы цемента относятся к песку в рыхлонасыпном состоянии при естественной влажности 1--3%; при использовании сухого песка расход цемента повышается на 5%, а при влажности песка более 3% снижается на 10%.

Кладочные растворы приготовляют на песке крупностью до 2,5 мм для кладки стен из камней правильной формы и до 5 мм для кладки из бутовых камней.

Для получения растворов необходимой подвижности и водоудержи-вающей способности в их состав вводят пластификаторы -- неорганические (известь или глина) или органические.

При надземной кладке стен помещений с относительной влажностью воздуха до 60% и для кладки фундаментов в маловлажных грунтах в цементно-глиняных растворах отношение объема вводимого глиняного теста к объему цемента должно быть: в зданиях I и II степени долговечности -- не более 1 : 1; в зданиях III степени долговечности-- не более 1,5: 1.

Объемные отношения неорганических пластификаторов к цементу указаны для глиняного теста с глубиной погружения в него стандартного конуса на 13--14 см и для известкового теста объемным весом 1400 кг/м3. Добавки к растворам, применяемым для кладки ниже наивысшего уровня грунтовых вод, не допускаются.

Для каменной кладки наружных стен используют цементно-известковые и цементно-глиняные растворы марок не ниже 10 для зданий при относительной влажности воздуха помещений 60% и менее и при I и II степени долговечности конструкций; при повышении влажности до 75% марка раствора должна быть не менее 25, а при влажности 75% и более -- не менее 50. Для каменной кладки наружных стен зданий III степени долговечности марка раствора составляет соответственно не менее 4, 10 и 25. Для каменной кладки наружных стен зданий I и III степени долговечности и относительной влажности воздуха до 60% применяют известковые растворы марки не ниже 4.

Для подземной каменной кладки и кладки цоколей ниже гидроизоляционного слоя берут цементные, цементно-известковые и цементно-глиняные растворы марок не ниже 25--50. При армированной кладке стен марка растворов по прочности должна быть: в сухих условиях эксплуатации (относительная влажность воздуха помещений до 60%) не менее 25, а во влажных условиях (относительная влажность воздуха помещений выше 60%) не менее 50. Для кладки столбов, простенков, карнизов, перемычек, сводов и других частей зданий применяют растворы марок 25--50. Горизонтальные швы при монтаже стен из бетонных панелей заполняют раствором марки не ниже 100 -- для панелей из тяжелого бетона и не ниже 50 -- для панелей из легкого бетона. Крупные блоки из кирпича изготовляют на растворе марки не ниже 25, а виброкирпичные панели -- марок 75--150.

При кладке стен из панелей, крупных блоков и обычной каменной кладки в зимних условиях марка раствора по прочности назначается в зависимости от температуры наружного воздуха и с учетом несущей способности конструкции. Марка раствора по прочности в зимних условиях должна быть не ниже:

для кладки из кирпича и камней правильной формы: стен и фундаментов-- 10; столбов -- 25; карнизов и рядовых перемычек -- 50;

для кладки из бута: стен и фундаментов -- 25; столбов -- 50;

для кладки, возводимой с искусственным обогревом в тепляках или при применении химических добавок, -- 25;

для заполнения горизонтальных швов при монтаже стен из бетон-, ных и виброкирпичных панелей--100.

, применяемые при монтаже стен из бетонных и виброкирпичных панелей и крупных блоков, в зимних условиях при температуре от 11°С и выше вводят поташ в количестве 10--15% веса воды затворения или нитрит натрия -- 5--10%.



Отделочные растворы

Отделочные растворы подразделяются на растворы для обычных штукатурок и декоративные. Первые приготовляют на цементных, цементно-известковых, известковых, известково-гипсовых и гипсовых вя-жущих.

В зависимости от области применения отделочные растворы подразделяют на растворы для наружных и внутренних штукатурок. Составы штукатурных растворов устанавливаются с учетом их назначения и условий эксплуатации зданий и сооружений. Штукатурные растворы должны обладать необходимой степенью подвижности, иметь хорошее сцепление с основанием и мало изменяться в объеме при твердении, чтобы не вызывать образования трещин. Подвижность штукатурных растворов выбирают в зависимости от способа нанесения штукатурки (ручная или механизированная) и от вида штукатурного слоя (подготовительный или отделочный).

Подвижность штукатурных растворов и предельная крупность применяемого песка для каждого слоя штукатурки различна: для подготовительного слоя при механизированном нанесении она равна 6--10 см, а при ручном нанесении 8--12 см; наибольшая крупность песка при этом не должна превышать 2,5 мм. Подвижность отделочных слоев из растворов, содержащих гипс, составляет 9--12 см, а растворов без гипса -- 7--8 см; наибольшая крупность песка отделочных слоев не должна превышать 1,2 мм.

Штукатурные растворы должны иметь высокую подвижность, которую можно повысить введением органических пластификаторов. Растворы, содержащие гипс, быстро схватываются и твердеют и для регулирования сроков схватывания в них вводят замедлители твердения.

Для наружных штукатурок каменных и монолитных бетонных стен зданий с относительной влажностью воздуха помещений до 60% применяют цементно-известковые растворы, а для наружных штукатурок деревянных и гипсовых поверхностей в районах с устойчиво-сухим климатом -- известково-гипсовые. Для наружной штукатурки цоколей, поясков, карнизов и других участков стен, подвергающихся систематическому увлажнению, следует использовать цементные и цементно-известковые растворы на портландцементах; для внутренней штукатурки стен и перекрытий зданий при относительной влажности воздуха помещений до 60% применяются известковые, гипсовые, известково-гипсовые и цементно-известковые растворы.

Декоративные цветные растворы все шире употребляют для заводской отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и крупных бло^ ков, цветных штукатурок фасадов зданий и элементов городского благоустройства, а также цветных штукатурок внутри общественных зданий. Наружная отделка из цветного раствора в наибольшей степени отвечает духу современной архитектуры и одновременно наилучшим образом вписывается в технологию заводского изготовления изделий и деталей. Такая отделка позволяет достигнуть не только значительного разнообразия в цветовом решении фасадов, но и имитировать другие виды более благородных фактур, например облицовки естественным камнем и керамикой.

Декоративные растворы, применяемые для отделки железобетонных панелей, имеют марку не менее 150, а для отделки панелей из легких бетонов-- не менее 50- Марка по прочности на сжатие растворов для штукатурки фасадов зданий не должна быть менее 50. По морозостойкости марка отделочных растворов не ниже 35. Водопоглощение растворов с заполнителями из кварцевого песка не более 8%, а растворов с заполнителями из пористых пород с пределом прочности ниже 400 кГ/смг -- не более 12%.

Для приготовления декоративных растворов в качестве вяжущих применяют:

портландцемента (обычный, белый и цветной) --для отделки слоистых железобетонных панелей и панелей из бетонов на легких пористых заполнителях;

известь или портландцемент (обычный, белый и цветной) --для лицевой отделки панелей из силикатного бетона и для цветных штукатурок фасадов зданий;

известь и гипс -- для цветных штукатурок внутри зданий.

Заполнителем для цветных декоративных растворов является промытый кварцевый песок и песок, получаемый дроблением гранита, мрамора, доломита, туфа, известняка, кирпича и других белых или цветных каменных материалов. Для придания отделочному слою блеска в состав раствора вводят до 1% слюды или до 10% дробленого стекла. В качестве красящих добавок вводят щелочестойкие и светостойкие природные и искусственные пигменты (охру, сурик железный, мумию, окись хрома, ультрамарин и др.).

Подвижность декоративных растворов принимается такой же, как и растворов для обычной штукатурки. Для растворов, применяемых для отделки панелей и крупных блоков, она устанавливается техническими условиями на изготовление этих изделий.

Подвижность, водоудерживающая способность и атмосферостой-кость декоративных цветных растворов могут быть повышены введением гидрофобизующих добавок (мылонафт), ГКЖ-94 или пластифицирующей добавки (сульфитно-спиртовая барда).

Специальные растворы

К специальным растворам относятся растворы для заполнения швов между элементами сборных железобетонных конструкций, инъекционные для полов, гидроизоляционные, тампонажные, акустические и рентгенозащитные.

Растворы для заполнения швов между элементами сборных железобетонных констукций приготовляют на портландцементе и кварцевом песке. Подвижность раствора 7--8 см. Растворы, применяемые для заполнения швов, воспринимающих расчетную нагрузку, должны иметь марку, равную марке бетона соединяемых конструкций, а растворы, применяемые для заполнения швов, не воспринимающих расчетную нагрузку, должны иметь марку не менее 100. В тех случаях, когда в швах имеется арматура или закладные детали, растворы не должны содержать добавок, вызывающих коррозию металла, в частности хлористый кальций и другие хлористые ускорители твердения.

Инъекционные растворы представляют собой цементно-песчаные растворы или цементное тесто, применяемые для заполнения каналов предварительно напряженных конструкций. К растворам предъявляются повышенные требования по прочности (марка не менее 300), водо-удерживающей способности; они должны быть с минимальным водоот-делением и морозостойкими. Для уменьшения вязкости применяют добавки типа сульфитно-спиртовой барды или мылонафта в количестве до 0,2% веса цемента. Цемент применяют марки 400 и выше, расход цемента для цементного теста составляет от 1300 до 3600 кг на 1 м3 и для цементно-песчаных растворов от. 1100 до 1400 кг на 1 мг.

Растворы для полов подразделяются на цементно-песчаные, метал-лоцементные, цементно-опилочные и полимерцементные.

Цементно-песчаные растворы, применяемые для стяжки полов, должны обладать необходимой прочностью и хорошей подвижностью (11--13 см). Растворы для полов из брусчатки, клинкерного кирпича, бетонных плит, мозаичных и керамических плиток, а также чугунных дырчатых плит и ксилолитовых плиток должны иметь необходимую прочность и повышенную вязкость (глубина погружения конуса 1,5-- 3,5 см). Металлоцементные растворы изготовляют из обезжиренной стальной стружки крупностью от 1 до 3 мм, цемента и воды. Они имеют высокую марку---500 и выше и повышенную вязкость (глубина погружения конуса не более 1 см). Цементно-опилочные смеси состоят из портландцемента или ангидритового вяжущего, песка и мелких древесных опилок. Применяют их для устройства основания под полы.

В строительной практике за последние годы все шире для полов используют полимерцементные растворы, которые позволяют повысить непроницаемость пола для воды или других жидкостей (масел, нефтепродуктов и др.), а также обеспечить его высокую стойкость против действия различных агрессивных сред. Полимерцементные растворы получают путем смешения цемента с водной дисперсией полимера и заполнителей. Для качественной структуры полимерцементного камня необходимо, чтобы полимер коагулировал и твердел в уже сформированной структуре цементного камня. Однако в ряде случаев вяжущее оказывает сильное коагулирующее действие на полимер, вызывая преждевременное выпадение его из водной дисперсии. Для замедления коагуляции полимера применяют стабилизаторы (карбонаты, бикарбонаты и фосфаты натрия и калия, гидраты окисей этих металлов, желатину, казеин, эфиры целлюлозы и др.). При выборе стабилизатора необходимо учитывать не только стабилизирующее действие его на полимер, но и влияние на твердение цемента и конечные свойства цементного камня. Полы на этих растворах обладают достаточной прочностью, коррозионной стойкостью и гигиеничностью.

Гидроизоляционные растворы приготовляют на цементах повышенных марок (400 и выше) и кварцевом песке или искусственно полученном песке из прочных горных пород. Для устройства гидроизоляционного слоя, подвергающегося воздействию агрессивных вод, в качестве вяжущих для раствора применяют сульфатостойкий портландцемент и сульфатостойкий пуццолановый портландцемент Ориентировочный состав растворов для гидроизоляционной штукатурки 1 :2,5 или 1 : 3,5 (цемент : песок, по весу). Для заделки трещин и каверн в бетоне и для устройства штукатурки по бетону или каменной кладке путем торкретирования или обычным способом используют цементные растворы с добавками алюмината натрия, полимеров или битумных эмульсий. При необходимости обеспечить водонепроницаемость швов и стыков в сооружении применяют гидроизоляционные растворы, приготовленные на водонепроницаемом расширяющемся цементе.

Тампонажные растворы подразделяют на цементно-песчаные, цементно-песчано-суглинистые и цементно-суглинистые. Растворы должны обладать высокой однородностью, водостойкостью и подвижностью; сроки схватывания их обеспечивают соответствующие условия технологического процесса приготовления и нагнетания раствора в скважину; они имеют достаточную водоотдачу под давлением и образовывают в трещинах и пустотах горных пород плотные водонепроницаемые тампоны. Тампонажные растворы должны обладать прочностью, противостоящей напору подземных вод, и стойкостью в агрессивной среде. Изготовляют растворы четырех марок -- от 25 до 100 кГ/см2, объемным весом в пределах от 1650 до 2000 кг/л3. В качестве вяжущих применяют портландцемент, при агрессивных водах -- шлакопортландцемент, пуц-цолановый портландцемент и сульфатостойкий портландцемент, а при наличии напорных вод -- тампонажный портландцемент. Состав тампо-нажных растворов назначается в зависимости от гидрогеологических условий, типа крепи и способа ведения тампонажных работ. При проходке горных выработок с замораживанием и креплением бетонов применяют цементно-песчано-суглинистые растворы с добавкой до 5% хлористого кальция.

Акустические растворы. Акустическими называют растворы объемным весом от 600 до 1200 кг/ж3, применяемые в качестве звукопоглощающей штукатурки для снижения уровня шумов. Вяжущими в них являются портландцемент, шлакопортландцемент, известь, гипс или их смеси и каустический магнезит; заполнителями служат однофракцнон-ные пески крупностью от 3 до 5 мм из легких пористых материалов -- пемзы, перлита, шлаков, керамзита и др. Количество вяжущего и зерновой состав заполнителя в растворах должны обеспечивать открытую незамкнутую пористость раствора.

Рентгенозащитные растворы, Рентгенозащитными называются тяжелые растворы объемным весом более 2200 кг/иг3, применяемые для штукатурки стен и потолков рентгеновских кабинетов. Вяжущими являются портландцемент и шлакопортландцемент, а заполнителями -- барит и другие тяжелые породы в виде песка крупностью до 1,25 ми и пыли. Для улучшения защитных свойств в растворные смеси вводят добавки, содержащие легкие элементы: водород, литий, кадмий и бор-содержащие вещества.

Искусственные каменные материалы и изделия на основе неорганических (минеральных) вяжущих

В эту группу входят искусственные каменные необожженные изделия, которые получают из растворных или бетонных смесей на основе минеральных вяжущих веществ в процессе их формования и последующего затвердевания. В качестве заполнителей применяют кварцевый песок, пемзу, шлак, золу, древесные опилки. Для повышения прочности изделий на изгиб их армируют, используя для этой цели волокнистые материалы -- асбест, древесину (в виде шерсти, дробленых отходов), бумажную макулатуру, листовую бумагу и др.

Искусственные каменные изделия можно разделить на следующие четыре группы по виду минерального вяжущего:

1) гипсовые и гипсобетонные;

2) силикатные, получаемые на основе извести с кремнеземистыми заполнителями;

3) на основе магнезиальных вяжущих;

4) асбестоцементные, изготовляемые на основе портландцемента с добавкой асбеста.

А. ГИПСОВЫЕ И ГИПСОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Изделия на основе гипса можно получать как из гипсового теста, т. е. из смеси гипса и воды, так и из смеси гипса, воды и заполнителей. В первом случае изделия называют гипсовыми, а во втором -- гипсобетоннымн.

Вяжущими для изготовления гипсовых и гипсобетонных изделий в зависимости от их назначения служат строительный или высокопрочный гипс, водостойкие гипсо-цементно-пуццолановые смеси, а также ангидритовые цементы. В качестве заполнителей в гипсобетоне применяют кварцевый песок, пемзу, туф, топливные и металлургические шлаки, а также легкие пористые заполнители промышленного изготовления (шлаковая пемза, керамзитовый гравий, агломерат и др.). Органическими заполнителями (их называют еще наполнителями) являются древесные опилки, стружка или Шерсть, бумажная макулатура, стебли или волокно камыша, льняная костра и др.

Для получения высокопористых теплоизоляционных гипсовых изделий (газогипса) в состав гипсовой массы вводят газообразующие добавки-- разбавленную серную кислоту, углекислый кальций, едкий натр и перекись водорода, при взаимодействии которых с гипсом выделяется газ, вспучивающий гипсовую массу

Основное назначение наполнителей -- сократить расход вяжущих материалов при изготовлении изделий, т. е. снизить их себестоимость. Наполнители вводят также для снижения или увеличения веса изделий, улучшения гвоздимости, уменьшения хрупкости, повышения тепло- и звукоизоляционных свойств. На основные виды заполнителей установлены государственные стандарты и технические условия, в которых приведены нормы требований и важнейшие качественные показатели материалов.

Наряду с рядом положительных технических свойств гипс обладает значительной хрупкостью, что особенно сказывается при использовании тонкостенных листовых материалов и изделий (гипсовая сухая штукатурка). Для устранения хрупкости изделия искусственно упрочняют армирующими материалами (волокнистыми), вводимыми в состав формовочной массы или являющимися частями конструкции самого изделия. Например, в гипсовой сухой штукатурке роль-арматуры выполняет внешняя картонная оболочка, в прокатных перегородочных гипсобетон-ных панелях -- каркас из деревянных реек. Арматурой могут также являться металлические стержни, проволока или сетка, однако при этом следует иметь в виду, что стальная арматура в гипсовых изделиях подвергается коррозии, поэтому ее нельзя применять без защитного слоя. Кроме такого способа армирования существует и другой, при котором армирующий материал в виде органического волокна равномерно распределяется в самой формовочной массе.

Гипсовые и гипсобетонные изделия по своему назначению подразделяются на следующие виды: панели и плиты перегородочные, панели для основания пола, листы обшивочные (гипсовая сухая штукатурка), плиты теплоизоляционные, камни для наружных стен, изделия для перекрытий, изделия огнезащитные, архитектурные детали. Изделия из гипса могут быть сплошными и пустотелыми, армированными и неарми-рованными.

Гипсовые изделия имеют сравнительно небольшой объемный вес, они несгораемы и обладают рядом других ценных свойств, например звукоизоляционными. К числу недостатков их следует отнести: значительное понижение прочности при увлажнении, высокую ползучесть под нагрузкой, особенно при увлажнении. Поэтому изделия на основе гипса можно применять только в условиях, исключающих систематическое увлажнение, и в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 60%- Для повышения влаго- и водостойкости изделий их покрывают водонепроницаемыми защитными красками или пастами (масляными, казеиновыми), а также добавляют к гипсу молотый доменный гранулированный шлак, пуццолановый портландцемент. В последнем случае получают довольно водостойкие гипсовые изделия на вяжущем, называемом гипсо-цемеитно-пуццолановым.

Гипсовые и гипсобетонные изделия формуются различными способами: литьем, вибрированием, прессованием, прокатом, в процессе которых изделия быстро приобретают значительную прочность. Технологический процесс производства изделий из гипсовых или гипсобетон-ных смесей принципиально не отличается от рассмотренного в главе VII процесса производства железобетонных изделий для сборного строительства. Основными операциями являются:

дозирование всех компонентов формовочной массы (вяжущего, заполнителей, воды и материалов, регулирующих сроки схватывания гипса);приготовление растворной или бетонной смеси; формование изделий;

твердение изделии -- сушка до воздушно-сухого состояния.

Среди гипсовых строительных изделий наибольшее распространение получили панели и плиты для перегородок, сухая штукатурка, вентиляционные блоки и др.

Гипсобетонные панели для перегородок

Гипсобетонные панели применяют для устройства ненесущих перегородок в жилых, общественных и производственных зданиях с относительной влажностью воздуха, не превышающей 60%. Для жилищного строительства панели изготовляют как сплошными, так и с проемами для дверей и фрамуг размером на комналу, высотой до 3 и длиной до 6 м и толщиной 80 и 100 мм. Прочность при сжатии гипсобетонных панелей должна быть не менее 35 кГ/см2, влажность панелей в поверхностных слоях на глубине до 2 см при отпуске потребителю -- не более 8%.

К гипсовым крупноразмерным изделиям относятся перегородочные плиты и панели, получаемые из гипсобетонных и гипсоволокнистых масс, панели для санитарных узлов и кабин, получаемые на основе водостойкого гипсо-цементно-пуццоланового вяжущего, плиты для настила полов под линолеум, вентиляционные блоки и др.

К перегородочным панелям предъявляются в основном требования звукоизоляции и прочности. Им отвечает гипсобетон с объемным весом 1250--1400 кг/м3, получаемый при равных соотношениях по объему гипса, песка и опилок (1:1:1). Заполнителями также могут явиться шлак, зола, сечка соломы, камыш и другие материалы. Панели из гипсобетона изготовляют методом непрерывного формования на прокатных станах и в кассетах. При горизонтальном способе формования гипсобетонные плиты и панели делают на прокатных станах и поворотных стендах. Производство крупноразмерных гипсобетонных перегородочных панелей методом непрерывного проката получило особо широкое применение, так как этот способ имеет самые высокие технико-экономические показатели. Схема производства по этому методу представлена на рис. 87. Гипсобетонную смесь непрерывно приготовляют в дозировочно-смесительном отделении формовочного цеха, где имеется четыре бункера; два для гипса и по одному для песка и опилок. Получение высококачественных изделий из гипсобетона достигается тщательным смешиванием всех его компонентов, для чего в производстве перегородочных панелей применяют двухступенчатое смешение материалов, причем первое (сухое) смешение отдозированных материалов осуществляется в приемном лотке. Корпус его имеет конусообразную суживающуюся книзу форму, металлическая крышка плотно закрывается. Внутри корпуса вращается вертикальная лопастная мешалка, смешивающая гипс, опилки и песок и одновременно транспортирующая сухую сыесь в пгасобетоиомешалку непрерывного действия для втфричного перемешивания смеси с водой и замедлителем схватывания. Приготовленная гипсобетонная масса поступает для формования на прокатную установку.

Процесс изготовления панелей включает следующие операции. Заранее приготовленные из деревянных реек арматурные каркасы укладывают на ленту прокатного стана и подают ее к шнеку-укладчику бетонной смеси, равномерно распределяющему по ширине панели гипсо-бетонную массу. Под шнеком-укладчиком лента опирается на балку с двумя периодически включающимися вибраторами, что обеспечивает лучшее распределение массы. На прокатном стане гипсобетонной массе придается форма готовой панели. Принцип действия стана основан на том, что гипсобетонная масса, равномерно распределенная между резиновыми лентами двух движущихся в одном направлении с одинаковой скоростью транспортеров (нижнего, несущего реечный каркас, и верхнего, уплотняющего и сглаживающего массу), проходит через щель между прокатными (калибрующими) валками, которые прессуют массу и придают панели окончательные размеры по толщине. Калибрующие валки не соприкасаются с гипсобетоном, так как находятся под нижней и под верхней лентами транспортера. При дальнейшем движении панели между нижней и верхней лентами, а затем на одной нижней ленте гипсобетонная масса схватывается. Сформованная панель поступает на обгонный рольганг, движущийся со скоростью, большей, чем панель на стане. Рольганг транспортирует панель на опрокидыватель (кантователь), который поворачивается на угол 85°. Панель снимается и устанавливается в кассетную сушильную вагонетку и на ней поступает в туннельные сушилки. Сушат панели дымовыми газами или нагретым воздухом, температура теплоносителя при входе 110--130° С, длительность сушки 20--26 ч. Высушенные панели сразу же отправляют автопанелевозами на строительные площадки или устанавливают в вертикальном положении для хранения в специальном кассетном складе.

Можно готовить панели также и в вертикальных формах-кассетах. Технологический процесс состоит из тех же основных операций, что и при прокатном способе: приготовление бетонной смеси, изготовление реечных каркасов, формовка и сушка изделий. Отличие заключается в применяемом формовочном оборудовании и организации производства. Установка для производства крупноразмерных панелей вертикальным формованием показана на рис. 88. Процесс изготовления панелей периодический, что связано с использованием разборных форм, в которых панель находится с момента отливки до полного схватывания массы и приобретения достаточной прочности для дальнейшего транспортирования в сушилки. Производственная установка состоит из кассетной формы, гипсомешалки непрерывного действия и поддона-тележки. Кассетные формы бывают двух типов: для одновременной отливки одной или двух панелей.

Гипсобетонную смесь приготовляют в гипсобетономешалке непрерывного действия, которая расположена над кассетной формой. Во время приготовления смеси гипсобетономешалка перемещается над формой и одновременно заполняет ее массой. Предварительно в кассету устанавливают необходимые закладные детали -- коробки для проемов, реечный каркас и крайние торцовые бруски, служащие торцовыми стенками форм. Для более плотной укладки гипсобетона и предотвращения возможности образования пустот и каверн формы заполняют массой при вибрации щитов. Отформованную панель выдерживают 8--10 мин в форме до схватывания массы, затем стенки кассеты отделяют и све-жеотформованную панель толкателем направляют в один из десяти отсеков склада кассеты.

Общий цикл изготовления панели в кассетных формах составляет около 1 ч, а на прокатном стане-- 15--20 мин.

Гипсовые плиты для перегородок

Гипсовые и гипсобетонные плиты для перегородок (рис. 89) предназначаются для устройства ненесущих перегородок в жилых, общественных и промышленных зданиях. Их выпускают размером 800X Х400 мм, толщиной 80--10 мм, сплошными и пустотелыми с объемным весом 1000-- 1400 кг/м3. Гипсовые плиты поддаются механической обработке, огнестойки, обладают звукоизоляционными свойствами; влажность их не должна превышать 8% по весу. Они гигроскопичны -- водопоглощение составляет около 20%.'Свойства плит при повышенной влажности ухудшаются, и использование их разрешается при относительной влажности воздуха, не превышающей 70%.

При небольшом объеме производства гипсовые перегородочные плиты изготовляют в разборных формах-вагонетках. Технологический процесс включает следующие основные процессы: дозирование вяжущего, заполнителей и воды, затворение смеси, раздельное или выполняемое одновременно со смешением, формование изделий и их высушивание в искусственных сушилках.

Изготовление мелкоразмерных плит в разборных формах является периодическим процессом, поэтому гипсобетонную массу приготовляют таким образом, чтобы одного замеса было достаточно для заполнения всех расположенных на вагонетке форм.

При изготовлении пустотелых плит применяют формы, основные стороны которых имеют несколько рядов расположенных друг против друга отверстий, в них вставляют керны. Подготовленные формы заполняют гипсобетонной массой и оставляют в формах до полного отвердения, после чего формы распалубливают, разбирают, очищают, смазывают и направляют на очередное заполнение массой, а изделия устанавливают на сушильные вагонетки и отправляют в сушилки.

Для поддержания постоянного ритма производства необходимо, чтобы формовочная масса обладала определенными сроками схватывания, для достижения которых применяют ускорители или замедлители твердения.

Перегородочные плиты могут изготовляться также из более жестких масс. Тогда формы-вагонетки в момент заполнения массой закрепляются на виброплощадке и смесь уплотняется вибрированием. Перегородочные плиты можно готовить также в горизонтальных разборных многоячейковых формах, устанавливаемых на вибророльганге.

На крупных механизированных заводах для изготовления гипсобе-тонных перегородочных плит применяют высокопроизводительные карусельные формовочные машины. Технологическая схема такого производства представлена на рис. 90. При формовании плит на карусельной машине необходимо быстрое твердение массы, конец схватывания гипса должен наступать не позднее, чем через 5---6 мин. Поэтому в состав гипсовой массы вводят ускорители схватывания -- двуводный гипс (2--3%), а воду подогревают до 35--40° С, что ускоряет схватывание гипса и сокращает длительность сушки изделий.

Исходные материалы (гипс, древесные опилки, замедлитель схватывания) со склада поступают в бункера, из них через дозирующие устройства в винтовой смеситель, затем в быстроходную горизонтальную гипсомещалку, где перемешиваются сначала сухие компоненты, а затем с водой до получения массы необходимой консистенции. Из гип-сомешалки готовая масса через воронку равномерно распределяется в ячейки сдвоенной формы. Предварительно формы внутри покрывают масляной эмульсией. Карусель имеет 28 сдвоенных форм. Формы одна за другой заполняются гипсовым тестом и движутся до полного поворота формовочного стола. За это время гипс схватывается, приобретая достаточную для распалубки прочность, что позволяет выталкивать плиту из формы. Для облегчения выталкивания стенки формы раскрываются. После освобождения формы выталкиватель принимает первоначальное положение, стенки формы закрываются, форму очищают, смазывают и цикл снова повторяется. Производительность карусельной машины до 600 плит в 1 ч. Существующие карусельные машины имеют сменные формы, позволяющие производить не только сплошные, но и пустотелые перегородочные плиты и блоки.

Отформованные плиты укладывают ребром на сушильные вагонетки и направляют в сушилку. Сушат плиты дымовыми газами или нагретым в калориферах горячим воздухом; более экономична сушка дымовыми газами. Температура газов, поступающих в сушилку, составляет ПО--130° С, а отработанных при выходе из сушилки -- 40--50° С. Обычно применяют туннельные сушилки с рециркуляцией: вагонетки с плитами передвигаются по камере из зоны с меньшей температурой окружающей среды в зону с более высокой температурой, а затем снова попадают в зону с меньшей температурой. Этим достигается более свободное перемещение влаги на поверхность изделия и ее испарение, и на плитах не образуются трещины. Первая зона сушилки работает по принципу противотока, вторая -- прямотока. Время сушки изделия зависит от толщины плит и их начальной влажности: при толщине 100 мм и начальной влажности 28--32% оно составляет 20--28 ч. Высушенные плиты поступают на склад готовой продукции.

Гипсоволокнистые панели

Наряду с изготовлением панелей и плит для перегородок из гипсобетона отечественная промышленность производит также плиты и панели из гипсоволокнистых масс. Здесь арматурой является равномерно распределенное в гипсовой массе растительное волокно. Состав гипсо-ВОЛ0КНИСТОЙ массы (в %) следующий: гипс строительный 85--95, волокнистое вещество (в пересчете на сухое вещество) 6--15, проклеивающие добавки в виде жидкого стекла, декстрина и др. от 0,25 до 2. Технологический процесс производства гипсоволокнистых панелей (рис. 91) состоит из следующих операций: подготовки сырья -- строительного гипса и волокнистой массы, смешения массы, отливка изделия на сетке с последующим удалением из него избытка воды, уплотнения гипсово-локнистых панелей под прессом с доведением их толщины до заданной, сушки, обрезки и укладки панелей в штабеля.