книги / Строительные материалы

получать для облицовки зданий декоративные пластины из мрамора, гранита, оникса и др.

Специальные облицовки применяют для защиты от коррозии.

Цокольные плиты, а также детали карнизов, поясков и других выступающих частей зданий изготовляют из стойких пород. Эти изделия не должны иметь волосных трещин, им придается такая форма, чтобы на них не за­ держивалась вода от дождя и тающего снега.

Плиты, для полов и ступеней внутренних лестниц дол­ жны иметь высокие износостойкость и декоративные свойства, соответствующие архитектуре интерьера.

4. Камни для гидротехнических сооружений

Природные каменные материалы применяют в боль­ ших количествах для сооружения плотин, причалов, мо­ лов, пирсов, шлюзов. В зоне переменного уровня воды условия службы материала особенно неблагоприятны: камень испытывает многократное замораживание и от­ таивание в насыщенном водой состоянии. Защитную об­ лицовку в этой зоне устраивают из плотных извержен­ ных пород, имеющих водопоглощение не более 1 %, марки по прочности не ниже 80—100 МПа и по морозо­ стойкости Мрз 150— Мрз 500 в зависимости от класса сооружения, климатических и других условий эксплуата­ ции. Соответствующим требованиям должны удовлетво­ рять и материалы для каменных набросных плотин. Вну­ тренние части набросок можно делать из камня, полученного из осадочных пород марок 60—80 МПа с коэффициентом размягчения не менее 0,7—0,8. Каменные материалы проверяют на влияние веществ, растворенных

вводе (морской, грунтовой, речной, болотной).

5.Дорожные каменные материалы

Бортовые камни, отделяющие проезжую часть доро­ ги от тротуара, изготовляют из плотных изверженных пород (гранита, диабаза и т. п.), отличающихся высокой морозо- и износостойкостью и прочностью. Бортовые кам­ ни бывают прямые и лекальные, высокие (до 40 см) и низкие (до 30 см). Эти камни применяют вместо бетон­ ных при соответствующем технико-экономическом обо­ сновании.

Брусчатка для мощения дорог имеет форму бруска, слегка суживающегося книзу. Брусчатку изготовляют механизированным способом из однородных мелко- и среднезернистых пород (диабаза и др.). Из таких же пород изготовляют шашку для мозаиковой мостовой (приближающуюся по форме к кубу) и шашку для мо­ щения (в виде усеченной пирамиды).

Тротуарные плиты изготовляют из гнейсов и подоб­ ных ему слоистых горных пород. Они имеют форму пря­ моугольной или квадратной плиты со стороной от 20 до 80 см с ровной лицевой поверхностью и толщиной не ме­ нее 4 см и не более 15 см.

6. Каменные кислотоупорные изделия

Некоторые магматические и метаморфические горные породы используют для футеровки разнообразных уста­ новок и аппаратов, Подвергающихся действию кислот, щелочей, солей и агрессивных газов, а также испытыва­ ющих влияние высоких и резко меняющихся температур и давлений. Кислотоупорные породы идут на изготовле­ ние тесаных плит, кирпичей, брусков и фасонных изде­ лий, а в дробленом и размолотом виде служат в качест­ ве заполнителей в кислотоупорном бетоне и наполните­ лей в кислотоупорных цементах.

В соответствии с назначением применяемые породы должны удовлетворять определенным требованиям, а именно: быть кислотоупорными, т. е. хорошо сопротив­ ляться воздействию различных кислот и других реаген­ тов — это свойство оценивается по растворимости порош­ ка породы в растворах кислот (соляной, серной) при на­ гревании; иметь высокую огнеупорность; обладать достаточным сопротивлением сжатию и изгибу; выдер­ живать резкие колебания температур.

Из изверженных горных пород кислотоупорными яв­ ляются, главным образом, кислые мелкокристаллические, к которым относятся бештаунит, андезит, гранит и неко­ торые туфы, а из метаморфических — кварцит.

Применение кислотоупорного штучного камня ограни­ чено его высокой стоимостью, обусловленной трудностью добычи и обработки, а также малым выходом готовой продукции из горной массы. Полноценным заменителем камня служит значительно более дешевый кислотоупор­ ный бетон. Со штучным тесаным камнем соперничает

также искусственный литой, камень (базальтовый,,диаба­ зовый) .

7. Предохранение каменных материалов от разрушения

Основные причины разрушения природных каменное материалов в сооружениях: замерзание воды в порах д трещинах, вызывающее внутренние напряжения; частое изменение температуры и влажности, вызывающее появ­ ление микротрещин; растворяющее действие воды и по­ нижение прочности при водонасыщении; химическая кор­ розия, происходящая под действием газов (S02, С02 и др.), содержащихся в атмосфере, и вещестз, растворен^ ных в грунтовой или морской воде.

Конструктивную защиту открытых частей сооруже­ ний (цоколей, карнизов, поясков, столбов, парапетов) сводят к приданию им такой формы, которая облегчает отвод воды. Этому же способствует гладкая полирован­ ная поверхность облицовки и профилированных деталей. Стойкость пористых каменных материалов, которые не полируются, повышают путем пропитки поверхностного слоя уплотняющими составами и нанесения на лицевую поверхность гидрофобизующих (водоотталкивающих) со­ ставов. Кремнефторизацию (или флюатирование) приме­ няют для повышения стойкости наружной облицовкииз карбонатных пород. При пропитывании известняка рас­ твором флюата (соль кремнефтористо-водородной кис­ лоты) происходит химическая реакция

2СаС03 + MgSiF0 = 2CaF3 + MgF2 + S i0 2 + 2COz f

Полученные нерастворимые в воде вещества CaF2, MgF2, Si02 отлагаются в порах и уплотняют лицевой слой камня. В результате уменьшается его водопоглощение и возрастает морозостойкость, облицовка из камня меньше загрязняется пылью.

Некарбонатные пористые каменные материалы пред­ варительно обрабатывают водными растворами кальцие­ вых солей (например, СаС12), а после этого пропитыва­ ют флюатами.

Долговечность пористого камня значительно увеличи­ вается, если пропитать его поверхностный слой раство­ ром мономера с последующей полимеризацией мономе­ ра в порах бетона при термокаталитической или радиа­ ционной обработке.

Гидрофобиэация, т .е. покрытие и пропитка гидро­ фобными составами (например, кремнийорганическими жидкостями), предотвращает проникновение "влаги в по­ ристый камень и повышает его морозостойкость. Начи­ нают применять для защиты камня от коррозии пленкоОбразующие полимерные материалы — прозрачные и ок­ рашенные.

ГЛАВА 3. СТРОИТЕЛЬНАЯ КЕРАМИКА

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Керамическими называют каменные изделия, получа­ емые из минерального сырья путем его формования и обжига при высоких температурах.

Термин «керамика» происходит (по П. П. Будникову) от слова «керамейя», которым в Древней Греции называ­ ли искусство изготовления изделий из глины. И теперь в керамической технологии используют главным образом глины, но наряду с ними применяют и другие виды ми­ нерального сырья, например чистые оксиды (оксидная техническая керамика). Керамические материалы — са­ мые древние из всех искусственных каменных материа­ лов. Черепки грубых горшечных изделий находят на ме­ сте поселений, относящихся к каменному веку. Возраст керамического кирпича как строительного материала более 5000 лет.

В современном строительстве керамические изделия применяют почти во всех конструктивных элементах зда­ ний, облицовочные и другие материалы используют в сборном домостроении. Богатство эстетических возмож­ ностей керамики обеспечили ей видное место в отделке фасадов зданий и внутренних помещений. Керамические пористые заполнители — это основа легких бетонов. Са­ нитарно-технические изделия, а также посуду из фарфо­ ра и фаянса широко используют в быту. Специальная ке­ рамика необходима для химической и металлургической промышленности (кислотоупорные и огнеупорные изде­ лия), электротехники’ и радиоэлектроники (электроизо­ ляторы, полупроводники и др.), ее применяют в косми­ ческой технике.

Советская наука в области керамики получила «раз­

витие в работах А. И. Августинина, Д. С. Белянкина, П. П. Будникова, П. А. Земятченского и др.

Керамические строительные материалы в зависимос­ ти от их структуры разделяют на две основные группы: пористые и плотные. Пористые поглощают более 5 % во­ ды (по массе), в среднем их водопоглощение составля­ ет 8—20 % по массе или 14—36 % по объему. Пористую структуру имеют стеновые, кровельные и облицовочные материалы, а также стенки дренажных труб и др. Плот­ ные поглощают менее 5 % воды, чаще всего 1—4 % по массе или 2—8 % по объему. Плотную структуру имеют плитки для пола, дорожный кирпич, стенки канализаци­ онных труб и др.

По назначению керамические материалы и изделия делят на следующие виды: стеновые изделия (кирпич, пустотелые камни и панели из них); кровельные изделия (черепица); элементы перекрытий; изделия для облицов­ ки фасадов (лицевой кирпич, малогабаритные и другие плитки, наборные панно, архитектурно-художественные детали); изделия для внутренней облицовки стен (гла­ зурованные плитки и фасонные детали к ним — карни­ зы, уголки, пояски); заполнители для легких бетонов (керамзит, аглопорит); теплоизоляционные изделия (перлитокерамика, ячеистая керамика, диатомитовые и др.); санитарно-технические изделия (умывальные сто­ лы, ванны, унитазы); плитка для пола; дорожный кир­ пич; кислотоупорные изделия (кирпич, плитки, трубы и фасонные части к ним); огнеупоры; изделия для подзем­ ных коммуникаций (канализационные и дренажные тру­ бы).

Приведенная классификация показывает широкое распространение керамических материалов и изделий в строительстве. Но не все они имеют одинаковое значе­ ние для индустриального строительства. Быстро разви­ вается производство материалов и изделий индустриаль­

ный кирпич, черепица), успешно заменяемых более эф­ фективными материалами.

§2. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1.Глинистые материалы

Сырьевыми материалами для производства кера­ мических изделий являются каолины и глины, применя­ емые в чистом виде, а чаще — в смеси с добавками (отощающими, порообразующими, плавнями, пластифика­ торами и др.). Под каолинами и глинами понимают при­ родные водные алюмосиликаты с различными примеся­ ми, способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо пе­ реходит в камнеподобное состояние.

Каолины. Каолины состоят почти исключительно из минерала Al20 3-2Si02-2H20 и содержат значительное количество частиц меньше 0,01 мм; после обжига сохра­ няют белый цвет.

Глины более разнообразны по минеральному составу, они больше загрязнены минеральными и органическими примесями. Глинистое вещество (с частицами меньше

держат частицы размером менее 0,005 мм 80—90 %.

В глинах могут быть примеси, снижающие темпера­ туру плавления: карбонат кальция, полевой шпат, Fe(OH)3, Fe203. Камневидные включения СаС03 явля­ ются причиной появления «дутиков» и трещин в керами­ ческих изделиях, так как гидратация СаО, получивше­ гося при обжиге керамических изделий, сопровождается увеличением его объема. Часто встречающаяся примесь оксида железа придает глине привычную красную окрас­ ку. Вообще же окраски глин весьма разнообразны: от белой, коричневой, зеленой, серой до черной. Окраска глин зависит от примесей как минерального, так и орга­ нического происхождения, богатых углеродом.

Бентонитами называют высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтмориллони­ та. Содержание в них частиц размером меньше 0,001 мм достигает 85—90 %.

Трепелы и диатомиты, состоящие в основном из аморфного кремнезема, используют для изготовления

теплоизоляционных изделий, строительного кирпича и камней.

2. Отощающие материалы

Отощающие добавки вводятся в оостав керамической массы для понижения пластичности и уменьшения воз­ душной и огневой усадки глин. В качестве отощающих добавок используют шамот, дегидратированную глину, песок, золу ТЭС, гранулированный шлак.

предварительно обожженной при той же температуре, при которой обжигаются изделия. Его можно получить, из­ мельчая отходы обожженного кирпича. Шамот улучшает сушильные и обжиговые свойства глин, поэтому его при­ меняют для получения высококачественных изделий —* лицевого кирпича, огнеупоров и т. д.

Дегидратированная глина при температуре 700— 750 °С, добавляемая в количестве 30—50 %, улучшает су­ шильные свойства сырца и внешний вид кирпича.

Песок (с зернами 0,5—2 мм) добавляют в количестве

ве кирпича. Роль отощителей выполняют также золы ТЭС и выгорающие добавки.

3. Порообразующие и пластифицирующие добавки

Порообразующие материалы вводят в сырьевую мас­ су для получения легких керамических изделий с повы­ шенной пористостью и пониженной теплопроводностью. Для этого используют вещества, которые при обжиге диссоциируют с выделением газа, например ССЬ (моло­ тые мел, доломит), или выгорают.

Выгорающие добавки: древесные опилки, измельчен­ ный бурый уголь, отходы углеобогатительных фабрик, золы ТЭС и лигнин не только повышают пористость сте­ новых керамических изделий, но также способствуют равномерному спеканию керамического черепка.

Пластифицирующими добавками являются высоко­ пластичные глины, бентониты, а также поверхностно­

обходимо понизить температуру ее спекания. К ним от­ носят: полевые шпаты, железную руду, доломит, магне­ зит, тальк и т. п.

Для придания декоративного вида и стойкости к внешним воздействиям поверхность некоторых керами­ ческих изделий покрывают глазурью или ангобом. Слой глазури, нанесенный на поверхность керамического ма­ териала, закрепляют на ней обжигом при высокой тем­ пературе. Глазури — это стекла, которые могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими), различного цвета. Главными сырьевыми компонентами глазури яв­ ляются: кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочно-земельных металлов, оксиды свин­ ца, борная кислота, бура и др. Их применяют в сыром виде либо сплавленными — в виде фритты. Оксид свин­ ца заменяют менее вредным оксидом стронция.

Ангоб приготовляют из белой или цветной глины и наносят тонким слоем на поверхность еще не обоженного изделия. При обжиге ангоб не плавится, поэтому цвет­ ная поверхность получается матовой. Ангоб по своим свойствам должен быть близок к основному черепку.

§ 3. СВОЙСТВА ГЛИН КАК СЫРЬЯ ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИИ

1. П ластичность

Глина, замешанная с определенным количеством воды, образует глиняное тесто, обладающее связностью и пластичностью. При смачивании сухой глины ощуща­ ется характерный запах увлажняемой земли и выделе­ ние теплоты. Молекулы воды (диполи) втягиваются между чешуйчатыми частицами каолинита и расклини­ вают их (рис. 3.1), вызывая набухание глины. Тонкие слои воды между пластинчатыми частицами глинистых минералов обусловливают характерные свойства глиня­ ного теста. Так, например, если расплющить между дву­ мя чистыми стеклянными пластинками каплю воды, то