11.2. Матеріали й вироби на основі гіпсових в’яжучих речовин

Силікатна цегла (ДСТУ Б В 2.7.-80-98). При виготовленні силікатної цегли, як вихідну сировину застосовують вапно, кварцовий пісок, який виконує функції дрібного заповнювача і в’яжучої речовини. При виробництві перемішана зволожена суміш цих матеріалів находить до силосів, де її витримують до повного гашення вапна протягом 1...4 год. Пресування виробів відбувається на гідравлічних пресах під тиском 15...20 Мпа із формувальної суміші (вологість 5...9%), що містить 92...94% кварцового піску і 6...8% повітряного вапна. Твердіння відформованих виробів відбувається у середовищі насиченої водяної пари в автоклавах при тиску 0,8...1,6 МПа і температурі 175...200⁰С. Увесь цикл автоклавної обробки становить 8...12 год. Автоклавна обробка дозволяє створювати специфічні умови твердіння матеріалів. У цих умовах відбувається реакція взаємодії між гідроксидом кальцію та кремнеземистим компонентом за схемою:

nCa(OH)₂ + SiO₂ + mH₂O = CaOSiO₂·(m + 1)H₂O.

Синтезовані гідросилікати кальцію різного складу відіграють роль цементуючої речовини, яка зв’язує зерна заповнювача в міцний і водостійкий штучний камінь.

Стандартом передбачено випуск одинарної (250x120x65 мм), повтореної (250x120x88 мм) силікатної цегли чи порожнистих каменів (250x120x138 мм).

За міцністю силікатну цеглу і камені поділяють на марки: М 75; М 100; М 125; М 150; М 175; М 200; М 250; М 300.

За морозостійкістю силікатну цеглу і каміння поділяють на марки F 15; F 25;F 35; F 50;

Застосовують силікатну цеглу й каміння для зведення кам’яних і армо- кам’яних конструкцій у надземній частині будівель з нормальним та вологим режимами експлуатації. Не можна застосовувати силікатну цеглу для влаштування фундаментів і цоколів нижче гідроізоляційного шару, які зазнають впливу грунтових і стічних вод. Під час тривалої дії високих температур (понад 500⁰С) силікатна цегла руйнується внаслідок дегідратації гідросилікатів кальцію, тому вона не придатна для мурування печей.

Вапняно-шлакову цеглу (ДСТУ Б В 2.7-36-95) виготовляють із суміші вапна і гранульованого металургійного шлаку. Кількість вапна у суміші за об’ємом становить 3...12%, шлаку - 88...97%. Замінюючи шлак паливною золою ТЕС, виготовляють вапняно-зольну цеглу. Вапняно-зольну та вапняно-шлакову цегли отримають за технологією виробництва силікатної цегли і використовують при зведенні стін будинків висотою не більше трьох поверхів.

Каміння стінові (ДСТУ Б В 2.7.-36-95) виготовляють на основі гіпсових чи змішаних в’яжучих речовин. За габаритними розмірами каміння стінові можуть бути цілими (390 X 190 X 188 мм ) , половинками (390 X 90 X 188мм) й перегородковими (590 X 90 X 188 мм).

Залежно від міцності при стиску (Мпа) стінові каміння поділяють за марками: М3,5; М5,0; М7,5; М 10; М 12,5; М15.

Застосовують каміння для внутрішніх стін із відносною вологістю повітря до 60%, а також для мурування зовнішніх стін малоповерхових будівель.

Гіпсокартонні листи ( « суха штукатурка») (ДСТУ Б В 2.7.- 95-2000) - листовий оздоблювальний матеріал, що складається з тонкого шару затверділої гіпсової в’яжучої речовини, вкритої з обох сторін картоном і міцно з’єднаної з ним. Залежно від властивостей та області застосування листи расподіляють на такі види: звичайні ( ГКЛ) ; вологостійкі (ГКЛВ); з підвищеним опором впливу відкритого полум’я (ГКЛВП) . Вологостійкий матеріал виготовляють з добавкою гранул силікону, а вогнестійкий - з добавкою скловолокна. Виробництво гіпсокартонних листів складається з таких операцій: виготовлення гіпсобетонної суміші; подавання й розподіл ії на нижньому шарі картону; накладання верхнього шару картону на гіпсове осердя; прокатування тришарового виробу між формувальними валками; сушіння листів та складування.

Довжина гіпсокартонних листів 2000...4000мм, ширина - 600 та 1200мм, товщина - 6,5...24мм.

Контрольні запитання

1. Яку роль у залізобетоні відіграє бетон, а яку арматура?

2. Розповісти про напружено-армований бетон.

3. У чому принципове розходження монолітного і збірного залізобетону?

4. Як на заводах збірного залізобетону прискорюють твердіння бетону?

5. Розповісти про основні види збірних залізобетонних виробів. Чим відрізняється стінова панель від стінового блоку?

6. Що таке азбестоцемент, які матеріали його складають?

7. Які азбестоцементні вироби та конструкції вам ведомі?

8. Назвіть матеріали й вироби на основі вапняних в’яжучих?

9. Які матеріали й вироби на основі гіпсових в’яжучих вам ведомі?

ТЕМА 12. Лужні цементи та бетони.

Раніше луги у складі цементів використовували у вигляді розчинного скла. В поєднанні з різними отверджувачами протягом багатьох років воно було прекрасним будівельним матеріалом. Останнім часом це в’яжуче дістало найбільшого поширення при укріпленні грунтів, а також при виробництві кислототривких і жаростійких матеріалів. Спроби застосувати всілякі отверджувачі не змінили властивостей цих матеріалів, оскільки луг, який лишається у вільному стані, легко розчинний, що знижує водо- і атмосферостійкість цементного каменю. Відомі також спроби використати лужні сполуки у вигляді розчинного скла, Na2CO3, NaOH як добавки активізаторів до традиційних цементів. Проте вміст їх був незначним, оскільки виникали побоювання щодо погіршення властивостей цементного каменю внаслідок високої розчинності лужних сполук, які, на думку таких вчених, як Р.Фере, Л.Шасеван, П.П.Будников, лишалися у вільному стані. Ці побоювання існують і тепер, коли підвищенний вміст активних лужних сполук спричинює лужну реакцію склоподібних та аморфізованих заповнювачів, яка призводить до деструктивних процесів у затверділому бетоні.

Докорінні перетворення в науці та практиці в’яжучих речовин розпочалися 1957р., коли професор В.Д. Глуховський відкрив в’яжучі властивості у сполук I групи II підгрупи періодичної системи елементів. Це відкриття стало поштовхом до створення нового класу цементів – лужних і довело, що вимоги обмеженої розчинності та її швидкості, які згідно із сучасними теоріями зумовлюють здатність мінеральних речовин до гідратаційного твердіння, слід ставити не до речовин, що входять до складу цементу, а до продуктів їх гідратації та твердіння.

Контрольні запитання.

1. Особливості застосування лужних розчинів.

2. Зона застосування лугів у будівництві.

Розділ 8. ЗАПОВНЮВАЧІ ДЛЯ РОЗЧИНІВ І БЕТОНІВ

8.1. Функції заповнювачів у бетонах і розчинах.

Класифікація заповнювачів

Заповнювачами називають пухку суміш мінеральних або органічних зерен природного чи штучного походження. В’яжучі речовини скріплюють зерна заповнювача і утворюється міцне каменеподібне тіло. У складі бетонних або розчинних композицій заповнювачі виконують ряд важливих функцій:

• займаючи в бетоні понад 80% об’єму , скорочують витрати цементної складової;

• підвищують модуль пружності бетонів, знижують їхню повзучість, створюють у бетоні твердий кістяк, що приймає на себе усадочні напруження і тим самим попереджує утворення тріщін;

• високоміцний заповнювач разом із цементною матрицею забезпечує міцність бетону;

• пористі заповнювачі знижують середню щільність і теплопровідність бетонів;

• окремі види заповнювачів ( залізна руда, чавунний дріб) роблять бетоні радіаційно-захищеними.

Залежно від величини зерен розрізняють:

• великі заповнювачі (гравій і щебені) – розмір часток 5...70мм;

• дрібні заповнювачі ( пісок ) – розмір часток 0,16...5мм.

За походженням заповнювачі бувають :

• природними ( отримані шляхом переробки гірських порід);

• штучними (доменні й паливні шлаки, золи, керамзит і т .д.).

За щільністю зерен заповнювачі підрозділяють на :

• щільні – щільність зерен більше 2000 кг/м3;

• пористі - щільність зерен до 2000 кг/м3.

Придатність заповнювачів, як складових бетонів або розчинів, визначається рядом параметрів. Заповнювачі повинні відповідати таким вимогам:

• мати певне зернове сполучення (оптимальне співвідношення зерен різного розміру) для того ,щоб об’єм порожнеч між зернами був мінімальним;

• поверхня зерен повинна забезпечувати гарне зчеплення із твердіючим в’яжучим;

• заповнювачі не повинні містити домішок, що перешкоджають адгезії цементного тіста до поверхні зерен.

8.2. Оцінка якості дрібного заповнювача

Піски, які застосовують для виготовлення будівельних розчинів і бетонів, можуть бути:

• природні ( гірські, яружні, річкові, морські), що являють собою пухкі суміші головним чином зерен кварцю SiO₂

• штучні ( важкі , легкі ), отримані дробленням щільних ( базальт, діабаз, мармур) і пористих (пемза,туф) гірських порід.

Зернова сполука визначається за результатами просівання проби через стандартний набір сит. Для пісків це сита з отворами , мм: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; і 0,16.

Після просівання встановлюють часткові залишки:  _2,5;_1,25;_0,63;_0,315 (у вагових і відсоткових одиницях), потім розраховують повні залишки. Повний залишок (А_2,5; А_1,25; А_0,63; А_0,315 і т.д.) на будь – якому ситі дорівнює сумі часткових приватних залишків на цьому ситі й усіх вище розташованих. На підставі результатів ситового аналізу розраховують модуль крупності піску:

Мкр = А_2,5+ А_1,25+ А_0,63+ А_0,315 +А_0,16/ 100.

Отримані значення повних залишків далі використовують для побудови кривої розсіву, положення якої аналізують щодо області допустимих значень (рис.12.1).

Якщо крива лежить у межах заштрихованої області стандартного графіка - заповнювач придатний для виготовлення бетонів або розчинів.

Присутність у піску пилуватих, глинистих і мулистих домішок знижує міцність і морозостійкість бетонів і розчинів. Кількість таких домішок визначається богаторазовим промиванням водою( відмулюванням). У природних пісках допускається вміст пилуватих і глинистих домішок до 3% від маси піску.

Присутність у піску органічних домішок встановлюють колориметриним методом. Пробу піску обробляють розчином їдкого натру NaOH і за зміного кольору щодо світлого еталону судять про наявність органіки. Якщо колір розчину темніше еталону, пісок не рекомендують застосовувати як заповнювач, тому що виявлені в ньому органічні домішки будуть сповільнювати строки схоплювання і твердіння бетонів і розчинів, і тим самим знижувати їхню міцність.

Рис. 8.1. - Графік зернового складу піску:

1 — допустима нижня межа крупності піску (М_к ~ 1,5); 2— рекомендована нижня межа крупності піску (М_к = 2,0) для бетонів класу В15 і вище; 3 — реко­мендована нижня межа крупності піску (М_к =* 2,5) для бетонів В25 і вище; 4 — допустима верхня межа крупності піску (М_к = 3,25) для розчинів і бетонів (заштрихована область — піски, допустимі для використання

8.3. Оцінка якості великого заповнювача

Як великий заповнювач для бетонів застосовують щебені, гравій, керамзит, жужільну пемзу , аглопорит, спучені перлітовий пісок і щебені.

Для великих заповнювачів одним з найважливіших показників є насипна щільність і межзернова пустотність. Оскільки в процесі формування структури бетону порожнечі між зернами великого заповнювача заповнюються цементно-піщаним розчином, важливо, щоб межзернова пустотність була найменшою. Звичайно вона становить 40...50%. Регулювання межзернового простору здійснюють підбором зернового сполучення.

Зернове сполучення великого заповнювача. За крупністю зерен щебені й гравій розділяють на наступні фракції: 5...10; 10...20;20...40; 40...70.

Вміст різних фракцій у великому заповнювачі для бетонів нормується стандартом ( табл.12.5).

Таблиця 8. 1

Шкідливі домішки ( органічні, пилуваті, глинисті) у великому заповнювачі можуть бути, як і у пісках. Методи їхнього визначення аналогічні.

Міцність великого заповнювача для важких бетонів повинна бути в 1,5...2 рази вище міцності бетону.

8.4. Пористі заповнювачі