Каменщик - Всё о материалах для каменного дома

Илья Мельников

Всё о материалах для каменного дома

СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Строительные материалы, применяемые при производстве каменных работ, характеризуются определенными физическими, механическими и химическими свойствами, имеющими в каждом конкретном случае решающее значение.

Среди физических свойств строительных материалов выделяют прежде всего плотность. Она определяется отношением массы тела к занимаемому объему, включая имеющиеся в нем пустоты и поры. Выражается эта величина в кг/м³.

Различают истинную плотность и насыпную. Истинная плотность – это предел отношения массы к объему, когда объем стягивается к точке, в которой определяется плотность тела или вещества без учета имеющихся в них пустот и пор. Насыпная – это отношение массы зернистых материалов ко всему занимаемому ими объему, включая пространства между частицами.

У таких пористых материалов, как например кирпич, средняя плотность меньше истинной, у плотных (гранит) – практически равна истинной плотности.

Другое важное свойство – пористость, т.е. степень заполнения объема материала порами, выражается в процентах.

По величине пор выделяют мелкопористые – размеры пор составляют сотые и тысячные доли миллиметра – и крупнопористые материалы – размеры пор от десятых долей миллиметра до 1...2 мм.

Пористость материалов влияет на такие свойства, как прочность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность и др. Рассмотрим их.

Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу. Водопоглощение определяют по массе или по объему и выражают в процентах. Водопоглощение по объему всегда меньше 100 %, а по массе может быть более 100 % (теплоизоляционные материалы способны поглащать значительно больше воды, чем их масса).

Водопоглощение ухудшает основные свойства материалов, увеличивает теплопроводность и среднюю плотность, уменьшает прочность, так как связь между частицами материала ослабляется.

Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называют водостойкостью и характеризуют коэффициентом размягчения, который равен отношению предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, к пределу прочности при сжатии сухого материала.

Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Такие материалы применяют в конструкциях, работающих в воде, и в местах с повышенной влажностью.

Влагоотдача – это свойство материала терять находящуюся в его порах влагу. Влагоотдача характеризуется количеством воды в % (по массе или объему), теряемым стандартным образцом материала в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре окружающей среды 20°С.

Влагоотдача имеет большое значение для многих материалов и изделий. Например, стеновые панели и блоки в процессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в последствии, благодаря водоотдаче, высыхают: вода испаряется из них до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха.

Гигроскопичность – это свойство материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичные материалы (древесина, теплоизоляционные материалы, кирпичи полусухого прессования и др.) могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры. Во избежание этого для древесины и ряда других материалов и конструкций приходится применять защитные покрытия, а применение для кладки кирпича сухого прессования ограничивается зданиями и помещениями с пониженной влажностью воздуха.

Водопроницаемость – это способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через образец площадью 1 м² и толщиной 1 м при постоянном давлении. К водонепроницаемым относятся особо плотные материалы (стекло, битум и др.) и плотные материалы с замкнутыми порами (бетон специального состава).

Морозостойкость – это свойство материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения (трещин, выкрашивания, расслаивания) и без снижения прочности и массы. Это свойство особенно важно для материалов, используемых для фундаментов, стен, кровли и др., подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию. Они должны быть повышенной морозостойкости. Высокой морозостойкостью характеризуются плотные материалы, не имеющие пор, или материалы с незначительной открытой пористостью, водопоглощение которых не превышает 0,5 %.

Морозостойкость материалов проверяют в холодильных камерах многократным замораживанием насыщенных водой образцов и последующим их оттаиванием в воде при комнатной температуре. Материал считают морозостойким, если после определенного количества циклов замораживания и оттаивания потеря массы образца за счет выкрашивания и расслаивания не превышает 5 %, а снижение прочности образца – не более 25 %.

Морозостойкость характеризуется коэффициентом морозостойкости, который определяется отношением предела прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость к пределу прочности насыщенного водой материала.

Паро– и газопроницаемость – это свойства материала пропускать под давлением водяной пар или газы (воздух). Все пористые материалы с незамкнутыми порами способны пропускать пар или газ. Паро– или газопроницаемость материала характеризуются соответственно коэффициентом паро– и газопроницаемости, численно равным количеству пара или газа в литрах, проходящего через слой материала толщиной 1 м и площадью 1 м² в течение 1 ч при разности парциальных давлений на противоположных стенках 133,3 Па.

Коэффициент паропроницаемости учитывают при выборе материалов для изоляции сооружений и объектов. Наиболее наглядный пример – домашние холодильники, работающие при температурах более низких, чем температура окружающего воздуха, так как водяные пары, проникая из окружающего воздуха в изолируемую конструкцию, конденсируются и превращаются в капли воды, увлажняют конструкцию и ухудшают ее теплозащитные свойства. Газо– и воздухопроницаемость – важный показатель материалов для наружных стен и покрытий зданий.

Теплопроводность – свойство материала передавать теплоту при наличии разности температур с одной и другой сторон. Теплопроводность материала оценивается количеством теплоты в Дж, проходящей через образец толщиной 1 м, площадью 1 м² за 1 ч при разности температур противоположных поверхностей образца 1 °С.

Теплопроводность материала зависит от природы и строения материала, пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Материалы кристаллического и крупнопористого строения обычно более теплопроводны, чем материалы аморфного и мелкопористого строения. Если материал имеет слоистое или волокнистое строение, то теплопроводность его зависит от направления потока теплоты по отношению к волокнам, например теплопроводность древесины вдоль волокон в два раза больше, чем поперек волокон. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами. Теплопроводность однородного материала зависит от средней плотности (чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность, и наоборот). К примеру, теплопроводность в воздушно-сухом состоянии тяжелого бетона 1,3-1,6, керамического кирпича 0,8-0,9, минеральной ваты 0,06-0,09 Вт/(м•°С). Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие. Объясняется это тем, что теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха. При повышении температуры теплопроводность увеличивается, что имеет существенное значение для выбора теплоизоляционных материалов, применяемых для изоляции трубопроводов, котельных установок и др.

От теплопроводности зависит толщина стен и перекрытий отапливаемых зданий, толщина тепловой изоляции горячих поверхностей, например трубопроводов.

Теплоемкость – это свойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость <кДж/(кг•°С)>, равная количеству теплоты (Дж), необходимому для нагревания 1 кг материала на 1°С. Удельная теплоемкость искусственных каменных материалов 0,75-0,92, древесины – 2,4-2,7, стали – 0,48, воды – 4,187 кДж/(кг•°С).

Это свойство материалов учитывают при расчетах теплостойкости стен и перекрытий отапливаемых зданий, подогрева составляющих бетонной и растворной смесей для зимних работ, при расчете печей.

Звукопоглощение – это способность материала ослаблять интенсивность звука при прохождении его через материал. Степень поглощения звука характеризуется коэффициентом звукопоглощения. Звукопоглощение материала зависит от его структуры. Материалы с сообщающимися открытыми порами поглощают звук лучше, чем материалы с замкнутыми порами. Наилучшими звукоизолирующими свойствами обладают многослойные стены и перегородки с чередующимися слоями пористых и плотных материалов.

Звукопроницаемость – это свойство материала пропускать звуковую волну. Она оценивается коэффициентом звукопроницаемости, который характеризует относительное уменьшение силы звука при прохождении его через толщу материала.

Огнестойкость – это свойство материалов противостоять действию высоких температур. По степени огнестойкости материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы – кирпич, бетон, сталь – под действием огня или высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. Трудносгораемые материалы – фибролит, асфальтовый бетон – под действием огня тлеют и обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются. Сгораемые материалы – дерево, рубероид, пластмассы – воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть даже после удаления источника огня.

Огнеупорность – это свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь при этом. По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные, выдерживающие действие температур до 1580°С и выше (шамотный, динасовый кирпич), тугоплавкие, выдерживающие действие температур 1350-1580°С (тугоплавкий кирпич), легкоплавкие, размягчающиеся или разрушающиеся при температуре ниже 1350°С (керамический кирпич).

Среди механических свойств строительных материалов, применяемых в каменной кладке, в первую очередь выделим прочность. Прочность – это способность материала сопротивляться разрушению при действии внешних сил, вызывающих в нем внутренние напряжения. Прочность материала характеризуется пределом прочности при сжатии, изгибе и растяжении.

Предел прочности стеновых материалов при сжатии и изгибе определяют по ГОСТу.

Упругость – это свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором материал еще обладает упругостью, называется пределом упругости. К упругим материалам относят резину, сталь, древесину.

Пластичность – это свойство материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. Это свойство противоположно упругости. К пластичным материалам относят битум и др.

Хрупкость – это свойство материала мгновенно разрушаться под действием внешних сил без заметной пластичной деформации. К хрупким материалам относят природные камни, кирпич, бетон, стекло, чугун и т.п.

Сопротивление удару – это свойство материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок. В процессе эксплуатации зданий и сооружений материалы в некоторых конструкциях подвергаются динамическим (ударным) нагрузкам, например в фундаментах кузнечных молотов, бункерах, дорожных покрытиях.

Твердость – это способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Это свойство материалов важно при устройстве полов и дорожных покрытий.

Твердость природных каменных материалов определяют по минералогической шкале твердости (Мооса) – каждым предыдущим минералом можно нанести царапину на последующем.

Истираемость – это свойство материала сопротивляться воздействию истирающих усилий. Это свойство важно для материалов, подвергающихся истиранию (плитки для полов, лестничные ступени и др.). Истираемость материалов определяют в лабораториях.

Износ – это разрушение материала при совместном действии истирания и удара. Подобное воздействие на материал происходит при эксплуатации дорожных покрытий, полов промышленных зданий, и т. п.

Химические свойства материалов также важны в строительном деле – они характеризуют способность материала вступать в реакции с другими веществами и при этом частично или полностью изменять свои первоначальные структуру и свойства.

Химическая стойкость – это способность материалов противостоять разрушающему воздействию щелочей, кислот, растворенных в воде солей и газов.

Коррозионная стойкость – свойство материалов сопротивляться агрессивному воздействию среды. К агрессивным средам относят воду, газы, растворы кислот и щелочей, органические растворители.

Многие строительные материалы разрушаются под воздействием кислот. Высокая химическая и коррозионная стойкость наблюдается у природных каменных материалов (диабаз, андезит, базальт), плотной керамики. Кислотостойкостью обладают и некоторые полимерные материалы.

Растворимость – это способность материала растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости материала служит концентрация его насыщенного раствора. Если материал под действием растворителя ухудшает свои свойства или разрушается, то растворимость является отрицательным фактором. В некоторых случаях растворимость используют как составную часть технологии.

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ КАМНЯ

Классификация

Различают природные и искусственные каменные материалы.

Каменные стеновые материалы классифицируют по виду изделий, назначению, виду используемого сырья и способу их изготовления, плотности, теплопроводности, прочности при сжатии.

По виду различают: кирпич и камни керамические и силикатные; кирпич пустотелый и полнотелый массой не более 4,4 кг; камни бетонные пустотелые и полнотелые из горных пород массой не более 16 кг; мелкие блоки керамические, силикатные, бетонные, пустотелые и полнотелые и из горных пород массой не более 40 кг.

По назначению каменные материалы разделяют на рядовые, предназначенные для кладки наружных и внутренних стен, и лицевые, предназначенные для облицовки стен.

По виду используемого сырья и способу изготовления различают:

– изделия, изготовляемые методом пластического или полусухого прессования из глины, трепела, диатомита и другого сырья, образующего при обжиге спекшийся черепок;

– силикатные, изготовляемые методом прессования смеси песка и извести или другого кремнеземистого и известесодержащего компонента и твердеющие в автоклаве;

– бетонные, изготовляемые из смеси минерального вяжущего (цемента, извести, гипсового вяжущего, шлака и др.), пористых или плотных минеральных заполнителей и твердеющие в естественных условиях или в процессе тепловой обработки;

– изделия, изготовляемые путем выпиливания из горных пород.

По плотности каменные материалы подразделяют на особо легкие – до 600 кг/м³, легкие – 600-1300, облегченные – 1300-1600 и тяжелые – 1600-2200.

По теплопроводности каменные материалы различают низкой, средней и высокой теплопроводности.

По прочности на сжатие каменные стеновые материалы различают высокой, средней и низкой прочности, обозначают прочность маркой. Например, кирпич полнотелый высокой прочности бывает трех марок – 300, 250, 200; этот же кирпич средней плотности выпускается двух марок – 150 и 125; низкой прочности – 100 и 75.

Природные каменные материалы

Природные каменные материалы – это материалы и изделия, получаемые из горных пород дроблением, раскалыванием или их распиливанием. Природные каменные строительные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они получены.

Под горной породой понимают скопление минералов более или менее постоянного состава и свойств. Горные породы могут состоять из одного или нескольких минералов.

Минерал – это природное химическое соединение, однородное по составу, строению и физическим свойствам.

Различают магматические, осадочные и метаморфические горные породы.

Магматические породы, как это видно из названия, образовались в результате остывания и кристаллизации магмы – расплавленной массы преимущественно силикатного состава, находящейся в глубинах земной коры. В зависимости от условий остывания магмы изверженные горные породы делят на глубинные – гранит, диорит, габбро, лабрадорит – и излившиеся – порфиры, диабаз, базальт.

Осадочные породы образовались в результате разрушения горных пород под воздействием внешних условий или в результате осаждения веществ из какой-либо среды. По характеру образования и составу осадочные горные породы бывают обломочные – механические отложения, куда входят пески, гравий, а также глинистые, хемо– и органогенные – это доломит, гипс, магнезит, известняк, мел, диатомит, трепел.

Метаморфические породы – гнейсы, мрамор, кварцит, глинистые сланцы – образовались в толще земной коры в результате видоизменения осадочных или магматических пород под действием температур, давления и других факторов.

Природные каменные материалы классифицируют по следующим признакам:

– плотности в сухом состоянии – тяжелые (плотностью более 1800 кг/м³) и легкие (плотностью менее 1800 кг/м³);

– пределу прочности при сжатии (МПа) – на марки 10-100 (тяжелые каменные материалы) и 1-20 (легкие);

– морозостойкости (Мрз) – на марки 10-300;

– водостойкости (коэффициенту размягчения) – на группы 0,6; 0,75; 0,9 и 1.

Изделия из природного камня подразделяют на пиленые (выступы на обработанной поверхности до 2 мм), получистой тески (выступы до 10 мм), грубой тески (выступы до 20 мм), грубоколотые под скобу (имеют две приблизительно параллельные грани) и камень бутовый рваный.

Пиленые облицовочные плиты из природного камня изготовляют из блоков природного камня (плотных известняков, мрамора, гранита, сиенита, габбро, лабрадорита и др.) путем их распиливания с последующей механической обработкой. Лицевая поверхность плит имеет различную фактуру – "скала", бугристая, бороздчатая, точечная, рифленая, пиленая, шлифованная, лощеная, полированная. Их применяют для облицовки колонн, отдельных участков фасадов и цоколей и внутренней облицовки монументальных зданий, для устройства декоративных полов в общественных зданиях.

Колотыми и тесаными плитами толщиной не менее 100 мм облицовывают уникальные здания, памятники и гидротехнические сооружения.

Бутовый камень добывают из осадочных плотных пород и реже из изверженных пород. Предел прочности – не ниже 10 МПа, коэффициент размягчения – не ниже 0,75, масса камня – до 40 кг. Бутовый камень применяют для кладки фундаментов малоэтажных зданий.

Стеновые камни из горных пород для кладки стен, перегородок и других конструктивных элементов изготовляют из известняка, вулканического туфа и других горных пород плотностью 900-2200 кг/м³.

По ГОСТу размеры стеновых полномерных камней (мм) – 390х190х188; 490х240х188; 390х190х288. Выпускаются также трехчетвертки и половинки.

Стеновые блоки выпиливают из массивов известняка, туфа, доломита, песчаника и др. Их применяют для кладки наружных и внутренних стен жилых зданий, имеющих двух-, трех– и четырехрядную разрезку. Размеры блоков – до 3000х1000х500 мм, масса – до 1,5 т.

Плинтусы, ступени, подоконники и т.п. изготовляют из изверженных горных пород – гранитов, лабрадоритов, габбро, а также из мрамора.

Искусственные каменные материалы

К искусственным строительным материалам относят керамику. К е р а м и ч е с к и м и называют материалы и изделия, изготовленные из глиняной массы путем формования, сушки и последующего обжига. Их классифицируют по назначению, структуре черепка и качеству сырья.

По назначению керамические материалы и изделия разделяют на следующие группы:

– стеновые материалы и изделия – кирпич и камень керамические пластического и полусухого прессования, полнотелый или пустотелый;

– кирпич для дымовых труб, кирпич лекальный, камни для канализационных сооружений, кирпич для дорожных одежд (клинкер);

– кирпич и камни лицевые для облицовки фасадов зданий;

– плитки для облицовки стен, полов и другие изделия для внутренней облицовки зданий;

– кислотоупорный кирпич;

– пористые заполнители – гравий и песок из керамзита, аглопорита;

– огнеупорный кирпич.

По структуре черепка, образующегося после обжига, керамические материалы разделяют на пористые и плотные. У пористых материалов черепок в изломе тусклого землистого вида, легко впитывает воду, пористость его более 5 %. В эту группу входят кирпич, пустотелые камни, черепиц и др. Плотные материалы, белые или равномерно окрашенные, имеют спекшийся в изломе, блестящий, раковистый черепок, пористость которого не превышает 5 %. Этот черепок не пропускают жидкости и газы. К плотным керамическим изделиям относят плитки для полов, кислотостойкий кирпич и др.

По качеству сырья керамические материалы и изделия разделяют на грубые, тонкие и огнеупорные.

Керамические материалы изготовляют глазурованными и неглазурованными. Глазурь – это стекловидный слой, нанесенный на поверхность керамического изделия и закрепленный на нем путем обжига при высоких температурах. Такой слой плотен и химически стоек. Глазурь улучшает декоративные качества изделий, придает им стойкость к внешним воздействиям и водонепроницаемость.

Кирпич и камни керамические наиболее распространены. Их применяют для кладки наружных и внутренних стен и других конструкций зданий и сооружений. Из них изготавливают также стеновые панели и блоки.

Керамические кирпичи полнотелые или пустотелые со сквозными или несквозными пустотами изготовляют способом пластического формования или полусухого прессования. Керамические камни изготовляют пустотелыми способом пластического формования.

Прочность керамического кирпича – от 75 до 300, морозостойкость – 15, 25, 35 и 50.

Плотность кирпича и камня в сухом состоянии 1600-1900 кг/м³; теплопроводность-0,71-0,82 Вт/(м•°С). Эти свойства зависят от способа изготовления. Более плотный и теплопроводный кирпич полусухого прессования.

Водопоглощение кирпича и камня, высушенных до постоянной массы, должно быть не менее 8 %. Уменьшение водопоглощения приводит к нежелательному повышению теплопроводности.

По теплотехническим свойствам и плотности кирпич и камни подразделяют на три группы:

1-я – эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен и позволяющие уменьшить их толщину по сравнению со стенами из обыкновенного кирпича. (К этой группе относятся кирпич и камни плотностью соответственно до 1400 и 1450 кг/м³;

2-я – условно-эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций. (Кирпич и камни плотностью соответственно свыше 1400 и 1450-1600 кг/м³);

3-я – кирпич плотностью свыше 1600 кг/м³.

Размеры кирпича, мм: обычного – 250х120х65; утолщенного – 250х120х88; модульного – 288х138х63. Поверхность граней может быть гладкой или рифленой.

Размеры камней, мм: обычного – 250х120х138; укрупненного – 250х250х138; модульного – 288х138х138; с горизонтальным расположением пустот – 250х250х120; 250х200х80.

Допускаемые отклонения размеров керамических кирпича и камней (мм): по длине е5(е7), по ширине е4(е5), по толщине кирпича е3, камня е4. Непрямолинейность ребер и граней кирпича и камней не более: по постели 3(4), по ложку 4(6). (Значения в скобках относятся к изделиям пластического формования из лессов, трепелов и диатомитов.)

Отбитости углов глубиной 10-15 мм, отбитости и притупленности ребер, не доходящие до пустот, глубиной более 5 мм, длиной по ребру 10-15 мм, – допускаются не более 2-х. Трещины протяженностью по постели полнотелого кирпича до 30 мм, пустотелых изделий не более чем до первого ряда пустот (у кирпича – на всю толщину, у камня – на 1/2 ложковой и тычковой граней) – не более одной.

Пустоты должны располагаться перпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными или несквозными. Диаметр цилиндрических сквозных пустот не более 16 мм, ширина щелевидных пустот не более 12 мм. Толщина наружных стенок кирпича и камней должна быть не менее 12 мм. Поверхность граней камней гладкая или рифленая.

Стеновые кирпичные панели – это индустриальные изделия. В панелях отдельные кирпичи или камни связаны цементно-песчаным раствором. Процесс изготовления состоит из следующих этапов: подготовка форм и материалов; формование изделий с использованием вибрирования; выдержка изделий до набора отпускной прочности; распалубка и складирование изделий. Форма для изготовления виброкирпичных панелей – поддон с закрепленной на нем бортоснасткой.

Конструкции панелей, изготовляемые из полнотелого кирпича, бывают одно-, двух– и трехслойные. Двух– и трехслойные панели применяют для устройства наружных стен, однослойные – для наружных и внутренних стен. Панели наружных стен армируют сварными каркасами и сетками. Каркасы устанавливают по наружному периметру панели. При наличии в панели проемов каркасы устанавливают и на участках вертикальных и горизонтальных граней проемов.

Наиболее эффективны трехслойные панели, выпускаемые в двух модификациях: первая – наружный растворный слой, армированный сетками, слой утеплителя из жестких или полужестких минераловатных плит, кирпичная кладка в 1/2 или 1/4 кирпича; вторая – кирпичная кладка с внутренней и наружной стороны, между которыми расположен слой утеплителя.

Двухслойные панели состоят из кирпича и слоя монолитного бетона, соединенного между собой арматурными сетками или стержнями. В связи со значительной трудоемкостью изготовления такие панели применяются редко.

Однослойные панели наружных стен выполняются как из полнотелого кирпича, так и из пустотелого кирпича и керамических камней. Во избежание заполнения пустот раствором эти панели изготовляют без вибрирования.

Для внутренних стен и перегородок применяют однослойные панели с двумя отделочными слоями толщиной по I-2 см каждый.

Панели толщиной в 1/4 кирпича применяют только для перегородок.

Панели наружных и внутренних стен, а также стен и перекрытий соединяют с помощью связей, привариваемых к закладным деталям, которые сварены с продольными стержнями каркаса панелей и закреплены анкерами из стержней периодического профиля.

Преимущество применения кирпичных панелей по сравнению с кладкой стен из штучного кирпича или керамических камней – возможность изготовления крупноразмерных элементов в заводских условиях, в результате чего сокращаются трудозатраты на строительных площадках.

К керамическим изделиям для облицовки относят лицевой кирпич и камни, фасадные и облицовочные плитки.

Лицевые керамические кирпич и камни характеризуются правильной формой, четкими гранями и однородностью окраски. Лицевая поверхность гладкая, рифленая или офактуренная (зернистая, бороздчатая и пр.). Цвет лицевого кирпича и камней от темно-красного до кремового. Изготовляют сплошными и пустотелыми пластического или полусухого формования.

Лицевые кирпич и камни в зависимости от назначения и формы разделяют на рядовые и профильные. Рядовые используют для гладкой части стен, а профильные – для карнизов, тяг, поясов и т. д. Лицевые кирпич и камни применяют также для кладки внутренних стен вестибюлей, лестничных клеток, переходов и других помещений одновременно с кладкой из обычного кирпича или камня.

Керамические фасадные плитки выпускаются квадратные и прямоугольные разных размеров, глазурованные, ковровые и коврово-мозаичные, кроме того плитки типа "кабанчик", фигурные плитки типа "ромб", "лепесток", "диагональная", "пирамидка", "волна", "шары".

Поверхность их гладкая или рифленая, неглазурованная или глазурованная, окрашенная в различные цвета. Тыльная сторона плиток имеет углубления для лучшего сцепления с раствором. Фасадные плитки используют как изделия прислонного крепления для наружной облицовки плоскостей готовых стен, отдельных участков, а также для внутренней облицовки.

Ковровая керамика – это мелкоразмерные плитки различного цвета, глазурованные и неглазурованные. Плитки одного или нескольких цветов набирают в ковры и наклеивают лицевой поверхностью на крафт-бумагу. Тыльная сторона плиток для лучшего сцепления с раствором рифленая.

Силикатные материалы изготовляют из смеси извести, воды и кварцевого песка. Силикатные изделия получают в результате формования смеси и последующей автоклавной обработки.

Силикатные кирпич и камни выпускают следующих видов и размеров: кирпич одинарный полнотелый или с пористыми заполнителями – 250х120х65; кирпич утолщенный пустотелый или полнотелый с пористыми заполнителями – 250х120х88; камень пустотелый – 250х120х138. Утолщенный кирпич изготовляют с технологическими пустотами, замкнутыми с одной стороны. Цвет кирпича и камней светло-серый, но он может быть и цветным за счет введения в состав смеси щелочестойких минеральных пигментов. Плотность – 1400-1650 кг/м³; теплопроводность – 0,46-0,7 Вт/(м•°С). По прочности силикатный кирпич и камни подразделяют на марки 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300; по морозостойкости – на марки Мрз 15, 25, 35, 50; водопоглощение – 6%. Область применения такая же, как и керамических кирпича и камней. Однако их нельзя применять для кладки фундаментов и стен в условиях высокой влажности, а также в конструкциях, которые подвержены действию высоких температур.

Бетонные стеновые камни выпускают сплошными и пустотелыми, лицевыми и рядовыми из тяжелых, облегченных и легких бетонов. Камни выпускают для кладки фундаментов и стен, для облицовки с окрашенным и фактурным слоем, для перегородок. Размеры камней: целого – 390х190х188, 410х215х190; продольной половинки – 390х90х188; перегородочного – 590х90х188. Допускаемые отклонения от размеров по ширине е3, по длине и высоте е4 мм.

Мелкие стеновые блоки из ячеистых бетонов изготовляют способом автоклавного твердения. Блоки предназначены для кладки наружных и внутренних стен и перегородок различных зданий с относительной влажностью воздуха в помещениях не более 75 %. Выпускают блоки четырнадцати типов следующих размеров: высота 88-300, толщина 190-300, длина 288-600.

ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Характеристика вяжущих материалов

Вяжущие вещества – это измельченные порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластичную массу, способную твердеть и превращаться в камневидное тело.

Различают известь, цементы, глину и гипсовые вяжущие вещества.

Минеральные (перечисленные) вяжущие вещества подразделяют на гидравлические и воздушные.

Гидравлические вяжущие вещества твердеют и повышают прочность не только на воздухе, но и в воде. К ним относят гидравлическую известь, цементы (кроме кислотоупорного), известково-шлаковые вяжущие. Воздушные вяжущие вещества твердеют и сохраняют прочность только на воздухе. К ним относят воздушную известь, кислотоупорный цемент, гипсовые и магнезиальные вяжущие, растворимое стекло и др.

Гидравлические свойства некоторых вяжущих веществ усиливают, смешивая их с природными и искусственными материалами, называемыми добавками. Добавки также снижают расход вяжущих веществ при изготовлении строительных деталей и конструкций, улучшают удобоукладываемость смеси, повышают морозостойкость и т. д.

Основной показатель качества вяжущих веществ – прочность. Прочность вяжущих веществ изменяется во времени, поэтому качество оценивают по прочности, набранной за определенное время твердения в условиях, установленных стандартом, т. е. маркой вяжущего.

Скорость твердения – это время, в течение которого вяжущее вещество набирает заданную прочность. Наибольшей скоростью твердения обладают гипсовые вяжущие вещества, медленно твердеет воздушная известь.

Схватывание – это процесс потери тестом пластичности. Схватывание характеризуется началом схватывания, т. е. временем в минутах от затворения вяжущего материала водой до начала потери им пластичности, и концом схватывания – временем от затворения до полной потери тестом пластичности. Наиболее короткими сроками схватывания обладают гипсовые вяжущие вещества (2-30 мин), более длительными – портландцемент (до 10ч).

Процесс твердения вяжущих материалов сопровождается выделением теплоты, усадкой или набуханием. Все операции по транспортированию и укладке смесей на основе вяжущих веществ должны заканчиваться до начала схватывания. Повторное перемешивание с добавлением воды для придания пластичности схватившейся растворной или бетонной смеси приводит к снижению прочности.

Известь

Строительную известь получают обжигом кальциевых и магнезиальных карбонатных пород.

О качестве извести свидетельствует высокое содержание в ней СаО и MgO. Содержание чистых оксидов CaO+MgO в общем количестве извести называют ее активностью. Недожог и пережог извести в печи снижают ее качество. Особенно опасен пережог: остеклованная известь медленно гасится и, увеличиваясь в объеме, может вызвать трещины в изделиях.

По условиям твердения строительную известь делят на воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях, и на гидравлическую, обеспечивающую твердение строительных растворов и сохранение ими прочности как на воздухе, так и в воде.

По составу известь делят на комовую и порошкообразную.

Воздушную известь в свою очередь делят на негашеную и гашеную или гидратную. В зависимости от содержания в ней оксидов кальция и магния воздушную известь разделяют на кальциевую (Mg0 не более 5 %), магнезиальную (Mg0 от 5 до 20 %) и доломитовую (MgO от 20 до 40%). В зависимости от активности и содержания непогасившихся зерен воздушную негашеную известь выпускают трех сортов, гашеную – двух.

Воздушная известь используется для приготовления известково-песчаных и смешанных строительных растворов.

Гашение извести происходит при обработке негашеной комовой кальциевой, магнезиальной или доломитовой извести водой. Этот процесс сопровождается выделением большого количества теплоты и интенсивным парообразованием. Негашеную комовую известь называют кипелкой. Для гашения извести применяют известегасительные барабаны или лопастные гидраторы.

В зависимости от времени гашения негашеную известь делят на быстрогасящуюся – не более 8 мин, среднегасящуюся – не более 25 мин и медленногасящуюся – более 25 мин.

В зависимости от количества воды, взятой для гашения, получают гидратную известь (пушонку), известковое тесто или известковое молоко.

Гидратную известь (пушонку) получают, когда для гашения берут 50-70% воды по массе извести. При этом 32 % воды участвует в химической реакции, а остальная испаряется в процессе гашения. В результате гашения объем полученной извести увеличивается в 2-3 раза по сравнению с исходным. Получившаяся гидратная известь представляет собой белый порошок, состоящий из мельчайших частиц гидрата оксида кальция. Средняя плотность в рыхлом состоянии – 400-450, в уплотненном – 500-700 кг/м³.

Для получения известкового теста для гашения 1 мас. ч. извести берут 3-4 мас. ч. воды. При этом объем получившегося известкового теста в 2-3,5 раза превышает объем исходной извести. Увеличение объема извести характеризуют выходом известкового теста, который равен объему теста в литрах, полученного гашением 1 кг извести. Известковое тесто представляет собой пластическую массу белого цвета средней плотностью 1400 кг/м³.

Погасившуюся известь, которая увеличилась в объеме не менее чем в 3 раза, называют жирной, а известь, увеличившуюся в объеме менее чем в 2,5 раза, – тощей. Выход известкового теста зависит от содержания в извести оксида кальция, количества посторонних примесей и качества обжига.

Для получения известкового молока для гашения 1 мас. ч. извести берут 8-10 мас. ч. воды. Известковое молоко можно применять без дополнительного выдерживания.

На специализированных предприятиях гашение извести ведут в известегасильных машинах. В некоторых машинах гашение извести совмещено с ее измельчением, что ускоряет гашение и сокращает количество отходов. Получающееся при этом известковое молоко сливают в металлические баки или специально оборудованные ямы, отстаивают, а затем перекачивают в автоцистерны, которые доставляют его к месту использования.

Гидравлическая известь является продуктом обжига при температуре 900-1100°С мергелистых известняков (содержание глины 8-20 %). Гидравлическую известь разделяют на слабогидравлическую и сильногидравлическую.

Применяют гидравлическую известь для приготовления растворных смесей, а также для бетонов низких классов, твердеющих как на воздухе, так и во влажных условиях.

Известесодержащие вяжущие гидравлического твердения – это группа низкомарочных местных вяжущих. В нее входят смешанные вяжущие (известково-пуццолановые и известково-шлаковые), а также гидравлическая известь.

Смешанные вяжущие – продукты совместного измельчения негашеной извести (10-30%), гидравлической добавки (85-70 %) и гипсового вяжущего (до 5 %). В качестве добавки используют горные породы, содержащие активный кремнезем – вулканический пепел, пемзу, туф, трепел и др. Такие вяжущие называют известково-пуццолановыми. Если в качестве добавки используют доменный гранулированный шлак, такие вяжущие называют известково-шлаковыми.

Известесодержащие вяжущие делят на марки 50; 100; 150; 200. Эти вяжущие применяют для приготовления растворов для подземной кладки и бетонов. Срок хранения вяжущих из-за наличия в них негашеной извести не более 30 сут. При хранении вяжущие необходимо предохранять от увлажнения.

Воздушную и гидравлическую известь хранят на складах в условиях, исключающих ее увлажнение. Негашеную комовую известь транспортируют в вагонах, контейнерах или в закрытых машинах; порошкообразную – в многослойных бумажных мешках, на которых указаны завод-изготовитель, вид и сорт извести, дата изготовления.

Сроки хранения с момента изготовления гидратной и порошкообразной извести в бумажных мешках не должны превышать 15 сут, так как поглощаемая влага из воздуха ухудшает качества извести (при длительном хранении образуются комки, уменьшается скорость схватывания). В герметичной таре срок хранения извести не ограничен.

Известковое тесто хранить больше суток нельзя, так как оно быстро твердеет.

Известь хранят и транспортируют раздельно по видам и сортам.

Гипс и глина

Гипсовые вяжущие, как уже отмечалось, обладают способностью быстро схватываться и твердеть. В зависимости от температуры тепловой обработки сырья их делят на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые. К низкообжиговым гипсовым вяжущим относят формовочный строительный и высокопрочный гипс, а также гипсовые вяжущие вещества из гипсосодержащих материалов. К высокообжиговым – ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент) и высокообжиговый гипс (экстрихгипс).

По пределу прочности различают 12 марок гипсовых вяжущих. Марку вяжущего обозначают буквой "Г"с цифровым индексом, который обозначает минимальный предел прочности при сжатии. Например, марка Г-5 соответствует пределу прочности 5 МПа.

В зависимости от сроков схватывания гипсовые вяжущие разделяют на быстротвердеющие (А), нормальнотвердеющие (Б) и медленнотвердеющие (В). Сроки схватывания их – 2, 6, 20 мин соответственно, а конец схватывания – 15, 30 мин, для медленнотвердеющих не нормируется.

Гипсовые вяжущие добавляют в известково-песчаные растворы для увеличения их прочности и ускорения срока схватывания. Добавка гипсового вяжущего придает поверхности штукатурного слоя большую гладкость и белизну. Его применяют и как основное вяжущее вещество в мастиках.

Для изготовления строительных изделий используют в основном гипсовые вяжущие марок Г-2-7. При изготовлении гипсовых изделий гипсовые вяжущие затворяют водными растворами или дисперсиями полимеров, получая полимергипс. Он обладает большей плотностью, чем обычное гипсовое вяжущее, высокой механической прочностью (до 30 МПа), малой водопроницаемостью, постоянством объема, повышенным сопротивлением истиранию, а иногда (при использовании определенных типов смол) высокими электроизоляционными свойствами.

При длительном хранении даже в нормальных условиях активность гипсовых вяжущих снижается.

Глина – осадочная горная порода. В зависимости от содержания песка различают глину жирную, средней жирности и тощую. Глина обладает способностью во влажном состоянии образовывать пластичное тесто, легко принимающее заданную форму, которая сохраняется после испарения влаги. Используют глину в качестве вяжущего для приготовления печных и штукатурных растворов.

Цемент

Цемент применяют для приготовления бетонных смесей, строительных растворов, изготовления бетонных, железобетонных изделий и конструкций. Наиболее распространены портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент.

Цементы классифицируют по таким признакам: виду клинкера и составу, прочности при твердении, скорости твердения, срокам схватывания, специальным свойствам.

Портландцемент и его разновидности – основные вяжущие вещества, применяемые в строительстве. Портландцемент – гидравлическое вяжущее, получаемое тонким помолом портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками. Портландцементный клинкер – продукт обжига до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.).

Для регулирования сроков схватывания портландцемента в клинкер при помоле вводят двуводный гипс в количестве 1,5-3,5% от массы цемента.

Различают портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент и др.

К основным свойствам портландцемента относятся средняя и насыпная плотность, тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объема при твердении и прочность затвердевшего цементного камня.

Средняя плотность портландцемента в зависимости от вида и количества добавок 2,9-3,2 г/см³, насыпная плотность в рыхлом состоянии 900-1100 кг/м³, в уплотненном – до 1700 кг/м³.

Тонкость помола характеризуется степенью измельчения, т. е. количеством цемента, проходящим через сито N 008 (размер отверстий 0,08 мм), и его удельной поверхностью. Через сито должно проходить не менее 85% пробы, а удельная поверхность (суммарная поверхность зерен, содержащихся в единице массы цемента) у обычного портландцемента должна быть 2000-3000 см²/г, у быстротвердеющего – 3500-5000 см²/г.

По ГОСТу сроки схватывания при температуре 20°С от момента затворения портландцемента должны быть следующими: начало – не ранее 45 мин, конец – не позднее 10 ч. Если цемент затворять горячей водой (более 40°С), схватывание значительно ускоряется.

Прочность портландцемента характеризуется маркой, которую определяют по пределу прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек размером 40х40х160 мм, изготовленных из цементно-песчаного раствора состава 1:3 по массе при водоцементном отношении В/Ц = 0,4 и твердевших 28 сут в нормальных условиях (первые сутки в формах на воздухе и 27 сут в воде комнатной температуры). Портландцемент выпускают марок 400, 500, 550 и 600.

Твердение портландцемента сопровождается выделением теплоты. При использовании портландцемента для приготовления бетона смесь может разогреться до температуры 80°С, что приведет к образованию трещин в конструкции. Для предотвращения растрескивания забетонированную поверхность в жаркую и солнечную погоду накрывают влажными опилками или периодически поливают водой.

При твердении цементное тесто изменяется в объеме: усадка на воздухе – около 0,5-1 мм/м, в воде набухает до 0,5 мм/м. Изменение объема при твердении должно быть равномерным, что контролируют на лепешках из цементного теста – они не должны растрескиваться после твердения на воздухе в течение 24 ч и пропаривания в течение 3 ч.

Портландцемент с минеральными добавками получают, измельчая портландцементный клинкер, минеральные добавки и гипс. В качестве добавок вводят доменные гранулированные шлаки не более 20 % от массы цемента и 25 % активных минеральных добавок осадочного происхождения. Допускается вводить при помоле цемента пластифицирующие поверхностно-активные добавки не более 0,3 % от массы цемента. При помоле пластифицирующие добавки тончайшим слоем покрывают зерна цемента. Схватывание цемента протекает несколько медленнее. В ранние сроки твердения замедляется набор прочности. Выпускают портландцемент с минеральными добавками марок 400, 500, 550 и 600.

Быстротвердеющий портландцемент – это портландцемент с минеральными добавками, отличающимися повышенной прочностью через 3 сут твердения. Выпускают марок 400 и 500.

Шлакопортландцемент изготовляют путем совместного помола портландцементного клинкера с гранулированными доменными шлаками и гипсом. Выпускают марок 300, 400 и 500.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент отличается повышенной прочностью через 3 сут твердения. Выпускают марки 400.

Глиноземистый цемент получают путем помола сплава, реже клинкера, полученного из сырья, состоящего из известняка и пород, богатых глиноземом (бокситами, состоящими в основном из гидрата оксида алюминия). Твердение глиноземистого цемента сопровождается интенсивным выделением теплоты. При этом 75-80 % всей выделяющейся при твердении теплоты приходится на первые сутки, что в 3-4 раза больше, чем за этот же период у портландцемента высоких марок. Выпускают марок 400, 500, 600.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент получают путем смешивания тонкоизмельченных высокоглиноземистых доменных шлаков и природного двуводного гипса. Начало схватывания не ранее 10 мин, конец не позднее 4 ч от начала затворения. Предел прочности при сжатии образцов через 3 сут твердения должен быть не менее 28 МПа.

Белый портландцемент получают измельчением белого маложелезистого клинкера, минеральных добавок и гипса. Выпускают двух видов: белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками. Выпускают марок 400 и 500 с пределом прочности при сжатии соответственно 40 и 50, при изгибе 5,5 и 6 МПа. По степени белизны, которую определяют коэффициентом отражения в процентах абсолютной шкалы, белые портландцементы подразделяют на три сорта: первый – 80, второй – 75 и третий 68 %. Начало схватывания белого портландцемента должно наступать не ранее чем через 45 мин, конец схватывания не позднее чем через 12 ч после затворения. Тонкость помола белого портландцемента должна быть такой, чтобы при просеивании сквозь сито с сеткой N 008 проходило не менее 88 % массы пробы.

Цветной портландцемент изготовляют совместным тонким измельчением белого и цветного портландцементного клинкера, минеральных и органических красителей, гипса и минеральной добавки. Применяют для изготовления цветных бетонов и растворов, отделочных смесей и цементных красок. Выпускают красного, желтого, зеленого, голубого, коричневого и черного цветов марок 300, 400 и 500 с пределом прочности соответственно при изгибе 4,5; 5,5 и 6, при сжатии – 30, 40 и 50 МПа. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, конец – не позднее 12 ч от начала затворения.

Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы сквозь сито с сеткой N 008 проходило не менее 90 % массы просеиваемой пробы.

Сульфатостойкие цементы выпускают четырех видов: сульфатостойкий портландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент. При затворении и последующем твердении они образуют цементный камень, устойчивый к агрессивному действию сульфатной среды (например, морской воды). Марки сульфатостойких цементов – 300, 400 и 500.

Сульфатостойкий портландцемент получают измельчением портландцементного клинкера и гипса, добавляемого для регулирования сроков схватывания. В этом цементе не допускается наличие добавок.

Сульфатостойкий портландцемент – с активными минеральными добавками и гипсом.

В состав сульфатостойкого шлакопортландцемента вводят шлак (не менее 21-60 % от массы цемента) и гипс.

Пуццолановый портландцемент получают измельчением портландцементного клинкера и активных минеральных добавок осадочного происхождения (не менее 20-30 % от массы цемента). Пуццолановый портландцемент интенсивно набирает прочность только при твердении во влажных условиях или в воде, а также при тепловлажностной обработке (пропаривании). Пуццолановый портландцемент более водонепроницаем чем портландцемент, отличается пониженной морозостойкостью. Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 10 ч от начала затворения. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании через сито N 008 проходило не менее 85 % массы пробы.

Хранят цемент без упаковки в инвентарных металлических емкостях (силосах и бункерах) раздельно по видам и маркам, цемент в упаковке – в крытых сухих помещениях. Активность цемента, за исключением гидрофобных, при длительном хранении снижается примерно на 5 % в месяц.

Заполнители и добавки

Растворные и бетонные смеси приготовляют из вяжущего, воды и заполнителя (70-85 % от массы смеси). Вяжущие после затворения водой обволакивают частицы заполнителя и придают растворной или бетонной смеси подвижность. Заполнители, снижая расход вяжущих, уменьшают усадку растворов и бетонов при твердении.

Заполнители подразделяют на мелкие (песок) и крупные (гравий и щебень).

Пески характеризуются зерновым составом (крупный, средний, мелкий, очень мелкий) и модулем крупности.

Песок для строительных работ с размером зерен 0,14-5 мм применяют в растворах и бетонах. Количество пылевидных, глинистых и илистых частиц в песке не должно превышать 3 % по массе, в том числе глины не более 0,5 % по массе. В песке не должно быть засоряющих примесей.

Для приготовления растворов используют песок с модулем крупности менее 1,5, для приготовления бетона – крупные или средние пески не ниже модуля 2. Если пески не отвечают этому требованию, то их обогащают, т. е. создают необходимое соотношение фракций. Для легкого бетона используют пески из керамзита, шунгизита, пемзы, аглопорита и др.

Гравий для строительных работ бывает горным (овражным), речным и морским. Речной и морской гравий чище овражного, но имеет шлифованную поверхность, что ухудшает его сцепление с вяжущими веществами.

Щебень из природного камня для строительных работ – смесь, получаемая после дробления кусков горных пород или искусственных камней. Щебень имеет остроугольную форму и шероховатую поверхность, благодаря чему его сцепление с вяжущими более прочно, чем у гравия. В щебне меньше или отсутствуют органические примеси и пылевидные частицы, поэтому он является хорошим заполнителем для бетонов.

Качество крупного заполнителя (гравия и щебня) характеризуется крупностью и формой зерен, содержанием вредных примесей, прочностью и морозостойкостью.

Для бетонов используют следующие виды крупного заполнителя: щебень из природных каменных материалов, гравий и щебень из гравия, щебень из доменного шлака и из других побочных продуктов промышленности. Технические требования к заполнителю для тяжелых бетонов (кроме гидротехнического, дорожного и особо тяжелого) определены ГОСТом. Применяют следующие фракции крупного заполнителя: 5-10 (3-10), 10-20, 20-40 и 40-70 мм. В каждой фракции содержатся зерна промежуточных размеров. Размер крупного заполнителя не должен превышать 1/3 толщины ребра бетонируемой конструкции. Прочность заполнителей влияет на класс прочности бетона.

По морозостойкости гравий и щебень делят на марки Мрз 15, 25, 100, 150, 200 и 300.

Количество пылевидных, илистых и глинистых частиц в щебне, гравии и щебне из гравия определяют отмучиванием. Органические примеси снижают качество крупного заполнителя, поэтому их содержание устанавливают, как и для песка, калориметрическим методом.

Пористые неорганические заполнители для легких бетонов – природные или искусственные материалы с насыпной плотностью до 1000 кг/м³. Фракции пористых заполнителей 5-10, 10-20 и 20-40 мм.

Различают следующие марки пористых заполнителей по прочности: 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300 и 350.

В состав бетонов и растворов для улучшения их свойств (подвижности, удобоукладываемости, скорости твердения) вводят технические добавки. Введением добавок снижают расход вяжущих до 10-15 %, улучшают технологические свойства растворных и бетонных смесей (удобоукладываемость, однородность, нерасслаиваемость), регулируют степень подвижности бетонной смеси (скорость схватывания, твердения, тепловыделения), сокращают продолжительность тепловлажностной обработки до 40 %, ускоряют сроки загружения монолитных конструкций, повышают морозостойкость бетона в 2-3 раза, увеличивают стойкость бетона и железобетона к воздействию агрессивной среды.

При работе с добавками, особенно с нитритом натрия, необходимо строго соблюдать правила безопасности труда. Рабочие, имеющие повреждения кожи рук и лица, а также моложе 18 лет к этим работам не допускаются.

Различают пластификаторы, суперпластификаторы, воздухововлекающе-пластифицирующие, пластифицирующее-воздухоотвлекающие, гидрофобизирующие, газообразующие гидрофобизирующие и противоморозные добавки.

Пластификаторы увеличивают подвижность растворной и бетонной смесей, воздухоотвлекающие повышают морозостойкость, гидрофобизирующие повышают водостойкость и плотность, газообразующие повышают морозостойкость в агрессивных средах, противоморозные добавки обеспечивают твердение при отрицательных температурах. Комплексные добавки служат для придания подвижности, экономии цемента, обеспечения твердения при минусовых температурах.

Прочность раствора или бетона зависит от количества введенных добавок и водоцементного отношения. Наиболее распространен суперпластификатор С-3 – "разжижитель С-3" и НККС 40-03, а также суперпластифицирующие добавки на основе модифицированных лигносульфонатов: ЛТМ, МТС и др.

Битумные вяжущие материалы

Битумные вяжущие – сложные смеси углеводородов и их неметаллических производных (соединений с серой, кислородом, азотом). Разделяют природные и искусственные нефтяные битумы.

Природные битумы – твердые вещества или вязкие жидкости черного или темно-коричневого цвета, которые получают из асфальтовых горных пород путем экстрагирования органическими растворителями или вывариванием в горячей воде. Искусственные нефтяные битумы представляют собой остатки, получаемые при переработке нефти.

Нефтяные битумы в зависимости от вязкости деляют на твердые, полутвердые и жидкие. Твердые и полутвердые нефтяные битумы делят на строительные, кровельные и дорожные. Твердые и полутвердые нефтяные битумы применяют для устройства дорожных покрытий, изготовления гидроизоляционных и кровельных рулонных материалов, битумных мастик, лаков и др., жидкие – только для устройства дорожных покрытий.

Основные свойства нефтяных битумов: вязкость, температура размягчения и вспышки, растяжимость.

Вязкость измеряют по глубине проникания в битум иглы под нагрузкой. Чем больше глубина проникания иглы в битум, тем меньше его вязкость.

Температуру размягчения битума характеризует пригодность битума для использования в различных температурных условиях.

Температура вспышки имеет значение для установления технологических параметров при работе с битумом. За температуру вспышки принимают температуру, показываемую термометром при первом появлении синего пламени над частью или над всей поверхностью образца битума.

Растяжимость битума находят путем растяжения образца на дактилометре. Длина вытянутого образца в сантиметрах в момент его разрыва является показателем растяжимости битума.

Строительные нефтяные битумы выпускают следующих марок: БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10. Температура вспышки 220-240 °С, минимальная температура самовоспламенения 368 °С.

Кровельные нефтяные битумы выпускают следующих марок: БНК-45/180 (пропиточный битум), БНК-90/40 и БНК-90/30 (покровные битумы). Температура вспышки 240 °С, минимальная температура самовоспламенения 300 °С.

Битумы горючи, поэтому их следует хранить в специальных закрытых складах или под навесом, защищая от действия солнечных лучей и атмосферных осадков. Места хранения битумов должны быть оборудованы огнетушителями, песком и другими средствами пожарной безопасности.

Гидроизоляционные и герметизирующие материалы

Гидроизоляционные материалы применяют для защиты зданий и сооружений от воздействия атмосферной влаги и грунтовых вод. Различают мастичные и рулонные гидроизоляционные материалы.

Мастики – пластичные вещества, получаемые смешением органических вяжущих веществ, главным образом битумов и дегтей, с наполнителями и пластификаторами. Мастики используют и для создания слоя гидроизоляции на изолируемой поверхности, и для приклеивания рулонных материалов к основанию.

Битумно-резиновая изоляционная мастика – многокомпонентная однородная масса, состоящая из нефтяного битума (или смеси битумов), наполнителя и пластификатора. В качестве наполнителя применяют резиновую крошку. Выпускают марок МБР-65, МБР-75, МБР-90 и МБР-100.

Мастика Изол – это многокомпонентная однородная масса, состоящая из резинобитумного вяжущего, наполнителя, пластификатора и антисептика. Выпускают ее без растворителя – горячую марок МРБ-Г-Т10 и МРБ-Г-Т15 и с растворителем – холодную марок МРБ-Х-Т10 и МРБ-Х-T15.

Горячая мастика используется для окрасочной и обмазочной гидроизоляции строительных конструкций и приклеивания рулонных материалов (изола, бризола, стеклоизола). Перед применением ее разогревают до +200 °С в специальных котлах в течение 4 ч. Разогретая мастика должна быть использована в течение 1-2 ч.

Холодную мастику применяют без предварительного разогревания для приклеивания пороизола к конструкциям, мастичной гидроизоляции строительных конструкций, устройства мастичных кровель, армированных стеклотканью, и окрашивания рулонных кровель.

Мастики на основе эпоксидных смол обладают высокой прочностью и применяются на ответственных сооружениях.

Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы различают по следующим признакам:

– структуре – на основные и безосновные;

– виду основы – на основе картона (пергамин, рубероид, толь), стекловолокна (стеклорубероид, армогидробутил), фольги (фольгоизол, фольгорубероид), асбестовой бумаги (гидроизол). Безосновные материалы – изол, гидробутил;

– виду вяжущего – битумные (на битумном вяжущем), дегтевые (на дегтевом вяжущем), полимерные (на полимерном связующем), дегтебитумные, резинобитумные, битумно-полнмерные и др.;

– виду защитного слоя – с посыпкой (крупнозернистой, чешуйчатой, мелкозернистой и пылевидной), с фольгой, с щелоче-, кислото– и озоностойким покрытием.

Герметизирующие материалы применяют для уплотнения стыков в наружных стенах, а также для воздухо-, гидро– и теплоизоляции. Наиболее распространены герметики Гернит П, Пороизол, УМС-50.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ И БЕТОНЫ

Строительные растворы

Каменную кладку ведут на строительном растворе, которым выравнивают постели камней и заполняют вертикальные швы, связывая отдельные камни между собой. Затвердевший в швах раствор передает усилия от одних камней другим, распределяя их равномерно по площади камней, уменьшает звуковпроводность, продуваемость и влагопроницаемость кладки, что повышает ее несущую способность и долговечность, а также улучшает теплотехнические свойства.

Строительный раствор – это смесь вяжущего вещества, мелкого заполнителя (песка), воды и в некоторых случаях специальных добавок, способная твердеть после укладки.

Строительные растворы различают по плотности, виду вяжущего и назначению.

Сухие растворные смеси (незатворенные водой) делят на тяжелые – плотностью 1500 кг/м³ и более (для их изготовления применяют тяжелые кварцевые или другие пески); легкие – плотностью менее 1500 кг/м³ (заполнителями в них являются легкие пористые пески из пемзы, туфов, шлаков, керамзита и др.). Легкие растворы получают также с помощью пенообразующих добавок – это так называемые поризованные растворы.

По виду вяжущего вещества строительные растворы делят на цементные (на портландцементе или его разновидностях), известковые (на воздушной или гидравлической извести), гипсовые (на основе гипсовых вяжущих) и смешанные (на цементно-известковом, цементно-глиняном, известково-гипсовом вяжущем). Растворы, приготовленные на одном вяжущем, называют простыми, а на нескольких – смешанными или сложными.

По назначению строительные растворы бывают кладочные (для каменной кладки, монтажа стен из крупноразмерных элементов), отделочные (для оштукатуривания помещений, нанесения декоративных слоев на стеновые блоки и панели), специальные, обладающие особыми свойствами (гидроизоляционные, акустические, рентгенозащитные).

В каждом конкретном случае вяжущее выбирают в зависимости от назначения раствора, предъявляемых к нему требований, температурно-влажностного режима твердения и условий эксплуатации зданий и сооружений. В качестве вяжущих применяют портландцементы, пуццолановые портландцементы, шлакопортландцементы, специальные низкомарочные цементы, известь, гипсовое вяжущее. Для экономии гидравлических вяжущих и улучшения технологических свойств строительных растворов широко применяют смешанные вяжущие. Известь в строительных растворах применяют в виде известкового теста или молока. Гипсовое вяжущее используют главным образом в штукатурных растворах как добавку к извести.

Требования к воде для затворения растворов: она не должна содержать примесей, оказывающих вредное влияние на твердение вяжущего вещества. Для этих целей используется обычно водопроводная вода.

В состав растворов, предназначенных для применения в зимних условиях, вводят ускорители твердения, а также добавки, снижающие температуру замерзания воды (хлористый кальций, хлористый натрий, поташ, нитрат натрия и др.).

Состав строительного раствора обозначают количеством (по массе или объему) материалов на 1 м³ раствора или относительным соотношением (по массе или объему) исходных сухих материалов. При этом расход вяжущего принимают за 1. Для простых растворов, состоящих из вяжущего (цемента или извести) и не содержащих минеральных добавок, состав обозначают 1:4, т. е. на 1 мас. ч. цемента приходится 4 мас. ч. песка. Смешанные растворы, состоящие из двух вяжущих или содержащие минеральные добавки, обозначают тремя цифрами, например 1:3:4 (цемент:известь:песок).

Качество растворных смесей характеризуется их удобоукладываемостью, т. е. способностью укладываться на основание тонким слоем с заполнением всех неровностей без специального уплотнения. Удобоукладываемость растворных смесей обусловливается их подвижностью и водоудерживающей способностью.

Подвижность – это способность растворной смеси растекаться под действием собственной массы. Подвижность определяют глубиной погружения в растворную смесь эталонного конуса массой 300 г с углом вершины 30° и высотой 15 см. Конус погружают в растворную смесь вершиной: чем глубже он погружается, тем большей подвижностью обладает растворная смесь.

Подвижность смеси зависит от количества воды, состава и свойств исходных материалов. Для повышения подвижности растворных смесей в их состав вводят пластифицирующие добавки, а также поверхностно-активные вещества.

В зависимости от назначения и способа укладки подвижность раствора должна быть следующей (см):

– кладка стен:

из кирпича, бетонных камней, камней из легких горных пород – 9-13;

из пустотелого кирпича, керамических камней – 7-8;

– заполнение горизонтальных швов при монтаже стен из бетонных блоков и панелей, расшивка вертикальных и горизонтальных швов – 5-7;

– бутовая кладка – 4-6;

– заполнение пустот в бутовой кладке – 13-15.

Для кладки стен из сухих и пористых каменных материалов употребляют растворы с большей подвижностью, для кладки из влажных и плотных материалов – с меньшей.

Водоудерживающая способность – это свойство растворной смеси удерживать воду при укладке ее и не расслаиваться в процессе транспортирования. В случае, когда растворная смесь обладает хорошей водоудерживающей способностью, частичное отсасывание воды уплотняет растворную смесь в кладке, что повышает прочность раствора. Водоудерживающая способность зависит от соотношения составных частей растворной смеси. Она повышается при увеличении расхода цемента, замене части цемента известью, введении высокодисперсных добавок (золы. глины и др.), а также некоторых поверхностно-активных веществ.

Прочность затвердевшего раствора зависит от активности вяжущего, водоцементного отношения, длительности и условий твердения (температуры и влажности окружающей среды) При укладке растворных смесей на пористое основание, способное интенсивно отсасывать воду, прочность затвердевших растворов значительно выше, чем тех же растворов, уложенных на плотное основание.

Прочность строительного раствора характеризуется его маркой. Марку раствора устанавливают по пределу прочности при сжатии образцов в виде кубиков размером 70,7х70,7х70,7 мм или балочек размером 40х40х160 мм, изготовленных из растворной смеси, после 28 сут твердения при 15-25 °С. Применяются такие марки растворов: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200 и 300.

Морозостойкость растворов определяют числом циклов попеременного замораживания и оттаивания до потери 15 % первоначальной прочности (или 5 % массы). По морозостойкости растворы бывают марок от Мрз 10 до Мрз 300.

Марку выбирают в зависимости от вида и условий работы конструкции, а также от степени долговечности зданий.

Надземные конструкции при относительной влажности воздуха помещений до 60 % и подземные конструкции в маловлажных грунтах возводят на цементно-известковых или цементно-глиняных растворах, имеющих отношение объема известкового или глиняного теста к объему цемента не более 1,5:1. При относительной влажности воздуха помещений более 60 % и во влажных грунтах это соотношение не более 1:1. В растворах для каменной кладки, расположенной ниже уровня грунтовых вод, не допускается применять известь и глину.

Тонкостенные каменные своды двоякой кривизны, цилиндрические своды толщиной в 1/4 кирпича, пяты сводов двоякой кривизны, стены из крупных блоков, выполняют растворами марки 50. Для цилиндрических сводов толщиной в 1/2 кирпича, карнизов с выносом более половины толщины стены, парапетов с отношением высоты к толщине более 3 применяют кладочные растворы марки не ниже 25.

В производственных зданиях марки растворов для кладки столбов и простенков зависят от высоты зданий и наличия (или отсутствия) нагрузки от кранов. Так, при высоте до 9 более метров для кладки столбов применяются марки соответственно 50(25) и 50(50), для кладки простенков 25(10) и 50(25).

Следует иметь в виду, что в растворах низких марок (4 и 10) вяжущее – известь. Такие растворы отличаются удобоукладываемостью и хорошим сцеплением с кладочным материалом, но медленно твердеют. Для ускорения твердения растворы готовят на тонкомолотой извести-кипелке. Гипсовые растворы (на гипсовом вяжущем) применяют при кладке гипсовых плит.

Цементы в растворах применяют, как правило, вместе с другими вяжущими.

Цементно-известковые и глиняные растворы применяют при возведении малоэтажных зданий (до трех этажей), при работе в летних условиях, когда не требуются растворы высоких марок.

Марка глиняного раствора без добавок, применяемого в сухом климате, – 10, в умеренно-влажном климате – 2, а для раствора с добавками – 4.

Расход цемента зависит от его марки: чем выше марка цемента, тем меньше его надо.

Растворы готовят централизованно на бетонорастворных заводах или узлах и только при небольших объемах работ растворы готовят непосредственно на строительном объекте на механизированных установках.

Растворы с пластификаторами, а также цементные, известковые и глиняные готовят в таком порядке: в растворосмеситель наливают воду, затем последовательно загружают заполнитель, вяжущие и пластификатор.

Растворы с пластификаторами-микрогазообразователями приготовляют в такой последовательности: вначале перемешивают пластификатор с водой в течение 30-45 с, затем загружают остальные материалы – заполнитель и вяжущие.

Глиняные растворы с жидкими черными вяжущими (дегтем, битумом, песком) готовят так: в растворосмеситель подают воду, затем загружают глину и вяжущие и перемешивают в течение 30-45 с, после чего засыпают песок и продолжают перемешивание.

Централизованно приготовленные смеси на строительные объекты доставляют растворовозами или автосамосвалами. Доставленную смесь разгружают в приемно-расходные бункера, контейнеры и подают к рабочему месту. Транспортировать смеси в необорудованных автосамосвалах или кузовах бортовых автомобилей, а также выгружать раствор на землю запрещается. Растворную смесь, доставленную на объект, необходимо использовать до начала схватывания.

На отдаленные строительные объекты централизованно доставляют сухие растворные смеси, которые затворяют на месте производства работ. Каждая партия сухой смеси имеет паспорт с указанием состава, марки раствора и времени приготовления.

Растворную смесь с добавками доставляют на объекты в контейнерах или специальной упаковке, предохраняющей смесь от увлажнения.

Бетонные смеси

Бетон – это камневидный строительный материал, представляющий собой затвердевшую смесь вяжущих, заполнителей, затворителей и необходимых добавок.

Бетоны классифицируют по назначению, виду вяжущего, виду заполнителей, структуре.

В зависимости от назначения бетоны делят на конструкционные и специальные (жаростойкие, химически стойкие, декоративные и др.). По виду вяжущего бетоны могут быть на основе цементных известковых, шлаковых, гипсовых и специальных вяжущих. По виду заполнителей различают бетоны на плотных, пористых и специальных заполнителях. По структуре различают бетоны плотной, поризованной, ячеистой и крупнопористой структуры.

По показателям прочности бетона установлены их гарантированные значения-классы. Так, тяжелый бетон бывает классов прочности от В3,5 до В60 и марок морозостойкости от Мрз 50 до Мрз 500; на пористых заполнителях – В2,5-В35, Мрз 25-Мрз 500; ячеистый – В1-В7,5, Мрз 15-Мрз 100; поризованный – В2,5-В7,5, Мрз 15-Мрз 100.

При использовании пористых заполнителей прочность бетона (его класс) зависит от марки применяемого заполнителя.

Бетонные смеси. Цементы для приготовления бетонных смесей выбирают в соответствии с ГОСТом. Заполнители для бетонов применяют преимущественно из местного сырья, обязательно фракционированного и мытого. Применение природных смесей песка и гравия без рассева на фракции не разрешается.

Бетонная смесь должна удовлетворять двум основным требованиям:

– сохранять при транспортировании, перегрузке и укладке в опалубку однородность, полученную в процессе приготовления;

– обладать удобоукладываемостью, соответствующей типу бетонируемой конструкции, принятым методам и условиям формования монолитных или сборных конструкций и интенсивности уплотнения смеси.

Однородность смеси обусловлена связностью, исключающей отделение из смеси составляющих и воды. Необходимые связность и водоудерживающая способность бетонной смеси достигаются правильным подбором ее состава.

Конец бесплатного ознакомительного фрагмента.