Недостатком гипсовых вяжущих является их низкая водостойкость, т.е. их можно применять в помещениях с влажностью не более 60--70%. Поэтому были разработаны более стойкие гипсовые вяжущие, к ним относятся полимергипс и гипсоцементно-пуццолановые вяжущие.

Полимергипс получают при смешивании строительного гипса с фенольно-фурфурольной смолой (17--20 %). Этот материал в отличие от строительного гипса имеет высокую прочность на сжатие -30 МПа и большую водостойкость. Используется в производстве облицовочных плиток, а также для отделочных работ в помещениях с повышенной относительной влажностью воздуха.

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие получают по предложению А.В.Волженского на основе полуводного гипса (40-60%), портландцемента (20-25%) и трепела (10-25%). Прочность на сжатие данного материала 10-11 МПа и коэффициент водостойкости 0,7-0,8. Используется для кладки и оштукатуривания помещений с повышенной относительной влажностью воздуха.

Магнезиальные вяжущие вещества получают путем обжига магнезита (MgCО3) или доломита (CaCО3MgCО3) при температуре 800-850 °С. Продукт обжига соответственно называется каустическим магнезитом или каустическим доломитом. Магнезиальные вяжущие хорошо сцепляются с древесными, асбестовыми и другими волокнами и применяются для получения теплоизоляционных материалов (фибролит), устройства теплых полов (ксилолит). Магнезиальные вяжущие затворяются не водой, а растворами солей хлористого и сернокислого магния. Начало затвердевания этого материала не ранее 20 мин и не позднее 6 ч. Магнезиальные вяжущие имеют высокий предел прочности на сжатие 40-60 МПа. Недостатком материала является малая водостойкость, поэтому он используется только в сухих условиях.

Вопрос №4

Изложите основные свойства и области применения в строительстве материалов на основе полимеров.

Ответ

Полимербетоном называется композиция полимера и наполнителя. При добавлении небольшого количества наполнителя в полимер прочность последнего снижается. При увеличении количества вводимого наполнителя до состояния, когда полимер находится в виде тонкой плёнки, расположенной между зёрнами наполнителя, прочность полимера резко возрастает. При дальнейшем увеличении - наступает момент, когда полимера становится недостаточно для того, чтобы смочить все зёрна наполнителя и прочность полимербетона уменьшается. Величина необходимого количества полимера (4-20%) напрямую связана с его вязкостью. Вязкость смолы может быть снижена нагревом, прессованием или другими техническими приёмами.

Полимербетонные композиции обладают физико-механическими свойствами во многом превосходящими свойства просто бетонов. Это повышенная пластичность, большая прочность, водонепроницаемость, повышенная морозостойкость, высокие адгезивные свойства, стойкость к истиранию, низкая пористость и т.д.

Из полимербетонов, благодаря их улучшенным потребительским свойствам, можно изготавливать высококачественные строительные материалы:

· изоляционные и защитные покрытия для бетонов

· кладочные растворы для высокопрочного кирпича

· материалы для декоративной отделки фасадов зданий

· атмосферостойкие краски

· шпаклёвки для внутренних и наружных работ

· штукатурки различного назначения

· покрытия для полов и дорог

· изготовление тёплых полов с использованием лёгких заполнителей

· клеевые растворы для облицовочной плитки.

Благодаря высокой пластичности, низкой пористости и способности набирать прочность за короткий промежуток времени полимербетоны можно с успехом использовать для изготовления методами виброформования и литья декоративных изделий малой архитектуры, конструкционных несущих и декоративных накладных деталей для мебели и много других изделий.

1. Полимерцементные материалы.

Цементно-полимерный бетон.

Цементно-полимерный бетон представляет собой цементный бетон с добавкой высокомолекулярных органических соединений в виде водных дисперсных полимеров. Они характеризуются наличием двух активных составляющих - минерального вяжущего и органического полимера. Вяжущее с водой образует цементный камень, склеивающий частицы заполнителя в монолит. Полимер по мере удаления воды из бетона образует на поверхности пор, капилляров, зёрен цемента и заполнителя тонкую плёнку, которая обладает хорошей адгезией и способствует повышению сцепления между заполнителем и цементным камнем, улучшает монолитность бетона и работу минерального скелета под нагрузкой.
В результате цементно-полимерный бетон приобретает особые свойства: повышенную по сравнению с обычным бетоном прочность на растяжение и изгиб, более высокую морозостойкость, хорошие адгезивные свойства, высокую износостойкость, влагонепроницаемость.

Введение полимерных добавок увеличивает пластичность растворных смесей по сравнению с чисто цементными. Добавка вводится в количестве 2-15% от объёма бетона.

Цементно-полимерные бетоны изготовляют по той же технологии, что и обычные цементные бетоны.

Наиболее целесообразно применять эти бетоны для тех конструкций и изделий, где можно использовать особенности их свойств, например, для изготовления наливных полов, дорожных покрытий, отделочных составов, коррозионно-стойких покрытий.

Полимерцементная пропитка для бетонных покрытий.

При нанесении на поверхность бетона полимерная пропитка плотно заполняет все поры и дефекты бетона. В результате обработки достигается увеличение долговечности, износостойкости и непроницаемости бетона, устраняется пыление бетонных полов. Материалы, получаемые таким образом, приобрели название бетонополимеров.

Свойства бетонополимеров зависят как от свойств бетона, так и от технологии обработки. В результате пропитки в теле бетона возникает особая структура, которая состоит из затвердевшего цементного камня, скрепляющего зёрна заполнителя в единый монолит и разветвлённой системы нитей и включений материала пропитки. Полимер заполняет поры и капилляры цементного камня, заполнителя и контактной зоны между ними, делая их газо- и водонепроницаемыми. Образующуюся в бетоне сетку полимера можно рассматривать как особого рода дисперсное армирование, которое существенно увеличивает прочность и трещиностойкость бетона.

Прочность бетонополимера на сжатие по сравнению с контрольным бетоном повышается в 2-4 раза, прочность на растяжение увеличивается в 3-10 раз, достигая 18 МПа, в десятки раз увеличивается морозостойкость. Бетонополимер приобретает стойкость к кислотам и сульфатам.

Расход полимера составляет 1-4% от объёма бетона на глубину пропитки.

Полимерная пропитка может широко использоваться для ремонта и восстановления бетонных и железобетонных изделий.

Полимерная пропитка может существенно улучшить качество любого строительного материала, будь-то: кирпич, шифер, штукатурка и т.п. При этом материал приобретает устойчивость к воздействию атмосферных факторов таких, как влага, морозы и становится защищённым от всякого рода грибков и высолов.

Полимерцементная краска для строительных материалов, подверженных атмосферному воздействию.

Краска с минеральными пигментами различных оттенков экологически безвредная, удобная в эксплуатации. Она наносится на материал, как ручным способом, так и распыляющими механизмами. Такая краска эффективно защищает покрываемый материал: увеличивает механическую прочность материала, делает его влагостойким, морозостойким, маслостойким, устойчивым против грибков и т.д. Шиферная кровля, покрашенная этой краской с соответствующим пигментом не только по внешним данным, но и по прочностным характеристикам приближается к черепичной.

Полимерцементная обмазка для защиты арматуры.

Для надёжной защиты стальной арматуры от коррозии при производстве ответственных сооружений рекомендуется применять защитные покрытия в виде обмазок. Обмазка не только защищает арматуру от коррозии, но и способствует улучшению сцепления между арматурой и бетоном и тем самым увеличивает прочность бетона на растяжение.
Арматура покрывается обмазкой, имеющей сметанообразную консистенцию, малярными средствами либо погружением. Обмазка высыхает на воздухе при температуре 20 град. в течение одного часа. Расход обмазки составляет 1 кг на 15-20 кв. м покрытия.

2. Полимергипсовые материалы.

Необходимость модификации гипсового вяжущего вещества полимерными добавками связана с низкой прочностью гипсового камня. Свойства вяжущего ионного характера существенно улучшаются при введении водорастворимых, особенно отверждаемых полимеров.

Наиболее эффективны с точки зрения увеличения прочности гипсового камня некоторые природные полимеры, в частности, некоторые виды полисахаридов, а также синтетические полимеры. Добавка к гипсу всего 5% таких полимеров повышает прочность камня, увеличивая её притив контрольного образца в 3,5 раза.

3. Полимерсиликатные бетоны.

Силикатные бетоны обладают целым рядом важных потребительских свойств, таких как высокая плотность, огнеупорность, значительная прочность и кислотостойкость. Однако эти бетоны имеют существенные недостатки, которыми являются их малая жизнеспособность, ухудшающая технологичность применения, и сильная усадка, связанная с испарением воды.

С помощью полимерных добавок можно, не ухудшая качества бетона, продлить его жизнеспособность в 2 и более раз.

В тоже время, применение поверхностно активных веществ, совместимых с силикатными растворами, позволяет снизить расход вяжущего в бетоне, а следовательно и количество воды, на 25% и более, при этом удобоукладываемость смеси не ухудшается.

Улучшение структуры полимерсиликатов в результате связывания воды достигается введением добавок, легко вступающих в химическое взаимодействие с водой и являющихся кислотостойкими и инертными к кремнегелю.

Полимерсиликатные бетоны отличаются высокой кислотоупорностью и прочностью (до 100 Мпа). Наибольшая эффективность от применения полимерсиликатного бетона может быть достигнута в случае изготовления или облицовки химического оборудования.

Таким образом, можно получать модифицированные силикатные растворы - полимерсиликаты, обладающие существенно лучшими технологическими свойствами.

4. Серополимерный бетон - коррозионно-стойкий и высокопрочный строительный материал.

Предлагаемый неорганический полимер определяется как наиболее перспективный материал будущего в бетоноведении.

С целью получения полимерных бетонов, обладающих повышенными потребительскими свойствами, в состав серных цементов вводят пластифицирующие, модифицирующие, антипирирующие и другие функциональные добавки. На основе модификации достигается исключение деструктивных процессов, вызываемых объёмными изменениями происходящими при перекристаллизации серы. Введение пластификаторов повышает также морозостойкость, атмосферостойкость и стойкость к температурным колебаниям бетона. Добавка определённого количества антипиренов позволяет изготавливать серные бетоны, относящиеся к группе «трудносгораемых материалов», что значительно расширяет область применения бетонов.

Во многих случаях, благодаря существенно лучшим свойствам, использование серного модифицированного бетона (СМБ) экономически целесообразно и технически необходимо. СМБ используется в строительстве в тех случаях, когда применение цементного бетона без антикоррозионной защиты недопустимо или требуется конструкционный быстротвердеющий бетон. Известно применение СМБ для связывания кислотоупорных плиток, кирпичей, разделки швов, футеровки аппаратуры, защиты строительных конструкций от воздействия органических кислот, солей, при устройстве кислото- и солестойких полов, а в последнее время - для изготовления строительных конструкций. Серные бетоны, прежде всего, предназначены для изготовления коррозионно-стойких изделий и конструкций, применяемых при строительстве предприятий химической промышленности, в сельском, дорожном, гидротехническом строительстве, при ремонтно-восстановительных работах.

Разработана технология изготовления долговечного морозостойкого высокопрочного строительного бетона, обладающего высокой химической стойкостью к минерализованной (морской) воде, растворам кислот, солей и нефтепродуктов.

Бетон производится на основе модифицированного серного вяжущего по горячей технологии при температуре не выше 150 оС.

Вяжущее изготавливается из серосодержащих промышленных отходов. В качестве наполнителей применяются отходы камнепиления, отходы дробления гранита, золы и другие пылевидные неорганические материалы. В качестве крупного заполнителя используются гравий, гранитный щебень, кирпичный бой, керамзит и другие традиционные заполнители.

Сущность структурообразования строительного материала сводится к омоноличиванию зёрен наполнителя и заполнителя разогретым связующим, которое при охлаждении твердеет и создаёт прочную композиционную структуру.

Физико-механические свойства материала:

· плотность - 1000 - 2600 кг/м3

· прочность при сжатие - 15 - 60 Мпа

· прочность при изгибе - 4 - 12 Мпа

· водопоглощение - 0,1 - 0,3 %

· водонепроницаемость - В-15 - В-30

· морозостойкость - F 500 - F800

· кислотостойкость - 0,94 - 0,96

· температура применения - от -60 до +80 оС

Изготовление изделий из композиционного строительного материала осуществляется методами литья, вибропрессования или виброформования.
Достаточная прочность получаемых строительных изделий позволяет отказаться от использования цемента и арматуры.
Технология производства безотходная, т.к. все бракованные изделия легко перерабатываются по общей технологии.

Области применения:

· строительство на мелководье и в прибрежной зоне

· подземные сооружения и конструкции

· трубы и ёмкости для агрессивных жидкостей

· изготовление дорожных покрытий

· элементы кровельных покрытий: черепиц, шифер и т.п.

· элементы морских сооружений, дренажных систем, полов промышленных зданий

· контейнеры для захоронения радиоактивных отходов

· элементы декоративно-художественных изделий, малые архитектурные формы, декоративные литые элементы в производстве мебели.

Серополимерные бетоны в дорожном строительстве.

Разработаны составы полимер-асфальтобетонов, предназначенных для ремонта верхних слоёв асфальтобетонных покрытий проезжей части улиц, дорог, площадей и тротуаров, а также для приготовления литых полимер-асфальтобетонов, и выпущены «Технические условия» на их производство и применение. При изготовлении полимер-асфальтобетонов следует иметь в виду следующее.

При смешивании расплава модифицированного полимера с битумом при 120-140 оС образуется эмульсия с размером частиц менее 5 мкм. Исследование свойств песчаных и гравийных полимер-асфальтобетонов, приготовленных на основе полимерного и битумного вяжущих показали, что добавка полимера позволяет значительно (до 35-45%) повысить прочность дорожного покрытия по сравнению с асфальтобетонным и значительно повысить модуль упругости покрытий с 2100 до 4200 Мпа. Использование полимера позволяет сократить расход битума при производстве дорожного покрытия до 50%, в то время, как стоимость используемого полимера на порядок ниже стоимости битума.

Для приготовления полимер-асфальтобетонных смесей могут быть использованы низкосортные загрязнённые заполнители, которые недопустимы при изготовлении обычного асфальтобетона. Перемешивание компонентов производится при более низких температурах, благодаря пониженной вязкости смеси. Температура укладки смесей на 30 оС ниже, чем температура асфальтобетона. Уплотнение смеси также производится при меньших температурах.

Полимер-асфальтобетоны характеризуются благоприятными эксплуатационными свойствами при действии повышенных и пониженных температур. Они стойки к действию бензина и дизельного топлива, долговечные, обладают повышенной износостойкостью и стойкостью в условиях попеременных замораживания и оттаивания и свойствами улучшающимися с течением времени. Коррозия арматуры не обнаруживается даже при малой толщине покрытия. Имеется опыт армирования полимер-асфальтобетона стекловолокном и органическими волокнами, что существенно (до 2-х раз) повышает прочность материала на изгиб.

Применение модифицированного полимера перспективно для приготовления полимер-асфальтобетонов, используемых для дорожных покрытий, защитных покрытий гидротехнических сооружений - дамб, плотин, различных хранилищ жидких продуктов.

Песчано-полимерные асфальтобетоны характеризуются высокой плотностью, коррозионной стойкостью и износоустойчивостью, поэтому их можно применять для защиты других конструкций. Они особенно эффективны в качестве основания и покрытия рабочих площадок, при монтаже оборудования на грунтах низкой несущей способности, так как отпадает необходимость в устройстве дополнительных слоёв. Поскольку коэффициент теплопроводности песчано-полимерного асфальтобетона в три раза ниже, чем у обычного асфальтобетона, он является хорошим теплоизоляционным материалом.

Использование полимер-асфальтобетона особенно эффективно при ремонте дорожных покрытий, заполнении вырубок, швов, устройстве полов. Благодаря высокой текучести, эти асфальтобетоны могут просто наливаться и разравниваться, а движение транспорта может быть возобновлено непосредственно после остывания смеси. Одним из преимуществ таких смесей является возможность их укладки независимо от погодных условий и климатических зон.

Для изготовления полимер-асфальтобетона может быть использовано технологическое оборудование, применяемое при изготовлении дорожного асфальта, только последнее доукомплектовывается эмульгатором и ёмкостью для хранения полимера. Укладка смеси в покрытие дорог производится стандартным оборудованием.

Исследования показали перспективность технологии изготовления дорожных покрытий и бетонов с применением полимера без использования битума. Основной особенностью предлагаемого полимербетона по сравнению с асфальтобетоном является различие в физико-механических свойствах применяемых вяжущих, то есть полимера и битума, которые отличаются по свойствам, как в расплавленном состоянии, так и после отверждения. Прогноз срока службы полимербетона составляет более 20 лет.

Производственная технология полимербетона принята по технологической схеме асфальтобетонного завода, в которую внесены следующие изменения и дополнения:

· На складе полимерного вяжущего предусмотрен участок дробления до крупности не более 6 мм.

· Смеситель оборудован обогревающей установкой и теплоизоляцией, обеспечивающими регулирование температуры в пределах 145+- 5 оС. Выдача горячей смеси полимербетона осуществляется в транспортную термоёмкость или термобункер-накопитель.

· Изделия из полимербетона формуются на термовиброплощадке в предварительно нагретых до 140 оС формах.

· Дробильное и смесительное отделения как и термовиброплощадка оборудованы принудительной вентиляцией, подключённой к системе пылегазоочистки.

Была произведена производственная апробация составов полимербетона на действующей технологической линии асфальтобетонного завода ДС-117-2Е. В соответствии с заводской технологией отходы камнедробления были высушены и подогреты до 220 оС в сушильном барабане. Горячие фракционированные заполнители и наполнители после дозировки были загружены в асфальтобетонный смеситель. При непрерывном их перемешивании в смеситель был подан через боковой люк порошковый полимер рассчитанного количества. Перемешивание длилось 180 сек, при этом полимер расплавился за счёт тепла заполнителей, и образовалась горячая смесь полимербетона, которая после выгрузки в самосвал имела температуру 145 оС и хорошую подвижность.

Самосвалом горячая смесь была подана на расстояние 100 метров и уложена на участке проезжей части дороги, предварительно подогретом газовой горелкой. Уложенная смесь уплотнялась площадочным вибратором через деревянную прокладку (фанеру). Исследование свойств полученного покрытия показало, что полимербетон обладает высокими физико-механическими характеристиками. Плотность материала составляла 2100-2200 кг/куб.м, пределы прочности на сжатие и изгиб соответственно -40-50 Мпа и 7-10 Мпа, термостойкость - не ниже 80 оС, морозостойкость - 400 - 500 циклов замораживания и оттаивания, водопоглащение - 0,05 - 0,2% по массе.

Сухой асфальтобетон.

Применение сухой массы асфальтобетона поможет существенно облегчить ремонтные работы различных дорожных покрытий.
Доставленный к месту ремонта в мешках (в отличие от традиционного асфальта, доставляемого специальным транспортом в горячем состоянии) распределённый на повреждённом участке дорожного полотна и разогретый сухой асфальтобетон, обладающий хорошей пластичностью, проникает в трещины и, обладая хорошей адгезией, надёжно связывает старое покрытие в монолит. Введением в сухую смесь дополнительной упрочняющей добавки можно температуру размягчения асфальтового покрытия увеличить до 60-80 оС, что также приведёт к повышению морозоустойчивости покрытия.

Серополимерная пропитка для строительных материалов.

Благоприятные технологические свойства жидкого полимера, его гидрофобность, высокая степень адгезии к бетону, способность твердеть при отрицательных температурах послужили основанием для разработки эффективных композиционных составов для омоноличивания и герметизации бетонных и железобетонных конструкций и сооружений.

Обладая эффективными пропиточными свойствами, расплав полимера легко проникает в открытые поры капилярно-пористых материалов. Заполнивший поры и капиляры полимер при охлаждении застывает, уплотняя структуру, что повышает физико-механические свойства, морозостойкость, износостойкость, коррозионную стойкость, снижает водопоглощение и водогазопроницаемость. Введение в расплав термически совместимых веществ (модификаторов) позволяет создать композиции, повышающие эффективность технологии пропитки, и способствует улучшению свойств пропитываемого материала.

Бетоны, пропитанные модифицированным полимером, могут применяться для изготовления дорожных и тротуарных плит, бордюрных камней, лотков, труб, тюбингов, секций опреснительных установок и оросительных систем, элементов речных и морских сооружений, силосных башен, элементов каркаса градирен, опор ЛЭП, шпал, свай и прочих элементов и конструкций гидротехнического, транспортного, энергетического и сельского и строительства, т.е. для таких элементов, к которым предъявляются при эксплуатации повышенные требования.

Опыт эксплуатации показал, что бетон, пропитанный модифицированным полимером, хорошо сопротивляется воздействию уксусной, масляной, молочной кислот, которые образуются при хранении силоса в силосной башне.

Технология полимерной пропитки может быть использована также для повышения физико-механических свойств и долговечности многих строительных материалов, таких как асбоцемент, гипс, строительный и кислотоупорный кирпич, пористые заполнители, изделия из древесины, арболита и другие пористые материалы и изделия.

5. Материалы на основе неорганических полимеров.

На основе неорганических связок, модифицированных неорганическими добавками, были отработаны неорганические цементы, обладающие существенными отличиями от цементов, модифицированных полимерными материалами, имеющими органическую природу.

Материалы на основе неорганических полимеров не уступают по качеству потребительских свойств ни полимерцементам, ни полимерсиликатам и могут быть использованы в тех же областях народного хозяйства. Кроме того, неорганические полимерные цементы с огнеупорными заполнителями позволяют изготавливать огнеупорные материалы, удовлетворяющие техническим требованиям большинства работающих тепловых агрегатов.

Неорганические цементы также как и изготавливаемые на их основе неорганические строительные и огнеупорные материалы отличаются экологической чистотой. Они достаточно прочные, не разрушаются и не выделяют вредных веществ даже при высоких температурах (1500°C), устойчивы к воздействию кислых и щелочных растворов. Обладая значительной механической прочностью после твердения в нормальных условиях, эти материалы увеличивают свою прочность после сушки при повышенной температуре и после обжига.

6. Полимерная пропитка - Поротекс.

«НПО Огнеупоры и теплоизоляция» разработала и начала производство с 2005 года один из лучших полимерных материалов, обладающих защитными свойствами «Поротекс».

Поротекс, обладающий сильными адгезивными свойствами, легко пропитывает поверхность строительных материалов, заполняет поверхностные поры и защищает покрываемую поверхность от негативных атмосферных воздействий. Деревянные, кирпичные поверхности, как и поверхность натурального камня становятся водоотталкивающими, что существенно повышает морозостойкость материалов и их способность противостоять разрушающим воздействиям бактерии и микроорганизмов.

Существенно повышается долговечность кровельных материалов, таких как шифер, черепица и т.п, после пропитки Поротексом. Устранение всевозможных пор и микротрещин на поверхности этих материалов исключает пропитывание влагой, а следовательно повышает морозоустойчивость, предохраняет от проникновения водорослей и микроорганизмов в поры покрываемого материала, тем самым увеличивая его жизнестойкость.

Тонкая прочная плёнка, образующаяся при нанесении Поротекса на поверхность металла, существенно повышает стойкость металлов как к воздействии атмосферной влаги, так и при попадании на металл агрессивных солевых растворов, растворов кислот и щелочей.

Поротекс, изготовленный на экологически чистом растворителе, представляющим собой вытяжку из сосновой смолы, и нейтральных заполнителях, не несущих какого-либо вреда живым организмам, представляет собой экологически чистый материал. Применять пропитку рекомендуется на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении из-за распространяющегося при высыхании запаха.

Поротекс - бесцветный материал, который при необходимости можно сделать красящим, добавив требуемый неорганический пигмент, что не ухудшит его защитных свойств.

Способ применения.

Для достижения защитного эффекта достаточно пропитать покрываемый материал Поротексом на глубину 3-5 мм. Для чего на просушенный пропитываемый материал с помощью кисти или напыляющего устройства наносят пропитку, которая легко заполняет поры и трещины защищаемого материала. Через несколько часов пропитка затвердевает как внутри материала, так и на его поверхности и становится надёжной защитой от внешних воздействий. При наличии на поверхности покрываемого материала крупных пор и раковин необходимо пропитку повторить.

7. Антипирофос - огнезащитная антисептическая пропитка.

Антипирофос - бесцветная огнезащитная пропитка для древесины, устойчивая к воздействию атмосферных факторов. Является хорошим антипиреном и антисептиком. Рекомендуется для обработки деревянных изделий, применяемых в строительстве как для внутренней, так и для внешней отделки зданий. Защищает от грибковых заболеваний и переводит древесину в первую категорию негорючести.

Вопрос №5

Назовите основные виды гидравлических вяжущих веществ, кратко опишите основные свойства и технологию их получения, область применения в строительстве.

Ответ

Гидравлические вяжущие вещества. Гидравлические вяжущие вещества являются более сложными по составу, чем воздушные. Гидравлические вяжущие вещества в отличие от воздушных затвердевают и сохраняют свою прочность не только на воздухе, но и в воде. К гидравлическим вяжущим веществам относятся: известь гидравлическая и различные цементы (роман-цемент, портландцемент, шлакопортландцемент и другие виды цементов). Гидравлические вяжущие вещества применяются как в сухих, так и во влажных условиях, там, где требуется высокая прочность и там, где нельзя применять воздушные вяжущие вещества. Их используют в кладочных и штукатурных растворах для наружных стен, фундаментов и получения бетона, железобетона, асбестоцементных и других изделий.

Гидравлическая известь -- продукт обжига кальциево-магниевых карбонатных пород при температуре 1000 °С, содержащих 8-20% глинистых примесей. Выпускается в виде кусков или порошка. Основным показателем качества является гидравлический модуль. Гидравлический модуль есть отношение оксидов кальция (СаО) к сумме других оксидов.

где m -- гидравлический модуль.

Если гидравлический модуль находится в пределах 1,7-4,5, значит, материал обладает сильными гидравлическими свойствами и ближе к цементам, если он колеблется от 4,5 до 9 значит он обладает слабыми гидравлическими свойствами и по свойствам ближе воздушной извести.

Роман-цемент -- порошок от светло-желтого до бурого цвета, получаемый в результате тонкого помола обожженных не до спекания (при температуре 1000-1100 °С) известняков, содержащих свыше 20% глинистых примесей. По прочности делится на три марки: 2, 5, 50 и 100. Начало схватывания не ранее 15 мин, конец не позднее 24 ч, остаток на сите № 008 не более 25%. Применяется для растворов при кладке и оштукатуривании стен и фундаментов, изготовления бетонов невысоких марок.

Портландцемент -- основной вид гидравлических вяжущих веществ. Представляет собой тонкий порошок серого цвета с зеленоватым оттенком. Получается помолом обожженной до спекания при температуре 1450 °С смеси известняка (углекислый кальций) 75% и 25% глины. Портландцемент с необходимыми свойствами можно получить в том случае, когда содержание основных оксидов будет в следующих количествах:

СаО -- 60-67%, SiО2- 12-24%

Аl2О3 -- 4-7% и Fe2О3 -2-6%

Вредными примесями являются MgO и SО3, содержание которых соответственно допускается не более 5 и 3,5%. Повышенное содержание их вызывает неравномерное изменение объема при затвердевании и повышает сульфатную коррозию.

Производство портландцемента является сложным процессом. После подготовки сырьевых материалов -- они подвергаются обжигу. При обжиге под влиянием высокой температуры происходят сложные физико-химические процессы взаимодействия оксида кальция с другими оксидами, с образованием следующих минералов: трехкальциевого силиката 3CaОSiО2 ~ 37-60 %; двухкальциевого силиката 2CaОSiО2 -- 15-37%; трехкальциевого алюмината ЗСаОАl2О3 -- 7-15% и четырехкальциевого алюмоферрита 4CaОAl2О3Fe2О3 -- 10-18 %, которые обусловливают гидравлические свойства портландцемента.

По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте цемент подразделяется на марки: 400, 500, 550 и 600. Начало схватывания Цемента должно наступить не ранее 45 минут, а конец -- не позднее 10. ч от начала затворения. Остаток на сите № 008 не должен быть более 15%.

Шлакопортландцемент представляет собой портландцемент (20-- 85 %) с добавками шлаков (15--80 %). По свойствам похож на портландцемент, но является более дешевым. Выпускается трех марок: 300, 400 и 500.

Минеральные вяжущие вещества применяются в качестве кладочных и штукатурных растворов. В зависимости от возможных условий формирования структуры искусственного камня в них выделяют воздушные (известь воздушная, гипс, магнезиальные вяжущие вещества -- формирование искусственного камня происходит в сухой среде) и гидравлические -- отличаются более сложным составом, искусственный камень образуется и сохраняется как в сухой, так и во влажной среде (гидравлическая известь и цементы: портландцемент, шлакопортландцемент, специальные цементы).

В большинстве случаев в строительстве применяют смеси минерального вяжущего вещества, воды и заполнителя. Необходимость использования заполнителя вызвана двумя основными причинами:

1) вяжущие вещества в смеси только с водой при отвердении имеют повышенную склонность к набуханию и усадке, что приводит к образованию трещин и разрушению конструкций. Заполнители уменьшают усадочные явления;

2) использование заполнителя уменьшает расход вяжущего вещества, а следовательно, и стоимость сооружений.

Смесь вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя (песка) называется строительным раствором, а смесь вяжущего вещества, воды, песка и крупного заполнителя (щебня, гравия) -- бетоном.

Наиболее распространенным представителем минеральных вяжущих веществ является портландцемент. В зависимости от показателя прочности при сжатии выделяют четыре основные марки портландцемента 300, 400, 500 и 600. Марку определяют при сжатии образца, изготовленного из смеси цемента и песка в соотношении 1:3, испытанного через 28 дней после его изготовления.

Большое влияние на качество портландцемента (в первую очередь на прочность) оказывает тонкость помола. Остаток на сите с сеткой № 008 не должен превышать 15% от массы пробы. Портландцемент не должен содержать посторонних включений, цвет его должен быть равномерным серо-зеленым

Строительные материалы и изделия на основе минеральных вяжущих веществ называют безобжиговыми, так как в процессе производства их не обжигают. Необходимую прочность они приобретают в результате затвердевания вяжущего вещества.

Материалы на основе минеральных вяжущих веществ включают в себя материалы на основе гипса (гипсокартон, гипсовые декоративные украшения и др.); извести (известково-песчаный кирпич, известково-зольный кирпич, известково-шлаковый кирпич); материалы на основе цемента (листы асбестоцементные (шифер), трубы асбоцементные, цементно-песчаные изделия (блоки стеновые и фундаментные, облицовочные, плиты перекрытий, тротуарная плитка и др.).

В современном строительстве широко используются кирпич и камни силикатные. Кирпич и камни по форме, размерам и расположению пустот должны отвечать установленным требованиям. Трещины на лицевой поверхности кирпича и камней не допускаются. Кирпич и камни должны иметь две лицевые поверхности -- ложковую и тычковую. На лицевой поверхности не должно быть отколов, пятен и других дефектов, видимых на расстоянии 10 м на открытой площадке при дневном освещении.

Отбитости углов глубиной 10-15 мм не должны превышать 2 шт. Трещины по постели полнотелого кирпича не должны быть более 40 мм. Включения песка и глины должны иметь размер не более 5-10 мм в изломе и их количество не должно превышать 4 шт. Общее количество кирпича с отбитостями превышающими перечисленные требования не должно быть более 5%. Количество половняка не должно превышать 5%.

При хранении не разрешается устанавливать поддоны с кирпичом или камнями друг на друга выше двух рядов. Погрузка кирпича и камней навалом (набрасыванием) и выгрузка их сбрасыванием запрещается.

Вопрос №6

Что представляют собой органические и неорганические теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы? Перечислите эти материалы, опишите их свойства, достоинства и недостатки, а также области применения в строительстве.

Ответ

Теплоизоляционными называют материалы, применяемые в строительстве жилых и промышленных зданий, тепловых агрегатов и трубопроводов с целью уменьшить тепловые потери в окружающую среду. Теплоизоляционные материалы характеризуются пористым строением и, как следствие этого, малой плотностью (не более 600 кг/м3) и низкой теплопроводностью (не более 0,18 Вт/(м*°С).

Использование теплоизоляционных материалов позволяет уменьшить толщину и массу стен и других ограждающих конструкций, снизить расход основных конструктивных материалов, уменьшить транспортные расходы и соответственно снизить стоимость строительства. Наряду с этим при сокращении потерь тепла отапливаемыми зданиями уменьшается расход топлива. Многие теплоизоляционные материалы вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звуки, что позволяет употреблять их также в качестве акустических материалов для борьбы с шумом.

Теплоизоляционные материалы классифицируют по виду основного сырья, форме и внешнему виду, структуре, плотности, жесткости и теплопроводности.

Теплоизоляционные материалы по виду основного сырья подразделяются на неорганические, изготовляемые на основе различных видов минерального сырья (горных пород, шлаков, стекла, асбеста), органические, сырьем для производства которых служат природные органические материалы (торфяные, древесноволокнистые) и материалы из пластических масс.

По форме и внешнему виду различают теплоизоляционные материалы штучные жесткие (плиты, скорлупы, сегменты, кирпичи, цилиндры) и гибкие (маты, шнуры, жгуты), рыхлые и сыпучие (вата, перлитовый песок, вермикулит).

По структуре теплоизоляционные материалы классифицируют на волокнистые ( минераловатные, стекло - волокнистые), зернистые (перлитовые, вермикулитовые), ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло).

По плотности теплоизоляционные материалы делят на марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600.

В зависимости от жесткости (относительной деформации) выделяют материалы мягкие (М) - минеральная и стеклянная вата, вата из каолинового и базальтового волокна, полужесткие (П) - плиты из шпательного стекловолокна на синтетическом связующем и др., жесткие (Ж) -плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем, повышенной жесткости (ПЖ), твердые (Т).

По теплопроводности теплоизоляционные материалы разделяются на классы: А - низкой теплопроводности до 0,06 Вт/(м-°С), Б - средней теплопроводности - от 006 до 0,115 Вт/(м-°С), В - повышенной теплопроводности -от 0,115 до 0,175 Вт/(м.°С).

По назначению теплоизоляционные материалы бывают теплоизоляционно-строительные (для утепления строительных конструкций) и теплоизоляционно-монтажные (для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов).

Теплоизоляционные материалы должны быть биостойкими т. е. не подвергаться загниванию и порче насекомыми и грызунами, сухими, с малой гигроскопичностью так как при увлажнении их теплопроводность значительно повышается, химически стойкими, а также обладать тепло и огнестойкостью.

Органические теплоизоляционные материалы.

Органические теплоизоляционные материалы в зависимости от природы исходного сырья можно условно разделить на два вида: материалы на основе природного органического сырья (древесина, отходы деревообработки, торф, однолетние растения, шерсть животных и т. д.), материалы на основе синтетических смол, так называемые теплоизоляционные пластмассы.

Теплоизоляционные материалы из органического сырья могут быть жесткими и гибкими. К жестким относят древесносткужечные, древесноволокнистые, фибролитовые, арболитовые, камышитовые и торфяные, к гибким - строительный войлок и гофрированный картон. Эти теплоизоляционные материалы отличаются низкой водо - и биостойкостью.

Древесноволокнистые теплоизоляционные плиты получают из отходов древесины, а также из различных сельскохозяйственных отходов (солома, камыш, костра, стебли кукурузы и др.). Процесс изготовления плит состоит из следующих основных операций: дробление и размол древесного сырья, пропитка волокнистой массы связующим, формование, сушка и обрезка плит.

Древесноволокнистые плиты выпускают длиной 1200-2700, шириной 1200-1700 и толщиной 8-25 мм. По плотности их делят на изоляционные (150-250 кг/м3) и изоляционно-отделочные (250-350 кг/м3). Теплопроводность изоляционных плит 0,047-0,07, а изоля-ционно-отделочных-0,07-0,08 Вт/(м-°С). Предел прочности плит при изгибе составляет 0,4-2 МПа. Древесноволокнистые плиты обладают высокими звукоизоляционными свойствами.

Изоляционные и изоляционно - отделочные плиты применяют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и перекрытий зданий, акустической изоляции концертных залов и театров (подвесные потолки и облицовка стен).

Арболит изготовляют из смеси цемента, органических заполнителей, химических добавок и воды. В качестве органических заполнителей используют дробленые отходы древесных пород, сечку камыша, костру конопли или льна и т. п. Технология изготовления изделий из арболита проста и включает операции по подготовке органических заполнителей, например дробление отходов древесных пород, смешивание заполнителя с цементным раствором, укладку полученной смеси в формы и ее уплотнение, отвердение отформованных изделий.

Теплоизоляционные материалы из пластмасс. В последние годы создана довольно большая группа новых теплоизоляционных материалов из пластмасс. Сырьём для их изготовления служат термопластичные (полистирольные;

поливинилхлоридные, полиуретановые)

и термореактивные (мочевино - формальдегидные) смолы, газообразующие и вспенивающие вещества, наполнители, пластификачоры, красители и др. В строительстве наибольшее распространение в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов получили пластмассы пористо-ячеистой структуры. Образование в пластмассах ячеек или полостей, заполненных газами или воздухом, вызвано химическими, физическими или механическими процессами или их сочетанием.

В зависимости от структуры теплоизоляционные пластмассы могут быть разделены на две группы: пенопласты и поропласты. Пенопластами называют ячеистые пластмассы с малой плотностью и наличием несообщающихся между собой полостей или ячеек, заполненных газами или воздухом. Поропласты-пористые пластмассы, структура которых характеризуется сообщающимися между собой полостями. Наибольший интерес для современного индустриального строительства представляют пенополистпрол, пенополивинилхлорид, пенополиуретан и мипора . Пенополистирол - материал в виде белой твердой пены с равномерной замкнутопористой структурой . Пенополистирол выпускают марки ПСБС в виде плит размером 1000х500х100 мм и плотностью 25-40 кг/м3. Этот материал имеет теплопроводность 0,05 Вт/(м-°С), максимальная температура его применения 70 °С. Плиты из пенополистирола применяют для утепления стыков крупнопанельных зданий, изоляции промышленных холодильников, а также в качестве звукоизолирующих прокладок.

Сотопласты - теплоизоляционные материалы с ячейками, напоминающими форму пчелиных сот. Стенки ячеек могут быть выполнены из различных листовых материалов ( крафт - бумаги, хлопчатобумажной ткани, стекло - ткани и др.), пропитанных синтетическими полимерами. Сотопласты изготовляют в виде плит длиной 1-1,5м, шириной 550 - 650 и толщиной 300 - 350 мм. Их плотность

30-100 кг/м3, теплопроводность 0,046-0,058 Вт/(м-°С). прочность при сжатии 0,3-4 МПа. Применяют сотопласты как заполнитель трехслойных панелей. Теплоизоляционные свойства сотопастов повышаются в результата заполнения сот крошкой мипоры.

Неорганические теплоизоляционные материалы .

К неорганическим теплоизоляционным материалам относят минеральную вату, стеклянное волокно, пенс стекло, вспученные перлит и вермикулит, асбестосодер жащие теплоизоляционные изделия, ячеистые бетоны , и др.

Минеральная вата и изделия из нее. Минеральная вата волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из силикатных расплавов. Сырьем для ее производства служат горные породы (известняки, мергели, диориты и др.), отходы металлургической промышленности (доменные и топливные шлаки) и промышленности строительных материалов (бой глиняного и силикатного кирпича).

Производство минеральной ваты состоит из двух основных технологических процессов: получение силикатного расплава и превращение этого расплава в тончайшие волокна. Силикатный расплав образуется в вагранках шахтных плавильных печах, в которые загружают минеральное сырье и топливо (кокс). Расплав с температурой 1300-1400°С непрерывно выпускают из нижней части печи.

Существует два способа превращения расплава в минеральное волокно: дутьевой и центробежный. Сущность дутьевого способа заключается в том, что на струю жидкого расплава, вытекающего из летки вагранки, воздействует струя водяного пара или сжатого газа . Центробежный способ основан на использовании центробежной силы для превращения струи расплава в тончайшие минеральные волокна толщиной 2-7 мкм и длиной 2-40 мм. Полученные волокна осаждаются в камере волокна осаждения на движущуюся ленту транспортера. Минеральная вата это рыхлый материал, состоящий из тончайших переплетенных минеральных волокон и небольшого количества стекловидных включений ( шариков, цилиндриков и др.), так называемых корольков.

Чем меньше в вате корольков, тем выше ее качество.

В зависимости от плотности минеральная вата подразделяется на марки 75, 100, 125 и 150. Она огнестойка, не гниет, малогигроскопична и имеет низкую теплопроводность 0,04 - 0,05 Вт (м.°С).

Минеральная вата хрупка, и при ее укладке образуется много пыли, поэтому вату гранулируют т.е. о превращают в рыхлые комочки - гранулы. Их используют в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и перекрытий. Сама минеральная вата является как бы полуфабрикатом, из которого выполняют разнообразные теплоизоляционные минераловатные изделия: войлок, маты, полужесткие и жесткие плиты, скорлупы, сегменты и др.

Стеклянная вата и изделия из нее. Стеклянная вата материал, состоящий из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья. Сырьем для производства стекловаты служит сырьевая шахта для варки стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода и сульфат натрия) или стекольный бой. Производство стеклянной ваты и изделий из нее состоит из следующих технологических процессов : варка стекломассы в ванных печах при 1300-1400 °С, изготовление стекловолокна и формование изделий.

Стекловолокно из расплавленной массы получают способами вытягивания или дутьевым. Стекловолокно вытягивают штабиковым (подогревом стеклянных палочек до расплавления с последующим их вытягиванием в стекловолокно, наматываемое на вращающиеся барабаны) и фильерным (вытягиванием волокон из расплавленной стекломассы через небольшие отверстия-фильтры с последующей намоткой волокон на вращающиеся барабаны) способами. При дутьевом способе расплавленная стекломасса распыляется под действием струи сжатого воздуха или пара.

В зависимости от назначения вырабатывают текстильное и теплоизоляционное (штапельное) стекловолокно. Средний диаметр текстильного волокна 3-7 мкм, а теплоизоляционного 10-30 мкм.

Стеклянное волокно значительно большей длины, чем волокна минеральной ваты и отличается большими химической стойкостью и прочностью. Плотность стеклянной ваты 75-125 кг/м3, теплопроводность 0,04-0,052 Вт/(м/°С), предельная температура применения стеклянной ваты 450 °С. Из стекловолокна выполняют маты, плиты, полосы и другие изделия, в том числе тканые.

Пеностекло - теплоизоляционный материал ячеистой структуры. Сырьем для производства изделий из пеностекла (плит, блоков) служит смесь тонкоизмельченного стеклянного боя с газообразоватслем (молотым известняком). Сырьевую смесь засыпают в формы и нагревают в печах до 900 "С, при этом происходит плавление частиц и разложение газообразователя. Выделяющиеся газы вспучивают стекломассу, которая при охлаждении превращается в прочный материал ячеистой структуры

Пеностекло обладает рядом ценных свойств, выгодно отличающих его от многих других теплоизоляционных материалов: пористость пеностекла 80-95 %, размер пор 0,1-3 мм, плотность 200-600 кг/м3, теплопроводность 0,09-0,14 Вт/(м, /(м* °С), предел прочности при сжатии пеностекла 2-6 МПа. Кроме того, пеностекло характеризуется водостойкостью, морозостойкостью, несгораемостью, хорошим звукопоглощением, его легко обрабатывать режущим инструментом.

Пеностекло в виде плит длиной 500, шириной 400 и толщиной 70-140 мм используют в строительстве для утепления стен, перекрытий, кровель и других частей зданий, а в виде полуцилиндров, скорлуп и сегментов - для изоляции тепловых агрегатов и теплосетей, где температура не превышает 300 °С. Кроме того, пеностекло служит звукопоглощающим и одновременно отделочным ма-териалом для аудиторий, кинотеатров и концертных залов.

Асбестосодержащие материалы и изделия. К материалам и изделиям из асбестового волокна без добавок или с добавкой связующих веществ относят асбестовые бумагу, шнур, ткань, плиты и др. Асбест может быть также частью композиций, из которых изготовляют разнообразные теплоизоляционные материалы ( совелит и др). В рассматриваемых материалах и изделиях использованы ценные свойства асбеста: температуростойкость, высокая прочность, волокнистость и др.

Алюминиевая фольга (альфоль)-новый теплоизоляционный материал, представляющий собой ленту гофрированной бумаги с наклеенной на гребне гофров алюминиевой фольгой. Данный вид теплоизоляционного материала в отличие от любого пористого материала сочетает низкую теплопроводность воздуха, заключенного между листами алюминиевой фольги, с высокой отража-тельной способностью самой поверхности алюминиевой фольги. Алюминиевую фольгу для целей теплоизоляции выпускают в рулонах шириной до 100, толщиной 0,005- 0,03 мм.

Практика использования алюминиевой фольги в теплоизоляции показала, что оптимальная толщина воздушной прослойки между слоями фольги должна быть 8- 10 мм, а количество слоев должно быть не менее трех. Плотность такой слоевой конструкции из алюминиевой (фольги 6-9 кг/м3, теплопроводность - 0,03 - 0,08 Вт/(м* С ).

Алюминиевую фольгу употребляют в качестве отражательной изоляции в теплоизоляционных слоистых конструкциях зданий и сооружений, а также для теплоизоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре 300 °С.

Список используемой литературы

1. В.Н. Махнева, Учебно-методическое пособие основы строительного дела, Пермь, ПГСХА 2010;

2. Микульский В.Г., Строительные материалы ( Материаловедение. Строительные материалы): учебник/ В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков; Ред. В.Г. Микульский. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004.-530с.

3. Волженский, А. В. Минеральные вяжущие вещества: технология и свойства / А. В. Волженский, Ю. С. Буров, В. С. Колокольников/ Научное издание -М.: Изд-во Ассоциация строительных вузов, 2006г.

4. Колинов, С. К. Создание современных цементов / С. К. Колинов, В. Ю. Сухов , О. А. Веревкин //Строительные материалы.-2000.

5. Мамулова, Н. С. Все о строительстве : Справочник/ Н. С. Мамулова, А. М. Сухотин, Л. П. Сухотина, Г. М. Флорианович, А. Д. Яковлев. -С-Пб.:Химиздат, 2000г.

6. Неверов, А. С. Современные строительные материалы / А. С. Неверов, Д. А. Родченко, М. И. Цырлин. - М.: Изд-во Вышэйшая школа, 2007г.

7. Полежаев , Э. Ю. Строительные материалы / Учебное пособие/ Э. Ю. Полежаев. -Алчевск: П46 ДГМИ, 2003.-C. 192.10. Сидоров, В. И. Строительные материалы / В. И.Сидоров, Э. П. Агасян, Т. П. Никифорова. -М.: Изд-во Ассоциация строительных вузов, 2007.

Размещено на Allbest.ur

...