§ 20. Вяжущие вещества

Вяжущие вещества минерального происхождения представляют собой тонко измельченные порошки, обладающие способностью 1 при смешивании с водой образовывать пластичное тесто, затвердевающее в камневидное тело. Если вяжущий материал (например, известь) смешать с песком и водой, то, переходя в камневидное состояние, известь свяжет между собой и частицы песка. На 1 этом свойстве основано применение вяжущих для приготовления 1 растворов и бетонов.

В зависимости от условий твердения неорганические вяжущие 1 материалы делятся на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие после затворения их водой твердеют и повышают прочность только на воздухе. К ним относятся воздушная известь, строительный гипс, кислотоупорный цемент.

Гидравлические вяжущие твердеют не только на воздухе, но и в воде. К этой группе относятся портландцемент, пуццолановый портландцемент, глиноземистый цемент и некоторые другие виды цементов.

Портландцементы (ГОСТ 10178 — 62). Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельчения обожженной до спекания сырьевой смеси глины и известняка. Для замедления сроков схватывания портландцемента к нему при помоле добавляют гипс. Портландцемент обладает свойством при затворении водой постепенно (в течение нескольких дней) твердеть на воздухе и в воде, превращаясь в камнеподобный материал, прочность которого продолжает нарастать в течение ряда лет.

Исходными продуктами для получения портландцемента являются известняк и глина. Для получения цемента известняк дробят, а глину смешивают с водой. Затем их дозируют (по массе), смешивают и перемалывают в трубных мельницах. Получившийся Продукт сметанообразной консистенции называется шламом. Шлам поступает в наклонную вращающуюся печь и в процессе обжига движется вниз по уклону навстречу горячим газам. По мере продвижения и повышения температуры происходит испарение воды, разложение углекислого кальция (основной составной части известняка) и в зоне печи с температурой около 1400° С все твердые составные части плавятся и химически соединяются между собой.

Из печи шлам выходит в виде небольших спекшихся кусочков камня, называемых цементным клинкером. Клинкер выдерживают определенное время на складе, после этого размалывают в шаровых мельницах с добавкой 3 — 5% гипса. Получившийся тонкий порошок серовато-зеленого цвета представляет собой конечный продукт — портландцемент. Тонкость помола портландцемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы через сито с сеткой № 008 (размеры стороны ячейки в свету 0,08 мм) проходило не менее 85% от массы ее.

Портландцемент в основном состоит из следующих веществ: окиси кальция (64 — 67%), окиси кремния (21 — 25%), окиси алюминия (4 — 8%) и окиси железа (2 — 4%).

Основным показателем портландцемента является его марка, которая указывает на предельную прочность затвердевшего цементного раствора состава 1: 3 (цемент, песок) при сжатии (в кгс/см2). Портландцемент имеет четыре марки: 300, 400, 500, 600.

Предел прочности устанавливают при испытании на изгиб образцов — балочек размером 40X40X160 мм и при сжатии их половинок. Образцы изготовляют из цементного раствора состава 1 : 3 (по массе) с кварцевым песком и испытывают через 28 суток.

Наряду с портландцементом промышленность выпускает несколько его разновидностей, отличающихся свойствами и областью применения, — пластифицированный, сульфатостойкий, гидрофобный и другие портландцементы.

Пластифицированный портландцемент получают путем введения при его помоле 0,15 — 0,25% пластифицирующей добавки (концентрата сульфитно-спиртовой барды). Раствор на этом портландцементе отличается повышенной удобоукладываемостью. Сульфатостойкий портландцемент используют для бетонных конструкций, подвергающихся действию агрессивных сред. Быстротвердеющий портландцемент марки 600 через сутки уже достигает прочности 200 — 400 кгс/см². Гидрофобный портландцемент получают при одновременном измельчении клинкера с гидрофобизирующей добавкой. Такой цемент хранится даже во Влажной среде, не снижая своих качеств, и обладает повышенной пластичностью.

Пуццолановый портландцемент (ГОСТ 10178 — 62), выпускаемый промышленностью трех марок (200, 300 и 400), представляет собой портландцемент с гидравлической добавкой минерального вещества — пуццоланы, которое замедляет процесс схватывания и твердения, связывая при этом свободную известь, выделяющуюся при твердении цемента.

Шлакопортландцемент, (ГОСТ 10178 — 62) получают путем совместного помола доменного гранулированного шлака с портландцементным клинкером. Промышленность выпускает такой цемент четырех марок: 200, 300, 400 и 500. В шлакопортландцементе содержится шлака 30 — 60% от массы цемента.

Белые и цветные портландцементы (ГОСТ 965 — 66) применяют для отделочных работ и изготовления архитектурных деталей.

Для низкомарочных бетонов и растворов применяют цементы, изготовленные на дешевом местном сырье, в основном шлаковые и известково-зольные.

Каждая партия портландцемента должна иметь паспорт, в котором указано название завода, номер паспорта и партии, год, месяц и число отправки портландцемента, масса партии, название портландцемента и его марка.

При погрузке навалом портландцемент следует перевозить в контейнерах,, автоцементовозах и специальных вагонах. Лучше всего транспортировать портландцемент в многослойных бумажных мешках.

Хранить портландцемент необходимо в закрытых складах, защищенных от атмосферных осадков и грунтовых вод. При этом надо учитывать, что при хранении портландцемента даже в благоприятных условиях активность (марка) его снижается через три месяца примерно на 20%, через шесть месяцев на 30%, а через год — на 40,%.

Известь (ГОСТ 9179 — 70). Воздушная строительная известь представляет собой вяжущее, получаемое обжигом известняка при температуре 1000 — 1100° С. При этой температуре известняк теряет углекислый газ и превращается в известь.

В зависимости от условий твердения строительная известь делится на воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе, так и в воде.

Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного окисла разделяется на: кальциевую, магнезиальную и доломитовую.

Гидравлическая известь по гидравлическим свойствам подразделяется на: слабогидравлическую и сильногидравлическую.

По внешнему виду известь делится на комовую и порошкообразную.

Порошкообразная известь разделяется на молотую и гидратную (пушонку), получаемую путем гашения кальциевой, магнезиальной и доломитовой извести.

В зависимости от степени готовности, способа измельчения и содержания добавок известь делится на следующие виды: негашеная комовая (кипелка) или молотая совместно с минеральными добавками или без них; молотая негашеная карбонатная — порошкообразная смесь молотых негашеной извести и карбонатных пород: гидратная (гашеная) — порошкообразный продукт, образующийся в результате гашения комовой извести, или порошкообразная смесь гидратнои извести с молотыми минеральными добавками.

'Комовая известь, соединяясь с водой, быстро выделяет значительное количество тепла. Процесс соединения кипелки с водой называют гашением извести, а образовавшееся при этом вещество — гидратнои (гашеной) известью.

По скорости гашения известь делится на три вида: медленно-гасящуюся известь (со скоростью гашения не менее 25 мин), среднегасящуюся (не более 25 мин) и быстрогасящуюся (не более 8 мин).

Гашение осуществляется, как правило, в известёгасилке и как исключение — в творильных ящиках. В известёгасилке комовая известь одновременно гасится, размалывается и перемешивается; при этом значительно ускоряется процесс гашения. При гашении быстрогасящуюся известь заливают тройным (по массе) количеством воды, среднегасящуюся заливают половинным количеством воды, медленногасящуюся сначала только смачивают водой, а затем добавляют ее небольшими порциями.

Комовая известь, будучи залита недостаточным количеством воды (70 — 100% от массы извести), превращается в тонкий сухой порошок, называемый известью-пушонкой, с объемной массой 400 — 600 кг/м3. Если комовую известь залить избыточным количеством воды, то получится легкоподвижное известковое тесто с объемной массой 1300 — 1400 кг/м³.

Воздушная известь в зависимости от консистенции бывает жирной и тощей. Особенностью жирной является то, что она быстро гасится, выделяя при этом значительное количество тепла. Тощая известь гасится медленно. Один килограмм жирной извести способен образовать до 2,4 л известкового теста, в то время как тощая известь дает теста не более 1,6 л. При образовании раствора один объем жирной извести можно смешать с 2 — 4 объемами песка. При этом пластичность массы не теряется. Один объем тощей извести способен принять лишь 1 — 2 объема песка.

Твердение гидратной (гашеной) извести происходит в результате испарения воды и.кристаллизации гидроокиси кальция.

В зависимости от содержания в комовой или гидратной извести активных веществ (окисей кальция и магния) и тонкости помола она делится на 1, 2 и 3-й сорта. Прочность (марка) воздушной извести не нормируется — она очень низка.

Гидравлическая известь — вяжущее вещество, образующееся в результате обжига мергелистого известняка с содержанием от 8 до 30% глинистых включений при температуре около 900 — 1000° С и последующего измельчения продукта обжига гашением или помолом. Этот вид извести состоит из соединений кальция, железа и алюминия, сообщающих ей гидравлические свойства твердеющей на воздухе свободной извести, не взаимодействующей с тремя ранее упомянутыми соединениями.

При твердении гидравлической извести сначала происходит процесс воздушного твердения (при этом нужны воздушно-сухие условия), а затем процесс гидравлического твердения (в этом случае для образования гидратных соединений нужна повышенная влажность окружающей среды).

Гидравлическая известь должна удовлетворять следующим условиям: остаток на сите № 008 не должен превышать 10%, предел прочности (марка) при сжатии через 28 суток комбинированного хранения (7 суток во влажном воздухе и 21 сутки в воде) стандартных образцов, изготовленных с уплотнением раствора (состава 1:3 с нормальным песком), должен быть не менее 20 кгс/см².

Негашеную комовую известь перевозят навалом на автомашинах с брезентовым верхом и в закрытых вагонах. Гашеную известь-пушонку и молотую известь транспортируют в многослойных бумажных мешках или специальных металлических контейнерах. На таре должно быть указано наименование завода, название и вид извести, сорт, масса, год, месяц и число изготовления.

Хранение извести может быть организовано в закрытых складах, исключающих ее увлажнение атмосферными осадками и грунтовыми водами.

Известковое тесто хранят в ямах, которые закрывают сверху досками. Зимой, во избежание промерзания теста, ямы утепляют опилками или шлаком.