Назначение вяжущих материалов — связать в монолитное целое все компоненты будущего изделия или конструкции. Различают два вида вяжущих материалов: твердеющие только на воздухе — воздушные и материалы, на свойства которых после начала схватывания вода не может оказать отрицательного воздействия, а в некоторых случаях оказывает даже положительное воздействие — гидравлические. К воздушным относятся глина, гипс и воздушная известь. К гидравлическим — гидравлическая известь и цементы.

Глина — это мягкая, мелкодисперсная разновидность горных пород. При разведении водой образует пластичную массу, легко подвергающуюся любому формообразованию. При обжиге глина спекается, твердеет и превращается в камневидное тело, а при более высоких температурах обжига расплавляется и может достичь стекловидного состояния.

В зависимости от примесей глина принимает разный цвет окраски. Наиболее ценный сырьевой вид глины — белая глина или иначе каолин.

Глина имеет свойство впитывать воду до определённого предела, после которого она уже не в состоянии её впитывать или пропускать через себя. Это свойство глины используется для создания насыпных гидроизоляционных слоёв.

В зависимости от стойкости глины к температуре выделяют глины легкоплавкие, тугоплавкие и огнеупорные. Их температуры плавления соответственно от 13800С до 15500С и выше. Чистый каолин плавится при температуре выше 17500С.

Тугоплавкие глины служат сырьём для изготовления огнеупорных материалов.

Известь получают путём обжига известняка при высоких температурах. Полученную таким образом известь называют известь-кипелка за то, что при контакте с водой идёт активное выделение углекислого газа. Этот процесс называют «гашением». Для большинства случаев применения извести она должна быть «погашена».

Погашенная известь превращается в тесто, которое можно хранить много лет. От продолжительного хранения свойства извести могут даже улучшиться.

Для получения вяжущего раствора известковое тесто смешивают с песком. Такой раствор используют при кладке фундаментов под печи, дымовых труб и применяют для оштукатуривания стен домов и печей.

Гипс получают путём обжига горной породы — гипсового камня и последующего измельчения продукта обжига. Гипс существенно уступает цементу по прочности изделий, полученных при его использовании в качестве вяжущего материала, а также уступает ему в гигроскопичности — способности противостоять прониканию влаги в тело конструкции. Поэтому гипс применяют в конструкциях и растворах, работающих внутри помещений. Гипс бывает марки А — быстротвердеющий (конец схватывания — менее 15 мин) и марки Б — нормальнотвердеющий (конец схватывания — 30 мин). Гипс служит основой растворов для заделки мелких неровностей и трещин бетонных плоскостей стен и потолочных перекрытий, а также оштукатуривания печей.

Цемент — наиболее распространённый вяжущий материал, позволяющий получать изделия и конструкции высочайшей прочности. Цемент — результат мелкодисперсного измельчения продуктов спекания одного из видов глины — мергеля или смеси известняка и глины. Процесс спекания ведётся в специальных печах.

При измельчении к продуктам спекания делаются дозированные добавки гипса, шлака, песка и других компонентов, что позволяет получать цемент с самыми различными свойствами.

В зависимости от исходного сырья и введённых добавок цементы подразделяют на портландцементы и шлакопортландцементы. Среди портландцементов выделяют быстротвердеющие и портландцементы с минеральными добавками.

Бетонные конструкции, в которых используется та или иная марка цемента, могут приобретать уникальные свойства. Прежде всего, это особо прочные бетоны, например, для взлётных полос аэродромов и ракетно-стартовых площадок, морозо-, огне- и солеустойчивые марки.

Для обозначения максимальных прочностных качеств цемента применяется понятие «марка». «Марка 400» обозначает, что в заводской лаборатории при пробном испытании затвердевшего цементного кубика с ребром 100 мм при раздавливании на прессе он выдержал нагрузку не менее 400 кг/см2. Наиболее распространёнными являются марки от 350 до 500. Изготавливается цемент до 600-й и даже 700-й марки.

Все цементы имеют достаточно быстрое время твердения. Начало твердения-схватывания лежит в пределах 40-50 мин, а конец твердения — около 10—12 часов.

Ниже приводится краткое описание наиболее широко применяемых в строительстве цементов.

Портландцемент 400-Д20 рекомендуется для производства монолитных, бетонных и железобетонных конструкций, сборных железобетонных изделий, строительных растворов.

Портландцемент 500-Д5 применяется для строительства гидротехнических сооружений, для производства высокопрочных сборных железобетонных конструкций, монолитных железобетонных сооружений, аварийных ремонтных работ при высокой начальной прочности.

Сульфатостойкий цемент. Применяется для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию сульфатных вод преимущественно в условиях переменного горизонта воды при систематическом замораживании и оттаивании, или увлажнении и высыхании, а также свай, сооружений опор, мостов, предназначенных для службы в минеральных водах.

Напрягающий цемент. Применяется при строительстве и ремонте подземных ёмкостных сооружений, бассейнов, подвалов, подземных гаражей, безрулонной эксплуатируемой кровли, транспортных и коммуникационных тоннелей, в том числе тоннелей метро; полов общественных зданий, трещиностойких водонепроницаемых стыков, швов всех видов, восстановления их водонепроницаемости.

Тампонажный цемент. Применяется для цементирования нефтяных, газовых и других скважин.

Высокоглинозёмистый цемент ВГЦ. Использование ВГЦ обеспечивает бетонам и растворам быстрое твердение и высокую прочность в ранние сроки, стойкость в агрессивных средах и высокую огнеупорность. Эти свойства делают высокоглинозёмистый цемент ценным материалом при проведении восстановительных работ — при прорывах плотин, труб, для ремонта дорог и мостов, при срочном возведении фундаментов. Большой диапазон рабочих температур (до 1750оC) позволяет широко использовать ВГЦ для футеровки шахтных колодцев, тепловых агрегатов чёрной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, керамической цементной промышленности.

Белый и цветной цемент. Применяется для архитектурно-отделочных и скульптурных работ, покраски кирпичных, шлакоблочных, бетонных и др. оштукатуренных частей здания и сооружений. Белый и цветной цемент — это прочный и долговечный материал, не содержит вредных добавок и хлористых соединений.

Более подробно остановимся на супербелом портландцементе.

Его производитель — датская компания «Ольборг Портланд», многие годы известна на рынке строительных материалов. Фирма выпускает несколько видов обычного цемента. Но наиболее важным продуктом здесь считают всё же супербелый портландцемент. В данный момент этот вид цемента поставляется более чем в 70 стран мира и находит там самое широкое применение, от строительства до реставрации.

Его популярности способствует не только достаточно эксклюзивные свойства, но и широкие возможности применения. Белый цемент является материалом с уникальными характеристиками, которые позволяют использовать его в изготовлении скульптурных элементов, колонн, а также при отделочных работах, например, фасада здания. Эстетические требования, предъявляемые к фасадам и другим парадным строительным элементам, делают применение белого цемента особенно эффективным.

Его использование позволяет получить уникальный продукт с вкраплениями мрамора — «Тераццо», из которого изготавливают различного вида плитки, напольное покрытие, а также лестничные марши. Более того, тот факт, что белая поверхность является более светоотражающей, чем серая, позволяет использовать белый цемент для изготовления ступеней, лестниц, уличных и тротуарных плит и блоков, барьеров безопасности, тоннельных скатов и т. д. Наконец, супербелый портландцемент применяется в известковом растворе, красках на цементной основе, штукатурках, а также в производстве сухих смесей. Именно как составляющий компонент в сухих смесях белый цемент более всего и известен на российском строительном рынке.

Остальные его качества ещё не в полной мере используются отечественными строителями. А все попытки производить продукцию подобного качества непосредственно в нашей стране положительных результатов не дали. Компания «Ольборг Портланд» использует для производства супербелого цемента сверхчистый известняк и тонкомолотый песок. Поэтому неудивительно, что датский супербелый цемент согласуется с местными стандартами на всех рынках его сбыта.

Цемент, как и любой другой материал, применяемый в строительстве, различается по своим физико-техническим характеристикам в зависимости от того, в каких условиях предполагается его эксплуатация.

Покупая цемент, надо обращать внимание на следующие обозначения, указывающие его особенности. Марка цемента обозначается буквами М или ПЦ с рядом стоящей цифрой. Она указывает на максимальные прочностные качества цемента. Так, маркировка цемента М500 будет обозначать, что данный вид цемента способен выдержать нагрузку в 500 кг/см. Эти данные получают в заводских лабораториях при обязательных пробных испытаниях каждой новой партии цемента. Самыми популярными марками цемента являются марки от 350 до 500. Однако для особо ответственных работ изготавливают цемент с маркировкой, достигающей отметки 700.

Второй наиболее важной характеристикой цемента, отражённой в его маркировке, является процентное содержание добавок. Оно обозначается литерой Д. Например, цемент с маркировкой Д20 будет содержать 20% добавок. Эта характеристика важна потому, что процент добавок влияет на пластичность и прочность цемента. Если цемент обладает какими-либо дополнительными специфическими свойствами, то на это указывают специальные обозначения. Так, например, сульфатостойкий цемент будет дополнительно маркирован аббревиатурой СС.

Добавление цемента в другие материалы придаёт им уникальные свойства. Прежде всего, они касаются прочностных характеристик. Всем известно, что цементные добавки часто используют в бетонных, а, следовательно, и в железобетонных конструкциях. Это касается не только строительства домов, но и таких объектов, как взлётные полосы аэродромов и ракетно-стартовых площадок, где прочность играет немаловажную роль.

Как уже было сказано выше, самыми популярными марками цемента являются марки от 350 до 500. Рассмотрим основные характеристики и применение некоторых из них.

Марка цемента М (ПЦ) 400 — Д20 указывает на то, что этот вид цемента обладает повышенной морозостойкостью и водостойкостью. Основная сфера применения такого цемента — строительство (сюда входит как жилищное, так и промышленное, сельскохозяйственное). Его используют при изготовлении сборного железобетона, стеновых перекрытий, фундамента и т. д.

Практически аналогичными свойствами и сферой применения обладает цемент марки М 500 — Д20. Помимо хорошей водостойкости и морозостойкости данный вид цемента обладает пониженной сопротивляемостью коррозийным воздействиям. Его применяют, как и цемент марки ПЦ 400 — Д20 для строительства, а так же он подходит для штукатурных, кладочных и других ремонтно-строительных работ и изготовления различных строительных растворов.

Цемент марки М 500 — Д0, введённый в состав бетона, придаёт последнему такие характеристики, как: повышенная морозостойкость, водостойкость, долговечность. Он незаменим в промышленном строительстве, особенно при выполнении аварийных и восстановительных работ.

При строительстве сооружений, так или иначе связанных с воздействием пресной или минерализованной водой, надо использовать цемент марки ПЦ (М) 400 — Д0. Без него не обойтись при изготовлении бетонных конструкций с применением термовлажностной обработки. Так же этот цемент хорош для изготовления бетонных и строительных растворов. Ещё одной важной характеристикой цемента является его время твердения. Этот процесс проходит в несколько этапов: первый — схватывание (начало твердения) цемента. Он занимает 40—50 минут. Второй — конец твердения. Он наступает через 10 —12 часов.

От правильного выбора цемента при строительных работах зависит то, как долго и как эффективно будет эксплуатироваться то или иное сооружение. 

От качества раствора зависит прочность печной кладки. Раствор — это смесь вяжущих веществ, заполнителя и воды. Его назначение — связывать воедино отдельные камни, кирпичи, блоки. Характеризуются растворы численным соотношением вяжущих веществ и заполнителей. Например, 1:1 означает, то что на одну объемную часть вяжущего вещества необходимо взять одну объемную часть заполнителя, 1:3 — на одну часть вяжущего вещества требуется три части заполнителя. Кроме простых составляют сложные растворы из двух вяжущих веществ и заполнителя. Сложные растворы могут быть цементно-известковыми, цементно-глиняными, известково-глиняными. Не всегда части берут целыми единицами, иногда приходится брать десятыми долями. Например, в некоторые глины или известь добавляют не одну часть заполнителя, а 0,25 или 0,5 и т. д., то же относится и к сложным растворам, где какое-то вяжущее берется не целыми единицами.

Необходимо помнить, что тощие растворы не обладают нужной пластичностью и крепостью, жирные — пластичны, но при высыхании образуют трещины, поэтому самые распространенные — средней пластичности, или нормальные, в которых в норме вяжущее и наполнитель, они прочны, не трескаются при высыхании и дают минимальную усадку. Следовательно, растворы нужно тщательно подбирать, то есть брать в норме вяжущее вещество и заполнитель. Воду во всех случаях берут в зависимости от требования к густоте раствора. Приготовленные растворы следует хранить закрытыми во избежание их загрязнения. Известковые, цементные и сложные растворы наносят только инструментом.

Глиняный раствор

Главным недостатком глиняного раствора является его неустойчивость к воздействию влаги, поэтому глиняный раствор используют только при кладке основного массива печи. Для возведения печной трубы или фундамента он непригоден.

Шов глиняного раствора не должен превышать по толщине 5 мм, иначе под действием высоких температур он начнет трескаться, и в образовавшиеся пустоты будет проникать воздух, ухудшая работу печи. Такой раствор нужно готовить из хорошей глины и мелкого просеянного песка с диаметром песчинок не более 1 мм. Раствор следует тщательно перемешать.

Глиняные растворы подразделяются на жирные, нормальные и тощие. Жирные растворы обладают хорошей пластичность, однако сильно растрескивается при высыхании. Тощие растворы практически не имеют пластичности, крошатся и весьма непрочны.

Нормальные растворы при правильно подобранном сочетании вяжущего компонента и заполнителя в меру пластичны, практически не подвержены растрескиванию при высыхании, дают минимальную усадку, т. е. почти не меняют своего объема. Именно ими рекомендуется пользоваться при возведении печей.

Густота раствора — фактор немаловажный. На вид правильно приготовленный раствор должен быть однородным, т. е. участков из одного заполнителя или глины быть не должно. По своей густоте раствор должен напоминать сметану, это легко проверить. При кладке намоченного кирпича лишний раствор должен легко выдавливаться тяжестью самого кирпича и при легком нажиме на него рукой.

Нелишним будет проверить и качество используемой глины. Сделать это можно следующими способами. Готовится несколько растворов с различным содержанием глины и песка. Делается это так. Отмеряют пять одинаковых порций глины, после первую порцию оставляют в чистом виде, во вторую порцию добавляют 10% песка, в третью — 25%, в четвертую — 75% и в пятую — 100%, т. е. столько же, сколько и глины. Если известно, что глина жирная, то количество песка берется для второй порции 50%, для третьей — 100%, для четвертой — 150% и для пятой — 200% от количества глины.
Каждую порцию раствора необходимо хорошо перемешать до состояния полной однородности, затем, понемногу добавляя воду, нужно получить достаточно густое тесто, которое не должно прилипать к рукам.

Из каждой порции раствора делают по 2 —3 шарика диаметром 4 —5 см и 2 —3 пластинки толщиной 2 —3 см. Шарики и пластинки помечают и сушат 10 —12 дней в помещении без сквозняков, с постоянной комнатной температурой. Если высохшие шарики и пластинки не растрескались и шарики, падая с высоты 1 м на пол, не рассыпаются, раствор можно считать нормальным, т. е. годным для строительства. Если раствор окажется тощим, то пластинки будут легко ломаться, а шарики при падении – рассыпаться. Пластинки и шарики из жирного раствора растрескиваются при сушке.

Для более точного определения качества раствора сырые шарики помещают между двумя строганными дощечками и сдавливают до тех пор, пока на шариках не образуются трещины. На шариках из раствора малой пластичности большие трещины появляются уже при сжатии шариков на 1/5 —1/3 их диаметра. На шариках из раствора средней пластичности мелкие трещины образуются при сжатии на 1/3 их диаметра. Тонкие трещины на шариках из высокопластичного раствора появляются при сжатии на 1/2 их диаметра.

Можно также вместо шариков приготовить жгутики толщиной 1 —1,5 см и длиной 15 —20 см. При растяжении жгутик из малопластичного раствора почти не растягивается и дает неровный разрыв. Жгутик из раствора средней пластичности вытягивается плавно и обрывается, когда его толщина в месте разрыва составляет 1/5 —1/6 первоначальной толщины. Жгутик из пластичного и высокопластичного растворов вытягивается плавно, постепенно утончаясь, и рвется при толщине около 1/8 —1/10 своего диаметра.

Еще один способ проверки глиняного раствора на пластичность – это свернуть жгутик из него в кольцо вокруг деревянной палочки диаметром 4 —5 см. При таком сгибании жгутик из раствора с малой пластичностью покроется трещинами и разрывами, при средней пластичности в местах сгибания образуются мелкие трещины, но сам жгутик остается цел. При высокой пластичности раствора ни трещин, ни разрывов не будет.

143. Определение пластичности (жирности) раствора веслом; а — малая пластичность (тощий раствор); б — средняя пластичность (нормальный), в — высокая пластичность (жирный); 144. Определение пластичности глиняного раствора способом «шарика»: а — шарик из раствора малой пластичности (сжатие 1/5—1/4 диаметра). б — шарик из высокопластичного раствора (сжатие 1/2 диаметра); 145. Определение пластичности глиняного раствора способом «жгутика» (слева — растягиванием, справа — сгибанием вокруг скалки)

Таким образом, двух или трехкратное повторное испытание способом раздавливания шарика, растягивания и сгибания жгутика дает возможность выбрать глину средней пластичности, пригодную для изготовления кирпича-сырца и глиняного раствора, применяемых для кладки печей. Такой раствор хорошо выдерживает нагревание до 800 —1000 °С, не теряет при этом прочности и не выделяет вредных испарений. При нагревании и остывании раствор изменяет свой объем одинаково с кирпичом и не расстраивает кладку, сохраняя ее без растрескивания. Определив соответствующий состав глиняного раствора, приступают к его приготовлению.

Напоминаем, что количество раствора, идущего на печную кладку, довольно велико — от 1/13 до 1/10 объема печи, считая по наружному размеру. В среднем считают, что на 100 штук кирпича нужно глины от 2 до 2,3 ведра, песка — от 1,5 до 2 ведер. Необходимо знать, что чем ровнее кирпич, чем через более частое сито процежен глиняный раствор и чем тоньше швы, тем меньше пойдет раствора для выполнения работы. В дальнейшем для каждой печи будет указано нужное количество глины и песка для приготовления раствора. Эти данные даются условно, так как все зависит от качества материалов и техники кладки. Печная кладка должна иметь тонкие швы. Чтобы получить тонкие швы, материалы в отдельности просеивают или раствор процеживают через сито. При процеживании раствор еще раз дополнительно перемешивают, чтобы в нём не осталось сгустков и он стал совершенно однородным.

Раствор приготовляют таким, чтобы он имел хорошую пластичность и прочность. Обычно берут одну часть глины и столько же песка или в соотношении 1:2. Гораздо лучше, когда глину проверяют. Количество воды равняется примерно 1/4 объема глины. Нормальные по жирности и пластичности растворы обладают достаточно хорошей прочностью. Высыхая, они не трескаются, не дают большой усадки и мало выкрашиваются из швов.

Кирпич-сырец — лучший материал для приготовления раствора. В нем тщательно подобран состав глины и песка. Такие глины требуют только размачивания водой и тщательного разминания комков. Воды берут столько, чтобы получить раствор нужной густоты или до рабочего состояния.

Любую глину перед приготовлением раствора следует проверить. Например, берут пять одинаковых порций глины (по 0,5 или 1 л). В нее добавляют воду в таком количестве, чтобы получилось крутое глиняное тесто. Первую порцию оставляют в чистом виде, во вторую добавляют 10% песка, в третью — 25%, в четвертую — 75% и в пятую -100%. Если испытываемая глина жирная, то количество песка берут для второй порции — 50%, для третьей — 100, для четвертой — 150 и для пятой — 200%. Каждую порцию в отдельности хорошо перемешивают с добавлением воды до тех пор, пока раствор не станет совершенно однородным и влага не распределится равномерно по всей массе. После этого в приготовленные порции глины добавляют песок и воду, еще раз тщательно перемешивают, получая крутое тесто.

В готовом растворе не должно быть сгустков или крупных частиц. Правильно сделанные глиняные растворы могут храниться неограниченное количество времени, в случае засыхания их просто разводят водой.

Перед началом кладки кирпич вымачивают в воде в течение суток. Печная кладка, выполненная из вымоченного кирпича и хорошо приготовленного глиняного раствора, может стоять веками, и для ее разбора часто требуется зубило. Если же кирпич просто сполоснули и положили на плохо приготовленный раствор, то такая кладка, соответственно, продержится недолго и разобрать ее можно будет голыми руками. При возведении конструкции из шамотного или огнеупорного кирпича раствор готовят из огнеупорной глины и шамота (1 : 1).

Приготовление раствора из просеянных материалов

Просеивают песок через сито. Глину кладут в крепкую посуду, чаще всего бочку или ящик, заливают ее водой, разминают крупные куски, хорошо перемешивают и оставляют на сутки - двое. Следует учесть, что чем глина больше находится в воде, тем ее частицы лучше размокают и она становится пластичнее. Замоченную глину еще раз перемешивают (лучше ее перемешивать неоднократно) и процеживают через сито в другую посуду, получая сметанообразную массу. Приготовив нужное количество глины, приступают к приготовлению раствора, отмеривая при этом глину и песок нужными частями. Сперва рекомендуется насыпать в ящик слой песка, затем налить глину, засыпать ее вторым слоем песка и тщательно перемешать. Для полной однородности раствор процеживают через сито.

Хорошо перемешанным раствор считается тогда, когда при растирании его между пальцами ощущается шероховатый слой песчинок, а не скользкая пленка с отдельными песчинками в ней. Нормально приготовленный раствор похож на густую сметану, он легко сползает со стальной лопаты и не растекается на ней. На таком растворе выполняют печную кладку.

Приготовление раствора из непросеянных материалов

Замачивают глину за сутки - двое, разминая при этом комки. Затем на деревянный щит-боек, а можно и на землю, но это хуже, насыпают грядкой отмеренное количество просеянного песка. По длине этой грядки делают канавку и заполняют ее нужным количеством глины. Собирают с краев грядки песок, засыпают им глину и все перелопачивают стальной лопатой. Эту работу лучше выполнять вдвоем. Если масса густая, то в нее добавляют немного воды. В процессе перемешивания стараются разбивать отдельные комки, доводя раствор до полной однородности. Затем его сгребают в узкую длинную грядку шириной 300—350 мм и высотой 200—250 мм и приступают к так называемой «рубке» раствора деревянным веслом или лопатой, нанося удары поперек грядки. Ударяют лопатой так, чтобы она достигала деревянного настила и каждый удар приходился рядом с другим, как бы отрезая ломти раствора. Этот процесс повторяют многократно до полного смешивания глины с песком и одновременного разминания всех сгустков глины. Попутно удаляют камешки и другие примеси. После этого кучу снова перелопачивают, сгребают и снова мнут, повторяя эту операцию три-четыре раза.

Когда все комки будут разбиты и раствор станет однородным, в него добавляют воду до густоты теста и еще раз перемешивают. Окончательно добавляют воду до нужной густоты перед началом кладки на рабочем месте. В приготовленном таким образом растворе всегда остаются различные комки, крупные песчинки, мелкие камешки, которые приходится удалять в процессе работы. Швы на таком растворе могут быть толщиной около 10 мм. Не исключается возможность травмирования рук. Поэтому его лучше пропустить через сито с ячейками не реже 3х3 мм.

Глиняные растворы имеют низкую марку: в сухом состоянии — от 4 до 8 кгс/см2, во влажном — до 2кгс/см2. Чтобы повысить прочность раствора, а следовательно, печной кладки, на одно ведро глиняного раствора можно добавить от 100 до 250 г поваренной соли или не более 1 литра портландцемента. От большого количества цемента возможно образование трещин в швах кладки. Цемент не только увеличивает прочность раствора, но и придает ему повышенную пластичность и удобство в работе. Соль предварительно растворяют в небольшом количестве воды, добавляют эту воду в глиняный раствор и все тщательно перемешивают. Цемент затворяют водой до получения жидкой сметанообразной массы, которую вливают в глиняный раствор, и все смешивают до полной однородности. Растворы с солью и цементом иногда наносят руками, но предпочтительнее кельмой или лопаткой.

Известковый и известково-гипсовый растворы

Раствор приготовляют чаще всего из известкового теста, песка и воды, количество которой зависит от густоты раствора. Применяют его в основном для кладки фундамента под печи и кладки трубы выше кровли. Для придания прочности в него добавляют цемент, а для быстроты схватывания - гипс (в основном в штукатурных работах). Чем лучше известковое тесто, тем выше качество раствора, и наоборот. Поэтому комовую известь-кипелку гасят, заливая ее водой и выдерживая в творильных ямах нужное время. От умения гасить известь зависит ее качество и максимальный выход известкового теста.

Гасить известь лучше всего в ящике, где ее удобнее перемешивать, чем в бочке. Сливать гашеную известь можно в любую посуду, но лучше в вырытую в земле, так называемую, творильную яму. Ее лучше всего обшить досками. Там она может храниться длительное время (десятками лет), если ее засыпать сверху землей слоем не тоньше 500 мм. Чем больше она хранится, тем выше качество, но только без доступа воздуха. Сливать известь надо через сито с ячейками не менее 5х5 мм.

Быстрогасящуюся известь гасят так. Вначале наливают в гасильный ящик воду, примерно на половину его высоты. Заполняют ящик известью в несколько приемов, равномерно распределяя ее там. При появлении паров воды все интенсивно перемешивают, разбивая при этом отдельные куски и добавляя воду до тех пор, пока не прекратится выделение пара. В загашенную известь добавляют столько воды, чтобы получилось однородное известковое молоко, и оставляют на некоторое время, чтобы погасились оставшиеся кусочки. Затем все перемешивают и процеживают через сито в посуду или творильную яму.

Для гашения среднегасящейся извести в гасильный ящик сначала насыпают известь-кипелку на 1/4 его высоты и заливают водой до половины слоя насыпанной извести. При появлении паров воды начинают перемешивать известь с одновременным разбиванием кусков, добавлением воды небольшими порциями, чтобы предупредить высыхание и перегорание извести. После прекращения выделения пара добавляют воду, все тщательно перемешивают и полученное известковое молоко через некоторое время сливают через сито в посуду или творильную яму.

Медленногасящуюся известь сперва насыпают в гасильный ящик на 1/4 его высоты, увлажняют небольшим количеством воды и выдерживают до тех пор, пока в извести появятся трещины и другие признаки гашения. После этого небольшими порциями воды поливают известь, соблюдая при этом осторожность, чтобы не охладить начавшую гаситься известь. По мере гашения небольшими порциями добавляют воду и все перемешивают. После гашения известь разбавляют водой до густоты известкового молока, немного выдерживают и сливают через сито для хранения.

В холодное время года медленногасящуюся известь для ускорения гашения надо заливать горячей водой. Остатки непогасившейся извести складывают в отдельную посуду и заливают водой, оставляя на некоторое время, часть ее может погаситься. Гашеную известь рекомендуется выдержать не менее месяца и только после этого применять в дело. Чем больше выдерживается известковое тесто, тем выше его качество. Приготовляют раствор на основе извести так. Известковое тесто процеживают через частое сито с отверстиями не реже 3х3 мм. Через него же просеивают и песок. Если тесто очень густое, то его предварительно размешивают с добавлением воды. В известковое тесто добавляют песок и все тщательно перемешивают до однородного состояния. Густоту раствора регулируют добавлением воды. Количество песка зависит от качества извести. На одну объемную часть известкового теста добавляют от 0,5 до 5 объемных частей песка, чаще всего две-три части, что зависит от ее жирности. Тощий раствор не имеет прочности, жирный сильно растрескивается. Самый лучший — это нормальный по жирности, который определяют следующим способом. Раствор перемешивают остроганным веслом в течение 2-3 мин, затем весло вынимают. Если раствор к веслу не прилип, а только испачкал его, значит, он тощий, если раствор прилип местами в виде отдельных сгустков или покрыл весло слоем в 2-3 мм, то он нормальной жирности, если же раствора прилипло много (толстым слоем), то он жирный. В тощие растворы необходимо добавлять известковое тесто, а в жирные - песок. Известковые растворы можно хранить несколько суток.

Известково-гипсовый раствор в основном применяют для отделки или оштукатуривания поверхностей печей. Приготовляют его из известкового раствора и гипса, который ускоряет схватывание и повышает прочность известкового раствора. Кроме известково-гипсовых в отделке печей применяют также и другие составы растворов, о которых будет сказано в соответствующем разделе.

Цементный раствор

Раствор приготовляют из цемента, песка и воды. Он самый прочный, твердеет на воздухе и в воде. В печных работах применяют для кладки фундаментов в сырых местах или грунтах, насыщенных водой, а также для кладки труб выше кровли. Он быстро схватывается (начало схватывания — 45 мин, конец схватывания — не позднее 12 ч). Применять его следует не позднее часа с момента приготовления, при более длительных сроках он снижает свою прочность. Марка или прочность раствора на сжатие бывает разная и зависит от количества составляющих и марки цемента. Составы раствора — 1:1; 1:1,5; 1:2; 1:2,5; 1:3; 1:3,5; 1:4; 1:4,5; 1:5; 1:5,5 и 1:6.

Приготовляют раствор так. Просеивают цемент и песок через сито с отверстиями 3х3 мм, предварительно отмерив их. Нужное количество песка насыпают грядкой и сверху посыпают цементом. Все тщательно перемешивают (гарцуют) до полной однородности, а иногда дополнительно просеивают через сито. Получают сухую смесь, которую затворяют водой до нужной густоты. Не следует приготовлять много смеси, так как от длительного хранения цемент с сырым песком перегорает и снижает свою прочность. Сложный раствор приготовляют из двух вяжущих компонент и одного заполнителя: обычно цемента, известкового теста, песка и воды. Применяют для кладки фундаментов во влажном грунте и труб выше кровли. Раствор может быть различных составов. Например, на одну часть цемента берут от одной до трех частей известкового теста, и от шести до пятнадцати частей песка. Конечно, могут быть и другие составы по объему.

Раствор приготовляют разными способами. В одном случае сначала из цемента и песка приготовляют сухую смесь. Затем известковое тесто разводят водой до густоты сметаны. Все эти материалы отмеривают точными объемными дозами. В разведенное известковое тесто добавляют приготовленную порцию цементной смеси, все тщательно перемешивают, и, если надо, для получения раствора нужной густоты, добавляют воду и еще раз перемешивают. В другом случае, — из отмеренного количества песка и известкового теста приготовляют раствор, насыпают в него отмеренную порцию цемента и все тщательно перемешивают. Можно цемент предварительно смешать с водой до сметанообразного состояния. Воду добавляют в нужном количестве для получения раствора надлежащей густоты. Этот раствор пластичнее цементного, ниже по прочности и его необходимо приготовлять в таком количестве, чтобы употребить в дело за один час с момента приготовления.

Применение гипсовых вяжущих в строительстве имеет тысячелетнюю историю, начавшуюся ещё до нашей эры. Гипсовые вяжущие традиционно использовали в Древнем Египте, Персии, Риме, Греции при возведении зданий и сооружений, многие из которых сохранились до наших дней.

Мировое потребление природного гипса уже в 2005 г. превысило 110 млн. т, а синтетического достигло 200 млн. т. Крупнейшими потребителями и производителями природного гипса являются страны Северной Америки, Юго-Восточной Азии и Западной Европы.

Использование составов на основе гипсовых вяжущих обусловлено во многом совокупностью положительных свойств, присущих только данной группе вяжущих. В первую очередь это отсутствие усадочных деформаций, быстрый набор прочности, хорошие тепло- и звукоизолирующие свойства, хорошая огнестойкость. Так как применение составов ориентировано в основном на производство внутренних работ, то к привлекательным свойствам добавляются также хорошие экологические характеристики и высокая паропроницаемость.

Для России широкое использование гипсовых вяжущих при возведении и отделке зданий и сооружений особенно актуально: половина запасов мировых разведанных месторождений гипса находится на территории России; стоимость производства гипсового вяжущего более чем в 5 раз ниже стоимости производства цемента; на тонну продукции при производстве гипса расход энергии до 6 раз меньше, чем при производстве одной тонны цемента; использование материалов на основе гипсовых вяжущих создаёт более комфортные условия для пребывания человека в помещении в различных климатических зонах при большом диапазоне изменения температурно-влажностных параметров; сроки производства работ с использованием бетонов и растворов на основе гипсовых вяжущих в несколько раз ниже, чем при работе с аналогичными материалами на основе портландцемента.

Однако несмотря на многовековой опыт использования и высокие потребительские свойства современное применение в составах сухих строительных смесей наиболее доступного в России гипсового вяжущего в-полугидрата ограничивается штукатурками и шпатлёвками для помещений с нормальным режимом эксплуатации. В основном это связано с тем, что составы имеют низкую водостойкость и невысокие прочностные характеристики. Как правило, коэффициент размягчения для таких составов не превышает 0,4, а прочность при сжатии 4—6 МПа.

Повышение водостойкости материалов на основе гипсовых вяжущих до уровня материалов на основе гидравлических вяжущих означало бы существенное расширение области применения данных составов, а в сочетании с преимуществами гипсовых вяжущих составы на их основе представили бы серьёзную конкуренцию составам на основе портландцемента.

Низкая водостойкость материалов на основе гипсовых вяжущих определяется, прежде всего, достаточно хорошей растворимостью двуводного гипса в воде, а также значительной пористостью затвердевших растворов и бетонов на основе гипсовых вяжущих. Исходя из этого, основными направлениями повышения водостойкости данных составов является снижение растворимости двуводного гипса и пористости материала с одновременным закрытием пор для предотвращения доступа воды внутрь материала. Поэтому при проектировании состава используют компоненты, обеспечивающие максимально возможную водостойкость без снижения других строительно-технологических характеристик. Это достигается, в первую очередь, применением в качестве вяжущего ангидрита, б-полугидрата или совместного использования смеси ангидрита и б-полугидрата. Такой выбор связан с более плотной структурой и более низкой водопотребностью данных гипсовых вяжущих по сравнению с гипсом-полугидратом. Правильно подобранный гранулометрический состав заполнителей и наполнителей также способствует снижению пористости затвердевшего раствора. Более плотная структура материала достигается и при использовании суперпластификаторов и пеногасителей, а использование гидрофобизирующих добавок и редиспергируемых порошков сополимеров винилацетата и акрилата препятствует распространению воды через поры.

Для снижения растворимости гипса используют добавки, при взаимодействии с которыми гипс образует соединения с более низкой растворимостью, чем у двуводного гипса. В качестве таких добавок производители чаще всего используют вещества, имеющие общий ион с сульфатом кальция, либо гидравлические вяжущие совместно с активными минеральным добавками.

При правильном проектировании состава удаётся существенно повысить водостойкость материалов на основе гипсовых вяжущих и довести коэффициент размягчения до 0,4—0,6. Однако практическое использование данных положений сопряжено с такими сложностями, как ограниченные объёмы производства гипса-полугидрата и ангидрита, высокая стоимость используемых полимерных добавок, а также уменьшение прочности при использовании добавок, снижающих растворение гипса.

Одним из путей практического решения проблем прочности и водостойкости бетонов и растворов на основе гипсовых вяжущих является использование модификаторов гипсовых вяжущих серии МГ, разработанных в лаборатории «Новых строительных материалов и технологий» нашего университета.

Модификаторы гипсовых вяжущих представляют собой сочетание минеральных и органических компонентов, оптимизированных по составу и подвергнутых специальной обработке. Принцип действия данных модификаторов основан на создании условий для образования водоустойчивых соединений и формирования более плотной структуры и высокой дисперсности новообразований твердеющей системы при низком содержании воды.

Использование гипсовых вяжущих на основе в-полугидрата в сочетании с модификаторами МГ позволило создать составы сухих гипсобетонных смесей для устройства полов, а также мелкозернистые бетоны и поробетоны для несущих и ограждающих конструкций в диапазоне плотностей от 400 до 1 800 кг/м3 и прочностью при сжатии до 20 МПа.

Составы на основе модифицированных гипсовых вяжущих сохраняют традиционно хорошие санитарно-гигиенические свойства гипсовых материалов и высокую скорость набора прочности, но при этом они обладают достаточной водостойкостью и хорошими прочностными характеристиками. Сочетание этих свойств позволяет:

— повысить энергоэффективность строящихся зданий;
— использовать материалы на основе модифицированного гипса в качестве несущих или ограждающих конструкций в зданиях различного назначения и этажности или применять как отделочные материалы в помещениях с различными режимами эксплуатации;
— широко применять механизированные технологии производства строительных работ без использования тяжёлой строительной техники;
— в несколько раз сократить сроки возведения зданий, повысить оборачиваемость опалубки и снизить себестоимость строительства.

 

Испытания показали, что материалы ограждающих конструкций на основе гипсового вяжущего, производимые с использованием модификатора гипса, обладают механическими и эксплуатационными характеристиками, ранее присущими только материалам на основе портландцемента. За счет снижения сроков набора распалубочной прочности увеличивается эффективность механизации работ при использовании гипсопоробетона в монолитных и сборно-монолитных ограждающих конструкциях. При этом сроки производства работ сокращаются до 8 раз при возведении монолитных и до 4 раз при возведении сборно-монолитных многослойных ограждающих конструкций.

Применение сухих модифицированных гипсобетонных смесей при устройстве стяжек и прослоек полов позволяет снизить постоянные нагрузки на конструкции и фундаменты зданий до 20%. При этом стяжка выполняется из модифицированного гипсопоробетона, а прослойка — из самоуплотняющегося состава на основе модифицированного гипсового вяжущего. Технологические карты на производство работ по устройству конструкций полов предполагают использование механизированных технологий с применением существующей технической базы. Механизация наиболее трудоёмких операций приготовления и укладки растворной смеси конструктивных слоёв пола позволяет до 6 раз сократить сроки производства работ. Использование силосов для транспортировки и хранения сухих смесей снижает стоимость на 15—25%.

Широкий диапазон прочностных характеристик, водостойкость и морозостойкость составов на основе модифицированного гипса позволяют использовать их не только в тепло- и звукоизоляционных конструкциях полов, стен и внутренних перегородок, но и открывают перспективы их применения в несущих конструкциях.

Учитывая ситуацию, складывающуюся в цементной промышленности, рост цен на портландцемент и возможный дефицит его поставок применение модификатора гипса может стать своевременным решением в выборе материала для широкого круга строительных конструкций.

Широкое использование модифицированных гипсовых вяжущих при возведении ограждающих малоэтажных зданий уже сейчас может создать реальный вклад в реализацию национальной программы «Доступное и комфортное жильё». Прежде всего, это значительное снижение стоимости квадратного метра жилья за счёт эффективной механизации работ и применения местных строительных материалов, к которым относятся гипсовые вяжущие.

Использование технологии сухих строительных смесей в производстве поробетона на основе модифицированного гипсового вяжущего позволило реализовать принципиально новые подходы к повышению строительно-технологических характеристик гипсопоробетона. В результате этого удалось применить стандартные технологические карты механизированного производства работ и организовать подачу поробетоннной смеси на высоту до 30 м. Данный подход позволил полностью отказаться от использования на строительной площадке монтажных кранов и грузоподъёмных механизмов.