ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. Вяжущими веществами называют материалы, способные в определенных условиях (при смешивании с водой, нагревании и др.) образовывать пластично-вязкое тесто
Вяжущими веществами называют материалы, способные в определенных условиях (при смешивании с водой, нагревании и др.) образовывать пластично-вязкое тесто, которое самопроизвольно или под действием определенных факторов со временем затвердевает. Переходя из пластично-вязкого состояния в камневидное, вяжущие вещества могут скреплять между собой камни (например, кирпич) или зерна песка, гравия и щебня. Это свойство вяжущих используется для получения бетонов, строительных растворов различного назначения, силикатного кирпича, асбестоцемента и других безобжиговых искусственных каменных материалов.
Начало использования человеком вяжущих открыло новую эпоху в строительстве: вместо обтесывания камней строители с помощью вяжущих и камней произвольной формы могли делать любые конструкции, не беспокоясь о плотном прилегании одного камня к другому.
Следующим важным шагом в применении вяжущих стала идея непосредственного изготовления смеси вяжущих, песка и мелких камней и укладка ее в форму с целью получения искусственного камня заданной формы — так родился бетон. Аналогичная идея заложена в отделочных штукатурных растворах — смеси вяжущего и песка, используемых для выравнивания поверхностей и придания им вида монолитного камня. Вероятно, первым вяжущим была глина, потом появились известь и гипс. В наше время в руках строителей есть широкая гамма разнообразных вяжущих веществ.
Современные вяжущие вещества в зависимости от состава делят на:
• неорганические (известь, цемент, гипсовые вяжущие и др.), которые для перевода в рабочее состояние затворяют водой (реже водными . растворами солей);
• органические (битумы, дегти, синтетические полимеры и олиго-меры), которые переводят в рабочее состояние нагревом, с помощью органических растворителей или сами они представляют собой вязко-пластичные жидкости.
В строительстве в основном используют неорганические (минеральные) вяжущие вещества, рассматриваемые в этой главе. Далее для
краткости неорганические вяжущие вещества будут называться просто вяжущим. Органические вяжущие подробно рассматриваются в гл. 9. Подавляющее число неорганических вяжущих способно твердеть самопроизвольно, без создания каких-либо условий. Однако находят применение и вяжущие автоклавного твердения, способные твердеть только в среде насыщенного водяного пара при температуре 150...200° С и при повышенном давлении (в автоклаве). К последним относятся известково-кремнеземистые, известково-зольные, иззеетково-шлако-
вые и другие вяжущие.
Главным качественным показателем вяжущих является отношение к воздействию воды. По этому признаку их делят на воздушные и
гидравлические.
Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. По химическому составу можно выделить четыре группы воздушных вяжущих: 1 — известковые, состоящие, в основном, из гидрооксида кальция Са(ОИ)2; 2 — гипсовые, состоящие из сульфата кальция (CaSO4 • 0,5Н2О или CaSO4); 3 — магнезиальные, главным компонентом которых служит оксид магния MgO; 4 — жидкое стекло — раствор силиката натрия или калия. Последнее из-за способности сохранять прочность в кислых средах называют кислотоупорным
вяжущим.
Гидравлические вяжущие способны твердеть и длительное время сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде. Причем, находясь в воде, они могут повышать свою прочность. По химическому составу гидравлические вяжущие представляют собой сложные системы, состоящие в основном из соединений четырех оксидов: СаО — SiO2 — А12О3 — Fe2O3. Эти соединения образуют основные типы гидравлических вяжущих (приводятся в исторической последовательности): 1 — гидравлическая известь и романцемент; 2 — силикатные цементы, состоящие преимущественно (> 75 %) из силикатов кальция; к ним относятся портландцемент и его разновидности; это главные вяжущие в современном строительстве; 3 — алюминатные цементы, состоящие в основном из алюминатов кальция; это — глиноземистый цемент и его разновидности; 4 — вяжущие эттрингитового типа, основными компонентами которых являются алюминаты кальция и сульфат кальция; к ним относятся расширяющиеся и безусадочные
цементы.
Главнейшие показатели качества вяжущих как воздушных, так и
гидравлических,— прочность и скорость твердения.
Прочность вяжущих изменяется во времени, поэтому ее оцениваю! по прочности (обьино на сжатие и изгиб) стандартных образцов, твердевших определенное время в условиях, установленных стандартом. По этим показателям устанавливают марку вяжущего. Например марка гипсовых вяжущих определяется по прочности образцов и: гипсового теста спустя 2 ч после их изготовления, а портландцемент!
— по прочности образцов из цементно^песчаного раствора — через 28 суток твердения во влажных условиях при температуре (20 ± 2)° С.
Скорость твердения — другая не менее важная характеристика вяжущих. Очень высокой скоростью твердения обладают гипсовые вяжущие: они полностью затвердевают за несколько часов; очень медленно твердеет воздушная известь: процесс ее твердения длится сотни лет.
В процессе твердения строители различают две стадии: схватывание и набор прочности (собственно твердение). Такое членение процесса имеет весьма условный характер, но оно удобно для практических целей.
Схватывание — потеря тестом вяжущего пластично-вязких свойств. Момент, когда появляются признаки загустевания теста, т. е. оно начинает терять пластичность, говорит о начале схватывания. Момент, когда тесто превращается в твердое тело, окончательно теряя пластичность, но не приобретая еще практически значимой прочности, называют концом схватывания. Сроки схватывания гипса 4...30 мин, портландцемента — несколько часов. Схватывание — явление, характерное для вяжущих, твердеющих по физико-химическому механизму (гипс, цементы). У простейших вяжущих (глина, известь), твердеющих в результате испарения воды, этап схватывания отсутствует.
Сроки схватывания необходимо знать, так как все работы со смесями на основе вяжущих должны заканчиваться до начала их схватывания, пока они не потеряли пластичности. Повторное перемешивание после схватывания, особенно с добавлением воды, может привести к существенному снижению прочности материала на этом вяжущем.
ГЛИНА
Глина — осадочная горная порода, основные свойства которой определяются свойствами мельчайших частиц (менее 0,005 мм) глинистых минералов (см. § 4.2). Глинистые частицы обычно имеют пластинчатое строение и хорошо смачиваются водой (гидрофильны). Благодаря большой общей поверхности частиц глина способна поглощать и удерживать большое количество воды (до 20...30 % по массе). При этом она разбухает и переходит в вязкопластичное состояние.
При высыхании глиняное тесто уменьшается в объеме (10...20 %): частицы глины, сближаясь, начинают прочно удерживаться друг около Друга силами поверхностного натяжения тончайших пленок воды, остающейся между ними. Происходит затвердевание глины. Прочность высохшей глины достаточно велика (до 10 МПа).
Глиняное тесто при высыхании из-за сближения частиц дает значительную усадку. Чтобы уменьшить усадку и предотвратить растре-
скивание, в глиняное тесто добавляют более.крупнозернистые материалы (песок, опилки).
Известно, что при повторном увлажнении глина вновь размягчается, поэтому затвердевший глиняный материал необходимо предохранять от воздействия воды.
Глину в качестве вяжущего применяют как местный материал в сельском строительстве для штукатурных и кладочных растворов. Из глины с добавлением соломы получают также материал для кладки стен — саман.
Благодаря высокой пластичности и способности удерживать воду на поверхности своих тонкодисперсных частиц глину используют в качестве пластифицирующей добавки к цементу в строительных растворах.
Дата добавления: 2014-12-05; просмотров: 3168;