Природные каменные материалы

Материалы для наружной облицовки должны обладать:

• морозостойкостью
• водонепроницаемостью
• иметь красивый внешний вид
• правильную геометрическую форму
• цвет, устойчиво сохраняющий длительное время.

Лицевой кирпич отличается от обычного тем, что у него ложок и тычок (или 2 тычка) имеет повышенное качество поверхности:

Гладкая без дефектов поверхность

Рельефная обработка бороздчатая (обработка влажных сырцовых заготовок гребёнками) или наиболее часто волновая (обработка влажных сырцовых заготовок рельефными валками)

Офактуренная  (глазурованная, ангобированная и торкретированная)

Торкретированная поверхность  получается при нанесении на отформованную  боковую поверхность под давлением  окрашенного песка, мраморной, стеклянной или фарфоровой крошки (даёт блеск  слюды и шероховатость).

Керамические  плиты для фасадной выпускают в широком ассортименте размеров, цветов и фактуры поверхности.

Крупноразмерные керамические плитки выпускают с плотным черепком (водопоглащение менее 1%) квадратными размером от 500х500 мм и до 1000х1000мм и толщиной 6…10мм или прямоугольные "кабанчики" 250х140мм.

Применяют для облицовки наружных стен кирпичных зданий, наружных поверхностей железобетонных стеновых панелей, подземных  переходов и других элементов  зданий и сооружений (чаще цоколи, карнизы  или другие выразительные архитектурные детали здания).

Коврово-мозаичная плитка размерами 21х21 мм облегчает отделку стен путём втапливания ковра в раствор (или бетон) и последующего смывания бумаги после затвердения раствора.

Материалы для внутренней облицовки.

Требования: водонепроницаемыми, иметь правильную геометрическую форму и устойчиво сохранять цвет.

Чаще всего используют плитку размерами 150х150 мм и прямоугольной формы 150х100 мм. Кроме того, изготавливают к  ней разнообразные элементы –  уголки, плинтусы, карнизы и углы. Такую плитку называют "кафельной". Эти плитки обладают высокой гигиенической способностью, водонепроницаемы поэтому широко используются для облицовки стен санитарно-технических узлов, кухонь, лечебных учреждений, бань и прачечных, химических лабораторий.

Плитки для полов изготавливают из тугоплавких глин и имеют плотный черепок с водопоглащением В_m<4 и истираемостью И=0,1 – 0,2 г/см².

Достоинства: легко моются и не дают пыли

Недостаток: холодные.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ.

Черепица – является одним из самых долговечных кровельных материалов, но вследствие большой трудоёмкости и большого веса кровли применяется ограниченно, причем кровлю необходимо устраивать под большим уклоном более 30^°. Выпускают коньковые, ленточную, желобчатую "татарскую" и волновую "голландскую". Достоинства черепицы: долговечная до 300 лет, декоративная, огнестойкая.

Трубы керамические выпускают дренажные для отвода воды с В_m<15% и канализационные с В_m<9% покрытые изнутри и снаружи кислотостойкими глазурями. По коррозионной стойкости они являются самими долговечными, но обладают повышенной хрупкостью. Марка по морозостойкости F15. Длина 100-1500 мм., диаметр 100-150 мм.

Санитарно-технические  изделия выпускают в большом ассортименте и изготовляют из фаянса и фарфора – разновидности керамики, получаемых из беложгущихся глин и имеющих достаточно плотный черепок с В_m<9%. Для повышения водонепроницаемости и гигиенической способности их покрывают белыми или цветными глазурями.

Кислотоупорная керамика выпускается в виде кирпичей, плиток, труб и фасонных частей к ним. Её изготавливают из глин, не содержащих примесей карбонатов, гипса и других кислотонестойких веществ. Важное свойство кислотостойкость, определяют по кипячению в серной кислоте с кислотостойкостью не менее 92-96% (т.е. по потери массы судят о растворимости)

Их применяют для защитных облицовок (футировок) строительных конструкций  и аппаратов химической промышленности для перекачки кислот и газов (трубы), а также для устройства химически стойких полов.

Огнеупорная керамика – кирпич, тигли (чашечки, фитильки),  трубы и трубки. Используются в печах и тепловых агрегатах и обладают высокой огнеупорностью (температурой 1580-2000⁰С).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЯЖУЩИЕ НА ОСНОВЕ ЖИДКО  ГО СТЕКЛА.

 

Жидкое стекло – это водный раствор силикатов натрия или калия.

 

R₂O  × mSiO₂, где R=Na, K, а m - модуль жидкости стекла.

 

Различают натриевое жидкое стекло Na₂O  ×  mSiO₂, где m= 2,5 ¸ 3

                              и калиевое жидкое стекло  K₂O  ×  mSiO₂        m=3 ¸ 4

Получение.

Жидкое стекло получают из кварцевого песка и соды в стеклоплавильных печах при температуре 1300 – 1400⁰С. При этом получаются куски силикат глыбы, которые растворяют в автоклавах при повышенной температуре и давлении.

Под влиянием СО₂ воздуха происходит выделение аморфного кремнезёма,

Na₂O × mSiO₂ + CO₂ = NaCO₃ + mSiO₂

который  затвердевает с образованием сначала коллоидной, а затем кристаллической  структуры. На этой стадии процесс протекает  медленно, и для его ускорения  добавляют ускоритель твердения кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ от 10 ¸ 15%.

Свойства.

Жидкое стекло обладает высококислотостойкостью, особенно в концентрированных кислотах, но в разбавленных кислотах его кислотостойкость уменьшается и совсем не стойко в  воде и щелочах. Кроме того, жидкое стекло обладает повышенной жаростойкостью ( выдерживает t=900⁰С).

Применение.

Применяется для кислотостойких и  жаростойких бетонов, растворов  и обмазок.

                                                                

 

 

 

ОСОБЫЕ ВИДЫ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Особые свойства портландцементу  можно придать:

1. регулированием минерального состава.
2. введением минеральных или органических добавок
3. регулированием тонкости помола.

 

1. Быстротвердеющие портландцементы.

1. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ), характеризуется повышенной прочностью в 3-х суточном возрасте

R_cж = 25 –28 МПа

Это достигается во первых регулированием минерального состава 

C₃S + C₃A = 60-65%, т.е. увеличением содержания быстротвердеющих минералов алита и трехкальциевого алюмината и во вторых, увеличением тонкости помола. Удельная поверхность БТЦ равна 3500-4000 см²/г.

Выпускают БТЦ двух марок: М400 и  М500.

1.2 Особо быстротвердеющий цемент (ОБТЦ), имеет прочность через одни сутки твердения порядка 20 МПа (R_cж = 20 – 25 МПа). Это достигается еще большим содержанием быстротвердеющих минералов:

 C₃S – 65%

C₃A – 8% и ещё более тонким помолом от 4000 до 6000 см²/г. Выпускают ОБТЦ марки 600.

1.3 Сверх быстротвердеющий цемент (СБТЦ), имеет высокую прочность на сжатие через 6 часов

R_cж = 10 –15 МПа

По химическому составу и  тонкости помола такой же как   ОБТЦ, но дополнительно содержит ускорители твердения хлориды CaCl₂  и фториды  CaF₂

Применение.

Эти цементы применяют для бетонов  сборных конструкций с повышенной отпускной прочностью,  в основном  в зимних работах и для ремонта. Коррозионная стойкость у этих цементов пониженная.

 

2. Сульфатостойкий портландцемент.

Этот цемент способный противостоять  сульфоалюминатной коррозии  ( коррозии 3-его вида). Он характеризуется пониженным содержанием 3-х кальциевого алюмината С₃А не более 5%. Кроме того, характеризуется пониженным тепловыделением и более замедленным твердением, но более высокой морозостойкостью. Выпускают марок 300,400 и 500.

3. ПОРТЛАДЦЕМЕНТЫ С  ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ (ПАВ).

ПАВ – это вещества понижающие поверхностное натяжение на границе раздела фаз и состоящие в основном из длительных углеводородных  молекул и полярных круг. ( Рассмотрим на примере олеиновой кислоты С₁₇Н₃₃СООН. Если нарисуем схематично эту молекулу, то она будет представлена в следующем виде

          не смачивается водой,

смачивается водой, гидрофобное состояния                                                                                     гидрофильное состояние                                    С₁₇Н₃₃

 

 В зависимости от того, гидрофобными или гидрофильными концами ориентируется ПАВ на цементе, он придаёт ему либо гидрофильное, либо гидрофобное состояние.

 Гидрофобное свойство

             

                       

 Гидрофильное свойство

3.1 Пластифицированный портландцемент.

 

Его получают совместным помолом ПЦ клинкера с гипсом и  пластифицирующей добавкой.

В качестве пластифицирующей добавки применяют ЛСТ – лигносульфанат технический.

Эта добавка  адсорбируется на цементных зёрнах гидрофильными концами наружу и  притягивает к себе молекулы Н₂О образуя вокруг твёрдых частиц адсорбционно водные прослойки,   которые снижают силы трения между частицами, повышая  пластичность цементного теста.

Введение от 0,15 до 0,25% этой добавки позволяют  уменьшить расход воды на 10-15% при  сохранении заданной  подвижности, повысить прочность и морозостойкость бетонов и растворов.

Применение.

Применяется в  основном в дорожном строительстве  и аэродромном.

 

3.2 Гидрофобный  портландцемент.

 

Он представляет собой продукт совместного помола портландцементного клинкера с гипсом и гидрофобной добавкой.

В качестве гидрофобной  добавки применяют олеиновую  кислоту, мылонафт и асидол (продукт  переработки нефти).

Они ориентируются  на цементе гидрофобными концами  наружу и отталкивают воду, замедляя протекание реакции гидратации. Эти добавки необходимы при длительной  транспортировки и хранении цемента.

При перемешивании  гидрофобного цемента с водой  и заполнителями ПАВ сдирается  с цементных зерён и переходит  в состав бетона или раствора. Поэтому  бетонные и растворные смеси на гидрофобном цементе отличаются повышенной пластичностью, а после затвердевания – повышенной морозостойкостью и водонепроницаемостью.

 

4. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ ДОРОЖНЫЙ.

Получают совместным помолом ПЦ клинкера, в котором  повышенное содержание С₃S, но ограниченное С₃А – до 8%, а также гипса – до 3,5% по SО₃. Пластифицирующих добавок при помоле добавляют не более 0,3%. Присутствие гранулированного доменного шлака допускается до 15% массы цемента. Выпускается этот цемент двух марок: 400 и 500. Начало схватывания не ранее 2 ч после затворения водой. Это позволяет перевозить пластичную бетонную смесь к месту её укладки.

Дорожный ПЦ предназначен для устройства бетонных покрытий автомагистралей, придавая им повышенную морозостойкость, деформативность, прочность при изгибе и ударной нагрузке, а также низкие показатели истираемости и усадки.

5. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ С УМЕРЕННОЙ ЭКЗОТЕРМИЕЙ.

 

Его изготавливают  регулированием минерального состава  таким образом, чтобы минералов, выделяющих большое количество тепла  было меньше алита

C₃S <50% и целита C₃A < 8%

Этот портландцемент используют для массивных гидротехнических сооружений. Кроме того, он обладает несколько повышенной сульфатостойкостью за счёт ограничения C₃A.

 

 

6. ТАМПОНАЖНЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ.

 

Их применяют  для тампонирования (цементирования) нефтяных и газовых скважин для изоляции их от грунтовых вод, поскольку тампонажные растворы содержат много воды (40 – 60%), то тампонажные портландцементы для ускорения твердения содержат в большом количестве C₃S.

 

7. БЕЛЫЙ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ. 

Его изготавливают  из белых известняков и белых  глин обжигом на беззольном топливе. Выпускают белый цемент трёх сортов: БЦ-1, БЦ-2, БЦ-3. Сорт назначают в зависимости  от коэффициента яркости К_ярк по BaSO₄, который имеет осадок белого цвета и его белизна составляет 100%. Соответственно для БЦ-1 белизна 80%, БЦ-2 – 76%, БЦ-3 – 72%.

8. ЦВЕТНЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ.

 

Их получают совместным помолом  белого клинкера с 10-15% цвета из щелочестойких  пигментов. При применении природного пигмента охры получают жёлтый цвет,

Сурика –  коричнево-красный

Ультрамарина  – синий

Оксид хрома  – зелёный

Сажы – чёрный.

Белый и цветные  цементы используют для внутренней и наружной отделки зданий.

 

9. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ С АКТИВНЫМИ МИНЕРАЛЬНЫМИ ДОБАВКАМИ (АМД)

 

АМД – это природные или искусственные вещества, способные при смешивании с известью и последующим затворением водой образовывать пластичное тесто, твердеющее как на воздухе, так и в воде.

АМД содержать в своём составе  аморфный кремнезём SiO₂. Аморфное состояние является химически активным состоянием, поэтому АМД реагируя с Ca(OH)₂ образует так называемые низкоосновные минералы кальция.

nCa(OH)₂ + SiO_{2(аморф.)}+ mH₂O = (0,8 –1,5)CaO SiO₂ pH₂O

В портландцементах АМД реагирует  с Са(ОН)₂ переводя его в нерастворимые низкоосновные гидросиликаты кальция, при этом возрастают химическая стойкость и плотность цементного камня.