Стройматериалы. Бетоны, растворы

Бетонная смесь и строительный раствор

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В ряде случаев целесообразно использовать вяжущие вещества, более дешевые, чем портландцемент и его разновидности, или обладающие специальными свойствами. К таким вяжущим относятся строительная известь (воздушная и гидравлическая), гипсовые вяжущие, жидкое стекло.

Строительную известь получают путем обжига кальциево-магниевых карбонатных пород при температуре 900... 1200 °С, не доводя материал до спекания. Исходным сырьем для изготовления строительной извести служат горные породы, в составе которых преобладают карбонаты кальция (СаС03) и магния (MgC03 ): мел, известняк, доломит, мергелистый известняк. В этих породах могут находиться примеси глины в различных количествах (до 20 %), что оказывает влияние на качество получаемого после обжига вяжущего. При содержании глины до 6% получают воздушную известь, а если в карбонатном сырье находится 6...20 % глинистых примесей, — гидравлическую.

В процессе обжига карбонатная порода под действием высокой температуры разлагается по реакции СаСОэ = СаО + С02. Углекислый газ удаляется из печи вместе с продуктами горения. По такой же схеме происходит и диссоциация MgC03 - Основной продукт обжига — воздушная известь — состоит, таким образом, из оксидов кальция и магния. В зависимости от соотношения СаО: MgO различают воздушную известь следующих типов: кальциевую, в которой преобладает СаО, магнезиальную (MgO от 5 до 20%) и доломитовую (MgO в пределах 20...40%). К наиболее высококачественной относится кальциевая воздушная известь.

Различают негашеную и гашеную (гидратную) воздушную известь.

Негашеная    известь, в состав которой входят СаО и MgO,

бывает двух видов: комовая (куски размером 10...20 мм) и молотая.

Гашеную известь, которую чаще всего употребляют в строительстве,

получают, воздействуя на комовую негашеную известь водой: СаО +

+ Н20 = Са(ОН)2

Процесс сопровождается выделением теплоты в больших количествах — до 1160 кДж/кг. Известковая масса сильно разогревается, и крупные комья самопроизвольно распадаются на тонкие частицы размером 5...20 мкм (зто меньше, чем у портландцемента). Воздушная известь — единственное минеральное вяжущее, которое можно измельчать не механическим, а химическим путем, т.е. используя скрытую в материале химическую энергию.

Взяв для затворения комовой извести разное количество воды, получают гашеную известь различных типов. Гидратная известь (пушонка) — очень тонкий и легкий порошок, который образуется при гашении извести относительно небольшим количеством воды (1 часть

Известковое тесто обладает высокой пластичностью (жирностью), что обусловлено содержанием в нем ультратонких частиц Са(ОН)2 размером 0,02...0,5 мкм. Это специфическое свойство теста используют для пластификации строительных растворов.

Основные показатели качества воздушной извести - содержание активных оксидов кальция и магния, а также непогасившихся зерен (). Чем выше содержание СаО + MgO, тем пластичнее известковое тесто и выше сорт извести. Непогасившиеся частицы могут быть двух видов: недожог и пережог. Недожог - неразложившиеся при обжиге частицы СаСОз и MgC03. В известковом тесте они представляют собой балласт. Некоторая часть извести может оказаться в пережженном состоянии. Пережог представлен частицами СаО и MgO в плотном, остеклованном виде, в то время как нормально обожженные куски извести пористые. Взаимодействие пережженных частиц <с водой происходит очень медленно, но сопровождается увеличением объема. Это опасно, так как может вызвать местные разрушения в уже затвердевшем известковом растворе, так называемые "дутики .

Твердеет воздушная известь чрезвычайно медленно и дает небольшую прочность — 0,2... 1 МПа. На воздухе известковый раствор отвердевает в результате двух процессов: высыхания раствора, сближения и срастания кристаллов Са(ОН)2; карбонизации под влиянием углекислоты воздуха, приводящей к переходу Са(ОН)2 в кристаллы СаС03, которые упрочняют раствор. При карбонизации выделяется вода, поэтому известковую штукатурку приходится долго просушивать.

Традиционно воздушная известь служит вяжущим в растворах для каменной кладки и штукатурных работ. Однако вследствие неводостойкости воздушной извести допускается применять растворы только в тех частях сооружений, которые постоянно находятся в воздушно-сухих условиях. Чаще используют известь как пластификатор в смешанных растворах: цементно-известковых, известково-гипсовых. Большая часть воздушной извести в смеси с кварцевым песком предназначена для изготовления автоклавных силикатных материалов — силикатного (белого) кирпича, а также плотного и ячеистого силикатного бетона. Кроме того, смешивая воздушную известь с активными минеральными добавками, получают недорогие местные вяжущие вещества — известково-шлаковые, известково-зольные, известково-пуццолановые.

Известь представляет собой щелочь и может сильно раздражать кожу и слизистые оболочки. В целях безопасности при работе с ней применяют защитную одежду.

Гидравлическую известь получают умеренным обжигом (т.е. не до спекания) мергелистых известняков, содержащих 6...20% глины. В процессе обжига образуются силикаты, алюминаты и ферриты кальция, придающие извести гидравлические свойства. Поскольку в продукте содержится значительная часть СаО и MgO, способных только к воздушному твердению, гидравлическая известь сочетает в себе свойства как воздушного), так и гидравлического вяжущего. Поэтому изделия из гидравлической извести должны некоторое время (1...2 недели) твердеть на воздухе. Лишь после этого возможно их дальнейшее твердение в воде.

Прочность гидравлической извести после комбинированного твердения (7 сут на воздухе и 21 сут в воде) составляет 2...5 МПа. Это выше, чем у воздушной извести, но все же гидравлическая известь значительно уступает по прочности современным цементам. Основное назначение ее — изготовление строительных растворов низких марок.

Гипсовые вяжущие вещества представляют собой порошкообразные продукты, состоящие в основном из полуводного сульфата кальция. Их получают главным образом путем тепловой обработки при невысоких температурах (ПО...180 °С) природного гипсового камня, состоящего из минерала гипса CaS04 • 2Н2 О.

Производство гипсовых вяжущих связано с размолом исходной горной породы и последующей температурной обраткой ее в варочных котлах. Из двуводного сульфата кальция вода частично удаляется и получается полуводный гипс CaS04 - 0,5Н2 О, обладающий вяжущими свойствами. Вода удаляется в виде пара. Поэтому процесс обжига называют варкой гипса.

Твердение гипсовых вяжущих обусловлено быстропротекающей реакцией гидратации:

CaS04  ■ 0,5Н2О + 1,5Н20 = CaS04 - 2Н20

Эта реакция сопровождается выделением теплоты. По сравнению с цементами схватывание и твердение гипсовых вяжущих происходят очень быстро. По срокам схватывания их делят на три группы: быстро-твердеющие (начало схватывания не ранее 2 мин, конец — не позднее 15 мин); нормальнотвердеющие (сроки схватывания 6...30 мин); медленнотвердеющие   (начало  схватывания  не ранее  20 мин,  конец схватывания не нормируется). Гипсовые вяжущие набирают марочную прочность уже через 2 ч твердения; к этому сроку и оценивают их марку. Марку гипсовых вяжущих определяют испытанием на изгиб и сжатие образцов-балочек 4Х4Х 16 см, изготовленных из теста нормальной густоты. Выпускают гипсовые вяжущие марок от Г-2 до Г-25 (цифра обозначает предел прочности образцов при сжатии, выраженный в МПа). 49

 Из вяжущих марок Г-2...Г-7 изготовляют гипсовые строительные изделия — перегородочные панели, блоки, гипсокартонные листы, а также декоративные детали. Гипсовые изделия нельзя применять во влажных условиях. Гипсовые вяжущие более высоких марок используют для штукатурных работ и специальных целей. Часто гипсовыми вяжущими заделывают швы, трещины. При этом учитывают свойство гипса несколько расширяться при твердении.

Если необходимо замедлить схватывание гипсовогр вяжущего, то его затворяют водой, в которой содержатся замедлители схватывания — животные клеи (костный, столярный, мездровый), ЛСТ, известково-клеевые составы, бура, борная кислота.

Жидкое (растворимое) стекло представляет собой коллоидный раствор силиката натрия Na20 ■ Si02 или силиката калия К20 • Si02, содержащий 50...70% воды. Стекло варят из кварцевого песка и соды. Застывший расплав в виде крупных кусков (силикат-глыбу) обрабатывают горячей водой при давлении 0,6...0,7 МПа, в результате чего стекло растворяется.

Натриевое стекло, более дешевое, употребляют для изготовления кислотоупорного и жаростойкого бетонов, а также для уплотнения (силикатизации) слабых грунтов. Калиевое стекло используют в основном в силикатных красках. Для ускорения твердения жидкого стекла добавляют кремнефтористый натрий.

Жидкое стекло применяют также для затворения кислотоупорного цемента. Этот цемент представляет собой порошкообразный продукт, состоящий из смеси кислотостойкого наполнителя (кварца, андезита, бештаунита) и кремнефтористого натрия. Кислотоупорный цемент употребляют для изготовления специальных конструкций на предприятиях химической промышленности, при устройстве очистных сооружений.