Материаловедение, экспертиза и стандартизация. Учебное пособие

извести состоит из добычи известняка в карьерах, подготовки его к обжигу (дробление и сортировка) и обжига, При обжиге известняка удаляется углекислый газ, составляющий до 44% его веса, объем же продукта обжига при этом уменьшается примерно на 14%. Поэтому куски извести имеют пористую структуру. Такая известь называется комовой негашеной известью или известью-кипелкой. При воздействии воды на такую известь происходит процесс ее гашения, который сопровождается выделением значительного количества тепла.

Различают гашение извести в пушонку и в тесто. Гашение извести в пушонку производится ограниченным количеством воды, в результате чего образуется сухой, рыхлый порошок, называемый гидратной известью или пушонкой. Объем его в 2-3 раза превышает объем комовой извести. На скорость гашения извести оказывает влияние температура – с повышением ее ускоряется процесс гашения. Особенно быстро гашение происходит под воздействием пара при повышенном давлении в закрытых барабанах.

Гашение извести в гидратную известь производят в специальных машинах-гидраторах. Гашение извести в тесто может производиться непосредственно на стройплощадках (на небольших стройках) либо на специализированных растворных заводах (на крупных строительствах). В первом случае комовую известь в тесто гасят в ямах. Чем дольше выдерживают известковое тесто в яме, тем выше его качество, так как при длительном гашении без доступа воздуха известковое тесто становится более мягким и пластичным. Во втором случае комовую известь в тесто гасят на заводах в известегасильных машинах. При таком гашении не образуется отходов, ускоряется процесс гашения, повышается качество известкового теста.

Для изготовления штукатурных растворов и искусственных безобжиговых камней применяют также воздушную известь в тонко-измельченном состоянии без предварительного гашения. Этот способ обеспечивает полное гашение извести в процессе приготовления растворов. Применение молотой негашеной извести целесообразно как по экономическим соображениям (нет отходов при гашении), так и в связи с улучшением физико-механических свойств известковых растворов. Молотая известь быстро теряет свои вяжущие свойства вследствие гидратации за счет поглощения из воздуха паров воды, поэтому ее не следует долго хранить.

Известь применяется при изготовлении строительных растворов для кладки наземных сооружений и для штукатурки каменной, а цементно-известковые растворы используются для кладки фундаментов и стен. Известь применяется при изготовлении силикатного кирпича и других силикатных изделий.

Силикатный кирпич (иногда его называют белым) изготовляют путем прессования смеси извести и кварцевого песка с последующим запариванием в автоклавах.

Силикатный кирпич имеет те же форму и размеры, что и глиняный кирпич. Стоимость силикатного кирпича ниже стоимости глиняного, но он имеет несколько больший объемный вес и теплопроводность, более низкую стойкость к воздействию агрессивных сред, пониженную водо- и морозостойкость. Применяется силикатный кирпич там же, где и глиняный, за исключением фундаментов и цоколей зданий и кладки печей и труб (при длительном воздействии температуры выше 500ºС силикатный кирпич разрушается).

Гипс, его свойства и применение. Гипс (строительный и высокопрочный) получают

41

путем термической обработки природного гипсового камня при температуре 120-190ºС. Гипсовый камень содержит ряд примесей (чаще всего кварц, глинистые материалы и др.). Качество гипсовых вяжущих тем выше, чем меньше примесей в сырье. Распространенным способом получения строительного гипса является получение его в варочных котлах с предварительным помолом гипсового камня. При этом способе гипсовый камень в заводских условиях дробят в дробилке, затем измельчают в порошок в мельнице и направляют в варочный котел, в котором получают однородный по качеству строительный гипс, не загрязненный золой топлива. Недостатком этого способа является то, что при повышенной влажности гипсового камня требуется его сушка перед измельчением в порошок.

Более совершенным способом получения строительного гипса является способ совмещенного помола и обжига гипсового камня, позволяющий широко механизировать и автоматизировать производственный процесс.

Строительный гипс получается нагреванием природного гипса при нормальном давлении. Гипс, полученный нагреванием под давлением, называется высокопрочным гипсом.

При затворении строительного гипса достаточным количеством воды (60-80% его веса) образуется пластичное тесто, которое затем начинает быстро загустевать, после чего следует период твердения, т.е. перехода в камневидное состояние с постепенным нарастанием прочности.

Строительный гипс является быстротвердеющим вяжущим. Добавляя в гипс некоторые вещества, можно изменить сроки его схватывания. В качестве замедлителей схватывания гипса применяют кератиновый замедлитель (продукт обработки копыт и рогов каустической содой), вводимый в жидком или порошкообразном виде, известково-костный клей, казеин и др. В качестве ускорения схватывания строительного гипса применяют поваренную соль и природный двуводный гипс.

Строительный и высокопрочный гипсы не являются водостойкими материалами. Однако защищенный от атмосферных осадков и сырости затвердевший гипсовый камень вполне долговечен. Водостойкость гипса можно повышать добавкой некоторых веществ (например, помолом гипса совместно с доменными гранулированными шлаками и известью).

Изделия из гипса характеризуются низкой теплопроводностью и звукопроводностью, хорошей обрабатываемостью, способностью легко окрашиваться; они не водостойки, поэтому их следует применять только в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 60%.

По назначению изделия из гипса (гипсобетона) подразделяются на панели и плиты перегородочные, листы обшивочные (гипсовая сухая штукатурка), архитектурно-декоративные изделия.

Гипсобетонные изделия изготовляют из растворной или бетонной смеси с применением пористых заполнителей (топливные и доменные шлаки, опилки и др.). Гипсовые панели для устройства санитарно-технических кабин и вентиляционных коммуникаций в жилых зданиях готовят с применением гипсоцементно-пуццоланового вяжущего. Плиты для перегородок производят из гипсового теста и из гипсовых растворных и бетонных смесей (заливкой в формы). Прессованные плиты для перегородок изготовляют из гипсового теста с низким водогипсовым отношением, что увеличивает расход гипса на 1 м3 изделий, но отпадает потребность в их сушке.

42

Гипсовые обшивочные листы состоят из тонкого слоя затвердевшего гипса, покрытого с обеих сторон плотной бумагой. Листы изготовляют на конвейере.

Гипсовая лента протягивается между формующими валками, отстоящими друг от друга на расстоянии, соответствующем толщине листа. После схватывания гипсового теста лента разрезается на листы требуемой длины, которые поступают в сушилку. Промышленность выпускает также бескартонные гипсоволокнистые листы, изготавливаемые из гипсовой массы с органическими волокнистыми наполнителями (измельченная древесина, бумажная макулатура и др.). Такие обшивочные листы достаточно прочны, а стоимость их ниже. Гипсовые обшивочные листы применяют для внутренней обшивки стен и потолков зданий с относительной влажностью внутри менее 60%.

Керамические материалы и изделия, их свойства и применение. Керамическими называются материалы и изделия, получаемые обжигом до камневидного состояния, различных глиняных и им подобных масс.

Глинами называется группа распространенных в природе осадочных горных пород, сложенных различными глинистыми минералами. Глинистые минералы определяют основную особенность глин – образовывать с водой пластичное тесто, способное в процессе высыхания сохранять приданную ему форму и после обжига приобретать свойства камня.

К важнейшим свойствам глин относятся пластичность, воздушная и огневая усадка, огнеупорность.

Пластичностью глин называется способность глиняного теста под действием внешних сил принимать заданную форму без образования трещин и сохранять ее. Природные глины содержат различные примеси (кварц, кальций, соединения железа и др.). Примеси понижают пластичность глин. Пластичность глин повышается с увеличением количества воды в глиняном тесте, но до некоторого предела, сверх которого тесто теряет удобоформируемость.

Глиняные материалы при смачивании глин водой набухают. При сушке глин происходит их усадка.

Огнеупорность глин зависит от их состава, и у чистого каолинита она равна 1780ºС. По огнеупорности глины подразделяются на огнеупорные (с огнеупорностью более 1580ºС), тугоплавкие (1350-1580ºС) и легкоплавкие (менее 1350ºС). Для получения керамических материалов преимущественно используются легкоплавкие (кирпичные) глины.

Процесс производства керамических изделий складывается из следующих операций: добыча глины и подготовка ее к формованию; формование изделий, сушка и обжиг. При подготовке к формованию глин высокой пластичности в их состав вводятся отощающие добавки, которые уменьшают пластичность глин. В качестве отощающих добавок применяются непластичные материалы (песок, молотые шлаки и зола, древесные опилки, которые, выгорая при обжиге, увеличивают пористость и уменьшают объемный вес изделий).

Керамические изделия изготовляют способами пластического формования или полусухого прессования. При пластическом формовании глину в глиномешалках перемешивают с водой для получения глиняного теста, которое, попадая в ленточный пресс, выдавливается через специальный мундштук в виде бруса на резательный станок, где разрезается на отдельные кирпичи. Кирпич – сырец сушат в камерных или туннельных сушилках, а в летний период – и в сушильных сараях. Высушенный кирпич подвергается обжигу в кольцевых или туннельных

43

печах.

При полусухом способе получения кирпича глина после дробления поступает в сушильный барабан, где сушится до влажности 5-8%. Высушенная глина измельчается и подается в глиномешалку, в которой увлажняется до 10-13%, а затем на специальных прессах прессуют кирпичи под давлением. При этом способе отпадает необходимость в сушке кирпича-сырца, но обжигают кирпич при температуре примерно на 50ºС выше, чем при производстве способом пластического формования. Кирпич имеет размеры 250×120×65 мм. Кирпич полусухого прессования имеет больший объемный вес и большую теплопроводность, чем кирпич пластического формования. По прочности при сжатии и изгибе кирпич делится на марки 75, 100, 125 и 150.

Кирпич глиняный обыкновенный применяется для кладки внутренних и наружных стен и других частей зданий. Так как обычный строительный кирпич имеет большую теплопроводность, поэтому приходится возводить наружные стены большей толщины, чем это требуется по расчету на прочность. В подобных случаях более эффективным является применение менее прочного, но и менее теплопроводного пустотелого, пористо-пустотелого и легкого кирпича. Пустотелый кирпич имеет щелевидные пустоты или круглые отверстия, которые образуются в процессе формования или прессования специальными кернами. Пористо-пустотелый кирпич получают аналогично пустотелому, но в состав глин вводят выгорающие при обжиге добавки.

Пустотелый кирпич применяют для наружных и внутренних стен зданий. Его нельзя применять для фундаментов и цоколей зданий ниже гидроизоляционного слоя и для стен помещений с повышенной влажностью.

Кроме обычного глиняного кирпича изготовляют также кирпич лекальный и для дорожных одежд. Лекальный кирпич изготовляют способом пластического формования, oн имеет различные радиусы кривизны. Кирпич для канализационных сооружений имеет трапецеидальную форму и предназначается для устройства подземных коллекторов. Кирпич для дорожных одежд получают обжигом до спекания, поэтому для его изготовления применяются тугоплавкие глины. Этот кирпич применяют также для устройства полов в промышленных зданиях, канализационных коллекторах и т.д.

Все стеновые керамические материалы должны быть достаточно морозостойкими; они должны выдерживать без каких-либо признаков видимых повреждений (расслоение, шелушение, растрескивание, выкрашивание) не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии.

Для облицовки фасадов зданий применяют как неглазурованные керамические изделия, так и покрытые глазурью. Глазурью называют тонкий стеклообразный слой, покрывающий керамическое изделие. Глазури бывают прозрачные и непрозрачные, бесцветные и неокрашенные. Глазурь наносится на сырье или предварительно обожженные керамические изделия и закрепляют ее вторичным обжигом. Глазури повышают водонепроницаемость, повышают долговечность изделия.

К керамическим изделиям относится глиняная черепица один из старейших видов кровельных материалов. Основными ее достоинствами являются долговечность и огнестойкость. Черепица вырабатывается следующих видов: плоская ленточная, пазовая ленточная, пазовая

44

штампованная и коньковая. В насыщенном водой состоянии черепица должна выдерживать 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Керамические и канализационные трубы изготовляют из тугоплавких и огнеупорных глин. После сушки труб на их внутреннюю и внешнюю поверхность наносят легкоплавкие составы (глазурь), которые после обжига образуют стекловидную пленку, которая повышает стойкость к воздействию кислот и щелочей. Такие трубы используют для отвода промышленных вод, содержащих щелочи и кислоты, а также ири укладке канализации в агрессивных грунтах. Трубы на одном конце имеют раструбы.

Дренажные керамические трубы изготовляют как неглазурованными без раструбов, так и глазурованными с раструбом. Дренажные трубы имеют отверстия по длине и применяются главным образом для осушения заболоченных почв.

Огнеупорные керамические материалы имеют огнеупорность не менее 1580ºС. Материалы, получаемые из огнеупорных глин, отощенных той же глиной, но предварительно обожженной до спекания и измельченной (шамотом), называются шамотными изделиями. Шамотные изделия в форме кирпича называют шамотным (огнеупорным) кирпичом. Его изготовляют из огнеупорных глин полусухим прессованием или пластическим формованием с последующим обжигом до спекания при температуре 1300-1400ºС. Шамотные изделия используют для кладки стен и сводов печей, обмуровки топок.

Оборудование санитарно-технических узлов в жилых и производственных помещениях (ваины, раковины и т.д.) могут изготовляться из фаянса и фарфора.

Фарфором называется плотный керамический материал (пористость менее 5%) с черепком белого цвета, получаемым обжигом сырьевой смеси, в состав которой входит огнеупорная глина, каолин, полевой шпат, кварц и фарфоровый бой. Фаянсом называют керамические материалы с мелкопористым черепком (пористость фаянса от 9 до 15%) обычно белого цвета, для получения которых применяются те же, что и для фарфора, сырьевые материалы, но другой рецептуры. Фарфор отличается от фаянса большей плотностью и прочностью.

Санитарно-технические керамические изделия обычно получают путем литья жидкой массы в формы с последующим высушиванием и обжигом изделий. Обжиг может быть одноразовый и двухразовый. Для придания санитарно-техническим изделиям водонепроницаемости и лучшего вида их покрывают глазурью. Глазурь наносят на отформованные изделия после сушки или первого обжига. При обжиге глазурь оплавляется и покрывает изделие тонкой блестящей пленкой (она может быть цветной).

К керамическим материалам относится также керамзит – легкий заполнитель и теплоизоляционный материал. Внешне он похож на гравий. Керамзит – это ячеистая масса, получаемая вспучиванием глины ири температуре примерно 1300ºС.

Стекло и стеклянные изделия. Стекло - хрупкий материал аморфного строения. Строительное стекло относится к группе силикатных стекол, в составе которых содержится до 80% кремнезема. В состав некоторых стекол с целью улучшения их свойств вводятся и другие, более дорогие окислы, как, например, окись бора, повышающая термостойкость, окись алюминия, повышающая прочность и химическую стойкость, окись свинца и окись бария, придающие блеск и увеличивающие коэффициент преломления.

45

Получение листового стекла состоит из следующих операций: подготовка сырьевой шихты; расплавление ее в печах при температуре 1400-1600ºС; формование листа путем непрерывного вытягивания ленты (либо прокаткой) и отрезания от нее листов требуемых размеров; термическая, механическая или химическая обработка листов. К термической обработке стекла относятся отжиг и закалка. Отжиг заключается в медленном охлаждении стекла по заданному режиму. Закалку производят для повышения прочности стекла (заключается она в быстром охлаждении обдуванием воздухом листов, нагретых до 600-650ºC).

К видам механической обработки листового стекла относятся шлифовка и полировка. Одним из видов химической обработки листового стекла является травление его газообразным фтористым водородом или раствором плавиковой кислоты с целью получения матовой поверхности.

Листовое стекло подразделяется па неполированное и полированное, обычное и закаленное, бесцветное и цветное, плоское, волокнистое и гнутое. Наиболее широко применяется неполированное бесцветное листовое оконное стекло, которое выпускается в виде листов толщиной 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм.

Путем шлифовки и полировки получают полированное листовое стекло, которое обладает меньшими, чем обычное оконное стекло, оптическими искажениями. Такое стекло применяют там же, где и обычное оконное стекло, а также остекления наружных и внутренних витрин и больших проемов в кинотеатрах, клубах, выставочных залах, вокзалах.

Для повышения прочности листовое стекло армируют металлической сеткой в процессе прокатки стекла, что способствует не рассыпаться на выпадающие куски при разрушении ударом или pастрескивании при пожарах. Для этих же целей листовое стекло оклеивают с двух сторон прозрачной синтетической пленкой.

Закаленное листовое стекло обладает повышенной механической прочностью и термической стойкостью, при разрушении образуют осколки с нережущими краями и применяется для остекления витрин, дверей, окон троллейбусов и т.п.

Для остекления световых проемов дверей и перегородок в помещениях, где требуется рассеянный свет, используют узорчатое листовое стекло, на одну или обе поверхности которого в процессе прокатки наносится рельефный рисунок. Узорчатое стекло выпускают бесцветным и цветным. При обработке поверхности листа струей песка при помощи пескоструйного аппарата получают матированные стекла.

В строительстве широко используются следующие виды стеклянных изделий: пустотелые стеклянные блоки, стеклопакеты, дверные полотна, облицовочные плитки и т.п. Пустотелые стеклянные блоки обладают низкой теплопроводностью. Они изготовляются светопрозрачными (с гладкой внутренней поверхностью); светорассеивающими (с рифленой внутренней поверхностью); бесцветными и цветными. Блоки применяют для заполнения проемов, устройства светопрозрачных перегородок и т.д.

Стеклопакеты состоят из двух плоских стекол, склеенных по периметру так, что между ними образуется замкнутое пространство, заполненное воздухом; их используют для заполнения оконных проемов зданий.

Облицовочные плитки подразделяются на эмалированные, одна из поверхностей которых покрыта цветной или белой эмалью, и коврово-мозаичные. Стеклянные плитки по прочностным

46

и эксплуатационным свойствам превосходят керамические и применяются для облицовки санитарных узлов, душевых и ванных помещений.

Стекло используется также для изготовления стеклянных труб, которые в сравнении с металлическими менее теплопроводны и противостоят действию ряда агрессивных жидкостей и газов. Применяются в медицинской, пищевой промышленности и т.д.

Цемент, его виды и применение. В настоящее время из всех видов цемента портландцемент имеет наибольшее распространение. Портландцемент гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества гипса. Клинкер получают обжигом до спекания сырьевой смеси (75-78% известняка и 25-22% глины), обеспечивающего преобладание в конечном продукте силикатов кальция.

Технология производства цемента включает при основных этапа: добыча и подготовка сырья, обжиг, помол клинкера с добавками. Используется два способа производства цемента: мокрый и сухой. При мокром способе составляющие сырьевой смеси измельчают и смешивают во влажном виде, а полученную текучую массу влажностью 35-45% обжигают во вращающихся печах. Этот способ дает хорошее перемешивание, но требует большого количества тепла. При сухом способе сырье измельчают, дозируют, смешивают и обжигают в сухом состоянии, что выгодно в смысле тепловых затрат, но дает сильное пыление и худшее перемешивание.

При затворении портландцемента достаточным количеством воды образуется пластичное цементное тесто, которое затем начинает загустевать. Период времени от начала затворения до потери тестом пластичности называется периодом схватывания цементного теста. За периодом схватывания следует период твердения. Количество воды в процентах от веса цемента, при котором получается цементное тесто требуемой подвижности, называется нормальной густотой или водопотребностью цемента. Для получения теста нормальной густоты необходимо 24-28% воды. Начало схватывания цементного теста должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 12 часов.

Механические свойства портландцемента характеризуются пределом прочности при сжатии и при изгибе образцов из цементного раствора состава 1:3 (одна весовая часть цемента и три части песка) при водоцементном отношении не менее 0,4. Образцы размерами 40х40х160 мм до испытания хранятся день во влажной среде и 27 дней в воде. Предел прочности при сжатии образцов в возрасте 28 суток называется активностью цемента.

Для придания портландцементу особых свойств изменяют его состав, технологию производства, вводят различные добавки. Особые виды цементов получаются из шихты, богатой глиноземом, из шлаков или при смешивании различных вяжущих с гидравлическими добавками.

Быстротвердеющий (БТЦ) портландцемент характеризуется более интенсивным, чем обычный портландцемент, нарастанием прочности в начальный период твердения, БТЦ предназначается для изготовления сборных железобетонных деталей и конструкций из высокопрочных и быстротвердеющих бетонов, причем применение БТЦ взамен портландцемента обычных марок позволяет сократить продолжительность тепловлажностной обработки бетона и уменьшить расход цемента. Основным условием получения такого цемента является хорошо организованный контроль на всех стадиях технологического процесса (более

47

высокая тонкость помола сырьевых материалов, однородность сырьевой смеси, сильный и равномерный обжиг и т.д.). В состав БТЦ разрешается вводить активные минеральные добавки до 10% веса цемента. БТЦ быстро снижает свою активность, поэтому его не следует долго хранить.

Высокопрочный портландцемент характеризуется высокой прочностью в начальные и последующие сроки твердения.

Пластифицированный и гидрофобный портландцементы. Пластифицированный портландцемент содержит пластифицированные добавки, которые вводятся при помоле клинкера B количестве 0,15-0,25% веса цемента. Пластифицированная добавка повышает подвижность цементного теста, что облегчает укладку бетонных смесей. При сохранении заданной подвижности бетонной смеси применение пластифицированного портландцемента позволяет или снизить расход цемента, или уменьшить водоцементное отношение и тем самым несколько повысить прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетонов. Гидрофобным цементом называется портландцемент, содержащий 0,1-0,3% гидрофобизирующих добавок (мылонафт, асидол и др.). Гидрофобизирующие добавки повышают морозостойкость и водонепроницаемость растворов и бетонов на гидрофобном цементе. Гидрофобный цемент выпускается тех же марок, что и портландцемент.

Сульфастойкий цемент рекомендуется применять для бетонных и железобетонных конструкций наружных зон гидротехнических и других сооружений, работающих в условиях сульфатной агрессии при одновременном систематическом попеременном увлажнении и высыхании или замораживании и оттаивании бетона. Сульфатостойкий цемент не должен содержать никаких минеральных добавок, кроме гипса.

Белый и цветные портландцементы. Белый цемент получают путем совместного тонкого измельчения белого маложелезистого клинкера, активный минеральной добавки (белого диатомита не более б%) и необходимого количества гипса. Маложелезистый клинкер получают обжигом до спекания сырьевых материалов с небольшим содержанием красящих окислов (окислов железа, окислов хрома и марганца). Основным показателем качества белого цемента является степень его белизны. Цветные портландцементы получают совместным помолом белого клинкера со свето- и щелочестойкими красителями: суриком (кремовые и красные оттенки), ультрамарином и др. Белый и цветные цементы применяют при архитектурно-отделочных работах, для получения фактурного слоя стеновых панелей и облицовочных плиток.

Для получения строительных растворов невысоких марок обычные портландцементы применять нерационально. В этом случае лучше применять кладочный цемент, получаемый совместным тонким измельчением портландцементного клинкера, минеральных добавок и гипса или тщательным смешиванием в сухом виде раздельно измельченных тех же материалов. Весовое количество портландцементного клинкера должно быть не менее 30% при применении активных минеральных или инертных добавок, нe менее 20% при использовании доменного гранулированного шлака совместно с активной минеральной или инертной добавкой и не менее 10% при применении только доменных гранулированных шлаков.

Пуццолановый цемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и во влажных условиях, получаемое путем совместного тонкого помола клинкера, необходимого

48

количества гипса и активной минеральной добавки в количестве более 20% или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Пуццолановые портландцементы имеют следующие преимущества перед обычным портландцементом: большую водостойкость цементного камня, повышенную стойкость к отдельным видам коррозии (в частности к сульфатной), большую водонепроницаемость цементного камня. Однако пуццолановый портландцемент по сравнению с портландцементом имеет повышенную водопотребность, замедленное нарастание прочности бетона во времени (особенно при твердении на воздухе). Пуццолановый цемент целесообразно применять в гидротехническом строительстве (плотины, шлюзы и т.д.), при строительстве тоннелей и других подземных сооружений. Бетон на пуццолановом цементе недостаточно морозостоек, поэтому его не следует применять в частях гидротехнических сооружений, расположенных в зоне переменного горизонта воды.

Шлакопортландцемент получают совместным помолом портландцементного клинкера, гранулированных шлаков и необходимого количества гипса или тщательном смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Количество доменного гранулированного шлака должно быть не менее 30 и не более 60% от веса цемента. Шлакопортландцемент в сравнении с обычным портландцементом отличается меньшей водопотребностью и несколько замедленным схватыванием, меньшей морозостойкостью, но обладает большей водо- и сульфатостойкостью. Этот цемент применяется для тех же целей, что и обычный портландцемент и пуццолановый цемент, за исключением тех частей гидротехнических сооружений, которые находятся в зоне переменного горизонта воды

Глиноземистый цемент – быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением сплава или клинкера, изготовляемых расплавлением или обжигом до спекания сырьевой смеси. В качестве сырьевых материалов для получения глиноземистого цемента применяют известняк или известь и породы с высоким содержанием глинозема (например, бокситы). Рост прочности бетона на глиноземистом цементе в основном заканчивается в течение 3 суток. В связи с тем, что стоимость глиноземистого цемента намного выше стоимости портландцемента, его применяют в тех случаях, когда портландцемент не обеспечивает требуемой долговечности бетонных или железобетонных сооружений или требуется быстрый ввод их в эксплуатацию. Глиноземистый цемент применяется при спешных ремонтных или монтажных работах, при различных аварийных работах, для тампонирования нефтяных скважин, для получения жаростойкого бетона.

Помимо перечисленных видов цемента существуют еще расширяющиеся, безусадочные и другие цементы.

Бетоны, железобетоны и растворы, их виды и применение. Бетоном называется искусственный каменный материал, получаемый из правильно подобранной смеси (вяжущего, воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок) после ее формования и твердения. В зависимости от назначения бетоны подразделяют на: обычные бетоны (для бетонных и железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий, мостов и т.д.); гидротехнические бетоны (для гидротехнических сооружений – плотин, шлюзов и т.д.); дорожные бетоны (для дорог, аэродромных покрытий и т.п.); бетоны специального назначения (кислотоупорный, жаростойкий и т.д.).

Для бетонов применяются все рассмотренные ранее вяжущие. Вода для затворения

49

бетонных смесей не должна содержать вредных примесей. Запрещается применять болотные и сточные воды, а также воды, загрязненные маслами, содержащие соли серной кислоты. В качестве мелкого заполнителя в бетонах применяют пески с ограниченным содержанием пылевидных, илистых и глинистых частиц, органических веществ. Песок для бетона должен состоять из зерен различной величины (от 0,14 до 5 мм) с тем, чтобы его межзерновая пустотность была минимальной; чем меньше объем пустот в песке, тем меньше требуется цемента для получения плотного бетона. Природные пески по зерновому составу подразделяются на крупный, средний, мелкий и очень мелкий.

В качестве крупного заполнителя для бетона применяют гравий или щебень. 11о крупности зерен щебень и гравий разделяются на фракции: 5-10, 10-20, 20-40 и 40-70 мм. 1Цебень и гравий также должны удовлетворять определенным требованиям в отношении чистоты, прочности и морозостойкости. По прочности при сжатии щебень делится на марки от 200 до 1200, по морозостойкости также делится на марки от Мрз15 до Мрз300.

Прочность бетона зависит от многих факторов: активности цемента, качества заполнителей, степени уплотнения бетонной смеси, условий твердения, возраста бетона и т.д. Например, при замене щебня гравием прочность бетона понижается примерно на 10-15%, что объясняется меньшим сцеплением цементного раствора с гравием вследствие окатанной его поверхности. При замене портландцемента пуццолановым портландцементом водопотребность бетонной смеси увеличивается на 20 л на 1 м3 бетона.

Применение мелкого песка взамен среднего увеличивается водопотребность бетонной смеси на 10 л, применение крупного песка вместо среднего уменьшает водопотребность на 10 л. При замене гравия щебнем водопотребность бетонной смеси возрастает на 10 л.

Важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость, т.е. способность плотно заполнять форму или опалубку при сохранении связности (сохранение однородности, не расслаиваться ири транспортировке, выгрузке и укладке). Удобоукладываемость характеризуется подвижностью или жесткостью. Подвижностью бетонной смеси называется способность ее растекаться под действием собственного веса. С увеличением расхода воды бетонная смесь становится более подвижной. Подвижность смеси уменьшается при замене морского песка овражным, гравия щебнем и т.д. По подвижности бетонные смеси делятся на жесткие, подвижные и литые. Чем меньше подвижность смеси, тем больше ее жесткость.

Основными физико-механическими свойствами бетона являются: прочность (предел прочности бетона при сжатии примерно в 10-15 раз больше, чем при растяжении; сопротивление бетона растяжению или сжатию зависит от многих факторов, в том числе и от водоцементного отношения, уменьшаясь с его увеличением), обьемный вес, морозостойкость, водонепроницаемость, усадка, теплопроводность, огнестойкость и др.

Помимо обычных бетонов в строительстве применяются и легкие бетоны, для приготовления которых применяют пористые заполнители, в первую очередь керамзит – вспученный пористый материал, получаемый ускоренным обжигом легкоплавких глин с повышенным содержанием окислов железа.

Железобетоном называется строительный материал, в котором соединены в единое целое бетон и стальная арматура. Введение в бетон стальной арматуры позволило получить новый материал с высокой прочностью как на сжатие, так и на растяжение. Арматуру (стальные

50