Материаловедение: конспект лекций - Виктор Алексеев

Не менее широко в строительстве применяются такие каменные материалы, как мел и каолин.

Мел представляет собой осадочную горную породу, по химическому составу – чистый углекислый кальций CaCO 3.

В строительстве и лакокрасочной промышленности также широко применяется каолин – продукт разрушения горных пород, содержащих полевые шпаты. Каолин – это белая глина, по химическому составу является водным силикатом алюминия; добавляют в колеры, содержащие мел, для улучшения их малярно—технических качеств.

Для дорожного строительства и при изготовлении бетонных и железобетонных изделий постоянно и в больших объемах используется гравий доломитовый или гранитный, который представляет собой продукт разрушения горных пород, в виде мелких или относительно крупных камней (отшлифованных водой) размером от 5 до 75,0 мм, средней плотностью более 2 г/см 3.

Гравий по морозостойкости подразделяется на марки:

Мрз 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

В качестве крупного заполнителя для бетонов монолитных, сборных бетонных и железобетонных изделий, а также в дорожном строительстве постоянно и в больших количествах используется щебень – в виде каменных кусков неправильной формы размерами от 15 мм до 150 мм. Щебень бывает природный (дресва) и дробленый. Дробленый щебень получается путем измельчения крупных кусков горных пород на щебеночных заводах.

По морозостойкости щебень подразделяется на следующие марки: Мрз 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

Аналогично щебню применяется бутовый камень – в строительстве для устройства фундаментов, в качестве заполнителя бутобетона при возведении бетонных и железобетонных массивных сооружений, при прокладке и ремонте автомобильных дорог. Размеры кусков бутового камня – от 150 до 500 мм. По морозостойкости бутовый камень подразделяется на марки: Мрз 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

В строительстве широко и в больших объемах применяются различные каменные стеновые материалы – кирпич, камни, мелкие блоки и плиты, которые делятся на рядовые, предназначенные для кладки наружных и внутренних стен, и лицевые – для облицовки стен.

2. Бетоны

Применение бетонов различных видов является важной составной частью строительства различных промышленных и гражданских объектов. Бетон представляет собой искусственный каменный материал, полученный в результате формования и твердения бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок в определенной пропорции. По виду заполнителя бетоны бывают: на плотных заполнителях, на специальных заполнителях, на органических заполнителях. В зависимости от объемной массы бетоны подразделяются: особо тяжелые – объемной массой более 2500 кг/м 3; тяжелые – 2000–2500 кг/м 3; облегченные – 1800–2200 кг/м 3; легкие – 500—1800 кг/м 3. Легкие бетоны изготавливаются следующих видов: на пористых и искусственных заполнителях; ячеистые бетоны крупнопористые бетоны; особо легкие – объемной массой менее 500 кг/м 3. Бетоны приготовляют непосредственно на строительных объектах, используя бетоносмесительные установки различных объемов.

Для изготовления различных бетонных и железобетонных конструкций применяются тяжелые (конструкционные) бетоны, приготовляемые на цементном вяжущем, плотных крупных и мелких заполнителях.

Легкие бетоны приготовляются с использованием цементного вяжущего и пористого крупного заполнителя или плотного мелкого заполнителя, применяются в промышленном, сельскохозяйственном и других видах строительства.

Для легких бетонов установлены следующие классы и марки: классы по прочности для конструкционных бетонов – В2,5; В3,5; В5…В40; классы по прочности для теплоизоляционных бетонов – В0,35; В0,75; В1. К легким бетонам относится арболит, изготавливаемый на цементном вяжущем, органических заполнителях и химических добавках Арболит и изделия из него предназначаются для применения в зданиях различного назначения с относительной влажностью воздуха помещений не более 60 % и при отсутствии агрессивных сред (жидких и газообразных).

В строительстве часто применяются ячеистые бетоны, которые в зависимости от назначения подразделяются на теплоизоляционные, конструкционно—теплоизоляционные конструкционные и специальные, кроме того, они делятся по виду порообразования на газобетоны и пенобетоны. По условиям твердения ячеистые бетоны могут быть автоклавные и неавтоклавные. Для ячеистого бетона установлены следующие классы и марки: классы по прочности на сжатие – В0,35; В0,75; В1; В1,5; … В20; марки по средней плотности – D300, D400, D500…D1200.

Марки силикатного бетона по средней плотности – D1000, D1100, D1200 … D2400.

Бетонными заводами выпускаются также жаростойкие бетоны, предназначенные для изделий, конструкций и сооружений, работающих в условиях воздействия температуры свыше +200 °C.

Для изготовления изделий и конструкций, работающих в различных условиях, воздействия агрессивных сред выпускаются химически стойкие бетоны на основе фурановых, фу—раноэпоксидных, карбамидных, акриловых синтетических смол (полимербетоны) и жидкого натриевого или калиевого стекла с полимерной добавкой (полимерсиликатные бетоны).

3. Строительные растворы

При строительстве зданий и сооружений с применением кирпича, стеновых блоков и панелей используются различные строительные растворы. Когда выполняют кирпичную кладку, монтаж стеновых блоков и панелей, применяют цементные растворы, которые имеют составы от 1: 1 до 1: 6, т. е. на одну объемную часть цемента берут от 1 до 6 частей песка (чаще всего применяются растворы 1: 1 и 1: 2). Цементные растворы в пропорции 1: 3 или 1: 4 используют для оштукатуривания нижних частей фундаментов, находящихся во влажной среде, цоколей и наружных стен зданий. Кроме цементных растворов применяются еще другие виды растворов: известковые, гипсовые и смешанные. Все растворы подразделяются по средней плотности в сухом состоянии – на тяжелые, средней плотностью 1500 кг/м3 и более, и легкие, средней плотностью менее 1500 кг/м 3; по пределу установлены марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200.

Марка раствора и соотношения в составах зависит от марки цемента. Например, марка раствора цементного 50, с применением цемента М–400 состав будет 1: 6 (на одну часть цемента – 6 частей песка). Цементно—известковые растворы (смешанные) применяют для оштукатуривания наружных стен, увлажняемых частей здания. Составы цементно—известковых растворов (цемент: известковое тесто: песок) в объемных частях: 1: 1: 1; 1: 2: 8; 1: 2: 11 и 1: 3: 15; эти пропорции зависят от марки цемента. Известково—гипсовые растворы предназначаются в основном для оштукатуривания деревянных поверхностей неувлажняемых помещений, а также каменных, фибролитовых поверхностей. Известковые растворы служат для оштукатуривания сухих помещений, конструкций из камня, кирпича, дерева и самана. Количество добавляемого песка в раствор зависит от «жирности» глины Для улучшения прочности и качества работ при кладке и оштукатуривании в состав строительных растворов вводят органические пластификаторы – микропенообразователи (мылонафт, подмыленный щелок, отходы соапстока и др.).

Для отделки фасадов зданий и интерьеров внутренних помещений, а также при заводской отделке лицевых поверхностей стеновых панелей и крупных блоков применяются декоративные растворы: терразитовые, цементно—песчаные, известко—во—песчаные. Для получения нужного дизайна в указанные растворы для декоративной штукатурки вводятся красящие добавки – пигменты (светостойкие, щелочестойкие и кислотостойкие – природные и искусственные).

Для заполнения каналов предварительно напряженных железобетонных конструкций применяются так называемые инъекционные растворы – цементно—песчаные и цементные Для кладки промышленных печей и других тепловых агрегатов, выполняемых из алюмосиликатного кирпича, применяется специальный шамотно—цементный раствор, который является жаростойким. Для аналогичных работ применяется и шамотно—бокситовый раствор (при кладке элементов печей, работающих при температуре от +1300 до +1350 °C). При изготовлении указанных жаростойких растворов в качестве вяжущего в шамотно—цементных растворах применяют портландцемент и пластифицированный портландцемент а в шамотно—бокситовом растворе – натриевое жидкое стекло с модулем 2,5–3.

4. Неорганические заполнители для бетонов

В качестве неорганических заполнителей для бетонов применяются нерудные строительные материалы, щебень шлак и песок из отходов различных производств, а также пористые природные и искусственные материалы. Щебень и песок из отходов промышленности (горно—добывающей и перерабатывающей) относятся к плотным материалам. Пористыми природными материалами являются туф и пемза вулканического происхождения. Крупными заполнителями являются щебень и гравий, мелким – песок.