Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы рубрики ‘СТРОИТЕЛЬНЫЕ. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ’

Определение температуры размягчения прибором «Кольцо и шар».

Расплавленный битум заливают в латунные кольца 7 (рис. 13.1), ох­лаждают и устанавливают на среднюю полочку прибора. На битум кладут стальные шарики 5 и помещают прибор в стакан с водой.

Рис. 13.2. Пенетрометр:

/ — лимб; 2 — кремальера; 3 — сто­порная кнопка; 4 — перемещающийся стержень с грузом; 5 — игла; 6 — чаш­ка с битумом; 7 — кристаллизатор с водой; 8 — основание

Рис. 13.3. Дуктилометр Дау-Смита (а) и разъемная форма (б):

1 — штифт; 2 — червячная пара; 3 — электродвигатель; 4 — кремальера (зубчатая рейка); 5— металлическая ванна; 6— вода; 7— каретка; 8— подвижная опора; 9 — неподвижная опора; 10 — измерительная линейка; 11 — шестерня; 12 —

битум

Воду в стакане нагревают и отмечают температуру, при которой шарик, продавив битум, коснется нижней полочки прибора.

Определение глубины проникания иглы (пенетрации). Расплав­ленный битум заливают в металлическую форму, охлаждают и выдерживают в ванне с водой при температуре 25 °С не менее 1 ч, после чего образец в кристаллизаторе 7 (сосуде с водой, имею­щей ту же температуру) ставят на столик пенетрометра (рис. 13.2). Иглу 5 доводят до соприкосновения с поверхностью битума и, нажимая на стопорную кнопку 3, дают ей погружаться в течение 5 с под весом иглодержателя с грузом и иглой 5 (100 г). Глубину проникания иглы определяют по лимбу 1 в градусах пенетрации (Г пенетрации равен глубине погружения иглы 0,1 мм).

Определение растяжимости (дуктильносте). Расплавленный би­тум заливают в латунные формы-восьмерки (рис. 13.3), охлажда­ют и выдерживают в ванне дуктилометра при температуре 25 °С в течение 1,5 ч. После этого проушины формы надевают на штифты 1, убирают боковые части форм и, включив электродвигатель, растягивают битум со скоростью 5 см/мин. Определяют длину об­разца, см, в момент разрыва.

Определение температуры хрупкости. Температуру хрупкости определяют прибором Фрааса, периодически изгибая металли­ческую пластинку с нанесенным на нее тонким слоем битума при медленном его охлаждении с помощью твердой углекислоты. Тем­пература, при которой появляются трещины на поверхности би­тума, принимается за температуру хрупкости.

Марки нефтяных битумов и требования к ним приведены в табл. 13.2.

Дегти — это вязкотекучие продукты конденсации летучих ве­ществ, получаемых при сухой высокотемпературной перегонке различного вида топлив и других органических веществ. Дегти в зависимости от исходного сырья подразделяются на каменно­угольные, буроугольные, сланцевые, торфяные, древесные и не­фтяные.

Пеки являются остатками от перегонки различных органиче­ских веществ и подразделяются на дегтевые, жировые, феноль­ные, восковые и т. д. Дегтевые пеки, являясь остатками от пере­гонки соответствующих дегтей, частично проявляют свойства пос­ледних. Чем сильнее отогнан деготь и, значит, чем тверже пек, тем больше характерных дегтевых черт от теряет.

От битумов пеки отличаются преимущественно содержанием ароматических углеводородов и обилием свободного углерода, обусловливающего интенсивный черный цвет пеков. Для пеков как переохлажденных смесей характерно стекловидное аморфное строение.

Нефтяные битумы по способу получения подразделяются:

1) на остаточные — полученные в остатке как при прямой перегонке нефти, мазута, гудрона, так и при крекинге нефти;

2) окисленные — полученные путем окисления кислородом воздуха (продувкой через расплав при температуре 180…300°С) различных нефтяных остатков (мазутов, гудронов, экстрактов се­лективной очистки масел, крекинг-остатков или их смесей);

3) смешанные — полученные смешиванием различных нефтя­ных остатков с дистиллятами и окисленными или остаточными битумами.

Плотность окисленных битумов ниже, а твердость и темпера­тура размягчения выше, чем у остаточных битумов. Смешиванием продуктов добиваются улучшения основных свойств битумов.

Нефтяные битумы широко используются как связующие и плен­кообразующие вещества для производства лакокрасочных мате­риалов, кровельных и гидроизоляционных мастик, рулонных ма­териалов, а также асфальтовых растворов и бетонов.

При нагревании до сравнительно невысокой температуры (35… 130°С) битумы размягчаются и приобретают способность к вязкому течению. Битумы не имеют точки плавления; их переход из твердого состояния в жидкое происходит постепенно, по мере нагревания. Чем выше температура, тем меньше вязкость битума. Для сопоставления битумов принята условная температура раз­мягчения, при которой битум приобретает стандартную текучесть.

Определяют температуру размягчения с помощью прибора «Кольцо и шар» (см. подразд. 13.5). Способность битума размягчаться при нагревании и отвердевать при охлаждении лежит в основе его ис­пользования в качестве связующего вещества в композиционных материалах. Другой особенностью, также предопределившей ис­пользование битума как связующего и пленкообразующего веще­ства, является его растворимость в органических растворителях.

В воде битумы нерастворимы и проявляют водоотталкивающие свойства. Используя эмульгаторы и соответствующую технологию, получают коллоидный раствор битума в воде (битумную эмуль­сию).

Битумы характеризуются высокой адгезией к металлам, кир­пичу, бетону, поэтому применяются для получения приклеиваю­щих мастик.

Материалы на основе битума обладают высокой водостойкос­тью и широко используются для гидроизоляции подводных и под­земных частей сооружений, а также для окраски подводных час­тей речных и морских судов.

В условиях атмосферы из-за склонности к окислению и под действием солнечных лучей битумы быстро стареют, приобрета­ют хрупкость, растрескиваются и дают усадку.

Старение битума происходит в основном по двум механизмам: термодистилляции и термоокислительного старения.

Термодистилляция заключается в испарении из битума летучих компонентов, что приводит к обогащению его тяжелыми фракция­ми, повышению температуры размягчения, охрупчиванию и усадке.

Термоокислительное старение обусловлено реакцией между кис­лородом воздуха и компонентами битума при воздействии тепло­ты и ультрафиолетового излучения. При окислении масла перехо­дят в смолы, которые, в свою очередь, превращаются в асфальте­ны, карбены, карбоиды.

Необходимым условием старения битума является наличие до­статочно большой площади его контакта с воздухом. Поэтому би­тум имеет ограниченное применение для наружных покрытий. Для подземных конструкций и под водой битумные мастики служат достаточно долго. Их целесообразно применять также в качестве приклеивающих. Последние защищены от контакта с воздухом слоем рулонного материала.

Предполагают, что природные битумы образовались главным образом из нефти в результате дегидрогенизации углеводородов с образованием непредельных связей и последующей полимериза­ции. Образовавшиеся из масляной фракции смолы, подвергаясь, в свою очередь, окислительной полимеризации, переходили в асфальтены. Способность смол переходить в асфальтены подтвер­ждается нагреванием их до температуры 260…300 С. Природные битумы встречаются как в чистом виде (без минеральных приме­сей или с незначительным их содержанием), так и в составе биту­минозных горных пород. Это в основном песчаники, известняки и доломиты, поры которых пропитаны битумом. Битум извлекают из измельченной породы вываркой в кипящей воде или экстраги­рованием с помощью органических растворителей. Извлечение битума является целесообразным только в случае его содержания в породе, превышающего 10… 15%. Различают следующие при­родные битумы.

Асфальтовые битумы — пластичные, растворимые, плавкие, обладающие характерными вяжущими свойствами.

Асфальтиты — хрупкие, плохо растворимые, высокоплавкие или почти неплавкие, с сильным или слабым блеском, имеющие темную окраску от темно-коричневой до черной, растворяющие­ся в сероуглероде.

Пиробитумы — нерастворимые и неплавкие, но в результате термической обработки приобретающие и растворимость, и плав­кость.

Озокерит (горный воск) — масса темного цвета. Температура плавления озокерита — 65… 100°С. Его отделяют от горной поро­ды горячей водой. Из озокерита получают церезин. Сплав озоке­рита, парафина и церезина употребляют для пропитки ткани, бумаги, электроизоляционных материалов при производстве ре­зинотехнических изделий.

Плотность природных битумов составляет 1 050…1 150 кг/м3; температура размягчения — 110… 210 °С.

13.1. Состав битумов

Битумы — это смолообразные термопластичные вещества, пе­реходящие в вязкотекучее состояние при нагревании до 80… 180 °С и способные к пленкообразованию без химических превращений.

Битумы представляют собой сложную смесь высокомолекуляр­ных углеводородов и их соединений с кислородом, азотом, серой (элементарный состав: СХНУ — (02; N; S)). Содержание в битуме С составляет 75…85; Н — 8,0… 11,5; О — 0,2…4,0; S — 0,5…7,0; N — 0,2…0,5%.

Для определения группового (фракционного) состава битума используют разделение веществ по температуре кипения или из­бирательному отношению к растворителям. Согласно Ричардсону в битумах различают следующие фракции (в порядке увеличения молекулярной массы и снижения растворимости в органических растворителях): петролены, мальтены, асфальтены, карбены и карбоиды.

Петролены и мальтены — жидкие маслянистые вещества, ра­створимые в петролейном эфире, четыреххлористом углероде (СС14) и сероуглероде (SC2). С повышением их содержания в биту­ме растет его пластичность, растяжимость и адгезия, снижаются твердость и температура размягчения.

Асфальтены — твердые, неплавящиеся хрупкие вещества, не растворимые в петролейном эфире, но растворимые в четырех­хлористом углероде и сероуглероде.

Карбены — твердые вещества, не растворимые в петролейном эфире и четыреххлористом углероде, но растворимые в сероугле­роде.

Карбоиды — твердые вещества, не растворимые в органических растворителях. При повышении содержания в битуме асфальте­нов, карбенов и карбоидов растут твердость, хрупкость, темпера­тура размягчения битума, снижается его растворимость. Содержа­ние карбенов и карбоидов в битуме невелико (0,5…0,8 %), поэто­му их часто относят к асфальтенам.

Битумы рассматривают как сложную коллоидную систему, в которой дисперсионной средой является маслянистая часть (пет­ролены и легкие мальтены), а коллоидной фазой — асфальтены. Смолы (тяжелые мальтены) играют роль стабилизатора, частич-

но адсорбируясь на коллоидах. Свойства компонентов битума (по В. А. Успенскому) представлены в табл. 13.1.

В таких материалах, как арболит, цементно-стружечные пли­ты, фибролит и ксилолит, получаемых на основе портландцемен­та и магнезиальных вяжущих веществ, в качестве заполнителей используют неделовую древесину и отходы деревообработки.

В отличие от магнезиальных вяжущих веществ, которые хоро­шо сочетаются с древесным заполнителем, портландцемент в при­сутствии древесины (особенно лиственных пород) позволяет по­лучать материал с чрезвычайно низкой прочностью. Это объясня­ется наличием в древесине водорастворимых сахаров (сахарозы, глюкозы, фруктозы) и гемицеллюлозы, гидролизующейся в ще­лочной среде портландцемента с образованием простых сахаров, гексозы и пентозы. Сахара, осаждаясь на цементных частицах, зат­рудняют их гидратацию.

Для устранения вредного воздействия сахаров древесный за­полнитель нужно минерализовать, выдержйвая в растворе веществ, покрывающих частицы древесины нерастворимой минеральной оболочкой, которая препятствует выходу сахаров в раствор. Луч­шими минерализаторами являются хлорид кальция, натриевое жидкое стекло и сернокислый глинозем. Исследования И. Х. На — назашвили и А. И. Минаса показали, что даже при почти полном удалении вредных веществ из древесного заполнителя прочность арболита удается повысить только на 10… 15 %. Это объясняется несовместимостью влажностных деформаций древесины и цемент­ного камня. Полная деформация усадки или набухания древесины в тангентальном направлении составляет 6… 12 %, а портландце — ментного камня — 0,3…0,4%.

Арболит (от лат. arbo — дерево и гр. lithos — камень) — легкий бетон на основе портландцемента и дробленых древесных отходов (в том числе опилок). Древесно-цементное отношение в арболите составляет в среднем 0,6, а отношение В/Ц = 1,1… 1,3. При произ­водстве арболита применяются ускорители твердения цемента; минерализаторы; пенообразующие, воздухововлекающие и гид — рофобизующие добавки. Древесный заполнитель перед использо­ванием замачивают в растворе минерализатора в течение несколь­ких часов. Технология арболита в основном включает в себя те же операции, что и получение легкого бетона на пористых заполни­телях. Однако из-за упругости и малой подвижности смеси для уплотнения не пригодны вибрирование и прессование. При сня­тии давления прессования смесь разуплотняется. Поэтому приме­няют трамбование, вибропрессование, циклическое прессование и др.

Прочность арболита при сжатии невысока и соответствует клас­сам от ВО,35 до В3,5. Низкая водостойкость не позволяет приме­нять арболит для стен подвалов, цокольной и карнизных частей здания.

Арболит применяется как в монолитном варианте, так и в виде блоков, стеновых панелей, перегородочных плит. В зависимости от плотности арболит подразделяется на теплоизоляционный (у0 < 500 кг/м3) и конструкционно-теплоизоляционный (у0 = = 500…850 кг/м3).

Цементно-стружечные плиты (ЦСП) получают прессованием древесных стружек с цементным вяжущим и минеральными до­бавками.

Неделовую древесину, выдержанную около 2 мес в окоренном виде для уменьшения влажности и содержания активных гидро­лизуемых веществ, сначала превращают в стружку на рубитель — ном станке, а затем размалывают в молотковой дробилке, полу­чая тонкие волокна толщиной 0,2…0,5 мм и длиной 15…45 мм. Отформованные заготовки плит составляются в пакеты, сжима­ются на прессе под давлением 1,8…2,5 МПа, фиксируются в та­ком положении и проходят термообработку при температуре

80.. .90 °С в течение 8 ч. Окончательное твердение изделий проис­ходит в нормальных условиях в течение не менее 14 сут. Плиты могут быть отшлифованы либо отделаны лакокрасочными покрытиями.

Размеры листов — до 3,60×1,25 м. Толщина плит составляет

10.. .40 мм; плотность — 1 100… 1400 кг/м3; прочность при из­гибе — 15 МПа.

Цементно-стружечные плиты используют для изготовления перегородок, подвесных потолков, подстилающих слоев пола, ограждений лоджий, вентиляционных коробов и других элемен­тов.

Фибролит (от лат. fibra — волокно) получают из специально нарезанной древесной стружки (древесной шерсти) длиной

50.. . 500 мм, шириной 2… 5 мм и толщиной 0,3…0,5 мм; портланд­цемента или магнезиального вяжущего; химических добавок и воды. Смесь из стружек и вяжущего формуется в виде плит, подпрессо — вывается давлением 0,04…0,05 МПа и выдерживается до набора необходимой прочности.

Размеры плит — до 1,2×3,0 м; толщина — 30… 100 мм; проч­ность при изгибе — от 0,4 до 1,5 МПа; коэффициент теплопро­водности — 0,07…0,13 Вт/(м • К); водопоглощение по массе — не более 35…40%.

В зависимости от плотности фибролит подразделяют на тепло­изоляционный (у0 = 250…350) и конструкционно-теплоизоляци­онный (у0 = 350… 500 кг/м3), используемый для обшивки стен под штукатурку.

Благодаря развитой системе открытых пор фибролит обладает хорошим звукопоглощением, но продуваем и требует ветрозащи­ты.

Ксилолит (от гр. xylon — древесина) — разновидность легкого бетона, приготавливаемого из опилок, древесной муки и магне­зиального вяжущего (см. подразд. 8.3). В ксилолит добавляют также минеральные заполнители: песок, трепел, асбест, тальк и краси­тели. Магнезиальные вяжущие вещества (каустические магнезит

или доломит), затворенные раствором хлористого магния, проч­но соединяются с органическими заполнителями и защищают их от гниения.

Ксилолит отличается высокой прочностью, стойкостью к ис­тиранию и динамическим нагрузкам, достаточной твердостью и невысокой теплопроводностью. Его широко применяли в конце XIX — начале XX в. для изготовления прессованных половых пли­ток и устройства бесшовных полов с толщиной слоя 10… 15 мм. Средняя плотность прессованных плиток составляет 1 550 кг/м3, а монолитного ксилолита — 1 000… 1 200 кг/м3; предел прочности при сжатии составляет соответственно 85 и 20… 35 МПа. Ксилоли­товые полы являются теплыми и бесшумными, однако имеют низкую водостойкость. Ксилолит применяется также для изготов­ления подоконных досок, поверхность которых окрашивают и от­делывают под мрамор или малахит

Бетонные стеновые камни изготавливают размерами от 288x138x138 до 390x190x188 мм из тяжелых и легких бетонов. При плотности бетона более 1 650 кг/м3 камни делают пустотелы­ми. Камни подразделяются на целые, продольные половинки и перегородочные (рис. 12.6). Они выпускаются рядовыми и лице­выми с неокрашенными или окрашенными лицевыми поверхно­стями.

Ячеистобетонные стеновые блоки с размерами чаще всего 600х250х(100…400) мм применяют для кладки наружных и внут­ренних стен малоэтажных зданий и заполнения каркаса много­этажных зданий. Маркам блоков по плотности от D500 до D1200

соответствует класс бетона по прочности при сжатии от В 1,5 до В12,5.

Блоки выпускаются для кладки на растворе или на клею. Клей готовят на месте, добавляя воду к сухой минеральной смеси. Из-за малой толщины клеевых швов, обусловленной более точной гео­метрией блоков под клей, на 1 м3 кладки требуется около 27… 30 кг клея вместо 300 кг цементного раствора. Тонкие клеевые швы обес­печивают гораздо меньшие теплопотери через кладку, чем тол­стые швы из цементного раствора.

Бетонные и железобетонные бортовые камни применяются для отделения проезжей части улиц и дорог от тротуаров, газонов и т. д. Они подразделяются на следующие типы (рис. 12.7): БР — прямые рядовые; БВ — въездные; БК — криволинейные; БУ — прямые с уширением; БУП — прямые с прерывистым уширением; БЛ — прямые с лотком. Бортовые камни изготавливаются длиной 1; 3 и 6 м, шириной от 8 до 68 см, высотой от 20 до 60 см и имеют массу от 0,04 до 1,60 т. Камни длиной 3 и 6 м армируют.

Камни мощения выпускаются различной формы (прямоуголь­ной, шестигранной, волнообразной, трапециевидной, гантеле­образной и др.) и размеров (обычно до 500×500 мм). Их делают из мелкозернистого бетона В22,5 и F200, окрашенного в объеме ми­неральными пигментами. Поверхность их может быть рифленой, шероховатой или гладкой.

Цементно-песчаная черепица по форме практически не отлича­ется от керамической, но имеет большую толщину. Она изготав­ливается окрашенной пигментами в различные цвета. На поверх­ность черепицы обычно наносят гидрофобизующий состав. Це­ментно-песчаная черепица дешевле керамической, но не уступа­ет ей по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, термическому сопротивлению и шумопоглощению. Ее долговеч­ность — более 100 лет.

Изделия на основе гипса получают как с применением запол­нителей (гипсобетонные изделия), так и без них (гипсовые изде­лия). Применяются минеральные заполнители, чаще всего — по­ристые (керамзит, шлаковая пемза, туфовые породы, известняк — ракушечник (см. подразд. 9.10)) и органические (опилки, струж­ка, древесная шерсть, стебли камыша, льняная костра, торф, солома, бумага и др.).

В связи с увеличением объема гипса при твердении все запол­нители снижают его прочность. Органические заполнители сни­жают теплопроводность гипсобетона и придают ему способность удерживать забиваемые гвозди (гвоздимость).

Гипсовые изделия без заполнителей формуют в основном ме­тодом литья в формы с большим количеством воды. При исполь­
зовании заполнителей применяют более жесткие гипсобетонные смеси, требующие других способов формования, из которых прес­сование, трамбование и прокат позволяют получить наиболее высокую прочность. При увлажнении сухих гипсовых изделий проч­ность уменьшается в несколько раз, поэтому их применяют в ос­новном внутри зданий. Водостойкость изделий можно повысить гидрофобизацией, покраской, применением гипсоцементно-пуц — цоланового вяжущего. Гипсовый камень не горит, но при пожаре дегидратируется и разрушается.

Гипсовые и гипсобетонные изделия по назначению подразде­ляются на следующие основные группы: 1) детали стеновых кон­струкций; 2) плиты и панели внутренних перегородок; 3) отде­лочные изделия; 4) специальные тепло — и звукоизоляционные материалы.

Промышленностью выпускаются следующие типы гипсовых и гипсобетонных изделий.

Мелкоразмерные стеновые камни массой от 4 до 18 кг укладыва­ются в стены по технологии кирпичной кладки. Они могут быть сплошными или пустотелыми.

Укрупненные стеновые блоки массой до 500 кг изготавливаются пустотелыми и применяются в малоэтажном строительстве.

Крупноразмерные стеновые панели массой до 1,5 т выполняют­ся, как правило, многослойными. Внешние слои делаются из гип — софибробетона (с волокнистым наполнителем), а внутренние — из газогипса. Панели внутренних несущих стен — обычно гипсо­фибробетонные.

Мелкоразмерные перегородочные плиты размерами до 900х 500х хЮО мм изготавливают из гипса либо гипсобетона сплошными и пустотелыми, армированными деревянными рейками. Эти плиты могут быть простыми, желобчатыми и пазогребневыми (рис. 12.4).

При установке простых плит исключается возможность точной выверки поверхностей перегородок по вертикали и горизонтали, поскольку гипсовый раствор, применяемый для крепления плит, быстро схватывается. При этом сложным оказывается нанесение раствора на вертикальные кромки плит, поэтому вертикальные швы часто получаются неплотными. Пазогребневые плиты обес­печивают ровное взаимное положение кромок, но не гарантиру­ют прямолинейности перегородки.

Перегородки из плит, снабженных желобками, собираются насухо и позволяют каждый ряд выправить под рейку. При этом смежные желобки создают систему вертикальных и горизонталь­ных каналов, после заливки которых гипсовым тестом образуются плотные соединения.

Крупноразмерные перегородочные панели высотой до 4 м и дли­ной до 6,6 м могут иметь дверные проемы. Панели армируют дере­вянными рейками и обвязкой по контуру из деревянных брусков.

б

в

Рис. 12.4. Мелкоразмерные перегородочные плиты:
а — простая; б — желобчатая; в — пазогребневая

Сотовые перегородочные панели выполняются из фиброгипсо — бетона и состоят из двух внешних слоев толщиной 17…20 мм, между которыми заключены замкнутые шестигранные ячейки со стенками толщиной 12… 15 мм. Панели собираются из двух поло­вин-скорлуп.

Гипсокартонные листы (ГКЛ) получают методом проката гип­сового теста с добавками пенообразующих веществ и органиче­ских армирующих волокон. Обе поверхности гипсового листа ла­минируются специальным картоном, который приклеивается к твердеющему гипсу непосредственно или с применением клея­щих веществ. Высокая адгезия гипса к картону обеспечивается специальной обработкой тыльной поверхности картона и приме­нением добавок к гипсовому раствору. Картон закрывает продоль­ные кромки листа, которые могут быть пяти типов (рис. 12.5). Тор­цевые кромки образуются при распиливании бесконечной ленты материала на отдельные листы. В строительстве наиболее широко используются листы с утоненными кромками (УК), которые по­зволяют заклеить и зашпатлевать шов вровень с лицевой поверх­ностью. Листы с прямыми кромками применяют для внутренних слоев многослойной обшивки.

Листы ГКЛ имеют длину до 4,8 м, ширину до 1,2 м и толщину

8.. .24 мм. Они подразделяются на обычные (ГКЛ), влагостойкие (ГКЛВ), с повышенной сопротивляемостью воздействию откры­того пламени (ГКЛО) и влагостойкие с повышенной сопротив­ляемостью воздействию открытого пламени (ГКЛВО).

Листы ГКЛВ применяются для отделки кухонь, санузлов и ван­ных комнат; ГКЛО — для монтажа воздуховодов и коммуникаци­онных шахт.

г

Рис. 12.5. Форма продольной кромки гипсокартонного листа:

а — прямая: / — гипсовый слой; 2 — картон; б — утоненная с лицевой стороны;
в — полукруглая с лицевой стороны; г — закругленная; д — полукруглая и уто-
ненная с лицевой стороны

По внешнему виду и точности изготовления листы подразде­ляются на две группы: А и Б. К группе А предъявляются более жесткие требования по отклонениям от номинальных размеров.

Гипсокартонные листы применяются для обшивки стен, уст­ройства полов, подвесных потолков и внутренних перегородок. ГКЛ легко режутся и допускают плавный изгиб, если их хорошо ув­лажнить. Благодаря этому, а также простоте крепления (с помо­щью клея или винтов-саморезов) листы ГКЛ широко использу­ются при создании многоуровневых подвесных потолков и криво­линейных перегородок.

Перегородки из ГКЛ выполняют на несущем металлическом каркасе из стандартных П-образных металлических профилей за­водского изготовления. Каркас обшивают с двух сторон ГКЛ в один, два, или три слоя (в зависимости от размера конструкции).

Акустические плиты применяются для отделки потолков и стен в зрительных, лекционных, концертных и других залах. Их делают перфорированными с отверстиями диаметром 6… 10 мм, занима­ющими 10… 16% площади. Плиты изготавливают с подстилаю­щим слоем из бязи, хлопчатобумажной ткани или стеклоткани и без подстилающего слоя с применением звукопоглощающего за­полнения толщиной 50… 100 мм из минераловатных, стеклово­локнистых и других материалов.

Гипсоволокнистые листы, армированные древесной шерстью, целлюлозными волокнами, получаемыми из макулатуры, отхо­дов картонной и бумажной промышленности, используют так же, как и ГКЛ, для устройства внутренних перегородок, сборных стя­жек при настилке полов, для обшивки стен, подшивки потолков и т. д.

Облицовочные и декоративные изделия (потолочные розетки, плафоны, карнизы, капители пилястр и колонн и т. д.) получают литьем в форму. Расширяясь при твердении, гипс дает четкую отливку.

Тепло — и звукоизоляционные материалы широко применяются при отделке помещений. Первый патент на пористый гипс был выдан в конце XIX в. в США изобретателю Санфорду. Пористый гипс был получен им путем смешивания гипса с небольшим ко­личеством гидрокарбоната натрия. Вспенивание массы происхо­дит в результате выделения углекислого газа по реакции

4NaHC03 + 2CaS04 — 0,5Н2О = 2СаС03 + Na2S04 + 2С02 + Н20

Газогипс был получен А. Г. Панютиным на основе доломито­вой муки и серной кислоты. Газообразование протекает по урав­нению

MgC03 • СаС03 + 2H2S04 — MgS04 + CaS04 + 2С02 + Н20

Известны и другие способы получения газогипса.

Наряду с газогипсом в строительстве применяется пеногипс, изготавливаемый с помощью пенообразователей (см. подразд. 9.10).

Асбестоцемент — материал, получаемый на основе портланд­цемента, распушенного асбеста (15… 20 % от массы цемента), воды и добавок (пластифицирующих, водоудерживающих и др.). При­менение асбеста как армирующего волокнистого наполнителя позволяет настолько повысить прочность при растяжении, что толщину листовых изделий можно уменьшить до несколько мил­лиметров.

Асбестами (от гр. asbestos — неразрушаемый) называют разно­видности минералов тонковолокнистого строения, относящихся к группе амфиболов, условия нахождения которых в земной коре характерны: они наблюдаются в виде прожилков, состоящих сплошь из строго параллельных гибких волокон, ориентированных перпен­дикулярно (реже — наклонно) стенкам включающей породы. Кро­ме амфиболовых асбестов (амианта, крокидолита, родусита), яв­ляющихся гидросиликатами магния, железа и натрия, в природе существует чисто магнезиальный асбест — хризотил-асбест, кото­рый по своему химическому составу (3MgO • 2Si02 • 2Н20) тожде­ственен минералу серпентину, однако по кристаллической струк­туре он Стоит ближе к амфиболам. Хризотил-асбест имеет наи­большее промышленное значение.

Каждая частица асбеста состоит из множества элементарных кристаллов — фибрилл (тончайших волоконец диаметром в сотые доли микрометра) и может расщепляться (распушаться) на со­ставляющие все меньшей толщины. Чем выше степень распушки (меньше диаметр волокон), тем выше прочность изделий.

Распушка асбеста. Распушка асбеста производится в две стадии. На первой стадии распушки частицы асбеста раздавливают на бе­гунах или валковых машинах, разрушая сильные межфибрилляр­ные связи. Вторая стадия распушки (расчес) осуществляется в вихревых турбулентных потоках жидкости (в гидропушителях, гол — лендерах) или воздуха (в дезинтеграторах). На второй стадии распушки частицы разделяются на волокна. Длина волокон в товар­ных асбестах составляет 0,3… 10 мм, их диаметр — менее 20… 30 мкм. Прочность волокон на разрыв составляет 600…800 МПа, что со­поставимо с прочностью лучших сталей.

Из асбестового волокна изготавливают ткани, картон, бумагу, шнуры. Эти материалы, обладающие низкой теплопроводностью (X = 0,35…0,41 Вт/(м — К)) и выдерживающие нагрев до темпера­туры 400…500°С, используют в качестве высокотемпературной теплоизоляции. Высокое трение асбеста по металлу обусловливает его применение как наполнителя в синтетических материалах для тормозных колодок, дисков сцепления и фрикционных муфт, а высокие электроизоляционные свойства асбеста обусловливают производство электротехнических изделий.

Благодаря стойкости к действию щелочей хризотил-асбест дол­говечен в среде цементного камня. Он адсорбирует из раствора Са(ОН)2, выделяемый портландцементом при гидратации. Связы­вание ионов Са2+ частично происходит за счет химического взаи­модействия с поверхностными атомами асбеста, что обусловли­вает прочное сцепление цементного связующего с асбестовыми волокнами.

Формование асбестоцементных изделий. Формование асбесто­цементных изделий производится различными способами в зави­симости от концентрации сырьевой смеси.

Способ формования, с которого началось развитие асбестоце­ментной промышленности, был предложен в 1900 г. чехом Л. Гат — чеком. Он применяется для низкоконцентрированных суспензий (8… 10 %), которые наливаются в ванну 6 формовочной машины (рис. 12.2). Вращаясь в ванне, сетчатый барабан 8 накапливает на сетке асбестоцементный слой (вода проходит внутрь барабана, а твердые частицы задерживаются) и перемещает его к замкнутой ленте технического сукна 4. Под нажимом валка 5 суспензия пере­ходит на сукно, а избыточная вода отжимается.

1 — асбестоцементный накат; 2 — форматный барабан; 3 — вакуум-коробка; 4 —
техническое сукно; 5 — отжимной валок; 6 — ванна; 7 — лопастные мешалки; 8 —
сетчатый барабан; 9 — устройство для натяжения сукна; 10 — пресс-вал; 11 —
электропривод; 12 — транспортер

Далее суконная лента движется над вакуум-коробкой 3, кото­рая дополнительно отсасывает часть воды. В зазоре между прессо­вым валом 10 и форматным барабаном 2 асбестоцементный слой уплотняется и переходит с сукна на поверхность форматного ба­рабана, где он накапливается, образуя так называемый накат 1. По достижении заданной толщины накат разрезают и снимают в виде листа с помощью транспортера 12.

Для формования труб вместо форматного барабана 2 устанав­ливают съемную цилиндрическую скалку и после образования наката заменяют ее другой. Вытянув скалку из наката, получают полуфабрикат в виде трубы.

Формование волнистых изделий из концентрированных асбес­тоцементных суспензий (40…45%) и паст производят способом Маньяни, при котором асбестоцементная смесь подается на тех­ническое сукно по гибкому шлангу и раскатывается вдоль волни­стой поверхности вакуумных коробок валками укладчика, имею­щими волнистую форму в соответствии с поверхностью основа­ния. Уплотнение слоя производится при возвратно-поступатель­ном движении уплотняющего устройства, снабженного валками аналогичной волнистой формы.

Пластичные паСты формуют также методом экструзии.

Формование изделий из сухих асбестоцементных смесей отли­чается тем, что после получения сухого слоя необходимой толщи­ны его смачивают, затем уплотняют валками и разрезают на листы.

Твердение асбестоцементных изделий. Обычно после выдержки в нормальных условиях в течение 6…8 ч изделия помещают на

12.. . 16 ч в пропарочную камеру с температурой 50…60°С. Окон­чательное твердение происходит на отапливаемом складе, где из­делия выдерживаются не менее 7 сут. При использовании песча­нистого цемента, получаемого совместным помолом портландце — ментного клинкера, кварцевого песка (до 45 %) и гипса, оконча­тельное твердение производится в автоклавах при давлении пара 0,8 МПа и температуре 174 °С в течение 12… 16 ч. В этих условиях гидрат оксида кальция, образующийся при гидратации элита, свя­зывается кремнеземом кварцевого песка в нерастворимый гидро­силикат кальция.

Механическую обработку (обрезку кромок листов, снятие фас­ки, подрезку торцов и обточку концов труб) производят после предварительного или окончательного твердения изделий.

Структура асбестоцемента. По И. И. Бернею, различают два вида структуры асбестоцемента: с рассеянным и связанным располо­жением волокон. При рассеянном расположении волокна настолько удалены друг от друга, что каждое из них работает независимо от других. При увеличении расхода асбеста свыше 70… 100 кг/м3со­здаются условия для совместной работы волокон. В листовых изде­лиях он обычно составляет 220…245 кг/м3.

В зависимости от ориентации волокон армирование может быть одномерным, двухмерным и трехмерным. Одномерное армирова­ние является направленным. При двухмерном армировании на­правления волокон находятся в плоскостях, параллельных поверх­ности листа. В этих направлениях материал изотропен. Если же одно из направлений плоскости получает преимущество для ори­ентации волокон, например в результате течения асбестоцемент­ной смеси, то армирование становится частично направленным. Такая структура преобладает в листовых материалах, полученных на круглосеточных машинах. Трехмерное армирование имеет мес­то в экструзионных изделиях.

Свойства асбестоцемента. Асбестоцемент обладает небольшой плотностью (1 600…2000 кг/м3), но высокой прочностью при из­гибе (до 30 МПа) и сжатии (до 90 МПа). Его морозостойкость составляет в зависимости от технологии получения от 25 до 50 цик­лов. Он малопроницаем для воды, но способен поглощать воду и набухать, а при высыхании — давать усадку до 0,52… 2,31 мм/м. В результате анизотропии усадка вдоль листа на 25… 30 % меньше, чем поперек листа. Волнистые листы имеют влажностные дефор­мации поперек волн в 1,5 — 2 раза больше, чем плоские листы такой же ширины. При смачивании одной, например верхней, поверхности асбестоцементного листа он коробится, выгибаясь вверх. Причиной этого является набухание только одного поверх­ностного слоя. Чтобы избежать разрушения кровли в результате коробления, асбестоцементные листы должны иметь податливые крепления.

Из-за хрупкости асбестоцемент боится ударов. Даже если удар не вызвал разрушения, прочность может снизиться на 60…80%.

Виды асбестоцементных изделий. Волнистые кровельные листы {шифер) выпускают обыкновенного профиля (ВО) размером

1 200x700x5,5 мм и усиленного профиля (ВУ) размером

2 800х 1 000×8 мм, а также выпускают листы СВ-40-250 размером 2 500 х 1 150×6 мм. Они могут быть окрашенными. Выпускают так­же фасонные детали: коньковые, переходные и угловые.

Плоские облицовочные листы выпускают непрессованными и прессованными повышенной прочности. Их толщина составляет

4.. . 12 мм, ширина — до 1 600 мм, длина — до 2800 мм. Лицевую поверхность листов подвергают декоративной отделке различны­ми способами.

Трубы из асбестоцемента не подвержены коррозии и значи­тельно легче металлических. Их соединяют асбестоцементными муфтами. Трубы имеют длину до 6 м, внутренний диаметр —

50.. .600 мм. Безнапорные трубы применяются для канализации, дренажных коллекторов, прокладки кабелей, устройства дымохо­дов и вентиляционных каналов. Напорные трубы рассчитаны на рабочее давление 0,6; 0,9; 1,2 и 1,5 МПа. Их используют для водо-

Рис. 12.3. Многопустотные экструзион-
ные изделия из абестоцемента

и газоснабжения, вентиляции, уст­ройства колодцев и мусоропрово­дов, а также для прокладки тепло­трасс.

Резиновые уплотнители муфт для напорных труб самоуплотняются, расширяясь под давлением транс­портируемой жидкости, которая за­полняет специальные цилиндриче­ские полости в них.

Вентиляционные короба изготав­ливают круглого и прямоугольного сечений, безраструбные или с раструбом на одном конце.

Многопустотные панели (рис. 12.3) получают методом экстру­зии. Их длина составляет 3…6 м, ширина — 0,6 м, толщина — 60 и 120 мм. Такие панели с пустотами, заполненными теплоизоля­ционным материалом (минеральной ватой), используют для стен и покрытий зданий.

Экологическая безопасность и заменяющие материалы. Канце­рогенные свойства асбеста обнаружены в Японии, поэтому в ряде стран отказались от его применения. В результате появились обли­цовочные фасадные плиты на основе цемента и целлюлозных или синтетических волокон: «Мастерклад», «Минерит», CemStone, CemColour, Супор и др. Эти плиты имеют декоративные покры­тия различных цветов и фактуры либо облицованы крошкой нату­рального камня.

12.1. Силикатный кирпич и силикатобетонные

изделия

В 1880 г. немецкий ученый В. Михаэлис получил патент на спо­соб изготовления искусственных камней из смеси песка и воз­душной извести посредством воздействия пара высокого давле­ния при температуре 130…300 °С. Аппараты для такой обработки появились позднее и получили название автоклавов (рис. 12.1).

Поднять температуру воды, не вызывая ее кипения, выше 100 °С можно при давлении, превышающем атмосферное. Это осуществ­ляется в автоклаве — герметически закрываемом котле диаметром до 3,6 м и длиной до 40 м, куда по рельсам закатывают вагонетки с изделиями и подают насыщенный пар при температуре

150.. .200°С и давлении 0,9… 1,3 МПа. При высокой температуре известь реагирует с кремнеземом кварцевого песка и, присоеди­няя воду, образует гидросиликат кальция:

Са(ОН)2 + Si02 + (л — 1)Н20 -> СаО • Si02- лН20

Данная реакция лежит в основе получения силикатного бето­на, сырьем для которого служат воздушная известь (6…8 % в рас-

чете на СаО) и кварцевый песок. Силикатный бетон не содержит крупного заполнителя. Для повышения реакционной способности часть песка в количестве, примерно равном массе извести, под­вергают помолу. Молотый песок становится частью вяжущего ве­щества, называемого известково-кварцевым цементом. Молотый песок в вяжущем может быть частично или полностью заменен золами или шлаками теплоэлектростанций.

Производство силикатного кирпича включает в себя:

1) подготовку сырьевой смеси из извести, песка и воды (до­бычу и просев песка, обжиг извести и ее помол совместно с час­тью песка, смешивание компонентов и гашение извести в смеси с песком, доувлажнение смеси после гашения, ее гомогенизацию и т. д.);

2) формование изделий путем прессования в формах при дав­лении 15…20 МПа;

3) автоклавную обработку при давлении 0,9 МПа и температу­ре 175 °С в течение 8… 14 ч;

4) выдержку кирпича на складе в течение 10… 15 дней для кар­бонизации непрореагировавшей извести углекислым газом возду­ха, в результате которой повышаются водостойкость и прочность кирпича.

Гашение извести производят в силосах в течение 4…8 ч или во вращающихся барабанах в смеси с песком (в течение 30…40 мин), в которые подают пар под избыточным давлением до 0,5 МПа.

Силикатный кирпич может быть одинарным полнотелым (250x120x65 мм) и утолщенным (250x120x88 мм) с пустотами или без них. Силикатный камень, имеющий размеры 250 х 120х 138 мм, как правило, делается пустотным, так как его масса не должна превышать 4,3 кг.

Силикатные изделия обычно имеют белый цвет с сероватым оттенком, но могут быть окрашены пигментами в различные свет­лые тона.

По прочности при сжатии и изгибе силикатный кирпич и кам­ни подразделяются на семь марок: 300; 250; 200; 150; 125; 100 и 75, обозначающих нижний предел прочности при сжатии, кг/см2. Водопоглощение по массе силикатного кирпича не должно быть меньше 6 %. По морозостойкости он подразделяется на марки: F15, F25, F35, F50.

Силикатный кирпич уступает керамическому в отношении во­достойкости и жаростойкости, поэтому его не применяют для кладки фундаментов, канализационных колодцев, печей и дымо­вых труб, а применяют только для кладки наружных и внутренних стен надземных частей зданий.

Из силикатного бетона получают крупные армированные из­делия автоклавного твердения (стеновые блоки наружных и внут­ренних несущих стен, панели и плиты перекрытий, колонны, балки, прогоны, лестничные площадки и марши). По качеству эти изделия почти не уступают железобетонным, но обходятся на

15.. .20% дешевле.

Для получения блоков и панелей наружных стен жилых зданий используют легкие силикатные бетоны на пористых заполните­лях, а также ячеистые силикатные бетоны — пено — и газосилика — ты (см подразд. 9.8.3).