а) Важнейшие свойства строительных растворов
Ангидрит-цементные растворы обладают рядом весьма ценных качеств. Они имеют высокую марку, достаточно морозостойки, прочно сцепляются с поверхностью кирпича или камня, твердеют быстро и с поглощением (а не выделением) влаги, экономически более выгодны, чем сложные растворы. Применение ангидрит-цементных растворов не сопряжено с какими-либо дополнительными затруднениями.
Песок для растворов употребляется речной или шлаковый, по чистоте, гранулометрическому, химическому и петрографическому составу отвечающий требованиям соответствующих ГОСТ.
Речной песок для растворов может состоять из твердых (изверженных) и частично из мягких пород (известняки, доломиты, гипс, ангидрит). Размер зерен не должен превышать 3 мм в поперечнике. В шлаковом песке, размер зерен которого (может быть таким же, нежелательна большая примесь шлаковой, а тем более угольной пыли (от провала несгоревшего угля), отрицательно влияющей на процесс твердения раствора и на конечную его прочность.
Качество ангидрит-цементных раст/воров зависит от их объемного состава, водоцементного отношения, гранулометрического состава песка, активности цемента.
Показатели качества растворов на ангидритовом цементе с речным и шлаковым песком приведены в табл. 24 и 25. Величина осадки так называемого конуса ЦНИЛ, приведенная в этих таблицах, характеризует консистенцию раствора (содержание воды по отношению к вяжущему), определенную при помощи этого прибора, представляющего собой металлический конус, насаженный на стержень (высота конуса 15 см, диаметр основания 7,5 см, вес со стержнем 300 г). При испытании раствора конус под действием собственной тяжести погружается в него острой вершиной на глубину, зависящую от консистенции раствора. Чем больше конус погружается в раствор, тем подвижнее последний.
Указанный в этой таблице коэффициент выхода раствора представляет собой отношение объема готового раствора к сумме объемов всех входящих в его состав компонентов (вяжущие, наполнитель, вода).
Из приведенных данных видно, что марка растворов на речном песке колеблется в широких пределах: от 8 до 50, а на шлаковом песке — от 3 до 50.
Растворы тем прочнее, чем меньше входит в них песка и чем старше их возраст.
Так, прочность раствора со шлаковым песком через 60 суток выше прочности 28-дневного раствора на 3—7%.
Сравнительные данные, характеризующие прочность растворов на ангидритовом цементе и других вяжущих, приведены в табл. 26, а объемные веса и коэффициенты теплопроводности таких растворов — в табл. 27.
Как уже указывалось, ангидрит-цементные растворы прочно сцепляются с поверхностью кирпича. Сила сцепления зависит от возраста раствора, степени шероховатости постели кирпича или камня, состава и консистенции раствора. Как видно из данных табл. 28, сила сцепления тем больше, чем меньше добавляется песка. У растворов на шлаковом песке она выше, чем у растворов на речном песке того же объемного состава.
Пластичность растворов на ангидритовом цементе зависит от количества введенного в них песка. Чем его больше, тем жестче получаемый раствор и тем труднее он укладывается.
Морозостойкость растворов на ангидритовом цементе зависит от их состава. Ангидритовый цемент1 (1:0), а также раствор его с нормальным песком при соотношении 1:3 по весу выдерживает без дефектов 15 полных циклов замораживания в насыщенном состоянии.
Раствор того же цемента состава 1:1 (по объему) на шлаковом песке также выдерживает без дефектов 15 циклов замораживания. Морозостойкость раствора на речном песке ниже: начало легкого шелушения наблюдается уже при пятом цикле, осыпание углов — при десятом цикле.
Раствор состава 1:2 на шлаковом песке выдерживает 5 и на речном — 4 цикла и, наконец, раствор состава 1:3 и 1:4 на шлаковом песке выдерживает 3 цикла, а на речном разрушается при первом же замораживании.
Таким образом, чем жирнее растворы, тем выше их морозостойкость. Растворы на шлаковом песке более морозостойки чем растворы тою же состава на речном песке.
Представляет интерес поведение растворов, которые были заморожены до начала схватывания цемента и процесс твердения которых продолжался после оттаивания (кладка стен в зимних условиях методом замораживания). Показатели прочности таких образцов (продолжительность замораживания 6 дней при температуре от — 12 до — 26°) и образцов того же раствора, затвердевших в нормальных комнатных условиях, приведены в табл. 29.
Водостойкость растворов на ангидритовом цементе также зависит от их состава. Жирные растворы выдерживают водное хранение в течение 24 часов без разрушения. Тощие же растворы (1:4 и выше) при водном хранении разрушаются.
При насыщении водой прочность ангидрит-цементных растворов заметно понижается.
Ангидрит-цементные растворы на речном и шлаковом песке относятся к категории полуогнестойких; при длительном воздействии сосредоточенного огня они рассыпаются в порошок. Растворы на органических заполнителях выделяют газы и затем постепенно тоже рассыпаются в порошок.
6) Методы изготовления и использования строительных растворов
Растворы на ангидритовом цементе можно применять прежде всего при кладке кирпичных и каменных стен самых разнообразных сооружений (жилищных, коммунальных, промышленных; рис. 20).
В связи с недостаточной водостойкостью тощих растворов на ангидритовом цементе кладку стен мокрых цехов (типа бань, прачечных, шерстомоек, кожевенных и пивоваренных заводов, сушичьных камер и т. п.) можно вести только на жирных растворах (от 1:1 до 1:2 по объему) при условии, что в дальнейшем стены указанных цехов будут покрыты водозащитной пленкой (лак, краска, битум и т. д.).
Кладка фундаментов на ангидрит-цементных растворах в местах, где имеется приток грунтовых вод или уровень их перемежается, недопустима, а в грунтах же постоянно сухих — вполне возможна. Можно также класть на этих растворах фундаменты из кирпича под станки, машины, моторы, при условии, однако, что динамическая нагрузка от них невысока.
Теплые растворы на шлаковом песке идут главным образом на кладку стен из теплобетонных камней. При использовании их для этой цели необходимо учитывать, что показатели теплотехнических свойств раствора (коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость, коэффициент теплоусвоения и пр.) должны быть не ниже, чем у шлакоблоков. При соблюдении этого условия не нарушается теплотехнический расчет стен. Теплые растворы на шлаковом песке идут также на теплую штукатурку стен как изнутри, так и снаружи. Такая штукатурка является довольно пористой и требует затирки поверхности более жирным раствором, а иногда даже чистым цементным тестом.
Теплые растворы на органических наполнителях также можно с успехом применять для теплой штукатурки стен изнутри. Штукатурка на этих наполнителях получается похожей на ксилолит, волокна наполнителя играют роль арматуры. Подобная штукатурка является прекрасным теплоизоляционным покрытием и весьма пригодна также для утепления паропроводов, газопроводов, и т. п.
Тощими растворами на шлаке или органических наполнителях можно заливать черные полы, междуэтажные перекрытия и потолки для их теплозащиты и звукоизоляции. Такую заливку не портят грызуны, так как органические наполнители минерализованы и пропитаны купоросом.
Эти же растворы можно рекомендовать для заполнения пустот в блоках разных систем.
Из-за значительной силы сцепления растворов ангидритового цемента на речном и шлаковом песке их можно использовать в тех случаях, когда, наряду со сжимающими, в сооружении действуют и растягивающие усилия (кладка подпорных стенок в сухих местах, дымовых труб, простенков, колонн, перемычек над проемами в стенах, сводов, арок и т. п.). Толщина швов в этих случаях должна быть не более 10 мм. Состав раствора 1:1—1:2 по объему. Более тощие составы можно применять только в тех случаях, когда сила сцепления раствора с кирпичом не ниже расчетной.
Раствор можно приготовлять вручную и механическим способом (в растворомешалках). При изготовлении вручную цемент и наполнитель, отмеренные в соответствующей пропорции, смешивают насухо до получения смеси однородного цвета. После этого смесь отгребают в одну часть творильного ящика, а в другую его часть наливают расчетное количество воды (см. табл. 24 и 25). Сухую смесь постепенно подгребают в воду и тщательно размешивают до получения однородного по консистенции раствора. Консистенцию раствора определяют по величине осадки конуса ЦНИЛ, а в случае применения речного песка — и по величине осадки малого конуса. Числовая характеристика растворов приведена ниже (табл. 30).
Если в качестве катализатора применяют известь, то для увеличения пластичности раствора, без ущерба для его прочности, можно добавлять до 10% тонкомолотой извести-кипелки. В этом случае удлиняются сроки схватывания и время окончательного твердения раствора.
Добавка извести, а также портландцемента к раствору с сульфатом или бисульфатом и железным или медным купоросом в качестве катализаторов нежелательна, так как известь реагирует с сульфатами и образует двуводный гипс, несколько ослабляющий прочность ангидритового цемента. Допускается добавка к раствору 10—15%, шлако-портландцемента, который играет роль катализатора и несколько повышает прочность раствора. Сроки схватывания и твердения в этом случае изменяются незначительно, а гидравлические свойства раствора улучшаются.
Раствор следует изготовлять в таком количестве, чтобы его можно было израсходовать полностью не позднее чем через 30 мин. после того, как к цементу была прилита вода.
«Омоложение» раствора, т. е. повторное размешивание уже начавшего схватываться раствора с добавлением воды, не допускается, так как прочность такого «омоложенного» раствора значительно ниже расчетной.
Кладку камня и кирпича на растворах ангидритового цемента ведут так же, как на растворах других вяжущих. Чтобы избежать отсоса воды из раствора и понижения прочности кирпичной кладки, рекомендуется вести ее со смачиванием кирпича. При кладке сухого кирпича отсос воды настолько интенсивен, что за 10—15 мин. раствор теряет от 15 до 22% воды, и процесс гидратации цемента в растворе значительно замедляется. Поэтому лучше применять не только смоченный, но даже насыщенный водой кирпич.
Если стена должна быть оштукатурена, то в кладке кирпича оставляется пустошовка глубиной до 1 см. Если же стена не штукатурится, то швы расшивают ангидрит-цементным тестом или смесью его с мелким сеяным песком (1:0,5 по объему).
Деревянные стены штукатурят по дранке, металлической сетке, набитым в стену гвоздям с обмоткой их проволокой и т. п. Кирпичные стены штукатурят без дранки, с разделкой пустошовки для лучшего сцепления раствора с поверхностью стены. Кирпичные стены до оштукатуривания обильно смачивают водой.
Нормальной для раствора ангидритового цемента надо считать толщину шва 10 мм.
Постель кирпича или камня-плитняка перед укладкой необходимо тщательно очищать от земли, грязи, навоза, глины и т. п.
Если кладку на растворах ангидритового цемента ведут при температурах ниже нуля, то необходимо соблюдать ряд дополнительных условий. Раствор надо затворять горячей водой (желательно даже доводить ее до кипения); песок должен быть сильно подогрет. Цемент и песок с водой надо энергично перемешивать в течение непродолжительного времени.
Кирпич или камень до укладки в мой раствора необходимо очистить от снега или корки льда и насытить горячей водой. В зимних условиях растворы надо брать несколько более жирные и марку на 35—50% более высокую, чем в летних.
Готовые ряды кладки, до укладки на них следующих рядов кирпича, надо прикрывать цыновками, рогожами, мешками, брезентом, соломенными матами и т. п. Это необходимо для сохранения положительной температуры раствора, обеспечивающей нормальное протекание процесса схватывания.
В зимнее время в растворы полезно добавлять 10—15% молотой извести-кипелки, так как в результате гашения извести температура раствора поднимается, что улучшает условия твердения.
Чтобы обеспечить достаточную статическую устойчивость стен в период весеннего оттаивания раствора, кладку надо вести быстро, строго по отвесу и ватерпасу.
При определении расхода ангидрит-цементного раствора на 1 м2 стены можно пользоваться данными, приведенными в табл. 31.
в) Требования к компонентам раствора
Для определения марки раствора и его паспортизации производится испытание готового раствора и всех его компонентов.
Песок испытывают в соответствии с нормами ГОСТ 2778—50. Основные требования, которым должен удовлетворять песок, согласно ГОСТ 6426—52 на песок природный для кладочных и штукатурных растворов, таковы:
- 1) размер зерен песка — от 0,15 до 5 мм; допускается в необработанном песке содержание зерен крупнее 5 мм не свыше 10% от веса песка, однако такой песок должен быть обработан с тем, чтобы он не содержал зерен крупнее 5 мм;
- 2) содержание слюды—не более 1 % по весу;
- 3) содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 — не более 2% по весу;
- 4) содержание глины, ила и мелких нитевидных частиц, определяемых способом отмучивания, — не более 10%, а для кладочных растворов марки «100» — не более 5%;
- 5) содержание в песке органических примесей допускается в количестве, при котором цвет жидкости над песком, обработанным по методу окрашивания, становится не темнее эталона.
К шлаковому песку предъявляются следующие требования:
- 1) для растворов со значительной толщиной шва наибольший размер зерен не должен превышать 5 мм, а во всех остальных случаях (кладка с тонкими швами, штукатурка) — 3 мм;
- 2) гранулометрический состав шлакового песка должен быть разнообразным (размер зерен от 0,25 до 3 или соответственно 5 мм);
- 3) пыли в шлаковом песке не должно содержаться больше 15% по весу.
Химический состав шлакового песка не нормируется. Шлаки, из которых готовится песок, должны удовлетворять следующим основным требованиям:
- 1) объемный вес не больше 0,75, считая на сухой шлак;
- 2) влагонасыщение за 24 часа — в пределах 20—30% по весу;
- 3) содержание несгоревшего угля — не свыше 10% по весу;
- 4) содержание плотных стекловидных фракций — не свыше 5% по весу;
- 5) отсутствие извести-кипелки во избежание образования «дутика» в растворах;
- 6) отсутствие примесей (кирпича, щепы, тряпок и т. п.).
Примечания
1. Данные относятся к ангидритовому цементу заводского производства с 0,6 Na2SO4 и 0,8% FeSOi в качестве катализаторов.