книги из ГПНТБ / Александровский А.В. Материаловедение для штукатуров, плиточников, мозаичников учебник

В е р м и к у л и т — минерал из группы слюд, отличающийся свойством вспучиваться до 25-кратного объема при температуре 350° d Объемная масса вспученного вермикулита (ГОСТ 12865—■ 67) находится в пределах 300—400 кг/м3.

Органические легкие заполнители

К органическим легким заполнителям относятся опилки, соло­ менная сечка, мох, торф.

Д р е в е с н ы е о п и л к и — это отходы деревообрабатывающей промышленности. Используют их как заполнитель для теплоизоля­ ционных штукатурок, эксплуатируемых в сухих условиях. Опилки должны быть сухими и без следов масла. Объемная масса опилок около 300 кг/м3.

Опилки широко применяют для приготовления гипсоопилочных мастик, которыми приклеивают листы сухой штукатурки. Опилки, особенно хвойных пород, содержат органические вещества, которые замедляют схватывание гипса. Влажность опилок для изготовления гипсоопилочной мастики не должна превышать 20%.

С о л о м е н н а я с е ч к а (из соломы хлебных злаков) хорошо армирует штукатурные растворы. Ее широко применяют в южных районах как теплый заполнитель глиняных штукатурок для неот­ ветственных помещений. Из смеси соломенной сечки и глины при­ готовляют саман (саманный кирпич).

Перевозка органических легких заполнителей на дальние рас­ стояния значительно повышает их стоимость, поэтому их примене­ ние экономически оправдано только при местном производстве.

§ 26. НАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ МАСТИК

Для крепления облицовочных материалов применяют различные клеи и мастики на основе высокомолекулярных вяжущих материа­

толстом клеевом слое наполнитель образует скелет аналогично заполнителю в строительном растворе, благодаря чему не только снижается расход вяжущего материала, но и повышается прочность соединения. К наполнителям относятся порошкообразные мате­ риалы с крупностью зерен менее 150 мк. Среди измельченных мине­ ральных наполнителей принято различать пылевые частицы разме­ ром менее 10 мк и каменную муку с размером частиц 10—150 мк. Наименьший расход вяжущего материала достигается при соотно­ шении по объему муки около 65% и пыли — 35%.

В зависимости от химической стойкости различают наполнители кислотостойкие, щелочестойкие и универсально стойкие.

К кислотостойким наполнителям относятся молотый кварцевый песок, андезитовые и диабазовые мука и пыли, каолин и асбест.

110

полнитель. Однако он обладает существенным недостатком — почти все полимерные вяжущие материалы плохо сцепляются с кварцем, что не позволяет получать клеевое соединение с высокой прочно­ стью. Объемная масса зависит от степени измельчения и находится в пределах 1200—1500 кг/м3.

Несколько лучшим сцеплением с полимерными вяжущими мате­ риалами обладает разновидность кварца — м а р ш а л и т . По хими­ ческому составу маршалит состоит из кремнезема ЭЮг и пред­ ставляет собой порошок белого цвета.

А н д е з и т о в а я м у к а и п ы л ь позволяют получить значи­ тельно более прочный клеевой слой. Это объясняется большой пори­ стостью зерен андезита, которая составляет от 10 до 20%. Благо­ даря наличию пор зерна хорошо пропитываются полимером, чем обеспечивается их тесная связь. Объемная масса андезита в порош­ ке 1200—1500 кг/м3. Цвет его серый.

Д и а б а з о в а я м у к а и п ы л ь — порошок темно-серого цвета

от других глинистых пород каолин содержит очень мало частиц раз­ мером менее 0,1 мк. Их количество в каолине не превышает 2%, тогда как в других глинах их может быть от 4 до 60%. Из-за отсут­ ствия мелких частиц он очень слабо набухает в воде, что делает его хорошим наполнителем в клеевых составах.

А с б е с т (ГОСТ 12871—67) — минерал волокнистого строения. Его волокна очень тонки, эластичны и прочны, их можно скручи­ вать и ткать так же, как растительные волокна. По структуре асбест может быть двух видов: спутанно-волокнистый, состоящий из переплетающихся нитевидных кристаллов, и параллельно­ волокнистый. По химическому составу асбест — стойкое соединение окиси магния и окиси кремния. Наряду с кислотостойкостью он до­ статочно щелочестоек; кроме того, он малотеплопроводен и огне­ стоек. Промышленность выпускает асбест семи сортов. В качестве наполнителя для клея используют, как правило, асбест 7-го сорта и отходы. Объемная масса асбеста в порошке составляет 1000— 1500 кг/м3. Важное свойство асбеста — способность распушаться в жидкой среде, образуя сетчатую структуру. Добавка асбеста по­ вышает вязкость клеевого состава и теплостойкость соединения. Кроме добавки в клеевые составы, низшие сорта асбеста исполь­ зуют в качестве наполнителя в растворах для теплоизоляционных и огнестойких штукатурок.

Все наполнители, используемые для составов, в которых при­ меняется кислотный отвердитель полимерного вяжущего вещества, не должны содержать окисей металлов и главным образом желе­ зистых примесей. При их взаимодействии с кислотой может про­ изойти выделение водорода, что приведет к вспучиванию приклеен­ ной облицовки. Для проверки щепотку наполнителя бросают

111

в стакан с кислотой; выделение пузырьков газа укажет на непри­ годность наполнителя.

К щелочестойким наполнителям относятся ранее рассмотренные плотные известняки, доломиты, а также мел, цемент, тальк и цинко­ вые белила.

И з в е с т н я к о в ы е и д о л о м и т о в ы е м у к а и п ы л ь об­

нием с полимерными вяжущими материалами, чем известняк.

М ел — осадочная горная порода белого цвета. По химическому составу представляет в основном углекислый кальций CaCG3. Выпу­ скаемый промышленностью мел молотый (ГОСТ 17498—72) — тон­ кий порошок. В штукатурных работах мел применяется в качестве разбелителя для цветных растворов.

Т а л ь к — минерал, состоящий в основном из смеси магнези­ та и кремнезема. Тальк молотый (ГОСТ 879—52) представляет со­ бой жирный на ощупь, желтоватый, реже зеленоватый тонкий по­ рошок.

О к и с ь цинка , или цинковые белила (ГОСТ 202—62), пред­ ставляет собой порошок белого цвета с размером частиц 0,8—2 мк. Из-за своей высокой стоимости окись цинка применяется только в композициях на основе дивинилстирольного каучука. Это объяс­ няется тем, что она способна вступать в реакцию с отдельными атомами молекулы каучука и образовывать при этом дополнитель­ ные связи между смежными молекулами полимера. Такие связи повышают прочность затвердевшего полимера. За это свойство окись цинка называют добавкой — усилителем. Применять окись цинка в композициях с поливинил ацетатной смолой нельзя, так как они образуют нерастворимый осадок.

К универсально стойким наполнителям относятся материалы, состоящие в основном из углерода: графит, кокс и сажа. Все эти материалы хорошо соединяются с полимерными вяжущими, а сажа в композициях с каучуками обладает свойствами усилителя. В шту­ катурных работах их применяют в качестве черных пигментов

вдекоративных растворах.

Гр а ф и т — природный минерал серовато-черного цвета с ме­ таллическим блеском, плотностью 2,2 г/см3. В качестве наполнителя

используется молотый графит — графитовая мука. По сравнению с коксом и сажей графит дает менее прочные мастики, но очень химически стойкие (в том числе и к плавиковой кислоте).

К о к с — продукт обжига каменного угля в коксовых печах на коксохимических заводах. Основное его назначение — топливо для доменных печей. Твердое вещество черного цвета плотностью 1,9 г/см3. Наличие пор обеспечивает его хорошее сцепление с поли­ мерными вяжущими материалами.

С а ж а — продукт сжигания нефтяных и каменноугольных масел при ограниченном доступе воздуха или термической переработке без доступа воздуха.

112

Отечественная промышленность выпускает более десяти раз­ личных видов сажи. Плотность сажи находится в пределах 1,8—1,9. Меньшую плотность имеют сажи с более мелким размером частиц, который составляет в ммк у канальной газовой сажи — 28—38, антраценовой — 34—39, печной газовой — 60—65, форсуночной —

100—120, ламповой — 160—200 и термической 250—300.

Чем меньше размер частиц сажи, тем большим усиливающим действием на каучуковые полимеры она обладает. В клеевых ком­ позициях сажу применяют в смеси с более крупным наполнителем.

Кроме перечисленных наполнителей, в тех случаях, когда тре­ буется получить цветной клеевой состав, применяют минеральные пигменты — охру, сурик, ультрамарин. Порошки пигментов должны быть химически стойкими к составляющим клея или мастики.

Все наполнители, применяемые для приготовления клеевых составов, не должны содержать влаги. Поэтому хранить их надо в условиях, исключающих возможность увлажнения, и в случае необходимости перед употреблением высушивать.

8 Александровский А. В,

Г Л А В А V

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

ИМОЗАИЧНЫЕ СМЕСИ

§27. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАСТВОРАХ

ИИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Строительным раствором называется составленная в определен­ ной пропорции смесь неорганического вяжущего материала, запол­ нителя, воды и в необходимых случаях специальных неорганических или органических добавок, твердеющая с течением времени в кам­ невидное тело.

До начала схватывания вяжущего материала эту смесь назы­ вают растворной смесью.

Вяжущее в растворе обволакивает частички заполнителя, умень­ шая трение между ними, в результате чего раствор приобретает необходимую для работы подвижность. В процессе твердения вяжу­ щий материал прочно связывает между собой отдельные частицы заполнителя.

Всоответствии с применяемым вяжущим материалом растворы называют глиняными, известковыми, гипсовыми, цементными и т. д.

Взависимости от свойств вяжущего материала различают воз­ душные растворы, твердеющие в воздушно-сухих условиях (напри­ мер, гипсовые, глиняные), и гидравлические, начинающие твердеть

на воздухе и продолжающие твердеть в воде или во влажных усло­ виях (цементные).

Растворы, приготовленные на одном вяжущем материале, назы­ ваются простыми, а на нескольких вяжущих материалах — смешан­ ными.

Простыми являются растворы известковые, цементные, гипсовые и т. д.; смешанными — цементно-известковые, известково-гипсовые, цементно-глиняные и т. п.

Составы простых растворов обозначают двумя числами. Первое число (обычно единица) показывает, что вяжущего материала в растворе одна объемная часть. Последнее число в соотношении с первым показывает, сколько объемных частей заполнителя при­ ходится на одну часть вяжущего материала. Например, известко­ вый раствор состава 1 : 3 означает, что в данном растворе на одну часть извести приходится три части заполнителя.

Для смешанных растворов соотношение состоит из трех чисел, из которых первое число (единица) выражает объемную часть

114

различной крупности. Например, 1 м3 песка с зернами диаметром 1 мм весит около 1400 кг, а из смеси зерен диаметром 0,15—5 мм

весит 1600—1700 кг.

Прочность. Прочность растворов на сжатие определяют, испы­ тывая стандартные образцы в виде кубиков размером 70,7X70, 7X70,7 мм, которые изготовляют, выдерживают и испытывают в соответствии с указаниями ГОСТ 5802—66. В зависимости от пре­ дела прочности при сжатии определяют марку раствора. Для рас­ творов строительными нормами и правилами (СНиП ГВ, 11—62)

установлено 8 марок: 4, 10, 25, 75, 100, 150, 200 и 300. Растворы марок 4 и 10 изготовляют преимущественно на извести, марок 4, 10 и 25 — на местных вяжущих материалах. Прочность растворов на растяжение в 5—10 раз меньше их прочности на сжатие.

На прочность растворов оказывают влияние: активность вяжу­ щего материала, качество заполнителей, количество воды, условия приготовления и выдерживания, возраст.

Влияние вяжущего материала на прочность раствора принято характеризовать двумя величинами: давлением когезии, характе­ ризующим силы сцепления между частицами самого вяжущего материала, определяемые обычно как предел прочности при растя­ жении образцов, изготовленных из чистого цементного теста или теста другого вяжущего материала, и давлением адгезии, характе­ ризующим силу сцепления теста с зернами заполнителя (в более общем понятии с другими материалами).

Для большинства растворов давление адгезии меньше, чем дав­ ление когезии. На величину адгезии оказывают большое влияние вид и качество заполнителя. Если вещество заполнителя может вступать в химическое взаимодействие с тестом вяжущего мате­ риала, то в таких растворах давление адгезии может превышать давление когезии.

Таким свойством обладают, например, некоторые цементные растворы с заполнителем из гранулированного шлака. В них благо­ даря химической активности гранулированного шлака, содержаще­ го окиси кальция и магния, обеспечивается химическое взаимодей­ ствие между цементным тестом и шлаком в зоне контакта, благо­ даря чему прочность сцепления повышается.

Наличие в заполнителе посторонних примесей (глина или др.) резко уменьшает давление адгезии и снижает прочность раствора.

В некоторых случаях примеси вызывают изменение объема затвердевшего раствора, в частности набухание частиц глины при смачивании их водой может привести к образованию трещин в рас­ творе. Наличие в растворе непогасившихся зерен кальция или магния вызывает нарушения штукатурного слоя (раковины, кавер­ ны), называемые «дутиками», что объясняется резким увеличением объема этих зерен при гашении под действием воды. Примеси серы вызывают образование сернокислых соединений, разрушающих цементный камень.

Неправильная форма и шероховатая поверхность заполнителя обеспечивают лучшее сцепление его с цементным (или другим)

116

тестом. Растворы на таких заполнителях при прочих равных усло­ виях обеспечивают более высокую прочность, чем при заполнителях с округлой формой и окатанной поверхностью зерен.

Прочность раствора в значительной степени зависит и от проч­ ности самого заполнителя. Прочность раствора с заполнителем из твердых пород может быть на 25—50% выше, чем при применении заполнителей с низкой прочностью (шлак и другие пористые запол­ нители) .

Значительное влияние на прочность и другие свойства раствора оказывает количество воды затворения. Его принято характеризо­ вать водовяжущим отношением, т. е. числом, которое получается, если массу воды затворения разделить на массу вяжущих мате­ риалов. В зависимости от вида вяжущего материала различают водоцементное, водоизвестковое отношение и т. д.

Установлено, что с увеличением водовяжущего отношения выше определенного предела прочность раствора уменьшается. Величина этого предела для давления когезии меньше, чем для давления адгезии, так как для обеспечения лучшего контакта теста с поверх­ ностью заполнителя требуется некоторый избыток воды.

Однако при приготовлении строительных растворов приходится брать воды больше, чем это требуется для обеспечения химической реакции затвердевания вяжущего материала. Обычно водовяжу­ щее отношение близко к 0,5, хотя, например, для полной реакции цементного теста достаточно, чтобы водоцементное отношение было в пределах 0,15—0,20.

Необходимость увеличения количества воды в растворной смеси вызывается следующими обстоятельствами: работать с растворной смесью с малым количеством воды очень трудно; избыток воды в растворной смеси должен компенсировать ее потери через испа­ рение с наружной поверхности и поглощение воды материалом основания, на которое наносится раствор.

Для того чтобы раствор был прочным, все его составляющие должны быть хорошо перемешаны, а смесь однородной. Поэтому техническими условиями специально оговаривается минимальный срок перемешивания растворной смеси в растворосмесителе. Не меньшее влияние на прочность раствора оказывают и условия твердения. Понижение температуры замедляет реакцию твердения вяжущего вещества, а замораживание раствора приводит к резко­ му снижению его прочности из-за разрывов контактов между кри­ сталлами вяжущего при замерзании воды. Быстрое испарение воды при сушке раствора нагревательными приборами или в условиях жаркого климата может привести к тому, что в поверхностном слое ее окажется недостаточно для реакции. Такой раствор будет осы­ паться. Чтобы этого не произошло, поверхность раствора необхо­ димо смачивать.

С течением времени прочность раствора повышается, что связа­ но с особенностями твердения вяжущих материалов. В известковых растворах увеличение прочности вызывается карбонизацией изве­ сти. В цементных растворах различные минералы, входящие в

117

состав цемента, требуют разного времени для своего твердения. Техническими условиями устанавливается, что прочность раствора для отнесения его к той или иной марке определяется, как правило, в 28-дневном возрасте.

Плотность раствора означает степень заполнения объема за­ твердевшего раствора твердой частью его составляющих. Осталь­ ной объем раствора заполнен водой, водяными парами и воздухом. От плотности раствора, которая является одним из важных его свойств, зависят его теплопроводность, водопроницаемость, моро­ зостойкость и долговечность. Образование пор в растворе проис­ ходит из-за неправильного соотношения зерен различных разме­ ров, вовлечения воздуха в растворную смесь при ее приготовлении и испарении избытка воды затворения.

Для того чтобы получить плотный раствор, надо правильно подбирать зерновой (гранулометрический) состав заполнителей, уменьшать количество воды затворения, обеспечивать хорошее пе­ ремешивание составляющих и соответствующее уплотнение укла­ дываемой смеси.

Водонепроницаемость раствора имеет большое значение в таких конструкциях, как наружная штукатурка зданий, штукатурка или подстилающий слой под облицовку керамической плиткой в ванной комнате, специальные гидроизоляционные штукатурки промышлен­ ных сооружений. Практически водонепроницаемых растворов нет и принято считать водонепроницаемым раствор, пропускающий такое количество воды, которое полностью испаряется с его поверх­ ности, не оставляя мокрых пятен. Менее всего пропускают воду плотные растворы с большой объемной массой. Водонепроницае­ мость раствора можно повысить добавкой в раствор при его при­ готовлении церизита, жидкого стекла или полимерных смол.

Морозостойкость раствора означает способность раствора не разрушаться под воздействием попеременного многократного замо­ раживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии.

Определяют морозостойкость сравнением результатов испыта­ ния прочности стандартных кубиков, часть которых подвергалась определенному числу замораживания и оттаивания, а другая кон­ трольная хранилась в нормальных условиях. Прочность испыты­ ваемых кубиков не должна снизиться более чем на 25% по сравне­ нию с контрольными, а потеря в массе —• превышать 5%. В зависи­ мости от числа циклов, которые выдержат кубики, раствор относят к той или иной марке по морозостойкости (Мрз). Для растворов установлены следующие марки по морозостойкости: 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и 300. Марка 100, например, говорит о том, что раствор должен выдерживать от 100 до 149 циклов.

Морозостойкость в большой степени зависит от плотности и водонепроницаемости раствора. Требованиям морозостойкости должны удовлетворять растворы для наружных штукатурок и под­ стилающих слоев при наружной облицовке.

Изменение объема. Тесто большинства вяжущих материалов при твердении изменяет свой объем. Гипсовое тесто увеличивает

118

объема теста, называют усадкой раствора (бетона). Величина усадки, кроме вида вяжущего материала, зависит от соотношения количества вяжущего материала и заполнителя, водовяжущего отношения и от возраста раствора. Усадка раствора увеличивается с увеличением количества вяжущего материала, приходящегося на единицу объема раствора, а также с увеличением водовяжущего отношения. Особенно быстро деформации усадки нарастают в на­ чальной стадии твердения раствора, постепенно уменьшаются и с течением времени затухают. Для цементных растворов они прак­ тически прекращаются на 90—100-й день. Абсолютная величина усадки колеблется в значительных пределах, достигая до несколь­ ких миллиметров на 1 м длины (для обычных растворов 0,1— 0,4 мм/м).

Вштукатурных, облицовочных и мозаичных работах усадка — нежелательное явление, так как деформации усадки вызывают скалывающие напряжения между штукатурным слоем и основа­ нием, подстилающим слоем и облицовкой, а также могут вызывать появление трещин на отделанной поверхности.

Для уменьшения усадки растворы приготовляют с небольшим количеством вяжущего материала, применяют различные расши­ ряющие или полимерные добавки. Подробнее явление усадки и меры борьбы с ней изложены в § 34.

Взависимости от соотношения между количеством вяжущего материала и заполнителя различают жирные, нормальные и тощие растворы и растворные смеси.

Жирными называются растворы с избытком вяжущего мате­ риала. Их смеси очень пластичны, но дают большую усадку; нане­ сенные толстым слоем жирные растворы растрескиваются.

Тощие растворные смеси содержат относительно небольшое количество вяжущего материала. Они малопластичны и поэтому менее удобны в работе. Однако они дают очень малую усадку, что весьма ценно при облицовочных работах.

Жирность растворной смеси можно определить следующим способом. В течение 1—2 мин помешивают смесь палкой или веслом (рис. 17). Тощая смесь почти не прилипает к палке или веслу. Растворная смесь средней жирности, т. е. нормальная, прилипает в отдельных местах. Большое количество прилипшего раствора указывает на то, что смесь жирная.

Основными свойствами, характеризующими растворную смесь, является подвижность и водоудерживающая способность. Для того чтобы растворной смесью было удобно и легко работать, она должна быть пластичной. Пластичность растворной смеси принято характеризовать ее подвижностью.

Определяют подвижность всех растворных смесей, кроме моза­ ичных, при помощи стандартного жестяного конуса (рис. 18) высотой

119