30. Известняковые растворы. Простые и сложные растворы

Известковый раствор готовят из известкового теста, песка и воды. Для придания прочности в него добавляют цемент, а для быстроты схватывания — гипс (при штукатурных работах).

Для приготовления раствора известковое тесто процеживают через сито с отверстиями 3×3 мм, через него же просеивают и песок. Если тесто получилось слишком густое, добавляют воду, затем вводят песок и всю массу тщательно перемешивают до однородного состояния. Количество песка зависит от качества извести. На одну объемную часть теста добавляют от 0,5 до 5 (обычно 2—3) объемных частей песка.

Для определения качества известкового раствора его перемешивают деревянным веслом в течение 2—3 мин, если раствор к веслу не прилипает, значит, он тощий; если прилипает местами в виде отдельных сгустков или покрывает весло слоем 2—3 мм — нормальный, если раствор прилипает толстым слоем, значит, он жирный. В тощий раствор необходимо добавлять известковое тесто, в жирный — песок. Известковые растворы можно хранить на протяжении нескольких суток.

Простые строительные растворы состоят из одного вида вяжущего материала и заполнителя, сложные, или смешанные, — из двух или более вяжущих (цемента и глины, цемента и извести) и заполнителей. Например, цементно-известковый раствор с соотношением 1:3:15 состоит из одной части цемента, трех частей известкового теста и 15 частей песка.

31. Производство силикатного кирпича. Его основные свойства.

Силикатный кирпич состоит из песка (3 части), извести (1 часть) и небольшой доли добавок. Силикатный кирпич формируют в гидравлических прессах. Из пресса выходит кирпич-сырец, твердеющий затем под действием водяного пара в автоклаве при температуре 170-200ºС. После охлаждения кирпич можно сразу использовать.

Силикатный кирпич применяют при возведении несущих стен многоэтажных зданий. Сликатный кирпич нестоек к влаге (водопоглащение силикатного кирпича 14-16) и разлагается под действием высокой температуры.

Силикатный кирпич характеризуется высокой плотностью, теплоаккумулирующей способностью, хорошей звукоизоляцией. Нельзя применять силикатный кирпич для кладки печей и каминов – при температурах выше 600ºС происходит его разрушение с выделением ядовитых газов. Однако для кладки дымоходов и печных труб – в местах, где температура не превышает 200-250ºС – он может применяться.

Если использовать силикатный кирпич в качестве кладочного в несущих стенах, а облицовывать керамическим, нельзя «перевязывать» кирпичи в кладке облицовки и собственно стены. Это связано с различным коэффициентом теплового расширения керамического и силикатного кирпича. Следует оставить воздушный зазор 1,5—2 см толщиной, а кладки соединять специальными закладными анкерами из металла. Кроме того, в верхнем и нижнем рядах лицевой кладки через определенное расстояние следует оставлять вертикальные швы, незаполненные раствором, для вентиляции кладки и удаления конденсата. Если силикатный и керамический кирпичи «перевязать», то это неизбежно приведет к трещинам кладки.

32. Процесс получения гипсовых вяжущих.

Гипс (гипсовое вяжущее) — вяжущий строительный материал, который можно получить из природного двуводного гипса (СаSO₄∙2H₂O) называемого гипсовым камнем, природного ангидрида СaSО₄ и некоторых отходов промышленности (фосфогипс, а также сульфат кальция, образующийся при химической очистке дымовых газов от оксидов серы с использованием известняка).

В зависимости от температуры тепловой обработки сырья, гипсовое вяжущие разделяют на 2 группы: низкоотжиговые (до 250 с) и высокообжиговые (свыше 450 С), к низкоотжиговым гипсовым вяжущим относятся строительный, высокопрочный и формовочный гипс.

Строительный гипс изготавливают путем отжига гипсовой породы в варочных котлах с предварительным размалыванием. При этом он теряет часть химически связанной воды, превращаясь в полуводный сульфат кальция [β -модификация (β-полугидрат) Cа SO₄ ∙0,5 H₂O. Основной проблемой и недостатком строительного гипса (β-полугидрат) является наличие большого количества свободной воды в затвердевшем гипсе. Дело в том, что для гидратации гипса (процесс твердения) нужно около 20% воды от его массы, а для получения пластичного гипсового теста 50-60%. Соответственно после затвердевания такого раствора в нем остается 30-40% (от массы гипса) свободной воды. Этот объем воды образует поры, временно занятые водой, а это в свою очередь отражается на прочностных характеристиках материала. Для увеличения прочности (в 1,5-2 раза), готовые гипсовые изделия подвергают сушке.

Высокопрочный гипс получают путем термической обработки высокосортного гипсового камня в герметичных аппаратах под давлением пара (автоклав). В этом случае решается проблема снижения водопотребности гипса и соответственно при твердении образуется менее пористый и более прочный камень. Полученный в данном случае гипс имеет другую кристаллическую модификацию полуводного гипса (α-полугидрат) с водопотребностью 35-40%.

Формовочный гипс получают путем определенной механической «доработки» строительного гипса, подвергая его дополнительному размалыванию и просеиванию.

Свойства гипсовых вяжущих

Гипсовые вяжущие вещества характеризуются целым комплексом свойств, которые дают возможность оценить их качество и области применения.

Основными свойствами ГВ являются: цвет, плотность, удельная поверхность, тонкость помола; водопотребность; сроки схватывания теста; механическая прочность, старение и др.

Цвет. Цвет гипсовых вяжущих зависит от химической чистоты гипсового сырья, содержания примесей и способа производства. Гипсовые вяжущие белого цвета получают из чистого сырья, а серого - из сырья с примесями минерального и органического происхождения.

В зависимости от способа производства получают вяжущее сероватого или высокой степени белизны.

Первый обусловлен примесями углерода, содержащимися в дымовых газах, непосредственно контактирующими с гипсом при обжиге, а второй -при обработке гипса в паровлажной среде.

Плотность. Значения истинной, насыпной в уплотненном и в рыхлом состоянии плотности гипсовых вяжущих составляют соответственно 2,6.. .2,75 г/см³, 1200... 1450 и 800... 1100 кг/м³.

Удельная поверхность. Внешняя удельная поверхность гипсовых вяжущих веществ - это суммарная поверхность всех зерен в единице объема или массы. Полная удельная поверхность - это сумма внешней поверхности и поверхности пор и капилляров. На удельную поверхность влияют размер, форма и микроструктура частиц вяжущего, которые зависят от способа производства вяжущих.

Внешняя удельная поверхность гипсовых вяжущих, применяемых для строительных целей, находится в пределах 300...500 м²/кг, а высокопрочных - 90... 1200 м²/кг.

Тонкость помола характеризует степень измельчения гипсового вяжущего и выражается остатком в массовых процентах на стандартном сите № 02 либо удельной поверхностью порошка вяжущего в м²/кг (см²/г). Обычно определяют внешнюю удельную поверхность гипсовых вяжущих, под которой понимают суммарную поверхность всех гипсовых кристаллов в единице объема или массы. Удельная поверхность гипсовых вяжущих, применяемых для строительных целей, определяемая методом воздухопроницания, находится в пределах 300.. .500 м²/кг, а высокопрочных - 90... 120 м²/кг. Тонкость помола влияет на водопотребность вяжущих, сроки схватывания и механическую прочность. Согласно ГОСТ 125-79 гипсовые вяжущие по степени помола подразделяются на вяжущие грубого (индекс 1), среднего (индекс 2) и тонкого (индекс 3) помола.

Водопотребность является важнейшим свойством гипсовых вяжущих и характеризует минимальное количество воды, необходимое для получения теста заданной консистенции. Отношение количества воды к массе гипсового вяжущего называется водогипсовым отношением (В/Г).

Водопотребность зависит от многих факторов: состава сырья, способа получения вяжущего и тонкости его помола. Для сопоставления свойств различных гипсовых вяжущих стандартом принята величина нормальной густоты теста.

Нормальная густота (НГ) выражается значением В/Г в % или в долях единицы, которое обеспечивает гипсовому тесту, получаемому при затворении вяжущего водой, стандартную консистенцию, характеризующуюся растекаемостью теста из цилиндра (вискозиметр Суттарда). Диаметр лепешки из теста нормальной густоты должен быть в пределах 180±5 мм.

Теоретически для гидратации полугидрата сульфата кальция необходимо 18,62% воды от массы вяжущего.

Практически для получения теста нормальной густоты из β-полугидрата сульфата кальция требуется 50...70%, для α-полугидрата сульфата кальция - 30...40%, для ангидритовых вяжущих -30...35%. Водостойкие гипсовые вяжущие в зависимости от состава и технологии получения могут иметь нормальную густоту от 30 до 65%. Вода, остающаяся в гипсовом камне после гидратации испаряется, образуя в нем поры и капилляры, отрицательно влияющие на физико-технические свойства вяжущих.

Сроки схватывания определяются временем от момента затворения гипсового вяжущего водой до начала и конца схватывания, определяемые при помощи прибора Вика. Начало схватывания - время (мин) от момента затворения вяжущего водой до момента, когда свободно опущенная игла прибора Вика после погружения в гипсовое тесто не доходит до дна на 1... 1,5 мм. Конец схватывания - время (мин) от момента затворения вяжущего водой до момента, когда свободно опущенная игла погружается в тесто на глубину не более 1 мм.

Сроки схватывания зависят от модификационного состава гипсовых вяжущих. Быстротвердеющие вяжущие в основном содержат двугидрат, медленнотвердеющие - ангидрит. Содержание той или иной модификации в гипсовом вяжущем определяется режимом обжига гипса, регулируя который можно получать вяжущие с требуемыми свойствами по срокам схватывания. Так, например, получение многофазового гипсового вяжущего с преимущественным содержанием ангидрита (такое направление получило распространение в зарубежной практике производства) обеспечивает замедленные сроки схватывания. В большой степени на сроки схватывания влияют тонкость помола вяжущих, водовяжущее отношение, длительность и условия хранения гипсовых вяжущих и другие факторы.

В зависимости от сроков схватывания гипсовые вяжущие делятся на 3 группы: быстротвердеющие, нормальнотвердеющие и медленнотвердеющие.

Наиболее эффективным способом регулирования сроков схватывания гипсовых вяжущих является применение соответствующих добавок (см. ниже).

Старение гипсовых вяжущих - это изменение их свойств (водопотребности, сроков схватывания, прочности) во время хранения. Старение может быть естественным и искусственным.

При естественном старении происходит изменение свойств гипсовых вяжущих при обычных температурах в естественных условиях хранения. Положительная роль естественного старения проявляется до 20...30 сут их хранения. При дальнейшем хранении прочность снижается, увеличивается водопотребность и частичная перекристаллизация мелких частичек дву-гидрата сульфата кальция в более крупные. По этой причине гипсовое вяжущее необходимо хранить в закрытых емкостях (силосах).

Искусственное старение - изменение свойств гипсовых вяжущих путем ускорения процесса старения до нескольких минут за счет частичной гидратации вяжущего искусственным оводнением. Оводнение осуществляется в закрытых смесителях путем обработки вяжущего насыщенным водяным паром при температуре 100 °С и выше. В результате такой обработки вяжущее приобретает пониженную водопотребность и на 20...30% повышенную прочность. Хранить такое вяжущее следует не более 10 сут.

Механическая прочность затвердевшего гипсового вяжущего определяется по результатам испытаний стандартных образцов на изгиб и (или) сжатие после твердения определенное время в соответствующих условиях в зависимости от вида вяжущего.

При стандартных режимах твердения прочность высушенных образцов в 2 и более раз выше прочности образцов через 2 ч после формования. Так, прочность образцов из строительного гипса через 2 ч составляет 4...6 МПа, а сухих 10... 16 МПа, из высокопрочного - соответственно 15...20и35...40.

Механическая прочность затвердевшего гипсового камня зависит от его плотности.

Увеличение плотности за счет снижения водогипсового отношения и интенсивного уплотнения является эффективным мероприятием, способствующим повышению прочности.

Водостойкость гипсовых вяжущих оценивается по коэффициенту размягчения.

Гипсовые вяжущие в зависимости от величины коэффициента размягчения делятся на:

• неводостойкие (НВ) -К_р< 0,45;

• средней водостойкости (СВ) - 0,45 ≤К_р ≤ 0,6;

• повышенной водостойкости (ПВ) - 0,6 < К_р ≤0,8;

• водостойкие (В)-К_р>0,8.

Мономинеральные гипсовые и ангидритовые вяжущие являются неводостойкими (воздушными) вяжущими (НГВ). ГЦПВ и КГВ относятся к классу водостойких гипсовых (ангидритовых) вяжущих (ВГВ) и в зависимости от состава и исходных компонентов могут быть любой категории водостойкости.

Деформативность. Полугидрат сульфата кальция при схватывании и твердении в первоначальный период обладает способностью увеличиваться в объеме примерно на 0,5... 1%. Увеличение объема еще не схватившейся пасты не имеет вредных последствий, а часто является преимуществом при изготовлении различных изделий или ремонтных работах. Расширение твердеющего гипсового вяжущего обусловлено наличием в нем растворимого ангидрита, поскольку он при твердении увеличивается на 0,7...0,8%, тогда как полугидрат расширяется лишь на 0,05...0,15%. Гипсовые вяжущие, полученные при более высокой температуре и содержащие повышенное количество растворимого ангидрита, характеризуются большим объемным расширением. Высокопрочное гипсовое вяжущее при твердении обычно имеет расширение около 0,2%.

При дальнейшем твердении и высыхании происходит усадка в пределах 0,05... 0,1%.