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

Твердеет жидкое стекло в результате испарения воды, а также взаимодействия с углекислым газом (СОг), находящимся в воз­ духе. При этом образуется кристаллический углекислый натрий или калий и аморфный кремнезем.

Более быстрому твердению жидкого стекла способствует добав­ ка кремнефтористого натрия Na2SiF6.

Натриевое жидкое стекло с модулем от 2,5 до 3 и плотностью 1,43—1,55 г/смг применяют в качестве вяжущего вещества в виде водного раствора совместно с кремнефтористым натрием и моло­ тыми наполнителями для приготовления кислотостойких бетонов и растворов, а также огнезащитных обмазок. Кроме того, оно ис­ пользуется для получения жаростойких бетонов, эксплуатирующих­ ся при температуре не выше 1400° С, и уплотнения (силикатиза­ ции) штукатурных растворов, бетонной и каменной кладки, а так­ же грунтов.

Калиевое жидкое стекло должно иметь модуль в пределах от 3 до 4 и плотность 1,4—1,42. Его применяют в качестве связую­ щего в мастиках, замазках и силикатных красках, а также при приготовлении кислотостойких растворов и бетонов.

Часто поступившее на стройку жидкое стекло имеет более вы­ сокую плотность, чем требуется. Определить количество воды, ко­ торое требуется добавить для получения раствора нужной концен­ трации, можно по формуле

у _ _ у 6н От

От — 1

где V — количество воды, которое надо добавить в раствор; Ун— начальный объем жидкого стекла; рн— начальная плотность жид­ кого стекла; Qm — требуемая плотность раствора.

Пример. Имеется 5 л раствора стекла плотностью 1,52 г/см3, а требуется получить раствор плотностью 1,38 г/см3. Тогда количество воды, которое надо долить в раствор, равно:

У =5 1,52 — 1,38 = 1,85 л. 1 ,3 8 -1

Этой же формулой можно пользоваться при разведении водных растворов и других материалов.

Перевозят жидкое стекло в бочках, хранят в закрытых поме­ щениях, которые в зимнее время должны отапливаться.

§13. ЦЕМЕНТЫ

Кцементам относится большая группа гидравлических вяжу­ щих материалов, отличающихся друг от друга техническими свой­ ствами, назначением и областью применения.

Наибольшее распространение имеют портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент и др.

50

ность нарастает медленнее, в основном за счет высыхания рас­ твора или бетона, и через 3 месяца прочность нарастает очень мало. Во влажной среде и при положительной температуре нара­ стание прочности происходит даже в течение 30 лет и больше.

Твердение цемента можно ускорить, добавив в цементный рас­ твор хлористый кальций (СаСЬ) или 1—2%-ный раствор соляной кислоты (НС1). Хлористого кальция вводят 1,5—3% от массы цемента в зависимости от вида цемента. Правильно подобранной добавкой можно увеличить прочность раствора трехдневного воз­ раста почти в два раза.

Замедлить схватывание цемента можно, добавляя сернокислое окисное железо или слабый раствор серной кислоты.

Портландцементное тесто при воздушном твердении несколько уменьшается в объеме. Технические условия требуют, чтобы это изменение объема было равномерным. Проверяют его кипячением в воде и пропариванием лепешек из цементного теста в возрасте

24 ч.

Уменьшение объема цементного теста вызывает соответствую­ щее уменьшение объема затвердевшего раствора, которое назы­ вается усадкой. В отделочных растворах усадка может вызвать появление трещин или отслоение штукатурки и облицовки.

Как правило, с течением времени величина усадки портландцементного камня возрастает. Наибольшие деформации бывают в начальный период твердения, в дальнейшем они несколько уменьшаются.

На величину усадки цементного камня большое влияние ока­ зывают условия твердения. Так, при уменьшении относительной влажности воздуха с 80 до 40% величина усадки возрастает почти в 2,5 раза. При относительной влажности воздуха 60% величина усадки может достигать через 7 суток — 0,4 мм/м; через 28 суток — 0,6 мм/м и через 180 суток — 1,7 мм/м.

Если же твердение портландцементного камня происходит в воде, то он увеличивается в объеме — набухает. Величина набу­ хания в несколько раз меньше усадки и обычно находится в пре­ делах 0,1—0,3 мм/м.

Наша промышленность выпускает следующие разновидности портландцемента: пластифицированный, гидрофобный, сульфато­ стойкий, быстротвердеющий, белый и цветной портландцемента.

Кроме того, выпускаются специальные цементы для отдельных видов строительных работ: портландцемент для бетонных покры­ тий автомобильных дорог; портландцемент для производства асбестоцементных изделий.

П л а с т и ф и ц и р о в а н н ы й п о р т л а н д ц е м е н т получают, размалывая портландцементный клинкер совместно с пластнфици-. рующими добавками. В качестве такой добавки чаще всего при­ меняют концентраты сульфитно-спиртовой барды.

Пластифицированный портландцемент дает возможность полу­ чать растворные смеси с повышенной подвижностью и удобоукладываемостью. Кроме того, растворы на этом цементе обладают

52

повышенной морозостойкостью. В отделочных работах на пласти­ фицированном цементе целесообразно приготовлять тощие раство­ ры для крепления облицовочных плиток.

Г и д р о ф о б н ы й п о р т л а н д ц е м е н т изготовляют, вводя в обычный портландцемент гидрофобно-пластифицирующую до­ бавку. Добавки понижают гигроскопичность цемента, что увели­ чивает сроки его хранения без снижения прочности, а также по­ вышает подвижность и удобоукладываемость растворных смесей и морозостойкость растворов. По техническим условиям гидро­ фобный цемент не должен впитывать в себя воду в течение 5 мин.

Существует простой способ, чтобы отличить его от обычного цемента. Для этого в стакан с водой бросают щепотку цемента. Обычный цемент тонет, а гидрофобный распределяется по поверх­ ности воды в виде пленки.

С у л ь ф а т о с т о й к и й п о р т л а н д ц е м е н т изготовляют из клинкера определенного химического и минералогического состава. Он обладает повышенной стойкостью к воздействию воды, содер­ жащей сульфаты (соединения серы), и морозостойкостью. Эти свойства определяют область его применения для отделки соору­ жений, находящихся в условиях сульфатной среды при одновре­ менном систематическом попеременном замораживании и оттаи­ вании, увлажнении и высыхании. Применение его в обычных строительных растворах, где не используются его специфические свойства, не допускается. Растворные смеси на этом цементе в начальный период твердения набирают прочность несколько мед­ леннее, чем с другими цементами.

Техническими условиями допускается при помоле клинкера вводить пластифицирующие или гидрофобно-пластифицирующие добавки. В этом случае к названию цемента добавляют слова пластифицированный или гидрофобный, например, пластифициро­ ванный сульфатостойкий портландцемент.

Б ы с . т р о т в е р д е ю щ и й п о р т л а н д ц е м е н т (БТЦ) (ГОСТ 5.1639—72) благодаря подбору соответствующего химиче­ ского и минералогического состава клинкера и более тонкому помолу интенсивнее, чем обычный портландцемент, набирает прочность в начальный период, твердения. Этот цемент следует применять при ремонтных и восстановительных, а также зимних работах, где требуется быстрое нарастание прочности.

Б е л ы й п о р т л а н д ц е м е н т (ГОСТ 965—66) получают из клинкера чистого известняка и белой глины, свободных от окиси железа и марганца.

Белый портландцемент выпускают трех сортов в зависимости от степени белизны: высший, БЦ-I и БЦ-П. Сорта определяют по специальной цветовой шкале.

Тонкость помола этого цемента должна быть такой, чтобы че­ рез сито № 008 проходило не менее 88% цементного порошка, взятого для просеивания.

Белый портландцемент — это декоративный вяжущий материал, предназначенный для архитектурно-отделочных, штукатурных,

53

скульптурных и малярных работ; из него также изготовляют строительные детали.

Ц в е т н ы е п о р т л а н д ц е м е н т ы (ГОСТ 15825—70) полу­ чают совместным помолом портландцементного клинкера с пиг­ ментным сырьем, минеральными или органическими пигментами (красящими веществами). Недостаток этого способа в том, что большой расход пигмента приводит к снижению прочности цемен­ та и к его удорожанию.

В целях удешевления цветных цементов применяется промыш­ ленный способ получения цветного клинкера путем введения в

цементную шихту окислов различных металлов. Полученные этим способом цветные цементы меняют несколько свой цвет в процессе твердения. Поэтому при подборе состава для получения опреде­ ленного цвета надо исходить из цвета цементного камня после ускоренного твердения в условиях повышенной влажности и тем­ пературы или 28 дней нормального твердения. В обоих случаях при помоле добавляют некоторое количество гипса и активной минеральной добавки.

Исходным сырьем для получения цветных цементов служат клинкер белого цемента, цветной клинкер или отбеленный клинкер с пониженным содержанием окислов железа и марганца. Пигмен­ ты должны обладать надлежащей красящей способностью, щелоче- и светостойкостью.

Количество добавляемых пигментов не превышает: минераль­ ных — 15% от массы цемента, а органических — 0,3%.

Строительными нормами предусматриваются цветные цементы желтого, розового, красного, коричневого, зеленого, голубого И черного цветов.

Цветные и белый цементы благодаря их прочности и долговечнрсти — весьма эффективные отделочные материалы. Некоторым недостатком их является повышенная по сравнению с другими цементами усадка. Поэтому они требуют применения качественных заполнителей и приготовления растворов с'уменьшенным расходом цемента.

Применяются цветные цементы для облицовочного слоя сбор­ ных железобетонных деталей, архитектурно-отделочных работ в виде цветных растворов, а также для изготовления цементных красок.

Шлакопортландцементы

Ш л а к о п о р т л а н д ц е м е н т (ГОСТ 10178—6 2 )— вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Получают его, тонко размалывая портландцементный клинкер вместе с гипсом и гра­ нулированным доменным шлаком или тщательно смешивая эти материалы после их измельчения.

В шлакопортландцементе шлака должно быть не менее 30 и не более 60% от массы цемента. Государственный стандарт допу­ скает замену части шлака активными минеральными добавками.

54

Техническими условиями допускается добавление при помоле шлакопортландцементов пластифицирующих или гидрофобнопластифицирующих добавок. В этом случае к названию цемента добавляется слово пластифицированный или гидрофобный.

Плотность шлакопортландцемента несколько ниже плотности портландцемента (2,9—3,0), соответственно меньше и объемная масса.

Схватывание шлакопортландцемента происходит медленнее, чем портландцемента. Оно должно начинаться не раньше чем через 45 мин и заканчиваться не позднее чем через 12 ч после затворения цемента водой. Обычно схватывание шлакопортланд­ цемента начинается через 3—4 ч. Благодаря этому растворы и бетонные смеси на шлакопортландцементе можно приготовлять в централизованных растворных узлах и на бетонных заводах и доставлять транспортом на рабочие места, не опасаясь прежде­ временного схватывания цемента. Для нормального твердения шлакопортландцемента необходима температура не ниже 10— 12° С.

Шлакопортландцемент применяют при изготовлении железо­ бетонных конструкций и сооружений, на нем приготовляют также кладочные и= штукатурные растворы.

Преждевременное высыхание отрицательно отражается на твердении шлакопортландцемента, поэтому растворы на этом це­ менте надо выдерживать во влажной среде или систематически увлажнять. При хранении шлакопортландцемент быстрее теряет прочность, чем портландцемент.

Кроме обычного шлакопортландцемента, выпускают быстро­ действующий шлакопортландцемент.

Глиноземистые цементы

Г л и н о з е м и с т ы й ц е м е н т (ГОСТ 969—66) — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество. Его изготовляют из горных пород, богатых глиноземом (бокситов, агальматолитов и др.), смешивая их с известняком или известью.

Глиноземистый цемент имеет вид тонкого порошка светло-се­ рого, серо-зеленого, коричневого или черного цвета. Цвет цемента зависит от исходного сырья и способа его обработки. Тонкость помола этого цемента несколько выше тонкости помола портланд­ цемента; при просеивании глиноземистого цемента на сите № 008

начала затворения. Для получения теста нормальной густоты он требует большего количества воды по сравнению с другими це­ ментами.

Процесс твердения сопровождается значительным тепловыде­ лением — 60—90 ккал/кг.

55

Глиноземистый цемент более стоек, чем другие цементы, к дей­ ствию пресных и сульфатных вод. Температура растворной смеси на глиноземистом цементе не должна превышать 25° С, так как при температуре во время твердения более 25—30° С возможна потеря прочности раствора до 50%. Поэтому глиноземистый це­ мент не допускается применять в условиях жаркого климата.

Резко снижается прочность раствора и при смешивании глино­ земистого цемента с портландцементом и другими цементами. Поэтому хранить его надо отдельно. Кроме того, смесь глинозе­ мистого цемента и портландцемента схватывается очень быстро.

Расширяющиеся и безусадочные цементы

Эти цементы получили свое название благодаря тому, что те­ сто, приготовленное на этих цементах, не только не уменьшается в объеме, а сохраняет его или даже увеличивает. В расширяю­ щихся цементах обычно содержится около 70% глиноземистого цемента. Существует несколько видов расширяющихся безусадоч­ ных цементов.

В о д о н е п р о н и ц а е м ы й р а с ш и р я ю щ и й с я ц е м е н т (ВРЦ) (СНиП 1-В. 2—69) при твердении в воде через сутки уве­ личивает линейные размеры от 0,3 до 1%. Схватывание его начи­ нается не раньше чем через 4 мин и заканчивается не позднее чем через 10 мин после затворения.

В о д о н е п р о н и ц а е м ы й б е з у с а д о ч н ы й ц е м е н т (ВВЦ) (СНиП 1-В. 2—69) в тех же условиях увеличивает линей­ ные размеры от 0,01 до 0,1%. Схватывание начинается не раньше чем через 1 мин и заканчивается не позднее чем через 5 мин. Применяют ВРЦ и ВВЦ, как правило, для гидроизоляционных покрытий и ремонтных работ в условиях поступления воды.

Г и п с о г л и н о з е м и с т ы й р а с ш и р я ю щ и й с я ц е м е н т (ГОСТ 11052—64) увеличивает размеры в тех же условиях на 0,15%, а после 28 дней водного твердения— от 0,3 до 1%. При твердении на воздухе (если в первые три дня обеспечивается до­ статочное увлажнение раствора) цемент является безусадочным или имеет незначительное расширение.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент с замедленными сроками схватывания (начало не раньше чем через 20 мин и ко­ нец не позднее чем через 4 ч) применяют для получения плотных безусадочных гидроизоляционных штукатурок, а также для за­ делки швов в сборных железобетонных конструкциях.

Кислотоупорный цемент

Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент (ГОСТ 5050—69) представляет собой смесь измельченного кварцевого пе­ ска и ускорителя твердения — кремнефтористого натрия. Цемент выпускают двух типов: I — для кислотоупорных замазок и II — для приготовления кислотостойких растворов и бетонов.

56

Кислотоупорный цемент получают, размалывая вместе указан­ ную смесь или тщательно смешивая ее компоненты после измель­ чения. Степень измельчения должна быть такой, чтобы остаток при просеивании через сито с сеткой № 008 не превышал 10% и через сито с сеткой № 0056 — 30%.

Затворяют кислотоупорный цемент раствором натриевого жид­ кого стекла, которое играет роль вяжущего вещества. Для затворения кислотоупорного цемента натриевое жидкое стекло раство­ ряют в воде до плотности 1,36—1,38. Модуль стекла должен быть в пределах 2,65—3,1.

Кислотоупорный цемент твердеет благодаря тому, что в нем образуется и кристаллизуется гель ортокремниевой кислоты. Со­ гласно техническим условиям схватывание цемента I типа должно

Кислотоупорный цемент применяют для обмазок и крепления плиток при облицовке аппаратуры на химических заводах, а также для приготовления кислотостойких растворов и бетонов.

При работе с кислотоупорным цементом надо работать в рес­ пираторе и не допускать попадания цемента на продукты питания, так как кремнефтористый натрий обладает токсическими (ядови­ тыми) свойствами.

Цементы для строительных растворов

В целях экономии цементного клинкера строительными норма­ ми предусмотрен выпуск специального цемента для строительных растворов (МРТУ 21-19—68). Получают цемент совместным из­ мельчением цементного клинкера, гипса и минеральных добавок (активных, гранулированного доменного шлака, малощелочной пыли электрофильтров клинкерообжигательных печей) или тща­ тельным смешиванием раздельно измельченных тех же материа­ лов. Содержание цементного клинкера может быть снижено в зависимости от применяемых минеральных добавок до 30%, в отдельных случаях до 20% от массы цемента. Предел проч­

Начало схватывания цементного теста нормальной густоты должно наступать не ранее 45 мин, а конец не позднее 13 ч от начала затворения. Растворы на этих цементах обладают низкой пластичностью. Поэтому при приготовлении на стройке или рас­ творосмесительных заводах в них нужно вводить пластифицирую­ щие добавки (известь, глину, поверхностно-активные вещества).

При использовании цемента в жарком и сухом климате штука­ турку надо периодически смачивать, не допуская ее высыхания. При несоблюдении этого условия прочность штукатурного слоя резко снижается.

57

М ар ки цем ентов

Марки цементов обозначаются по пределу прочности при изги­ бе образцов балочек размером 40X40X160 мм и сжатии их по­ ловинок, изготовленных из пластичного раствора состава 1:3 (це­ мент : песок) по массе и испытанных в возрасте 28 суток после твердения их в стандартных условиях (ГОСТ 310—60).

Таким способом устанавливают марки для портландцемента, пластифицированного, гидрофобного, белого, сульфатостойкого, портландцементов, шлакопортландцемента, пуццоланового порт­ ландцемента и шлакового магнезиального портландцемента. В табл. 9 приведены требования к каждой марке названных це­ ментов.

Т а б л и ц а 9

Показатели прочности различных марок цементов через 28 суток твердения

П р и м е ч а н и е . Прочерки в таблице указывают, что цемент этой марки не выпускается.

Предел прочности глиноземистого цемента марки 400 при сжа- I, тии через одни сутки должен быть не менее 200 кгс/см2, а через трое суток 400, при изгибе соответственно 35 и 55 кгс/см2; марки 500 при сжатии соответственно 275 и 500 кгс/см2, а при изгибе 40 и 60 кгс/см2; марки 600 при сжатии 350 и 600 кгс/см2 и при изгибе

45 и 65 кгс/см2.

Образцы из быстротвердеющего портландцемента должны обеспечивать через трое суток прочность на изгиб 45 кгс/см2 и на сжатие 280 кгс/см2, а для быстротвердеющего шлакопортландце­ мента соответственно 35 и 200 кгс/см2. Через 28 суток оба цемента должны иметь прочность на сжатие не менее 400 кгс/см2.

Требования по прочности для цветного портландцемента, гип­ соглиноземистого расширяющегося цемента, а также для водо­ непроницаемого расширяющегося и водонепроницаемого безуса­ дочного цементов устанавливаются специальными техническими условиями.

58

П ер ев о зк а и х р ан ен и е цем ентов

Перевозят цементы навалом в специальных вагонах, контейне­ рах, автомашинах-цементовозах или в мешках из четырех-пяти слоев непропитанной бумаги. Навалом нельзя перевозить белый и цветной цементы. Их разрешается транспортировать только в бумажных мешках. В бумажных мешках перевозят глиноземистые, водонепроницаемые расширяющиеся, безусадочные и кислотоупор­ ные цементы. Глиноземистые цементы, кроме того, допускается перевозить в контейнерах или цементовозах.

При транспортировании цемента, особенно в тех случаях, когда его перевозят навалом, все перегрузочные работы следует выпол­ нять механизированным способом — пневматическими и пневмо­ механическими разгрузчиками цемента.

Автотранспортные перевозки цемента осуществляются при по­ мощи специальных машин-цементовозов. Загружают машины че­ рез горловину в верхней части, а выгружают при помощи сжатого воздуха, поступающего от компрессора, который установлен на цементовозе.

Хранят цемент в инвентарных металлических емкостях (силосах и бункерах). Цемент разных марок и видов следует держать в отдельных бункерах. При транспортировании и хранении цемент нужно оберегать от воздействия влаги и загрязнения посторонними примесями.

Длительное хранение отрицательно влияет на прочность всех цементов, кроме гидрофобных, для которых срок хранения прак­ тически не ограничивается. Техническими условиями устанавли­ вается необходимость повторных испытаний их перед использо­ ванием через месяц после первого испытания.

§ 14. МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Общие сведения о магнезиальных вяжущих материалах

К магнезиальным вяжущим материалам относятся тонкомоло­ тые порошки, содержащие окись магния (MgO) и твердеющие при затворении водными растворами некоторых солей, главным образом хлористого или сернокислого магния. Твердеют магнези­ альные вяжущие материалы только на воздухе и поэтому явля­ ются воздушными вяжущими материалами. Применяют их при изготовлении фибролита и ксилолита. Наиболее распространены магнезит и доломит.

Каустический магнезит

Каустический магнезит, или порошок каустический из магне­ зита (ГОСТ 1216—41), получают обжигом и последующим измель­ чением природного магнезита — породы, состоящей в основном из углекислого магния (M.gC03).

59