§ 25. Тяжелые заполнители для строительных, декоративных и специальных растворов

Заполнители для строительных растворов. Тяжелым заполнителем для обычных строительных растворов служит песок. Песок состоит из зерен размером от 0,15 до 5 мм. В нем могут быть примеси пылевидных (от 0,15 до 0,005 мм), а также глинистых (менее 0,005 мм) частиц и обломки горных пород размером более 5 мм Среди этих обломков различают щебень —обломки с острыми гранями и гравий —обломки округлой формы В зависимости от: горной породы, из которой образовался песок, его химический состав может быть различен. Наиболее часто встречаются пески, состоящие в основном из кварца с примесью зерен полевого шпата и слюды. Реже встречаются пески известняковые, ракушечные и др.

Природные пески в зависимости от их происхождения и условий залегания разделяются на горные (овражные), речные и морские.

У горных песков форма зерен остроугольная; их шероховатая поверхность способствует получению строительных растворов повышенной прочности.

У речных и. морских песков форма зерен округлая с окатанной поверхностью. Речной песок меньше засорен глинистыми и органическими примесями, чем горный. В морском песке нередко содержатся известняковые зерна и обломки раковин, которые снижают его прочность.

Искусственный песок как побочный продукт получают большей частью на камнедробильных заводах, предназначенных для изготовления щебня. Песок для строительных работ должен отвечать требованиям ГОСТ 8736—67.

Примеси ухудшают строительные качества песка. К вредным примесям относятся: слюда, сернистые соединения, пылевидные, глинистые, илистые и органические частицы. Частицы слюды плохо сцепляются с вяжущим веществом в растворах, отслаиваются и легко выветриваются. Поэтому в песке должно быть не более 1% слюды.

Сернистые соединения вызывают образование веществ, вредно влияющих на прочность цементного камня, а также коррозию металлических деталей. В песке для штукатурных растворов сернистых примесей в пересчете на SO3 должно быть не более 2% по массе.

Пылевидные, глинистые и илистые примеси (частицы менее 0,15 мм) увеличивают удельную поверхность заполнителя и для сохранения прочности растворов в него приходится добавлять цемент. Кроме того, глинистые и илистые частицы обволакивают зерна песка и препятствуют их сцеплению с вяжущим веществом. В песке для штукатурных .растворов таких примесей должно быть не более 3%. Присутствие в песке глинистых и пылевидных частиц устанавливают, растирая в ладонях горстки влажного песка: чистый песок не пачкает рук.

Органические примеси могут вступать в химическую реакцию с цементом и вызывать его разрушение. Допускаются они в самом незначительном количестве. Если в песке органических примесей больше допустимого, то его промывают в специальных машинах — пескомойках,

В зависимости от зернового (гранулометрического) состава различают песок крупный, средний, мелкий и очень мелкий, Чтобы определить группу песка, берут 1000 г высушенного материала, просеянного через сито с отверстиями 5 мм, и снова просеивают его последовательно через сита с отверстиями 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14 мм. Делают это механическими средствами или вручную. После каждого просеивания сито встряхивают над листом белой бумаги. Если при этом сквозь него не падают зерна песка, то просеивание считается законченным.

Остатки песка на каждом сите взвешивают и вычисляют частные и полные остатки на ситах в процентах, а также модуль крупности песка. Частный остаток— это отношение массы остатка песка на данном сите к массе всей пробы песка в процентах. Полный остаток — это сумма частных остатков на данном сите и ситах с более крупными отверстиями. Например, полный остаток А063 на сите № 063 будет равен сумме частных остатков на ситах с номерами 2,5; 1,25 и 0,63; полный остаток А315 на сите № 0315 будет равен полному остатку на сите № 063 плюс частный остаток на сиге № 0315 и т.д.

Модулем крупности песка называется взятая в процентном выражении сумма полных остатков на всех ситах, деленная на 100:

В зависимости от размера полных остатков на сите № 063 (при прохождении через сито № 014) и модуля Мк песок относят к той или иной группе крупности в соответствии с данными табл. 8

Таблица 8

Если при определении группы песка по крупности он не отвечает одновременно обоим требованиям табл. 8, то группу песка находят по модулю крупности Мк. Пески с модулем крупности менее 1,0 для строительных растворов не применяют.

Размер зерен песка для штукатурных растворов, идущих на грунт, не должен превышать 2,5 и 1,2. мм для отделочного слоя штукатурки. В песке для строительных растворов содержание зерен, проходящих через сито № 014, не должно превышать 20% по массе.

Рис. 13. График просеивания песка

Рис. 14. Форма штабелей песка

а — конусообразная, б — в виде усеченной пирамиды

Прочность вяжущих веществ определяют на образцах, приготовленных из вяжущего вещества и нормального песка в соотношении 1 :3. Согласно ГОСТ 6139—70 нормальным песком считается кварцевый песок с зернами 0,5—0,9 мм.

Для определения пригодности песка для мозаичных смесей вычерчивают кривую просеивания. Для этого строят график (рис. 13), откладывая по горизонтальной оси размеры сит в мм, а по вертикальной — соответствующие полные остатки в %. Кривая просеивания

должна лежать в пределах заштрихованной площади. Если кривая просеивания вышла из этой площади, то песок обогащают, отсеивая лишние фракции. Обогащать и промывать песок целесообразнее на месте его заготовки в карьере или на камнедробильном заводе.

Плотность песка колеблется от 2,54 до 2,65 г/см3 в зависимости от того, какие минералы в нем преобладают. Объемная масса песка зависит от зернового и минералогического состава, степени уплотнения и влажности. В среднем она равна 1550 кг/м3, но в отдельных случаях может быть и 1700 кг/м3.

Песок перевозят навалом. Хранят его в штабелях конусообразной формы (рис. 14, а) или в виде усеченной пирамиды (рис. 14, б).

Объем песка V в конусообразном штабеле определяют по формуле

где D — диаметр основания штабеля, м; h — высота штабеля = 3,14.

Объем песка V2 в штабеле в виде усеченной пирамиды подсчитывают по формуле

где h — высота штабеля, м; а и b — длина и ширина штабеля у основания, м; а и b — длина и ширина верхней площадки штабеля, м.

Штабеля обмеряют не раньше чем через три дня после их отсыпки для того, чтобы дать песку Осесть. Полученный объем уменьшают на 10% при влажности песка от 1 до 3% и на 15% при влажности от. 3 до 1.0%. Объем штабелей, насыпанных зимой, уменьшают еще на 15%, учитывая наличие в них снега и льда. Хранить песок следует в условиях, исключающих его засорение и загрязнение.

Заполнители для декоративных и мозаичных растворов. В растворах для декоративных штукатурок и мозаичных смесях, кроме природных песков, в качестве заполнителя применяют песок и каменную крошку, изготовленные из различных горных пород и реже из других материалов.

Крошку получают, размельчая отходы камнедобывающих карьеров и камнеобрабатывающих заводов в камнедробилках. Щебенка крупнее 15 мм идет на вторичную переработку. Из частиц менее 0,15 мм получают каменную муку и пылевидный наполнитель.

Товарная крошка для мозаичных работ рассеивается на 5 марок: фасадная мелкая (ФМ) с размером зерен от 0,15 до 0,5 мм; фасадная крупная (ФК.) с размером зерен 0,5—2,5 мм; мозаичная мелкая (ММ) с размером зерен 2,5—5 мм; мозаичная средняя (МС) с размером зерен 5—10 мм и мозаичная крупная (МК.) с размером зерен 10—15 мм.

В цветных штукатурных смесях применяют:

природный кварцевый песок белого, желтого и светлопалевого цвета;

пески из дробленых декоративных горных пород: белого и розового крупнокристаллического мрамора, цветных мраморных известняков, белых и желтых известняков и доломитов, крупнокристаллических гранитов, сиенитов, песчаников, прочных туфов, твердого каменного угля — антрацита;

пески, получаемые дроблением брака и боя керамических изделий,— сильно обожженного кирпича, черепицы, плиток, пустотелых камней, керамических труб, фарфора.

Для декоративных штукатурных растворов приготовляют из песка и крошки мелко, средне и крупнозернистые терразитовые смеси. Минимальный размер зерен в них не должен быть менее 0,15 мм. Отличаются они размером наиболее крупных зерен и преобладающей крупностью зерен, количество которых должно находиться в пределах 35...45% от всей смеси. Максимальная крупность зерен в мелкозернистой смеси не превышает 1,2 мм, а преобладающая крупность зерен находится в пределах 0,3...0,6 мм„ В среднезернистой смеси максимальная крупность зерен 1,2 мм, преобладающая— 0,6—1,2 мм. В крупнозернистой смеси наибольший размер зерен 5 мм, а преобладающая крупность в пределах 2,5...5 мм.

Мелкозернистую терразитовую смесь обозначают буквой М, среднезернистую — Си крупнозернистую — К.

Все горные породы, в том числе и применяемые для получения декоративной крошки и облицовочных плит, в зависимости от условий их образования в земной коре, разделяют на изверженные (магматические) или первичные, осадочные или вторичные, метаморфические или видоизмененные.

Изверженные горные породы образовались непосредственно из магмы — расплавленного ядра земли. В зависимости от условий, при которых происходило остывание магмы, различают глубинные, излившиеся и обломочные породы.

Остывание изверженных глубинных пород происходило медленно на большой глубине в толще

земной коры в условиях высокой температуры и давления. Отдельные их составляющие при этом образовывали более или менее крупные сросшиеся между собой зерна. Основные изверженные глубинные породы: гранит, сиенит, диорит, габбро.

Гранит состоит из зерен, кварца, полевого шпата и небольшого количества слюды. Структура его зернистокристаллическая (рис. 15). Объемная масса гранита 2500— 2700 кг/м3, предел прочности при сжатии 1000— 3000 кгс/см2. Водопоглощение невелико — около 0,9%, что обеспечивает высокую морозостойкость. По размерам зерен граниты делятся на мелко, средне и крупнозернистые. Наибольшей эксплуатационной стойкостью обладают мелкозернистые граниты, в которых преобладает кварц. Цвет гранита чаще всего серый, голубоватосерый и темнокрасный. Все граниты хорошо обрабатываются — шлифуются и полируются.

Сиенит — порода, похожая на гранит, но изза отсутствия кварца более темного цвета и с менее выраженной кристаллической структурой. Прочность его примерно такая же, что и гранита.

Диорит — порода, состоящая в основном из полевого шпата (до 78%). Цвет его серый или темнозеленый. Он тяжелее гранита — его объемная масса 2800— 3000 кг/м3. Структура диорита крупнозернистая. Он также хорошо шлифуется и полируется. По сравнению с гранитом он более стоек против истирания и выветривания. Встречаются диориты с вкраплениями пирита (FeS2); их стойкость невелика.

Рис. 15. Зернистокристаллическая Структура гранита:

К. — кварц, О — ортоклаз, С — слюда

Габбро — преимущественно крупнозернистая порода, на 50% состоящая из полевых шпатов. Цвет в отличие от гранита темный, что объясняется высоким содержанием темноокрашенных минералов. Объемная масса 2900—3000 кг/м3, предел прочности при сжатии 2000—3500кгс/см2.

Разновидность габбро — лабрадорит. Главной его составляющей является минерал — Лабрадор. Благодаря ему полированная поверхность лабрадорита очень красива—она переливается яркими цветами: синим, голубым, зеленым, золотистым и др. Объемная масса лабрадорита 2900—3000 кг/м3; предел прочности при сжатии в среднем около 2000 кгс/см2.

В Казахстане добывают хорошо полирующуюся плотную магматическую породу — анортизит светлосерого и белого цветов. Встречается темносерый и ПОЧТИ черный анортизит.

Рис. 16. Порфировая структура

При застывании магмы, излившейся на поверхность земной коры или находящейся в непосредственной близости от поверхности, происходит быстрое застывание лавы, поэтому образуются излившиеся породы со стекловидной структурой, в которую вкраплены отдельные крупные зерна. По своему химическому составу они аналогичны соответствующим глубинным породам. Основные изверженные излившиеся породы: порфиры, диабаз, базальт, трахит и андезит.

Порфиры в зависимости от химического состава магмы делят на кварцевые (аналог гранита), бескварцевые (аналог сиенита) и порфириты (аналог диорита). Наличие вкрапленных крупных зерен, чаще всего полевого шпата (рис. 16), снижает стойкость порфиров по сравнению с глубинными породами. Поэтому смешивать крошку тех и других пород для мозаичных полов не следует.

Диабаз — аналог габбро. В отличие от порфиров обладает высокой прочностью — до 4500 кгс/см2, большой вязкостью и малой истираемостью. Он представляет собой породу с зернами разной крупности темносерого или зеленоваточерного цвета. Обладает высокой кислостостойкостью, что позволяет применять его в качестве наполнителя в кислотостойких растворах.

Базальт (как и диабаз — аналог габбро) — одна из самых распространенных излившихся пород. Цвет его большей частью темносерый. Структура может быть скрытокристаллической или стекловидной. Объемная масса 2900—3300 кг/м3. Прочность на сжатие зависит от наличия трещин и колеблется от 1000 до 5000 кгс/см2. Прочность плавленого базальта достигает 8000 кгс/см2. Стоек к действию кислот, выветриванию и истиранию.

Трахит — пористая горная порода светложелтоватого или серого цвета. Объемная масса около 2200 кг/м3. Предел прочности при сжатии 500—900 кгс/см2. Изза низкой прочности к истиранию и выветриванию его можно применять только для отделки стен внутренних помещений.

Андезит (аналог диорита)" — порода серого цвета. Объемная масса в зависимости от пористости находится в пределах от 2200 до 2700 кг/м3.

Кроме перечисленных выше плотных глубинных и излившихся пород, в отделочных работах используют обломочные породы — рыхлые и сцементированные продукты извержений. К первым относятся пемза и вулканический пепел (они рассмотрены в разделе легких природных наполнителей). Вулканические туфы, которые представляют собой уплотненные и сцементированные вулканические пепел и песок, используют для получения декоративной крошки и облицовочных плит.

В зависимости от происхождения принято различать собственно туфы и трассы, туфолавы и фельзитовые туфы. Из уплотненных туфов наиболее известны пемзовые, бюроканские и ереванские. Пемзовые туфы содержат большое количество обломков лавы в основном желтооранжевого цвета и многочисленные включения пемзового стекла. Бюроканокий туф иногда называют пламенным. Он малинового цвета с включениями стекловидного материала черного цвета, похожими на языки пламени. Ереванский туф — плотная порода и представляет собой в основном вулканическое стекло. Цвет кирпичнокрасный, бурый и черный.

К плотным вулканическим туфам относится и трасс — светлая, желтая, серая или бурая пористая горная порода. Туфолавы, образовавшиеся при попадании вулканического пепла и песка в жидкую расплавленную лаву, представляют собой стекловидную массу с включениямипористого пемзошлакового материала. Цвет его розовый, розоватофиолетовый, светлосерофиолетовый. Объемная масса 750—1400 кг/м3, предел прочности при сжатии 60—100 кгс/см2.

Фельзитовые туфы — результат извержения вулканов, но выпадение и дальнейшее туфообразование происходило в воде. Окраска их в основном светлая — розовая, желтая, кремовая, белая, бурая и других цветов с различными оттенками.

Осадочные породы — продукты разрушения различных горных пород под действием ветра, воды, колебаний температуры, ледников и других факторов. В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяются на механические отложения, химические осадки и органогенные отложения.

Рис. 17. Структура песчаника: 1 — зерна песка, 2 — цементирующее вещество

К механическим отложениям относятся рыхлые (природные гравий, пески и глины) и сцементированные (песчаники) породы. Для изготовления крошки, и облицовочных плит используют песчаники (рис. 17) —пески, сцементированные в плотное тело природными вяжущими. В__ зависимости от вяжущего вещества различают известковые и кремнистые песчаники: первые сцементированы кальцитом, а вторые кремнеземом. Наиболее плотные 'и стойкие — кремнистые песчаники, объемная масса которых до 2700 кг/м3 и предел прочности при сжатии до 2500 кгс/см2.

Осадочные породы химического происхождения образовались в результате выпадания в осадок растворенных в воде главным образом углекислого магния и кальция или сернокислого кальция. К ним относятся магнезиальные породы — магнезит и доломит, а также гипс и ангидрит. В результате выпадания углекислого кальция образуются известковые туфы. Характерным их примером может служить применяемый в отделочных работах травертин. По внешнему виду это тонкопористая горная порода желтого или серого цвета. Он представляет собой натечные скопления углекислого кальция пористого, скорлуповатого или ноздреватого сложения. Предел прочности его при сжатии составляет до 800 кгс/см2. Он легко обрабатывается и хорошо

шлифуется. Благодаря глухому характеру пор он достаточно морозостоек.

Органогенные осадочные по роды образовались в результате жизнедеятельности и отмирания организмов, живших в морских и пресных водах. В отделочных работах из этих пород применяют известняки, мел, диатомиты, трепел и опоки. Для получения облицовочных плит, каменной крошки и муки используют плотные

известняки.

Рис. 18. Схема микроструктуры мрамора известняки.

Мел используют как белый пигмент и как наполнитель для мастик; трепел и опока чаще всего применяются как легкий заполнитель. Известняки образовались на дне морских бассейнов из остатков животных и частично из химических осадков. Под давлением воды они уплотнялись и, кроме того, цементировались углекислым кальцием. Цвет известняков белый, желтый, сероватый, красноватый, бурый и др. Объемная масса в зависимости от степени уплотнения в пределах 1700—2600 кг/м3. Предел прочности при сжатии зависит от степени уплотнения и присутствия кремнезема и составляет от 80 до 2000 кгс/см2. Метаморфические или видоизмененные породы образовались из изверженных или осадочных пород под воздействием высоких температур и давлений. Происходило это тогда, когда они в результате горообразовательных процессов перемещались с поверхности в глубь земной коры. Из метаморфических пород в отделочных работах чаще всего используют мрамор и кварцит.

Мраморы образовались из известняков, реже из доломитов и отличаются кристаллической структурой (рис. 18), Более или менее крупные кристаллы в основном кальцита прочно соединены между собой без всякого цементирующего вещества. Предел прочности мрамора при сжатии около 1200 кгс/см2, а в отдельных случаях может достигать 3000 кгс/см2. Он бывает белого, розового, желтоватого, красного, серого, черного и других цветов, часто с узорчатым рисунком и различными прожилками на поверхности. Мрамор легко пилится, хорошо шлифуется и полируется. Особенно хорошо полируются мелкокристаллические мраморы. Недостаток мрамора — слабая устойчивость к воздействию газов (сернистого газа, сероводорода), в результате чего он теряет цвет и блеск. Поэтому мрамор применяют в 'основном для облицовки внутренних помещений.

Кроме мраморов, в природе часто встречаются известняки, в которых процесс кристаллизации полностью не закончился. Под микроскопом в них среди плотной массы видны отдельные кристаллы. Такие породы называют мраморовидными известняками. По своим свойствам они занимают промежуточное положение между известняками и мраморами.

Кварцит — видоизмененные кремнистые песчаники с перекристаллизовавшимися зернами кварца. Очень плотная горная порода. Предел прочности при сжатии около 4000 кгс/см2. При отсутствии примесей кварцит белого цвета, а при их наличии может быть красным, фиолетовым или темновишневым.

Для придания отделочному слою блеска к заполнителям в необходимых случаях добавляют дробленое стекло в количестве до 10% или дробленую слюду в количестве до 1%.

Слюда — это минерал из группы алюмосиликатов. Главные ее составные части — кремнекислота, глинозем, калий, натрий. Слюда обладает способностью расслаиваться (делиться) на тонкие упругие пластинки, которые в свою очередь расщепляются на более тонкие листочки. Вследствие этого прочность и морозостойкость слюды невелики, чем и объясняется ограничение ее применения. Хороший блеск и приятную игру цвета дает крошка, полученная от боя стекла. Однако об ее острые грани легко пораниться, поэтому из штукатурки со стеклянной крошкой устраивают отдельные вставки на фасаде зданий. При работе с растворами, в которые введена крошка, проявляют особую осторожность.

Несколько меньшую игру цвета дает гранулированное стекло — стеклянная крошка с закругленными гранями, крупность зерен которой от 2 до 5 мм. Чтобы получить гранулированное стекло, бой цветных стекол и отходы стекольного производства пропускают через молотковую дробилку или бегуны, после чего отсеивают нужную фракцию. Добавка стекла и, слюды в смеси, предназначенные, для отделки шлифованием, не допускается.

Для декоративной отделки поверхностей набрасыванием крошки с помощью пневматических аппаратов применяют, кроме крошки из горных пород, керамики и стекла, крошку, полученную дроблением цветных полимеров.

Очень большие возможности для получения составов различного цвета дает предварительно обожженная крошка различных осадочных пород. Такая крошка может быть использована и в наборномозаичных работах.

Заполнители для рентгенозащитных растворов. Для приготовления рентгенозащитных растворов используют песок, полученный дроблением особо тяжелых горных пород — барита, магнетита, лимонита и др. Насыпная объемная масса песка из барита должна быть не менее 3000 кг/м3, из лимонита—1600 кг/м3 и магнетита— 2800 кг/м3. Содержание пирита и гипса в барите не должно превышать 1% по массе.

Кроме песка из тяжелых пород, для рентгенозащитных растворов можно применять мелкоизмельченный чугунный скрап и чугунную дробь ,с частицами размером от 0,8 до 2 мм. Насыпная объемная масса такого заполнителя не менее 4500 кг/м3. Все заполнители, при хранении оберегают от засорения и загрязнения.