Файл: Строительные материалы_ Краткий курс_ Н_А_ Машкин, О_А_ Игнатова(1).pdf

38 

Меры защиты каменных материалов от выветривания 

в сооружениях 

1. Конструктивные:  

придание изделиям и конструкциям такой формы, кото-
рая  обеспечивает  хороший  сток  воды  с  поверхности 
камня; 

повышение  плотности  и  гладкости  поверхности  путем 
шлифования и полирования. 

2. Физико-химические  способы  защиты,  направленные  на 

уплотнение поверхности и повышение водостойкости: 

обработка  гидрофобными  составами,  например,  крем-
нийорганическими  жидкостями  типа  «Пента»,  «Аква-
стоп», «Софэксил» (уменьшение смачиваемости поверх-
ности, скорости капиллярного подсоса);  

пропитка  пористых  горных  пород  растворами  солей 
кремнефтористоводородной кислоты (H

2

SiF

6

)  –  флюата-

ми  (способ  флюатирования).  Применяется  непосредст-
венно для карбонатных пород, другие породы предвари-
тельно  пропитываются  раствором  извести,  а  затем  
флюатом: 

2 СаСО

3

+МgSiF

6

 = 2CaF

2

+МgF

2

+SiO

2

+2CO

2

↑ 

При  флюатировании  образуется  защитный  слой  из  нерас-

творимых соединений, заполняющих поверхностные поры, в ре-
зультате  уменьшается  водопоглощение,  увеличивается  морозо-
стойкость; 

– обработка поверхности добавками оксида свинца или же-

лезистых  соединений увеличивает погодоустойчивость. 

3. Физико-химические  способы  защиты,  направленные  на 

образование  водонепроницаемых  пленок  на  поверхности  –  об-
работка  полимерами  (например,  раствором  мочевино-формаль-
дегидной смолы) или мономерами с последующей полимериза-
цией в порах камня. 

39 

3. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА 

3.1. Общие сведения о минеральных вяжущих 

 
Минеральные вяжущие – порошкообразные материалы, ко-

торые при смешивании с водой образуют вязко-пластичное тес-
то, способное самопроизвольно затвердевать под действием фи-
зико-химических процессов. Их используют для приготовления 
бетонов, растворов, силикатного кирпича, асбестоцемента. 

I. Неорганические (известь, гипс, цемент, жидкое стекло) 

воздушные 

(4 группы по хими-

ческому составу) 

гидравлические 

(2 основные  

группы) 

автоклавного 

твердения 

(4 вида) 

1. Известковые 

(СаО) 

1. Силикатные  

цементы (75 %  
силикатов Са)  

1. Известково-

кремнеземистые 

2. Магнезиальные 

(каустический  
магнезит MgO) 

2. Алюминатные 

цементы (осно-
ва – алюминаты 
кальция) – глино-
земистые цемен-
ты 

2. Известково-

зольные 

3. Гипсовые 

CaSO

4

*

(0–0,5Н

2

О) 

3. Известково-

шлаковые 

4. Жидкое стекло 

(силикат натрия 
или калия  
Na

2

O 

.

 nSiO

2

(в виде водного  
раствора) 

4. Нефелиновый 

цемент 

II. Органические (битумы, полимеры) 

40 

Воздушные вяжущие способны твердеть и сохранять проч-

ность на воздухе. 

Гидравлические вяжущие состоят из соединений СаО – SiO

2

 – 

– Al

2

O

3

 – Fe

2

O

3

 и твердеют как в воде, так и на воздухе. 

Вяжущие автоклавного твердения твердеют в среде насы-

щенного пара и избыточного давления. 

3.2. Основы технологии производства  

минеральных вяжущих 

Минеральные  вяжущие  являются  продуктом  обжига  соот-

ветствующего  природного  сырья  и  последующего  тонкого  из-
мельчения (помола):  

Сырье:  различные  горные  породы,  отходы  металлургии  и 

энергетики (шлаки, золы). Природное сырье представляет собой 
стабильный (химически неактивный по отношению к воде) ма-
териал.  При  обжиге  изменяется  химический  и  фазовый  состав 
сырья.  Образуются  новые  минералы,  способные  вступать  в  хи-
мическое взаимодействие с водой.  

Помол  обожженного  сырья  значительно  увеличивает  по-

верхность  материала,  способную  контактировать  (и  взаимодей-
ствовать) с водой. 

Природное сырье  

или промышленные  

отходы 

Обжиг 

Помол 

Минеральное вяжущее 
вещество 

Минеральное  

вяжущее вещество 

Добавки 

41 

В  вязкопластическое  состояние  минеральные  вяжущие  ве-

щества переходят при затворении (смешивании с водой). Имен-
но количество воды в смеси (водо-вяжущее отношение) опреде-
ляет  реологические  свойства  теста,  растворной  или  бетонной 
смеси.  К  ним  относятся:  подвижность  (способность  растекать-
ся), жесткость,  напряжение  сдвига  (характеризует  структурную 
прочность), вязкость и т.д. 

Схватывание (переход из пластического состояния в камне-

подобное) и твердение минеральных вяжущих веществ связаны 
с  химическими  и  физико-химическими  процессами  взаимодей-
ствия минералов вяжущего вещества с водой. 

Химические  процессы  взаимодействия  минералов  вяжуще-

го  и  воды  приводят  к  образованию  новых  соединений,  содер-
жащих химически связанную воду. Поэтому процесс твердения 
минеральных  вяжущих  называется  гидратным,  или  гидратаци-
онным  твердением,  а  образующиеся  соединения  называются 
гидратными новообразованиями.   

Для регулирования свойств вяжущих (сроков схватывания и 

твердения,  времени  хранения)  вводят  минеральные  и  полимер-
ные добавки. 

3.3. Воздушные вяжущие вещества 

3.3.1. Известь воздушная 
Древние египтяне использовали известь еще за 3,5 тыс. лет 

до  н.э.  при  строительстве  пирамид.  В  России  ее  узнали  в  
Х–ХI вв. 

Сырье:  кальциево-карбонатные  породы  –  мел,  известняк, 

доломит с содержанием глины до 6 %. 

Производство: дробление и обжиг сырья. В основе обжига 

лежит реакция термической диссоциации карбоната кальция:  
СаСО

3

 = СаО + СО

2

. Температура 1000–1200 °С. 

Масса обожженных кусков снижается в 2 раза, а объем – на 

10 %.  При  обжиге  получается  негашеная  комовая  известь  «ки-

42 

пелка», при ее помоле – негашеная молотая известь, при их га-
шении – гидратная гашеная Са(ОН)

2

 «пушонка». 

Сорта воздушной извести 

Кальциевая  

Магнезиальная 

Доломитовая 

MgO   5 % 

5–20 

20–40 

I 

II 

III 

I 

II 

III 

I 

II 

III 

90 

80 

70 

85 

75 

65 

85 

75 

65 

7 

11 

14 

10 

15 

20 

10 

15 

20 

 
Свойства:  качество  воздушной  извести  зависит  от  про-

центного содержания (CaO + MgO).  

При  увеличении  температуры  обжига  до  1500

°С  размер 

кристаллов CaO и MgO увеличивается в 10 раз, понижается их 
активность  и  скорость  гашения,  в  результате  чего  возникают 
внутренние напряжения и растрескивание. Поэтому ограничива-
ется содержание непогашенных зерен. 

Негашеная молотая известь быстрее схватывается и лучше 

твердеет, выделяемое тепло при этом способствует улучшению 
твердения.  Процесс гашения «кипелки»: 

СаО + Н

2

О = Са(ОН)

2

 + 65,1 кДж 

тонкодисперсные частицы

(объем увеличивается в 2–3 раза).

Если  затворить  «кипелку»  60–80 %  воды  по  массе,  полу-

чится  порошкообразная  гидратная  известь-пушонка.  На  строи-
тельной  площадке  гидратную  известь  можно  разбавлять  водой  
в отношении 1:3. 

Твердение воздушной извести протекает медленно. 
Карбонатное твердение – одновременное протекание двух 

процессов: 1) кристаллизации Са(ОН)

2

 из насыщенного водного 

раствора; 2) образования СаСО

3

:  

Са(ОН)

2

 + СО

2

 + nН

2

О = СаСО

3

 + (n +1)Н

2

О. 

При испарении воды из раствора кристаллы СаСО

3

 сраста-

ются между собой и с частицами Са(ОН)

2

  и  образуют  искусст-

венный камень.