12.2. Асбоцемент

Минерал – хризотил – 6MgO4SiО₂4H₂О, из которого состоит горная порода – асбест, кристаллизуется в виде длинных прочных волокон, основой которых являются трубочки из тетраэдров SiО₄^-4. Связь между тетраэдрами SiО^-4 через мостиковые кислороды обусловливает высокую прочность кристаллов хризотила на растяжение, достигающую 30000 кг/см². В производственных условиях разделить асбест на отдельные кристаллы не удается, и он используется в виде волокон, состоящих из большого количества кристаллов. Часть кристаллов в волокнах повреждена при распушке асбеста; кроме того, в самом волокне кристаллы под нагрузкой могут смещаться относительно друг друга, поэтому прочность волокон на растяжение не превышает 10000–15000 кг/см². Но и такая прочность достаточно высока. Если к этому добавить, что асбест не поддается химической коррозии, то нельзя не признать его хорошим армирующим материалом в цементном камне. Распушенный асбест хорошо адсорбирует СаО, что обеспечивает его хорошую сцепляемость с портландцементным камнем, особенно полученным на основе алитовых цементов. Обычно для изготовления асбоцемента применяют специальный – «шиферный» цемент с нормальным (около 50%) содержанием С₃S и пониженным (не более 8%) содержанием С₃А, что придает материалу повышенную сульфатостойкость.

Асбоцементные изделия приготовляют из смеси 88–90% цемента и 10–12% асбеста (по весу). К смеси добавляют воду до получения влажной или жидко–текучей массы, из которых формуют изделия: прессованием – из влажной массы или на специальных машинах по способу, аналогичному приготовлению картона. Отформованные изделия твердеют в пропарочных камерах или ваннах с горячей водой.

Получаемый таким способом материал имеет прочность на растяжение (в зависимости от уплотнения) 100–350 кг/см² или 150–600 кг/см² – при изгибе и 300–1300 кг/см² – при сжатии.

Из асбоцемента изготовляют плоские плитки (эторнит) и волнистые листы (асбошифер) – для кровли жилых и общественных зданий, плоские листы (асбофанера) – для обшивки стен зданий, устройства перегородок и изготовления стеновых панелей в композиции с теплоизоляционными материалами, фасонные листы – для панелей бесчердачных покрытий промышленных зданий, асбоцементные трубы – для водопровода, канализации, газопроводов и подземных коммуникаций кабельной сети.

13. Строительные растворы

13.1. Общие сведения

Строительными растворами называют искусственные пластичные смеси вяжущего и мелкого заполнителей, обладающие способностью затвердевать и связывать между собою элементы конструкций или улучшать их свойства.

По применению строительные растворы можно подразделить на две группы:

а) растворы для каменной кладки, основным назначением которых является соединение друг с другом в монолит отдельных камней, штучных изделий и строительных деталей;

б) растворы для штукатурки, которыми покрывается поверхность конструкций для придания им специальных свойств (декоративных, гидро- и теплоизоляционных, акустических и т. п.) или для выравнивания поверхности перед проведением отделочных работ.

По составу строительные растворы подразделяют на простые, состоящие из вяжущего и мелкого заполнителя, и сложные, когда в состав раствора входят два вяжущих, например, цемент, известь и заполнитель. Состав раствора выражают соотношением:

простой раствор – цемент : песок = 1 : n,

сложный раствор – цемент : добавка : песок = 1 : m : n.

В зависимости от прочности растворы подразделяют на марки: «4», «10», «25», «50», «75», «100» и « 150». По морозостойкости растворы также подразделяются на марки: М_рз – 10, М_рз – 15 и так далее до М_рз, – 300.

Важнейшим свойством строительных растворов является пластичность, т. е. способность изменять свою форму под влиянием внешних сил без нарушения сплошности и однородности. Пластичность зависит от консистенции (густоты) раствора, которая регулируется добавкой воды. Измеряют консистенцию величиной погружения в раствор специального конуса, выраженной в сантиметрах.

Пластичность раствора в значительной степени определяется его водоудерживаюшей способностью, т. е. способностью не расслаиваться при кратковременной выдержке и транспортировке и сохранять воду в достаточном для гидратации цемента количестве при отсосе ее пористыми материалами, из которых производится кладка или на которые наносится штукатурка. Водоудерживающая способность раствора зависит от содержания в нем вяжущих веществ и поверхностно-активных добавок, повышающих адсорбционную способность зерен заполнителя.

Пластичность раствора определяет удобоукладываемость, т. е. способность раствора распределяться тонким слоем по поверхности конструкции или замоноличиваемых раствором строительных деталей. Удобоукладываемость раствора определяется содержанием в смеси вяжущего вещества и воды, а также крупностью зерен заполнителя. Чем жирнее раствор, т. е. чем больше в нем цементного теста и чем мельче заполнитель, тем лучше удобоукладываемость раствора, тем тоньше и ровнее можно сделать швы в кладке или покрытие при штукатурке; чем лучше удобоукладываемость раствора, тем выше производительность труда каменщиков и штукатуров.

Удовлетворительная пластичность строительных растворов получается при соотношении цемент : песок, равном 1 : 3 по объему или 1 : 4 по весу. При введении в раствор 0,5–0,2% поверхностно-активных веществ, таких, как мылонафт, омыленные жирные кислоты, сульфит-спиртовая барда, и некоторых других это соотношение можно увеличить до 1 : 4–5.

В современных условиях, когда основным и наиболее дешевым вяжущим стал портландцемент, все более проявляет себя несоответствие требований прочности строительных растворов и их пластичности. Так, при использовании цемента марки «300» для получения раствора марки «25» достаточен его расход около 100 кг на 1 м³ песка, тогда как для обеспечения нужной пластичности требуется расход вяжущего примерно 300 кг/м³, при котором получится раствор марки «100». Поэтому для изготовления многих строительных растворов требуются малоактивные вяжущие, удовлетворяющие условию

R_в = 4R_р,

где R_в – активность вяжущего, кг/см²;

R_р – прочность раствора, кг/см².

Таким образом, для изготовления раствора марки «25» требуется вяжущее с активностью 100 кг/см², для раствора марки «50»– с активностью 200 кг/см² и т. д.

При использовании для изготовления растворов высокоактивных цементов их обычно разбавляют минеральными порошкообразными добавками, например, известью–пушонкой, пылевидными золами ТЭЦ, молотыми гидравлическими добавками, или при приготовлении смеси в растворомешалку вводят известковое молоко, известковое тесто, глиняный и различные промышленные шламы. Все эти добавки имеют определенное назначение:

– придание раствору пластичности, что обусловило их название;

– пластифицирующие добавки.

При приближенных подсчетах можно принимать, что снижение активности цемента пропорционально его разбавлению добавкой. Но так как большинство добавок имеет отличную от цемента истинную плотность и другую водопотребность, величину добавки точнее рассчитывать по формуле

R_в = R_ц ,

где R_в – активность вяжущего, кг/см²;

R_ц – активность цемента, кг/см²;

D – содержание добавки в смешанном вяжущем (доли единицы);

H_д, H_ц – нормальная густота теста добавки и цемента (доли единицы);

_д, _ц – истинные плотности добавки и цемента, г/см³.

При использовании извести и глины для определения величины добавки пользуются более простой формулой H. А. Попова:

R_в = ,

где К – коэффициент, характеризующий качество добавки; для глины его принимают равным 1,3–1,5, а для извести – 1,8–2,0;

D₁–величина добавки по отношению к весу цемента.

Многие из пластифицирующих добавок обладают вяжущими свойствами, поэтому растворы, состоящие из цемента, добавки и заполнителя, называют сложными растворами и обозначают:

цемент : добавка : заполнитель = 1 : Д : 3,

где величина «Д» соответствует количеству килограммов добавки, а величина «3» – количеству литров заполнителя, приходящихся на 1 кг цемента.

Прочность строительных растворов, так же как и прочность бетонов, зависит от активности цемента (R_ц) и водоцементного отношения. Эту зависимость можно выразить формулой

R_p = 0,25R_ц(Ц/В–0,4).

Специфические условия твердения раствора, а именно, его контакт с пористым основанием, отсасывающим воду и меняющим величину В/Ц в неподдающихся учету пределах, а также химическое взаимодействие продуктов гидролиза цемента с минералами заполнителя, не позволяют вести достаточно точных расчетов, свойственных тяжелым бетонам. Поэтому прочность растворов принимают как функцию от расхода цемента и расчет ведут по формуле Н. А. Попова:

R_р = К₁R_ц(Ц - 0,05) + 4,

где К₁– коэффициент, зависящий от крупности песка, изменяющийся в пределах 1,3–2,2;

Ц – расход цемента в тоннах на 1 м³ песка.

В течение первых 28 дней прочность растворов изменяется по тому же закону, что и прочность бетонов, хотя математическое выражение его выглядит несколько по-иному:

R₂₈ = R_z ,

где n – число дней твердения.