Растворы и бетоны. Вяжущие материалы и заполнители

Для приготовления растворов и бетонов применяют вяжущие материалы и заполнители. Минеральные или неорганические вяжущие вещества представляют собой порошкообразные материалы, переходящие при затворении водой в камневидное состояние.

Вяжущие материалы подразделяются на воздушные (известь, гипс, глина) и гидравлические (цементы и другие специальные вяжущие). Воздушные вяжущие после затворения водой могут затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. Гидравлические затвердевают и сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.

Заполнители можно применять природные (песок, гравий, щебень и их смеси) или искусственные (шлаковая пемза, керамзит, аглопорит, металлургические и топливные шлаки, кирпичный бой и др.).

Известь получают путем обжига известняка (мела, доломита) при 1000-1200 С. В зависимости от условий твердения она может быть воздушной или гидравлической. Для штукатурных работ в помещениях используют воздушную известь, которая твердеет только на воздухе.

По внешнему виду различают комовую и порошкообразную известь. Разновидностями порошкообразной являются молотая (кипелка) и гидратная (пушонка). Комовая известь представляет собой куски камня сероватого цвета, молотая — тонкий сероватый порошок. Строительная воздушная негашеная известь (комовая и молотая) подразделяется на три сорта.

Для гашения известь необходимо поместить в ящик, залить водой и тщательно перемешать. Впитывая воду, она начинает гаситься (шипеть и выделять пар), превращаясь в известковое молоко, которое затем процеживают через сито с ячейками не более 2x2 мм. После испарения воды известь приобретает густоту теста.

Гашение большого количества извести осуществляется в специальной, обшитой досками (творильной) яме глубиной 1,5-2,0 м, в которую помещается до 1 т извести. Над ямой устанавливают деревянный ящик размером 1,5x2,0x0,5 м. В нем делают отверстие с задвижкой, на которое с внутренней стороны надевают сетку с мелкими ячейками. Известь помещают в ящик при закрытой задвижке и заливают водой до половины насыпанного слоя. При появлении водяных паров и разрушении кусков известь тщательно перемешивают. Полученное тесто разбавляют водой и снова перемешивают до получения однородного известкового молока, которое сливают в яму через отверстие с сеткой. Чтобы избежать появления дутиков в растворе, гашеную известь следует применять после трехнедельной выдержки.

Строительный гипс — воздушное вяжущее, получаемое путем обжига природного гипсового камня при 150-160 °С. Это белый или серый порошок тонкого помола. В зависимости от сорта затворенный водой гипс должен начинать схватываться не ранее чем через 6-8 минут и закончить схватывание в пределах 10-20 минут.

Глина — природное вяжущее различного зернового состава. Глинистым веществом в этом вяжущем материале считают очень мелкие (менее 0,005 мм) пылевидные частицы, которые придают ей высокую пластичность. В природе более распространены глины, содержащие различные примеси (кварцевый и полевошпатовый песок, окислы железа и марганца, органические вещества и пр.), которые придают ей различную окраску: красную, желтую, бурую. Примеси обычно удаляют разведением глины водой до жидкого состояния и процеживанием ее через сито. После отстаивания глина пригодна к использованию.

Цемент — наиболее распространенный вяжущий материал для приготовления растворов и бетонов. Промышленность выпускает такие виды цемента, как портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и их разновидности — портландцементы пластифицированные, гидрофобные, быстротвердеющие и др.

Портландцемент (ПЦ) получают совместным тонким помолом цементного клинкера с определенным количеством природного гипса. Клинкер, в свою очередь, получают обжигом при 1500 °С до спекания сырьевой смеси, содержащей в необходимых пропорциях известняк, глину и некоторые добавки.

Портландцемент выпускается марок: 300,400,500,550 и 600. Каждую марку характеризует предел прочности на сжатие.

Для того чтобы приблизить российские стандарты к европейским, цемент разделен на классы - 22,5; 32,5; 42,5; 55,5 МПа.

Быстротвердеющий портландцемент (ПЦ-Б) имеет в своем составе минеральные добавки. Отличается повышенной прочностью, достигает более половины запланированной прочности через трое суток твердения. Быстротвердеющий цемент выпускается марками 400 и 500.

Белый портландцемент выпускается двух видов — белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками.

По степени белизны белые цементы разделяются на три сорта (по убыванию). Начало схватывания белого портландцемента должно наступать не раньше чем через 45 минут, конец — не позднее чем через 12 часов после приготовления раствора.

Цветной портландцемент бывает красного, желтого, зеленого, голубого, коричневого и черного цветов. Применяется для изготовления цветных бетонов и растворов, отделочных смесей и цементных красок. Выпускается марками 300,400 и 500.

Специальный цемент для приготовления строительных растворов состоит из измельченного портландцементного клинкера, гипса, активных минеральных добавок и заполнителей. Его можно использовать для изготовления неармированных бетонов, к которым не предъявляются требования морозостойкости.

Строительные растворы приготовляют из цемента марки 200.

Песок различают речной, горный, овражный и морской. Размеры его зерен колеблются от 0,15 до 5 мм в диаметре. Песок, содержащий примеси пылевидных и глинистых частиц или обломки горных пород, перед использованием следует просеять, а в ряде случаев — промыть.

В песке, применяемом для приготовления растворов и бетонов, наличие зерен гравия размером от 5 до 10 мм допускается в ограниченном количестве, более крупных (свыше 10 мм) — не должно быть.

Щебень из естественного камня получают дроблением горных пород. По крупности зерен щебень подразделяется на фракции размерами 5-10, 10-20, 20-40 и 40- 70 мм. В зависимости от предела прочности при сжатии исходной горной породы в насыщенном водой состоянии его различают также по маркам: от 200 до 1200.

Щебень шлаковый, получаемый дроблением доменного шлака кристаллической структуры, подразделяют на те же фракции, что и щебень из естественного камня.

Щебень также получают из кирпичного или керамического боя. При использовании для приготовления бетона такой заполнитель необходимо тщательно очистить от мелких зерен просеиванием через крупное сито.

Гравий — рыхлая горная порода из несцементированных окатанных обломков размером 5-70 мм. Его также подразделяют на марки, аналогично щебню из естественного камня.

Пемза — легкая пористая порода светло-серого цвета, в которой до 80% объема занимают поры. Она представляет собой вулканическое стекло, образовавшееся при быстром охлаждении лавы на воздухе. Используется в виде щебня и песка для изготовления легких бетонов.

Вулканические шлаки образуются при вулканическом извержении из базальтовой лавы, быстро остывающей на воздухе. Это сильнопористая, ноздреватая оболочная порода всех оттенков красного и черного цветов. Размеры обломков достигают 20-30 см и более. Используют в виде щебня для изготовления легких бетонов.

Керамзит относится к искусственным пористым материалам, получаемым вспучиванием при обжиге глин, сланцев и т. п. или зол тепловых электростанций. Имеет разновидности с включениями керамзитового гравия, щебня, песка.

Керамзитовый гравий изготовляют круглой формы размерами от 5 до 40 мм в поперечнике. Керамзитовый щебень имеет угловатую форму и те же размеры, что и гравий. Керамзитовый песок размерами от 0,15 до 5 мм может иметь различную форму.

Керамзитовый гравий и щебень используют в качестве заполнителя для легких бетонов.

Кроме названных, имеются другие природные и искусственные пористые заполнители (мелкопористый туф, известняк-ракушечник, шлаковая пемза, зольный гравий, аглопоритовый щебень и др.), возможность применения которых зависит от района строительства.