Цементы

1. Расширяющийся и безусадочные цементы, их свойства и применение

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ)

Цемент ВРЦ - один из первых видов расширяющихся цементов - представляет собой быстросхватывающееся и быстротвердеющее вяжущее вещество. Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) получают смешиванием или совместным помолом глиноземистого цемента (70%), полуводного гипса (20%) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция 4СаО-А12О3-13Н2О (10%).

Глиноземистый цемент в составе ВРЦ обеспечивает твердение и неизменность объема цементного камня. Наиболее интенсивное расширение ВРЦ происходит в течение первых суток и продолжается до 2-3 суток.

ВРЦ имеет марку 500 через 28 суток, хотя уже через 6 ч твердения набирает прочность не менее 7,5 МПа. Отличается пониженной морозостойкостью и может применяться только при положительных температурах.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) применяется для гидроизоляции различных, сооружений (резервуары, шлюзы, доки, бассейны, трубопроводы, туннели, фундаменты промышленных и гражданских зданий), в которых на время производства работ фильтрующая вода может быть отведена от торкретируемых поверхностей на период в 1-2 часа. Применение этого цемента допускается для сооружений, эксплоатируемых в условиях любого влажностного режима.

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ)

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ) - быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тщательного смешивания глиноземистого цемента, полуводного гипса и гашеной извести. Сырьевая смесь содержит не менее 85% глиноземистого цемента. Соотношение между известью и гипсом может изменяться в пределах от 2,0 до 1,0.

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ) состоит из тех же компонентов, что и ВРЦ, но взятых в других соотношениях. Эти цементы быстро схватываются (начало схватывания — несколько минут, конец—• не позднее 5... 10 мин) и быстро твердеют, достигая к 3 сут 60...80 %-ной марочной прочности. Они образуют цементный камень высокой водонепроницаемости (выдерживает давление воды до 0,7 МПа), за что и получили второе название водонепроницаемых цементов.

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ) применяется для гидроизоляции подземных сооружений (туннели различного назначения), которые в течение всего периода строительства и эксплоатации находятся в условиях повышенной влажности воздуха (75% при t=20°). Ввиду того что этот цемент является безусадочным или слабо расширяющимся лишь во влажной среде, а в сухих условиях обнаруживает усадку, нужно избегать его применения для тех сооружений, где, хотя бы временно, может создаться сухой режим.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (ГГРЦ)

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент производят путем помола смеси высокоглиноземистого шлака и двухводного сернокислого кальция. ГГРЦ содержит не более 30% гипса и характеризуется началом схватывания не ранее 10 минут и концом схватывания не позднее 4 часов с момента начала затворения. Для замедления схватывания используют буру, уксусную кислоту, СДБ.

Сырьем гипсоглиноземистого цемента служат высокоглиноземистые шлаки моноалюминатного типа. При погружении в воду гипсоглиноземистого цемента происходит линейное расширение цемента, составляющее не менее 0,1% через 1 час после затворения и не более 0,6% через 3 суток твердения.

На начальном этапе твердения цемента ГГРЦ скорость роста прочности выше, чем у глиноземистого цемента, однако на следующих этапах рост прочности такой же, как у глиноземистого цемента. Деформационная способность ГГР-цемента незначительно больше такой деформационной способности глиноземистого цемента.

Первые 3-7 суток ГГРЦ должен расширяться в водной или сильно увлажненной среде. При твердении на воздухе цемент не только не расширяется, но даже дает усадку. Иногда используется комбинированный режим твердения, при котором первые 3 суток твердение поддерживается в водной среде, а в последующем твердение продолжается в воздушной среде. При такой процедуре сначала происходит расширение, а затем усадка с незначительным остаточным расширением около 0,15%.

Степень расширения цементного раствора зависит от относительного содержания цемента и воды в растворе. Если вяжущего становится меньше. Тепло-влажностная обработка изделий на основе ГГРЦ существенно ускоряет процесс твердения и уменьшает степень расширения. Растворы и бетоны на основе цемента ГГР обладают высокой атмосферо-устойчивостью и морозостойкостью. По экзотермии ГГР-цемент ближе к портландцементу высокого сорта, чем к глиноземистому цементу.

Стойкость цемента ГГР при солевой агрессии прямо зависит от стойкости глиноземистого цемента, на основе которого изготовлен ГГРЦ. Он устойчив в морской воде, пластовых сульфатных водах и растворах сульфата магния и натрия.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент предназначается для изготовления безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых растворов, бетонов и гидроизоляционных штукатурок; для заделки стыков сборных бетонных и железобетонных конструкций; для омоноличивания и усиления конструкций, подливки фундаментов и заделки фундаментных болтов; для зачеканки швов и раструбов водопроводных линий при рабочем давлении до 10 атм, создаваемом не ранее 24 ч с момента окончания зачеканки.

2. Свойства, виды стеновых  керамических изделий

Керамические изделия обладают различными свойствами, которые определяются составом исходного сырья, способами его переработки, а также условиями обжига—газовой средой, температурой и длительностью. Материал, из которого состоят керамические изделия, в технологии керамики именуют керамическим черепком.

Строительные керамические изделия классифицируют по структуре керамического черепка и по их конструктивному назначению в отдельных элементах зданий и сооружений. По структуре черепка различают изделия с пористым и со спекшимся черепком, а также изделия грубой и тонкой керамики. Пористыми в технологии керамики условно считают изделия, у которых водопоглощение черепка превышает 5%, обычно такой черепок пропускает воду. Спекшимся считают черепок с водопоглощением ниже 5%; как правило, он водонепроницаем.

У изделий грубой керамики черепок имеет в изломе зернистое строение (макронеоднородный). Большинство строительных керамических изделий — строительный кирпич, черепица, канализационные трубы и др. — являются изделиями грубой керамики.

У изделий тонкой керамики излом черепка имеет макрооднородное строение. Он может быть пористым, как, например, у фаянсовых облицовочных глазурованных плиток, и спекшимся (плитки для полов, кислотостойкий кирпич, фарфоровые изделия). Изделия со спекшимся черепком с водопоглощением ниже 1 % называют каменными керамическими. Если при этом черепок обладает еще и просвечиваемостью, то его называют фарфором.

По конструктивному назначению различают следующие группы керамических строительных материалов и изделий:

     стеновые изделия—кирпич,

     керамические камни и панели из них;

     фасадные изделия—лицевой

     кирпич, различного рода плитки; архитектура-художественные детали, наборные панно;

     изделия для внутренней облицовки стен—глазурованные плитки и фасонные детали к ним (карнизы, уголки, пояски);

     плитки для облицовки пола;

     изделия для перекрытий (балки, панели, специальные камни);

     кровельные изделия—черепица;

     санитарно-строительные изделия—умывальные

     столы, унитазы, ванны;

     дорожные изделия—клинкерный кирпич;

     изделия для подземных коммуникаций — канализационные и дренажные трубы;

     теплоизоляционные изделия (керамзитокерамические панели, ячеистая керамика, диатомитовые и шамотные легковесные изделия);

     заполнители бетонов (керамзит, аглопорит).

К керамическим материалам предъявляются различные требования соответственно тем воздействиям, которые они испытывают при использовании их в строительстве. В связи с этим необходимо знать основные свойства керамического материала и пути их регулирования в процессе изготовления различных керамических изделий.

Водопоглощение керамических материалов характеризует количественную величину их пористости и соответственно степень спекания, которая в свою очередь влияет на многие рабочие свойства изделий строительной керамики: морозостойкость, паро- и воздухопроницаемость, сцепление с раствором, загрязняемость и др. Диапазон этого показателя для изделий строительной керамики в зависимости от их вида и назначения довольно велик—от 1—30%. Предел прочности при сжатии Rcж керамических материалов зависит от их состава и структуры и уменьшается с увеличением размера образца. Наиболее важное значение Rсж имеет для изделий стеновой керамики, которые воспринимают большие нагрузки в зданиях и сооружениях. По этому показателю стеновые изделия маркируют, принимая за марку среднюю величину по результатам испытания пяти образцов.

Для изделий строительной керамики Rсж находится в пределах 7,5—70 МПа. Между прочностью керамического материала Rcж и его объемной массой g прослеживается зависимость, имеющая вид кубической параболы: а между прочностью пустотелых изделий R`сж и их объемной массой (брутто) g` отмечается зависимость вида квадратичной параболы.

Предел прочности при сжатии пустотелых изделий определяют с учетом их «рабочего» положения в стене. Общую разрушающую нагрузку делят на площадь брутто.

Предел прочности при изгибе керамических материалов Rиз зависит от тех же факторов, что и Rcж, с той лишь разницей, что здесь структура материала оказывает более резкое влияние на его сопротивляемость изгибу. Так, например, кирпич полусухого прессования имеет меньшую величину предела прочности при изгибе, чем кирпич пластического формования, изготовленный из тех же глин, хотя Rcж последнего ниже, чем у кирпича полусухого формования.

Предел прочности при изгибе регламентируется ГОСТами для кирпича, поскольку в стене он испытывает не только сжимающие, но и изгибающие нагрузки, вследствие неровностей своей поверхности. Этот показатель регламентируется и для некоторых других керамических изделий. По нему также судят об относительной прочности испытуемого материала и используют его как косвенный показатель для характеристики некоторых других свойств глинистого сырья и обожженных изделий (связность, связующая способность, термостойкость) Для керамических материалов Rиз находится в пределах 0,7—5 МП а.

Морозостойкостью называют способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Показателем морозостойкости является количество теплосмен, которое выдерживает материал без признаков разрушения.

Обстоятельные исследования по влиянию грануло-метрии пор на морозостойкость керамических материалов выявили следующие положения:

все поры в керамическом материале (с точки зрения морозостойкости) могут быть разделены на три категории: опасные, безопасные и резервные;

опасные поры заполняются водой при насыщении на холоду. В них она удерживается при извлечении материала из воды и замерзает при температуре от —15 до —20° С. Диаметр этих пор от 200 до 1 мк для глиняного кирпича пластического прессования, от 200 до 0,1 мк для глиняного кирпича полусухого прессования;

безопасные поры при насыщении на холоду водой не заполняются, либо заполнившая их вода не замерзает при указанных температурах. Это обычно мелкие поры. Заполняющая их вода становится по существу пристеночной адсорбированной влагой, имеющей свойства почти твердого тела и температуру замерзания существенно ниже (—20° С);

резервные поры при насыщении на холоду полностью заполняются водой, но из них при извлечении образца из насыщающего сосуда вода частично вытекает вследствие малых капиллярных сил. Это крупные поры диаметром более 200 мк.

Согласно этим исследованиям, керамический материал будет морозостойким, если в нем объем резервных пор достаточен для компенсации прироста объема замерзающей воды в опасных порах. Алгебраически это условие выражают (в %) формулой где С—структурная характеристика материала; Vр и Vоп– объем пор соответственно резервных (размером более 200 мк) и опасных. Экспериментальная кривая зависимости морозостойкости полнотелого кирпича от его структурной характеристики показывает, что при С<9% кирпич является неморозостойким. Пустотелые изделия морозостойки при С>6.

Морозостойкость определяет долговечность керамических материалов при их службе в условиях воздействия на них внешней среды. Поэтому требования морозостойкости регламентированы ГОСТами для стеновых фасадных, кровельных и некоторых других изделии строительной керамики. Зависимость морозостойкости глиняного кирпича от его структурной характеристики Теплопроводность керамических материалов зависит от их объемной массы, состава, вида и размера пор и резко возрастает с увеличением их влажности, так как теплопроводность воды [l=0,58 Вт/(м-град)] выше теплопроводности воздуха [l=0,029 Вт/(м-град)] в 20 раз. Замерзание воды в порах материала ведет к дальнейшему резкому возрастанию его теплопроводности, поскольку теплопроводность льда [l=2,33 Вт/(м-град)] больше теплопроводности абсолютно плотного керамического черепка l= =1,163 Вт/(м-град) примерно в 2 раза, больше теплопроводности воды в 4 раза и больше теплопроводности воздуха в 80 раз.