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

Правильно обожженный магнезит имеет белый или желтова­ тый цвет и плотность в пределах 3,1—3,4. Меньшая плотность ука­ зывает на недожог, а более высокая на пережог.

Полученный в результате обжига каустический магнезит из­ мельчают во вращающихся мельницах.

Каустический порошок из магнезита в зависимости от его хими­ ческого состава делится на три класса. Порошок I класса пред­ назначается для химической промышленности. В строительстве применяют порошки II и III классов.

Начало схватывания магнезитового теста должно наступать не ранее чем через 20 мин, а конец — не позднее чем через 6 ч после затворения.

По показателям прочности при сжатии образцов из жесткого трамбованного раствора, состоящего из одной части вяжущего вещества и трех частей песка, после 28 дней воздушного хране­ ния для каустического магнезита установлены три марки: 400, 500

и 600.

Предел прочности магнезиального вяжущего вещества при рас­ тяжении через сутки после затворения должен быть не менее 15 кгс/см2. Кроме того, каустический магнезит должен выдержи­ вать испытание на равномерность изменения объема при темпера­ туре 20° С.

Каустический доломит

Каустический доломит получают обжигом и измельчением гор­ ной породы — доломита, более распространенной, чем магнезит, но содержащей меньше углекислого магния и больше углекислого кальция. Плотность каустического доломита находится в преде­ лах 2,80—2,85.

Качество каустического доломита вследствие меньшего коли­ чества окиси магния ниже, чем каустического магнезита. В зави­ симости от прочности образцов, аналогичных образцам каустиче­ ского магнезита, установлены следующие марки каустического доломита: 100, 150, 200 и 300.

Затворители для магнезиальных вяжущих материалов

При затворении водой магнезиальные вяжущие материалы обладают низкой прочностью, что объясняется очень малой рас­ творимостью окиси магния в воде. Значительно лучше они раство­ ряются в растворах хлористого или сернокислого магния. Чаще применяют раствор хлористого магния.

Хлористый магний получают из природного минерала карналита при производстве калийных удобрений. Карналит состоит в основном из хлористых солей магния, калия и воды. Значительное количество хлористого магния содержится в морских лиманах и некоторых озерах, откуда его добывают испарением воды.

60

На стройки хлористый магний поступает в виде кристалличе­ ской соли (ГОСТ 7759—55), упакованной в герметичные бара­ баны, или в виде раствора технического хлористого магния.

Желательно, чтобы в техническом хлористом магнии не было органических примесей и железа.

Раствор технического хлористого магния, как правило, имеет повышенное содержание хлористого магния или, как говорят, повышенную плотность1. Перед употреблением такой раствор надо развести водой до требуемой плотности.

Твердение магнезиальных вяжущих материалов

При твердении магнезиальных вяжущих материалов протекают в основном две реакции. Окись магния, взаимодействуя с водой, образует гидрат окиси магния: Mg0H-H20->M g(0H )2. При затворении раствором хлористого магния окись магния, кроме того, взаимодействует с хлористым магнием и водой, образуя оксихло­ рид магния: 3Mg0 + MgCI2 + 6H20-»-3M g0xM gCl2-6H20.

Как гидрат окиси магния, так и оксихлорид магния представ­ ляют собой твердые кристаллические вещества.

Твердение магнезиальных вяжущих материалов сопровожда­ ется выделением значительного количества тепла и некоторым увеличением первоначального объема массы.

Чтобы уменьшить гигроскопичность затвердевших растворов магнезиальных вяжущих материалов, затворенных хлористым маг­ нием, рекомендуется вводить в смесь небольшое количество же­ лезного купороса. Такая добавка, кроме того, повышает водостой­ кость, ускоряет схватывание и уменьшает возможность появления выцветов.

Кроме хлористого магния, сообщающего растворам наиболь­ шую прочность, разрешается затворять магнезиальные вяжущие материалы растворами сернокислого магния, хлористого или сер­ нокислого железа, рапы (отходов при получении брома из мор­ ских озер), искусственного карналита, а также растворами соля­ ной либо серной кислоты. Затворение магнезиальных вяжущих материалов раствором сернокислого магния снижает гигроскопич­ ность изделий и уменьшает их прочность.

Перевозка и хранение

Перевозят магнезиальные вяжущие материалы навалом или в контейнерах либо в бумажных мешках. Хранят в закрытых емко­ стях, предохраняя от увлажнения и засорения. Срок хранения не нормируется, но после двух месяцев хранения их следует прове­ рять в лаборатории перед использованием.

1 Плотность жидких тел принято характеризовать их плотностью относитель­ но воды или в специальных градусах (Боме), Измеряют плотность ареометром.

61

Применение магнезиальных вяжущих материалов

Применение магнезиальных вяжущих материалов основыва­ ется на их способности хорошо схватываться с органическими во­ локнистыми заполнителями, не вызывая их гниения. Магнезиаль­ ные вяжущие материалы широко используются при изготовлении фибролита и ксилолита.

Материал, получаемый на основе магнезиальных вяжущих веществ, называют магнолитом. Если при этом заполнителем слу­ жит асбест, то материал называют асболитом, а если пемза, то пемзолитом.

Каустический магнезит используют для устройства наливных (бесшовных) полов; изготовления плит и плиток для полов и об­ лицовки стен; устройства особо плотных штукатурок, в том числе и искусственного мрамора; изготовления строительных деталей (ступени, проступи, подоконные доски, скульптурные изделия и др.); быстротвердеющих бетонных и ячеистых теплоизоляцион­ ных изделий.

Каустический доломит применяют для изготовления фибролита и других теплоизоляционных материалов, а также для устрой­ ства основания под чистые полы. Кроме того, допускается при­ менять каустический магнезит для производства термоизоляцион­ ных материалов, а каустический доломит для изготовления бетон­ ных камней.

Все изделия на магнезиальных вяжущих веществах не следует применять в помещениях с повышенной влажностью, где они бы­ стро разрушаются.

§ 15. ДОБАВКИ К НЕОРГАНИЧЕСКИМ ВЯЖУЩИМ МАТЕРИАЛАМ И РАСТВОРНЫМ СМЕСЯМ

Для придания неорганическим вяжущим материалам дополни­ тельных технических свойств в их состав вводят различные добав­ ки. Большинство добавок вводят в тонкоизмельченном виде при

"изготовлении вяжущего материала. Некоторые добавки можно вводить и непосредственно в процессе приготовления растворной или бетонной смеси.

По своему назначению добавки к вяжущим материалам под­ разделяются на следующие группы: минеральные активные; до-'

и жаростойких растворов; противоморозные и специальные добавки.

А к т и в н ы м и м и н е р а л ь н ы м и д о б а в к а м и (ГОСТ 6269—63) называются природные или искусственные вещества, которые в тонкоизмельченном виде при смешивании с известьюпушонкой и затворении водой образуют тесто, способное после твердения в воздухе продолжать твердеть и под водой.

62

Природные (естественные) добавки могут быть осадочного или вулканического происхождения. К добавкам осадочного проис­ хождения относятся диатомиты, трепелы, опоки и глиежи. Основ­ ной составной частью диатомитов, трепелов и опок является кремнезем в аморфном состоянии. К добавкам вулканического происхождения относятся пеплы, туфы, пемзы, трассы, витрофиры.

Искусственными добавками являются: доменные гранулиро­ ванные шлаки, белитовый (нефелиновый) шлам, зола-унос. Кроме того, в качестве активной минеральной добавки могут быть ис­ пользованы топливные шлаки, продукты искусственного обжига глины (аглопорйт, керамзит, глинит, демянка), а также самовоз­ горающиеся в отвалах пустые шахтные породы. Эти вещества

(в сутках), за которое данная добавка может обеспечить схваты­ вание и водостойкость теста на основе добавки и извести-пушонки (см. § 8), а также количеством извести, которую добавка погло­ щает из водного раствора за определенный промежуток времени.

Активные минеральные добавки чаще всего применяют в каче­ стве составной части смешанных вяжущих материалов. Однако строительными нормами и правилами допускается их использова­ ние в растворных и бетонных смесях в качестве добавок-наполни­ телей. В этом случае они позволяют уменьшить расход портланд­ цемента и получать более плотные растворы. При этом надо иметь в виду, что введение тонкомолотой добавки может снизить проч­ ность раствора. Поэтому при выборе активной минеральной до­ бавки нужно отдавать предпочтение материалам, обладающим высокой активностью и малой водопотребностью, и строго соблю­ дать рецептуру, рекомендованную лабораторией.

Д о б а в к и - н а п о л н и т е л и к вяжущим материалам, как правило, не обладают вяжущими свойствами и активностью или же имеют недостаточную активность. Небольшое количество (до 10%) наполнителя, не ухудшая качества вяжущего, увеличи­ вает его выход.

Добавки-наполнители подразделяются на природные, получае­ мые из горных пород (известняки, изверженные горные породы, пески, глины и т. п.), и искусственные, получаемые из промышлен­

название, изменяют сроки превращения смеси вяжущего материа­ ла с водой в камневидное тело.

К добавкам-ускорителям твердения цементов относятся: хло­

63

Добавка хлористого кальция в расчете на безводную соль не должна превышать 3% и соляной кислоты — 2 % от массы цемента..

Не следует применять добавок-ускорителей твердения при оштукатуривании: по металлической сетке; поверхностей, предна­ значенных для эксплуатации при относительной влажности воздуха более 60%; поверхностей, в которых по условиям эксплуатации не может быть допущена повышенная гигроскопичность; сооруже­ ний и конструкций, на поверхности которых не допускается обра­ зование высолов, а также в растворы, приготовленные с исполь­ зованием глиноземистых цементов.

При использовании в качестве добавки соляной кислоты нужно строго соблюдать правила техники безопасности по обращению

сней.

Кдобавкам-замедлителям схватывания цементов относятся

гипс, слабый раствор серной кислоты, сернокислое окисное железо.

Для замедления скорости гашения извести-кипелки применяют тонкомолотый двуводный гипс (гипсовый камень), а также кера­ тиновый замедлитель, животный клей и поверхностно-активные добавки.

К замедлителям схватывания гипсовых вяжущих веществ отно­ сятся поверхностно-активные вещества, добавляемые в количестве до 0,3% от массы гипса.

П о в е р х н о с т н о - а к т и в н ы е д о б а в к и подразделяются на гидрофильно-пластифицирующие, гидрофобно-пластифицирую- щие и микропенообразующие. В большинстве случаев это вещест­ ва органического происхождения, которые в достаточной степени растворимы в воде и обладают в небольших концентрациях спо­ собностью образовывать на поверхности цементных зерен и про­ дуктов гидратации пленки, влияющие на процессы твердения и свойства цемента, не ухудшая его качества.

В общих чертах суть происходящих процессов можно объяс­ нить так. Взаимодействие минералов, входящих в состав цемента, с водой может присходить только в зоне их контакта — на поверх­ ности зерен, т. е. в граничном слое. Кроме того, значение гранич­ ного слоя обусловлено тем обстоятельством, что молекулы, нахо­ дящиеся внутри тела, окружены подобными себе и силовое поле симметрично. У молекул же, находящихся на поверхности тела, часть силового поля находится вне тела и связь этой молекулы с другими асимметрична. Поэтому поверхность тела обладает неко­ торой избыточной энергией (чем объясняется в частности поверх­ ностное натяжение жидкости). Характером этой энергии и опре­ деляется способность молекул пограничного слоя взаимодейство­ вать с молекулами другого вещества, в нашем случае — с водой. При той степени измельчения, которую имеют цементы, процессы, происходящие в зоне контакта — пограничном слое, имеют решаю­ щее значение.

Было установлено, что молекулы поверхностно-активных ве­ ществ обладают четко выраженными свойствами по отношению

64

к воде. Дело в том, что их молекулы несимметричны; одна часть молекулы нейтральна к воде, а другая у одних способна притя­ гивать к себе молекулы воды (гидрофильные вещества), а у других отталкивает их (гидрофобные вещества). Поэтому моле­

ду зернами и являясь как бы смазкой между ними. Наряду с

этим пленки поверхностно-активного вещества замедляют процеее образования зародышей кристаллов, что приводит к увеличению чи­ сла центров кристаллизации и вследствие этого к получению мелко­ кристаллических более плотных растворов. Повышение пластично­ сти растворной смеси позволяет уменьшить количество воды в растворной смеси, что способствует повышению прочности раствора.

В пленках гидрофобных поверхностно-активных веществ моле­ кулы ориентируются углеродоводородными радикалами наружу, которые обладают водоотталкивающими свойствами (рис. 6 , 6 ). В гидрофобных цементах эти пленки препятствуют взаимодействию между цементом и парами воды, находящимися в воздухе, что. увеличивает сроки его хранения.

В растворных смесях эти добавки также способствуют полу­ чению мелкокристаллической структуры цементного камня. Пла­ стифицирующее действие объясняется отчасти их смазочными свой­ ствами, а также способностью к вовлечению в смесь пузырьков воздуха. Гидрофобизирующие добавки уменьшают водопотребность растворных смесей, повышают их связность, предотвращая расслаивание (см. § 28), и препятствуют образованию высолов при затворении солоноватой водой.

В качестве г и д р о ф и л ь н о - п л а с т и ф и ц и р у ю щ е й добав­ ки обычно применяют концентраты сульфитно-спиртовой барды (ССБ) — отхода целлюлозного производства.

маленьких воздушных пузырьков (микропены), в результате чего пластичность смеси значительно повышается. В качестве таких добавок применяют в растворных смесях микропенообразователи БС и ОС.

Микропенообразователь БС — порошок, содержащий нейтрали­ зованные (омыленные) чаще всего едким натрием жирные кислоты животного или растительного происхождения (белковые отходы боен, стебли сельскохозяйственных культур, например сено, и др.).

Микропенообразователь БС добавляют в раствор из расчета сухого вещества 0,05—0,1% от массы цемента. В гипсовых раство­ рах БС замедляет схватывание гипса.

Микропенообразователь ОС — отходы соапстока, получаемые на мыловаренных заводах и содержащие до 45% омыленных жиров. По внешнему виду это масса черного цвета. В растворные смеси его добавляют в количестве 0,25—0,5% массы цемента в расчете на сухое вещество.. Перед употреблением его разводят горячей

применяют тонкомолотые горные породы (андезит, базальт, диа­ баз, гранит, кварц), природный пылевидный кварц, а также тон­ комолотые фарфор и каменное литье. Кислотостойкость добавок должна быть не менее 96%, а тонкость помола обеспечивать про­ хождение через сито № 02 не менее 99,5%, через сито № 009—90% и через сито № 0056—50% от массы пробы.

К щ е л о ч е с т о й к и м р а с т в о р а м в качестве д о б а в о к - н а п о л н и т е л е й применяют тонкомолотые известняки или доло­ миты. По тонкости помола они должны удовлетворять тем же тре­ бованиям, что и кислотоупорные добавки.

К д о б а в к а м д л я ж а р о с т о й к и х р а с т в о р о в относятся: тонкомолотая хромитовая руда, андезит, диабаз, магнезит, тальк, шамот, полукислые огнеупорные изделия, а также активные мине­ ральные добавки.

К растворам на портландцементе можно добавлять только ша­ мот и хромовую руду кимперсайского месторождения, а к раство­ рам на жидком стекле и кремнефтористом натрии — все перечис­ ленные выше добавки.

В качестве п р о т и в о м о р о з н ы х д о б а в о к , понижающих температуру замерзания жидкой фазы растворных смесей, приме­ няют хлористый натрий (NaCl) совместно с хлористым кальцием (СаС12) в количестве до 7,5%; нитрит натрия (Na2 N 03) до 10% и поташ (К2СО3 ) до 15% от массы цемента. Величина добавки зависит от вида раствора и температуры наружного воздуха и устанавливается лабораторией.

5*

Г Л А В А III

СИНТЕТИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

ИДОБАВКИ К НИМ

§16. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ

ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВАХ

В отличие от неорганических веществ, молекулы которых со­ стоят из относительно небольшого числа атомов, молекулы орга­ нических и синтетических веществ состоят из очень большого числа атомов (тысяч, сотен тысяч и даже миллионов единиц).

Физические и химические свойства их в значительной степени зависят не от природы атомов, входящих в состав молекулы, а от числа атомов (молекулярного веса) и структуры молекулы. Как правило, молекулы этих веществ состоят из большего числа по­ вторяющихся звеньев. Вещества, в которых соблюдается строгая последовательность звеньев и атомов в каждом звене, называют полимерами. Чаще всего такой структурой обладают вещества искусственного происхождения — синтетические полимеры. Строе­ ние молекул может иметь линейный или пространственный характер.

Вещества, молекулы которых имеют линейное строение, имеют свойство при нагревании размягчаться, а при охлаждении возвра­ щаться в первоначальное состояние, не меняя своих свойств. Их называют термопластичными. Вещества, имеющие пространствен­ ное (трехмерное) строение молекул, не могут обратимо расплав­ ляться и затвердевать. Их называют термореактивными.

Химическая активность высокомолекулярных веществ зависит

мот химической природы атомов, находящихся на концах ветвей молекулы. В случаях когда на этих местах находятся активные атомы, способные соединяться с другими, они могут присоединять к себе атомы других веществ, вступая с ними в химическую реак­ цию, что изменяет свойства первоначального вещества. Кроме того, они могут соединяться с атомами соседних молекул, образуя сложные пространственные конструкции. А так как молекулы большинства высокомолекулярных веществ скручены в спирали, клубки и т. п., то возможно соединение отдельных частей моле­ кулы друг с другом с образованием колец и других пространст­ венных конструкций.

Успехи современной химии позволяют соединять между собой молекулы нескольких полимеров, что дает возможность получать

68

вещества с заранее заданными свойствами. Вещества, молекулы которых состоят из молекул двух или нескольких полимеров, на­ зываются сополимерами.

Особую группу высокомолекулярных веществ составляют смо­ лы. Характерной особенностью смол является то, что они сочетают свойства газов (по упругости), жидкостей (по тепловому расши­ рению, сжимаемости, текучести) и твердых тел (по способности сопротивляться изменению формы). Как правило, они являются аморфными веществами, но некоторые из них в определенных условиях могут принимать частично мелкокристаллическое строе­ ние.

К числу характерных свойств смол следует также отнести отсутствие у них четко выраженной точки плавления, вследствие чего переход смолы из твердо-жидкого состояния в жидкое при повышении температуры происходит плавно.

Состояние высокомолекулярных веществ в значительной сте­ пени зависит от числа атомов в молекуле. При относительно не­ большом количестве атомов они жидкости. При увеличении моле­ кулярного веса они переходят в пастообразное состояние, а при достаточно большом — в твердое тело. Кроме того, с его увеличе­ нием повышаются температура плавления и вязкость, уменьша­ ется растворимость, увеличиваются эластичность и прочность материала.

Вотделочных работах и при производстве материалов для них

вкачестве вяжущих материалов применяют высокомолекулярные вещества, способные под воздействием физико-химических про­ цессов переходить из жидкого или полужидкого состояния в твердое.

Существует три основных процесса, в результате которых высокомолекулярное вяжущее вещество переходит в твердое со­ стояние:

испарение растворителя; укрупнение молекул; окисление.

Примером первого процесса может служить высыхание спир­ тового лака при лакировании мебели и других изделий. После испарения спирта остается твердое блестящее лаковое покрытие.

Для осуществления процессов второго рода используют ката­ лизаторы— вещества, способствующие соединению между собой

отдельных звеньев полимера или изменению свойств вещества при изменении температуры.

Процессы третьего рода чаще всего бывают при окислении кислородом воздуха различных масел. При окислении этих мате­ риалов образуются поперечные связи между смежными молекула­ ми, что приводит к укрупнению молекулы и переходу вещества в твердое состояние. Из этого видно, что между процессами вто­ рого и третьего рода много общего. Однако, учитывая особенно­ сти и широкую область применения процессов третьего рода, их разделяют.

69