Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы рубрики ‘СТРОИТЕЛЬНЫЕ. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ’

Марка, наносимая на изделие несмываемой краской, состоит из трех групп знаков, разделенных дефисом. В первой группе ука­зывают тип изделия (например: ФБ — фундаментный блок; К — колонна; ПС — панель стеновая), во второй группе — несущую способность, класс арматуры, вид бетона (например: Т — тяже­лый; Я — ячеистый и т. д.), в третьей группе — специальные свой­ства, соответствующие условиям применения изделия. При необ­ходимости указывают индексы: «В» — верх; «Н» — низ. На изде­лии ставят также паспортный номер с указанием партии и даты изготовления, а также заводскую марку, свидетельствующую о том, что изделие соответствует требованиям ГОСТов и ТУ.

Транспортируют малогабаритные железобетонные изделия на обычных грузовых автомобилях, крупногабаритные — на автопри­цепах, а стеновые панели — на специальных панелевозах.

При хранении изделий в штабелях нижний ряд укладывают на подставки — деревянные брусья сечением не менее 100×100 мм. Каждый последующий ряд прокладывают брусками или досками. Монтажные петли изделий в штабеле должны быть обращены

вверх, а маркировка должна быть хорошо видна. Стеновые панели устанавливают почти вертикально (отклонение от вертикали со­ставляет 8… 12°), плиты перекрытий, лестничные марши, балки, перемычки, колонны и сваи — горизонтально.

Сборные железобетонные конструкции изготавливают на за­водах или домостроительных комбинатах (ДСК), позволяющих максимально механизировать и автоматизировать процессы их изготовления, а также обеспечивающих условия для ускоренного твердения бетона. Из сборных элементов производится монтаж зданий и сооружений.

Основные операции при производстве железобетонных изде­лий включают в себя подготовку арматуры, приготовление и транс­портирование бетонной смеси, формование изделий, тепловую обработку и отделку.

Подготовка арматуры заключается в заготовке стержней нуж­ной длины и формы; изготовлении сеток, арматурных каркасов, монтажных петель, закладных деталей. На концах стержней на­прягаемой арматуры укрепляют временные анкерные головки или инвентарные зажимы.

Бетонная смесь из бетоносмесительного цеха поступает в при­емный бункер бетоноукладчика, который подает ее в форму и разравнивает. При производстве железобетонных изделий приме­няются стальные разборные формы, которые могут быть горизон­тальными и вертикальными, одиночными и групповыми (кассет­ными), силовыми и ненапрягаемыми, перемещаемыми и стацио­нарными (стендовыми).

Уплотнение бетонной смеси в формах производится преиму­щественно вибрационным, ударно-вибрационным или ударным воздействием (трамбованием). Применяется также вакуумирова­ние смеси, иногда в сочетании с вибрированием (вибровакууми­рование).

Возможно также вибропрессование (вибрирование с дополни­тельным давлением на бетонную смесь). При формовании труб и других полых цилиндрических изделий применяют центробежный способ укладки и уплотнения. Вибрирование чаще всего осуще­ствляют на виброплощадках грузоподъемностью до 5… Ю т. При получении пустотных панелей уплотнение производят с помощью вибрирующих вкладышей, служащих одновременно пустотообра — зователями.

Технологические схемы получения железобетонных изделий.

Применяют следующие схемы получения железобетонных изде­лий: стендовые, поточно-агрегатные, конвейерные и вибропро — катные.

При стендовой схеме изделия получают в стационарных формах (одиночных, кассетных, силовых, ненапрягаемых, термоформах и др.) на стенде, на котором проводятся все технологические операции, в том числе тепловая обработка. Форма с изделием при этом не перемещается, а остается на месте. По этой схеме изго­тавливают, как правило, крупногабаритные изделия (фермы, ко­лонны, балки) на полигонах.

При поточно-агрегатной схеме формы с изделиями перемеща­ются краном от одного технологического агрегата к другому.

При конвейерной схеме вагонетки с формами непрерывно дви­жутся по рельсовому пути, проходя в том числе и камеру тепло­вой обработки.

При вибропрокатной схеме изделия получают на вибропрокат — ном стане, представляющем собой непрерывно действующий лен­точный транспортер, на котором за один оборот ленты осуществ­ляются последовательно все технологические операции, начиная с приготовления бетонной смеси и заканчивая выпуском готово­го изделия. Эта схема является самой производительной.

Тепловая обработка. Для ускорения твердения бетона применя­ют различные виды тепловой обработки, не вызывающие испаре­ния влаги из бетона несмотря на высокую температуру (80… 200 °С).

Пропаривание при нормальном давлении в камерах непрерыв­ного или периодического действия, в которые подается насыщен­ный пар с температурой 80…95°С, — наиболее распространен­ный вид тепловой обработки. В камерах непрерывного действия, представляющих собой туннель, перемещаются формы-вагонетки с изделиями, проходя последовательно зоны подогрева, изотер­мической выдержки и охлаждения.

В камеры периодического действия формы с изделиями пода­ют краном и устанавливают их в штабель по 5…8 шт. с зазором

30.. . 50 мм для прохождения пара. Продолжительность пропарива­ния — 10… 16 ч. За это время бетон набирает не менее 70 % мароч­ной прочности.

Тепловая обработка в автоклавах (герметичных котлах) при давлении насыщенного пара 0,9… 1,6 МПа позволяет сохранять воду в жидком состоянии при температуре соответственно

175.. .200 °С.

Тепловая обработка в кассетах и термоформах в отличие от про­паривания исключает контакт теплоносителя с бетоном — тепло­та передается через стенки формы. В этом случае вместо пара мо­гут быть использованы горячий воздух, дымовые газы, вода и др.

Кассета представляет собой металлическую разборную форму, состоящую из отсеков, образованных вертикальными перегород­ками. Рабочие отсеки разделены тепловыми, в которые подается пар или иной теплоноситель. Кассетным способом изготавливают плоские изделия (панели перекрытий, стеновые панели и т. д.).

Термоформы оснащаются рубашками для подачи теплоносите­ля. Их применяют для изготовления крупноразмерных предвари­тельно-напряженных железобетонных изделий.

Тепловая обработка может осуществляться при использовании электродного или индукционного способа нагрева изделий.

Электродный нагрев основан на электропроводности бетонной смеси, которую можно разогреть пропусканием переменного элек­трического тока. Электродный нагрев удобно производить в кассе­тах, боковые стенки которых служат электродами.

Индукционный нагрев основан на использовании теплоты, вы­деляющейся в металлических элементах форм и арматуры при помещении их в высокочастотное электромагнитное поле.

Основные виды сборных железобетонных изделий. Железобетон­ные изделия выпускаются для жилых и общественных зданий, промышленных зданий и инженерных сооружений.

Изделия для фундаментов зданий (рис. 11.2) включают в себя фундаментные блоки, блоки стен подвалов, сваи.

Блоки стен подвалов бывают сплошными и пустотелыми. Сваи обычно имеют квадратное поперечное сечение 300×300 мм и длину

6.. . 12 м и более.

Изделия для каркасов зданий включают в себя железобетонные колонны, ригели, балки, прогоны, фермы и арки (рис. 11.3). Ри­гели, балки и фермы часто изготавливают из напряженно-арми­рованного бетона. Высоту колонн для жилых зданий обычно при­нимают равной высоте двух этажей. Высота колонн промышлен­ных зданий достигает 35 м. Элементы соединяют между собой свар­кой закладных деталей.

Балки в зависимости от перекрываемого пролета могут иметь тавровое или двутавровое сечение с отверстиями в вертикальной стенке для снижения массы. Длина балок составляет 12; 18 и 24 м.

а — башмак для колонны; 6 — подушки для ленточного фундамента; в — блоки стен подвалов (размеры указаны в м)

Рис. 11.3. Детали каркаса многоэтажных жилых зданий: а — колонна на два этажа; б — ригель; в — раскосная сегментная ферма; г — безраскосная ферма; 1 — выпуски арматуры; 2 — закладные части; 3 — место стыка элементов колонны

Фермы применяют для пролетов 30 м и более; сборные желе­зобетонные арки применяют для пролетов более 60 м.

Стеновые панели (рис. 11.4) изготавливают длиной на одну или две комнаты, высотой на один этаж. Для наружных стен отаплива­емых зданий их делают из легкого или ячеистого бетона, иногда из тяжелого бетона с теплоизоляционным слоем. Панели выпус­кают с наружной защитно-декоративной отделкой.

Изделия для междуэтажных перекрытий (рис. 11.5) шириной на всю комнату обычно называют панелями, а более узкие — плита­ми. Длина их соответствует пролету перекрытия (2,4… 15,0 м).

Изделия для покрытий включают в себя железобетонные стро­пильные балки, панели и плиты покрытий (рис. 11.6). Их приме­няют при монтаже чердачных крыш. Панели и плиты покрытий

Рис. 11.4. Панели наружных (а) и внутренних (б) стен жилых зданий (размеры указаны в м)

выполняют ребристыми и плоскими из обычного бетона. Панель совмещенной крыши комплектуют на заводе-изготовителе из двух ребристых железобетонных панелей-скорлуп, уложенных ребра­ми внутрь. Нижняя скорлупа служит потолком верхнего этажа дома, а верхняя — основанием кровли. Между скорлупами укладывают утеплитель — полужесткие минераловатные плиты.

Прочие изделия — санитарно-технические и вентиляционные блоки, отопительные панели, санитарно-технические кабины, лестничные марши — применяются в сборном строительстве.

Рис. 11.5. Плиты перекрытий многоэтажных зданий: а — плита сплошного сечения; б — многопустотная плита; в — плита 2Т; г — ребристая плита (размеры указаны в м)

Рис. 11.7. Фрагмент одноэтажного промышленного здания:

/ — фундамент под колонну; 2 — колонны наружного ряда; 3 — фундаментная
балка; 4 — стеновые блоки; 5 — консоли колонн; 6 — подкрановая балка; 7 —
плиты покрытий; 8 — стропильные балки; 9 — торцовые колонны; 10 — колон-
ны внутреннего ряда

Изделия для промышленных зданий показаны на фрагменте од­ноэтажного здания (рис. 11.7). Номенклатура сборных конструк­ций одноэтажных промышленных зданий включает в себя фунда­ментные балки, колонны, подкрановые балки, стропильные и подстропильные балки, фермы, плиты покрытий, стеновые па­нели или блоки и т. д.

Изделия для горного дела (железобетонные элементы) применя­ют для крепления горизонтальных и наклонных выработок: затя­жек, стоек и вёрхняков для трапециевидных и арочных крепей, а также сегментов и тюбингов кольцевых крепей. Для крепления вертикальных выработок применяют железобетонные тюбинги.

Изделия для транспортного строительства включают в себя пролетные строения и опоры мостов, плиты дорожных тротуар­ных и аэродромных покрытий, бордюрные камни, опоры элект — роконтактной сети железных дорог, железнодорожные шпалы, трубы, тюбинги и др.

Изделия для гидротехнического строительства имеют широкую номенклатуру: балки и балочные плиты для перекрытия пролетов между бычками и для образования водосливных поверхностей плотин, шпунт, сваи, балки эстакад, фундаментные плиты, под­порные стенки, дренажные блоки и трубы, блоки для волноло­мов и молов, а также изделия, применяемые в сооружениях ме­лиоративных систем.

Монолитные железобетонные конструкции не имеют соедине­ний между отдельными элементами, а представляют собой еди­ное целое. Монолитный железобетон изготавливают непосредствен­но на объектах строительства. При этом бетонную смесь укладыва­ют в опалубку, которая представляет собой вертикальные, на­клонные или горизонтальные ограждения, выполненные в виде несущего каркаса с обшивкой из досок, фанеры, стальных или пластмассовых листов или в виде конструкций, собранных из ин­вентарных щитов.

При возведении сооружений типа башен, труб, резервуаров применяют скользящую опалубку, которую закрепляют на бетон и после отвердевания бетона очередного пояса перемещают вверх вместе с рабочими подмостями на следующий пояс бетонирова­ния.

Внутри опалубленного пространства устанавливают арматуру в виде плоских сеток или трехмерных каркасов. Опалубку заполня­ют бетонной смесью, подавая ее бадьей с помощью крана, лен­точным транспортером или по трубопроводу бетононасосом или пневмонагнетателем. Уплотнение бетонной смеси производят глу­бинными или поверхностными вибраторами, а также вибратора­ми, навешиваемыми на опалубку.

Твердение монолитного бетона происходит в естественных ус­ловиях, которые могут быть не вполне благоприятными и требу­ют ухода за твердеющим бетоном. Уход обычно заключается в за­щите бетона в раннем возрасте (7… 14 сут) от высыхания (в жар­кую сухую погоду) и от замерзания (в случае заморозков). При постоянных морозах применяют методы зимнего бетонирования (см. подразд. 9.9).

11.1. Общие сведения

Стремление повысить прочность бетона на растяжение, кото­рая в 9 —20 раз ниже его прочности при сжатии, привело к изоб­ретению железобетона французом Ламбо, построившим в 1850 г. из армоцемента (цементного раствора, армированного проволоч­ной сеткой) корпус лодки, экспонировавшейся позднее на выс­тавке в Париже. Однако официально изобретателем считается фран­цузский садовник Ж. Монье, оформивший в 1967 г. патент на цве­точные кадки из аналогичного материала. Идея изобретения зак­лючается в том, что бетон и стальная арматура, помещенная внутрь (в растянутую зону) бетонных элементов, работают совместно. При этом растягивающие напряжения распределяются так, что по­давляющая их часть воспринимается стальной арматурой. Та­кое распределение обусловлено различием в модулях упругос­ти бетона и стали. Модуль упругости стали (Ест ~ 2-Ю5 МПа) приблизительно в 10 раз больше, чем модуль упругости бето­на (Еб~ 2- 104 МПа) и при одинаковой совместной деформации

Рис. 11.1. Диаграммы растяжения бетона и стальной арматуры при обыч­ном армировании (а) и в случае предварительного напряжения железо­бетона (б): 1 — арматура; 2 — бетон; E§, Е„ — модули упругости соответственно бетона и стали

є напряжения в бетоне аб будут в 10 раз меньше, чем напряжения стст в арматуре (рис. 11.1, а).

При очень высоких растягивающих нагрузках отношение моду­лей упругости арматуры и бетона Е„/ Е6= 10:1 становится недо­статочным и напряжения могут превысить предел прочности бе­тона при растяжении, вызывая образование трещин в растянутой зоне. В этом случае применяют напряженно-армированный бетон, в котором предварительно растянутая арматура вызывает в бетоне напряжения сжатия (рис. 11.1,6). Такой железобетон был впервые применен в 1928 г. французским инженером Фрейсине. При рабо­те преднапряженной конструкции напряжения в бетоне могут оставаться сжимающими или равными нулю, т. е. не опасными для бетона, при условии, что деформация є, вызываемая внеш­ней нагрузкой, не превысит значения е0. Исключение или умень­шение растягивающих напряжений в бетоне получается за счет увеличения растягивающего напряжения в арматуре, которое складывается из рабочего напряжения и напряжения от предва­рительного натяжения о"тр. Поэтому для предварительно-напря­женного железобетона необходимо использовать арматурную сталь с более высокими прочностными характеристиками, чем при обыч­ном армировании.

Натяжение арматуры может осуществляться механическим спо­собом (гидравлическими домкратами); электротермическим спо­собом, основанным на увеличении длины арматурных стержней при их нагреве электрическим током; электротермомеханическим способом, представляющим собой комбинацию двух первых, а также самонапряжением при использовании напрягающего це­мента (см. подразд. 8.11).

Применяют в основном две схемы натяжения арматуры: на упоры и на бетон. При первой схеме уложенную в форму арматуру натягивают до бетонирования, опирая домкраты на упоры, рас­положенные на форме, либо на специальных стендах. После при­обретения бетоном достаточной прочности арматуру освобожда­ют и ее натяжение передается на бетон, подвергая его сжатию. При второй схеме сначала изготавливают бетонные элементы, оставляя в них каналы для пропуска арматуры. Опирая домкраты на бетон, его сжимают, а арматуру растягивают. Свободное про­странство в каналах заполняют цементным раствором.

Удачному сочетанию стали и бетона способствует примерное равенство их коэффициентов линейного температурного расши­рения ((10… 14)- 10_6 °С*1 у бетона; (11… 12)- 10~6 °С’1 у стальной арматуры), что обеспечивает совместимость их температурных де­формаций.

Щелочная реакция среды, возникающая в бетоне благодаря выделению Са(ОН)2 при гидратации цемента, благоприятна для стали с точки зрения ее коррозии. Огнестойкость железобетонных конструкций гораздо выше стальных благодаря негорючести и низкой теплопроводности бетона, который защищает стальную арматуру при пожарах от быстрого нагрева, вызывающего размяг­чение стали.

Армированию подвергают бетоны с различной плотностью: от особо тяжелых (уо > 2 500 кг/м3) до особо легких (у0 = 700 кг/м3).

По виду вяжущего железобетонные изделия могут быть цемен­тными, силикатными и гипсовыми. Их делают сплошными или пустотелыми.

Они также могут быть многослойными, например иметь внут­ренний слой из ячеистого бетона, а наружные слои — из плотно­го бетона.

В зависимости от способа возведения железобетонные конст­рукции могут быть монолитными или сборными.

Сухие растворные смеси (СРС) получают на заводах путем дозирования и смешивания порошкообразных компонентов: вя­жущего, заполнителей и модифицирующих добавок. Приготовле­ние растворной смеси из сухой существенно упрощается, так как не нужно дозировать сухие компоненты; требуется только доба­вить воду и перемешать. При этом вследствие заводского приго­товления обеспечивается оптимальная рецептура и стабильность состава. Сухие смеси удобно хранить и транспортировать благода­ря расфасовке в бумажные мешки по 5…25 кг. Кроме того, при использовании сухих смесей снижается материалоемкость и по­вышается производительность труда.

Сухая смесь под названием «гарцовка», состоящая из извести и песка (иногда добавляется глина), издавна применяется для шту­катурных работ. Часто в гарцовку добавляют портландцемент, иначе прочность и водостойкость штукатурки получаются низкими. В ми­ровой практике широко применяют алюминаткальциевые (гли­ноземистые) цементы (АКЦ). Составляя различные комбинации этих цементов с портландцементом, сульфатом кальция и иногда с известью, можно получить широкий спектр свойств смешанно­го вяжущего. Если требуется получение быстротвердеющего со­става, то используют смесь алюминаткальциевого цемента с порт­ландцементом.

Иногда свойства корректируют добавкой в эту систему неболь­ших количеств сульфата кальция (гипса). Эта система использует­ся в большей степени для получения плиточных клеящих раство­ров и в меньшей степени для самовыравнивающихся композиций. Содержание АКЦ в клеящей смеси составляет около 20 %. Соста­вы, в которых содержание АКЦ составляет 50 % и более, характе­ризуются высокой начальной прочностью и очень быстрым схва­тыванием и твердением. Такие составы применяются при срочных ремонтных работах, для устранения протечек воды, а также в ка­честве клеящих смесей.

Для самовыравнивающихся композиций используется смесь алюминаткальциевого цемента с относительно большим количе­ством сульфата кальция. В этой системе происходит образование гидросульфоалюмината кальция и увеличение в объеме твердой фазы, что компенсирует усадку вяжущего или дает эффект рас­ширения.

Гидроизоляционные растворы — это цементные композиции с высокой водонепроницаемостью, которой достигают различны­ми способами: применением в качестве вяжущих расширяющихся и напрягающих цементов, жидкого стекла; добавлением водных дисперсий пленкообразующих полимеров (поливинилацетата, акрилатов, синтетических каучуков) или ДПП, а также битум­ных эмульсий и паст; гидрофобизацией раствора путем введения кремнийорганических соединений.

Теплоизоляционные растворы получают на пористых заполните­лях, применяя в дробленом виде те же материалы, что и в легких бетонах. Растворы облегчают также с помощью порообразующих добавок — такие растворы называются поризованными.

Акустические растворы отличаются от теплоизоляционных тем, что для лучшего звукопоглощения применяются одноразмерные (3…5 мм) заполнители с преобладающей открытой пористостью. Пустоты между зернами заполнителей не должны заполняться цементным тестом, подобно беспесчаному крупнопористому бе­тону.

Декоративные растворы получают на основе белого, цветного и обычного портландцементов и заполнителей в виде чистого квар­цевого песка и крошки декоративных горных пород. Применяются также цветные пигменты. Цветные гипсовые растворы использу­ют для имитации мрамора. Высокие декоративные свойства шту­катурки можно получить сочетанием состава раствора с обработ­кой поверхности, в результате которой удаляется цементное мо­локо и обнажаются заполнители. Обработка может быть механи­ческой (пескоструйной, ударной, металлическими щетками) или химической (раствором соляной кислоты с последующей промыв­кой водой). Такие штукатурки называются террацовыми. При по­лучении штукатурки «сграффито» (от ит. sgraffito — выцарапы — ват,,; наносят два или три накрывочных слоя различного цвета. Затем прорезают верхние слои, создавая рельефный цветной ри­сунок.

Тампонажные растворы используют для закрепления и гидро­изоляции скважин различного назначения (нефтяных, газовых и других). Для этих растворов характерна высокая подвижность, обус­ловленная высоким водоцементным отношением и пластифици­рующими добавками.

Инъекционные растворы применяются для уплотнения усадоч­ных швов, заделки трещин и пустот в бетонных сооружениях, фундаментах зданий, придания водонепроницаемости конструк­циям, а также для укрепления оснований зданий и сооружений. Инъекционные растворы нагнетают растворонасосами (при дав­лении 3…5 МПа) или специальными установками (15…30 МПа). При цементации используют цементные, цементо-глинистые, по- лимерцементные и другие составы. Особенно эффективной явля­ется цементация с применением расширяющихся цементов. Це­ментационные растворы могут обеспечить значительную прочность (20…40 МПа) закрепленных грунтов и других материалов, но ха­рактеризуются невысокой проникающей способностью. В послед­нее время на цементных заводах получают цемент со сверхтонкими частицами, соответствующими коллоидным размерам в 1…2 мкм. Смеси на цементе коллоидной дисперсности называются высоко­проникающими. Регулирование свойств цементационных раство­ров производят с помощью химических добавок.

Инъекционные растворы получают также на основе жидкого стекла (см. подразд. 8.4). При этом отверждающий реагент должен присутствовать в укрепляемой среде, как, например, Са(ОН)2 в цементном бетоне. При других материалах нагнетается раствор силиката натрия и отверждающей добавки (Na20-Al203, H2SiF6). Двухрастворный способ предусматривает после инъекции раство­ра жидкого стекла инъекцию раствора отвердителя (СаС12, Na2SiF6) с уплотняющими добавками (сернокислым алюминием, бенто­нитом и т. д.).

В качестве готовых проникающих составов, поступающих по­требителю в виде сухих строительных смесей, применяют: «Пе — нетрон», «Гидротэкс», «Глимс-ГидроПломба», «Гидро-S» (Рос­сия), «Хурех» (Канада), Кальматрон, Sta-Dri Masonri Paint, Sta — Dri Water-Stop (США), Aquafin-F, Barralastik (ФРГ), Thoroseal (Бельгия), Yandex Plug (Швейцария), «Голтар» (Италия).

Штукатурные растворы, в отличие от растворов для кладки, приготавливают невысоких марок — не выше М10. Выбор вяжу­щего для них производится исходя из двух требований. Во-пер­вых, необходимо обеспечить хорошую адгезию к основанию; во — вторых, необходимо учесть влажностные условия твердения и эк­сплуатации штукатурного покрытия.

Для стен, подвергающихся увлажнению, применяют цемент­ные и цементно-известковые растворы. Для нормальных условий (относительная влажность воздуха не более 60 %) применимы все виды растворов и их выбор определяется адгезией к основанию и экономией. С кирпичными, бетонными, гипсовыми стенами все растворы имеют удовлетворительное сцепление, однако лучше всего сочетать материалы одинаковой природы: цементобетонные стены с цементным раствором, гипсовые с гипсовым и т. д. Для деревянных стен предпочтительнее известковые и известково-гип­совые растворы. Деревянные поверхности практически не удер­живают нанесенную растворную смесь и для их оштукатуривания стены раньше оббивали дранкой (тонкими деревянными планка­ми), а в настоящее время применяют стальные или синтетиче­ские штукатурные сетки. Армирующие сетки применяют и при оштукатуривании стен из других материалов, так как это облегча­ет выполнение работ и повышает долговечность покрытия.

Обычно штукатурный раствор наносят на основу слоями (на­метами). Обрызг — первый слой (подготовительный). Для него при­меняют высокопластичные (сметанообразные) растворные смеси с подвижностью 80… 140 мм по глубине погружения стандартно­го конуса. Наибольший диаметр зерен заполнителя составляет для этого слоя 2,5…5,0 мм.

Грунт — второй слой (промежуточный). Подвижность смеси со­ставляет 70…80 мм. Наибольший диаметр зерен песка составляет для этого слоя 2,5 мм.

Накрывка — третий слой (отделочный). Для него приготавли­вают смесь подвижностью 80… 120 мм. Наибольший диаметр зе­рен заполнителя составляет для этого слоя до 1,25 мм.

Кладочные растворы готовят главным образом на основе це­ментов, цементно-известковых и цементно-глиняных вяжущих. Для кладки наружных стен, подземных и цокольных частей зданий применяют растворы различных марок. Марка зависит от влажно­стных условий и требуемой долговечности здания.

Монтажные растворы для заполнения горизонтальных швов при монтаже стен из легкобетонных панелей должны иметь марку не ниже М50, а при использовании из панелей из тяжелого бетона — не ниже Ml00.

Подвижность строительного раствора характеризуется глуби­ной Я погружения эталонного стального конуса массой 300 г (рис. 10.1). Растворную смесь помещают в сосуд 8vl уплотняют штыко­ванием (25 раз) и постукиванием о стол. Острие эталонного кону­са / приводят в соприкосновение с поверхностью раствора и дают ему возможность погружаться в течение 1 мин. Глубину погруже­ния конуса определяют по шкале 5 с точностью до 1 мм.

По подвижности растворные смеси подразделяются на марки.

Марка растворной смеси по подвижности Глубина погружения

конуса, см

1.. .4

4.. .8

8.. . 12

12.. . 14

Водоудерживающая способность определяется с помощью при­бора, представленного на рис. 10.2. Перед испытанием 10 листов промокательной бумаги 3, взвешенных с точностью до 0,1 г, ук­ладывают на стеклянную пластину 2. Сверху кладут слой марлевой ткани, устанавливают металлическое кольцо и все взвешивают.

Растворную смесь укладывают вровень с краями металлического кольца, взвешивают и оставляют в покое на 10 мин, после чего отделяют и взвешивают промокательную бумагу с точностью до 0,1 г.

Водоудерживающую способность растворной смеси VBy харак­теризуют остаточным содержанием воды в растворе, выраженным в процентах от первоначальной массы пробы:

Ку = U ~(т2- щ)/(т — щ)]loo,

где т,, т2 — масса промокательной бумаги соответственно до и после испытания; /и3, т4 — масса установки соответственно до и после заполнения ее растворной смесью.

Рис. 10.1. Прибор для определения
подвижности растворной смеси:

/ — эталонный конус; 2 — штанга; 3 — сто-
порный винт; 4 — направляющие; 5 —
шкала; 6 — держатели; 7 — штатив; 8 — сосуд
для растворной смеси

Водоудерживающая способность растворных смесей должна быть не менее 90 %, глиносодержащих раство­ров — не менее 93 %.

Прочность строительного раствора на сжатие определяют на трех образ­цах-кубах размерами 70,7×70,7×70,7 мм в возрасте 7 сут (для растворов на воз­душных вяжущих) и 28 сут (для ра­створов на гидравлических вяжущих).

Образцы из растворной смеси под­вижностью до 5 см изготавливают в формах с поддоном. Форму заполняют в два слоя. Каждый слой уплотняют шестью нажимами шпателя, ориентированного вдоль одной стороны, и шестью нажимами — в перпендикулярном на­правлении.

Образцы из смеси подвижностью 5 см и более изготавливают в формах без поддона, установленных на «постель» керамического кирпича (влажностью не более 2 % и водопоглощением по массе

10.. . 15%), покрытую влажной фильтровальной бумагой. Формы заполняют за один прием и уплотняют смесь штыкованием сталь­ным стержнем (25 раз).

Через (24 ± 2) ч образцы освобождают от форм и хранят при температуре (20 ± 2) °С. Условия твердения образцов зависят от вида вяжущего, использованного в растворе. Если использовано гидравлическое вяжущее, то образцы первые 3 сут хранят в каме­ре нормального твердения при относительной влажности воздуха Ф = 95… 100 %, а остальное время — либо в помещении при ф = (65 ± ± 10)%, либо в воде, что зависит от назначения раствора (для твердения на воздухе или во влажной среде). Образцы из раство-

Рис. 10.2. Схема прибора для опре-
деления водоудерживающей спо-
собности растворной смеси:

/ — металлическое кольцо с раствором;
2 — стеклянная пластина; 3 — 10 слоев
промокательной бумаги; 4 — слой мар-
левой ткани

ров, приготовленных на воздушных вяжущих, должны храниться в помещении при ф = (65 ± 10) %.

Прочность растворов на сжатие характеризуют марками (ГОСТ 28013-98): М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200.

Морозостойкость строительного раствора определяют на образ­цах-кубах размерами 70,7×70,7×70,7 мм по потере массы (не бо­лее 5 %) и прочности (не более 25 %) после заданного маркой числа циклов замораживания и оттаивания. ГОСТ 28013 — 98 по морозостойкости устанавливает следующие марки: F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200.

Заполнители. В качестве мелкого заполнителя в обыкновенных растворах применяют природный песок и песок из отсевов дроб­ления горных пород. Для декоративной штукатурки используются мраморная крошка, слюда, дробленое стекло и др. В легких ра­створах для придания им тепло — и звукоизоляционных свойств применяют древесные опилки, вермикулит, дробленые пористые материалы, такие как пемза, шлаки, туфы, известняки-ракушеч­ники.

Растворы бывают жирными и тощими. Жирные растворы содер­жат много вяжущего и мало песка, тощие растворы, наоборот, содержат много песка и мало вяжущего. Составы растворов колеб­лются от 1 : 1 до 1:6 (вяжущее: заполнитель). С увеличением доли песка снижается усадка и способность к трещинообразованию, но вместе с тем понижаются подвижность растворной смеси и прочность раствора.

Вода. Количество воды для затворения растворной смеси под­бирается по заданной подвижности. Чем больше воды, тем выше подвижность, но ниже прочность.

Вяжущие вещества. В растворах применяют цементы, известь, гипс, реже — магнезиальные вяжущие вещества. Используют так­же смешанные вяжущие: известково-гипсовые, цементно-извест­ковые, цементно-глиняные. Опасно смешивать портландцемент с гипсом, так как в результате реакции гидроалюминатов кальция с CaS04-2H20 образуется гидросульфоалюминат кальция: ЗСаО • А1203-3CaS04-31Н20 — соединение, сильно увеличиваю­щееся в объеме и разрушающее твердеющий материал. При при­менении гипсоцементно-пуццоланового вяжущего, предложенного А. В. Волженским и Р. В. Иванниковой, образование гидросульфо — алюмината не вызывает вредных последствий, так как Са(ОН)2 связывается гидравлической добавкой.

В порядке возрастания прочности строительные растворы рас­полагаются в следующем порядке: глиняные, смешанные глиня­ные, известковые, известково-гипсовые, гипсовые, цементно — известковые, цементные.

Глиняные строительные растворы имеют низкие прочность и водостойкость, но очень дешевы и могут использоваться в сухих помещениях подсобных строений. Хорошими заполнителями в глиняных растворах являются соломенная сечка, опилки, струж­ка, льняная или конопляная костра. Они повышают прочность и ускоряют сушку раствора.

Смешанные глиняные строительные растворы готовят на глино­цементных, глиноизвестковых, глинобитумных и других вяжущих. Добавление к глине вяжущих веществ повышает водостойкость раствора.

Известковые строительные растворы медленно схватываются и твердеют. При твердении воздушной извести происходит карбо­низация поверхностного слоя раствора за счет углекислоты возду­ха. Пленка СаС03, образующаяся на поверхности раствора, зат­рудняет проникновение углекислоты во внутренние слои и выход паров воды наружу. Из-за этого твердение извести может продол­жаться годами, а штукатурка оставаться сырой.

Известковые штукатурки имеют низкую прочность. Поэтому проблематичным является крепление к стене подвесных шкафов, полок и других предметов, так как гвозди, шурупы, дюбеля не удерживаются в слабом штукатурном слое. Такая штукатурка лег­ко выкрашивается при механическом воздействии и требует час­того ремонта.

Растворы на воздушной извести не водостойки. Их используют в помещениях при относительной влажности воздуха до 60% и в кладке, не подверженной увлажнению. При протечках воды и на­мокании штукатурки возможно ее обрушение. Более водостойкой и прочной является гидравлическая известь.

Существенным недостатком известковых растворов является сильная усадка их при высыхании, в результате чего штукатурка подвержена растрескиванию, избежать которое очень трудно, а уменьшить можно, увеличив долю песка. Образование трещин про­исходит и после завершения процесса усадки, что обусловлено низкой прочностью известкового раствора и меньшей, чем у ос­нования, деформативной способностью.

Несмотря на все недостатки известковый раствор широко при­меняется, что вызвано удобством работы с ним. Известковый ра­створ — пластичная, легко обрабатываемая смесь, обладающая хорошей адгезией к кирпичу и бетону. Растворная масса на основе воздушной извести не требует немедленного использования пос­ле ее приготовления, как гипсовый или цементный раствор. Если предотвратить контакт с воздухом и возможность высыхания, то можно сохранять ее очень долго без всякого вреда для удобоукла — дываемости и конечной прочности.

Известково-гипсовые строительные растворы применяют в сухих помещениях для оштукатуривания преимущественно деревянных и гипсовых поверхностей стен, перегородок и потолков. В зависимости от свойств исходных вяжущих веществ на 1 часть гипса берут от 0,4 до 4 частей извести. Присутствие извести в составе вяжущего придает раствору способность легко выравниваться при укладке и немного замедляет схватывание. Поданным И. Х. Наназашвили, при добавке

3.. .6 % извести схватывание гипса замедляется на 3…5 мин.

Гипсовые строительные растворы в чистом виде применяются редко несмотря на их высокие прочностные и теплоизоляцион­ные свойства, отсутствие трещин вследствие расширения гипса (до 1 %) при твердении, хорошую адгезию к основанию, в том числе деревянному, хорошую гвоздимость при использовании за­полнителя из древесных опилок.

Главным препятствием для широкого использования гипсовых растворов является очень быстрое схватывание гипса — обычно от 2 до 10 мин. Стандартом предусмотрен медленносхватываю — щийся гипс с началом схватывания не ранее 20 мин, но он мало распространен. Замедлить схватывание гипса можно добавкой не­которых веществ (см. подразд. 9.8). Многие замедлители снижают прочность гипсового раствора.

Гипсовые растворы не рекомендуется применять во влажных помещениях из-за низкой водостойкости и армировать стальны­ми сетками, так как гипс вызывает коррозию стали. Они отлича­ются также недостаточными пластичностью и выравнивающей спо­собностью, что заставляет прибегать к введению пластифицирую­щих добавок.

Цементно-известковые строительные растворы отличаются бо­лее высокой прочностью, чем известковые, и лучшей удобоукла- дываемостью, чем цементные. Благодаря высокой водостойкости их можно использовать для кладки фундаментов, в помещениях с повышенной влажностью и для наружной отделки зданий. Соот­ношение между цементом и известью варьируется в широких пре­делах. На 1 часть цемента берут от 0,1 до 1,5 частей извести. Чем выше марка цемента, тем больше можно добавлять к нему извес­ти. При этом снижаются прочность и водостойкость раствора, но возрастает подвижность растворной смеси.

Цементные строительные растворы обладают наиболее высо­кой прочностью и водостойкостью. Прочность цементного раствора тем выше, чем выше марка цемента и качество песка и чем мень­ше воды взято для затворения. Цементный раствор имеет более высокую плотность, а следовательно, и более высокую теплопро­водность, чем известковый. Твердение цементного раствора на воздухе сопровождается усадкой, однако не такой значительной, как у известковых растворов. Поэтому и трещины в цементной штукатурке не столь велики и многочисленны.

Растворная смесь на портландцементе уступает известковым составам в удобоукладываемости и адгезии к основанию.

Добавки. В строительных растворах применяются те же добавки, что и в бетонах (см. подразд. 9.8). Кроме того, разработаны добавки специально для растворных смесей (особенно сухих) — это эфиры целлюлозы, повышающие водоудерживающую способность раствор­ной смеси, и дисперсионные полимерные порошки (ДПП), уве­личивающие адгезию раствора к основанию. Наиболее широкое при­менение получили продукты двух производителей: фирмы «Клари­ант», производящей эфиры целлюлозы «Тилоза», ДПП «Мовилит»; отделения «Аквалон» немецкой компании «Геркусес», специали­зирующейся на производстве полимеров. Продукты компании «Ак­валон» на основе эфиров целлюлозы носят названия «Кульминал», «Натросол», а на основе ДПП — «Элотекс».

1. Эфиры целлюлозы. В отличие от своих производных целлюло­за не растворима в воде. В 1912 г. на немецком химическом концер­не «Хехст» был изобретен способ получения водорастворимой целлюлозы с помощью едкого натра и диметилсульфата, а с 1925 г. началось производство метилцеллюлозы (МЦ), карбоксиметил — целлюлозы (КМЦ) и других эфиров целлюлозы, обладающих высокой водоудерживающей способностью. Это порошкообразные волокнистые вещества белого или желтоватого цвета. В воде они набухают с образованием вязких растворов.

Выпускаемые добавки характеризуются различными значения­ми вязкости — от 5 ■ 10_3 до 60 Па • с. Чем больше значение вязко­сти, тем больше водоудерживающая способность смесей.

Производные целлюлозы используются в растворах различно­го назначения (штукатурных, кладочных, для самовыравниваю — щихся наливных полов, приклеивания кафельной плитки и др.). Особенно они эффективны при добавлении в плиточный клей на основе цемента или гипса. При этом улучшаются все основные свойства клеящего состава.

При обезвоживании растворных смесей в результате поглощения влаги основанием они теряют пластичность и клеящую способность и становятся не пригодными для разравнивания и исправления де­фектов. Метилцеллюлоза, введенная в количестве 0,1… 1,0%, пре­пятствует как испарению, так и отсасыванию воды основанием, обеспечивая равномерность и полноту гидратации вяжущих.

Производные целлюлозы увеличивают вязкость жидкой фазы раствора (загущают его). При этом керамическая плитка и сам ра­створ не сползают вниз под действием собственного веса, что ча­сто бывает при отсутствии добавки. Вместе с тем увеличивается время, в течение которого можно исправлять положение керами­ческой плитки после ее установки, а также время до образования корки, которая образуется на открытой поверхности раствора в результате испарения воды и препятствует прилипанию плитки. Возрастает также адгезия на контакте раствора с основанием и с облицовочной плиткой как в момент установки плитки, так и после отвердевания клеящего состава.

2. Дисперсионные полимерные порошки. Строителям хорошо известна композиция цемента и поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ), в процессе твердения которой вода связывается цемен­том при гидратации, а ПВАЭ за счет этого теряет воду и образует пленки, которые, являясь дополнительными связками, существен­но повышают адгезионную прочность строительного раствора.

Для сухих смесей получают сухой тонкодисперсный порошок полимера, который при затворении водой образует водную дис­персию, способную при высыхании давать полимерную пленку.

Дисперсионные полимерные порошки модифицируют раствор­ную смесь, позволяя регулировать ее свойства. В зависимости от вида ДПП смесь может быть либо более подвижной, либо более вязкой. ДПП типа «Элотекс 50Е100» может обеспечить дополни­
тельно до 10% воздухововлечения. Кроме того, ДПП являются вторым дополнительным связующим в цементных смесях. При этом резко возрастают адгезионные свойства системы. При 3%-м со­держании ДПП «Элотекс 50Е100» в плиточном растворе адгези­онная прочность за 7 сут достигла значения более 1 МПа, что в 3,7 раза больше, чем адгезионная прочность раствора без добавки. ДПП повышает эластичность и гибкость материала. Это объясня­ется тем, что в порах и местах неплотного прилегания раствора к плитке образуются полимерные связки в виде мембран, воспри­нимающие растягивающие усилия.

10.1. Общие сведения

Строительным раствором называется материал, получаемый в результата отвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества (смеси вяжущих), мелкого заполнителя и воды. Для регу­лирования свойств в раствор могут вводиться химические добавки.

По назначению строительные растворы подразделяются на кладочные, применяемые для скрепления кирпичей или кам­ней в кладке; штукатурные, применяемые для выравнивания и отделки стен и потолков; монтажные, применяемые для заполне­ния швов при монтаже сборных железобетонных конструкций; спе­циальные, применяемые для гидроизоляции, цементации, теп­ло — и звукоизоляции, декоративных и других целей.

По плотности строительные растворы подразделяются на обыкновенные (у > I 500 кг/м3) и легкие (у < I 500 кг/м3); по условиям твердения — на воздушные и гидравлические; по виду вяжущего — на простые (цементные, известковые, гипсовые) и смешанные (цементно-известковые, известково-гип­совые).

По составу и свойствам строительные растворы подобны бето­нам, но имеют свои особенности, связанные с отсутствием круп­ного заполнителя и условиями применения. Главное отличие стро­ительных растворов от бетонов заключается в том, что растворы используют в виде тонких слоев, контактирующих с основанием, как правило, пористым, отсасывающим воду из раствора. Поэто­му большое внимание уделяется таким свойствам растворов, как адгезия к основанию и водоудерживающая способность. Отсут­ствие крупного заполнителя сказывается на увеличении расходов цемента и воды. Основные закономерности, отражающие влия­ние состава, технологии изготовления и условий твердения на свойства растворов, такие же, как у бетона. Аналогичны также основные принципы подбора состава.