Вяжущие материалы: цемент, известь, глина
Одним из главных компонентов некоторых отделочных материалов являются так называемые вяжущие, которые в целом делятся на две большие группы: водные и неводные. Первая группа, в свою очередь, делится на минеральные и органические.
К минеральным относятся цемент, известь и жидкое стекло.
К органическим относятся разнообразные клеящие вещества растительного, животного и синтетического происхождения.
Он придает бетону высокую прочность. Благодаря ему бетон быстро схватывается и меньше находится в опалубке. Как правило, цемент делают из таких веществ, как глинозем или силикат кальция, которые тщательно измельчают, обжигают до спекания.
В результате обжигания получают цементный клинкер, который хорошо перемалывают. От тонкости помола и состава сырья зависит качество цемента.
Цемент служит для приготовления строительных растворов, бетонных смесей, для изготовления бетонных и железобетонных изделий. Подразделяют цементы по составу, прочности при твердении, скорости твердения и т. п.
Цемент имеет способность хорошо схватываться не только на воздухе, но и в воде, поэтому хранить его надо в сухом месте.
В строительстве чаще всего применяются портландцемент (силикатный цемент), шлакопортландцемент (портландцемент с добавлением в него шлака) и глиноземистый цемент, который получают из глинозема и извести, сплавленных при температуре 1400 °C.
Получившуюся таким образом массу дробят на куски, которые, в свою очередь, измельчают в порошок на трубных мельницах. Марочную прочность (глиноземистый цемент выпускают марок 400, 500, 600) цемент набирает через 3 дня.
Портландцемент представляет собой порошок серо-зеленого цвета. Получают его путем обжигания глины и мела при температуре 1500 °C. После этого цементный клинкер (именно так называется полученная масса) размалывают на специальных мельницах, одновременно добавляя в него различные активные и неактивные (инертные) добавки: шлаки, гипс, кварцевый песок.
Если цемент растворить водой, то спустя непродолжительное время он застывает, превращаясь в твердое вещество наподобие камня. Портландцемент выпускают марок 400, 500, 600 и 700.
По сравнению с такими вяжущими, как глина и известь, цемент схватывается гораздо быстрее.
Схватывание наступает уже спустя 35–40 мин, а окончательное схватывание – не позднее 12 ч в зависимости от марки цемента. Можно ускорить процесс твердения, если добавить в цемент теплой воды.
И наоборот, применение холодной воды отодвигает на некоторое время схватывание разведенного цемента.
Марка цемента зависит от тонкости помола. В том случае, если марка цемента неизвестна или появились какие-то сомнения, можно ориентировочно определить ее по плотности цемента. Она снижается при длительном хранении: за 6 мес – на 25 %, за 1 год – на 40 %, за 2 года – на 50 %.
Это гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения клинкера с добавлением гипса (от 3 до 5 %), регулирующего сроки схватывания цемента. По составу различают портландцемент без добавок, с минеральными добавками, шлакопортландцемент и др.
Начало схватывания портландцемента при температуре воды в растворе 20 °C должно наступить не ранее 45 мин с момента приготовления раствора и заканчиваться не позднее чем через 10 ч.
Если при изготовлении раствора используют воду температурой более 40 °C, схватывание может наступить слишком быстро.
Прочность портландцемента характеризуется марками 400, 500, 550 и 600. Для того чтобы приблизить российские стандарты к европейским, цемент разделен на классы: 22,5; 32,5; 42,5; 55,5 МПа.
Это портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью. Он достигает более половины запланированной прочности через 3 сут твердения.
Быстротвердеющий цемент выпускают марок 400 и 500.
Особобыстротвердеющий высокопрочный портландцемент
Применяют в производстве сборных железобетонных конструкций и при зимних бетонных работах. Выпускают марки 600.
Выпускают двух видов – белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками. По степени белизны белые цементы разделяют на 3 сорта (по убыванию). Начало схватывания белого портландцемента должно наступать не раньше чем через 45 мин, конец – не позднее чем через 12 ч после приготовления раствора.
Он бывает красного, желтого, зеленого, голубого, коричневого и черного цветов. Применяется для изготовления цветных бетонов и растворов, отделочных смесей и цементных красок.
Выпускают марок 300, 400 и 500.
В его состав входят доменный шлак и природный гипс, добавленные для регулирования сроков схватывания раствора.
Выпускается марками 300, 400 и 500.
Отличается повышенной прочностью уже через 3 суток твердения.
Выпускают марки 400.
Его получают путем смешивания высокоглиноземистых шлаков и природного гипса. Начало схватывания гипсоглиноземистого цемента должно наступить не раньше чем через 10 мин, конец – не позднее чем через 4 ч после приготовления раствора.
Этот материал применяют в основном при работе с камнем и для приготовления штукатурной смеси. Известь бывает трех видов: гидравлическая, высокогидравлическая, воздушная. Различаются они по способу твердения. Воздушная известь затвердевает на воздухе. Ее главный недостаток – неводостойкость.
Гидравлическая способна затвердевать на воздухе и в воде, процесс затвердевания у нее проходит быстрее, чем у воздушной, и прочность ее гораздо выше. Высокогидравлическая известь характеризуется высокой прочностью и скоростью затвердевания.
При покупке извести необходимо обращать внимание на наличие инструкции по приготовлению и хранению раствора.
Известь гасят путем обработки водой негашеной комовой извести. В зависимости от количества воды, необходимой для гашения, получают гидратную известь (пушонку), известковое тесто и известковое молоко.
Порошковая гидратная известь получается в том случае, если объем воды составляет 60–70 %. В результате гашения объем извести увеличивается в 2–3 раза. Гашеная известь представляет собой белый порошок, состоящий из мельчайших частиц гидрата оксида кальция с плотностью от 400 кг/м3(в рыхлом состоянии) до 500–700 кг/м3(в уплотненном состоянии).
Для получения известкового теста при гашении воды берут в 3–4 раза больше, чем извести. Объем получившегося теста в 2–3 раза превышает объем извести, взятой для его приготовления.
Известковое тесто представляет собой пластическую массу белого цвета плотностью до 1400 кг/м3.
Известь, которая погасилась хорошо, увеличившись в объеме не менее чем в 3 раза, называется жирной, увеличившаяся в объеме менее чем в 2,5 раза – тощей .
По способности к затвердению делится на гидравлическую и воздушную. В первом случае известь затвердевает и в воде, и на воздухе, а во втором, как это видно из названия, только на воздухе.
Известь получают с помощью обжига известняков в шахтных печах. После обжига получается негашеная известь – известь-кипелка, или комовая. Для гашения извести ее заливают водой из расчета 35 л воды на 10 кг извести. В процессе гашения известь начинает «кипеть», рассыпаясь на мелкие части, после чего она заметно увеличивается в объеме. По времени гашения различают быстрогасящуюся (около 8 мин), среднегасящуюся (около 25 мин) и медленногасящуюся (более 30 мин) известь.
Гашеную известь называют пушонкой . Для того чтобы все частицы извести погасились, ее нужно выдержать около 2–3 нед под закрытой крышкой.
По истечении указанного срока остается тонкодисперсная масса с содержанием воды не более 50 %.
Воздушная известь бывает негашеной и гашеной (гидратной). Известь без добавок подразделяют на 3 сорта (1-й, 2-й, 3-й), известь с добавками – на два (1-й, 2-й). Гидратная порошковая известь (пушонка), с добавками и без добавок, бывает двух сортов (1-й, 2-й).
Область применения воздушной извести – приготовление известково-песчаных и смешанных строительных растворов, которые используют в каменной кладке и при оштукатуривании поверхностей, а также для побелки и в производстве силикатных изделий.
Гидравлическая известь бывает слабогидравлической и сильногидравлической. Применяют ее для приготовления кладочных и штукатурных растворов, а также бетонов низких марок, предназначенных для твердения как на воздухе, так и в условиях повышенной влажности.
Известесодержащие гидравлические вещества
Подразделяют на известково-шлаковые с добавлением гранулированных шлаков, известково-пуццолановые с добавлением осадочных или вулканических активных пород, известково-зольные с добавлением зол некоторых видов топлива. Известесодержащие вещества участвуют в приготовлении низких марок бетонов и растворов, которые применяют в подземных сооружениях.
Известесодержащие гидравлические вещества выпускают марок 50, 100, 150, 200.
Получают путем обжига и помола из осадочной горной породы, в состав которой входит двуводный гипс. Гипсовые вяжущие обладают способностью быстро схватываться и затвердевать. В зависимости от температуры тепловой обработки сырья выделяют две группы гипсовых вяжущих: низкообжиговые (формовочный строительный и высокопрочный гипс) и высокообжиговые (ангидритовый цемент, экстрих-гипс).
По прочности на сжатие различают 12 марок гипсовых вяжущих – от низкопрочного Г-2 до высокопрочного Г-25. По срокам схватывания их разделяют на быстротвердеющие (А), нормальнотвердеющие (Б) и низкотвердеющие (В).
По степени помола гипсовые вяжущие также делят на три группы: I, II, III.
Марки от Г-2 до Г-7 (группы А, Б, В и I, II, III) используют для изготовления разнообразных гипсовых строительных изделий. Марки от Г-2 до Г-7 (группы А, Б и II, III) применяют для изготовления тонкостенных строительных изделий и декоративных деталей. Марки от Г-2 до Г-25 (Б, В и II, III) применяют в штукатурных работах, для заделки швов и в специальных целях.
Для повышения прочности и ускорения сроков схватывания гипсовые вяжущие добавляют в известково-песчаные растворы. Они также придают большую гладкость и белизну штукатурному слою, их применяют в качестве основного вещества в мастиках.
Глина бывает жирной, полужирной (средней жирности) и тощей (суглинки). Это деление обусловлено степенью содержания в глине песка.
Глину используют в качестве вяжущего материала при изготовлении печных и штукатурных растворов, добавляют в цементные растворы, предназначенные для кладки конструкций в условиях нормальной влажности воздуха.
Плотная глина, не содержащая примесей, – прекрасный материал для строительства. Из нее делают кирпичи.
Если при строительстве дома будет использоваться глина, ее качество можно проверить следующим образом. Для этого в ведро кладут 1 кг материала и заливают его 4 л воды, хорошо все перемешивают и оставляют на 24 ч. Благодаря воде глина станет мягкой, а песок отделится от суглинка. Затем содержимое ведра снова тщательно перемешивают и сливают воду с содержащимся в ней пылеватым суглинком так, чтобы на дне ведра оказались только глина и песок. Взвешивают глину и песок и из 1 кг вычитают их массу – таким образом можно узнать, сколько суглинка было в исследуемом материале.
Качество глины зависит от ее пластичности, и его можно проверить на ощупь. Жирная глина напоминает кусок увлажненного мыла или ломтик сала. Качество глины можно определить и другим способом. Сделав из глины жгутик длиной 15 см и толщиной 2 см, нужно потянуть его за оба конца одновременно.
Тощая глина плохо растягивается, и в месте разрыва жгутика образуются неровные края. Жгутик из пластичной глины, плавно вытягиваясь, постепенно истончается и в конце концов разрывается, образуя в месте разрыва острые зубцы.
От того, какие примеси входят в состав глины, зависит ее цвет. В красный, желтый и бурый цвета окрашена глина с примесью оксида железа и оксида марганца, а в черный – с органическими примесями.
Пылеватый суглинок можно добавлять в глинобетон, чтобы увеличить его прочность и способность сохранять нужную форму после высыхания.
Источник
Гипс и цемент: совместимость материалов
Цемент служит основой для создания широкого спектра строительных растворов, предназначенных для монтажных и отделочных работ. Гипс также применяется для изготовления строительных смесей, в первую очередь штукатурных.
Цементные растворы долго набирают прочность, а гипс быстро твердеет, поэтому велик соблазн смешать эти вяжущие, чтобы получить удобный для укладки состав. Разберемся, можно ли мешать гипс с цементом.
Использование гипса для производства цемента
Цемент – многокомпонентный материал, в состав которого входят:
- глинистые породы (суглинок, глина, глинистый сланец, лесс или лессовидные суглинки);
- минеральные породы карбонатной группы (кальциты, доломиты, известняк, мел, мергель).
Если рассматривать химический состав цемента, то в нем содержатся оксиды алюминия, кремния, магния, железа, кальция.
В ходе изготовления цемента природные материалы высушиваются, размалываются и смешиваются, после чего смесь подвергается нагреву до высоких температур. Получившийся клинкер снова размалывают – порошок должен быть мелким. Затем вводятся различные добавки-модификаторы для придания материалу определенных свойств.
Ко всем видам цементной смеси добавляют гипс, чтобы предотвратить быстрое схватывание раствора – это позволяет транспортировать готовый к работе материал на необходимые расстояния. Кроме того, гипс добавляет раствору прочности. Процент гипса в цементе строго определен – объем добавки составляет 3-6%, не более.
Эттрингит или «цементная бацилла»
Можно ли смешивать гипс с цементом, чтобы получить универсальный раствор, который хорошо наносится толстым слоем и позволяет за один прием выровнять поверхность с заметными дефектами? Несмотря на то, что такой подход практикуется недобросовестными частными мастерами, добавлять в цементно-песчаную смесь гипс или алебастр категорически не рекомендуется.
Алюминатные составляющие цемента входят в реакцию с гипсом при затворении водой, в результате чего образуется гидросульфоалюминат кальция – эттрингит. В давние времена появление эттрингита называли «цементной бациллой» – при наборе прочности кристаллы сильно увеличиваются в объеме и разрушают цементный камень, противостоять этому процессу невозможно.
Гидратация (присоединение молекул воды) происходит не только в процессе приготовления раствора, но и под воздействием влаги на материал – к примеру, если цементно-гипсовой смесью оштукатурены стены в помещении с высоким уровнем влажности или на открытом воздухе.
Печальные последствия
Недобросовестные исполнители применяют раствор цемента и гипса для чернового оштукатуривания поверхностей – смесь хорошо укладывается толстым слоем и быстро затвердевает. Это позволяет многократно увеличить скорость отделочных работ, так как без гипса цементно-песчаную смесь на бетонные стены приходится наносить слоями с промежуточной сушкой в течение нескольких часов.
Однако такая штукатурка очень быстро, в течение одного-пяти дней, покрывается густой сетью микротрещин. Если материал нанесен на стену из красного кирпича внутри помещения, то положение может спасти финишный слой из цементного раствора без гипса или фасадной шпатлевки. В случае с бетонными стенами эта технология результата не принесет.
Гипс, добавленный в цементно-песчаный раствор, быстро схватывается – штукатурка становится твердой спустя считанные минуты после нанесения, но высыхает она значительно дольше и при этом подвергается воздействию «цементной бациллы» из-за протекающей химической реакции.
В результате штукатурный слой из смеси гипса и цемента внутри сухого помещения способен прослужить, не разрушаясь, до 5 лет, а на фасаде постройки придет в негодность после первой же зимы. Если для армирования использована металлическая сетка, то она быстро начнет ржаветь, поскольку за счет введения гипса штукатурка впитывает влагу. Следы ржавчины будут проступать на поверхности оштукатуренной стены.
Применение гипсо-цементной смеси
До того, как начали широко использовать модификаторы, способные повысить схватываемость раствора, гипс добавляли в цементно-песчаную смесь для оштукатуривания потолков и верхних откосов, чтобы упростить работу. В результате приходилось регулярно выполнять ремонт потолков, так как спустя несколько лет штукатурка могла начать отваливаться кусками.
Цемент с гипсом можно смешивать для получения эффективного вяжущего при одном условии – в смесь вводятся пуццолановые добавки, которые содержат кремнезем в активной форме. Это могут быть материалы природного происхождения (опока, диатомит, трепел) или искусственные (кислые доменные шлаки). Кремнезем снижает концентрацию гидрооксида кальция в смеси, тем самым препятствуя образованию эттрингита.
Гипсо-цементно-пуццолановое вяжущее (ГПВЦ) применяется для изготовления бетонов. При его изготовлении важно тщательно соблюдать пропорции компонентов, чтобы избежать риска повреждения материала «цементной бациллой».
Заключение
На совместимость гипса и цемента влияют их процентное соотношение и наличие кремнеземных добавок. Рекомендуется использовать эти вяжущие вещества по отдельности, в чистом виде, в качестве основы для приготовления различных строительных растворов, для изготовления поделок из цемента и гипса.
Источник
