Гипсовые и гипсобетонные изделия

 

К таким изделиям относят изделия, изготовленные на основе гипсовых и гипсоцементных вяжущих.

Быстрое твердение гипса и хорошие его формовочные свойства позволяют изготавливать сборные крупноразмерные элементы различного назначения: обычно это плиты и панели стен, основания под полы и др. Плиты и панели применяются для устройства внутренних перегородок зданий. Поскольку плиты и панели на основе гипсовых вяжущих достаточно огнестойки, их часто применяют для огнезащитной облицовки металлических и деревянных конструкций.

Для производства гипсовых и гипсобетонных изделий используют гипс строительный и высокопрочный, а также гипсошлаковый цемент, который не вызывает коррозии стальной арматуры.

Изделия из гипса подразделяют на гипсовые и гипсобетонные.

Гипсовые изделия изготавливают из гипсового теста, иногда с молотой добавкой органических или минеральных заполнителей.

Гипсобетонные изделия получают из гипсового раствора с легкими и пористыми заполнителями. В качестве органических заполнителей используют молотую бумажную макулатуру, древесные опилки и др., а в качестве минеральных – топливные и доменные шлаки, ракушечник, пемзовый и туфовый щебень и др.

Заполнители снижают прочность гипсовых изделий. Поэтому для повышения их прочности уменьшают расход воды, однако при этом требуется применять вибропрессование или трамбование.

Изделия на основе гипса имеют небольшую плотность: гипсовые – 800…1100 кг/м³; гипсобетонные – 1200…1500 кг/м³. Прочность – 2,5…10 МПа. Эти материалы обладают хорошими звуко-теплоизоляционными свойствами, хорошо обрабатываются и легко окрашиваются.

 

Асбестоцементные материалы и изделия

 

В практике жилищного строительства (малоэтажные здания), при устройстве кровель, складов и др. наибольшее распространение получили кровельные асбестоцементные изделия. К ним относятся: волнистые листы различного профиля (рис. 6.4), крупноразмерные плоские листы, асбестоцементные панели для покрытий промышленных зданий (рис. 6.5).

Асбестоцемент, как исходный материал, представляет собой искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания смеси, состоящей из цемента, асбеста и воды.

Поскольку цементный камень плохо сопротивляется растягивающим усилиям, то в цементный раствор вводят небольшое количество (10…20 %) тонковолокнистого асбеста, обладающего высокой прочностью при растяжении, что обеспечивает высокую прочность изделий на растяжение и изгиб.

Исходная сырьевая смесь в расчете на массу сухих веществ содержит в среднем 85 % цемента и 15 % асбеста.

Асбест – природный тонковолокнистый материал, состоящий из водных и безводных силикатов магния (иногда кальция и натрия).

95 % мировой добычи асбеста составляет хризотил (3MgO∙2SiO₂∙2H₂O), который и применяется для производства асбестоцементных изделий.

Диаметр волокон асбеста 1 мкм. Эти волокна обладают гибкостью, прочностью до 600-800 МПа, их введение в качестве армирующего компонента в цемент, позволяет в 3…5 раз увеличить прочность цементного камня при растяжении и изгибе, а также стойкость к ударным воздействиям.

В качестве вяжущего применяют специальный портландцемент, обладающий более тонким помолом, что вызвано необходимостью создания требуемой поверхности сцепления с тонкораспушенными волокнами асбеста.

Из асбестоцемента изготавливают также напорные трубы для водопроводов (давление 0,6…1,8 МПа) и безнапорные – для канализации, дренажа, прокладки телефонных кабелей.

 

Строительные растворы

Общие сведения

 

Строительный раствор – искусственный каменный материал, получаемый после укладки и твердения правильно подобранной смеси, состоящей из неорганических вяжущих веществ, песка и воды. В необходимых случаях (для повышения пластичности смеси, замедления и схватывания или ускорения твердения) вводят специальные добавки.

Такие смеси до затвердевания называют растворными смесями («растворами»).

По существу, затвердевшие растворы – это мелкозернистые бетоны. Поэтому общие закономерности, характерные для бетонов, применимы и к растворам. В частности, прочность растворов зависит от марки вяжущего и величины водовяжущего отношения.

При использовании растворов учитываются их особенности:

1) растворы укладывают тонкими слоями (1-2 см), не применяя механического уплотнения;

2) растворы в большинстве случаев наносят на пористое основание (кирпич, бетон, пористые камни), которое способно сильно отсасывать воду, изменяя конечные свойства раствора.

Строительные растворы в зависимости от назначения бывают: кладочные, отделочные и специальные.

Кладочные растворы применяют для скрепления элементов конструкций (кладка стен из кирпича, устройство фундаментов из бетонных блоков и др.).

Отделочные растворы служат для оштукатуривания штукатуркой стен, устройства выравнивающих слоев, декоративной отделки поверхности стеновых панелей, фасадов и внутренних интерьеров зданий.

Специальные растворы – инъекционные жаростойкие, кислотостойкие, рентгенозащитные, акустические. Их применяют в случаях, когда конструкциям предъявляют особые требования.

По плотности растворы подразделяются на:

- тяжелые (средняя плотность более 1500 кг/м³);

- легкие (средняя плотность менее 1500 кг/м³).

По виду вяжущего они подразделяются на цементные, известковые и смешанные.

Строительные растворы изготовляют, как правило, централизованно на автоматизированных растворных заводах или на строительных базах, доставляют на объекты в виде пластических смесей, готовых к употреблению. При значительном удалении строительного объекта от завода рекомендуется изготовлять сухие растворные смеси, которые затворяют водой и перемешивают на месте производства работ. Влажность сухих смесей должна быть не более 1 % по массе. Их поставляют в упаковке, исключающей возможность увлажнения. В настоящее время сухие смеси получили широкое распространение, особенно для приготовления растворов, используемых для отделки фасадов и интерьеров зданий. В связи с тем, что в заводских условиях обеспечивается более тщательная подготовка и дозировка компонентов раствора и, следовательно, получение готового раствора высокого качества с заданными свойствами, применение сухих смесей в перспективе будет увеличиваться.

Растворы специального назначения обязательно должны изготавливаться в виде готовых смесей на заводах.

 

 

Основные свойства растворов

 

Свойства растворов, как и бетонов, зависят от состава, условий укладки и срока твердения.

Свойства растворной смеси определяются, прежде всего, удобоукладываемостью, т.е. ее способностью укладываться на основание (например, кирпич) тонким равномерным слоем.

Удобоукладываемый (пластичный) раствор хорошо заполняет все неровности основания и равномерно сцепляется со всей его поверхностью. «Жесткий» раствор имеет контакт с основанием лишь на отдельных участках, создавая слой неодинаковой плотности. При этом резко ухудшается сопротивляемость кладки к возможным механическим и погодно-климатическим воздействиям.

Удобоукладываемость раствора зависит:

− от степени подвижности свежеуложенного раствора;

− от водоудерживающей его способности.

Подвижность растворных смесей характеризуется глубиной погружения металлического эталонного конуса массой 300 г. Подвижность выбирают с учетом назначения раствора и способа производства работ. Например, растворы, перекачиваемые по трубопроводам, должны иметь глубину погружения конуса до 14 см, а растворы для кирпичной кладки – 1…3 см.

Водоудерживающая способность характеризует свойство растворной смеси удерживать в своем составе достаточное для твердения вяжущего количество воды в условиях интенсивного ее отсоса пористым основанием. Водоудерживающую способность оценивают по количеству воды, отсасываемой из пробы растворной смеси промокательной бумагой. Водоудерживающую способность увеличивают путем введения в растворную смесь неорганических дисперсных добавок и органических пластификаторов. Смесь с хорошей водоудерживающей способностью при укладке на пористое основание отдает излишнюю воду, постепенно при этом раствор становится плотнее и прочнее, приобретает хорошее сцепление с основанием.

Растворы с недостаточной водоудерживающей способностью подвергаются расслоению, что нарушает однородность смеси и снижает прочность.

Необходимая удобоукладывемость достигается при правильном выборе соотношения между составляющими материалами и надлежащем зерновом составе песка.

Тесто вяжущего должно заполнять пустоты в песке и покрывать тонким слоем его зерна. Удобоукладываемая растворная смесь хорошо заполняет все неровности и трещины на поверхности кирпича (камня), что увеличивает площадь контакта между раствором и кирпичом, а следовательно, и долговечность наружных стен.

Прочность строительных растворов при сжатии определяют на образцах-кубах с длиной ребра 7,07 см, а на растяжение при изгибе – на балочках размерами 4×4×16 см.

По пределу прочности при сжатии строительные растворы имеют следующие марки (МПа): М 0,4; М 1,0; М 2,5; М 5; М 7,5; М 10,0; М 15,0; М 20,0. Растворы марок М 0,4 и М 1,0 изготовляют преимущественно из извести или местных вяжущих (известково-шлакового или известково-пуццоланового цементов).

На практике обычно растворы требуются с прочностью 1…5 МПа. Для получения растворов с такой прочностью необходимо значительно меньше цемента. Такие цементы могут быть изготовлены на цементных заводах путем совместного помола небольшого количества клинкера (25…30 %) с большим количеством минеральных компонентов: известняка, шлака, доломита, золы-уноса и др.

Получаемый низкомарочный «кладочный» цемент (цемент для строительных растворов) имеет марку 20,0.

Морозостойкость растворов зависит от тех же факторов, что и морозостойкость бетонов: от свойств исходных материалов, рационального соотношения между ними, расхода воды и условий твердения. Важным условием, обеспечивающим необходимую морозостойкость, является количество воды затворения. Вода как компонент растворной смеси обеспечивает протекание химической реакции с цементом (полезная вода), вода как пластификатор полезна только в период приготовления и укладки раствора. В связи с этим расход воды в таких случаях должен быть оптимальным, а его минимизация может быть обеспечена введением пластифицирующих добавок (например, ЛСТ) и особенно микровоздухововлекающих (например, мылонафта).

 

Применение растворов различных видов

 

Растворы в зависимости от вида вяжущего и заполнителя обладают различными свойствами и, в связи с этим, могут быть использованы как для соединения элементов кладки, так и для получения обрабатываемой поверхности с определенными свойствами.

Растворы для каменной кладки и монтажа стен панелей и крупных блоков. Вид и состав растворов зависит от расчетных напряжений и условий эксплуатации. Состав растворов обычно назначают, используя готовые таблицы, и корректируют их по результатам испытаний в строительной лаборатории.

Кладку надземных конструкций, работающих при небольших напряжениях, следует выполнять из растворов, содержащих дешевые местные вяжущие вещества: известь, известково-шлаковое, известково-пуццолановое вяжущее. При кладке фундаментов в агрессивных условиях применяют сульфатостойкий портландцемент. Для монтажа блочных и крупнопанельных стен – портландцемент, шлакопортландцемент, а также портландцементы с органическими добавками. Кладку подземных конструкций обычно выполняют на цементно-песчаных растворах без добавок глины или извести.

Выбор подвижности растворных смесей зависит от вида элементов кладки, их пористости. Например, при кладке стен из крупных панелей и блоков, пустотелого кирпича, блоков из пористых горных пород подвижность должна быть в пределах 5-8 см, заливке пустот в бутовой кладке 13-14 см, и т.д. Рекомендуемая подвижность для каждого случая приводится в специальных таблицах.

При кладке растворов зимой скорость твердения сильно замедляется, поэтому используют раствор, имеющий марку на одну-две ступени выше, чем летом.

Известково-гипсовые растворы применяют для оштукатуривания внутренних деревянных и каменных стен, потолков. Они быстро твердеют и имеют прочное сцепление с основанием.

Декоративные растворы используют при заводской отделке лицевых поверхностей стеновых панелей. Применяют декоративные составы – полимерцементные, цементно-перхлорвиниловые. Декоративные растворы должны в течение всего периода эксплуатации сохранить первоначальный цвет, текстуру, обладать морозо-, свето- и водостойкостью.

К специальным растворам относятся: инъекционные цементные, используемые для заполнения каналов в предварительно напряженных конструкциях (марка раствора должна быть не ниже 300 с использованием портландцемента марок 400 и 500); тампонажные, применяемые для гидроизоляции скважин, шахтных стволов и тоннелей путем закрытия трещин и пустот в горных породах и заполнения закрепленного пространства (для этих растворов применяют тампонажный и сульфатостойкий портландцементы); рентгенозащитные, приготавливаемые на портландцементе или шлакопортландцементе с использованием баритового песка (ВаSO₄) с максимальной крупностью 1,25 мм; акустические, предназначенные для звукопоглощающей штукатурки.

Строительные растворы готовят, как правило, на автоматизированных растворных заводах и узлах и доставляют на объекты строительства в специально оборудованных автоцистернах с автоматической разгрузкой или автомобилях-самосвалах.

При значительном удалении строительного объекта от завода используют сухие растворные смеси, которые затворяют водой на месте производства работ. Сухие смеси должны иметь влажность не менее 1 % по массе и доставляться в упаковке, исключающей возможность увлажнения.