Строительство и дизайн

Как приготовить раствор и бетон

 Ю.А. Новикс

1.1. Минеральные вяжущие вещества

Строительными растворами называют смесь вяжущего, мелкозернистых (размер зерен до 4 мм) минеральных заполнителей и воды.

В индивидуальном строительстве используют различные виды бетонов: обычный бетон, бутобетон, шлакобетон, газобетон и др.

Обычный бетон готовят из смеси цемента, мелкого и крупного заполнителей (песок, гравий, щебень и др.) и воды.

Различают минеральные и органические вяжущие вещества. Минеральные вяжущие (гипс, известь, глина, цемент и др.) при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное самопроизвольно затвердевать в результате происходящих в нем физико-химических процессов. Органические вяжущие вещества (битум, полимеры и др.) представляют собой природные или искусственные твердые вязкопластичные либо жидкие (при комнатной температуре) продукты, способные изменять свои физико-механические свойства в зависимости от температуры.

Для приготовления бетонов и растворов используют неорганические вяжущие вещества, которые могут быть воздушными и гидравлическими. Воздушные вяжущие (гипс, известь, глина) способны в тестообразном состоянии твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воздухе, поэтому их применяют в наземных конструкциях, не подвергающихся воздействию воды. Гидравлические вяжущие (разные цементы, гидравлическая известь) после предварительного твердения на воздухе продолжают твердеть и в воде, увеличивая со временем свою прочность. Их можно применять в наземных и подземных конструкциях, подверженных периодическому или систематическому воздействию воды.

Гипс строительный представляет собой белый порошок, быстро схватывающийся при затворении водой. Получают его путем термической обработки и размалывания природного гипсового камня.

По срокам схватывания гипсовые вяжущие условно разделяют на быстро-, нормально- и медленнотвердеющие.

Быстрое начало схватывания гипсового вяжущего часто осложняет производство работ. Для продления сроков схватывания в гипсовое тесто можно вводить добавки-замедлители, например известковое молоко, животный клей (0,5...2%-й раствор в воде) и др. Чем больше добавок-замедлителей, тем позже начинает схватываться гипс. При твердении гипс увеличивается в объеме примерно на 1%. Это имеет большое практическое значение при производстве строительных работ, когда необходимо плотно заполнить трещины, швы, раковины и т.д.

Гипсовые вяжущие вещества разделяют на строительный и высокопрочный гипс. В зависимости от предела прочности на сжатие различают 12 марок гипса — Г-2...Г-25. Цифра указывает предел прочности гипса на сжатие в мегапаскалях (МПа). Например, Г-6 означает, что предел прочности гипсового образца на сжатие равен 6 МПа, или 60 кгс/см2. Марки строительного гипса — Г-2...Г-16, а высокопрочного — до Г-25. Предел прочности на изгиб для гипсовых вяжущих примерно в два раза меньше, чем на сжатие.

Если во время производства работ гипсовый раствор начинает схватываться, теряя свою удобоукладываемость, его не следует разбавлять водой, так как в этом случае после затвердения гипсовое изделие потеряет в значительной мере свою прочность. Чем больше добавляется воды, тем меньше прочность затвердевшего гипса.

Изделия из гипса не являются водостойкими, поэтому рекомендуется их применять только в местах, где обеспечены сухие условия во время эксплуатации.

В продажу гипс обычно поступает в бумажных мешках, но для длительного хранения они малопригодны, так как со временем гипс значительно теряет свою марку (понижается прочность). При длительном хранении гипс следует поместить в полиэтиленовые мешки и держать их в сухих помещениях. Не рекомендуется хранить гипс в бумажных мешках прямо на земле. Для хранения следует устроить приподнятый дощатый настил. Увлажнение гипсового изделия всегда связано с понижением его прочности и ростом необратимых деформаций. Повысить водостойкость гипса можно добавлением синтетических смол, пропиткой гидрофобными веществами и др.

Гипс можно добавлять к известковым растворам. Это увеличивает прочность раствора и сокращает сроки его схватывания.

Как отрицательное свойство следует отметить то, что гипс способствует коррозии металла.

Известь бывает воздушная, которая твердеет только в сухих условиях и размягчается в воде, и гидравлическая, которая при смешивании с водой после начального твердения на воздухе продолжает твердеть и в воде.

Воздушная известь может быть негашеная (комовая или известь-кипелка) и гашеная. Гашение извести происходит при помощи воды. В зависимости от количества воды, используемой для гашения извести, можно получить известь-пушонку, известковое тесто и известковое молоко. Во время гашения объем извести увеличивается в 2...3,5 раза. Негашеная известь опасна в пожарном отношении: при попадании на нее воды начинается процесс гашения с выделением большого количества тепла, что может вызвать загорание древесины.

В продажу обычно поступает гашеная известь, засыпанная в бумажные мешки.

Известь преимущественно используют для приготовления штукатурных растворов и растворов для производства каменных работ. Не рекомендуется для приготовления растворов использовать негашеную известь, так как она гасится в штукатурке или каменной кладке, увеличиваясь в объеме, что вызывает появление трещин. Поэтому даже имеющуюся в продаже гашеную известь за несколько часов до приготовления раствора следует засыпать в бочку или другой сосуд и залить водой. На 3...4 ведра извести следует брать 6...7 ведер воды и в течение нескольких минут смесь интенсивно перемешивать. По истечении некоторого времени перемешивание следует повторить. Полученное таким образом известковое молоко можно использовать для приготовления раствора.

Гидравлическую известь получают путем присоединения к воздушной молотых гидравлических добавок. Ее следует гасить так же, как и воздушную известь, но ограниченным количеством воды. Гидравлическая известь твердеет намного быстрее и набирает более высокую прочность, чем воздушная известь. Гидравлическую известь нельзя хранить длительное время, так как она очень быстро теряет свою активность. Желательно расходовать ее в течение месяца после изготовления заводом. Гидравлическую известь в настоящее время используют редко, в основном для приготовления растворов и бетонов низких марок.

Глина образуется при выветривании полевошпатовых и некоторых других силикатных пород и состоит преимущественно из глинистых минералов типа каолинита, монтмориллонита и гидрослюд с примесью кварца, слюды, опала и др. В зависимости от количества данных минералов глина имеет   разную  окраску.

Глина обладает следующими характерными свойствами:

насыщается водой до определенного предела, после чего становится практически водонепроницаемой;

при замерзании увеличивается в объеме;

в водонасыщенном состоянии является пластичным материалом, легко поддающимся формовке;

при высыхании и обжиге становится твердым материалом и уменьшается в объеме;

в чистом виде является огнестойким материалом;

высыхает медленно и является плохим теплопроводником.

В индивидуальном строительстве глину используют для устройства гидроизоляции и приготовления раствора (в основном для кладки печей, каминов, плит и дымоходных труб). В естественном состоянии глина может быть тощей, средней и жирной. Приготовляя раствор, к средним и жирным глинам следует добавлять просеянный песок, а тощие глины можно использовать в чистом виде.

Жирность глины можно определить несколькими способами. При одном из них глину раскатывают жгутиком толщиной 1,5...2 см и длиной 15...20 см и вытягивают за оба конца. Тощая глина плохо тянется и дает неровный разрыв. Глина средней пластичности вытягивается плавно и обрывается, когда толщина в месте разрыва достигает примерно 1/5 первоначального диаметра. Жирная глина вытягивается плавно, постепенно утончается, образуя в месте разрыва острые концы. Другой способ заключается в том, что в стеклянную банку кладут глину и заливают ее водой так, чтобы вода покрывала глину на 4...5 см, затем все тщательно перемешивают и дают отстояться. Песок оседает на дно, а сверху остается глина, что дает возможность на глаз определить примерное количество песка и тем самым установить жирность глины.

Цемент представляет собой порошкообразное гидравлическое вяжущее, получаемое из природных мергелей, обожженных во вращающихся печах. При совместном помоле клинкера с гипсом и другими добавками образуется цемент.

В индивидуальном строительстве используют в основном портландцемент и портландцемент с минеральными добавками. Иногда применяют также шлакопор-тландцемент, пуццолановый портландцемент, глиноземистый цемент, белый портландцемент и др. Цементы твердеют как на воздухе, так и в воде. Одним из наиболее важных показателей качества цемента является его активность. Активностью портландцемента называют показатель предела прочности, получаемый при испытании на осевое сжатие половинок образцов-балочек размером 4x4x16 см, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 (цемент:песок по массе) при отношении водащемент, равном 0,4, в возрасте 28 сут нормального твердения (одни сутки образцы в формах хранятся во влажном воздухе и 27 сут — освобожденные от форм в воде при температуре 20+2 °С). Активность глиноземистого цемента определяют не в 28-дневном, а в 3-суточном возрасте.

Маркой цемента принято называть величину его активности, но с округлением до нижнего предела и с учетом его предела прочности при изгибе. Портландцемент  и   портландцемент  с  минеральными  добавками имеют марки 300, 400, 500, 550 и 600, глиноземистый цемент — 400, 500 и 600, шлакопортландцемент — 300 и 400, белый портландцемент — 400 и 500.

В продажу цемент обычно поступает упакованный в бумажные мешки по 45 кг. На мешке указаны вид цемента и его марка. Цемент, как и гипс, следует хранить в сухом месте, защитив его от воздействия влаги. Если цемент необходимо хранить длительное время, его следует поместить в полиэтиленовые мешки. Однако надо иметь в виду, что даже при тщательном хранении цемент со временем теряет свою марку. При хранении в сухих условиях после 3-месячного хранения марка снижается на 15...20%, после 6-месячного — на 25...30, после годичного — на 30...40 и после 2-годичного — на 50% и более. Приготовляя раствор и бетон, необходимо учитывать эти данные.

Портландцемент и портландцемент с минеральными добавками очень широко используют для приготовления бетонной смеси и растворов высоких марок.

Шлакопортландцемент по своим свойствам похож на обычный портландцемент, но твердеет значительно медленнее, из-за чего задерживается распалубка конструкций. Кроме того, во время твердения на него отрицательно влияют понижение температуры и недостаточная влажность.

Пуццолановый портландцемент нормально твердеет только во влажной среде и в воде. При твердении в сухих условиях он имеет большую усадку и теряет прочность. Растворы и бетоны, приготовленные на пуццо-лановом портландцементе, отличаются низкой морозостойкостью, но к воздействию агрессивной среды более устойчивы, чем обычный портландцемент. Поэтому такие цементы рекомендуется применять для устройства фундаментов, на которые воздействуют агрессивные грунтовые воды. Сначала пуццолановый портландцемент твердеет медленнее обычного портландцемента, но через 6 мес его прочность уже выше и водонепроницаемость лучше. Рациональные области применения различных цементов приведены в табл. 1.2.

Глиноземистый цемент представляет собой быстро-твердеющее и высокопрочное вяжущее вещество. Он предназначен для получения быстротвердеющих и жаростойких бетонов и строительных растворов. Рекомендуется применять при аварийно-ремонтных работах, а также при бетонировании в зимних условиях.

Белый и цветные портландцементы предназначены для приготовления отделочных растворов и бетонов, а также для заделки швов при облицовке стен керамическими плитками.