Мурувальні та монтажні розчини

На основі портландцементу і шлакопортландцементу (цемент + вода + пісок) мають високу міцність, хімічну стійкість:

· для монтажу стін з панелей, блоків;

· для виготовлення віброцегляних панелей;

· для підземної кладки;

· для мурування нижче гідроізоляційного шару, коли ґрунт насичений водою;

· для звичайної кладки на основі розчинів високих марок;

· для мурування методом заморожування.

На основі вапна, глини (цемент + вапняне чи глиняне тісто + пісок + вода) мають високу пластичність, легкоукладальність, добре зчеплюються з поверхнею, дають малу усадку, довговічні, але повільно тверднуть.

Застосовують:

· для конструкцій, що працюють у надземних частинах будівель.

На основі вапна і місцевих в’яжучих (вапняно-шлакових, вапняно-пуцоланових) мають високу легкоукладальність, міцність, морозостійкість:

· для малоповерхового будівництва;

· для зведення підземних і надземних частин будівель невисокої поверховості.

На пуцоланових і сульфатостійких портландцементах

· для конструкцій, які працюють в умовах агресивних середовищ, стічних вод тощо.

Для надання потрібної рухливості та водоутримувальної здатності до розчинових сумішей додають пластифікатори: вапняне чи глиняне тісто. При веденні робіт в зимовий час вводять хімічні протиморозні добавки для зниження температури замерзання розчину і прискорення набирання ним міцності – поташ (10 – 15% маси води), нітрит натрію (5 – 10% маси води).

Для легких розчинів з підвищеною теплоізоляцією кладки як заповнювач використовують шлак, пемзу, туфи.

 

Опоряджувальні розчини

Ці розчини готують на цементних, цементно-вапняних, вапняних, вапняно-гіпсових, гіпсових в’яжучих. Вони поділяються на розчини для зовнішніх та внутрішніх штукатурок.

Зовнішня штукатурка виступаючих частин будівлі (цоколі, пояски, карнизи тощо), де властиве постійне зволоження, виконується на цементних, цементно-вапняних розчинах на портландцементі. Для заводського оздоблення лицьових поверхонь стінових панелей, блоків застосовують декоративні кольорові розчини на портландцементі. Для опорядження фасадів, виготовлення елементів декору застосовують вапняно-цементні розчини.

Для внутрішнього опорядження кам’яних, бетонних стін при вологості до 60% застосовують цементно-вапняні розчини, а для дерев’яних, гіпсових конструкцій – вапняно-гіпсові розчини.

 

Спеціальні розчини

Розчини для заповнення швів між елементами збірних залізобетонних конструкцій, рухливість їх 7 – 8 см, марка М100 і вище, на портландцементі і кварцовому піску. При наявності закладних деталей та арматури прискорювач твердіння – хлорид кальцію, що викликає корозію металу, не застосовується.

Ін’єкційні розчини, марок М300 і вище, застосовують для заповнення каналів попередньо напружених конструкцій. Компоненти – кварцовий пісок, цемент марки не нижче М400.

Гідроізоляційні розчини виготовляють на цементах марки М400 і вище або на водонепроникних розширних цементах складу 1: 2,5; 1: 3,5.

Тампонажні розчини застосовують для тампонування нафтових свердловин, у тунелебудуванні. Вони повинні мати високу однорідність, водостійкість, рухливість. В’яжучі – тампонажний портландцемент, шлакопортландцемент (в агресивних водах), пуцолановий чи сульфатостійкий портландцемент. Густина 1650 – 2000 кг/м³, марки 25 – 100.

Акустичні розчини застосовують для зниження шумів у вигляді звукопоглинальної штукатурки. Їх густина 600 – 1200 кг/м³, висока пористість. В’яжучі – портландцемент, шлакопортландцемент, вапно, гіпс, каустичний магнезит. Заповнювачі – пемза, шлак, керамзит, перліт.

Рентгенозахисні розчини використовують для штукатурки стін і підлог рентген-кабінетів. Їх густина понад 2200 кг/м³. В’яжучі – портландцемент, шлакопортландцемент. Заповнювачі – барит та інші важкі породи у вигляді пісків. Добавки - речовини, що містять елементи – водень, літій, кадмій, бор.

Розчини для підлог найчастіше мають рухливість 11 – 13 см. Їх застосовують у самовирівнюючих сумішах, а також для кладки бруківки, мозаїки, плитки, клінкеру. Металоцементні розчини для підлог включають знежирену сталеву стружку, цемент, воду; їх марка М500 і вище. Для влаштування підполу застосовують цементно-тирсові розчини. Склад – портландцемент, пісок, деревна тирса. Полімерцементні розчини – цемент + дрібний заповнювач + вода + дисперсний полімер; застосовують їх для непроникності підлог щодо води, масел, нафтопродуктів, агресивних середовищ.

 

Тема 11. СИЛІКАТНІ ВИРОБИ АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДІННЯ

 

1. Основи автоклавної технології.

2. Силікатна цегла.

3. Силікатні бетони, їх виготовлення, властивості, використання.

 

У 1880 році вперше встановлено, що при автоклавному твердінні (тиск не нижче 0,8 МПа, температура не нижче 170⁰С) вапняно-піщаних сумішей отримуються дуже міцні, водостійкі та довговічні вироби. У звичайних умовах пісок у вапняно-піщаних сумішах – інертний і не здатний до хімічної взаємодії з вапном. А в середовищі насиченої пари при вологості 100% і високій температурі кремнезем піску стає хімічно активним і взаємодіє з вапном:

Ca(OH)₂ + SiO₂ + (n-1)H₂O = CaO×SiO₂×nH₂O,

утворюючи гідросилікат кальцію – дуже міцну і водостійку речовину.

Бетони з вапняно-піскових сумішей мають ті ж властивості, що і цементні бетони, проте вони дешевші за рахунок економії цементу.

Із вапняно-піщаних сумішей виготовляють великогабаритні вироби для збірного будівництва – блоки, панелі для стін, перекриттів, а також поштучні вироби – силікатна цегла, каміння для стін, силікатні плити для облицювання фасадів.

Сировина

Вапно – мелене (кипілка, пушонка або частково загашене вапно), середньої швидкості гідратації, з незначним виділенням тепла, рівномірно випалене, вміст MgO до 5%, час гашення до 20 хв. Застосування недовипаленого вапна (з певним вмістом вапняку – СаСО₃) приведе до перевитрат вапна, але міцність виробу зросте. Перепалене вапно сповільнює швидкість гідратації вапна, у виробах з’являються тріщини, спучування і відколювання частин готового виробу, тому вміст перепаленого вапна недопустимий.

Кварцовий пісок застосовують у немеленому, грубо меленому вигляді, суміші немеленого і тонкомеленого кремнезему SiO₂ не нижче 70%. Деякі домішки негативно впливають на якість виробів: слюда (допустимий вміст до 0,5%) знижує міцність виробів; сірчані домішки (вміст до 1%); органічні домішки спучують, знижують міцність виробів; глина (до 10%) знижує якість виробів, проте, коли глина рівномірно розмішана у суміші, то це підвищує легкоукладальність сировинної суміші.

Вода повинна бути чистою, без шкідливих домішок.

Добавки – шлаки, попіл від спалювання сланців та вугілля, вигорілі породи. При твердінні у автоклаві багато шлаків і попелу можуть частково або цілком замінити вапно як в’яжуче. Їх можна використовувати як заповнювачі для виготовлення ніздрюватих бетонів (газосилікатів). Шлак і попіл повинні бути чистими, без сміття, відходів деревини.

 

Силікатна цегла

Силікатна цегла – штучний невипалюваний стіновий матеріал, виготовлений з суміші кварцового піску та гашеного вапна шляхом пресування та подальшого твердіння в автоклаві під дією пари високого тиску.

Виробництво силікатної цегли включає такі етапи:

1. Добування і просіювання піску.

2. Випалення вапна і подрібнення (помел).

3. Перемішування піску з вапном-кипілкою.

4. Гашення суміші.

5. Пресування виробів.

6. Автоклавне твердіння.

 

Способи виготовлення (залежно від способу гашення вапняно-піщаної суміші): барабанний, силосний. Барабанний – гашення відбувається в обертальному барабані протягом 35 – 40 хв. за допомогою пари. Силосний – попередньо змішують пісок, вапно, воду і суміш подають у силоси для гашення протягом 7 – 12 годин. Отже, барабанний спосіб в 10 – 15 разів швидший від силосного.

Автоклав – сталевий циліндр діаметром 2 м, завдовжки 20 м. На торцях герметичні кришки. Температура близько 170⁰С, пара під тиском 0,8МПа протягом 6 – 8 годин (піднімають і знижують тиск протягом 1,5 годин). Цикл запарювання в автоклаві триває протягом 10 – 14 годин. Під дією високої температури і вологості протікає хімічна реакція між вапном та кремнеземом піску з утворенням міцного гідросилікату. Твердіння виробу у автоклаві завершене, міцність продовжує наростати і після запарювання. Частина вапна, що не вступила в реакцію з кремнеземом, реагує з вуглекислим газом повітря, утворюючи міцний вуглекислий кальцій:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О.

Рис. 11.1. Схема барабанного способу виготовлення силікатної цегли: 1 – склад вапна; 2 – дробарка; 3 – млини; 4 – сепаратор; 5 – бункер меленого вапна; 6 – вага; 7 – шнек; 8 – барабан для сортування піску; 9 – гасильний барабан; 10 – бігуни для перемішування і подрібнення маси; 11 – прес; 12 – автоклав

 

Цегла виготовляється одинарна (250 х 120 х 65), потовщена (250 х 120 х 138); модульна (250 х 120 х 88) густина 1800 – 1900 кг/м³, маса однієї цеглини до 4,3 кг; суцільна або порожниста густиною до 1400 кг/м³. Марка цегли за міцністю М100, 125, 150, 200, 250; за морозостійкістю F15 і вище. Водопоглинання цегли до 16%, коефіцієнт теплопровідності 0,71 – 0,87 Вт/мК. Застосовують цеглу для кладки стін поряд з глиняною цеглою, проте не застосовують її для фундаментів, цоколів, стін нижче гідроізоляційного шару. Не допускається застосування силікатної цегли для будівель з вологим режимом роботи без спеціального захисту від зволоження, в умовах високих температур (печі, труби), бо відбувається дегідратація гідросилікату кальцію, і гідрату окису кальцію і цегла руйнується. Перевагою виготовлення силікатної цегли є те, що вона за собівартістю дешевша від глиняної на 25 – 35%, на її виробництво потрібно в 2 рази менше пального, в 3 рази менше електроенергії, в 2,5 рази менша трудомісткість виробництва.

Вапняно-попелова цегла та вапняно-шлакова цегла – це різновиди силікатної цегли, але з дещо кращими теплоізоляційними властивостями, з меншою середньою густиною, бо в них замінено важкий кварцовий пісок на шлак чи попіл. Для виготовлення вапняно-шлакової цегли використовують 3 – 12% вапна і 88 – 97% шлаку; для вапняно-попелової цегли – 20 – 25% вапна, 75 – 80% попелу. Зола (попіл) отримується як відходи при спалюванні кам’яного вугілля, бурого вугілля чи іншого палива на котельних ТЕС, ГРЕС. Попіл утворюється в топках і найменші частинки виносяться з газами у димоходи, вловлюються золовловлювачами і подаються у золовідвали з утворенням так званої “золи-уносу”. У такій золі є 5% СаО, вона сама з водою не тверде, тому додають ще вапно, або цемент і автоклавне твердіння забезпечує необхідну міцність виробу. При спалюванні деяких горючих сланців утворюється попіл з вмістом до 15% СаО. Ці золи можуть тверднути без добавок вапна. Цегла з такого попелу називається сланцезольна (сланцепопелова). Процес виробництва такої цегли аналогічний до виробництва силікатної. Розміри 250 х 120 х 140 мм, густина 1400 – 1600 кг/м³, коефіцієнт теплопровідності 0,6 – 0,7 Вт/мК, марки М25, 50, 75. Застосовують для мурування стін заввишки до 3-х поверхів, для верхніх поверхів висотних будівель.

Силікатні бетони отримують в результаті автоклавного твердіння раціонально підібраної суміші вапняно-кремнеземистої в’яжучої речовини та заповнювачів. Класифікують їх за густиною, за крупністю заповнювачів, за видом заповнювачів, структурою, пластичністю суміші, призначенням. Переважно використовують дрібнозернисті силікатні бетони. Основні технологічні етапи:

1. Приготування вапняно-кремнеземистої суміші.

2. Дозування компонентів.

3. Перемішування бетонної суміші.

4. Формування виробів.

5. Твердіння у автоклаві.

 

Властивості силікатних бетонів близькі до властивостей цементних бетонів. Застосовують їх для виготовлення звичайних та попередньо напружених залізобетонних конструкцій, стінових блоків, панелей настилів, панелей перекриття. стійкість силікатних бетонів у воді дещо нижча, ніж цементних. Підвищити водостійкість можна додатковою обробкою бітумом, за допомогою карбонізації, покриттям кремнійорганічними водовідштовхувальними речовинами; створенням водостійкої гідросилікатної зв’язки з малорозчинних силікатів кальцію з доменним шлаком.

Силікальцит – різновид силікатних бетонів. Особливість його виготовлення полягає у перемішуванні вапна і піску в швидкісному дезінтеграторі. Це дає змогу рівномірно розмішати компоненти, збільшити зчеплення, при якому зросте міцність, морозостійкість.

 

Тема 12. МАТЕРІАЛИ ТА ВИРОБИ З ДЕРЕВИНИ

 

1. Будова деревини.

2. Основні породи деревини.

3. Властивості деревини. Вологість.

4. Вади деревини.

5. Довговічність деревини. Обробка антипіренами та антисептиками.

6. Сушіння деревини.

7. Пиломатеріали.

 

Деревина широко застосовується у будівництві завдяки своїм властивостям. Їй властива

· значна міцність при розтягу і стиску,

· невелика густина,

· низька теплопровідність,

· технологічність при обробці,

· гарна текстура.

Запаси деревини не безмежні, тому скорочують її використання, де це можливо, замінюють склом, бетоном, пластмасами. Відходи деревини застосовують для виготовлення різних матеріалів та виробів.

Деревина має ряд недоліків:

· неоднорідність будови,

· гігроскопічність,

· займистість,

· здатність до загнивання.

Для усунення цих негативних якостей деревину обробляють антипіренами, антисептиками, просочують полімерами.

Деревину застосовують для

· виробництва паркету,

· дверних та віконних коробок,

· вбудованих меблів,

· дверних полотен,

· кріпильного риштовання шахт,

· фанери, ДСП, ДВП, арболіту, декоративних виробів.

 

Будова деревини

Дерево складається з коріння, стовбура, крони. Основна частина – стовбур, це 60 – 90% ділової деревини. Верхня частина стовбура називається вершиною, а нижня окоренком.

Макроструктура – будова деревини, що видна неозброєним оком чи при незначному збільшенні. Вивчають 3 основні розрізи стовбура: торцевий (поперечний), радіальний (проходить через стрижень), тангентальний (проходить паралельно до осі стовбура). На торцевому розрізі стовбура видно такі шари:

· кора, яка захищає дерево від зовнішніх впливів і механічних пошкоджень, становить 6 - 2% усього об’єму дерева, складається з шкірки та лубу;

· луб’яний шар у ростучому дереві постачає поживні речовини і в ньому відкладаються ці поживні речовини;

· камбій – тонкий шар живих клітин, які ростуть і діляться, причому в бік луба – луб’яні клітини, до центру – клітини деревини і їх значно більше. Взимку камбій не росте. Влітку утворюється щільна – пізня деревина, навесні пориста нещільна рання деревина;

· заболонь – світла частина деревини – молоді клітини, по них рухається волога з поживними речовинами. У свіжозрубаному дереві заболонь є вологою, легко загниває, має низьку міцність, велику усушку, а тому здатна коробитися;

· ядро – центральна темна частина деревини з відмерлих клітин, з невисокою вологістю, вищою міцністю і твердістю, стійка до загнивання;

· стрижень (серцевина) знаходиться у центральній частині стовбура, найслабша тканина, найлегше загниває, утворена великими тонкостінними клітинами, не з’єднаними між собою;

· стрижневі промені – вузькі смужки з тонкостінних клітин, які, починаючи від стрижня, ідуть до кори у радіальному напрямку (первинні), і вторинні – на деякій відстані від стрижня і до кори. По них переміщуються волога і поживні речовини. При висиханні колода може розколюватися по цих променях;

· річні шари (кільця) утворюються в період росту. Навесні – рання світла деревина, влітку – пізня деревина, темна, міцна.

Залежно від будови деревини породи поділяються на

· ядрові (сосна, дуб, модрина, ясен),

· заболонні, які не мають ядра (береза, осика, граб, липа),

· породи зі стиглою деревиною – мають однакове забарвлення поперечного перерізу (бук, ялина, ялиця).

 

Мікроструктура деревини

Деревина складається з живих та відмерлих клітин. Жива клітина складається з оболонки, плазми, ядра. Оболонка з целюлози чи клітковини (С₆Н₁₀О₅)_п. Клітина росте, оболонка дерев’яніє. Плазма і ядро утворює протопласт.

За формою клітини поділяються на

· паренхимні – живі, округлі, або дещо витягнуті з великим протопластом;

· прозенхимні – у вигляді волокон, дуже витягнуті з відмерлим протопластом.

За функціями клітини бувають

· провідні – проводять поживні речовини, воду (трахеї, судини, трахеїди);

· запасаючі – нагромаджують поживні речовини у великих. Стінки таких клітин тонкі, протопласт великий;

· опорні - мають невелику порожнину і товсті міцні стінки, найстійкіші до загнивання;

· ходи для нагромадження смолистих речовин - у хвойних порід, завдяки чому зростає їх стійкість та довговічність.

 

Основні породи дерев

Хвойні:

· сосна – має високу міцність, низьку щільність; густина 470 – 540 кг/м³, деревина смолиста, важко піддається загниванню. Використовується у вигляді кругляка, пиломатеріалів, столярних виробів, меблів. Ядро буро-червоного кольору, заболонь жовта;

· ялина – стиглодеревинна, мало смолиста, міцність висока, густина 440 -–500 кг/м³; якість деревини близька до соснової, недолік – багато сучків, через що трудність обробки. Застосовують для виготовлення будівельних конструкцій;

· модрина (рос. - лиственница) – ядрова смолиста порода, щільна, тверда, густина 630 – 730 кг/м³. Застосовують для мостобудування, у гідротехнічному будівництві, як рудникові стояки. Схильна до розтріскування;

· ялиця (рос. - пихта) – безядрова, не має смоляних ходів, менш стійка. Використовують у невологих умовах;

· кедр – ядрова порода, механічні властивості дещо гірші, ніж у сосни. Використовують як будівельний ліс, пиломатеріали, столярка;

· тис – ядрова порода. Виготовляють меблі.

 

Листяні:

· дуб – ядрова порода, має високу міцність, в’язкість, стійкість щодо загнивання, гарну текстуру; щільність 720 кг/м³. При перебуванні у воді – морений дуб. Використання –мостобудування, гідротехнічне будівництво, меблі, облицювальна фанера, столярка, паркет;

· бук – стиглодеревинна порода. Тверда, міцна, пружна, малостійка щодо загнивання. Щільність 650 кг/м³. Застосування – меблі, столярка, паркет;

· вільха – заболонна порода, загниває швидко, легко обробляється. Виготовляють фанеру, столярку;

· осика – стиглодеревинна заболонна порода, легка – 420 – 500 кг/м³, м’яка, зеленуватого кольору. Використання – тара, фанера, щепа;

· береза - заболонна порода. Щільність 650 кг/м³. Висока міцність, в’язкість. Нестійка до загнивання. Використовують для виготовлення фанери, паркету, столярки, поручнів, опоряджувальних матеріалів;

· ясен – ядрова порода. Має високу міцність, щільність 660 – 740 кг/м³, пружність, гарну текстуру. При підвищеній вологості гниє. Використовують як опоряджувальний матеріал, для виготовлення меблів, столярки;

· липа – заболонна порода. Легка, м’яка, негнилостійка. З липи виготовляють меблі, фанеру, тару;

· горіх – має деревину темно-коричневого кольору гарної текстури. Виготовляють декоративну фанеру.