Вяжущие вещества

ДонНУЭТ

Донецк 2011

Раздел 1. Основы строительства

Часть 1. Строительные материалы

Основные свойства строительных материалов

Область применения различных строительных материалов определяется их качественными показателями. Так прочный и плотный камень применяется для возведения фундаментов, а легкий пористый - для кладки стен. Одни материалы не пропускают тепло, другие влагу. У каждого материала преобладают какие-либо определенные свойства.

Объемная масса - это вес единицы объема материала в естественном состоянии, выраженном в килограммах на 1 кубический метр - (кг/м³)

Удельная масса - вес единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор) - кг/м³

Пористость - степень заполнения материала порами. По величине пор материалы разделяют на мелкопористые и крупнопористые.

Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии, выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного снижения прочности и веса. Вода, заполняющая поры материала, при замерзании расширяется, давит на стенки этих пор, постепенно расширяя их, если материал не морозостоек. Морозостойкость характеризует атмосфероустойчивость и долговечность материала. Степень морозостойкости определяется количеством циклов замораживания и оттаивания без разрушения и потери веса.

Теплопроводность - способность материала передавать тепло через свою толщу. Теплопроводность материала зависит от характера пор и пористости, вида материала, его влажности. Степень теплопроводности оценивается коэффициентом теплопроводности и в справочной литературе приводится для различных материалов в зависимости от их объемной массы (см. приложение…).

Прочность - способность материала сопротивляться разрушению при действии внешних сил. Прочность измеряется в МПа. В конструкциях строительные материалы под воздействием различных нагрузок испытывают напряжение сжатия, растяжения, сдвига и т.д.

Показателем прочности строительных материалов является его марка. Маркой называется предельное напряжение в МПа на сжатие неупругих или на растяжение упругих строительных материалов, при котором образец данной площади разрушается. Марка каменных материалов колеблется от 0, 4 до 400 МПа.

Вяжущие вещества

Вяжущими материалами называют порошкообразные вещества, которые после затворения водой способны постепенно приобретать камневидное состояние. Они применяются в строительстве главным образом для приготовления бетонов и растворов. Это известь, гипс, цемент.

Известь получают обжигом известняка при температуре до 800°С.. Полученную комовую известь называют негашеной или известью - кипелкой. При затворении водой известь гасится, выделяя большое количество тепла. Если количество воды, взятое на гашение равно количеству извести (1: 1), то получается пылевидная известь-пушонка, а если воды больше (1: 3), то - известковое тесто. Часто комовую известь размалывают, получая молотую негашеную известь.

Процесс твердения гашеной извести происходит медленно в результате испарения воды, поглощения углекислого газа и кристаллизации новообразований.

Для приготовления растворов, красок применяют известковое тесто или известь-пушонку. Молотую негашеную известь применяют для изготовления силикатного кирпича, стеновых легких панелей, блоков, красочных составов.

Гипс строительный получают тепловой обработкой в открытых варочных котлах природного гипсового камня при температуре 140 - 170°С с предварительным или последующим помолом в тонкий порошок. При затворении гипса водой через 4 - 5 минут он начинает схватываться и затвердевает через 6-30 минут, превращаясь вновь в гипсовый камень (двуводный гипс). Гипс применяется для изготовления гипсовых растворов, формования перегородочных плит и панелей, лепных архитектурных деталей и др.

Портландцемент представляет собой темно-серый с зеленоватым оттенком порошок, который в отличие от гипсов и извести может затвердевать и сохранять прочность не только на воздухе, но и в вводе. Портландцемент является одним из лучших по прочности вяжущих материалов. Цемент приготавливают обжигом мергеля. Представляющего собой природную смесь глины и известняка.

На крупных современных заводах сырьевую смесь получают размалывая совместно известняки, кварцевый песок и глину. Эта смесь обжигается при температуре 1450°С до спекания и после охлаждения размалывается с добавками. В качестве добавок используют гипс, активные и инертные добавки. Гипс (до 5 %) применяют для регулирования сроков схватывания. Активные минеральные добавки (до 15%) применяют для улучшения свойств портландцемента, в частности, для повышения водостойкости. Инертные добавки (до 10-12%) вводят в качестве наполнителей для улучшения вяжущего. В качестве гидравлических добавок применяют металлургические дробленные шлаки, диотомиты, трепелы и др. Инертным наполнителем может служить кварцевый песок, шлаки и др.

Портландцемент после смешивания с водой начинает затвердевать (схватываться) через 40 - 60 минут и заканчивает схватывание не позднее 12 часов.

Прочность портландцемента характеризуется его маркой, которую определяют испытанием контрольных образцов кубов с размером ребра 7, 07 см на сжатие. Образцы изготавливают из цементно-песчаного раствора состава 1: 3 и выдерживают до испытания 28 суток.

Портландцемент выпускается следующих марок М — 200, 300, 400, 500 и 600. Иногда, по специальному заказу выпускают портландцемент марки 700 и 800.

Портландцемент активно набирает прочность в течении первых суток или в течении 10-15 часов в паровой среде при температуре 85 - 90°С. Затем рост прочности замедляется, особенно к 28 суткам. Со временем, хотя и не очень заметно, нарастание прочности продолжается многие годы.

Твердение портландцемента осуществляется в результате сложных физико-химических процессов, начинающихся с гидролиза и гидратации вяжущего и завершающихся появлением новообразований, обеспечивающих образование прочного кристаллического сгустка - искусственного камня.

Портландцемент хотя и является прекрасным вяжущим материалом, не везде может применяться. Например, его нельзя применять в гидротехническом строительстве, для конструкций, эксплуатирующихся в морской воде, в среде с сульфатной агрессией и т.д. Для таких специальных целей используют разновидности портландцемента. Промышленностью выпускаются портландцемент с умеренной экзотермией для гидротехнического строительства, сульфатостойкий портландцемент, пластифицированный, гидрофобный, пуццолановый, шлаковый портландцемент и т. д.

Портландцемент и его разновидности применяются для изготовления бетонных и железобетонных конструкций различного назначения, начиная от фундамента и заканчивая крышей здания, для изготовления строительных растворов и т.д.