Строительный материал: Минеральные вяжущие

Минеральными вяжущими веществами называют тонкие порошки, получаемые из различных пород и минералов, которые после затворения водой твердеют до камневидного состояния. Они делятся на две группы: воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие твердеют и сохраняют свою марочную прочность только в воздушной среде. Гидравлические вяжущие могут затвердевать и сохранять прочность как на воздухе, так и в воде.

К воздушным вяжущим относятся гипс, ангидритовые и магнезиальные вяжущие, а также воздушная известь и кислотоупорный цемент. К гидравлическим вяжущим относят все остальные, довольно многочисленные виды цемента и гидравлическую известь. Здесь рассматриваются только те вяжущие, которые могут найти применение в индивидуальном строительстве.

ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ

Гипс — минерал из класса сульфатов, по составу гидрат сульфата кальция (CaSO4·2H2O). Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая — алебастром.

Гипс выпускают нескольких видов:

  • строительный (иногда его неправильно называют «алебастр»)
  • формовочный, высокопрочный
  • ангидритовый цемент и его разновидность эстрих-гипс.

Особенность гипса — очень быстрое твердение: начало схватывания через 2—4 мин, а завершение не позже 30 мин. Поэтому его надо готовить только в том количестве, которое можно израсходовать до начала схватывания. Это не всегда бывает удобно. Для замедления схватывания в раствор вводят добавки (кератиновый или известково- кератиновый клей), но их не всегда можно приобрести.

Поэтому предусмотрен выпуск различных марок гипса с различными сроками схватывания:

тип А — быстротвердеющий гипс с началом схватывания через 2 мин и завершением через 1 5 мин;

тип Б — нормальнотвердею-щий, 6 и 30 мин; тип В — медленнотвердеющий, с началом схватывания не раньше 20 мин.

Для затворения гипса воды берут не больше 60—80% от массы сухого порошка. Повышение температуры (но не больше 60°) увеличивает прочность гипса, которая у лучших сортов достигает марки 180—200 (через семь суток).

После твердения объем массы увеличивается на 0,5—1% и не образует трещин, поэтому гипс удобно применять для мелкого ремонта оштукатуренных стен, а также для отливок в формах.

Высокопрочный и формовочный гипс применяют для изготовления форм в металлургии и форфоро-фаянсовой промышленности, но они вполне могут заменять строительный гипс, обеспечивая высокое качество ремонта и отливок. У этих сортов прочность на сжатие достигает через неделю марки 1 50—400.

Ангидритовый цемент — медленносхватывающее гипсовое вяжущее с началом схватывания не ранее 30 мин и завершением не позже 24 час. Марки 50, 100, 150 и 200 Применяют для ремонта и изготовления отделочных плит под искусственный мрамор. Эстрих-гипс — разновидность ангидритового цемента, применяемая для декоративно- штукатурных работ и отливки архитектурных деталей. По сравнению с другими гипсовыми вяжущими обладает повышенной водостойкостью и морозостойкостью.

Магнезиальные вяжущие и кислотостойкий цемент имеют ограниченное применение для специальных целей в производстве ксилолита и фибролита и в отделке цехов химических предприятий.

Воздушная известь широко применяется в строительстве и производстве строительных материалов. Различают несколько разновидностей: комовая и молотая негашеная известь, гашеная известь — пушонка, известковое тесто и известковое молоко. Их применяют для приготовления растворов (чисто известковых и в смеси с гипсом или цементом), в изготовлении бетонов и искусственных камней, а также в качестве добавок е производстве других вяжущих и для покраски стен и потолков.

В кладочных растворах гашеная известь твердеет медленно, и прочность их получается невысокая (М5—10), поэтому в чистом виде она применяется редко.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ

Гидравлическая известь производится в виде порошка и бывает двух сортов — слабогидравлическая и сильногидравлическая. Применяется для тех же целей, что и воздушная (кроме окраски), но набирает прочность как на воздухе, так и в воде, после предварительного воздушного твердения. Растворы с гидравлической известью более жесткие, быстрее схватываются и имеют большую, чем с воздушной, прочность (10—20 для слабогидравлической извести и 25—50 для сильногидравлической).

Портландцемент — самый распространенный вид вяжущего, имеющий наибольшее применение в строительстве. Область использования цемента обширна: штукатурные и кладочные растворы (обычно в смеси с известью и другими добавками), производство бетона и железобетона, мелких и крупных блоков, искусственного камня, плит и облицовочных плиток, цементных красок, покрытий полов и т. д.

Портландцемент представляет собой очень тонкий порошок зеленовато-серого цвета. Выпускается нескольких марок — 300, 400, 500, 600 и выше. Начало схватывания раствора не ранее 45 мин, конец — не позднее 6 час после затворения водой. Потребное количество воды 25—30% от массы сухого цемента. Через три дня раствор достигает половины марочной прочности, через неделю — 60—70% и 100% —через месяц (на 28-й день), но нарастание прочности в дальнейшем не прекращается и через несколько лет может превысить марочную в два-три раза. Для этого необходимо правильно хранить цемент (в сухих условиях) и не очень долго, так как через год его активность падает примерно на треть. Нормальные условия твердения цемента возможны только во влажной среде и при положительных температурах (+15—25° С). Повышение температуры и влажности способствует ускоренному набору прочности. При отрицательных температурах (до — 10°) в раствор добавляют хлористый кальций или натрий (поваренная соль) в количестве до 5% от массы цемента — это понижает температуру замерзания раствора и ускоряет твердение цемента. В железобетонные конструкции указанные соли можно добавлять в количестве не более 2%, иначе возможна коррозия арматуры.

МОДИФИКАЦИИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА получают, вводя в него различные добавки в очень малых количествах, которые влияют на свойства цемента и получаемых из него растворов и бетонов. Имеется несколько разновидностей портландцемента: пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий, сульфатостойкий, белый и цветные цементы.

Пластифицированный портландцемент обеспечивает лучшую подвижность растворов и повышенную морозостойкость. Применяется как обычный цемент и допускает некоторую экономию (10—15%) при составлении растворов и бетонов. Прочность 300-500. Гидрофобный портландцемент допускает более длительное хранение в неблагоприятных условиях. Обладает теми же свойствами, что и предыдущий. Марки 300, 400 Быстротвердеющий — (БТЦ) ускоренно твердеет в первые трое суток. Прочность 400 и 500 Разновидность — особо быстротвердеющий цемент (ОБТЦ), имеющий еще большую скорость роста прочности, которая достигает марки 600—700. БТЦ и ОБТЦ удобно применять в монолитных конструкциях для ускорения перестановки опалубки. Сульфатостойкий цемент лучше сопротивляется агрессивным водам, и его применение оправдано при сооружении фундаментов во влажных грунтах. Марки 300, 400 Белый и цветные портландце-менты имеют повышенную стоимость, но обладают хорошими декоративно-эстетическими свойствами и используются в наружной и внутренней отделке. Прочность 300, 400, 500

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ получают на основе портландцемента из различного сырья и минеральных добавок — это большая группа вяжущих с разнообразными свойствами, определяющими область их применения.

Пуццолановый портландцемент отличается повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью, медленным твердением в начальный период. Марки 200, 300, 400 Можно применять для сооружения фундаментов, но для стен его использование нецелесообразно из-за пониженной морозостойкости.

Шлакопортландцемент имеет добавки доменного шлака и гипса, определяющие его главные свойства. Разновидности: быстротвердеющий, с повышенной химической стойкостью. Рекомендуется применять во влажной среде. Марки 200—500. Существуют и другие варианты: известково-шлаковый, гипсо-шлако-вый, сульфатно-шлаковый, шлаковый бесклинкерный. Эти дешевые вяжущие рекомендуется применять в сельском строительстве для кладки стен и изготовления мелких блоков. Марки 50, 100, 150

Глиноземистый цемент стоит особняком среди других видов цементов. Его основа — бокситы и известняк. Это нормально схватывающееся (не ранее 30 мин), но быстротвердеющее вяжущее — через трое суток достигает марочной прочности — 400, 500 или 600 Почти по всем показателям (химическая стойкость, водонепроницаемость, жаростойкость и морозостойкость) превосходит все другие вяжущие вещества, но имеет два недостатка — нестоек к щелочам и дорог (стоимость в 3—4 раза выше, чем портландцемента).

Еще одна группа - расширяющиеся цементы,—состоящая из четырех видов: водонепроницаемый, гипсоглиноземистый, напрягающий и расширяющийся портландцемент. Их удобно применять для ремонта стен, цоколей и фундаментов, заделки трещин в конструкциях и в производстве железобетонных изделий с напряженной арматурой. Марки цементов 300, 400, 500, а у последнего вида 400, 500, 600