1. Отделочные материалы на основе минерального вяжущего
2. Микроструктура, состав гипсовых вяжущих, их влияние на эксплуатационные свойства материалов на основе гипсовых вяжущих?
3. Рыхлые сыпучие материалы, используемые в качестве легких заполнителей для бетонов и теплоизоляционных засыпок
4. Стеновые материалы. Показатели их качества, технологические приемы повышения их эффективности
5. Разновидности красочных составов и их применение?
6. Алюминиевые сплавы, их применение в строительстве (плюсы и минусы по сравнению со сталью)
7. Различия между водопоглащающими и водопроницающими. Для каких материалов по условиям эксплуатации данные свойства являются определяющими
Отделочные материалы на основе минерального вяжущего
Отделка поверхностей интерьеров, фасадов зданий и сооружений производится с применением различных штукатурных растворов. Растворы состоят из смеси одного или двух вяжущих материалов, заполнителей, добавок, пигментов и воды. Затвердевая, растворы превращаются в твердую камневидную массу.
Растворы, применяемые в штукатурных работах, бывают различной подвижности, что в основном зависит от того, для какого штукатурного слоя они используются.
Качество раствора обеспечивается различными факторами. Свежеприготовленные растворы должны быть удобоукладываемыми, иметь хорошую подвижность, пластичность и водоудерживающую способность, хорошую прилипаемость (адгезию) к поверхности, должны быстро твердеть, иметь нужную густоту, не давать большой усадки, не растрескиваться.
Удобоукладываемость – свойство раствора легко наноситься и распределяться по поверхности, хорошо заполняя при этом все неровности. Эти свойства присущи жирным пластичным растворам (глиняным, известковым, смешанным). Жесткие цементные растворы не обладают такими свойствами.
Водоудерживающая способность – это свойство раствора, нанесенного на пористое основание, медленно отдавать воду.
Пластичность – это свойство раствора принимать и сохранять форму, приданную ему с помощью инструмента.
Для получения удобоукладываемого пластичного раствора необходимо, чтобы все пустоты между зернами заполнителя (песка) были раздвинуты тестом из вяжущего с некоторым избытком. Пустоты между песчинками занимают в среднем 35% всего объема песка. Вяжущего для приготовления раствора должно быть на 10–20% больше, чем пустот. Практика показывает, что если смешать 4 части крупнозернистого и одну часть мелкозернистого, то получится состав с наименьшим количеством пустот. Получается оптимальная (компактная) упаковка вяжущего и песка, причем вяжущее заполняет пустоты между пескчинками. Для получения растворов хорошего качества следует правильно рассчитать подбор состава раствора.
Жидкие растворы применяют для обрызга, полужидкие для накрывки, полугустые для грунта и густые для толстых налетов штукатурки. Увеличивая количество воды в растворе, переходим от густых к жидким растворам.
Увеличивая в растворе вяжущее, повышается его пластичность и удобоукладываемость.
Для подготовительных слоев штукатурки растворы подразделяются на извествовые, известково-гипсовые, цементно-известковые, цементные. Известковые растворы состоят из известкового теста и песка. Количество песка зависит от качества применяемой извести. Составы растворов: 1:1; 1:1,5; 1:2; 1:2,5; 1:3; 1:3,5 и 1:4 (известковое тесто: песок). Растворы с избытком извести растрескиваются. Растворы с избытком песка не растрескиваются, но имеют пониженную прочность. Прочность раствора характеризуется маркой. Марка раствора – это предел прочности при сжатии (Мпа) стандартных образцов – кубов с ребрами размером 70,7 мм, которые изготовляют из рабочей растворной смеси и испытывают после 28-суточного твердения. Известковые растворы изготавливают марок 4 и 10.
Известково-гипсовые растворы состоят из известкового раствора с добавлением гипса (на 1 объемную часть известкового раствора берут от 0,25 до 1 объемной части гипса).
Цементно-известковые растворы состоят из цемента, известкового теста и песка. Составы растворов: 1:1:6; 1:1:9; 1:1:11; 1:2:8; 1:3:12 и 1:3:15 (цемент: известковое тесто: песок).
Цементные растворы состоят из цемента, песка и воды. Составы растворов: 1:1; 1:2; 1:3; 1:4; 1:5; 1:6 (цемент: песок). Состав раствора для подготовительных слоев подбирают в лаборатории, так как его прочность играет большую роль при обработке нанесенной декоративной накрывки. Если декоративную штукатурку предполагается обрабатывать ударными инструментами (бучардой, троянкой), подготовительный слой должен быть прочнее накрывки. В противном случае от ударов инструмента подготовительный слой будет отходить, отваливаться от поверхности, а зерна крошки будут вминаться в него. Для обработки декоративной штукатурки циклями, терками и другими неударными инструментами подготовительный слой может быть равен по прочности накрывочному. Эти растворы должны быть такими, чтобы выполненное из них основание было прочным, одинаково пористым и обеспечивало прочное сцепление наносимого декоративного слоя. Для того, чтобы обеспечить необходимую прочность подготовительных слоев, составные части раствора подбирают в зависимости от применяемой марки вяжущего.
Таблица 1. Зависимость марки раствора от марки вяжущего
Вяжущее
Раствор
100
75
50
25
10
Цементно-известковые
200
-
-
1:0,1:2,5
1:0,5:5
1:1,7:12
300
-
1:0,2:3
1:0,4:4,5
1:0,2:9
-
400
1:0,2:4
1:0,3:4
1:0,7:6
1:1,7:12
-
500
1:0,3:5
1:0,5:5
1:1:7
-
600
-
1:0,4:4,5
1:0,7:8
-
Цементные
300
-
1:3
1:4,5
-
-
400
1:3
1:4
1:6
-
-
500
1:4
1:5
-
-
-
600
1:4,5
1:6
-
-
-
Если накрывочный слой будет тонким, то подготовительный слой во избежание просвечивания делают цветным, применяя пигменты того же цвета, которым окрашивают декоративный раствор. Приготовленный штукатурный раствор должен обладать удобоукладываемостью, т.е. он должен расстилаться под воздействием инструмента тонким плотным слоем, заполнять все неровности и хорошо примыкать к основанию. Удобоукладываемость характеризуется подвижностью раствора.
Подвижностью раствора называется его способность растекаться под действием силы тяжести. Она характеризуется величиной погружения в раствор стандартного конуса.
Таблица 2. Подвижность раствора (см) для различных слоев штукатурки
Слой
Механизированное нанесение
Слой
Ручное нанесение
Механизированное нанесение
Ручное нанесение
Обрызг
9–14
8–12
Накрывка:
Грунт
7–8
7–8
С гипсом
9–12
9–12
Без гипса
8–12
8–10
Материалы для декоративных слоев штукатурки приготавливают в виде сухих смесей. Обычно сухие смеси готовят на растворных заводах, где материалы проверяют в лаборатории, отвешивают в определенных соотношениях и перемешивают. На объекте сухие смеси затворяют водой или известковым молоком. Смесь сухих материалов можно хранить несколько дней в закрытых складах или ларях, предохраняя их от влаги. Иногда сухие смеси приготавливают на рабочих местах. Целесообразно в смесях применять песок или крошку различной крупности. Это дает возможность получить более плотный раствор и снизить расход вяжущих. Для окрашивания растворов используют сухие краски или пигменты в количестве не более 15% от массы взятых вяжущих.
Каждый материал для приготовления сухих смесей должен быть однородным по составу, поэтому перед дозированием его перемешивают. Компоненты смеси отмеривают весовым или объемным дозатором. Когда применяют объемные дозаторы (ведра, ковши, банки), насыпать в них материалы надо с одинаковой высоты. В противном случае дозы могут оказаться разной массы, так как материал, насыпаемой с большой высоты, лучше уплотняется и больше весит. Смеси перемешивают до полной однородности.
Микроструктура, состав гипсовых вяжущих, их влияние на эксплуатационные свойства материалов на основе гипсовых вяжущих
Гипсовые вяжущие материалы – воздушные вещества, получаемые из гипсового камня или ангидрита. По своим технико-экономическим показателям они относятся к эффективным строительным материалам, что обусловлено огромными запасами природного сырья, относительно низким расходом топлива при их получении, короткими сроками схватывания и твердения. Весь технологический цикл изготовления изделий на основе гипсовых вяжущих веществ можно осуществлять в заводских условиях.
Подготовка сырья заключается в его тонком измельчении либо в грубом дроблении до размеров щебня или более крупных кусков (до 70–300 мм), что зависит от типа аппарата для последующей тепловой обработки. Основной операцией является обжиг сырья с целью частичной или полной его дегидратации. Он может быть низко- и высокотемпературным.
При низкотемпературной тепловой обработке сырья в аппаратах, сообщающихся с атмосферой (например, в открытых варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных печах и др.), в которых температура поддерживается на уровне 110–1800С, продукт обжига становится полуводным гипсом CaSO4•0,5H2O. Эта разновидность продукта обжига называется гипсом β–модификации и при измельчении его в тончайший порошок образуется вяжущее вещество, называемое строительным гипсом.
При низкотемпературной тепловой обработке сырья в герметически закрытых аппаратах (пропарниках, автоклавах и др.), в которых температура поддерживается на уровне 95–1000С, а давление пара – повышенное, равное 0,15–0,3 МПа (в автоклавах до 0,6 МПа), продукт после частичной дегидратации также становится полугидратом CaSO4•0,5H2O, но другой, α–модификации (хорошо просушенного и охлажденного полугидрата). При измельчении в тончайший порошок образуется вяжущее вещество, называемое высокопрочным гипсом. Тот же эффект получается при тепловой обработке (кипячении) сырья в водных растворах некоторых солей, например хлористых кальции и магнии.
Различие между обеими модификациями низкотемпературного гипса состоит преимущественно в размере и характере кристаллов: кристаллы α – модификации – крупные в виде длинных прозрачных игл или призматические, которые формировались в условиях капельножидкой водной среды, кристаллы β–модификации – мелкие с нечетко выраженными гранями. Если первые кристалл полностью обезвоживаются при температурах 200–2100С, то вторые достигают этого уже при температурах 170–1800С. В обоих случаях обезвоживания не наблюдается видимых изменений в кристаллических структурах. Обезвоженные полугидраты имеют ту же кристаллическую решетку, что и полугидрат. Для производства высокопрочного гипса требуется сырье (камень) первого сорта.
Качественные характеристики получаемых двух видов гипса не одинаковы по ряду показателей. Строительный гипс – порошок белого цвета плотностью 2,2–2,5 г/см3. Его средняя плотность в рыхлом состоянии 800–1100 и в уплотненном – 1250–1450 кг/м3. Он обладает высокой водопотребностью: для получения теста нормальной густоты необходимо 50–70% воды по массе, а удобоукладываемое тесто в производственных условиях требует до 60–80% воды от массы вяжущего вещества. По срокам схватывания гипс различают: быстросхватывающийся (начало через 2 мин., конец – не позднее 15 мин.), нормально-схватывающийся (начало через 6 мин., конец – не позднее 30 мин.), медленносхватывающийся (начало – не ранее 20 мин., окончание схватывания не нормировано). По пределу прочности при сжатии через 1,5 ч. после изготовления образцов имеется 12 марок – от Г‑1 до Г‑25 (цифры обозначают минимально допустимый предел, МПа). Эта разновидность гипса имеет низкую водостойкость, при увлажнении он склонен к ползучести. При более тонком помоле продукта обжига из β-полугидрата сульфата кальция получают гипс формовочный, при использовании сырья повышенной чистоты – медицинский гипс.
Высокопрочный гипс имеет плотность 2,72–2,75г/см3, а его средняя плотность – в тех же пределах, что и гипса строительного. Водопотребность для нормальной густоты теста – около 40–45%, т.е. более низкая, что вызвано его пониженной удельной поверхностью и повышенной крупностью кристаллов. Он обладает повышенной прочностью при сжатии (свыше 25–30 МПа), но не водостоек и имеет тенденцию к ползучести во влажном состоянии (1–3% влаги). Прочность при растяжении в 6–8 раз меньше, чем при сжатии образцов в сухом состоянии. В последние годы в нашей стране были проведены исследования по расширению сырьевой базы за счет снижения содержания требований к содержанию двугидрата кальция (вплоть до 3‑го сорта) за счет улучшенной технологии со снижением до минимума остаточного и вторичного двугидрата и переводом их в β-модификацию гипса. Получается улучшенный высокопрочный гипс для изготовления гипсобетона, растворов, арболита и других изделий.
Строительный и формовочный гипс с успехом используют при производстве перегородочных панелей, сухой штукатурки, гипсолитных деталей, вентиляционных коробов, огнезащитных и звукопоглощающих изделий и др.
при температурах 450–7500С растворимый ангидрит переходит в нерастворимый, вследствие чего тесто из порошкообразного ангидрита и воды практически не твердеет. На его базе основано производство ангидритового цемента – продукта обжига природного двуводного гипса при температуре 600–7000С с последующим тонким помолом с добавлением минеральных веществ. К таким добавкам относятся смесь сульфата и бисусьфата натрия с медным купоросом, известь (2–5%), основной доменный шлак (10–15%) и др. В присутствии указанных добавок ангидрит взаимодействует с водой и приобретает способность схватываться и твердеть. Предел прочности при сжатии у ангидритового цемента составляет 10–20 МПа, начало схватывания наступает не ранее 30 мин., конец – не позднее 24 ч.
Гипс высокообжиговый (экстрих-гипс) получают при обжиге гипсового сырья до температур 800–9500С, когда продукт обжига вновь приобретает свойства схватываться и твердеть без каких-либо добавочных веществ. Эта «добавка» возникает в обжигаемом сырье вследствие термической диссоциации сернокислого кальция (2CaSO4→2CaO+2SO2+O2) в виде свободного оксида кальция. Тонко измельченный порошок и является высокообжиговым гипсом (эстрих-гипсом). Начало схватывания теста из эстрих-гипса наступает не ранее 2 ч., но его можно ускорить добавками, например NHSO4; предел прочности при сжатии составляет 10–20 МПа, а водостойкость несколько выше, чем у низкотемпературных гипсовых вяжущих и ангидритового цемента. Его применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов, например, искусственного мрамора, штукатурных растворов, устройства бесшовных полов и подготовки оснований под линолеум и др.
В целях улучшения качества эстрих-гипса рекомендуется применять сырье с содержанием до 5–7% доломитов и известняков и до 7–10% глинистых примесей. Тогда возникает некоторое количество силикатов, алюминатов и ферритов кальция, повышающих водостойкость готового продукта обжига. Но ее можно повысить и введением гидрофобных добавок или минеральные – шлака, извести, портландцемента и др.
