книги / Строительные материалы

бумагой). На каждый срок испытания изготовляют три образца.

Прочность цементного раствора при отсутствии отсоQa воды определяется теми же факторами, что,и проч­ ность бетона. Зависимость предела прочности раствора прй сжатии /?2в от активности цемента /?ц и цементно­ водного отношения определяется формулой Н.! А. По­ пова!

Прочность раствора, уложенного на пористое-основа­ ние (кирпич), удобно выразить в зависимости от расхо­ да вяжущего вещества, а не от Ц/В, поскольку после от­ соса воды основанием в растворе остается примерно оди­ наковое количество воды:

ства введенной в раствор извести или глины. Оптималь­ ная добавка известкового или глиняного теста, позволя­ ющая получить удобоукладываемые растворные смеси и плотные растворы, соответствует максимуму на кривых прочности (рис. 10.4) для растворных смесей разного со­ става — от «жирных» состава 1:3 до «тощих» состава 1:2:9; состав указан в объемных частях — цемент: тес­ то (известковое, глиняное) : песок. На основании опыт­ ных данных, обобщенных в виде формул и графиков, со­ ставлены таблицы для определения состава растворов различных марок, которыми широко пользуются на прак­ тике.

Строительные растворы для кладки и штукатурки по прочности в 28-суточном возрасте на сжатие делят на следующие марки 4, 25, 10, 50, 75, 100, 150, 200. Раство­ ры марок 4 и 10 изготовляют на местных вяжущих (воз­ душной и гидравлической извести и др.).

Морозостойкость раствора характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, ко­ торое выдерживают насыщенные водой стандартные об­ разцы-кубы размером 7,07X7,07x7,07 см (допускается

снижение прочности образцов не более 25 % и потеря массы не свыше 5 %).

Морозостойкость растворов зависит от вида вяжуще­ го вещества, водоцементного отношения, введенных доба­ вок и условий твердения. Строительные растворы для каменной кладки наружных стен и наружной штукатур­

ры должны иметь более высокие марки по морозостой­ кости: F 100, F 150, F 200 и F 300.

§ 4. ВИДЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Для каменной кладки наружных стен зданий приме­ няют, главным образом,- цементные и смешанные раство­ ры (цементно-известковые и цементно-глиняные) марок 10, 25, 50 в зависимости от влажностных условий и дол­ говечности здания. В кладке перемычек, простенков, кар­ низов, столбов марка раствора может быть повышена до 100. Виброкирпичные панели изготовляют с применением растворов марок 75, 100, 150, приготовленных на порт­ ландцементе и шлакопортландцементе.

Минимальные расходы цемента для растворов раз­ личного назначения составляют 75—125 кг/м3. Для клад­ ки каменных фундаментов во влажных грунтах и ниже уровня грунтовых вод применяют растворы на портланд­ цементе с активными минеральными добавками или на шлакопортландцементе с минимальным расходом цемен­

Следовательно, при низких положительных темпера­ турах прочность раствора в возрасте 28 сут составляет 55—72 % марочной, поэтому в зимнее время широко при­ меняют растворы с химическими добавками (нитрита натрия, поташа и др.), понижающими температуру за­ мерзания раствора и ускоряющими набор его прочности.

Зимой марку раствора для каменной кладки (без тепля­ ков) и монтажа крупнопанельных стен обычно повыша­ ют на одну ступень против марки при летних работах (например, марки 75, вместо марки 50).

Монтажные растворы для замоноличиваиия стыков элементов сборных железобетонных конструкций изго­ товляют на портландцементе, расширяющемся или без­ усадочном цементах. Марку раствора следует устанавли­ вать в зависимости от условий работы соединяемых эле­ ментов, но не ниже марки 100. Марка раствора по морозостойкости должна соответствовать по морозостой­ кости марке бетона конструкции.

Штукатурные растворы изготовляют на цементах, це­ ментно-известковых, известковых, известково-гипсовых и гипсовых вяжущих. Различают растворы для наружных и внутренних штукатурок. Для наружных штукатурок каменных и бетонных стен зданий применяют цементноизвестковые растворы, а для оштукатуривания деревян­ ных поверхностей в районах с сухим климатом используют известково-гипсовые растворы. Для штукатурки цо­ колей, поясков, карнизов и других участков стен, подвер­ гающихся систематическому увлажнению, используют цементные и цементно-известковые растворы на портландцементах с гидрофобными добавками. Внутреннюю штукатурку стен и покрытий здания при относительной влажности воздуха помещений до 60 % выполняют из известковых, гипсовых, известково-гипсовых и цементноизвестковых растворов.

Составы штукатурных растворов устанавливают с учетом их назначения и условий эксплуатации зданий. Подвижность штукатурных растворов (глубина погруже­ ния стандартного конуса) и предельная крупность при­ меняемого песка для каждого слоя штукатурки различ­ ны. Подвижность раствора для подготовительного слоя при нанесении механизированным способом составляет 6—10 см, а при ручном труде—8—12 см. Наибольшая крупность песка при этом должна быть не выше 2,5 мм. Для отделочного слоя применяют мелкие пески круп­ ностью не более 1,2 мм. Для увеличения подвижности штукатурных растворов вводят гидрофобно-пластифнци- рующие добавки.

Декоративные растворы предназначены для фактур­ ных слоев стеновых панелей и блоков, наружной и внут­ ренней отделки зданий. Эти растворы изготовляют па

белом, цветном н обычном портландцементах; для цвет­ ных штукатурок внутри зданий применяют также гипсо­ вые вяжущие и известь. Заполнителем служит чистый кварцевый песок либо дробленые пески из белого извест­ няка, мрамора и т. п. Для лицевого отделочного слоя па­ нелей наружных стен (из легкого бетона) применяют раствор марки 50, для Отделки железобетонных конст­ рукций— марки 150 с морозостойкостью не ниже Мрз35.

Гидроизоляционные растворы для гидроизоляционных

слоев стяжек и штукатурок обычно изготовляют состава 1:2,5 или 1 3,5 (цемент : песок по массе), при этом ис­ пользуют расширяющиеся цементы, сульфатостойкий портландцемент, обычный портландцемент.

Инъекционные цементные растворы применяют для заполнения каналов в предварительно напряженных кон­ струкциях и уплотнения бетона. Марка раствора должна быть не ниже 300, поэтому используют портландцемент марок 400—500. Для уменьшения вязкости растворной смеси вводят СДБ—0,2 % массы цемента.

Тампонажные растворы предназначены для гидроизо­ ляции скважин, шахтных стволов и туннелей путем за­ крытия водоносных грунтов, трещин и пустот в горных породах и заполнения закрепленного пространства. Вя­ жущим в этих растворах является специальный тампо­ нажный портландцемент, а в агрессивных водах — суль­ фатостойкий портландцемент.

Рентгенозащитный раствор приготовляют на барито­ вом песке (BaS04) предельной крупностью 1,25 мм. Вя­ жущим является портландцемент или шлакопортландцемент. В него вводят добавки, содержащие легкие эле­ менты (литий, бор и др.).

Акустические растворы предназначают в качестве звукопоглощающей штукатурки для снижения уровня шу­ ма и получения «безэховых» помещений. В качестве вя­ жущих используют портландцемент, шлакопортландцемент, известь, гипс или их смеси и каустический магне­ зит. Заполнителями являются однофракционные пески крупностью 3—5 мм из легких пористых материалов: вспученного перлита, пемзы, керамзита, поэтому средняя плотность раствора составляет 600—1200 кг/м3. Количе­ ство вяжущего и зерновой состав заполнителя в акусти­ ческих растворах должны обеспечивать открытую (не­ замкнутую) пористость раствора.

железа с углеродом. Кроме того, в них могут со­ держаться в большем или меньшем количестве и дру­ гие химические элементы (кремний, марганец, сера, фос­ фор). С целью придания черным металлам специфичес­ ких свойств в их состав вводят улучшающие или легиру­ ющие добавки (никель, хром, медь и др.). Черные металлы в зависимости от содержания в них углерода подраз­ деляют на стали (сплавы с содержанием С<2 %) и чугуны ( 0 2 % ) . На их долю приходится около 95 % про­ изводимой в мире металлической продукции. Остальные

алюминия, магния); тяжелые — плотностью выше 5 г/см3 (на основе меди); тугоплавкие (на основе молибдена, ва­ надия).

Сталь — основной конструкционный материал, приме­ няемый в строительстве. По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные. Углеро­ дистые стали содержат железо, углерод и примеси (мар­ ганец, кремний, серу, фосфор), которые называют нор­ мальными при содержании их в пределах нормы. Леей-

рованные стали ъ отличие от углеродистых, кроме железа, углерода и нормальных примесей, содержат специ­ ально вводимые для изменения свойств стали легирую­ щие добавки (никель, хром, титан, вольфрам и т. д.). К легирующим добавкам относятся также марганец и крем­ ний, если их содержание больше, чем предусмотрено для примесей.

Чугун содержит 2—6,67 % углерода. Чугуны являют­ ся как конструкционным материалом, гак и промежуточ­ ным продуктом при производстве стали. По составу и применению чугуны подразделяют на передельные (бе­ лые), литейные (серые), специальные (ферросплавы).

К цветным относятся все металлы, кроме железа. Больше всего применяют в технике следующие металлы: алюминий, медь, никель, титан, цинк, свинец, олово, вольфрам, ванадий. Цветные металлы, как и черные, в чистом виде весьма редко используют в строительстве.

Легкие сплавы получают на основе алюминия или магния. Наиболее распространенными легкими сплавами являются алюминиево-марганцевые, алюминиево-кремне­ земистые, алюминиево-магниевые и сплавы типа дюра­ люминия. Их применяют для несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Тяжелые сплавы получают на основе меди, олова, цинка, свинца. Среди тяжелых сплавов в строительстве находят применение бронза (сплав меди с оловом или сплав меди с алюминием, железом и марганцем) и ла­ тунь (сплав меди с цинком). Их используют для изготов­ ления архитектурных деталей и санитарно-технической арматуры.

Свойства металлов, применяемых в строительстве, оп­ ределяются в основном механическими и технологичес­ кими характеристиками. К механическим свойствам ме­ таллов относятся предел прочности при растяжении, предел текучести, относительное удлинение, твердость, ударная вязкость; к технологическим — жидкотекучесть, свариваемость, ковкость, электропроводность, магнигность и др.

Металлы испытывают на растяжение с помощью раз­ рывных машин, оборудованных приспособлением для за­ писи кривой зависимости между нагрузкой и удлинением образца. Такая кривая называется диаграммой растяже­ ния (рис. 11.1). На диаграмме растяжения одних метал­ лов,'например низко- и среднеуглеродистых сталей, фик­

ные виды электрофизических и электрохимических спо­ собов обработки металлов.

За последние годы советскими учеными и практиками исследованы и внедрены в технологию металлургии но­ вые усовершенствования: за счет применения кислорода для дутья ускорена выплавка стали; освоен эффектив­ ный метод вакуумной обработки жидкой стали; получе­ ны новые виды высокосортных сталей и чугунов со спе­ циальными свойствами; разработана высокоэффективная технология получения алюминия из нефелинов; освоены новые виды облегченного проката, гнутого из лент и по­ лос, а также прогрессивные способы литья, диффузион­ ный метод сварки металлов в вакууме, легирование с вакуумной обработкой; широко развивается порошковая металлургия и др.

В двенадцатой пятилетке предусмотрено широкое тех­ ническое перевооружение предприятий черной металлур­ гии. Будет значительно увеличено производство холод­ нокатаного листа, проката с упрочняющей термической обработкой и из низколегированных сталей, листа и же­ сти (в том числе тончайшей) с защитными покрытиями, фасонных и высокоточных профилей проката. Ускоренно развивается производство экономичных и специальных видов стальных труб и арматуры из низколегированной стали.

Для получения изделий с повышенной изностостойкостью, долговечностью, коррозионностойкостью, а так­ же для снижения трудоемкости и металлоемкости машин и механизмов намечено в 3 раза увеличить производство металлического порошка, развивать промышленное про­ изводство прецезионных сплавов и проката. Дальнейшее наращивание производства стали будет осуществляться путем развития кислородно-конверторного и электропла­ вильного методов. В цветной металлургии намечено ук­ репление сырьевой базы действующих предприятий, а также ее дальнейшее опережающее раззитие.

2. Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов

Физико-механические свойства металлов тесно связа­ ны с особенностями их кристаллического строения. В твердом состоянии атомы всех металлов и металличес^ ких сплавов располагаются в строгом порядке, образуя в

гексагональной решетке, имеющей форму шестигранной призмы, 17 атомов (12 в вершинах, два в центре основа­ ний и три внутри призмы). Данная решетка имеется у магния, цинка и других металлов.

Возможны и другие формы кристаллических решеток. Атомы в решетке находятся на определенных расстояни­ ях один от другого. Эти расстояния очень малы и вычис­ ляются в нанометрах (1 нм = 10“9 м). Расположение ато­ мов, межатомные расстояния, насыщенность атомами — все это влияет на качество металлов.

Размеры кристаллической решетки характеризуются параметрами (периодами)— расстояниями между цент­ рами атомов, расположенных в узлах элементарной ячей­ ки. Например, для железа эти параметры равны 28,4— 36,3 нм. При этом плотность и степень упаковки атомов кристаллической решетки характеризуется отношением