4. Мінеральні в’яжучі речовини та вироби на їхній основі

Мінеральні в’яжучі речовини – порошкові речовини природного або штучного походження, які здатні переходити за відповідних умов у каменеподібний стан і формувати конгломерат (композит) у поєднанні з заповнювачем (наповнювачем). В будівництві застосовують суміш мінеральних в’яжучих з водою і заповнювачем. Наповнювач вводять для підвищення міцності і зниження вартості будівель. Суміш в’яжучого і води (без наповнювача) називають будівельним тістом; суміш в’яжучого, води і дрібного наповнювача (піску) – будівельним розчином; суміш в’яжучого, води і великого наповнювача (щебеню, гравію) – бетоном.

Залежно від умов затвердіння і зберігання міцності розрізняють повітряні і гідравлічні в’яжучі речовини.

Повітряні мінеральні в’яжучі речовини при змішуванні з водою твердіють і довгий час зберігають міцність лише в повітряному середовищі. До будівельних матеріалів цієї групи відносяться повітряне вапно, гіпс та магнезіальні в’яжучі речовини.

Повітряне вапно. Одержують повітряне вапно випалюванням до спікання вапняків, доломіту й інших кальцієво-магнієвих гірських порід, які мають не більше 60% глиняних домішок. Основними активними компонентами повітряного вапна є окиси кальцію і магнію.

Випускають повітряне вапно у вигляді негашеного грудкуватого, негашеного меленого і гашеного (гідратного) вапна.

Гашене грудкувате вапно являє собою куски різної величини білого або сірого кольору.

Негашене мелене вапно має вигляд порошку білого кольору з сіруватим відтінком, яке одержують в результаті механічного подрібнення грудкового. Негашене вапно при погашенні виділяє певну кількість тепла, тому розчини на його основі швидше затвердівають і використовуються при роботі взимку. За швидкістю гасіння негашене вапно буває швидкогашеним (не більше 8 хвилин), середньогашеним (не більше 25 хвилин) і повільногашеним (більше 25 хвилин). Чим більша швидкість гашення, тим вища якість вапна, оскільки вона втримує меншу кількість непогашених зерен і дає більший вихід вапняного тіста. За якістю негашене грудкувате і мелене вапно ділять на 3 гатунки: перший, другий і третій. Ґатунок залежить від вмісту активних оксидів кальцію і магнію, вуглекислоти, непогашених зерен, втрат при розжарюванні.

Гідратне вапно (гашене вапно) являє собою порошок білого кольору, який отриманий в результаті погашення грудкового вапна. За якістю гідратне вапно випускається 2-х гатунків: першого і другого. Недоліками вапняних розчинів є низька міцність (2,5 кгс/см²) і уповільнене затвердіння.

Повітряне вапно застосовують для приготування розчинів для кладки і штукатурення, виготовлення силікатної цегли, для білення стін, боротьби з шкідниками садів і городів та ін.

Гіпсові в’яжучі речовини. Їх одержують обпалюванням двоводяного гіпсового каменю СаSО₄∙2Н₂О, природного ангідриту СаSО₄ або відходів хімічної промисловості, які мають сірчанокислий кальцій. Основними видами гіпсових в’яжучих є: будівельний гіпс, формововий гіпс, високоміцний гіпс, ангідритовий цемент.

Будівельний гіпс являє собою порошок білого кольору з різноманітними відтінками. Будівельний гіпс характеризується швидким затвердінням (4 – 30 хв.), невисокою міцністю на стиск (35 – 55 кгс/см²), низькою водостійкістю.

За якістю гіпс ділять на 3 ґатунки. Ґатунок визначають за межею міцності на стиснення і на згинання стандартних зразків, термінами застигання і дрібнотою помелу. Використовують його для приготування розчинів для штукатурення, виготовлення сухої штукатурки і бетонних виробів, легких архітектурних деталей.

Формовий гіпс має вигляд порошку білого кольору. Використовується для архітектурного оздоблення будівель, в керамічному виробництві і для медичних цілей.

Високоміцний гіпс характеризується вищою твердістю, міцністю виробів, виготовлених з нього. За міцністю на стискання стандартних зразків, виготовлених з гіпсового тіста, високоміцний гіпс випускають п’яти марок: 100, 200, 250, 300, 400. Використовують його для отримання штукатурних розчинів, штучного мармуру, підготовки підлог під лінолеум.

Ангідритовий цемент береться і твердне повільніше, ніж будівельний гіпс (від 30 хв. до 24 год.). Він містить домішки вапна та меленого шлаку. Застосовують його для виготовлення штукатурних розчинів, бетонних каменів і теплоізоляційних матеріалів.

Полімергіпс у своєму складі має домішки фенолфурфурольних смол. Від будівельного гіпсу відрізняється великою водо- і морозостійкістю, міцністю на стискання (до 300 кг/см²). Полімергіпс застосовують для нанесення штукатурки в приміщеннях з підвищеною вологістю, для виготовлення облицювальних плиток та інших виробів.

Гідравлічні мінеральні в’яжучі речовини. Гідравлічні мінеральні в’яжучі речовини здатні затвердівати і тривалий час зберігати міцність як на повітрі, так і на воді. До них відносяться гідравлічне вапно і цементи.

Гідравлічне вапно. Його одержують обпалюванням кальцієво-магнієвих карбонатних порід, які вміщують від 6 до 20 глиняних домішок. На відміну від повітряного, гідравлічне вапно, окрім окисів кальцію і магнію (СаО і МgО), має низькоосновні силікати 2СаО•SIO₂ й алюмінати кальцію (СаО•Аl₂О₃). Залежно від якості гідравлічне вапно ділять на малогідравлічне і сильногідравлічне (за міцністю і дрібнотою помелу, вмісту активних окисів). Застосовують гідравлічне вапно для приготування розчинів для кладки і штукатурення, бетонів низьких марок, деяких видів цементу.

Цементи. Цементи являють собою гідравлічні в’яжучі речовини, основною складовою частиною яких є силікати і алюмінати кальцію, які утворюються в процесі обпалювання сировинних матеріалів. Цемент є найважливішим будівельним матеріалом. Його називають «хлібом будівництва».

Випускається близько 30 видів цементів, 65% загального випуску припадає на портландцемент.

Портландцемент. Портландцемент має вигляд порошку сірого кольору з зеленуватим відтінком. За міцністю на стискання стандартних зразків портландцемент випускається марок 300, 400, 500, 600, 700, 800. На гатунки його не ділять. Портландцемент використовують для приготування будівельних розчинів, бетонів, залізобетонних, азбестобетонних виробів. Його не можна застосовувати в умовах морської і мінеральної води (для кладки фундаментів, будівництва дамб). Різновидами портландцементу є шлакопортландцемент, який має підвищену стійкість до дії агресивних мінеральних середовищ, пластифікований портландцемент, який надає підвищену пластичність і морозостійкість розчину; гідрофобний портландцемент, який має водостійкі властивості; білий портландцемент, який характеризується високою білизною; декоративний портландцемент, який може бути різноманітних кольорів, та ін.

При зберіганні цементів необхідно пам’ятати, що активність цементу через 3 місяці знижується на 20%, через 6 – на 30, через 12 – на 40%. Активність лежачого цементу можна відновити вторинним помолом. Мінеральні в’яжучі речовини при транспортуванні і зберіганні необхідно уберігати від забруднення і взаємодії атмосферних опадів.

Вироби на основі мінеральних в’яжучих речовин. Їх одержують із суміші в’яжучого, води і наповнювача. Як наповнювачі використовують кварцовий пісок, шлак, золу, деревинну тирсу, деревинні волокна, паперову макулатуру. За видом мінеральних в’яжучих речовин виділяють вироби на основі гіпсу, вапна і цементу.

Вироби на основі гіпсу. На основі гіпсу виготовляють гіпсові облицювальні листи, плити і панелі для перегородок, стінні камені, теплоізоляційні вироби, декоративні деталі. В торгівельній мережі реалізуються лише гіпсові облицювальні листи.

Гіпсові вироби характеризуються малою об’ємною масою, досить великою міцністю, високими тепло- і звукоізоляційними властивостями, можливістю механічної обробки (легко розпилюються, свердляться, ріжуться, забиваються цвяхи). Гіпсову суху штукатурку легко обклеювати шпалерами або фарбувати фарбами без спеціальної підготовки поверхні. Недоліки гіпсових виробів – висока повзучість (збільшення пластичної деформації при незмінному навантаженні), зниження міцності при зволоженні. Гіпсові вироби рекомендовано застосовувати в приміщеннях з відносною вологістю повітря не більше 60%.

Вироби на основі вапна. На основі вапна випускають вапняно-піщану (силікатну), вапняно-золяну і вапняно-шлакову цеглу. Залежно від призначення силікатна цегла випускається облицювальна – для кладки зовнішніх стін будинків і рядова – для внутрішніх стін будівель. За будовою цеглу розрізняють повнотілу (суцільну) і пустотілу (з пустотами, які виходять на одну сторону). За розмірами цеглу ділять на одинарну (250´120´65 мм) і модульну (250´120´88 мм). Залежно від міцності на стискання силікатну цеглу випускають шести марок: 75, 100, 125, 150, 200, 250.

Собівартість силікатної цегли в 5 разів нижча, ніж глиняної. Її використовують для кладки основних стін багатоповерхових та інших будівель, як і глиняну цеглу. Недоліки силікатної цегли – недостатня водо- і морозостійкість, недостатній опір до дії агресивного середовища (ґрунтових вод). Силікатну цеглу не можна застосовувати для кладки фундаментів і цоколів будівель, пічок, труб та інших частин конструкцій, які зазнають тривалої взаємодії високих температур.

Вапняно-шлакова і вапняно-золяна цегла дешевша за силікатну, має меншу теплопровідність, що дозволяє зводити стіни будівель меншої товщини, ніж із силікатної. Міцністю на стискання вони поступаються силікатній цеглі і випускаються трьох марок: 25, 50, 75. Вапняно-шлакова і вапняно-золяна цегла застосовується для кладки стін будівель не вище 3-х поверхів і для зведення верхніх поверхів багатоповерхових будинків.

Вироби на основі цементу. На основі цементу випускають азбестоцементні і цементно-піщані вироби.

Азбестоцементні вироби мають високу водостійкість, негорючість, довговічність, морозостійкість, легко обробляються і фарбуються. Недолік азбесто-цементних виробів – невисока стійкість до удару. Залежно від призначення азбесто-цементні вироби випускаються для покрівель (плитки азбестоцементні типу ПК-1, ПК-2; листи азбестоцементні хвильові типів ВО і УВ і деталі до них), облицювальні (облицювальні азбестоцементні плити і плитки), вироби спеціального призначення (водопровідні і каналізаційні труби й муфти до них, вентиляційні короби).

Цементно-піщані вироби характеризуються високою водостійкістю, морозостійкістю, довговічністю, стійкістю до корозії. Цементно-піщана черепиця в процесі експлуатації покрівлі не потребує підфарбування. Основним недоліком є порівняно висока питома вага 1 м² покриття з неї.