14.4. Бетонные камни и мелкие блоки

На основе вяжущих изготовляют бетонные камни и мелкие блоки. Применение их для кладки стен вместо кирпича дает существенный экономический эффект, так как благодаря большому размеру камней и блоков достигается высокая производительность труда каменщика, а стоимость 1 м³ камней и блоков ниже стоимости такого же количества кирпича.

Бетонные стеновые камни для несущих и ограждающих конструк­ций всех типов зданий изготовляют размерами от 288 х 138 х 138 до 390 х 190 х 188 мм, массой не более 32 кг, из тяжелых и легких бетонов на цементном, силикатном и гипсовом вяжущих. Применяют их для кладки наружных стен (рядовые и лицевые) и фундаментов (рис. 14.3). Стеновые камни при плотности бетона более 1600 кг/м³ должны быть пустотелыми. Для фундаментов камни изготовляют только из тяжелого бетона без пустот. Лицевые камни могут быть окрашены рельефным рисунком или покрыты декоративным заполнителем. Камни подраз­деляют на семь марок: от 25 до 200. Камни марок 25 и 35 получают из легких бетонов на пористых заполнителях. Марки камней по морозо­стойкости: F15, 25, 35 и 50.

Мелкие стеновые блоки из ячеистого бетона применяют для кладки наружных и внутренних стен малоэтажных зданий и заполнения каркаса многоэтажных зданий. Блоки рекомендуются для применения в помещениях с относительной влажностью не более 75 %. Для стен подвалов, цоколей и других частей зданий, где возможно сильное увлажнение бетона, такие блоки применять запрещается. Изготовляют их из ячеистых бетонов (см. § 12.7).

В зависимости от средней плотности ячеистого бетона (кг/м³) блоки выпускают восьми марок от D500 до D1200. Класс бетона по прочности при сжатии (МПа) соответственно от В 1,5 до В12,5. Морозостойкость блоков для наружных стен должна быть не ниже F25, а блоков для внутренних стен — F15.

Стандартом предусмотрено 10 типоразмеров блоков от 300 х 250 х х 300 мм до 300 х 200 х 600 мм (размеры номинальные). Блоки выпу­скают для кладки на растворе или на клею (второй вариант более эффективен с точки зрения обеспечения теплоизоляционных показа­телей стены). Различие этих двух типов блоков заключается в размерах (при кладке на клею значительно меньше толщина шва) и в точности соблюдения размеров и геометрии блоков. Так, допустимые искривле­ния граней и ребер у блоков для кладки на растворе — 5 мм, а у блоков для кладки на клею — 1 мм.

Большое преимущество блоков из ячеистого бетона — низкая плотность (обычно 500...600 кг/м ), благодаря чему из них можно возводить стены толщиной 30...40 см, отвечающие нормативам СНиП по термическому сопротивлению, без специальной тепло­изоляции.

14.5. Асбестоцемент и асбестоцементные материалы

Бетонные и железобетонные изделия — массивные элементы тол­щиной, как минимум, в несколько сантиметров. Получить легкие тонкостенные изделия из бетона на цементе с обычной прутковой или проволочной арматурой невозможно. Эту проблему можно решить, равномерно распределяя в мелкозернистой смеси на основе портланд­цемента (или другого вяжущего) тонкие армирующие волокна (отрезки стальной проволоки, асбестовое волокно, стекловолокно и др.). Из таких композиционных материалов, называемых фибробетоном, изго­товляют большеразмерные листы, трубы и фасонные изделия толщи-

ной всего несколько миллиметров. Самый распространенный и эф­фективный материал такого рода — асбестоцемент, получаемый на основе распушенного асбеста.

Асбест (от греч. asbestos — неразрушаемый) — собирательное назва­ние группы тонковолокнистых минералов, образующихся в земной коре при воздействии геотермальных вод на ультраосновные магмати­ческие породы. Особенностью асбеста является способность его ми­неральных агрегатов разделяться (распушаться) на тончайшие (диаметром в доли микрона) мягкие волоконца. Благодаря этому свойству асбест получил название «горный лен».

Различают два вида асбеста: амфиболовый (кислотостойкий) и хризотиловый (щелочестойкий). Россия обладает крупнейшими в мире месторождениями хризотилового асбеста, который благодаря уникаль­ным свойствам используется во многих отраслях техники.

Хризотил-асбест — гидросиликат магния 3MgO • 2SiO₂ • 2Н₂О. Элементарные кристаллы хризотил-асбеста — тончайшие трубочки ди­аметром в сотые доли микрометров. Практически асбест разделяется на пучки волокон диаметром 10... 100 мкм, прочность которых на разрыв составляет 600...800 МПа, что сравнимо с лучшими марками стали.

Хризотиловый асбест обладает высокой адсорбционной способно­стью; особенно активно он адсорбирует ионы Са⁺⁺, поэтому его волокна хорошо сцепляются с цементным вяжущим. Щелочестойкость хризотил-асбеста обеспечивает его устойчивость в щелочной среде цементного камня.

Асбест, помимо высокой прочности, обладает уникальным сочета­нием ценных свойств:

• низкой теплопроводностью [0,35...0,41 Вт/(м • К) в нераспушен-ном виде];

• устойчивостью к повышенным температурам (нагрев до 4OO...5OO⁰ С не вызывает в асбесте необратимых изменений);

• высоким коэффициентом трения (например, по стали — 0,8). Из асбестового волокна изготовляют ткани, картон, бумагу, шнуры,

которые благодаря огнестойкости асбеста используют для высокотем­пературной тепловой изоляции. Из смеси асбеста с синтетическими смолами получают асбестотехнические изделия для автотракторной (тормозные колодки и т. п.) и электротехнической (электроизоляци­онные материалы) промышленности.

В последние годы в Европе и США развернулась кампания по запрету использования асбеста, мотивируемая его вредностью. В основе этой кампании лежат не медико-биологические, а конъюнктурные соображения, связанные, в основном, с отсутствием месторождений асбеста в большинстве стран Европы и США. Так, при оценке воздей­ствия асбеста на организм человека не делается различия между кислотостойким амфиболовым асбестом, имеющим в составе тяжелые металлы и способным накапливаться в организме человека, и хризо-

тиловым, разрушающимся в кислых средах, в том числе и в человече­ском организме.

В качестве альтернативы природному асбесту предлагаются искус­ственные минеральные волокна, стоимость которых в несколько раз превышает стоимость асбеста, а их безопасность для человека практи­чески не изучена. Асбестовое волокно — природный материал, не требующий для своего производства энергоемких технологий, поэтому асбест значительно экологичнее искусственных волокон.

Медики считают, что хризотил-асбест при соблюдении правил работы с ним ке представляет опасности для здоровья человека. В асбестоцементных материалах асбест заключен в цементной матрице, что исключает контакт человека с ним и делает его безвредными во всех случаях применения.

Асбестоцемент — искусственный каменный материал, получаемый при затвердевании смеси портландцемента, асбеста (15...20 % от массы цемента) и воды. Асбест хорошо сцепляется с твердеющим цементом, и благодаря высокой прочности при растяжении асбестовое волокно армирует материал по всему объему.

Асбестоцементные изделия в основном производят путем отливки жидко-вязкой массы на частую металлическую сетку с последующим обезвоживанием и формованием. Таким образом получают плоские и волнистые листы и трубы.

Используется и другой способ формования асбестоцементных из­делий — экструзия — выдавливание пластичной массы, как при про­изводстве кирпича (см. § 5.3). Таким образом получают погонажные изделия: подоконные плиты, швеллеры, пустотелые плиты и панели.

Асбестоцемент при сравнительно небольшой плотности (1600...2000 кг/м³) обладает высокими прочностными показателями (предел прочности при изгибе до 30 МПа, а при сжатии до 90 МПа). Он долговечен, морозостоек (через 50 циклов замораживания-оттаи­вания теряет не более 10 % прочности) и практически водонепрони­цаем.

Недостатки асбестоцемента: хрупкость (асбестоцемент не выдер­живает сильных ударных нагрузок), набухание и усадка при изменении влажности асбестоцемента, сопровождающиеся короблением.

Волнистые кровельные листы («шифер») — основной вид листовых асбестоцементных изделий. Шифер широко используют в качестве кровельного материала (его доля в общем объеме производства кро­вельных материалов — около 50 %). Кровельные листы выпускают 6 типоразмеров: длиной 1,2...2,5 м; шириной 0,69..Л,15 м; толщиной 5.5...7,5 мм.

Кроме обычных выпускают листы, окрашенные атмосферостойки-ми красками как в массе, так и с поверхности. В последнее время начался выпуск плоских с фигурной кромкой листов, имитирующих

мелкоштучную черепицу (рис. 14.4). Долговечность асбестоцементных кро­вель — до 50 лет.

Кроме волнистых листов выпускают плоские облицовочные листы длиной до 2,8 м, шириной до 1,6 м и толщиной 4... 10 мм. Плоские листы используют для устройства стен и перегородок по деревянному каркасу, для изготовления санитарно-технических кабин, обли­цовки коридоров, лестниц, балконов. Санитарными нормами разрешено ис­пользование асбестоцементных плит

для отделки интерьеров при условии облицовки их поверхности поли­мерными пленками или окраски эмалями.

Асбестоцементные трубы — очень перспективный вид труб самого широкого назначения, обладающих комплексом ценных свойств. Они не подвержены коррозии как металлические, значительно легче их и не склонны к обрастанию. За счет низкой теплопроводности у асбе­стоцементных труб меньше проблем с промерзанием. Асбестоцемент­ные трубы соединяются с помощью муфт.

Асбестоцементные трубы выпускают безнапорные и напорные, отличающиеся толщиной и прочностными показателями (рис. 14.5).

Безнапорные трубы (диаметром 100 и 150 мм, длиной от 3 до 6 м) применяют для ненапорной канализации, дымоходов, прокладки ка­белей и дренажных коллекторов, а также столбов для оград.

Напорные трубы (диаметром от 100 до 500 мм, длиной 4, 5 и 6 м) используют для водо- и газоснабжения, вентиляции, устройства ко-

лодцев и мусоропроводов. Особенно эффектив­ны такие трубы для прокладки теплотрасс. Тру­бы выпускают под рабочее давление 0,6; 0,9; 1,2. и 1,5 МПа.

Напорные трубы стыкуются с помощью са­моуплотняющихся муфт (рис. 14.6). Резиновые уплотнители муфт имеют несквозные цилинд­рические пустоты. В них входит жидкость, транспортируемая по трубам под давлением, и расширяет резиновые уплотнители, обеспечи­вая тем самым герметичность стыка.

Экструзиожые изделия. В отличие от изде­лий, получаемых по традиционной технологии, в которых волокна ориентированы преимуще­ственно в плоскости изделия, в экструзионных волокна расположены беспорядочно. Из-за это­го для обеспечения равной прочности расход

асоеста при экструзионной технологии выше и составляет около 20 % (от общей массы материала) против 15 % при традиционном методе формования.

Поверхность экструзионных изделий гладкая. Надо отметить, что при резком нагреве до 400...600° С они не «взрываются», как обычные (например, шифер), имеющие слоистую структуру. Морозостойкость экструзионных изделий не менее F50.

Экструзией получают подоконные доски, профильные погонажные изделия и многопустотные панели и настилы.

Многопустотные панели (рис. 14.7) — перспективный вид экстру­зионных изделий: длина панелей — 3...6 м; ширина — 0,6 м и общая

толщина — 60 и 120 мм. Такие панели с пустотами, заполненными теплоизоляционными материалами (минеральной ватой, пенопластами и т. п.), можно использовать для стен и покрытий промышленных и сельскохозяйственных зданий, спортивных сооружений и т. п.

14.6. ДЕРЕВОЦЕМЕНТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Неделовую древесину и отходы деревообработки, составляющие более половины заготовляемой древесины, целесообразно использо­вать в качестве заполнителей в материалах на основе минеральных вяжущих (в основном на портландцементе). При этом используются положительные свойства обоих компонентов:

• минеральное вяжущее защищает древесину от возгорания и гниения, выступая в роли антипирена и антисептика;

• древесина позволяет получать материалы низкой плотности и достаточно высокой прочности.

Для нейтрализации экстрагируемых из древесины органических веществ, замедляющих твердение вяжущего, древесный заполнитель (особенно лиственных пород) обрабатывают специальными раствора­ми, содержащими жидкое стекло, хлорид кальция, сульфата аммония, известь и др. Эти же компоненты можно добавлять непосредственно в бетонную смесь.

На основе неделовой древесины и отходов деревообработки про­изводят цементностружечные плиты, фибролит, арболит, ксилолит и другие материалы.

Цементно-стружечные плиты (ЦСП) получают прессованием дре­весных стружек с цементным вяжущим и минеральными добавками.

Стружки готовят из неделовой древесины как хвойных, так и лиственных пород (размеры стружки: /= 15...45 мм; b = 4...6 мм; 8 = = 0,15...0,5 мм). В качестве минерального вяжущего применяют порт­ландцемент М500 без пластифицирующих добавок. Расход основных компонентов на 1 м³ ЦСП: цемент — 750...850 кг; стружка — 280...350 кг; вода — до необходимой консистенции.

Готовую смесь укладывают на поддоны и прессуют при давлении 1,8...2,0 МПа, после чего проводят термообработку при 80...90° С в течение 8 ч. Окончательное твердение плит протекает в нормальных условиях в течение 14 дн.

Толщина плит— 10...24 мм; плотность ЦСП— 1100...1400 кг/м³; теплопроводность (в сухом состоянии) — 0,3...0,4 ВтДм • К), водопог-лощение (по массе) — 9...16 %; набухание по толщине после 24 ч выдержки в воде — 1...2 %.

Цементно-стружечные плиты — прочный и довольно водостойкий материал. Их используют для изготовления перегородок, потолков, подстилающих слоев полов, ограждений лоджий, вентиляционных коробов и других элементов в жилом, промышленном и сельскохозяй-

ственном строительстве. ЦСП применяют также для изготовдеюяя сборных щитовых зданий.

Арболит (от лат. arbo — дерево + греч. lithos — камень) — легкий бетон, получаемый из смеси дробленых древесных отходов (в том числе опилок) и портландцемента. В зависимости от средней плотности арболит может быть:

• теплоизоляционный (р_т < 500 кг/м³);

• конструкционно-теплоизоляционный (р_т = 500...800 кг/м³).

По прочности при сжатии стандартных образцов арболит делят на классы от В0,35 до В3.5.

Плотность арболита — 400...800 кг/м³; прочность при сжатии — 0,5...6,0 МПа; теплопроводность —0,08...0,17 Вт/(м • К); равновесная (сорбционная) влажность при влажности воздуха (у = 40...90 %) — 4...12 %; морозостойкость — 25...30 циклов.

Арболит как в виде блоков и панелей, так и в монолитном варианте применяют для стен, перегородок, теплоизоляционных покрытий жи­лых и общественных зданий с нормальным режимом эксплуатации. Конструкционный цементный арболит можно армировать стальной арматурой.

Нельзя применять арболит для стен подвалов, цокольной и кар­низных частей зданий, т. е. там, где возможно непосредственное воздействие воды.

Ксилолит (от греч. xylon — древесина) — разновидность арболита, приготовляемого из опилок, древесной муки и магнезиального вяжу­щего (см. § 8.4). Отличается высокой прочностью, достаточной твер­достью и небольшой теплопроводностью. Широко применялся в конце XIX — начале XX в. для устройства бесшовных монолитных полов, по свойствам, близким паркетным; из ксилолита также изготовлялись плитки. В последнее время к ксилолиту вновь возникает интерес у строителей.

Фибролит (от лат. fibra — волокно) получают из тонких длинных древесных стружек (/= 50...200 мм; Ь = 2...5 мм; 8 = 0,3...0,5 мм), называемых «древесная шерсть», и портландцемента (реже магнезиаль­ного вяжущего). Смесь из стружек и вяжущего формуется в виде плит, подпрессовывается и выдерживается до затвердевания вяжущего.

Длина плит — 2,4 и 3,0 м; ширина — 0,6 и 1,2 м; толщина — 30...100 мм; средняя плотность плит (марка) — 300; 400 и 500 кг/м³; прочность при изгибе — от 0,4 до 1,5 МПа; теплопроводность — 0,07...0,13 ВтДм • К); водопоглощение (по массе) — не более 35...40 %.

Фибролитовые плиты применяют в качестве конструкционно-теп­лоизоляционного (марки 400 и 500) и теплоизоляционного (марка 300) материала для заполнения стен, перегородок, утепления перекрытий, но с обязательной защитой поверхностей от продувания.

Благодаря развитой системе открытых пор фибролит обладает хорошими акустическими свойствами, поэтому его используют как звукопоглощающий материал.

Фибролитовые плиты можно использовать в качестве несъемной опалубки при возведении бетонных стен: в них фибролит остается как теплоизоляционный элемент стены.