Клинкерный (дорожный) кирпич

Клинкерный кирпич (рис. 2.12) получают обжигом до полного спекания, но без остеклования глин. Для этого используют тугоплавкие глины с большим интервалом спекания не менее – 100…200°С. Обжигают кирпич в туннельных печах при температуре до 1200°С. При этом получают плотный спекшийся кирпич, имеющий высокую прочность – 40…100 МПа, водопоглощение – 2…6%, морозостойкость F50, F75, F100. Применяется для дорожных работ, устройства мостовых, облицовки набережных.

Рис. 2.8.Клинкерный кирпич

Теплоизоляционные керамические материалы

2.10.1 Диатомитовый кирпич

Диатомитовый кирпич (рис. 2.13) получают из измельченного диатомита или трепела с глиной и опилками, которые затворяют водой и формуют, затем сушат и обжигают.

Изделия изготовляют в виде кирпича сегментов и скорлуп для теплоизоляции нагретых труб. Прочность их невысока – 0,6…1,0 МПа. Температура службы – 900…1000°С.

Достоинства: низкая теплопроводность, отличная звукоизоляция, кислотоупорность, долговечность.

Используют диатомитовый кирпич при сооружении промышленных печей и в качестве теплоизоляционного материала как в промышленности, так и в гражданском строительстве.

Рис. 29.Диатомитовый кирпич

Керамзит

Керамзит- пористый, сравнительно легкий строительный материал, получаемый в результате обжига легкоплавких пород, состоящих из глины и способных к быстрому вспучиванию при температуре от 1050 до 1300°С. Вспучивание – это увеличение материала в объеме за счет образования внутренних, чаще замкнутых пор. На изломе вспученный материал имеет структуру застывшей пены.

Цветовая гамма этого строительного материала практически всегда стандартна: зерно имеет темно-бурый цвет оболочки, а на разломе - черный (рис. 2.14).

Рис. 30.Керамзит

Параметры материала установлены ГОСТ 9757, регламентирующим качество строительных пористых материалов. Некоторые показатели не регулируются, однако все равно остаются важной характеристикой. Рассмотрим детальнее основные свойства керамзита.

· Фракционный состав. Всего установлены три фракции материала, имеющие диапазон размеров 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм. Зерна менее 5 мм относят к керамзитовому песку.

· Марки керамзита по насыпной плотности (объемному насыпному весу). Всего установлено семь значений: до 250 кг/м³ – марка 250, от 250 до 300 кг/м³ – марка 300, аналогично – марки 350, 400, 450, 500, 600. Марки 700 и 800 не выпускаются для широкой продажи и производятся только при согласовании с потребителем.

· Марки керамзита по прочности. Для гравия существует 13 марок, различающихся прочностью при сдавливании в цилиндре. Для щебня нормируются 11 марок, имеющих такие же обозначения, как и марки гравия. Прочность щебня и гравия одной марки различается. Так, для марки П100 прочность гравия при сдавливании составляет от 2,0 до 2,5 МПа, тогда как щебня – от 1,2 до 1,6 МПа. Между марками керамзита по плотности и прочности существует связь – увеличение плотности приводит к увеличению прочности. Взаимосвязь между марками также регулируется стандартом ГОСТ 9757, что исключает изготовление низкокачественного керамзита высокой плотности, разрушающегося при небольшой нагрузке.

· Коэффициент уплотнения – согласованная с потребителем величина, которая не превышает значение 1,15 и применяется для учета уплотнения керамзитной массы в результате транспортировки или слёживания. Использование коэффициента связано с частой отгрузкой материала по насыпному объему, удобной при реализации крупных партий.

· Теплопроводность – является наиболее важным параметром, характеризующим теплоизоляционные свойства. Для керамзита коэффициент теплопроводности составляет от 0,10 до 0,18 Вт/(м∙°C). Диапазон значений достаточно узкий, что свидетельствует о высоких теплоизоляционных свойствах материала. С увеличением плотности коэффициент теплопроводности увеличивается. Это связано с уменьшением количества и объема пор, содержащих главный теплоизолятор – воздух.

· Водопоглощение – важный параметр, показывающий поведение материала при воздействии воды. Керамзит относится к относительно устойчивым к материалам и характеризуется значением водопоглощения 8-20 %.

· Звукоизоляция – как и большинство теплоизоляционных компонентов, керамзит обладает повышенной звукоизоляцией. Наилучшие результаты достигаются при звукоизоляции деревянного пола, в которой керамзит выступает в виде прослойки между наружной частью пола и межэтажной плитой.

· Морозоустойчивость – благодаря низкому водопоглощению и глине, которая является основой материала, керамзит имеет достаточно высокие морозоустойчивые свойства. Численные значения не нормируются стандартами, поскольку керамзит морозоустойчив «по умолчанию». Нормируются лишь показатели строительных камней, в составе которых содержится керамзит – керамзитоблоки.

Вопросы для самоконтроля к главе 2.

1. Какие материалы и изделия называют керамическими?

2. На основе каких признаков принято классифицировать керамические изделия?

3. Каковы состав и свойства глин, как основного сырья для производства керамики?

4. Какие добавки и с какой целью вводят в состав керамической массы?

5. Чем обусловлена пластичность глин? Как ее регулируют?

6. Назовите основные этапы производства керамических изделий.

7. При какой температуре и почему проводят сушку и обжиг керамических изделий?

8. Перечислите и кратко охарактеризуйте основные виды керамических изделий.

Литература

1. Сканави Н.А. Материаловедение (строительные материалы)М.: МГСУ. 2010, 85 с.

2. Оценка качества строительных материалов: Учебное пособие/ К.Н. Попов, М.Б. Каддо, О.В. Кульков – М. : Изд-во АСВ, 2004. – 287 с.

3. Лундина, М. Г. Исследование физико-химических процессов при обжиге изделий из легкоплавких глин [Текст] / М. Г. Лундина.// Труды НИИСтройкерамики. – 1957. – Вып. 11. – С. 20-26; № 12. – С. 17-22.

4. Самедов, С. Перлитокерамические изделия [Текст] /С. Самедов. – М.: Стройиздат, 1985. – 277 с.

5. Онацкий, С.П. Производство керамзита [Текст] /С.П. Онацкий. – М.: Стройиздат, 1987. – 364 с.

6. ГОСТ 286-82. Трубы керамические канализационные. Технические условия.

7. ГОСТ 4.210-79. СПК П. Строительство. Материалы керамические отделочные и облицовочные. Номенклатура показателей.

8. ОСТ 21-32-84. Черепица глиняная.

9. ГОСТ 530-95. Кирпич и камни керамические. Технические условия.

10. ГОСТ 6787-90. Плитки керамические для полов. Технические условия.

11. ГОСТ 7025-91. Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности, открытой и общей пористости.

12. ГОСТ 6141-91. Плитки керамические глазурованные для внутренней облицовки стен.

13. ГОСТ 9757-90. Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Классификация и общие технические требования.

14. ГОСТ 8411-74. Трубы керамические дренажные. Технические условия.

15. ГОСТ 9759-93. Плитки керамические фасадные и ковры из них. Технические условия.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

Общие сведения

Строительный раствор – искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердения рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, мелкого заполнителя (песка), воды и в необходимых случаях специальных добавок. Смесь этих материалов до затвердевания называют растворной смесью.

В соответствии с ГОСТ 28013 строительные растворы классифицируют по следующим признакам:

- основному назначению;

- применяемому вяжущему;

- средней плотности.

В зависимости от назначения различают растворы:

- кладочные – для кладки фундаментов, стен, столбов, сводов;

- штукатурные – для оштукатуривания внутренних конструкций и фасадов зданий;

-облицовочные – для крепления облицовочных изделий (плитки, плиты, панели и т.п.);

- специальные (акустические, теплоизоляционные, рентгенозащитные и др.).

По виду вяжущего различают растворы:

-простые– цементные, известковые, гипсовые, глиняные и т.п.;

- сложные (на смешанных вяжущих).

По средней плотности растворы разделяют:

- тяжелые (со средней плотностью в проектном возрасте D ³ 1500 кг/м³), изготовляемые обычно на кварцевом песке;

-легкие (D < 1500 кг/м³), изготовляемые на пористом мелком заполнителе и/или с порообразующими добавками (поризованные растворы)[1].

Материалы для изготовления

3.2.1 Вяжущие вещества

Вяжущие материалы для приготовления растворов выбирают в зависимости от их назначения, вида конструкций и условий их эксплуатации.

Наиболее широко применяют цементы: портландский и шлакопортландцемент ГОСТ 10178, пуццолановый и сульфатостойкий ГОСТ 22266.

Цемент для строительных растворов применяют при производстве кладочных, облицовочных и штукатурных работ, а также для изготовления неармированных бетонов марок М150 и ниже, к которым не предъявляются требования по морозостойкости. Его получают добавлением при помоле клинкера большого количества минеральных веществ: активных добавок (диатомит, трепел, пемза и др.) или наполнителей (молотый кварцевый песок, известняк, пыль электрофильтров и др.). В таком цементе содержится всего 20…30 % цементного клинкера, и тем самым экономится этот ценный обжиговый материал. Активность такого цемента (предел прочности при сжатии стандартных образцов в возрасте 28 суток) должна быть не менее 19,6 МПа (200 кгс/см²). Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 12 ч с момента затворения [7].

Наряду с цементами для изготовления растворов используют известь: воздушную и гидравлическую ГОСТ 9179 в виде гидратной пушонки, известкового теста или молока, а также в виде негашеной молотой извести. Известковое тесто должно иметь плотность не менее 1200 кг/м³ и содержать извести не менее 30 % по массе [8]. Известь для штукатурных и облицовочных растворов не должна содержать непогасившиеся частицы, которые могут вызвать отколы («дутики») в затвердевшем слое. Поэтому свежегашеную известь пропускают через сито с ячейками 0,315 – 0,25 мм.

На основе гипсовыхвяжущих – строительного и высокопрочного гипса ГОСТ 125 – готовят гипсовые и гипсо-известковые растворы.

Самым дешевым местным вяжущим считается глина – карьерная или глиняный порошок, выпускаемый кирпичными заводами[5].

3.2.2 Заполнители

В качестве мелкого заполнителя для приготовления строительных растворов применяют следующие материалы:

§ песок для строительных работприродный (кварцевый, полевошпатовый) или искусственный (дробленый из плотных горных пород)ГОСТ 8736;

§ пористый песок ГОСТ 22263 и ГОСТ 9757 – для легких растворов – дробленый из пористых горных пород (пемза, туф, вулканический пепел и др.) или из искусственных материалов (керамзит, перлит, вермикулит и др.);

§ зола-уноса ГОСТ 25818;

§ золошлаковый песок ГОСТ 25592;

§ песок из шлаков тепловых электростанций ГОСТ 26644 или черной и цветной металлургии ГОСТ 5578.

Следует иметь в виду, что в общем под мелким заполнителем для растворов и бетонов подразумевают рыхлую смесь зерен размером от 0,16 до 5 мм, однако в зависимости от назначения раствора наибольшую крупность зерен песка ограничивают [8] следующими значениями, мм, (не более):

– кладочные (кроме бутовой кладки) 2,5;

– бутовая кладка 5,0;

– штукатурные (кроме накрывочного слоя) 2,5;

– штукатурные накрывочного слоя 1,25;

– отделочные 1,25.

Пески делят на природные и искусственные, тяжелые и легкие, обычные и декоративные. Природные пески в зависимости от происхождения и условий залегания разделяются на горные (овражные), речные и морские. У горного песка зерна имеют остроугольную форму и шероховатую поверхность, у речного и морского – округлую форму и окатанную поверхность. Речной песок обычно меньше засорен глинистыми и органическими примесями, чем горный. В морском песке могут содержаться известняковые зерна и обломки раковин, которые снижают прочность.

К вредным примесям, снижающим качество песка, относятся: пылевидные, илистые, глинистые и органические частицы, слюда, сернистые соединения.

Пылевидные, илистые и глинистые примеси увеличивают удельную поверхность, вызывая рост водосодержания и расхода цемента. Они также ослабляют сцепление зерен песка с вяжущим. В песке для штукатурных растворов количество таких примесей допускается до 15 %, а для других растворов – не более 3 % [12].

Частицы слюды плохо сцепляются с цементным камнем, отслаиваются и легко выветриваются. Поэтому содержание слюды в песке ограничивают 1 % [6].

Сернистые соединения, входящие в состав песка, могут вызвать образование новых веществ (например, эттрингита), негативно влияющих на прочность цементного камня и на коррозию металлических деталей. В песке для штукатурных и кладочных растворов содержание сернистых примесей не должно превышать 2 % по массе в пересчете на SO₃[13].

В отдельных случаях дополнительно нормируется предельное содержание других вредных примесей в песке (например реакционноспособных разновидностей кремнезема – опала, халцедона, вулканического стекла и др.) в соответствии с требованиями ГОСТ 26633 к мелким заполнителям. Кроме того, удельная эффективная активность естественных радионуклидов А_эфф материалов, применяемых для приготовления растворных смесей, не должна превышать предельных значений в зависимости от области применения растворов по ГОСТ 30108.

В зависимости от зернового состава песок делят на группы по крупности. Для оценки крупности песка используют специальный показатель – модуль крупности М_к, определяемый по результатам ситового анализа (рассева) песка и рассчитываемый по формуле:

(3.1)

где А_2,5, …, А_0,15 – полные остатки в процентах по массе на ситах стандартного набора.

В зависимости от значений нормируемых показателей качества (зерновой состав, содержание загрязняющих примесей) песок подразделяют на два класса [18]:

I класс – очень крупный (из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний и мелкий;

II класс – очень крупный (из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий и очень тонкий.

Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности, указанным в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Характеристики зернового состава песка

Группа крупности	Модуль крупности Мк	Полный остаток на сите № 063, мас. %
Очень крупный	Св. 3,5	Св. 75
Повышенной крупности	От 3,0 до 3,5	От 65 до 75
Крупный	» 2,5 » 3,0	» 45 » 65
Средний	» 2,0 » 2,5	» 30 » 45
Мелкий	» 1,5 » 2,0	» 10 » 30
Очень мелкий	» 1,0 » 1,5	До 30
Тонкий	» 0,7 » 1,0	Не нормируется
Очень тонкий	До 0,7	» »

Водопотребность песка, как и других заполнителей, является интегральным количественным показателем влияния на свойства растворной (бетонной) смеси и затвердевшего раствора (бетона).

Для определения водопотребности песка вначале устанавливают водоцементное отношение цементного теста (В/Ц)_цт, при котором на встряхивающем столике происходит расплыв конуса на величину около 170 мм. Затем определяют водоцементное отношение растворной смеси (В/Ц)_р состава 1 : 2 на исследуемом песке, при котором она имеет тот же расплыв конуса на встряхивающем столике. Водопотребность песка В_пв процентах находят по формуле:

(3.2)

Водопотребность песка показывает, сколько воды (в процентах его массы) требуется добавить при введении песка в цементное тесто, чтобы сохранить показатель подвижности.

3.2.3 Вода

Воду для затворения растворных смесей и приготовления добавок применяют по ГОСТ 23732. Она должна быть проверена лабораторными анализами на предмет выявления вредных примесей, препятствующих нормальному твердению вяжущего. Вода из системы питьевого водоснабжения может применяться без предварительной проверки.

3.2.4 Добавки

Для регулирования свойств растворных (бетонных) смесей и затвердевших растворов (бетонов) применяют различные добавки. Их подразделяют на два вида: химические добавки, которые вводятся в смеси в небольших количествах (0,1…2 % массы вяжущего) и тонкомолотые, в основном минерального происхождения, вводимые в количестве 5…20 % и более.

Добавки вводят в растворные смеси, готовые к применению, в виде водных растворов (органических пластификаторов, солей) или суспензий (минеральных пластификаторов), а в сухие растворные смеси – в виде водорастворимого порошка или гранул.

Химические добавки должны соответствовать требованиям ГОСТ 24211. Их эффективность оценивают по величине максимального технического эффекта, который может быть достигнут при введении данной добавки в растворную (бетонную) смесь.