5.3.5. Гипсоцементно-пуццолановое и гипсошлакоцементное вяжущее

Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее состоит из 50–75% строительного гипса, 15–25% портландцемента и 10–20% активной минеральной добавки. Вместо портландцемента и активной минеральной добавки может применяться пуццолановый портландцемент. Пуццолановыми добавками служат трепел, диатомит, опока и другие материалы.

Гипсовые вяжущие совместно с портландцементом быстро твердеют, но через 1–3 месяца деформируются и даже могут разрушаться. Это происходит в результате образования трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция, увеличивающегося в объеме. Перевод его в низкоосновные соединения по реакции: CaO хAl2О3 х3СаSO4 х31Н2O  CaO хAl2О3 х3СаSO4 х12Н2О + 2(СаSO4 х2Н2O) + 15Н2O уменьшает абсолютный объем твердой фазы в 1,55 раза и снимает напряжение растяжения. Достигается это снижением концентрации Са(ОН)2 в твердеющей системе до 0,2–0,3 г в результате взаимодействия СаО с активным кремнеземом добавок, что сопровождается переходом высокоосновных соединений в низкоосновные.

Начало схватывания гипсоцементно-пуццоланового вяжущего наступает не ранее 4 мин, конец — не позднее 20 мин. Марки по прочности — 100 и 150. Достоинства этого вяжущего — повышенная водостойкость и способность твердеть во влажной и водной среде. Коэффициент размягчения составляет 0,6–0,8. Его применяют для изготовления сантехнических кабин, вентиляционных блоков, наружных стеновых камней.

Гипсошлакоцементное вяжущеесостоит из 40–65% строительного гипса или ангидрита, 30–50% кислого доменного гранулированного шлака и 5–8% портландцемента. Портландцемент вводят для активизации твердения шлака. Это вяжущее имеет те же свойства и применение, что и гипсоцементно-пуццолановое вяжущее.

5.3.6. Кислотоупорные цементы

Кислотоупорные цементы представляют собой вяжущие, состоящие из тонкоизмельченной смеси кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворенных водными растворами силиката натрия или калия.

По назначению их подразделяют на два вида: I — для изготовления кислотоупорных замазок и II — для растворов и бетонов.

Содержание кремнефтористого натрия в I виде составляет 4, во II — 8%. Для затворения применяют, в основном, силикат натрия плотностью 1,3–1,4 г/см³ (как наиболее дешевый материал) в количестве 25–30% от массы песка.

Твердение кислотоупорного цемента происходит по следующей схеме:

Nа2SiF8 + 6H2O + 2Na2SiO3 6NаF + 3Si(OH)4.

В результате образуется гель кремниевой кислоты с клеящими свойствами.

Начало схватывания для цементов типа I — не ранее 40 мин, конец — не позднее 8 ч, для типа II — соответственно 2 мин и 8 ч.

Предел прочности при сжатии составляет 30–40 МПа.

Эти цементы не разрушаются при действии органических кислот и большинства минеральных, за исключением фтористоводородной и кремнефтористоводородной.

Применяют кислотоупорные цементы для изготовления кислотоупорных замазок, растворов и бетонов при воздействии кислот. Нельзя их применять в щелочной среде.

 

Глава 6. Бетоны на минеральных вяжущих веществах

6.1. Определение и общая классификация бетонов

Бетоном называют искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения правильно подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси вяжущего вещества, воды, заполнителей и в необходимых случаях — специальных добавок. Смесь из указанных выше компонентов до начала ее затвердевания называют бетонной смесью.

Классифицируют бетоны по следующим основным признакам: назначению, средней плотности, виду вяжущего, виду заполнителей, по структуре и условиям твердения.

По назначению различают следующие бетоны: обычный, гидротехнический, бетон для транспортного строительства, дорожный, жаростойкий, конструкционно-теплоизоляционный, коррозионно-стойкий.

Обычным, или общестроителъным, называют бетон, к которому не предъявляют особых требований.

К гидротехническимотносят бетоны, применяемые для возведения гидротехнических сооружений (плотин, водорегулирующих, водозаборных и других сооружений).

Бетоны для транспортного строительства предназначены для возведения мостов, виадуков, путепроводов, эстакад, водопропускных труб и регуляционных сооружений на железных и автомобильных дорогах.

Дорожным называют бетон, применяемый в покрытиях дорог, аэродромов и других подобных сооружениях.

Жаростойкие бетоны применяют для изготовления конструкций, которые в условиях эксплуатации подвергаются постоянному или периодическому воздействию температур выше 200 ^oС.

Конструкционно-теплоизоляционные бетоны предназначены для железобетонных конструкций, к которым предъявляют требования как по несущей способности, так и по теплоизоляционным свойствам.

Коррозионно-стойкими называют бетоны, способные в условиях эксплуатации противостоять действию агрессивных сред.

В зависимости от средней плотности различают особо тяжелые, тяжелые, легкие и особо легкие бетоны.

Особо тяжелые бетоны со средней плотностью более 2500 кг/м³изготовляют на особо тяжелых заполнителях (магнетит, лимонит, барит, чугунная дробь, обрезки стали). Эти бетоны применяют для изготовления специальных конструкций, например при сооружении зданий атомных электростанций для защиты от радиоактивного излучения.

Тяжелые бетоны со средней плотностью 2000–2500 кг/м³ изготовляют на плотном песке и крупном заполнителе из плотных горных пород и используют во всех несущих конструкциях.

Легкие бетоны со средней плотностью 500–2000 кг/м³ изготовляют на пористом крупном заполнителе и пористом или плотном мелком заполнителе. Их используют, в основном, для производства ограждающих или несущих конструкций.

Особо легкие бетоны (ячеистые) со средней плотностью менее 500 кг/м³ делают на основе вяжущего вещества и порообразователя. Применяют в качестве теплоизоляционного материала в виде плит, скорлуп и других изделий.

По виду вяжущего бетоны подразделяют на цементные, на известковых вяжущих, гипсовые, шлакощелочные, полимерные.

Цементные бетоны изготавливают на портландцементе и его разновидностях, на глиноземистом цементе. Они обладают универсальными свойствами. Их применяют для несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Бетоны на известковых вяжущих изготавливают на извести, кварцевом песке, шлаке, золе, активных минеральных добавках. Бетоны на извести и кремнеземистом компоненте, твердеющих при автоклавной обработке, называют силикатными. Наибольшее распространение имеют силикатные бетоны на кварцевом песке. Применяют их в промышленности и гражданском строительстве для изготовления стеновых блоков, панелей, облицовочных плит; ячеистые бетоны, кроме того, применяют для устройства теплоизоляции.

Гипсовые бетоны изготавливают на основе гипсовых вяжущих: строительного, высокопрочного (технического), высокообжигового. Эти бетоны имеют низкую водостойкость. Их применяют, в основном, для изготовления перегородочных плит и панелей, эксплуатируемых в сухой среде. Более водостойки бетоны на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем, которые применяют для изготовления сантехкабин и даже для наружных стен.

Шлакощелочные бетоны изготавливают на шлакощелочных вяжущих — доменном гранулированном или электротермофосфорном основном шлаке и щелочном компоненте — соде, поташе, жидком стекле и др. Применяют их для изготовления любых конструкций.

Полимерные бетоны изготавливают на полимерных связующих — полиэфирных, эпоксидных и других смолах. Их применяют для эксплуатации в агрессивных средах. Бетоны на смешанном связующем называют полимерцементными; бетоны, пропитанные полимерами, — бетонополимерами.

По виду применяемых заполнителей в бетонах они бывают на плотных, пористых и специальных заполнителях.

Бетоны на плотных заполнителях изготавливают на заполнителях из горных пород или отходов промышленности со средней плотностью более 2000 кг/м³. Например, гранитный щебень, металлургические шлаки.

Бетоны на пористых заполнителях изготавливают на заполнителях со средней плотностью менее 2000 кг/м³. Это специально изготавливаемые заполнители — керамзитовый гравий и песок, аглопоритовый щебень и песок и др. или получаемые из горных пористых пород — туфов, известняков и др. Сюда относят также бетоны с пористыми крупными и плотными мелкими заполнителями, бетоны на органических заполнителях (арболиты).

Бетоны на специальных заполнителях изготавливают на заполнителях, получаемых из материалов, придающих бетонам определенные свойства. Так, заполнители из железных руд лимонита, гемотита, имеющие повышенную плотность, поглощают радиоактивные лучи. Их применяют в бетонах для защиты от радиоактивных излучений. Жаростойкие бетоны изготавливают, используя бой керамических изделий, шамотный щебень и песок.

По крупности зерензаполнителей различают бетоны мелкозернистые и крупнозернистые.

Мелкозернистым считается бетон, в котором размеры зерен крупного заполнителя не крупнее 10 мм.

В крупнозернистом бетоне размеры зерен крупного заполнителя более 10 мм.

В зависимости от характера структуры выделяют следующие виды бетонов.

Бетоны плотной (слитной) структуры, в которых пространство между зернами заполнителей полностью занято затвердевшим вяжущим веществом. Допустимый объем межзерновых пустот в уплотненной бетонной смеси не превышает 6%.

Крупнопористые бетоны (беспесчаные или малопесчаные), в которых значительная часть объема межзерновых пустот остается не занятой мелким заполнителем и затвердевшим вяжущим.

Поризованные бетоны, в которых пространство между зернами заполнителей занято вяжущим веществом, поризованным пенообразующими или газообразующими добавками.

Ячеистые бетоны — бетоны с искусственно созданными ячейками-порами, состоящие из смеси вяжущего вещества, токодисперсного кремнеземистого компонента и породообразующей добавки.

По условиям твердения бетоны подразделяют на:

— бетоны естественного твердения, твердеющие при температуре 15–20 ^oС и атмосферном давлении;

— бетоны, подвергнутые с целью ускорения твердения тепловой обработке (70–90 ^oС) при атмосферном давлении;

— бетоны, твердеющие в автоклавах при температуре 175–200 ^oС и давлении пара 0,9–1,6 МПа.