Строительные материалы

3. Бетонная смесь: свойства, факторы, влияющие на свойства.

В процессе изготовления и  твердения бетона можно выделить два периода, когда материал характеризуется  различными свойствами и состоянием: 1) до схватывания цемента и превращения  бетона в твёрдое тело — бетонная смесь и 2) период твердения и эксплуатации материала, обладающего всеми свойствами твёрдого тела — бетон.

Бетонную смесь, представляющую собой сложную многокомпонентную  полидисперсную систему, получают при  затворении водой смеси цемента  с заполнителем. В неё также в ряде случаев могут входить специальные добавки и вовлечённый в процессе приготовления смеси воздух.

Бетонная смесь является пластично-вязким телом, занимающим как  бы промежуточное положение между  твёрдыми телами и истинными жидкостями. Бетонная смесь оказывает сопротивление сдвигу, т.е. обладает определённой прочностью структуры.

Бетонная смесь состоит  из цементного теста, мелкого и крупного заполнителя. Если увеличить содержание заполнителей, смесь становится более жёсткой; если цементного теста — более пластичной и текучей. Существенно влияет на свойства бетонной смеси и вязкость цементного теста. Чем больше в цементном тесте воды, тем пластичнее получается тесто и соответственно пластичнее бетонная смесь.

Одно из основных свойств бетонной смеси — тиксотропия — способность разжижаться при периодически повторяющихся механических воздействиях и вновь загустевать при прекращении этого воздействия. Механизм тиксотропного разжижения заключается в том, что при вибрировании силы внутреннего трения между частицами уменьшаются, а коагуляционные структуры разрушаются и бетонная смесь становится текучей. Это свойство широко используют при укладке и уплотнении бетонной смеси.

Удобоукладываемость — способность бетонной смеси под действием определённых приёмов и механизмов легко укладываться в форму и уплотняться, не расслаиваясь. Удобоукладываемость смесей в зависимости от их консистенции оценивают по подвижности или жёсткости.

Подвижность служит характеристикой удобоукладываемости пластичных смесей, способных деформироваться под действием собственного веса. Подвижность характеризуется осадкой стандартного конуса, отформованного из испытуемой бетонной смеси.

Жёсткость — характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса. В зависимости от удобоукладываемости различают жёсткие и подвижные бетонные смеси, которые, в свою очередь, делятся на марки.

Жёсткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды и соответственно пониженное количество цемента в сравнении с подвижными смесями у бетонов равной прочности. Жёсткие смеси требуют интенсивного механического уплотнения: длительного вибрирования, вибропрессования и т.п. Используют такие смеси при изготовлении сборных железобетонных изделий в заводских условиях; в построечных условиях жёсткие смеси применяют редко.

Подвижные смеси отличаются большим  расходом воды и соответственно цемента. Смеси марок П1 и П2 представляют собой густую массу, которая легко  разжижается при вибрировании. Смеси  марок ПЗ и П4 - текучие; под действием силы тяжести они заполняют форму, не требуя значительных механических усилий. Подвижные смеси можно транспортировать бетононасосами по трубопроводам.

Связность — способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т.е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. При механических воздействиях на бетонную смесь в результате её тиксотропного разжижения часть воды как наиболее лёгкий компонент отжимается вверх. Недостаточная связность делает бетон неоднородным, снижая его прочностные показатели и морозостойкость.

Требуемые свойства бетонной смеси обеспечиваются правильным подбором состава бетона. До затвердевания бетонная смесь находится в пластичном состоянии, что позволяет формовать из неё изделия любой конфигурации.

Основными факторами, влияющими  на свойства бетонной смеси, являются водосодержание, вид и содержание цемента, содержание и качество заполнителей, наличие поверхностно-активных веществ, а также предварительное выдерживание и виброактивация смеси.

Водосодержание оказывает  существенное влияние на свойства бетонной смеси, а затем и на формирование структуры бетона. При малом количестве воды она, взаимодействуя с минеральными составляющими смеси, адсорбируется  на поверхность зёрен. Плёнки такой воды, обладая значительной вязкостью, упругостью и прочностью на сдвиг и растяжение, довольно прочно связываются с поверхностью твёрдых тел под действием молекулярных сил сцепления. В этой плёнке вода находится как бы в связанном состоянии и обладает свойствами твёрдого тела. Смесь с малым водосодержанием обладает способностью при весьма интенсивном уплотнении создавать бетоны с наиболее плотной структурой.

Смесь с избытком свободной  воды характеризуется наличием некоторой  раздвижки твёрдых частиц и утолщёнными водными оболочками на их поверхности; при этом она приобретает достаточную подвижность и сохраняет необходимую связность, а также нерасслаиваемость.

Конечно, количество цемента  влияет на качество бетона, но не меньшее  значение имеют и другие факторы: правильное соотношение песка и  гравия, количество воды, перемешивание, укладка, уплотнение бетона и уход за ним, особенно в первые два дня  после его укладки.

Заполнитель занимает около 85% объёма бетона. Гранулометрический состав заполнителя следует выбирать таким, чтобы песок по возможности заполнял все пустоты между гравием и щебнем. Чем меньше будет объём пустот между мелким и крупным заполнителем, тем меньше потребуется цементного теста для заполнения этих пустот.

В индивидуальном строительстве  в качестве заполнителя для приготовления  бетона часто используют естественную песчано-гравийную смесь. Без сортировки не рекомендуется ее применять для  приготовления бетонов марок  выше 150.

На подвижность бетонной смеси влияет ряд факторов: вид  цемента, содержание воды, содержание цементного теста, крупность заполнителей и форма их зёрен, содержание песка.

Бетонные смеси одного и того же состава, но на разных цементах обладают неодинаковой подвижностью. Это объясняется различной водопотребностью цемента: чем она выше, тем меньше подвижность или больше жёсткость смеси. С увеличением содержания воды при неизменном расходе цемента подвижность бетонной смеси возрастает, но прочность бетона уменьшается. С увеличением содержания цементного теста подвижность бетонной смеси также повышается при сохранении практически той же прочности после затвердения. При более крупных заполнителях суммарная поверхность зёрен меньше, следовательно, при том же количестве цементного теста прослойки его между зернами заполнителей оказываются толще, что увеличивает подвижность бетонной смеси.

4. Керамические материалы для внутренней облицовки стен и полов: общие требования, виды и деление по эффективности применения, характеристика отдельных видов по форме, размерам, маркам и особенностям применения.

Керамические плитки для внутренней облицовки ванных комнат, бань, прачечных, больничных и других помещений прочно вошли в строительную практику. В зависимости от назначения для внутренней облицовки применяют плитки для облицовки стен и полов.

Плитки для  внутренней облицовки стен изготовляют из легкоплавких мергелистых глин (майоликовые плитки) или из огнеупорных глин с добавкой песка и плавней (фаянсовые плитки) способом полусухого прессования. При обжиге плиток получается пористый черепок, лицевая поверхность которого покрывается глазурью. Ассортимент облицовочных плиток разнообразен (49 типоразмеров): рядовые квадратные (150×150 мм) и прямоугольные (150×75 мм), карнизные и плинтусные и др. Толщина рядовых фаянсовых плиток не более 6 мм, глиняных и плинтусных до 10 мм. Водопоглощение плиток — не более 16%. По характеру поверхности они могут быть плоскими, рельефными или с многоцветным рисунком. Плитки для внутренней облицовки стен применяют в помещениях санитарных узлов, кухонь, бань, прачечных, торговых пищевых и химических предприятий, станций метрополитена и т.д.

Плитки для облицовки стен в  зависимости от используемого сырья  делят на два вида: майоликовые  и фаянсовые.

Майоликовые облицовочные плитки изготовляют  из легкоплавких глин с добавкой до 20% углекислого кальция в виде мела. При обжиге плиток получают пористый черепок, лицевую поверхность которого покрывают глазурью, а на тыльную  сторону наносят бороздки для  лучшего сцепления с поверхностью. Сырьевую массу для майоликовых  плиток тщательно перемешивают. Формуют  плитки на рычажном прессе, затем их сушат и обжигают; далее плитки покрывают глазурью и вторично обжигают. Слой глазури придаёт плиткам водонепроницаемость и высокие декоративные качества.

Глазури имеют разный состав: они  бывают прозрачные и непрозрачные (глухие), глянцевые и матовые, белые и  цветные, тугоплавкие и легкоплавкие. Прозрачная глазурь придаёт лицевой поверхности плитки блеск, однако цвет её остаётся таким же, как цвет черепка, а непрозрачная глазурь придаёт лицевой поверхности плитки цвет, отличный от цвета черепка. Глухие глазури могут иметь самый разнообразный цвет — от белого до чёрного. Тугоплавкие глазури применяют для покрытия фарфоровых изделий и состоят из каолина, кварца и полевого шпата, а легкоплавкие глазури — из легкоплавких глин с добавкой мела и оксидов железа. Ими покрывают облицовочный кирпич, черепицу, канализационные трубы. Цветные глазури получают при введении в их состав красящих оксидов или солей металлов. Глазури применяют в виде суспензий, которые наносят на керамические изделия пульверизатором или кистью. Покрывать глазурью можно как предварительно обожжённые изделия, так и сухой сырец. Лучшее качество глазури получают при нанесении её на обожжённые изделия.

Фаянсовые плитки изготовляют из огнеупорных  глин с добавкой кварцевого песка  и плавней — веществ, понижающих температуру плавления (обычно полевого шпата и известняка или мела). Плитки имеют белый или слабо  окрашенный черепок, лицевая поверхность  покрыта белой и окрашенной, прозрачной или глухой глазурью. Тыльной стороне  облицовочных плиток придают рифлёную поверхность.

Плитки в зависимости от формы  бывают квадратные, прямоугольные и  фасонные для углов, облицовки карнизов и плинтусов. Для внутренней облицовки  применяют плитки длиной 150 мм, шириной 25, 50, 75 и 150 мм. Толщина плиток должна быть не более 6 мм, а плинтусных —  не более 10 мм; плиток, изготовляемых  из легкоплавких глин, — не менее 12 мм.

К качеству плиток для внутренней облицовки стен предъявляют высокие  требования. Плитки должны иметь правильную геометрическую форму, чёткие грани и углы, не иметь выпуклостей, выбоин и трещин, должны быть термически стойкими, т.е., будучи нагреты до температуры 100°С, а затем помещены в воду с температурой 20°С, не должны иметь на глазурованной поверхности трещин, околов глазури и цека — сетки мелких трещин. Водопоглощение плиток не должно быть более 16%.

Плитки для  полов изготовляют из каолиновых глин с добавкой отощающих веществ, плавней и, если требуется, окрашивающих примесей; формуют их прессованием полусухой массы, обжигают до спекания. Водопоглощение плиток не должно превышать 4%. Полы из керамических плиток практически водонепроницаемы, характеризуются малой истираемостью, легко моются, долговечны, обладают стойкостью к действию кислот и щелочей.

Керамические  плитки для полов изготовляют размером (длина граней) 50...300 мм, толщиной 10...15 мм. Различная форма и цвет плиток позволяют создавать разнообразные композиции пола.

Мозаичные плитки для полов выпускают квадратной и прямоугольной формы со стороной 23 и 48 мм при толщине 4...6 мм. Из таких плиток на заводе получают разнообразные рисунки пола. Трудоёмкость настила полов из ковровой мозаичной плитки по сравнению со штучной плиткой значительно ниже. Плитки мозаичные обладают высокой плотностью и полным спеканием черепка без остеклования, а, следовательно, высоким сопротивлением истираемости и малым водопоглощением (не более 3...4%).

Плитки применяют для  полов в помещениях с влажным  режимом и повышенной интенсивностью движения (бани, ванные комнаты, кухни, вестибюли, коридоры, станции метрополитена, промышленные здания).

Плитки для полов должны иметь  правильную форму (квадратную, прямоугольную, шестигранную, восьмигранную, треугольную  длиной грани 50...150 мм и толщиной 10...13 мм), чёткие грани и углы, без выпуклостей, выбоин и трещин; высокую плотность, водопоглощение не более 4%; повышенное сопротивление истираемости. Однако они имеют и некоторые недостатки: большую теплопроводность, слабое сопротивление удару, малые размеры.

Сырьём для изготовления керамических плиток для полов служат высокосортные пластичные глины с понижающими температуру плавления добавками. Для придания плиткам необходимого цвета вводят красители (хромистое железо, оксид кобальта и т.д.). В производстве плиток применяют два способа подготовки массы для формования: мокрый и полусухой. Мокрый способ используют при глинах, требующих добавок плавней и красящих веществ. Сухой способ применяют при глинах, не требующих добавок.

5. Смешанные вяжущие вещества на основе битумов и дёгтей, эмульсии и пасты: изготовление, свойства, применение.

С целью более рационального  использования положительных свойств  битумов и дёгтевых вяжущих веществ, уменьшения отрицательного влияния их недостатков и создания удобных условий применения приготовляют смешанные вяжущие вещества на их основе, а также эмульсии и пасты.