Гидравлические вяжущие

Гидравлические известьсодержащие вяжущие

Известь имеет низкую водостойкость. Для устранения этого недостатка к извести стали добавлять вулканический пепел. Впервые это произошло еще в Древнем Риме. В результате этого смесь отвердевала на воздухе в течение 7–14 дней, при этом твердость и прочность гипсового камня усиливалась во влажных условиях. Так было получено первое гидравлическое вяжущее. Добавки из вулканических пород (пепла, туфа и т. п.) впоследствии получили название «гидравлические» или «пуццолановые» (по названию местечка у подножия Везувия, где они добывались). Римские постройки (мосты, акведуки, бани-термы) на таких смешанных вяжущих сохранились до наших дней.

В Древней Руси проблема придания извести водостойкости была решена введением в качестве гидравлической добавки молотого кирпича.

Механизм твердения таких вяжущих, как уже было ранее описано для случая гидравлической извести, заключается в образовании из смеси извести, активных кремнезема и глинозема (пепла, молотого кирпича) и воды водонерастворимых гидро-алюмосиликатов кальция.

Тот же самый эффект можно достичь введением 6–20 % глины при обжиге известняков. Современные известьсодержащие вяжущие гидравлического твердения включают в себя смешанные вяжущие и строительную гидравлическую известь.

Смешанные вяжущие в зависимости от состава делятся на:

– известково-пуццолановые, получаемые при совместном измельчении извести (10–30 %) с гидравлической добавкой активного кремнезема (пепла, пемзы и др. (70–85 %)) и гипса (до 5 %);

– известково-шлаковые. В этом случае добавкой служат доменный гранулированный шлак. Такие смешанные вяжущие применяют при приготовлении растворов для кладки подземных частей зданий и бетонов, предел прочности при сжатии не превышает 20 МПа (200 кг/см 2).

Состав строительной гидравлической извести: продукты обжига мергелистых известняков (содержание глины 8–20 %), свободные оксиды кальция и магния 50–60 % и низкоосновные силикаты и алюминаты кальция, придающие извести гидравлические свойства. Предел прочности при сжатии затвердевшей гидравлической извести – 2–5 МПа, поэтому ее применяют для низкомарочных растворов и бетонов.

Портландцемент

Нужно сказать, что гидравлическая известь обладает рядом недостатков, такими как:

– необходимость твердения на воздухе первые 7–14 суток;

– низкая прочность;

– низкая морозо– и воздухостойкость.

Поэтому велись поиски более совершенного вяжущего вещества. Практически одновременно (1824–1825 гг.) независимо друг от друга Егор Челиев в России и Джозеф Аспдин в Англии (г. Портленд) путем высокотемпературного (1500 °C) обжига до спекания смеси известняков и глины получили вяжущее, обладающее большой водостойкостью и прочностью.

Портландцемент является гидравлическим вяжущим, которое получается тонким измельчением портландцементного клинкера и небольшого количества гипса (1,5–3 %), используемого для отбелки и замедления (регулирования) сроков схватывания. Цементы изготавливают из природного мергеля осадочной горной породы (из алита, белита, алюмоферрита и др.), имеющего определенный химический состав, или смеси известняка и глины.

Не только состав клинкера, но в особенности тонкость помола определяют основные свойства цемента, связанные с особенностью физико-химического механизма твердения.

Промышленность выпускает портландцемент четырех марок: 400, 500, 550 и 600 (число соответствует округленной в сторону уменьшения средней прочности образцов при сжатии, выраженной в кгс/см 2).

Процесс схватывания и твердения портландцемента можно рассматривать как следствие процессов структурообразования, развивающихся в системе «цемент – вода», в результате гидратации клинкерных минералов и участия образующихся гидратных фаз в формировании прочного гелекристаллического конгломерата – цементного камня.

Постепенно пластичное цементное тесто теряет свою подвижность, загустевает и уплотняется. Начало этого периода (схватывания) начинается через 1–1,5 ч, а конец – через 4–10 ч. Затем наступает второй этап твердения с образованием цементного камня заданной прочности. Особенностью цемента является низкая скорость набора прочности. Однако в благоприятных условиях прочность изделия медленно увеличивается и превосходит заявленную марочную. Причиной этого явления служат следующие параметры и процессы:

– размер зерен клинкера. Из-за низкой растворимости гидратов на поверхности зерен образуется корочка, затрудняющая проникновение воды к сухому клинкеру и прекращающая процессы массообмена в объеме цементного сростка. Непрореагировавшие частицы клинкера (до 40 %) образуют рыхлую структуру, которая и составляет запас прироста прочности. Поэтому чем более тонко помолот цемент, тем большая его доля прогидратируется и тем выше будет марочная прочность через 28 суток;

– количество воды для затворения. Обычно воды добавляют столько, чтобы получить вязкое и пластичное цементное тесто, которое хорошо укладывается в форму и обладает свойством легко разжижаться при механическом воздействии, а после снятия такого воздействия переходить в вязкопластичное состояние. Это достигается подбором правильного соотношения заполнителей, связующих и специальных добавок. Однако для протекания процессов гидратации полностью требуется лишь 22 % воды затворения, остальная вода (40 % от массы цемента) расходуется на смачиваемость частичек клинкера и увеличение подвижности и удобоукладываемости цементного теста. Избыток химически не связанной воды создает в затвердевшем цементном камне систему пор и капилляров, что повышает пористость (до 50 % по объему), снижает морозостойкость и прочность. Теоретический предел прочности цементного камня при сжатии составляет 240–340 МПа, а практически достигнуты величины 280–320 МПа.

Портландцемент, будучи гидравлическим вяжущим, при нахождении в воде твердеет, набирая все большую прочность. Однако если вода начинает фильтроваться (просачиваться) сквозь цементный камень, то возможно его разрушение в результате физической коррозии. Коррозия протекает тем интенсивней, чем выше капиллярная пористость цементного камня. Главной причиной коррозии (выщелачивания) является не прореагировавшая с силикатами часть (до 15 %) извести – Ca (OН) 2. Гидроокись кальция заметно растворима в воде (около 2 г/л), поэтому при фильтрации воды возможно ее вымывание на поверхность с появлением белесых выцветов.

Использовать чистые вяжущие материалы без заполнителей нецелесообразно, так как при твердении в них возникают внутренние растягивающие напряжения и образуются трещины. Для предотвращения этого явления в смеси вводят заполнители (пески, щебень, каменную крошку (муку) и т. п.), которые не только снижают абсолютные величины линейной усадки, но значительно удешевляют готовое изделие.

Разновидности портландцемента. Наряду с портландцементом отечественная цементная промышленность выпускает ряд его разновидностей, отличающихся особенностями технологии и строительно-техническими свойствами и применяющихся в отделочных работах:

1. Портландцемент.

2. Шлакопортландцемент.

3. Пластифицированный портландцемент.

4. Гидрофобный портландцемент.

5. Портландцемент белый.

6. Цветной портландцемент.

7. Глиноземистый цемент.

8. Пуццолановый портландцемент. Такой цемент не дает высолов, водостоек, водонепроницаем.

9. Сульфатостойкий портландцемент. Стоек в воде, содержащей соединения серы, но не морозостоек.

10. Расширяющийся портландцемент. Такой цемент, в отличие от других, расширяется на 0,15 % за сутки и до 1 % за 28 суток.

11. Гипсоглиноземистый портландцемент. Цемент такого состава безусадочный, расширяющийся, водонепроницаемый, быстротвердеющий.

В качестве наполнителей применяют чаще всего мраморную муку, а также известняковую, доломитовую и иногда кварцевую.

Функции заполнителя:

– создание жесткого каркаса, оказывающего основное сопротивление механическим нагрузкам;

– использование в цементных и известковых системах для снижения деформаций усадки.

Критерий для условного отличия заполнителя и наполнителя – линейный размер частиц. То, что крупнее 100 мкм, чаще относят к заполнителям, а то, что меньше 100 мкм – к наполнителям.

В качестве заполнителей чаще всего используют кварцевый песок, реже применяют известняковый, доломитовый или керамзитовый.

Похожие книги из библиотеки

Современный квартирный сантехник, строитель и электрик

В книге собраны практические рекомендации по основным видам сантехнических, строительных и электротехнических работ, с которыми приходится сталкиваться большинству мужчин в квартире или собственном доме. Рассмотрены замена радиаторов и кранов горячей/холодной воды, ремонт и установка смесителя, замена труб, подключение стиральных и посудомоечных машин. Описано создание внутриквартирных перегородок, установка стеклопакетов, остекление лоджии и др. Показано, как проложить квартирную электропроводку, осуществить монтаж электрических выключателей, розеток, светильников и люстр, заземлить бытовую технику и др.

Садовые постройки своими руками

В книге вы найдете массу полезнейших советов по постройке сооружений, необходимых вблизи домика на природе. Не обязательно платить огромные деньги за новые стройматериалы при постройке, например, туалета или дровяного сарайчика, автор расскажет, какие материалы можно использовать вторично и как сэкономить. Вы узнаете, как проложить дорожки и как компакт но расположить сарай, сделать компостную яму, умывальник и душ. Как построить лестницу, вырыть колодец, пристроить к домику уютную террасу и сделать собственный водопровод. Жизнь в саду и на даче – это не только работа на грядках, но и приятный отдых. Сидя на самодельных качелях около альпийской горки, созданной собственными руками, вы будете почесывать за ушком любимого Тузика, который безмерно благодарен вам за новую рукотворную будку…

Великолепные модели штор и гардин

Декорирование окон – важная деталь интерьера. Без нее интерьер никогда не приобретет законченный вид. Но для того, чтобы этого добиться, необязательно привлекать дизайнера или тратить много средств на приобретение дорогостоящих жалюзи, гардин и штор. С помощью этой книги вы сможете сами сделать прекрасные шторы, гардины и занавески. Вы найдете много полезной информации о тканях, из которых можно сшить шторы, и сможете выбрать и сделать самостоятельно ту модель, которая вам больше всего подойдет. Шторы, сшитые собственноручно, внесут в интерьер оригинальность и неповторимость.

Сантехника в доме. Установка, ремонт, эксплуатация

Если вы хотите узнать больше о принципах устройства и работы сантехнического оборудования, чтобы самостоятельно устранять мелкие неполадки или иметь представление о том, чем занимается приглашенный сантехник, читайте эту книгу! В ней содержится вся необходимая информация — от установки сантехники и правил ее эксплуатации до ремонта оборудования.