СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ
Общие сведения и классификация
Строительным раствором называют искусственный каменный материал, полученный в результате затвердения оптимально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелких заполнителей и добавок. До затвердения смесь материалов называют растворной смесью. Для придания растворным смесям и строительным растворам определенных свойств в их состав могут вводиться минеральные и химические добавки.
Строительные растворы являются мелкозернистыми бетонами. У них отсутствует крупный заполнитель. Поэтому их применяют в основном в виде тонких слоев в каменных кладках и штукатурках, облицовочных работах.
В каменных зданиях расход строительного раствора составляет 10–25 % общего объема конструкции. На него идет около 20 % всего выпускаемого портландцемента.
Растворные смеси подразделяются: на готовые к применению, предварительного изготовления и сухие. Растворная смесь, готовая к применению – смесь вяжущего, мелкого заполнителя, добавок и воды. Растворная смесь предварительного изготовления – смесь вяжущего, мелкого заполнителя необходимых добавок и воды для получения подвижности 1–3 см, с добавкой воды до необходимой подвижности перед применением. Сухая растворная смесь – смесь сухих компонентов вяжущего, мелкого заполнителя и необходимых добавок, затворяемая водой перед применением.
Строительные растворы подразделяются по назначению, по виду применяемого вяжущего, по средней плотности.
По назначению растворы подразделяются на кладочные, штукатурные, облицовочные, для стяжек и специальные. К кладочным относят и монтажные растворы.
По виду применяемого вяжущего растворы подразделяются на цементные, известковые, гипсовые, цементно-известковые, цементно-глиняные, известково-гипсовые и другие. Растворы, приготовленные на одном вяжущем, называются простыми, на двух или более вяжущих – сложными.
По средней плотности в сухом состоянии – на тяжелые (средняя плотность 1500 кг/м³ и более) и легкие (средняя плотность менее 1500 кг/м³).
Свойства растворной смеси
Важнейшими свойствами растворной смеси являются удобоукладываемость, расслаиваемость, жизнеспособность, растекаемость, расчетная температура применения, влажность для сухих смесей.
Удобоукладываемость – способность растворной смеси распределяться тонким слоем на основании. Она влияет на качество каменной кладки, растворная смесь заполняет все неровности в кирпиче и камне – прочность кладки увеличивается. При применении удобоукладываемых растворных смесей производительность труда рабочих повышается.
Удобоукладываемость зависит от подвижности и водоудерживающей способности смеси.
Подвижностью называется способность растворной смеси растекаться под действием собственной массы или приложенных внешних воздействий. Она характеризуется глубиной погружения в см эталонного конуса массой 300 г. Подвижность принимается в зависимости от назначения и способа укладки растворной смеси и зависит в основном от расхода воды.
По подвижности растворные смеси подразделяются на марки, которые устанавливаются в зависимости от назначения растворной смеси по таблице 6.1
Таблица 6.1 – Марки рабочей подвижности растворной смеси
Для растворных смесей предварительного изготовления может назначаться транспортная подвижность с ОК от 1 до 3 см.
Водоудерживающей способностью называется свойство растворной смеси удерживать в своем составе воду при укладке на пористое основание. Кирпич, бетон и другие пористые материалы хорошо впитывают воду и могут поглотить ее из растворной смеси. Воды остается недостаточно для твердения вяжущего, и раствор не достигает необходимой прочности.
Водоудерживающую способность растворной смеси определяют на приборе, состоящем из кольца диаметром 100 мм высотой 12 мм и промокательной бумаги. Кольцо заполняют растворной смесью и водоудерживающую способность устанавливают по количеству воды, оставшейся в растворной смеси после того, как часть ее отсосется промокательной бумагой.
Водоудерживающая способность растворной смеси с ОК свыше 4 см должна быть не менее 95 %. Растворная смесь имеет хорошую водоудерживающую способность, если прочность образцов, изготовленных в формах без дна, установленных на кирпичах, будет выше на 15 % прочности образцов, изготовленных в формах с металлическим дном.
Водоудерживающая способность повышается при увеличении расхода цемента, введении в растворную смесь извести, глины, золы, других минеральных и некоторых химических добавок.
Расслаиваемость – неоднородность растворной смеси по высоте, образующаяся при перевозке и хранении. Расслаиваемость определяют в форме куба размером 150х150х150 мм. Форму заполняют растворной смесью, уплотняют вручную штыкованием, а потом вибрированием. Затем смесь разделяют на две части и после промывки определяют содержание песка в верхней и нижней частях. Расслаиваемость свежеприготовленных растворных смесей не должна превышать 10 %.
Расслаиваемость происходит от недостаточной связи частиц смеси. Низкомарочные растворы содержат мало вяжущего, особенно высоких марок, и повышенное количество воды. Связность растворной смеси снижается, что приводит к ее расслаиваемости. Для предупреждения расслаиваемости следует вводить известковое и глиняное тесто, пластифицирующие химические добавки, которые связывают воду или уменьшают ее содержание.
Жизнеспособностью называется свойство растворной смеси сохранять необходимую удобоукладываемость от начала ее приготовления до укладки в конструкцию. Она зависит от состава смеси и температуры наружного воздуха. Жизнеспособность цементных растворных смесей составляет обычно 2–4 часа и зависит от сроков схватывания цемента. Известковые растворные смеси на гидратной извести имеют жизнеспособность 6–10 часов, сложные цементно-известковые – 4–6 часов.
При повышенной температуре растворные смеси, содержащие портландцемент, следует расходовать в течение 2 часов. Продлить их жизнеспособность можно введением добавок, замедляющих схватывание цемента. Схватившиеся смеси нельзя разбавлять водой.
Растекаемость растворных смесей устанавливается для самонивелирующих стяжек. Она определяется по расплыву цилиндра и должна быть не менее 22 см.
Расчетная температура применения растворных смесей устанавливается при ожидаемой среднесуточной температуре воздуха ниже плюс 5 °С и минимальной среднесуточной температуре ниже 0 °С. Она достигается введением в растворную смесь противоморозных добавок с условием, чтобы раствор при расчетной температуре применения имел не менее 20 % от марочной прочности раствора без добавок, твердевшего при (20 ± 3) ˚С.
Для сухих растворных смесей нормируется влажность. Она зависит от вида применяемого вяжущего и не должна превышать следующих значений: для смесей с содержанием гипсовых вяжущих – 0,3 % по массе; для смесей, в состав которых входит цементное вяжущее при расходе до 150 кг/т, – 0,6, до 300 кг/т – 0,8, свыше 300 кг/т – 1,0 %.
Свойства строительных растворов
Важнейшим свойством затвердевших растворов является прочность. По этому показателю они подразделяются на марки. Маркой называется нормируемое значение прочности в кгс/см² (10ˉ¹ МПа).
При сжатии растворы имеют марки М4; М10; М25; М50; М75; М100; М150 и М200. Они устанавливаются и контролируются для всех видов растворов.
Марка по прочности на сжатие определяется испытанием образцов размером 70,7х70,7х70,7 мм в проектном возрасте, изготовленных из растворной смеси рабочей косистенции.
За проектный возраст принимается 28 суток для растворов на гидравлических вяжущих и 7 суток для растворов без применения гидравлических вяжущих.
Образцы из смеси подвижностью менее 5 см изготавливаются в формах с поддоном, а 5 см и более – в формах без поддона, установленных на полнотелых керамических кирпичах.
При укладке на плотное основание прочность раствора R 28 , МПа, зависит от активности цемента R ц, МПа, и цементно-водного отношения Ц/В и определяется по формуле
R 28 = 0,4R ц (Ц/В – 0,3).
При укладке на пористое основание вода поглощается основанием и в растворе остается примерно одинаковое количество воды, независимо от ее первоначального содержания. В этом случае прочность раствора R 28 ,МПа, зависит от активности вяжущего R ц, МПа, его расхода Ц, т/м³, и определяется по формуле
R 28 = КR ц (Ц – 0,05) + 4,
где К – коэффициент, принимаемый для мелкого песка равным 0,5–0,7, для
среднего – 0,8 и для крупного – 1,0.
При натурных обследованиях из горизонтальных швов кладки берут образцы раствора, из которых изготавливают образцы – кубы с ребром 20–40 мм, которые испытывают на сжатие.
Допускается испытывать пластинки с передачей нагрузки через стержень со стороной или диаметром основания, равной толщине растворной пластинки.
Прочность раствора в кладке удобно определять прибором профессора М. А. Новгородского, испытания которым основаны на принципе пластической деформации раствора.
Для растворов самонивелирующих стяжек назначается прочность на растяжение при изгибе, которая должна быть не менее 4 МПа. Она определяется испытанием образцов-балочек по методике испытания портландцементов. Испытанием образцов-балочек определяется также и прочность на сжатие растворов для самонивелирующих стяжек, облицовочных и штукатурных растворов толщиной до 5 мм.
Марками по адгезии характеризуется прочность сцепления растворов с основанием. Они имеют значения А0,2 и далее с градацией 0,1.
Интенсивность твердения растворов зависит от температуры. Относительное примерное значение предела прочности раствора на портландцементе, твердевшего при разных температурах, к прочности раствора, твердевшего при 20 °С в возрасте 28 суток, в процентах приведено в таблице 6.2.
Таблица 6.2 –Влияние температуры на интенсивность твердения раствора
| Температура твердения, ° С | Прочность раствора, % от R 28 в возрасте, сут. | ||||
| - | |||||
| - | |||||
| - | - | ||||
| - | - | ||||
| - | - |
Медленней набирают прочность растворы на пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе, особенно при температуре ниже 15 °С. Относительная их прочность составляет от прочности растворов на портландцементе, приведенной в таблице 6.2, 30 % при температуре твердения 0 °С, 70 % – при 5 °С, 90 % – при 9 °С.
Для строительных растворов применяют все неорганические вяжущие вещества . Вид вяжущего назначается в зависимости от условий эксплуатации конструкций и марки раствора.
Для наземных конструкций при относительной влажности воздуха до 60% и для фундаментов, эксплуатируемых в маловлажных грунтах для низкомарочных растворов марок 4 и 10, рекомендуется известь воздушная и гидравлическая , известково-шлаковые вяжущие , романцемент и цемент для строительных растворов . Допускаются известково-пуццолановые и известково-зольные вяжущие.
Для растворов марки 25 и выше, эксплуатируемых в этих же условиях, следует применять портландцемент, шлакопортландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцементы . Допускаются пуццолановый портландцемент, цемент для строительных растворов, известково-пуццолановое вяжущее .
Для наземных конструкций, эксплуатируемых при относительной влажности воздуха свыше 60%, и фундаментов, находящихся в очень влажных и насыщенных водой грунтах, для растворов марки 10 применяют известково-шлаковое вяжущее, романцемент и цемент для строительных растворов . Допускаются известково-пуццолановое и известково-зольное вяжущее, известь гидравлическая, для марок 25 и выше - портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый, пластифицированный и гидрофобный портландцементы . Допускаются известково-шлаковое вяжущее и цемент для строительных растворов .
Для монтажа бетонных панелей и крупных блоков для растворов марки 25 и выше следует применять портландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцементы . Допускается шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент .
Для конструкций, возводимых способом замораживания, для раствора марки 10 рекомендуется портландцемент и пуццолановый портландцемент, допускаются известесодержащие вяжущие . Для растворов марки 25 и выше следует применять портландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцементы, допускается шлакопортландцемент .
Для конструкций, эксплуатируемых в агрессивных сульфатных водах, необходимо применять сульфатостойкие портландцементы, допускаются пуццолановые портландцементы.
Для конструкций, находящихся в мягких водах, растворы приготавливают на пуццолановых портландцементах и шлакопортландцементах .
Для устройства облицовочного слоя крупных блоков и панелей из растворов марок 50 и выше следует применять белый и цветные портландцементы , допускается портландцемент и шлакопортландцемент .
Для устройства гидроизоляционных штукатурок или торкретной оболочки на железобетонных трубах, заделки стыков сборных конструкций, зачеканки раструбных труб, заделки анкеров и т. п. для растворов марки 50 и выше следует применять расширяющийся портландцемент, гипсоглиноземистый и водонепроницаемый расширяющиеся цементы .
Для внутренней отделки зданий для раствора марки 25 и выше применяют гипсовые вяжущие марок Г-3 и выше и гипсоцементно-пуццолановое вяжущее , допускаются ангидритовые вяжущие . Заполнителями для тяжелых строительных растворов служат природные кварцевые или полевошпатовые пески, а также дробленые пески, получаемые из плотных горных пород. Для легких растворов применяют пористые искусственные пески: керамзитовый, аглопоритовый, из шлаковой пемзы, гранулированного шлака, вспученных перлита и вермикулита и природные пески из пемзы, вулканического шлака и туфа, из легких карбонатных пород, диатомита, опоки, трепела.
Кладочные растворы для бутовой кладки, монтажа крупноблочных и крупнопанельных стен должны приготавливаться на песках с наибольшей крупностью зерен, не превышающей 5 мм, для кирпичной кладки — 2,5 мм.
Штукатурные растворы , применяемые для обрызга и грунта, приготавливают на песке с наибольшей крупностью зерен не более 2,5 мм, для накрывки - не более 1,25 мм.
Вода для затворения растворов не должна содержать вредных примесей. К ней предъявляют те же требования, что и к .
Для повышения подвижности, нерасслаиваемости, водоудерживающей способности растворных смесей в их состав вводят .
Неорганическими пластификаторами служат известковое и глиняное тесто. В простых растворах они являются вяжущими , в смешанных основное их назначение - пластификация смесей.
В качестве органических пластификаторов используют мылонафт, подмыленный щелок, отходы соапстока, лигносульфонаты технические и др. Мылонафт - побочный продукт щелочной очистки нефтепродуктов. Состоит из натриевых мыл нафтеновых кислот, легко растворяется в воде. Подмыленный щелок - побочный продукт, образующийся при варке хозяйственного мыла. Состоит из омыленных жирных кислот. Отходы соапстока образуются на мыловаренных заводах. Они состоят, от 10 до 45%, из омыленных жирных кислот.
Органические пластификаторы вводят в количестве 0,03-0,3% от массы цемента в цементные и цементно-известковые растворы. Они заменяют частично или полностью известковое тесто. Следует иметь в виду, что применение их в цементных растворах снижает расчетное сопротивление кладки на 10%.
В растворы для зимних работ вводят .
1. Классификация строительных растворов
2. Свойства строительных растворов
3. Виды и применение строительных растворов
4. Подбор, приготовление и транспортирование растворов
Строительный раствор - это искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя (песка) и добавок, улучшающих свойства смеси и растворов. Посвоему составу строительный раствор является мелкозернистым бетоном, и для него справедливы закономерности, присущиебетонам. Среди большого разнообразия растворов отдельные виды их имеют много общего. В основу групповой классификации положены следующие ведущие признаки: плотность, вид вяжущего вещества, назначение и физико-механические свойства растворов.
1. Классификация строительных растворов
По плотности в сухом состоянии растворы делят: на тяжелые сплотностью 1500 кг/м 3 и более, для их изготовления применяют тяжелые кварцевые или другие пески; легкие растворы, имеющие плотность менее 1500 кг/м 3 , заполнителями в них являются легкие пористые пески из пемзы, туфов, шлаков, керамзита и других легких мелких заполнителей.
По виду вяжущего строительные растворы бывают: цементные, приготовленные на портландцементе или его разновидностях; известковые - на воздушной или гидравлической извести, гипсовые - на основе гипсовых вяжущих веществ - гипсового вяжущего, ангидритовых вяжущих; смешанные - на цементно-известковом вяжущем. Выбор вида вяжущего производят в зависимости от назначения раствора, предъявляемых к нему требований, температурно-влажностного режима твердения и условий эксплуатации здания или сооружения.
По назначению строительные растворы делят: на кладочные для каменных кладок и кладки стен из крупных элементов; отделочные для штукатурки, изготовления архитектурных деталей, нанесение декоративных слоев на стеновые блоки и панели; специальные, обладающие некоторыми ярко выраженными или особыми свойствами (акустические, рентгенозащитные, тампонажные и т.д.). Специальные растворы имеют узкое применение.
По физико-механическим свойствам растворы классифицируют по двум важнейшим показателям: прочности и морозостойкости, характеризующим долговечность раствора. По величине прочности при сжатии строительные растворы подразделяют на восемь марок: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200. Растворы М4 и 10 изготовляют на местных вяжущих (воздушной и гидравлической извести и др.). По степени морозостойкости в циклах замораживания растворы имеют девять марок морозостойкости: от F10 до F300.
Состав раствора обозначают количеством (по массе или объему) материалов на 1 м 3 раствора или относительным соотношением (также по массе или объему) исходных сухих материалов. При этом расход вяжущего принимают за 1. Для простых растворов, состоящих из вяжущего и не содержащих минеральных добавок (цементных или известковых растворов) состав будет обозначен, например, 1:6, т. е. на 1 ч. вяжущего приходится 6 ч. песка. Состав смешанных растворов, состоящих из двух вяжущих или содержащих минеральные добавки, обозначают тремя цифрами, например 1:0,4:5 (цемент:известь:песок). Однако следует учитывать, что в цементных смешанных растворах за вяжущее принимают цемент совместно с известью.
В качестве мелкого заполнителя применяют: для тяжелых растворов - кварцевые и полевошпатовые природные пески, а также пески, полученные дроблением плотных горных пород; для легких растворов - пемзовые, туфовые, ракушечные, шлаковые пески. Для обычной кладки кирпича, камней правильной формы, в том числе и блоков, наибольший размер зерен песка не должен превышать 2,5 мм; для бутовой кладки, а также замоноличивания стыков сборных железобетонных конструкций и для песчаного бетона - не более 5 мм; для отделочного слоя штукатурки- не более 1,2 мм.
Минеральные и органические добавки применяют для получения удобоукладываемой растворной смеси при использовани портландцементов. В качестве эффективных минеральных добавок в цементные растворы вводят известь в виде теста. Добавка извести в цементных растворах повышает водоудерживающую способность, улучшает удобоукладываемость и дает экономию цемента. В качестве неорганических дисперсных добавок применяют активные минеральные добавки - диатомит, трепел, молотые шлаки и т. д.
Поверхностно-активные добавки используют для повышения пластичности растворной смеси и уменьшения расхода вяжущего, вводят в растворы десятые и сотые доли процента от количества вяжущих. В качестве поверхностно-активной органической добавки применяют сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ), гидролизированную боенскую кровь (ГК), мылонафт, гидрофобнопластифицирующую добавку «флегматор» и др.
Требования к качеству вяжущих, заполнителей, добавок и воды такие же, как и к материалам, применяемым для приготовления бетонов.
2. Свойства строительных растворов.
Основными свойствами растворной смеси являются подвижность, удобоукладываемость, водоудерживающая способность, а растворов - прочность и долговечность. Растворная смесь в зависимости от состава может иметь различную консистенцию - от жесткой до литой. Строительные растворы для каменной кладки, отделки зданий и других работ изготовляют достаточно подвижными.
Подвижность растворной смеси определяют глубиной погружения в смесь металлического конуса массой 300 г с углом при вершине 30°.
Удобоукладываемость - способность легко, с минимальной затратой энергии укладываться на основание тонким, равномерным по плотности слоем, прочно сцепляющимся с поверхностью основания. Растворная смесь, приготовленная на одном портландцементе, часто содержит мало цементного теста и получается жесткой, неудобоукладываемой. В таких случаях применяют добавки минеральных или органических поверхностно-активных пластификаторов.
Водоудерживающая способность характеризуется свойством раствора не расслаиваться при транспортировании и сохранять достаточную влажность в тонком слое на пористом основании. Растворная смесь, имеющая низкую водоудерживающую способность, при транспортировании расслаивается, а при укладке на пористое основание (керамический кирпич, бетон, дерево,) быстро отдает ему воду. Степень обезвоживания раствора может оказаться столь значительной, что воды будет недостаточно для твердения раствора и он не достигнет необходимой прочности. Повышают водоудерживающую способность минеральные и органические пластификаторы.
Прочность затвердевшего раствора зависит от активности вяжущего вещества и величины цементно-водного отношения. Прочность (Па) растворов на портландцементе определяют по формуле проф. Н. А. Попова:
Rр=0,25R ц (Ц/В-0,4),
где R ц - активность цемента, Па; Ц/В - цементно-водное отношение.
Приведенная формула верна для растворов, уложенных на плотное основание; при пористом основании, которое отсасывает из раствора воду и уплотняет этим раствор, прочность увеличивается примерно в 1,5 раза.
Прочность (Па) растворов зависит также от расхода цемента и качества песка:
Rр=kR ц (Ц -0,05)+4,
где k - коэффициент, для мелкого песка k= 1,4, для среднего k = 1,8 и для крупного k = 2,2; Ц - расход цемента, т/м 3 песка.
Прочность смешанных растворов зависит также от вводимых в них тонкомолотых добавок. Каждый состав цементного раствора имеет свое оптимальное значение добавки, при которой смесь обладает наилучшей удобоукладываемостью и дает раствор наибольшей прочности.
Прочность раствора характеризуется, как отмечалось, маркой. Марка раствора обозначается по пределу прочности при сжатии образцов размером 70,7X70,7X70,7 мм, изготовленных из рабочей растворной смеси на водоотсасывающем основании после 28-суточного твердения их при температуре 15...25°С. Средняя относительная прочность цементных растворов (в том числе смешанных), твердеющих в условиях нормального влажностного режима при температуре 15...25°С в возрасте 3 суток, составляет 0,25 от марочной 28-суточной прочности, в возрасте 7 суток - 0,5; 14 сут - 0,75; 60 сут - 1,2 и в 90 суточном возрасте - 1,3. Если твердение цементных и смешанных растворов происходит при температуре, отличной от 15°С, то относительную прочность этих растворов принимают по специальным таблицам.
3. Виды и применение строительных растворов.
Растворы для каменной кладки.Составы кладочных растворов и вид исходного вяжущего зависят от характера конструкций и условий их эксплуатации.Строительные кладочные растворы изготовляют трех видов: Цементные, цементно-известковые и известковые.
· Цементные растворы применяют для подземной кладки и кладки ниже гидроизоляционного слоя, когда грунт насыщен водой, т. е. в тех случаях, когда необходимо получить раствор высокой прочности и водостойкости.
· Цементно-известковые растворы представляют собой смесь цемента, известкового теста, песка и воды. Эти растворы обладают хорошей удобоукладываемостью, высокой прочностью и морозостойкостью.Цементно-известковые растворы применяют для возведения подземных и надземных частей зданий.
· Известковые растворы обладают высокой пластичностью и удобоукладываемостью, хорошо сцепляются с поверхностью, имеют малую усадку. Они отличаются довольно высокой долговечностью, но являются медленнотвердеющими. Известковые растворы применяют для конструкций, работающих в надземных частях зданий, испытывающих небольшое напряжение.
Отделочные растворы.
Различают отделочные растворы - обычные и декоративные.
· Отделочные растворы приготовляют на цементах, цементно-известковых, известковых, известково-гипсовых вяжущих. В зависимости от области применения отделочные растворы делят на растворы для наружных и внутренних штукатурок. Составы отделочных растворов устанавливают с учетом их назначения и условий эксплуатации. Эти растворы должны обладать необходимой степенью подвижности, иметь хорошее сцепление с основанием и мало изменяться в объеме при твердении, чтобы не вызывать образования трещин штукатурки.
монтажные — для заполнения и заделки швов между крупными элементами при монтаже зданий и сооружений из готовых сборных конструкций и деталей;
специальные — водонепроницаемые, кислотостойкие, жаростойкие, акустические, теплоизоляционные, инъекционные, рентгенозащитные и перекачиваемые по трубопроводам.
В составе растворов нет крупного заполнителя, поэтому в сущности они представляют собой мелкозернистые бетоны. Общие закономерности, характеризующие свойства бетона в принципе применимы и к растворам. Однако при использовании растворов надо учитывать две особенности. Во-первых, их укладывают тонкими слоями (1…2 см), не применяя механического уплотнения. Во-вторых, растворы часто наносят на пористые основания (кирпич, бетон, легкие камни и блоки из пористых горных пород), способные сильно отсасывать воду. В результате этого изменяются свойства раствора, что необходимо учитывать при определении его состава.
Подбор состава, приготовление и транспортирование растворов
Составы растворных смесей выбирают или подбирают в зависимости от назначения раствора, требуемой марки и подвижности и условий производства работ. Подобранный состав растворных смесей должен иметь необходимую подвижность (без расслоения и водоотделения при укладке) при минимальном расходе вяжущего вещества и обеспечить получение требуемой прочности в затвердевшем состоянии.
Составы строительных растворов подбирают по таблицам и расчетным путем, в обоих случаях они уточняются экспериментально применительно к конкретным материалам.
Расчетно-экспериментальный метод подбора состава раствора основан на выполнении предварительного расчета расхода составляющих (вяжущего, заполнителей, воды и добавок) на основе научно обоснованных и экспериментально проверенных зависимостей, приведенных ниже. Он применяется для подбора состава тяжелых кладочных и монтажных растворов.
Состав растворов марок 25…200 подбирают следующим образом.
Для получения заданной марки раствора в случае применения вяжущих, отличающихся маркой М вф от приведенных в 5.8
(таблица 4
) СП 82-101-98 Приготовление и применение растворов строительных, расход вяжущего на 1 м 3 песка определяется по
формуле
где Q в — расход вяжущего с активностью по таблице 4 на 1 м 3 песка, кг;
Q вф — расход вяжущего с иной активностью;
R в Q в — принимается по таблице 4 для данной марки раствора.
Количество неорганических пластификаторов (известкового или глиняного теста) V д на 1 м 3 песка определяется по формуле
V д = 0,17(1 — 0,002Q в ),
где V д — неорганическая добавка на 1 м 3 песка, м.
Расчету состава раствора должно предшествовать определение активности (марки) и средней насыпной плотности цемента, зернового состава и модуля крупности песка, средней плотности неорганического пластификатора (извести или глины).
Приготовление растворов. Растворы выпускаются в виде готовых к применению или сухих смесей, затворяемых перед использованием водой.
Процесс приготовления растворной смеси состоит из дозирования исходных материалов, загрузки их в барабан растворосмесителя и перемешивания до получения однородной массы в растворосмесителях периодического действия с принудительным перемешиванием. По конструкции различают растворосмесители с горизонтальным или вертикальным лопастным валом. Последние называются турбулентными смесителями.
Растворосмесители с горизонтальным лопастным валом выпускают вместимостью по готовому замесу 30; 65; 80; 250 и 900 л. Все эти смесители, за исключением последнего, — передвижные. Вместимость по готовому замесу турбулентных смесителей, рабочим органом которых служат быстровращающиеся роторы — 65; 500 и 800 л.
Чтобы раствор обладал требуемыми свойствами, необходимо добиться однородности его состава. Для этого ограничивают минимальное время перемешивания. Средняя продолжительность цикла перемешивания для тяжелых растворов должна быть не менее 3 мин. Легкие растворы перемешивают дольше. Для облегчения данного процесса известь и глину вводят в раствор в виде известкового или глиняного молока. Известковое тесто и комовую глину для смешанных растворов использовать нельзя, так как в этом случае практически невозможно добиться однородности растворной смеси.
Для приготовления цементных растворов с неорганическими пластификаторами в растворосмеситель заливают известковое (глиняное) молоко такой консистенции, чтобы не нужно было дополнительно заливать воду, а затем засыпают заполнитель и цемент. Органические пластификаторы сначала перемешивают в растворосмесителе с водой в течение 30…45 с, а затем загружают остальные компоненты. Растворы, как правило, приготовляют на централизованных бетонорастворных заводах или растворных узлах, что обеспечивает получение продукции высокого качества. Зимой для получения растворов с положительной температурой составляющие раствора — песок и воду — подогревают до температуры не более 60 °С. Вяжущее подогревать нельзя.
Транспортирование. Растворные смеси с заводов перевозят автосамосвалами или специально оборудованным транспортом, исключающим потери цементного молока, загрязнение окружающей среды, увлажнение атмосферными осадками, снижение температуры. Дальность перевозки зависит от вида раствора, состояния дороги и температуры воздуха. Чтобы предохранить раствор от переохлаждения и замерзания зимой, кузова автомашин утепляют или обогревают отработанными газами двигателя.
На стройках растворную смесь подают к месту использования по трубам с помощью растворонасосов.
Сроки хранения растворных смесей зависят от вида вяжущего и ограничиваются сроками его схватывания. Известковые растворы сохраняют свои свойства долго (пока из них не испарится вода), а в высохший известковый раствор можно добавить воду и вторично его перемешать. Цементные растворы необходимо использовать в течение 2…4 ч; разбавление водой и повторное перемешивание схватившихся цементных растворов не допускается, так как это приводит к резкому снижению его качества, т. е. падению марки раствора.
Растворы для кладки фундаментов и цоколей ниже гидроизоляционного слоя
| Марка цемента | Тип грунта | |||
| Маловлажный | Влажный | Насыщенный водой | ||
| Цементно-известковый раствор М10 (цемент: известковое тесто: песок) | Цементно-глиняный раствор М25 (цемент: глиняное тесто: песок) | Цементно-известковый и цементно-глиняный раствор М25 (цемент: известь или глина: песок) | Цементный раствор М50 (цемент: песок) | |
| 50 | 1:0,1:2,5 | 1:0,1:2,5 | — | — |
| 100 | 1:0,5:5 | 1:0,5:5 | 1:0,1:2 | — |
| 150 | 1:1,2:9 | 1:1,7 | 1:03:3,5 | — |
| 200 | 1:1,7:12 | 1:1:8 | 1:0,5:5 | 1:2,5 |
| 250 | 1:1,7:12 | 1:1:9 | 1:0,7:5 | 1:3 |
| 300 | 1:2,1:15 | 1:1:11 | 1:0,7:8 | 1:6 |
Примечание: Составы растворов даны в объемных соотношениях. Песок принят средней крупности влажностью 2% и более. При употреблении сухого песка его дозировка уменьшается на 10%.
Цементный раствор готовится таким образом: сначала готовят сухую смесь, которую затем затворяют водой, и перемешивают. Сухие цементные растворы затворяют водой, перемешивают и используют в течение 1-1,5 часов. Воду тоже тщательно дозируют. От избытка воды получится более жидкий раствор, после высыхания он становится менее прочным, чем густой раствор такого же состава.
Цементно-известковый раствор готовят в пропорциях. Это так называемые сложные растворы, рассчитанные на работу в нормальных условиях. Поэтому для каменной кладки, располагающейся ниже уровня грунтовых вод, такие растворы применять не следует. Цементно-известковые растворы чаще всего применяют для внутренней кладки или для штукатурки подвальных помещений. Готовят его в такой последовательности.
Известковое тесто разводят до густоты молока и процеживают на чистом сите. Из цемента и песка готовят сухую смесь, затворяют ее известковым молоком и тщательно перемешивают до получения однородной массы. Добавление известкового молока повышает пластичность раствора и делает его более «теплым» (табл. 2, 3).
Состав раствора для надземной кладки с влажностью помещений менее 60%
| Марка цемента | Марка раствора | |||
| 100 | 75 | 50 | 25 | |
| 600 | 1:0,4:4,5 | 1:0,7:6 | — | — |
| 500 | 1:0,3:4 | 1:0,5:5 | 1:1:8 | — |
| 400 | 1:0,2:3 | 1:0,3:4 | 1:1,7:1,2 | |
| 300 | — | 1:0,2:3 | 1:0,4:4,5 | 1:1,2:9 |
| Цементно-глиняные растворы | ||||
| 600 | 1:0,4:4,5 | 1:0,7:6 | — | — |
| 500 | 1:0,4:4,5 | 1:0,7:6 | 1:1:3 | — |
| 400 | 1:0,2:3 | 1:0,3:4 | 1:0,7:6 | 1:1:11 |
| 300 | — | 1:0,2:3 | 1:0,4:4,5 | 1:1:9 |
Таблица 3. Состав раствора для надземной кладки с влажностью помещений более 60%
| Марка цемента | Марка раствора | |||
| 100 | 75 | 50 | 25 | |
| Цементно-известковые растворы | ||||
| 600 | 1:0,4:4,5 | 1:0,7:6 | — | — |
| 500 | 1:0,3:4 | 1:0,5:5 | 1:0,7:8 | — |
| 400 | 1:0,2:3 | 1:0.3:4 | 1:0,7:6 | — |
| 300 | — | 1:0,2:3 | 1:0,4:4,5 | 1:0,7:9 |
| Цементно-глиняные растворы | ||||
| 600 | 1:0.4:4,5 | 1:0,7:6 | — | — |
| 500 | 1:0,3:4 | 1:0,5:5 | 1:0,7:6 | 1:0,7:8,5 |
| 400 | 1:0,2:3 | 1:0,3:4 | 1:0,7:6 | 1:0,7:8,5 |
| 300 | — | 1:0,2:3 | 1:0,4:5 | — |
| Цементные растворы | ||||
| 600 | 1:4,5 | 1:6 | — | — |
| 500 | 1:4 | 1:5 | — | — |
| 400 | 1:3 | 1:4 | 1:6 | — |
| 300 | — | 1:3 | 1:4,5 | — |
Известковый раствор получают затворением известковым молоком чистого песка без включения цемента. Обычно это растворы низких марок и большей частью используются для внутренней штукатурки жилых помещений. Такие растворы отличаются удобоукладываемостью, хорошим сцеплением с кладочным материалом. Известковые растворы твердеют медленно и для ускорения этого процесса в раствор часто добавляют гипс. Особенно возрастает необходимость введения гипса при штукатурке потолков и откосов, где к скорости твердения раствора предъявляются повышенные требования.
Для получения глиняно-известкового раствора глину и известь смешивают, а затем заливают водой. Полученной смесью затворяют песок в необходимой пропорции. Такие растворы применяют в летних условиях для надземной кладки преимущественно в сухом климате при нормальной влажности воздуха помещений.
| Составы цементноизвестковых, цементноглиняных и цементных растворов | |||||
| Марка раствора |
Составы в объемной дозировке растворов при марке вяжущего |
||||
|
500 |
400 |
300 |
200 |
150 |
|
| Составы цементноизвестковых и цементноглиняных растворов для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений до 60% и для фундаментов в маловлажных грунтах | |||||
| 300 |
1: 0,15: 2,1 |
1: 0,07: 1,8 |
|||
| 200 |
1: 0,2: 3 |
1: 0,1: 2,5 |
|||
| 150 |
1: 0,3: 4 |
1: 0,2: 3 |
1: 0,1: 2,5 |
||
| 100 |
1: 0,5: 5,5 |
1: 0,4: 4,5 |
1: 0,2: 3,5 |
||
| 75 |
1: 0,8: 7 |
1: 0,5: 5,5 |
1: 0,3: 4 |
1: 0,1: 2,5 |
|
| 50 |
1: 0,9: 8 |
1: 0,6: 6 |
1: 0,3: 4 |
||
| 25 |
1: 1,4: 10,5 |
1: 0,8: 7 |
1: 0,3: 4 |
||
| 10 |
1: 1,2: 9,5 |
||||
| Составы цементноизвестковых и цементноглиняных растворов для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений свыше 60% и для фундаментов во влажных грунтах | |||||
| 300 |
1: 0,15: 2,1 |
1: 0,07: 1,8 |
|||
| 200 |
1: 0,2: 3 |
1: 0,1: 2,5 |
|||
| 150 |
1: 0,3: 4 |
1: 0,2: 3 |
1: 0,1: 2,5 |
||
| 100 |
1: 0,5: 5,5 |
1: 0,4: 4,5 |
1: 0,2: 3,5 |
||
| 75 |
1: 0,8: 7 |
1: 0,5: 5,5 |
1: 0,3: 4 |
1: 0,1: 2,5 |
|
| 50 |
1: 0,9: 8 |
1: 0,6: 6 |
1: 0,3: 4 |
||
| 25 |
1: 1: 10,5 / 1: 1: 9* |
1: 0,8: 7 |
1: 0,3: 4 |
||
| 10 |
1: 1: 9 / 1: 0,8: 7* |
||||
| Составы цементных растворов для фундаментов и других конструкций, расположенных в насыщенных водой грунтах и ниже уровня грунтовых вод | |||||
| 300 |
1: 0: 2,1 |
1: 0: 1,8 |
|||
| 200 |
1: 0: 3 |
1: 0: 2,5 |
|||
| 150 |
1: 0: 4 |
1: 0: 3 |
1: 0: 2,5 |
||
| 100 |
1: 0: 5,5 |
1: 0: 4,5 |
1: 0: 3,0 |
||
| 75 |
1: 0: 6 |
1: 0: 5,5 |
1: 0: 4 |
1: 0: 2,5 |
|
| 50 |
1: 0: 6 |
1: 0: 4 |
|||
| * Над чертой - составы цементноизвестковых растворов, под чертой - цементноглиняных. Цемент: Известь (Глина) : Песок. Песок принят по ГОСТ 8736 |
|||||
| Выбор вяжущих при приготовлении растворов для каменных кладок | |
| Условия эксплуатации конструкций |
Вид вяжущего |
| 1 Для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений до 60% и для фундаментов, возводимых в маловлажных грунтах |
Портландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцементы, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент, цемент для растворов, известковошлаковое вяжущее |
| 2 Для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений свыше 60% и для фундаментов, возводимых во влажных грунтах |
Пуццолановый портландцемент, пластифицированный и гидрофобный портландцементы, шлакопортландцемент, портландцемент, цемент для растворов, известковошлаковые вяжущее |
| 3 Для фундаментов при агрессивных сульфатных водах |
Сульфатостойкие портландцементы, пуццолановый портландцемент |
| Ориентировочные расходы вяжущего на 1 м³ песка или на 1 м³ раствора | ||||
| Вяжущие |
Марка раствора Mр |
Марка вяжущего Мв |
Расход вяжущего, кг |
|
|
на 1 м³ песка |
на 1 м³ раствора |
|||
| ГОСТ 10178 ГОСТ 25328 ГОСТ 22266 |
||||
| Расход вяжущих указан для смешанных цементно известковых и цементноглиняных растворов и песка в рыхлонасыпанном состоянии при естественной влажности 3–7%. | ||||
Растворы штукатурные и для крепления облицовочных плиток
| Вид и состав раствора для подготовительных слоев наружных и внутренних штукатурок (обрызг и грунт) | ||||
| Вид оштукатуриваемой поверхности |
Вид и состав раствора |
|||
|
цементного |
цементно-известкового |
известкового |
известково-гипсового |
|
| Для обрызга | ||||
| Каменные и бетонные |
от 1: 2,5 |
от 1: 0,3: 3 |
||
| Для грунта | ||||
| Каменные и бетонные |
от 1: 2 |
от 1: 0,7: 2,5 |
||
| Наружная штукатурка стен, не подверженных систематическому увлажнению, и внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60% | ||||
| Для обрызга | ||||
|
от 1: 0,5: 4 |
от 1: 2,5 |
от 1: 0,3: 2 |
||
| Для грунта | ||||
| Каменные и бетонные. Деревянные и гипсовые |
от 1: 0,7: 3 |
от 1: 2 |
от 1: 0,5: 1,5 |
|
| Вид и состав раствора для отделочного слоя (накрывки) наружных и внутренних штукатурок | ||||
| Вид грунта оштукатуриваемых поверхностей |
Вид и состав раствора |
|||
|
цементного |
цементно-известкового |
известкового |
известково-гипсового |
|
| Наружная штукатурка стен, цоколей, карнизов и т.п., подвергающихся систематическому увлажнению, а также внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха свыше 60% | ||||
|
от 1: 1 |
от 1: 1: 1,5 |
|||
| Наружная штукатурка стен, не подверженных систематическому увлажнению, и внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60 % | ||||
| Цементный и цементно-известковый |
от 1: 1: 2 |
|||
| Известковый и известково-гипсовый |
от 1: 1 |
от 1: 1: 0 |
||
| Вяжущее1: Вяжущее2: Песок. Песок принят по ГОСТ 8736 с естественной влажностью 3–7% | ||||
Строительные растворы - это смеси из вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя, приобретающие в результате процесса твердения однородную камнеподобную структуру. До затвердевания их называют растворными смесями и используют для каменной кладки стен, фундаментов и оштукатуривания поверхностей различных конструкций.
По виду вяжущих веществ и добавок различают растворы цементные, известковые, цементно-известковые, цементно-глиняные и некоторые другие комбинации.
По свойствам вяжущего вещества растворы разделяют на воздушные, изготавливаемые с воздушными вяжущими (известью, гипсом), и гидравлические - с гидравлическими вяжущими (цементами различных видов).
По роду заполнителей различают растворы тяжелые, с природными песками, и легкие - с пористыми заполнителями.
По составу растворы бывают простые, с одним вяжущим (цементные, известковые) и смешанные, в которые обычно входят два, реже три вяжущих вещества или одно вяжущее с неорганической добавкой (цементно-известковые, известково-глиняные и др.).
Воздушные строительные растворы применяют для возведения каменных конструкций, эксплуатируемых в сухой среде, а гидравлические - во влажной.
Тяжелые растворы, где заполнителем являются кварцевые пески, имеют объемную массу более 1600 кг/м3; легкие - менее 1500 кг/м3, заполнителем в них служат пески из керамзита, молотых шлаков и др.
Прочность раствора определяется его маркой (цифры означают прочность на сжатие в кгс/см2).
Водонепроницаемые растворы используют для придания конструкциям водонепроницаемости (например, цементный раствор состава 1:2 с добавлением жидкого стекла).
Материалы для строительных растворов
Для приготовления растворов применяют вяжущие материалы, заполнители и добавки.
К вяжущим материалам относится воздушная известь в виде теста, пушонки и негашеной извести, строительный гипс, портландцемент и др.
Заполнителем растворных смесей является природный либо искусственный песок.
Воздушная известь твердеет только на воздухе, поэтому и получила название воздушной. Она может быть негашеной комовой (известь-кипелка), молотой и гашеной в порошок (известь-пушонка). Негашеная известь - это куски сероватого цвета; молотая - тонкий сероватый порошок.
Известь гасят в гасильном ящике или бочке. В больших количествах гашеную известь хранят в творильной яме, выкопанной в земле и обшитой досками. Чаще всего известь используется в виде теста или извести-пушонки.
Строительный гипс в растворах применяется редко, в основном для выполнения работ в сухих условиях, зато в качестве добавки в известковые штукатурные растворы - очень часто. В известковых растворах гипс повышает прочность, уменьшает сроки схватывания и твердения.
Гипс - это белый или сероватый порошок тонкого помола. Затворенный водой гипс в зависимости от назначения имеет начало схватывания 2-20 минут и конец схватывания 15–30 минут и более.
При необходимости можно продлить срок схватывания гипса, добавив в него замедлитель. Для этого в воду для затворения добавляют 5-20 % известкового теста, или 5-10 % буры, или 0,5–2 % мездрового клея, считая от массы гипса. Эти добавки позволяют продлить срок схватывания гипса до 40–60 минут.
Портландцемент является самым прочным вяжущим материалом. Он имеет марки: 200, 300, 400 (цифры означают прочность на сжатие в кгс/см2). Портландцемент представляет собой сероватозеленый тонко молотый порошок. Для получения растворов различных свойств и назначения используются разновидности портладцемента: белый (или цветной на базе белого), быстротвердеющий, гидрофобный, строительный, сульфатостойкий, пластифицированный, пуццолановый и шлакопортландцемент.
Схватывание цемента, как правило, наступает не ранее, чем через 45 минут и заканчивается не позднее, чем через 12 часов после затворения водой.
Необходимо учитывать, что за время хранения цемента его активность падает примерно на 5 % в месяц. Исходя из этого, следует приобретать свежеизготовленный, а не лежалый цемент. Качество его определяют визуально по признаку окомкования или на ощупь: свежий цемент вытекает из горсти, а лежалый образует комок, т. к. он уже впитал влагу. До тех пор, пока комок еще можно размять пальцами, цемент считается пригодным к употреблению, но дозировку его, как правило, увеличивают на 20–50 %.
Пески-заполнители бывают природные (тяжелые) - кварцевые, полевошпатные - либо искусственные.
Крупность песков должна соответствовать толщине шва и характеру кладки. Так, для бутовой кладки применяют песок с зернами не крупнее 5 мм, а для кирпичной - не крупнее 3 мм.
Зернистость песка приблизительно определяют на ощупь. Размеры зерен крупного песка более 2,5 мм, среднего - от 2 до 2,5 мм, мелкого - менее 1,5 мм.
В строительных растворах заполнители обычно занимают 6065 % объема.
Для растворов марок 25 и 50 допускаемая загрязненность песков глиной и пылью не более 10 %, для раствора марки 10 - до 15 %. При необходимости песок промывают.
В качестве легких заполнителей применяют пески ракушечные, шлаки котельные и доменные гранулированные, керамзитовый песок.
В зависимости от плотности искусственный песок подразделяют на марки по насыпной плотности от 250 до 1100 (цифры означают насыпную плотность песка, кг/м3).
Глина вводится в известковые и цементные растворы в виде добавки в количествах по объему к цементу 1:1. Добавка глины улучшает зерновой состав, повышает водоудерживающую способность, улучшает удобоукладываемость, увеличивает плотность раствора.
Глина состоит из различных минералов, поэтому бывает разного цвета.
Различают тощие, средние и жирные глины. Тощие обычно применяют в чистом виде, средние и жирные добавляют в раствор в меньшем количестве.
Приготовление кладочных строительных растворов
Кладочный раствор можно готовить в бетономешалке емкостью 0,15 м3 либо вручную.
Цементный раствор готовят практически аналогично бетону. В металлический либо деревянный ящик из досок толщиной 25–30 мм с обитым кровельным железом днищем размерами 1×0,5 м или 1,5×0,7 м и высотой 0,2–0,25 м сначала засыпают ровным слоем необходимое количество ведер песка, сверху - полное ведро цемента. Далее смесь перелопачивают до однородной по цвету массы, поливают из лейки отмеренным количеством воды и продолжают перелопачивать до получения однородного состава.
Приготовленный раствор должен быть израсходован в течение 1,5 часов, чтобы он не потерял прочности. Песок для приготовления раствора необходимо предварительно просеять через сито с ячейками 10×10 мм (для каменной кладки).
Раствор из известкового теста готовят сразу, перемешивая его с песком и водой до однородного состава.
Цементно-известковый раствор готовят из цемента, известкового теста и песка.
Известковое тесто разводят водой до густоты молока и процеживают на сите с ячейками 10×10 мм. Из цемента и песка готовят сухую смесь, затворяют известковым молоком до требуемой густоты (консистенции теста).
Цементно-глиняный раствор готовят аналогично цементноизвестковому.
Составы (в объемных частях) цементных, цементно-известковых, цементно глиняных для каменных конструкций:
Составы (в объемных частях) известковых растворов:
Потребность цемента на 1 м3 песка или цементно-известкового либо цементно-глиняного раствора:
