Классификация строительных материалов

Песок - рыхлый материал с размерами зерен от 0,16 до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения или полученный искусственным дроблением горных пород. Применяют его для подстилающих слоев дорожных одежд, приготовления асфальтовых и цементных бетонов и растворов.

12.  Защита природных каменных материалов

Защита, транспортирование  и хранение природных каменных материалов

Каменные материалы в  условиях службы в конструкциях и  сооружениях могут подвергаться медленному разрушению. Этот процесс  по аналогии с разрушением горных пород на земной поверхности называют выветриванием. Основные причины разрушения каменных материалов в сооружениях:

-растворяющее действие  воды, усиливающееся растворенными  в ней газами (SО₂, CO₂ и др.);

-замерзание воды в порах  и трещинах, сопровождающееся появлением  в материале больших внутренних  напряжений;

-резкое изменение температур, вызывающее появление на поверхности  материала микротрещин.

Все мероприятия по защите каменных материалов от выветривания направлены на повышение их поверхностной  плотности и на предохранение  от воздействия влаги.

Стойкость материалов против выветривания можно повысить конструктивными  мерами, к числу которых относят  обеспечение хорошего стока воды и придание камням плотной и гладкой  поверхности, например зеркальной. Стойкость  против выветривания пористых материалов существенно повышается при создании на их лицевой поверхности плотного водонепроницаемого (гидрофобизующего) слоя.

Во время транспортирования  и хранения природных каменных материалов и изделий из них необходимо соблюдать  меры, исключающие их механическое повреждение, загрязнение и увлажнение.

Облицовочные плиты перевозят  в прочной таре, приспособленной  для механизированной погрузки и  разгрузки. При транспортировке  плиты следует устанавливать  в вертикальном положении попарно  лицевыми поверхностями внутрь с  прокладкой между ними бумаги и закреплять клиньями.

Камни облицовочные и ступени  укладывают рядами, используя деревянные прокладки. Плиты для полов хранят уложенными на длинное ребро в один ряд по высоте.

13.  Понятие минеральные вяжущие вещества, виды

Вяжущие вещества - строительные материалы для изготовления бетонов  и растворов. Различают неорганические (минеральные) вяжущие вещества(цемент, гипс, известь и др.) иорганические (битумы, дегти, пеки).

Минеральные вяжущие вещества (обычно порошкообразные) при смешивании с водой (иногда с водными растворами солей) образуют пластичную массу, приобретающую  затем камневидное состояние. Их делят на гидравлические, способные твердеть и сохранять прочность на воздухе и в воде (напр., портландцемент), и воздушные, твердеющие и сохраняющие прочность только на воздухе (гипс, известь)

14.   Гипсовые вяжущие. Сырье и условия получения

Сырьем для производства гипсовых вяжущих веществ служат сульфатные горные породы, преимущественно минерал двуводный гипс (СаSO₄*Н₂О).

При тепловой обработке природный  гипс постепенно теряет часть химически  связанной воды, а при температуре  от 110 до 180°С становится полуводным гипсом. После тонкого измельчения этого продукта обжига получают гипсовое вяжущее вещество.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества условно разделяют на строительный, формовочный и высокопрочный гипсы.

Гипс строительный является продуктом обжига тонкоизмельченного двуводного гипса. На отдельных заводах после обжига гипс подвергают вторичному помолу. Он относится к мелкокристаллической разновидности гипсового вяжущего вещества, что увеличивает водопотребность при затворении строительного гипса водой до стандартной консистенции теста. В отвердевшем состоянии обладает невысокой прочностью - 2 ... 16 МПа. Но прочность на сжатие уменьшается с увлажнением образцов.

Гипс формовочный состоит также из полугидрата сульфата кальция, отличаясь от гипса строительного большей тонкостью помола.

Гипс высокопрочный является продуктом тонкого помола а-полугидрата, получаемого в результате тепловой обработки в условиях, в которых вода из гипса выделяется в капельно-жидком состоянии. Такие условия возможны в автоклаве в среде насыщенного пара при давлении 0,15 ... 0,3 МПа. Вместо автоклавов возможно использование в качестве тепловой среды водных растворов некоторых солей, например хлористого кальция.

Гипс высокообжиговый (эстрихгипс). При температурах обжига (800 ... 950°С) помимо обезвоживания гипсового сырья происходит и частичная термическая диссоциация с образованием СаО, активизирующим химическое взаимодействие вяжущего с водой и ускоряющим процессы твердения. Начало схватывания наступает не ранее 2 ч, предел прочности при сжатии составляет 10 .,. 20 МПа, а водостойкость несколько выше, чем у гипсовых вяжущих и ангидритового цемента. Его применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов, например искусственного «мрамора», штукатурных растворов, устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум.

Отличительной особенностью гипсовых вяжущих веществ является их низкий срок схватывания, что вызывает определенное неудобство при производстве строительных работ.По срокам схватывания они разделяются на быстро-, нормально- и медленнотвердеющие. Для продления сроков схватывания в гипсовое тесто нередко вводят добавки-замедлители, например кератиновый клей, сульфитно-дрожжевую бражку и др. Они адсорбируются частицами гипса, что затрудняет их растворение и начало схватывания.

 

15.  Твердение и свойства гипсовых вяжущих

Как и любые вяжущие  вещества, гипсовые вяжущие при смешивании с водой образуют пластичное тесто, превращающееся со временем в камневидное  тело.

В процессе твердения гипсовых вяжущих можно выделить три этапа:

1) подготовительный - образование раствора, насыщенного по отношению к продуктам гидратации;

2) период коллоидации (схватывание) - переход новообразований в раствор в гелеобразном виде, минуя растворение;

3) период кристаллизации (твердение) - перекристаллизация коллоидных  частиц в большие кристаллы  и образование сростка.

При твердении строительного  гипса происходит химическая реакция  присоединения воды и образования  двуводного сульфата кальция CaSO_4*0,5H₂O + 1,5Н₂0 = CaS0_4*2H₂0.

Схватывание (загустевание) гипсового теста начинается с образования рыхлой пространственной коагуляцнонной структуры, в которой кристаллики двугидрада связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. После схватывания происходит твердение, обусловленное ростом кристаллов новой фазы, их срастанием и образованием кристаллизационной структуры. Свежеизготовленные гипсовые изделия сушат (при 60—70°С), что повышает прочность контактов срастания кристаллов и самих изделий вследствие удаления пленочной воды.

Основными характеристиками гипсовых вяжущих служат сроки схватывания, тонкость помола, прочность при сжатии и растяжении, водопотребность и др.

Тонкость помола характеризуется массой гипсового вяжущего (% пробы, взятой для просеивания, но не менее 50 г), оставшегося при просеивании на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм. Установлены три степени помола, обозначаемые соответственно I, II, III: I (грубый помол) -остаток на сите не более 30 %; II (средний помол)- остаток на сите не более 15%; III (тонкий помол)— остаток на сите не более 2 %.

Водопотребность гипсового вяжущего определяется количеством воды, % массы вяжущего, необходимым для получения гипсового теста стандартной консистенции (диаметр расплыва 180±5 мм).

По срокам схватывания  ГОСТ 125-79 предусматривает выпуск следующих вяжущих;

быстротвердеющего (индекс А) - с началом схватывания не ранее 2 мин, конец - не позднее 15 мин;

нормально твердеющего (индекс Б) -с началом схватывания не ранее 6 мин, конец - не позднее 30 мин;

медленнотвердеющего (индекс В)-с началом схватывания не ранее 20 мин (конец схватывания не нормируется) .

В зависимости от степени  помола различают вяжущие грубого, среднего и тонкого помола с максимальным остатком на сите с размером ячеек 0,2 мм не более соответственно 23% 14% и 2%, обозначаемые индексами I, II и III.

Марку гипсовых вяжущих (от Г-2 до Г-25) характеризуют по прочности  при сжатии образцов- балочек 40x40x160 мм в возрасте 2 ч после затворения водой. Минимальный предел прочности при сжатии соответствующих марок меняется в пределах 2-25 МПа, а при изгибе- 1,2-8,0 МПа.

Чтобы получить гипсовое удобоукладываемое  тесто, необходимо взять 60-80% воды от массы  вяжущего, а на химическую реакцию гидратации требуется лишь 18,6% воды. Избыток ее остается в порах, затем испаряется, поэтому получившийся в результате твердения полуводного гипса гипсовый камень обладает высокой пористостью, достигающей 40-60% и более. Чем больше воды затворения, тем выше пористость камня, а прочность его соответственно меньше. Прочность гипсовых образцов, высушенных при температурах до 330 К, в 2-2,5 раза выше прочности влажных образцов после 1,5 ч твердения.

 

16.  Воздушная известь. Сырье и условия получения

Сырьем для производства воздушной извести служат плотные известняки, ракушечники, мел, доломитизированные известняки при условии, что содержание глинистых примесей в них не превышает 6%. Сырье обжигают при температуре 1000 ... 1200°С до полного удаления углекислого газа. Обжиг известняка производится в печах различных конструкций: шахтных, вращающихся, с «кипящим» слоем, в циклонно-вихревых печах во взвешенном состоянии, а также на движущихся агломерационных решетках. Распространен обжиг в шахтных печах, которые надежны в эксплуатации, позволяют использовать местные виды топлива и требуют меньшего его расхода, После обжига получают комовую известь или известь-кипелку (так ее называют из-за бурной химической реакции с водой). Это вещество обладает сильно развитой внутренней микропористостью и большим запасом свободной внутренней энергии, что проявляется при гашении комовой извести, т. е. присоединении воды с выделением большого количества теплоты.

Известняки при обжиге разлагаются на известь СаО и углекислый газ, который полностью удаляется. Реакция разложения известняка обратимая.

Признаком высокого качества извести является высокое содержание в ней СаО + MgO. Недожог и пережог извести в печи снижают ее качество. Особенно опасен пережог - остеклованная известь. Частицы пережога медленно гасятся с увеличением в объеме и могут вызвать трещины в штукатурке и изделиях.

Содержание чистых окислов  CaO + MgO в общем количестве извести называют ее активностью. По активности и содержанию непогасившихся зерен определяется сорт извести.

Гашение извести производится в условиях стройплощадки в творильных ящиках с сеткой для сцеживания разжиженного известкового теста (известкового молока) в гасильную яму, где оно выдерживается длительное время. В заводских условиях известь гасят в специальных барабанных гасителях. Гашение извести производят в пушонку или в известковое тесто. При расходе воды 1 л на 1 кг извести комовой известь превращается в тонкий рыхлый порошок со значительным увеличением в объеме; при расходе воды 2 ... 3 л на 1 кг извести получается известковое тесто, что тоже сопровождается увеличением в объеме. Для получения из пушонки известкового теста ее разбавляют водой. Обычно содержание воды в известковом тесте составляет примерно 50% (по массе). Гашеная известь медленно схватывается и твердеет, обладает низкой прочностью, поэтому кроме гашеной извести в строительстве применяют известь негашеную. По содержанию оксида магния в извести она подразделяется на кальциевую (MgO<5%), магнезиальную (MgO = 5 ... 20%) и доломитовую (MgO = 20 ... 40%); по времени гашения различают известь быстрогасящуюся (время гашения < 8 мин), среднегасящуюся (время гашения 8 ... 25 мин) и медленногасящуюся (время гашения не менее 25 мин).

Воздушную известь применяют  для приготовления кладочных  и отделочных растворов, изготовления штучных бетонных изделий, например известковошлаковых, силикатного кирпича и других известково-песчаных изделий автоклавного твердения.

 

17.  Твердение и свойства воздушной извести

Известь применяют в виде строительных растворов, т.е. в смеси  с песком и другими заполнителями. На воздухе известковый раствор  постепенно отвердевает под влиянием двух одновременно протекающих процессов: а) высыхания раствора, сближения  кристаллов Са(ОН)₂ и их срастания; б) карбонизации извести под действием углекислого газа, который в небольшом количестве содержится в воздухе: Са(ОН)₂ + С0₂ -» СаС0₃ + Н₂0.

Образующийся карбонат кальция  срастается с кристаллами Са(ОН)₂ и упрочняет известковый раствор. При карбонизации выделяется вода, поэтому штукатурку и стены, в которых применены известковые растворы, подвергают сушке. Известковые растворы твердеют медленно, сушка ускоряет процесс их твердения. Для ускорения твердения к извести добавляют цемент и гипс. Цемент и активные минеральные добавки повышают также водостойкость известковых растворов.

Известковое тесто, защищенное от высыхания, неограниченно долго  сохраняет пластичность, т. е. у извести  отсутствует процесс схватывания. Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь переходит в пластичное состояние (известь - неводостойкий материал).

Однако при длительном твердении (десятилетия) известь приобретает  довольно высокую прочность и  относительную водостойкость (например, в кладке старых зданий). Это объясняется  тем, что на воздухе известь реагирует  с углекислым газом, образуя нерастворимый  в воде и довольно прочный карбонат кальция, т. е. как бы обратно переходит  в известняк:

Са(ОН)₂ + С0₂ -» СаС0₃ + Н₂0

 

18.  Применение гипсовых вяжущих и воздушной извести

строительный материал гипсовый вяжущий

Область применения воздушной  извести - приготовление известково-песчаных и смешанных строительных растворов, которые используют в каменной кладке и при оштукатуривании поверхностей, а также для побелки и в  производстве силикатных изделий.

В зависимости от содержания оксида магния воздушная известь  разделяется накальциевую (MgO<5%), магнезиальную (MgO = 5-20%) и высокомагнезиальную, или доломитовую (MgO = 20-40 %).

Наиболее важные показатели качества извести: активность - процентное содержание оксидов, способных гаситься; количество непогасившихся зерен (недожог и пережог);время гашения.