Строительство. Стройматериалы

Строительные материалы и изделия

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Глина - осадочная горная порода, основные свойства которой определяются свойствами мельчайших частиц (менее 0,005 мм) глинистых минералов.

Глинистые частицы обычно имеют пластинчатое строение и хорошо смачиваются водой (гидрофильны). Благодаря большой удельной поверхности этих частиц глина способна поглощать и удерживать большое количество воды (до 20...30 % по массе). При этом она разбухает и переходит в вязкопластичное состояние.

Глиняное тесто при высыхании из-за сближения частиц дает значительную усадку. Чтобы уменьшить усадку и предотвратить растрескивание, в глиняное тесто добавляют крупнозернистые материалы (песок, опилки).

Известно, что при повторном увлажнении глина вновь размягчается, поэтому необходимо предохранять затвердевший глиняный материал от воздействия воды.

Глину в качестве местного вяжущего ранее применяли в сельском строительстве для штукатурных и кладочных растворов.

Благодаря высокой пластичности и способности удерживать воду глину используют в качестве пластифицирующей добавки к цементу в строительных растворах.

В строительстве и промышленности издавна применяют гипсовые вяжущие материалы - строительный гипс, формовочный и высокопрочный, эстрих-гипс.

В строительной практике гипс иногда называют алебастром (от греч. alebastros - белый). Эти минеральные вяжущие воздушного твердения образуются путем тепловой обработки и помола сырья, содержащего дву-водный или безводный сульфат кальция.

Производство. При нагревании природного двуводного гипсового камня происходит частичная его дегидратация, при этом образуется полуводный сульфат кальция р-модификации

Обжиг тонкоизмельченного природного гипса протекает при низких температурах (ПО... 180 °С) в котлах; кристаллизационная вода при этом выделяется в виде водяного пара, поэтому говорят, что гипс «варят» в котле.

Из полуводного гипса CaS04 ■ 0,5Н2О состоят все низкообжиговые гипсовые вяжущие. Прочность при сжатии полу водного гипса невысокая - 2... ...25 МПа, плотность - 2600...2750 кг/м3, насыпная плотность -800... 1000 кг/м3; цвет порошка - белый или серый.

Твердение. Порошок гипсового вяжущего, затворенный водой, образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет, при этом полуводный (строительный) гипс присоединяет воду и превращается в двуводный

Реакция гидратации протекает быстро, с выделением теплоты и заканчивается через несколько минут после затворения.

Строительный гипс обладает рядом особенностей: быстро схватывается и твердеет, обладает повышенной водопотребностью и пористостью, в начальный период твердения увеличивается в объеме, обладает низкой водостойкостью, подвержен деформациям ползучести.

Для образования пластичного гипсового теста требуется 50.. .60 %, а для гидратации - 20 % воды от его массы. Для гипса проблема снижения водопотребности и соответственно уменьшения пористости и повышения прочности была решена путем получения гипса термообработкой не на воздухе, а в среде насыщенного пара (в автоклаве при давлении 0,3.. .0,4 МПа) или в растворах солей (СаС12, MgCl2 и др.). В этих условиях образуется другая кристаллическая модификация полуводного гипса -а-гипс, имеющий вопотребность 30...40 %.

Гипс а-модификации называют высокопрочным, так как благодаря пониженной водопотребности он образует при твердении менее пористый и более прочный камень, чем обычный гипс Р-модификации. Из-за трудностей производства высокопрочный гипс не нашел широкого применения в строительстве.

Свойства. По срокам схватывания и твердения гипсовые вяжущие делят на три группы: А - быстротвердеющие (начало схватывания - не ранее 2 мин, конец - не позднее 15 мин), Б -нормальнотвердеющие (начало схватывания - не ранее 6 мин, конец - не позднее 30 мин), В - медленнотвердеющие (начало схватывания - не ранее 20 мин, конец не нормируется).

Замедляют схватывание гипсовых вяжущих введением в гипсовое тесто растворов столярного клея, лигносульфонатов технических (ЛСТ) и других добавок.

Прочность гипсовых вяжущих определяют по результатам испытания образцов-балочек размером 40x40x160 мм из гипсового теста нормальной густоты через 2 ч после изготовления. За это время гидратация и кристаллизация вяжущего завершаются.

По пределу прочности при сжатии и изгибе гипсовые вяжущие делят на 12 марок: от Г-2 до Г-25. Марку определяют по пределу прочности при сжатии и изгибе

Для изготовления строительных изделий используют в основном гипсовые вяжущие марок от Г-2 до Г-7.

Плотность затвердевшего гипсового камня низкая (1200... ...1500 кг/м3) из-за значительной пористости. Высокая пористость объясняется тем, что для получения пластичного удобоукладываемого теста при затворении гипсовых вяжущих воды берут в два-три раза больше, чем требуется для гидратации полуводного гипса. После затвердевания в гипсовых вяжущих остается значительное количество свободной воды (до 30 % от массы гипса). Такой влажный гипсовый камень характеризуется пониженной прочностью. Для повышения прочности избыток воды удаляют высушиванием гипсовых изделий при температуре не более 70 °С.

Гипсовое вяжущее - одно из немногих вяжущих, расширяющихся при твердении (увеличение в объеме достигает 0,2 %). Способность расширяться позволяет применять гипсовое вяжущее (в отличие от большинства других вяжущих) без заполнителей, не боясь трещинообразования от усадки. Введением в гипсовое тесто органических (опилки, стружки) или минеральных пористых (керамзит, аглопорит) заполнителей можно снизить плотность и стоимость изделий из гипса.

Недостаток гипсовых вяжущих - гигроскопичность, которая вместе с низкой водостойкостью приводит к потере прочности гипсовых изделий во влажных условиях и к коррозии стальной арматуры.

Применение. В штукатурных работах применяют гипсовые вяжущие всех марок, среднего и тонкого помола, нормального и медленного схватывания. Добавка гипсовых вяжущих ускоряет схватывание известково-песчаных paci воров и повышает прочность штукатурного слоя, придает его поверхности гладкость и белизну. Гипсовые вяжущие марок Г-2...Г-7 применяют для изготовления гипсовых деталей и гипсобстонных изделий: панелей для перегородок, листов сухой штукатурки, растворов для внутренней штукатурки и гипсоцементно-пуццолановых вяжущих; марок Г-5...Г-25 тонкого помола с нормальными сроками схватывания - для изготовления форм и моделей фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий (формовочный гипс). Гипсовые вяжущие служат основой для приготовления мастик для приклеивания гипсокартонных листов.

Ангидритовое вяжущее и высокообжиговый гипс — медлен-носхватывающиеся и медленнотвердеющие вяжущие, состоящие из безводного сульфата кальция CaS04 и активизаторов твердения.

Безводный сульфат кальция существует в природе в виде минерала - ангидрита, однако даже в тонкоразмолотом состоянии он не обнаруживает вяжущих свойств.

Ангидритовый цемент получают обжигом природного гипса при 600...700 °С до полной дегидратации, т. е. до образования ангидрита с последующим помолом с добавками минеральных веществ; возможно также использование природного ангидрита, подвергаемого только сушке и размолу. Используют щелочные активизаторы: известь (3...5 %) или основные шлаки (10... 15 %) и растворимые сульфаты: Na2S04, Al2(S04)3, FeS04 и др. (0,5... 1 %). В присутствии указанных добавок ангидрит взаимодействует с водой и приобретает способность схватываться и твердеть. Предел прочности при сжатии у ангидритового цемента составляет 10...20 МПа, начало схватывания наступает не ранее 30 мин, конец - не позднее 24 ч.

Высокообжиговый гипс (эстрих-гипс) получают при обжиге гипсового сырья при температуре 850...900 °С. При этом происходит его частичная диссоциация с образованием СаО, который служит активизатором твердения ангидрита. Тонкоизмельчен-ный порошок и является высокообжиговым гипсом (эстрих-гипсом). Начало схватывания теста из эстрих-гипса наступает не ранее чем через 2 ч, конец схватывания не нормируется.

Благодаря пониженной водопотребности (у эстрих-гипса она составляет 30 ..35 % против 50...60 % у обычного гипса) эстрих-гипс после затвердевания образует более плотный и прочный материал. По прочности при сжатии образцов-кубов различают марки эстрих-гипса 100, 150 и 200. Его применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов и изделий, например искусственного мрамора, штукатурных растворов и др.

Перевозят гипсовые вяжущие в мешках или без упаковки, навалом. При этом их защищают от увлажнения и загрязнения. Даже при хранении в сухих условиях гипсовые вяжущие быстро утрачивают активность, так как обладают высокой гигроскопичностью (после трех месяцев хранения потеря активности составляет примерно 30 %).

9.8. Магнезиальные вяжущие

Магнезиальные вяжущие вещества (каустический магнезит MgO и каустический доломит MgO + СаСОз) - тонкодисперсные порошки, активной частью которых является оксид магния.

Получают магнезиальные вяжущие умеренным (до 750.. .850 °С) обжигом магнезита (реже - доломита). При этом карбонат магния диссоциирует с образованием оксида магния

MgC03 -» MgO + С02,

а карбонат кальция СаСОэ (в доломите) остается без изменения и является балластной частью вяжущего. Обожженный продукт размалывают.

В каустическом магнезите содержится оксида магния до 85 % по массе и более, тогда как допустимое содержание оксида кальция лимитируется 2.. .5 %.

При затворении водой оксид магния гидратируется очень медленно, проявляя слабые вяжущие свойства. Магнезиальные вяжущие принято затворять раствором хлорида (сульфата) магния или кислот (НС1 или H2S04). В этом случае гидратация протекает значительно быстрее

MgO + H20->Mg(OH)2,

а получаемое после затворения вяжущее именуется цементом Сореля. Кроме того, возможно образование гидрата оксихлорида магния (3MgO • MgCl2 • 6Н20), уплотняющего образующийся материал. Отношение MgCl2: MgO в вяжущем берут обычно по массе -1:2 или 1 : 4.

Сроки схватывания каустического магнезита зависят от температуры обжига и тонкости помола и обычно находятся в пределах: начало - не ранее 20 мин; конец - не позднее 6 ч. Твердение начинается интенсивно, и через 1 сут. вяжущее достигает прочности 10... 15 МПа; через 28 сут. воздушного твердения прочность составляет 30...50 МПа. В жестких смесях прочность может достигать 100 МПа.

У каустического доломита сроки схватывания большие, а прочностные показатели ниже (например, Ксж через 28 сут. составляет 10.. .30 МПа).

Магнезиальные вяжущие вещества характеризуются повышенной прочностью сцепления с каменными и древесными материалами, особенно прочностью на разрыв. Поэтому их применяют в абразивном производстве для изготовления жерното-чильных кругов, брусьев и др. Главное их назначение в строительстве - изготовление ксилолита для бесшовных полов или фибролита для производства теплоизоляционных изделий и перегородок. Такие полы циклюются, их можно натирать мастиками, по теплоусвоению они близки к паркетным полам. Хотя перспектив у магнезиальных вяжущих из-за дефицитности сырья (магнезиты необходимы для получения огнеупоров) нет, они находят применение только в отдельных областях строительства.

Сегодня, когда перспективность технологии, определяется прежде всего ценой, использование этого материала на заводах, складах, предприятиях торговли, животноводческих комплексах и жилых помещениях обещает стать широкомасштабным. В результате проведенных исследований магнезиальному бетону удалось придать высокую декоративность (пигменты окрашивают бетон в различные чистые цвета). Это позволило не только устраивать цветные полы, не уступающие по внешнему облику каменным поверхностям, но и наладить выпуск декоративных архитектурно-художественных плит (стандартные размеры 1200x600 мм) и других деталей (ступени, подоконники). Плиты представляют собой однослойные самонесущие панели с цветной блестящей поверхностью, имитирующей природный камень (мрамор, гранит, малахит и другие). Они легко поддаются механической обработке и обладают высокими теплостойкостью и звукопоглощением.