Строительный раствор
Строительный раствор - это затвердевшая смесь
вяжущих, заполнителей (мелких), воды и добавок. До затвердевания он
называется растворной смесью. Строительные растворы предназначаются
для заполнения швов в крупнопанельных и крупноблочных зданиях, для
связывания камней при каменной кладке, для отделки поверхностей -
штукатурки, для придания поверхностям специальных свойств
(водонепроницаемости, кислотостойкости и т.д.).
Строительные растворы разделяются: по плотности на тяжелые с
массой в сухом состоянии более 1500 кг/м3 и легкие - менее 1500
кг/м3; по виду вяжущего на простые с одним вяжущим (цемент, известь,
гипс и др.) и смешанные (сложные) , состоящие из нескольких вяжущих
(цементно-известковые, цементно-глиняные); воздушные (на воздушных
вяжущих), предназначенные для работы в сухих условиях, и
гидравлические (на гидравлических вяжущих) для работы во влажных
условиях.
На гидравлических вяжущих веществах готовят и водонепроницаемые
растворы, предназначенные для придания элементам сооружения
повышенной водонепроницаемости.
По прочности на сжатие растворы делятся на марки: 4, 10, 25, 50, 75,
100, 150, 200, 300. Марка раствора определяется испытанием на сжатие
образцов - кубиков 70,7 х 70,7х 70,7 мм или половинок балочек (после
испытаний балочек на изгиб) размером 4 х 4 х 16 см в возрасте 28
суток после твердения при температуре (20 ± 3) °С.
Вяжущие - все виды цементов, известь, гипс и др. Они должны
удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТ. Для растворов низких
марок (4 и 10) целесообразно использовать известь и местные вяжущие
вещества (известково-шлаковые, известково-пуццолановые и др.). Выбор
вяжущего следует производить в соответствии с действующими
стандартами. Наибольшее применение имеют растворы на
цементно-известковом вяжущем. В этом случае известь выполняет две
функции: вяжущего и пластификатора.
Мелкие заполнители (пески) бывают природные и искусственные.
Природные (кварцевые, полевошпатовые и др.) используются значительно
чаще и применяют их в растворах для каменной кладки, для
замоноличивания, для отделки. Искусственные (продукт дробления
горгых пород - гранитов, мраморов, известняков, туфов, шлаков и
т.п.) используются в штукатурных работах.
Требования к зерновому составу и чистоте зависят от назначения и
марки раствора и определены соответствующими ГОСТ.
Получение растворов с заданными свойствами обусловлено точной
дозировкой исходных компонентов и тщательным контролем за свойствами
растворной смеси - подвижностью и водоудерживающей способностью.
Подвижность смеси характеризуется глубиной погружения в растворную
смесь эталонного конуса (см. схему слева) и различается в
зависимости от назначения раствора. Для растворов, подаваемых
растворонасосом, глубина погружения должна быть примерно 14 см; для
растворов при кладке из кирпича, природных мелких камней и блоков -
9 ... 13 см; для растворов, используемых при монтаже панельных и
крупноблочных зданий, - 5 ... 7 см.
На схеме слева представлен прибор для определения подвижности
растворной смеси:
1 - прибор для определения глубины погружения; 2 - фиксатор; 3 -
конус; 4 - сосуд с раствором.
Расчет состава раствора. Состав растворов принимается в
зависимости от требуемых марок по таблицам справочников и
инструкций, где приводятся соотношения их объемов. Например, 1:3
означает, что для приготовления данного простого раствора необходимо
взять один объем вяжущего и три объема мелкого заполнителя;
аналогично 1:0,5:4 означает, что для приготовления смешанного
раствора необходимо взять 1 объем первого вяжущего, 0,5 объема
второго и 4 объема мелкого заполнителя. Количество воды определяется
требуемым погружением конуса.
Аналитическим путем количество цемента можно найти из зависимости
прочности на сжатие от количества и активности цемента:
где Rp - предел прочности при сжатии
раствора в возрасте 28 суток; Rв -
активность вяжущего, МПа; Qв - количество
вяжущего на 1 м3 песка, т.
Прочность растворов на портландцементе определяется по формуле:
где Rp - предел прочности при сжатии в
возрасте 28 суток; Rц - активность
цемента; Ц/В - цементно-водное отношение.
Прочность растворов, уложенных на пористое основание, которое
отсасывает воду из раствора и уплотняет этим его, увеличивается
примерно в 1,5 раза.
Прочность растворов зависит также от активности цемента, его
количества в растворе и качества песка:
где Ц - расход цемента на 1 м3 песка, т; k
- коэффициент (для мелкого песка k = 0,5
... 0,7, для среднего k = 0,8 и для
крупного k = 1).
Для определения количества вяжущего на 1 м3 раствора надо разделить
расход вяжущего, приходящийся на 1 м3 песка, на коэффициент выхода
раствора. Коэффициент выхода раствора - это отношение объема
раствора к объему песка (изменяется в пределах 0,8 ... 0,9).
Прочность смешанных растворов зависит от вводимых в них
пластифицирующих добавок (извести, глины и др.), органических
поверхностно-активных веществ (сульфитно-спиртовой барды, мылонафта
и т.д.). Каждому составу цементного раствора соответствует
оптимальное количество добавки, при которой смесь обладает наилучшей
удобоукладываемостью и наибольшей прочностью.
При использовании в качестве пластификаторов извести или глины их
количество (кг) на 1 м3 песка определяется по формуле:
где D - количество пластификатора на 1 м3
песка, кг; Qв - вяжущего на 1 м3 песка,
кг.
Для этих же растворов с подвижностью 9 ... 10 см количество воды
приближенно определяется по формуле:
где Qв и Qд -
расход цемента и добавки на 1 м3 песка, кг.
Для пересчета расхода материалов из объемных единиц в массовые и
обратно соответственно их умножают или делят на среднюю плотность.
Для приведения рассчитанного состава к общепринятому выражению -
отношению объемов - нужно полученное соотношение В:Д:1 разделить на
В и тогда получим 1:Д/В:1/В, где В - объем цемента, полученный
делением Qв на среднюю плотность.
Растворы для каменной кладки. В зависимости от условий работы
кладки растворы изготовляют на цементе или на цементно-известковом
вяжущем. Основными характеристиками их являются марки по прочности и
морозостойкости. На цементе готовят растворы, работающие в тяжелых
влажных условиях и в агрессивной среде. Цементно-известковые
растворы используют для кладки, находящейся в маловлажных или сухих
условиях.
Для приготовления растворов можно использовать все виды цементов,
исключение составляют растворы для кладки, находящейся в агрессивной
среде, где должен использоваться сульфатостойкий или пуццолановый
портландцемент. В качестве известкового вяжущего применяют
известковое тесто, реже - молотую известь-кипелку, известь-пушонку.
Минимальный расход цемента для наземных конструкций при
относительной влажности воздуха до 60 % (сухие условия) и в
подземных маловлажных грунтах составляет для цементно-известковых
растворов 75 кг на 1 м3 песка; минимальная марка раствора при
I степени долговечности зданий должна быть
> 10 и 25 (первая цифра для наземных конструкций, вторая - для
подземных), при I и II
степенях долговечности - 10. Для наземных сооружений с влажностью
более 60 % и подземных во влажных грунтах наименьший расход цемента
100 кг на 1 м3 раствора, минимальная марка раствора в этом случае
при степенях долговечности I и
II - 25 и 50, при степени долговечности
III - 25. Глубина погружения конуса
следующая: для растворов, используемых при кладке из обыкновенного
кирпича, бетонных камней и камней из легких пород, 9 ... 13 см; для
растворов, применяемых при кладке из пустотелого кирпича или
керамических камней, - 7 ... 8 см; для растворов при кладке из
бутового камня под заливку - 13 ... 14 см, под лопатку - 8 ... 10
см; для вибрированной бутовой кладки - 1 ... 3 см.
Большие из указанных величин погружения конуса применимы к сухим
пористым материалам или при кладке в сухую, жаркую погоду; меньшие -
при кладке из плотных материалов или хорошо смоченных пористых во
влажную погоду или в зимнее время. Контроль за качеством растворов
производится регулярно в соответствии с указаниями ГОСТ.
Отделочные растворы. Их используют при оштукатуривании стен
мокрым способом. Для отделочных растворов решающее значение имеют не
прочность, а удобоукладываемость и сцепление с основанием. При
отделке помещений с относительной влажностью свыше 60 %, а также
наружных стен, цоколей, карнизов, подвергающихся периодическому
увлажнению, используют цементные и цементно-известковые вяжущие.
Наружные и внутренние каменные, деревянные и гипсовые стены в
помещениях с влажностью до 60 %, в районах с устойчивым сухим
климатом - известково-гипсовые; внутренние деревянные и гипсовые
стены и перегородки в помещениях с влажностью до 60 % -
известково-гипсовые и гипсовые. Составы штукатурных растворов
зависят от условий эксплуатации и рода основания.
Подвижность раствора для обрызга характеризуется глубиной погружения
конуса, которая в свою очередь определяется назначением раствора и
методом его нанесения. При механизированном нанесении глубина
погружения конуса составляет 9 ... 14 см, при ручном - 8 ... 12;
раствора для грунта - 7 ... 8, раствора для накрывки без гипса - 7
... 8, с гипсом - 9 ... 12 см. Составы растворов зависят от условий
работы конструкции, характера материала оштукатуриваемой
поверхности, характера ранее нанесенных слоев. Составы для наружной
штукатурки стен, цоколей, карнизов, подвергающихся систематическому
увлажнению, а также внутренней штукатурки в помещениях с
относительной влажностью воздуха свыше 60 % приведены в таблице
ниже:
Составы для наружной штукатурки стен, цоколей, карнизов, подвергающихся систематическому увлажнению