НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. БЕТОНЫ

 

Неорганические вяжущие вещества.

Неорганическими (минеральными) вяжущими называются порошкообразные материалы, способные при смешивании с водой (или другими затворителями) образовывать пластичное тесть, которое под влиянием физико-химических процессов постепенно затвердевает и приобретает камневидное состояние.

Все минеральные вяжущие вещества подразделяют на две основные группы:

-       воздушные вяжущие вещества (затвердевают и повышают свою прочность только на воздухе (гипс, воздушная известь и др.));

-       гидравлические вяжущие вещества (обладают перечисленными выше свойствами не только на воздухе, но и в воде (гидравлическая известь, портландцемент и др.)).

 

Строительный гипс (алебастр) получают в результате нагревания до 150-170ºС природного гипсового камня с предварительным или последующим измельчением продукта нагрева. При нагреве происходит удаление из молекулы гипса воды, а при затворении водой – присоединение к молекуле гипса молекулы воды, при этом пластичная масса затвердевает до камневидного состояния. Гипс применяют для приготовления штукатурных растворов (внутренняя отделка), для лепных изделий.

Воздушная известь получается путем обжига карбонатных пород – известняка, мела, ракушечника и пр. При обжиге молекулы вещества разлагаются с выделением углекислоты. В результате реакции получается негашеная известь (кипелка). После обжига вещество размельчают. Для получения известкового раствора известь гасят – затворяют водой, при этом выделяется большое количество тепловой энергии и получается вещество – гашеная известь. Затвердевание раствора происходит при добавлении в негашеную известь воды, при этом молекулы вещества присоединяют к себе углекислый газ. Известь применяют для приготовления бетонов и растворов, в отделочных работах.

Магнезиальные вяжущие вещества представлены магнезитом или доломитом, которые предварительно обжигают при температурах 800-850ºС. Магнезиальные растворы затворяются на водных растворах хлористого или сернокислого магния. Порошок магнезиального вяжущего, затворенный водным раствором сернокислого магния, называется магнезиальным цементом. Магнезиальные вяжущие применяются для устройства (заливки) полов, при выполнении облицовочных работ и пр.

 

Гидравлические вяжущие вещества получили в строительстве наиболее широкое распространение.

Гидравлическая известь получается путем обжига сложных природных неорганических соединений на основе кальция и кремния. Обожженный материал размельчают и используют при приготовлении строительных растворов и бетонов.

Портландцемент является наиболее распространенным вяжущим веществом. Материал получают путем спекания исходных материалов, в число которых входят окислы кальция, кремния, алюминия и железа. Портландцемент выпускают следующих марок: М300, М400, М500, М600, М700, М800. Плотность застывшего портландцемента 1400-1700 кг/м³.

 

Схватывание цемента должно происходить не раньше 45 минут и не позднее 12 ч после его затворения.

 

 

 

Строительные растворы.

Строительными растворами называют смеси, состоящие из минерального вяжущего вещества, мелкого заполнителя, воды, затвердевающие после их укладки.

Состав раствора записывается в виде соотношения составляющих: цемент – песок. Например: цементный раствор 1:4 – одна часть цемента и четыре части песка. Вяжущее всегда на первом месте. Вода добавляется, как правило, до густоты сметаны. Состав растворов, имеющих в своем составе несколько вяжущих, записывается так: на первом месте основное вяжущее, на втором – второстепенное, на третьем – заполнитель. Например: цементно-известковый раствор 1:2:8 – одна часть цемента, две части – извести, три – песка.

 

Строительные растворы классифицируются по ряду признаков:

1)      по плотности в сухом состоянии:

- обыкновенные (тяжелые) – плотность свыше 1500 кг/м³, заполнителями являются речные и горные пески;

- легкие – плотность менее 1500 кг/м³, в качестве заполнителей выступают пемзовые или керамзитовые пеки (искусственные);

 

2) по виду вяжущего:

- цементные растворы;

- известковые;

- гипсовые;

- глиняные;

-смешанные (когда в растворе применяют несколько вяжущих, например: цементно-известковый);

 

3) по прочности и морозостойкости: существуют следующие марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300; по морозостойкости – Мрз от 10 до 300;

 

4) по назначению:

- для кладки;

- для отделочных работ;

- специальные растворы (гидро- и теплоизоляционные, огнеупорные и пр.).

 

Бетоны. Железобетон. Изделия на основе вяжущих.

Бетоном называют искусственный камень, получаемый в результате твердения смеси вяжущего, заполнителей и воды.

По плотности бетоны бывают:

-       особо тяжелые (плотность выше 2500 кг/м³);

-       тяжелые (плотность от 1800 до 2500 кг/м³);

-       легкие (плотность от 500 до 1800 кг/м³);

-       особо легкие (плотность менее 500 кг/м³).

 

В зависимости от используемого вяжущего бетоны бывают: цементные, известковые, гипсовые и на основе органических вяжущих.

Наиболее широкое распространение получили бетоны на основе портландцемента.

По назначению бетоны (далее – только цементные) бывают: гидротехнические, для санитарно-технических сооружений, для стен зданий, для полов.

Основная характеристика бетона – это его плотность, зависящая, в основном, от характера заполнителей, которые могут быть мелкозернистые (размер зерен до 10 мм) и крупнозернистые (размер зерен свыше 10 мм). В качестве заполнителей в бетонах применяют щебень, кварцевый песок, пемзу, керамзит, пузырьки воздуха (особо легкий бетон – пеноблоки).

Бетонная смесь может быть жесткой (слегка влажной) и пластичной (тестообразная масса). Чем выше влажность смеси – тем проще транспортировать и укладывать бетонную смесь, однако при этом прочность бетона снижается.

 

Прочность готового бетона характеризуется пределом прочности на сжатие в 28-дневном возрасте бетона. Для бетонов установлены следующие марки: 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600.

Состав бетонной смеси определяют, как правило, по массе, записывая его следующей формулой: цемент – песок – щебень, с указанием необходимой для затворения раствора воды. Например: цементный бетон с щебневым заполнителем 1:2:4, В/Ц = 0,65: цемента одна часть песка – две части, щебня – четыре части, масса воды по отношению к массе цемента равна 0,65 доли единицы.

С целью контроля прочности бетона во время закладки смеси бетонной смесью заполняют небольшие кубы длиной ребра 20 см. Кубы хранят в тех же условиях, что и залитый бетон, при этом проверяют кубы на прочность раздавливанием в специальной машине. Последний куб, характеризующий конечную прочность бетона. раздавливается на 28 сутки заливки бетонной смеси.

 

Железобетон представляет собой материал, в котором сочетается совместная работа бетона и стали. Бетон хорошо работает на сжатие и гораздо хуже – на растяжение, что не позволяет применять его  в конструкциях, работающих на изгиб и растяжение (например: плиты перекрытий). Сталь хорошо работает на растяжение. Эти факты позволили соединить бетон и сталь: бетон располагают в тех местах, которые работают на сжатие, а сталь – где действуют растягивающие силы. Изделия из железобетона (плиты, балки и пр.) могут выдерживать нагрузки сжатия, растяжения, изгиба. Железобетон применяют при изготовлении несущих конструкций зданий.

 

К изделиям на основе вяжущих (безобжиговым) относят бетонные камни, конструктивнее элементы зданий, силикатные и асбестоцементные изделия.

По способу производства работ различают два вида бетонных и железобетонных изделий: монолитные и сборные.

Монолитные изделия выполняются на месте строительства (фундаменты, и пр.)

Сборные конструкции выполняются на заводах и поставляются к месту строительства. Примеры сборных бетонных и железобетонных конструкций: колонны, блоки, панели, бетонные камни, фермы, кольца, трубы, лестничные марши и пр.

Силикатные изделия изготавливаются из извести и кварцевого песка. К изделиям такого рода относят силикатный кирпич, размеры которого совпадают с размерами кирпича глиняного обыкновенного, кирпич применяют для кладки стен, однако окружающая среда должна иметь влажность не выше 75%, что делает недопустим применение силикатного кирпича для кладки фундаментов, колодцев. дымоходов и т.д. Пеносиликат представляет собой вспененную смесь гашеной извести, тонкоразмолотого кварцевого песка и пенообразователя. Плотность пеносиликата от 300 до 1000 кг/м³. Из данного материала изготавливают панели для перегородок, его применяют как теплоизоляционный материал. Прочность пеносиликата – от 10 до 75 кгс/см². Асбестоцемент изготавливают из смеси портландцемента, асбеста и воды. Из асбестоцемента изготавливают кровельные и облицовочные плиты, трубы для канализации и водоснабжения (в ряде случаев их применяют для устройства футляров подземных электрокабелей). Асбестоцемент обладает высокой огнестойкостью, малой водопроницаемостью и малой теплопроводностью.