Глава 5. Будівельні розчини, бетони, залізобетон
5.1 Будівельні розчини
Будівельними розчинами називають штучні кам'яні матеріали, які одержують в результаті твердіння раціонально складеної суміші з в'яжучого, води і дрібного заповнювача (піску). Будівельні розчини застосовуються для заповнення швів при зв'язуванні кускового або штучного матеріалу в кам'яній кладці, для виготовлення декоративних і захисних штукатурок, елементів збірного домобудівництва.
Класифіфкують будівельні розчини:
– за видом в‘яжучих на цементні, вапняні, гіпсові і змішані (цементно-вапняні, вапняно-гіпсові та інш.). Змішаними ще називають розчини у які вводять дисперсні додатки – пластифікатори (глину, шлаки, золи і т.п.);
– за призначенням на мурувальні та штукатурні (звичайні і спеціальні);
– за видом наповнювачів на важкі (звичайні) і легкі (ніздрюваті);
– за співвідношенням в'яжучого і наповнювача на жирний (менше 4 об'ємних частин наповнювача на 1 частину в'яжучого) і пісний (більше 4 частин наповнювача на 1 частину в'яжучого).
До затвердіння суміш вказаних матеріалів звуть розчиновою сумішшю. Розчинові суміші укладають у вигляді тонких шарів на пористу основу, здатну відсмоктувати воду. Тому розчинові суміші повинні мати такі властивості:
1. Зручноукладальність - здатність розчинної суміші укладатися на основу тонким шаром без розривів з заповненням всіх нерівностей. Вона залежить від рухомості і водоутримуючої здатності.
2. Рухомість - здатність часток розчину переміщатися одна відносно одної без порушення суцільності. Вона характеризується опором встромлянню в розчин стандартного конусу і залежить від вмісту в'яжучого і води, виду і крупності піску. Для підвищення рухомості суміші в неї вводять пластифікуючі дисперсні додатки (вапно, глину, золу, шлак і т.п.) або поверхнево-активні речовини, які значно покращують змочуваність твердих частинок (наприклад, милонафт).
3. Водоутримуюча здатність - це здатність розчину чинити опір розшаруванню. Залежить від вмісту в'яжучого і пластифікуючого додатку.
Розчини, що затверділи, для виконання ними передбачених функцій повинні задовольняти таким вимогам:
– набувати потрібну міцність на стиск за певний термін твердіння;
– добре зчеплюватися з основою;
– забезпечувати рівномірність та малу величину деформацій, не припускати великих змін об'єму (відсутність розтріскування) у процесі твердіння та у твердому стані при допустимих навантаженнях.
Міцність розчинів, що затверділи, залежить від активності в‘яжучого, водов‘яжучого відношення, умов твердіння і віку. Основний закон міцності відображається емпірічною формулою:
Rб = ARц(Ц/В – С) , (5.1)
де А – коефіцієнт, який враховує якість заповнювачів бетону, А= 0.40...0.80;
R – марка (активність) бетону (Rб) або цементу (Rц);
Ц – кількість цементу;
В – кількість води;
С – коефіцієнт, що враховує зручноукладальність бетонної суміші, С= 0.15...0.70
.Якість будівельних розчинів, відповідно до вимог ГОСТ 7473-79, характеризують фізико-механічними властивостями: міцністю при стиску (на зразках у вигляді кубів з ребром 70.7 мм), середньою щільністю, водопоглиненням і морозостійкістю. За цими показниками для розчинів встановлені такі марки:
– за міцністю при стиску (МПа) – 0.4, 1, 2.5, 5, 7.5, 10, 15, 20, 30.
– за морозостійкістю (в циклах) – 10, 15, 25, 35, 50, 100,150, 200, 300.
– за середньою щільністю – звичайні (важкі) з середньою щільністю більше 1500 кг/м3 і легкі з середньою щільністю менше 1500 кг/м3.
Для мурувальних розчинів, що затверділи, головне значення має їх міцність, а також зчеплення зі стіновим матеріалом, який забезпечує монолітність кладки. Штукатурні розчини повинні мати кращу зручноукладальність і міцне зчеплення з основою.
Процеси, що мають місце у цементно-піщаному розчині при нагріванні, можна прослідкувати за зміною відносної міцності (рис. 5.1).
При нагріванні до 300-400 оС міцність цементно-піщаного розчину дещо знижується, а потім значно збільшується. При подальшому збільшенні температури міцність поступово знижується. А при температурах більше 300 оС спостерігається усадка цементного каменя. Зерна кварцу в цей час поширюються в об‘ємі, що викликає утворення тріщин і щілин. Цей процес інтенсифікується при 600 оС і вище, бо за цих температур у цементному камені, внаслідок дегідратації Са(ОН)2, утворюється СаО, здатний до вторинного гасіння, а у кварці, який входить до складу піску, здійснюється модифікаційне перетворення -кварцу у -кварц, що супроводжується раптовим збільшенням об‘єму.
Таким чином, при нагріванні до високих температур розширення заповнювачів разом з усадкою цементного каменя веде до виникнення внутрішніх напружень і, як наслідок, до зниження міцності будівельних розчинів.