Строительные материалы (стр. 11 )

3. Классификация строительных растворов и сухих смесей по виду вяжущего, плотности, назначению и материалы для их изготовления. Особенности свойств различных растворов в зависимости от их назначения. Понятие о современных автоматизированных заводах товарных растворов. Прочность растворов, деление на марки, морозостойкость. Применение поверхностно-активных добавок.

4. Классификация строительных растворов и сухих смесей по виду вяжущего, плотности, назначению и материалы для их изготовления.

5. Особенности свойств различных растворов в зависимости от их назначения.

6. Понятие о современных автоматизированных заводах товарных растворов. Прочность растворов, деление на марки, морозостойкость. Применение поверхностно-активных добавок.

Силикатные материалы и изделия - это искусственные строительные конгломераты на основе известково-кремнеземистого вяжущего вещества. После формования таких изделий необходима их тепловлажностная обработка в автоклавах по специальному режиму водяным паром под повышенным дав­лением (0,8—1,3 МПа) и максимальной температурой 175 — 200 °С. Именно при таких условиях известь вступает в химическую реакцию с кремнеземистым компонентом: кварцевым песком, шлаками, золами ТЭЦ и другими, содержащими в своем составе SiO2:

Са(ОН)2 + SiO2 + m·Н2О = СаО·SiO2·nН2О.

В условиях автоклавной обработки можно получить различные гидросиликаты кальция в зависимости от состава исходной смеси: тоберморит 5СаО·6 SiO2·5Н2О, слабо закристаллизованные гидросиликаты: (0,8…1,5) СаО·SiO 2·Н2О - и (1,5…2) СаО·SiO2·Н2О. В высокоизвестковых смесях синтезируется гиллебрандит 2СаО·SiO2·Н2О.

Главнейшими силикатными и силикатобетонными изделиями являются: силикатный кирпич, крупные силикатные блоки, панели перекрытий, стеновые панели, колонны, балки, блоки и панели для наружных стен и покрытий из газосиликата, газозоло-, пеносиликата и др.

Силикатные изделия могут быть сквозными или с полузамкнутыми пустотами для снижения их массы и улучшения теплозащитных свойств в конструкциях. Большое значение имеет режим авто­клавной обработки. Автоклав — это стальной цилиндр диамет­ром 2,6 — 3,6 м и длиной 21 — 30 м, имеющий с торцов гермети­чески закрывающиеся крышки. При монтаже автоклавы устанавливают горизонтально, в нижней части автоклавов находятся рельсы, по которым передвигаются вагонетки с изделиями.

Силикатные бетоны в зависимости от их средней плотности подразделяют на три группы: тяжелые, имеющие среднюю плот­ность более 1800 кг/м3, изготовленные на плотных заполнителях (песке, щебне или гравии); легкие со средней плотностью 500 — 1800 ч кг/м3, изготовленные на пористых заполнителях (керамзи­те, аглопорите, вспученном перлите); ячеистые со средней плот­ностью менее 500 кг/м3 (газосиликат, пеносиликат и др.). В зави­симости от крупности заполнителя их подразделяют на мелкозернистые с максимальные размером зерен до 5 мм и крупнозернис­тые — с размером зерен более 5 мм.

Вяжущим веществом в силикатных бетонах служит известково-кремнеземистое вещество, получаемое обычно совместным помо­лом воздушной извести и песка. Вместо песка применяют золу, мо­лотый доменный шлак и другие отходы промышленности, содержа­щие кальциевые соединения кремнезема и глинозема. Прочность и другие свойства силикатных бетонов зависят от их средней плотно­сти, прочности известково-кремнеземистого вяжущего вещества, которая, в свою очередь, зависит от активности извести, соотноше­ния CaO/SiO2, тонкости помола кремнеземистого компонента, ре­жимов автоклавной обработки. Чем больше содержание низкоосновных гидросиликатов кальция в материале, тем больше будет его проч­ность и водостойкость. Как и в цементных бетонах свойства силикат­ных бетонов, зависят также от качества заполнителей, водотвердого отношения и других факторов.

Наибольшее применение в строительстве получили мелкозерни­стые силикатные бетоны, имеющие предел прочности при сжатии до 50 МПа. Можно изготовлять высокопрочные силикатные бетоны с пределом прочности при сжатии более 50 МПа (до 80 МПа и более), выдерживающие до 300 циклов переменного заморажива­ния и оттаивания, имеющие достаточно высокую водостойкость. Для получения таких бетонов содержание активной СаО в формо­вочных смесях увеличивают до 12,5 %, повышают тонкость помо­ла песка, применяют жесткие смеси с их интенсивным уплотне­нием и другие технологические приемы.

Тяжелые силикатные бетоны изготовляют по кипелочной и гидратной схемам. В современном строительстве увеличивается применение лег­ких силикатных бетонов (на пористых заполнителях), позволя­ющих улучшить теплозащитные свойства ограждающих конструк­ций, снизить их массу, уменьшить нагрузку на фундаменты.

Силикатный (известково-песчаный) кирпич изготовляют прессованием жесткой смеси, состоящей из 92 —94 % кварцевого пес­ка, 6 — 8% извести (считая на активную СаО). Влажность такой формовочной смеси составляет 7 —9 % по массе. Отформованный кирпич на специальных тележках загружают в автоклав для твер­дения.

Кварцевые пески для производства силикатного кирпича дол­жны иметь определенный зерновой состав. Наилучшей гранулометрией песка является та, при которой средние зерна размеща­ются между крупными, а мелкие — между средними и крупными. Диаметры зерен песка обычно составляют 0,05 — 2,00 мм. В песке ограничивается содержание примесей слюды (не более 0,5 %), не должно быть включений глины, так как они снижают качество изделий.

Известь может быть гашеной или негашеной, с содержанием активных СаО + MgO не менее 85 %, причем содержание MgO не должно превышать 5 %, так как магнезиальная известь (с повы­шенным содержанием MgO) гасится медленно. Время гашения извести не должно превышать 20 мин, применение медленно га­сящейся извести снижает производительность гасильных устано­вок. Содержание недожога не должно превышать 7 %, так как не­дожог является балластом, приводит к повышению расхода изве­сти и увеличивает себестоимость продукции. Известь не должна быть пережженной, так как пе­режог медленно гасится и мо­жет вызвать растрескивание из­делий.

Вода при производстве сили­катного кирпича применяется при гашении извести, приготов­лении формовочной смеси, за­паривании кирпича-сырца в ав­токлавах, получении техноло­гического пара. Желательно при­менять мягкую воду, а жесткую воду — после умягчения ее тер­мическим или химическим спо­собами.

При производстве силикатно­го кирпича сначала измельчают известь-кипелку, затем смешивают ее с песком в мешалке. Для гашения извести такую смесь подают в силосы или в гасильные барабаны, отсюда название — силосный и барабанный способы производства. В силосах известь гасится 8 —9 ч, а в герметически закрытых гасильных барабанах гашение осуществляется паром под давлением 0,3 — 0,5 МПа и протекает гораздо быстрее и интенсивнее. После гашения извести известково-песчаная смесь дополнительно перемешивается и ув­лажняется до влажности 7 — 9%. Формование кирпича из полу­ченной смеси производится на рычажных прессах под давлением 15 — 20 МПа, после чего сырец укладывается на вагонетки и по­дается в автоклав.

Постепенный подъем давления пара в автоклаве осуществляют за 1,5 — 2,0 ч, изотермическая выдержка при температуре 175 — 190 °С происходит за 4 —8 ч, снижение давления пара и темпера­туры продолжается 2 —4 ч. Весь цикл автоклавной обработки со­ставляет 10— 14 ч. После выгрузки из автоклава силикатный кир­пич выдерживают 10—15 дней на воздухе, при этом происходит реакция карбонизации извести, не вступившей в химические ре­акции при автоклавной обработке: Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О; образование СаСО3 в поверхностных слоях способствует повышению плотности, прочности и водостойкости силикатного кирпича.

Силикатный кирпич имеет ту же форму и те же размеры, как и обыкновенный глиняный: 250x120x65 мм. Утолщенный кирпич имеет размеры 250х 120x88 мм. Эти виды кирпича могут быть пол­нотелыми и пустотелыми. Выпускаются также пустотелые сили­катные камни размерами 250x120x138 мм. Установлены марки кирпича (камня): по пределу прочности при сжатии — М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М3001; по морозостойкости — F15; F25; F35; F50. Для лицевых кирпичей и камней марка по морозостойкости должна быть не менее F25. Плотные изделия имеют среднюю плотность не менее 1500 кг/м3, а пористые — менее 1500 кг/м3.

Водопоглощение по массе силикатного кирпича и силикатных камней должно быть не менее 6 %.

Известково-шлаковый кирпич изготовляют из смеси извести и гранулированного доменного шлака. Извести берут 3-12% по объему, шлака - 88-97%.

При замене шлака золой получается известково-зольный кир­пич. Состав смеси: 20-25% извести и 80-75% золы. Так же как и шлак, зола является дешевым сырьем, образующимся в больших количествах после сжигания топлива (каменного угля, бурого угля и др.) в котельных ТЭЦ, ГРЭС и др.

В процессе сгорания пылевидного топлива часть очаговых остатков оседает в топке (зола-шлак), а самые мелкие частицы золы уносятся в дымоходы, где задерживаются золоуловителями, а затем их транспортируют за пределы котельной - в золоотвалы. Наиболее тонкодисперсные золы называют золами-уноса.

При смешивании с водой золы не твердеют, однако при добавках извести или портландцемента они активизируются, а запаривание смеси в автоклавах дает возможность получать из них изделия достаточной прочности.

При сжигании некоторых горючих сланцев (например, средне-волжских) образуются золы, содержащие окиси кальция 15% и более, которые имеют способность твердеть без добавок извести. Кирпич из этих зол называют сланце-зольным.

Использование шлаков и зол очень выгодно, так как при этом снижается стоимость строительных материалов.

Известково-шлаковый и известково-зольный кирпичи формуют на тех же прессах, которые применяют при производстве силикатного кирпича, и запаривают в автоклавах.

Плотность шлакового и зольного кирпичей - 1400-1600 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,5-0,6 Вт/(м·°С). По пределу прочности при сжатии шлаковый и зольный кирпичи разделяют на три марки: 75, 50 и 25. Морозостойкость известково-шлакового кирпича такая же, как и силикатного, а известково-зольного - ниже.