Как расчитать пропорции глины, песка и цемента в цементно-глиняном растворе? Общее влияние качества глины в качестве добавки в смешанных цементных растворах

Если задаться целью выполнить утепление перекрытия дома с наименьшими затратами и при этом не потерять в качестве, то таким незаменимым материалом можно считать отходы древесного производства.

Опилки или стружку, можно не утруждаясь, дешево приобрести в любой ближайшей столярно-плотницкой мастерской.

Для выполнения утепления нужно будет потрудиться, так как смешивание опилок с вяжущими и монтаж на перекрытие несколько более трудоемкий по сравнению с готовыми утеплителями. Но эксплуатация дома, защищенного от холодных масс подобным образом, приятно удивит хозяев, и будет не жалко времени, потраченного на работу.

Преимущества и недостатки

Положительные стороны утепления потолка опилками:

Недостатки опилок как утеплителя:

• Экологическая чистота материала может привлечь для обитания в массе опилок различных грызунов и насекомых. Для их отпугивания опилки смешивают с небольшим количеством извести и гипса, что затрудняет или делает невозможным прокладывать ходы в толще утеплителя.
• Стружка и опилки являются гидрофобным материалом и могут напитаться влагой от конденсата из помещения, расположенного ниже потолка. Этот недостаток исправляется выполнением пароизоляционного слоя непосредственно по перекрытию перед утеплением опилками.
• Древесные отходы подвержены горению, что создает высокую опасность возгорания на чердаке. Опилки, перемешанные и застывшие в цементе и глине, не являются горючим материалом.
• Следует закономерный вывод, что применять опилки насыпом, без перемешивания с другими природными связующими не считается целесообразным.

Правила выбора древесного материала

Процесс утепления потолка глиной с опилками

Прежде всего, нужно тщательно осмотреть всю поверхность под укладку утепляющей массы на чердаке. Щели в потолке и стыки перекрытия со стенами тщательно заделать монтажной пеной для наружных работ. Некоторые слои пены могут не попасть под укрытие утеплителем и при зимних морозах могут растрескаться и прийти в негодность и не утеплять зазоры.

Все деревянные поверхности пропитать антисептиком. Хорошо подходит каменноугольный креозот.

Площадь основания убрать от мусора. Для подложки под опилочный пласт используется толстый картон от ящиков или от упаковки крупных предметов. Его прибивают к деревянным частям основания.

Состав смеси для утепления состоит из 10 частей дерева и одной части глины. Вначале смешиваются сухие компоненты, а вода добавляется постепенно вместе с тщательным перемешиванием. На вышеуказанный состав материалов идет приблизительно 1–1,5 части воды.

Замешивание раствора глины с опилками производится небольшими партиями внизу и поднимается на чердак ведрами. Если утепление выполняется при незакрытой кровле чердака, то можно использовать для подачи лебедки и подъемные роликовые механизмы.

Утепление потолка делается двумя слоями. Первый выполняется из более крупных древесных отходов толщиной от 5 до 10 см. Второй должен быть приготовлен практически из пыли, его толщина колеблется от 8–15 см.

Укладка второго слоя предусматривает полное высыхание первого. При схватывании на поверхности массы обязательно появятся мелкие трещины, которые заделываются тем же раствором.

При накладывании утепления делается легкое уплотнение. Для этого можно из подручных материалов изготовить примитивную трамбовку с рабочей площадью основания примерно 25 на 25 см.

Полное высыхание утеплителя достигается в течение 3–5 недель. Далее, изготавливается пол, по которому будут ходить люди при эксплуатации чердачного помещения.

Стяжка пола выполняется из цементно-песчаного раствора в соотношении 1 части цемента и 3 частей песка. Дальнейшая отделка пола зависит от желания заказчика и функционального назначения чердака.

Если предусматривается дощатый пол, то установка лаг делается до укладки утеплителя, а опилки укладываются в промежутки между лагами. В этом случае необходимо защитить картоном не только поверхность пола, но и лаг тоже.

Утепление с помощью извести и опилок

Известь применяют для защиты утеплителя от микроорганизмов. Известковый компонент является антисептиком от мышей, крыс и жучков.

Для приготовления смеси из древесных отходов и извести требуется соотношение объемных частей 1: 10. На 1 ведро извести берут 10 ведер состаренных опилок. При замене извести на известковое тесто, его количество повышают вдвое.

Если к такому раствору добавляют гипс в количестве 0,5 части, то замешивание выполняют порциями не более ведра и делают непосредственно на месте укладки, на чердаке. Гипс переводит сыпучую массу в твердую консистенцию, которая не подвергается усадке. Такой раствор быстро схватывается.

Перемешивание идет с постепенным добавлением воды. Проверяется степень годности раствора для укладки сжиманием в руке. Смесь готова, когда она не рассыпается и из нее не вытекает влага.

Слой утепления опилок с известью делается один, толщиной свыше 10 см. Также требуется механическое уплотнение.

Цемент с опилками

Приготовление утеплителя с применением цемента, ведется по технологии замешивания опилок с глиной.

Цемент с опилками является более тяжелым. К недостаткам относится то, что такой слой подвержен намоканию и не сможет удерживать воду. Выравнивание цементно-опилочной стяжки выполняется строительным правилом.

Так как цемент придает дополнительную прочность, то возможно, использование слоя утеплителя в качестве основания для дальнейшей отделки пола мансарды.

Соотношение раствора, в этом случае делается 1:2:6 (цемент, песок, опилки). Такой материал носит название бетона из опилок. Вначале, смешиваются песок и цемент, затем вмешиваются опилки, затем добавляется вода. Для облегчения и ускорения работы возможно, применение бетономешалок.

В 60-е годы прошлого столетия был запатентован строительный материал под названием арболит. В настоящее время плиты из него активно применяют для утепления потолка в частных домах. Этот вид материала не что иное, как обыкновенный легкий бетон. Такие панели толщиной 100 мм можно приготовить дома, кустарным способом, если высушивать массу в специальных плоских формах.

Для изготовления их используют на опилки, а стружку. Все древесно-стружечные материалы содержат в своем составе сахаристые вещества, которые способствуют разрушению структуры бетона. Чтобы нейтрализовать их, стружку перед применением обрабатывают известковым молочком, затем высушивают. После такой подготовки она является идеальным наполнителем для изготовления плит утеплителя.

Зачем нужна изоляция от пара

Все ограждающие элементы дома, контактирующие с холодным воздухом снаружи и теплой циркуляцией внутри подвержены образованию конденсата, то есть капелек влаги на своей поверхности. Если не выполнить изоляцию перекрытия, то утеплитель будет намокать и его свойства будут нарушены.

Существует много разновидностей паронепроницаемых пленок. Самой простейшей является обыкновенный полиэтилен. Его применение не требует различия, какой стороной укладывать его к утеплителю для всех других материалов нужно внимательно читать инструкцию по применению, иначе при неправильной укладке, достигается противоположный эффект.

Укладывать полосы полиэтилена или другого изолятора нужно с перехлестом до 15 см, покрывается вся поверхность без зазоров, целостность укладки играет огромную роль.

При выборе материала для изоляции от паров потолка следует обратить внимание на свойства изоляционного изделия. Есть мембраны, которые пропускают пар частично, а некоторые задерживают его полностью. Оптимальным будет соотношение доступной цены и многофункциональное качество.

При укладке слоя для изоляции от паров из внутреннего помещения предусматривается промежуточный вентиляционный слой. Если его не выполнить, то подмоченный утеплитель будет постоянно находиться во влажном состоянии и гнить. Кроме того, от постоянного контакта с влагой будут разрушаться и сами конструктивные элементы каркаса дома.

Глина подразделяется на жирную, полужирную и тощую (суглинок) по содержанию в ее природном составе песка. Чтобы утеплять потолок больше подходит жирная глина. Кусочки такого материала на ощупь мыльные или жирные, как кусок сала. Чем жирнее глина, тем больше ее пластичность и, соответственно, пластичнее и смеси из нее.

Цвет глины определяют минеральные примеси, входящие в ее состав. Насыщенная железом и марганцем, она будет иметь красный или оранжевый цвета, примеси органики придадут ей серый, бурый или черный оттенок.

Цемент производят измельчением клинкера и гипса. Клинкером называют спекшуюся однородную массу из известняка и силикатной глины. Цемент при добавлении воды образует пластичную массу, которая при застывании твердеет до прочности камня. Цемент может схватываться и набирать прочность в любых условиях, на воздухе и в водной среде.

Утепление потолка своего жилища с помощью опилок становится все более распространенным способом за последние годы. Человечество делает осознанный выбор естественных природных материалов и все чаще отказывается от ненатуральных и искусственных составляющих. Комфорт и экологическая чистота домашнего очага зависит от самого человека.

Штукатурка или слой отделочного материала, нанесённый на поверхность во время строительных работ, является обязательным этапом, предшествующим финишной отделке.

Это специально подготовленная которая после высыхания застывает, образуя твёрдую ровную поверхность, готовую для окончательной обработки.

В большинстве случаев с её помощью производится исправление каких-либо дефектов, а также заделка технологических каналов, образуемых в процессе ремонта, например, при прокладке новой проводки. Поверхность становится ровной, гладкой и эстетичной.

Точные пропорции раствора для штукатурки стен позволяют подготовленной смеси после высыхания выполнять свою функцию и не рассыпаться с течением времени. Чтобы правильно её выбрать, необходимо иметь общее представление о разновидностях строительных смесей и их предназначении. Знание их основных компонентов и возможностей применения позволит без труда ориентироваться в существующем ассортименте и правильно применять решение по их использованию.

и их особенности

Отделка стен может использоваться снаружи или внутри помещения и делится на три основных вида:

• стандартная, как защита от воздействия внешней среды (наружные стены) или исправления дефектов поверхности, включая выравнивание, заделку щелей, технологических каналов и подготовка к окончательной отделке финишными декоративными покрытиями, как правило, тонкослойными;
• защитная, выполняющая функцию изолятора или экрана, например, подавляющая шум, сохраняющая тепло или предотвращающая проникновение излучения;
• декоративная, используемая во время финишного покрытия (цветная, каменная, венецианская, графитовая).

Каждый вид характеризуется определённым составом, приготовление которого требует точной пропорции раствора для штукатурки стен.

Что такое строительная смесь

Чтобы подготовить раствор для штукатурки стен, пропорции должны включать вяжущий элемент (цемент, известь или гипс), заполнитель, как правило, песок и воду.

В зависимости от количества вяжущего компонента, они бывают:

• тощие, отличающиеся отсутствием трещин, но плохой крепостью;
• жирные, способные рассыпаться и усаживаться.

Тощие смеси легко соскальзывают с мастерка, жирные, наоборот, прилипают к нему. Задача любого строителя - подготовить раствор для штукатурки стен, пропорции у которого будут оптимальны.

Кроме этого, в готовый раствор обязательно добавляется пластификатор, облегчающий работу со смесью. Самым простым вариантом является обычное жидкое мыло или порошок для стирки, но существуют и специальные промышленные добавки.

Количество слоёв

Нанесение обычно происходит в три слоя, которые имеют индивидуальные пропорции раствора для штукатурки стен:

• первый (обрызг) наносится слоем не менее 5 и не более 9 мм при заполнении всех неровностей и по виду похож на сметану;
• второй (грунт) - это основной слой, который может наноситься несколько раз и имеет густоту теста;
• третий (накрывка), наносится слоем не более 4 мм, обязательно на влажную поверхность, по консистенции похож на обрызг.

Когда идёт приготовление раствора для штукатурки стен, пропорции отличаются количеством связывающего вещества, чаще всего цемента. В первом слое его совсем немного, во втором количество увеличивается и в третьем становится максимальным.

Типы смесей

При отделке стен используются несколько основных типов составов. Сегодня применяются в основном три смеси:

• цементная, самая распространённая и популярная, характеризуется наибольшей прочностью, но долгим периодом застывания;
• глиняная, использующихся во время внутренних и наружных работ при обработке деревянных поверхностей;
• известковая, недорогой аналог цементной смеси, часто используемая с гипсом, ускоряющая период застывания и повышения прочности.

Кроме этого, в зависимости от ситуации, могут также применяться другие варианты:

• гипсовая - наиболее редко используемая из-за быстрого (в течение нескольких минут) начального застывания и полной фиксации уже через полчаса;
• смешанная - отличающаеся использованием одновременно нескольких особых компонентов;
• специальная - применяющаяся с определённой добавкой в зависимости от поставленной цели.

Одним из важных показателей, определяющих тип нужного раствора, является уровень влажности. В зависимости от микроклимата выбирается нужный состав. К самому универсальному и распространённому относится цементный раствор для штукатурки стен, пропорции изготовления которого известны даже любителю, и позволяют успешно его применять как снаружи, так и внутри помещения.

Цементный раствор

Самый надёжный, простой и повсеместно распространённый способ. Чтобы его сделать, необходимо чётко соблюдать очерёдность.

Работа начинается с подготовки всех компонентов и, в первую очередь, песка. Его необходимо высушить, после чего обязательно просеять. Затем тщательно очистить от всех комков, особенно глиняных. Песок красного или рыжего цвета использовать не желательно, это понижает качество готовой смеси и её эксплуатационные свойства, а использовать непросеянный и неочищенный вообще нельзя.

После просеивания можно начинать готовить для штукатурки стен. Пропорции изменяются в зависимости от типа используемого цемента. Например, применяя марку М400, на 1 часть цемента достаточно 4 составляющих песка. Если используется М500, количество частей увеличивается до пяти. Нарушение приводит к потере качества отделки и не допускается. Сухие компоненты тщательно перемешивают в заранее подготовленной ёмкости. Это можно сделать используя миксер, вставленный в перфоратор, лопату или бетономешалку.

Выбор способа зависит от необходимого объёма. Если предстоит самостоятельная работа, достаточно использования большого строительного ведра на 15 или 20 литров, в котором можно приготовить раствор для пропорции остаются прежние. Если работа производится нескольким людьми, имеет смысл применить большое корыто или бетономешалку.

В тщательно перемешанную смесь постепенно добавляют воду, доводя состав до состояния густой сметаны.

Особенности известкового раствора

С целью сокращения расходов иногда цемент заменяют что почти не отражается на качестве. Тем более что известковый и цементный раствор для штукатурки стен пропорции имеют практически одинаковые.

Его особенность состоит в применении только гашеной извести. Её довольно просто сделать в домашних условиях без особых затрат.

Приобретённую известь заливают тёплой, но не горячей водой в большой ёмкости, и после завершения реакции процеживают, обычно через марлю. Её можно использовать не раньше чем через сутки.

Известковая смесь

Подготовка раствора также предполагает соблюдение последовательности.

Сначала известь очищается от комков путём помешивания. Разрешается применение воды или песка в небольших количествах. Получив однородный состав, можно переходить к подготовке смеси.

Необходимый состав получается, если на одну часть известковой массы положить три песка, предварительно просеянного и очищенного. Вместе с песком постепенно вводится вода. Это продолжается, пока раствор не будет походить на густую однородную массу. После чего его можно использовать на протяжении 12 часов.

Особенности известкового раствора во время наружных работ

Обычно известковая смесь используется только в сухом климате. Если время обработки фасада лимитировано, пропорции раствора для штукатурки наружных стен включают небольшое количество гипса.

Это позволяет начинать ей застывать в течение нескольких минут, полностью отвердевая через полчаса.

Чтобы сделать раствор, на 3 литра готовой известкой смеси добавляют 1 кг гипса. Но надо обязательно учитывать срок застывания и объём работ, иначе она затвердеет раньше времени.

Глиняный раствор

Использование глины до сих пор является достаточно распространённым в деревянных домах. Чтобы приготовить крепкий глиняный раствор для штукатурки стен, пропорции должны включать цемент, известь или гипс.

Понадобится глинозём, желательно жирный, который замачивается на несколько часов. Смесь важно постоянно перемешивать и добавлять воду, пока она не приобретёт густоту.

Самый простой способ приготовления состоит в добавлении просеянного песка в пропорции один к трём. Но она не отличается особой прочностью. Это исправляется добавлением к этим составляющим 1/5 частей цемента. При этом сначала перемешивается цемент и глина, то есть вяжущие элементы, и только потом песок.

Иногда цемент заменяется известью, но с обязательным увеличением части до 1/2. Также можно добавлять гипс, но не более 1/4.

Соотношение компонентов

Доли разных компонентов в готовом растворе всегда отличаются, в зависимости от поставленной задачи и вида слоя. Типовые соотношения приведены ниже в таблице.

Указанные пропорции не являются константой и могут корректироваться в каждом отдельном случае.

Готовые сухие смеси

Сегодня почти все производители предоставляют широкий ассортимент готовых сухих смесей. Всё что необходимо перед началом работы - это взять необходимый объём воды и готового сухого раствора, после чего всё тщательно перемешать, обычно два раза. Смесь готова к использованию. Как правило, они всегда немного дороже, чем стоимость входящих компонентов, если их приобретать отдельно.

Их главное преимущество состоит в отсутствии необходимости смешивать несколько разных элементов в нужных пропорциях. Кроме этого, продажа сыпучих материалов производится большими партиями, что не всегда удобно. Например, нет смысла приобретать мешок цемента весом 25 кг, если надо заделать небольшую дыру в стене. Поэтому при небольшом объёме работ готовая сухая смесь будет хорошей альтернативой.

Работа со штукатуркой

Грамотно подобранные пропорции раствора для штукатурки внутренних стен или наружных являются одним из ключевых моментов любого ремонта. Но даже идеальное соотношение окажется бесполезным, если оштукатуривание будет проводиться с нарушением правил нанесения на поверхность. Поэтому необходимо уделять внимание всем без исключения этапам. Только в этом случае можно ожидать положительного эффекта.

Очерёдность, толщина и количество слоёв имеет такое же значение, как и состав. Ошибка может привести к самым неприятным последствиям. Нанесение производится специальным инструментом, с обязательным временным промежутком, предусмотренным для каждого типа смеси.

При минимальном опыте проведения подобных работ, рекомендуется обязательное количество пробных попыток на небольших участках, чтобы оценить собственные возможности.

Инструменты и специфика отдельных поверхностей

Если работы проводятся своими руками, понадобится определённый строительный инструмент:

• правило;
• мастерок;
• уровень;
• шпатели разного размера;
• шнур;
• терка для затирки.

Нанесение первого и второго слоя выполняется мастерком, третьего - шпателем. Обычно первые слои наносятся на вспомогательную сетку для армирования. При нанесении финишного покрытия применяется гипсовая смесь.

Поверхности с большими перепадами обрабатываются с использованием специальных строительных маяков, облегчающих процесс нанесения и выравнивания штукатурки.

Применение глины в качестве добавки в смешанных цементных растворах наряду с диатомовыми землями и обычно применяемой известью. В первом приближении можно считать, что содержание глины по весу по отношению к цементу не должно превосходить 1:1 — 1,25: 1. При большей величине добавки глины качество растворов в отношении их морозостойкости и коэфициента размягчения может значительно снизиться, почему в настоящее время еще нельзя судить о пригодности таких растворов для кирпичной кладки. Большое количество проведенных испытаний не выявило каких- либо отрицательных- свойств цементно-глиняных растворов, которые могли бы повлиять на суждение о возможности их применения. Наоборот, испытания доказали в известных пределах ценные качества цементно-глиняных растворов, не говоря уже о том, что в большинстве случаев стоимость их ниже аналогичных растворов на других добавках. Однако качество применяемой глины, повидимому, все же играет существенную роль, так как различные глины давали в наших опытах достаточно разные результаты. В частности, глины с большим содержанием органических веществ давали растворы с наихудшими показателями. Наилучшие результаты в различных случаях испытаний и по различным характеристикам показали различные глины. Однако, в большинстве эти лучшие показатели относились к случаям введения в растворы кирпичных глин. Несмотря на значительное различие в химическом составе применяемых нами глин, какой-либо определенной зависимости между качеством получаемых растворов и химическим составом глин установить в настоящее время не удалось. Это должно, новидимому, составить предмет дальнейших исследований в этой области.

Однако уже теперь можно наметить некоторые пути к оценке качества глин и встречающихся в них соединений, могущих оказать отрицательное влияние на свойства цементно-глиняных растворов. Глины, вообще говоря, по своему минералогическому и химическому составу настолько разнообразны, это обстоятельство дает некоторым исследователям возможность утверждать о «наличия стольких же разновидностей глины, сколько месторождений подвергается обследованию» (Г. Зальманг). Помимо этого, слоистый характер значительной части залеганий делает состав глины весьма пестрым даже и в одном и том же месторождении. Поэтому к выбору и применению глин в смешанных растворах следует относиться с очень большой осторожностью. К числу возможных примесей к глине, могущих оказать известное влияние на прочность и стойкость смешанного раствора во времени, следует отнести часто встречающиеся в них:
а) сульфиды — пирит и марказит;
б) органические вещества (растительные ткани, битуминозные вещества, углерод, гуминовые вещества, в частности, гумусовые кислоты;
в) некоторые легко растворимые соли в виде сульфатов железа (мелантерит), кальция (гипс), магния (эпсомит), калия и натрия, хлористый натрий и магний, растворимые силикаты щелочных и щелочно-земельных металлов, хлориды щелочных металлов.

Влияние пирита

Пирит в глине обычно встречается в виде зерен желтого цвета с металлическим блеском, кубиков и плоских розеток, видимых невооруженным глазом. Однако в так называемых квасцовых глинах пирит содержится и в мелкораспределенном состоянии, причем в этом случае он не может быть удален из глины даже путем отмучивания. По Райсу пирит можно встретить почти в каждом месторождении, но в глинах, залегающих у поверхности земли, его редко можно встретить в устойчивой форме, так как он на открытом воздухе быстро переходит в сульфат железа, а затем в лимонит (2Fe2Q3 3H2O), являющийся для смешанных растворов, по всем имеющимся данным, повидимому, безвредным.
Однако при разложении пирита и марказита освобождается серная кислота, образующая сульфаты с содержащимися в глине карбонатами кальция, магния или железа.
Надо отметить, что обычно глины, содержащие пирит или марказит, отбрасываются при производстве керамических изделий и идут в отвал. Во всяком случае глина ранее ее применения должна быть исследована на содержание в ней пирита.
Гуминовые кислоты являютея частью гуминовых веществ, растворимую в щелочах. По Свен-Одену можно вообще различать:

а) гумусовую кислоту, нерастворимую в воде, черно-бурого цвета;
б) торфяную, нерастворимую в воде, желто-бурого цвета,
в) фульво-кислоту, растворимую в воде, светложелтого цвета.

Гуминовые вещества, в свою очередь, делятся на гуминовые кислоты, гумины, которые растворяются в крепких щелочах лишь при долгом кипячении, и гумусовый уголь, вовсе нерастворимый в щелочах. Гуминовые кислоты при нагревании также переходят в нерастворимое в щелочах состояние. Химическое строение гуминовых кислот остается в общем недостаточно выясненным, однако считается доказанным присутствие в них группы СООН. Присутствие гуминовых кислот может быть оценено по показателю концентрации водородных ионов.
По данным проф. Швецова, можно вообще считать, что кислоты, содержащие только карбоксильную группу СООН, не оказывают особенно вредного действия на цементные растворы при добавлении их в воду затворения. Однако ввиду недостаточной выясненности химического строения гуминовых веществ и кислот вопрос о характере и степени возможного их влияния должен еще составить предмет планомерных исследований.

Отсутствие понижения прочности при затворении портландцемента на болотной воде, содержащей гуминовые вещества и, в частности, гуминовую кислоту, наблюдалось рядом исследователей. Д. Абрамс в 1924 году опубликовал результаты опытов по изучению прочности портландцементных растворов (в сроки от 90 дней до 2 1/2 лет), на основании которых можно установить отсутствие существенного понижения прочности растворов, затворенных на болотной воде.
Инженер Сперанский рядом экспериментов с естественными и искусственными водами, содержащими гуминовые вещества, также показал возможность использования их для затворения цементных растворов. В этих опытах исследуемых торфяниковых вод колебался от 4,6 до 6,3, окисляемость же находилась в пределах от 11 до 50 мг кислорода на литр воды. В глинах же, по данным Зальманга, содержание гуминовых веществ обычно находится в пределах 0—0,5% при pH от 7,1 до 4,8; лишь в особо загрязненных глинах, отличающихся по большей части темносерым или коричнево-черным цветом, содержание гуминовых веществ доходит до 2—2,5% при значении pH от 6 до 7.
В вышеуказанных опытах инж. Сперанского наблюдалось (в сроки до 90 дней) даже некоторое повышение прочности на сжатие образцов, затворенных на загрязненной воде, по сравнению с образцами, затворенными на дистиллированной воде (при хранении всех образцов в обычной чистой воде). Отсутствие серьезного влияния гуминовых веществ, введенных при затворении портландцемента, на прочность растворов можно объяснить наличием подавляющей массы цемента по сравнению с количеством вводимых и нейтрализуемых цементом реагентов.

Некоторое же наблюдаемое повышение прочности, применительно к общим данным проф. Б.Г. Скрамгаева и Г.К. Дементьева, может быгь объяснено некоторым повышением эффективности гидратации от действия кислот.
Таким образом можно считать, что гуминовые вещества и кислоты в случае нахождения их в воде затворения вряд ли должны оказывать серьезное отрицательное влияние на прочность строительных растворов для кладки. Все же в опытах глины с органическими примесями показывали наихудшие результаты и склонность к некоторому падению прочности в дальние сроки твердения.
Однако для глин с большим содержанием органических веществ нижеприводимые опыты Mache позволяют найти меры, способствующие уменьшению или устранению опасности от введения глин, содержащих в себе перегной.

В своих опытах Mache исследовал влияние введения чернозема, содержащего перегной, на прочность пластичных цементных растворов. Содержание перегноя в черноземе, определенное по методу М. Pietre, составляло 11,7%.

Рассматривая с этой точки зрения влияние присутствия перегноя, возможно думать, что и растворы с глинами, содержащими органические вещества, можно обезопасить от влияния последних путем введения дополнительной щелочи, в частности извести. Отсюда следует предположить, что трехкомпонентные растворы, предложенные проф. В.П. Некрасовым (цемент-известь-трепел или цемент-известь- глина), в некоторых случаях (введение небольших количеств извести при применении сырой глины и сырого трепела) с этой точки зрения смогут дать более высокие показатели прочности, нежели двухкомпонентные цементно-смешанные растворы.

Наряду с гуминовыми веществами в глине могут встречаться органические вещества и в других формах: а) в виде растительных тканей (листья, стебли, корни, куски древесных стволов), которые легко могут быть изъяты из глины при ее подготовке; б) в виде органических веществ битуминозного характера, влияние которых на качество цементного раствора может считаться вредным лишь в редких (например, в весьма вредной форме бурого угля) случаях;
в) в виде твердого углерода в модификациях, сходных с антрацитом, что не должно считаться вредным.

Так как значительное содержание подобного рода органических веществ характеризуется сероватой, синевато-серой и черной окраской глины, а иногда и видимыми вкраплениями, то необходимо воздерживаться от применения подобных глин для строительных растворов. Глины же иного цвета было бы желательно проверять на содержание в них органических веществ и устанавливать степень кислотности путем определения показателя pH (впредь до разработки и проверки более простых приемов исследования).

Надо отметить, что прокаливанием глины при температуре красного каления или длительным нагреванием при температуре около 250° (например при сушке перед помолом) можно освободиться от значительной части органических веществ.
В связи с этим стедует отметить, что, повидимому, применение глин, активизированных путем прокаливания, как это предлагалось вышеупомянутой инструкцией В.П. Некрасова (1933 г.), может быть уместным и выгодным в целом ряде случаев.
Наиболее опасными для цементно-глиняных растворов примесями в глине могут явиться, помимо органических веществ, легко растворимые соли. Органические вещества могут непосредственно вызывать некоторое понижение прочности раствора, наличие же растворимых coелей может проявляться с течением времени и привести к последующему выветриванию раствора в силу явлений миграции солей. Под выпетриваннем строительных материалов обычно понимается потеря ими прочности и частичное или полное разрушение под влиянием атмосферных и других факторов. Явления выветривания строительных растворов вообще в той или иной степени встречаются сравнительно часто, причем основные причины такого выветривания могут быть разбиты на две важнейших категории:

1) Плохое смешивание раствора, ведущее к (наличию ослабленных участков, выветривающихся под влиянием, главным образом, действия мороза; при плохом перемешивании раствора не может быть осуществлено надежное и полное сцепление элементов кладки. При отсутствии же должного сцепления легко возникают трещины и повреждения в кирпичной стене даже от незначительных осадков фундамента. Эти трещины и являются очагами распространения явлений выветривания под влиянием последующего попадания воды в подобные трещины и замерзания их.

2) Выветривание в силу химических и физических влияний имеет место, в частности, при наличии в компонентах растворов сульфатов, карбонатов и хлоридов. Из вышеуказанных возможных растворимых солей в отношении явления выветривания наиболее безвредным является карбонат кальция, а затем сульфат кальция и сульфат калия. Наиболее же опасными солями (в этом отношении явлются сульфаты натрия, например, глауберовая саль (Na 2 SQ 4 . 10Н 2 О), и сульфаты магния. Последняя соль особенно опасна в соединении с сульфатом калия, так как получающаяся тройная соль (K 2 S0 4 . MgS0 4 . 6Н 2 О) содержит значительное количество воды и кристаллизуется с значительным увеличением объема, еще большим, чем при кристаллизации сульфатов натрия.

В глине из сульфатов чаще всего встречается гипс, причем по данным Dawit и ряда других исследователей. содержание солей серной кислоты в глинах сильно колеблется и может быть довольно значительным. Например, по данным Nirsch. содержание SO3, в глине одного и того же месторождения колебалось от 0,016 до 0,271 %. Нужно, впрочем, отметить, что нередко и в обожженном кирпиче содержание SO3 доходит до 0,2—0,3%, что объясняется применением иногда для обжига угля со значительным содержанием соединений серы. Особенно часто высокое содержание S03 имеет место в сравнительно слабо обожженных сортах кирпича.
Таким образом выветривание кладки под влиянием сульфатов может иметь место также и вследствие наличия их в штучных элементах кладки.
Наряду с этим нужно отметить, что и в затвердевшем цементе, употребляемом для кладки, также может находиться ряд соединений, способствующих появлению выцветов. Разрушение раствора в швах кладки от явлений выцветания в общем происходит нижеследующим образом: влага, введенная в стену вместе с раствором, растворяет имеющиеся в наличии растворимые соли. По мере высыхания кладки с поверхности происходит движение растворимых солей по направлению к наружным поверхностям стены. В дальнейшем растворимые соли подходят к поверхности стены, где кристаллизуются в порах раствора и на поверхности. Так как эта кристаллизация происходит для значительной части растворимых солей с большим увеличением объема, то такая кристаллизация ведет к постепенному разрушению шва с поверхности, к отпаду штукатурки, частичному выкрашиванию кирпича, появлению ясно видимых налетов и т.п.

Явления выветривания особенно усиливаются при неизбежных колебаниях влажности, так как при изменении влажности среды большинство вышеуказанных солей то теряет, то вновь присоединяет кристаллизационную воду, меняя при этом объем и вызывая серьезные внутренние напряжения в теле раствора.
Простейшие исследования глины на содержание в ней соединений, способных (произвести выцветы на кладке, можно произвести нижеследующим способом: берется стеклянный цилиндр (или, что лучше, колба с узким горлышком) и наполняется дестиллированной водой; на верхнее отверстие цилиндра или колбы плотно укладывается притертый кирпич; после этого цилиндр переворачивается таким образом, чтобы дестиллированная вода проникла в кирпич. В дальнейшем кирпич просушивается, причем в случае наличия в нем растворимых солей таковые выступают в виде беловатого налета. Для целей испытания глины предварительно должен быть отобран кирпич, не имеющий такого налета. Далее испытуемая глина просушивается, размельчается и затворяется большим количеством дестиллированной воды. Полученное жидкое глиняное молоко выливается иа кирпич, предварительное испытание которого показало отсутствие в нем растворимых солей. В том случае, если в глине находятся растворимые соли, таковые проникают в кирпич и по просушивании выступят на его поверхности в виде беловатого налета. Наличие растворимых солей в глине можно оценить также с помощью выпаривания остатка из воды, отфильтрованной от глины. Наличие осадка укажет на наличие растворимых солей.

Из прочих примесей, встречающихся в глине, кроме вышеуказанных, большинство возможно даже признать полезным. К числу (подобных примесей относятся: кварц в виде тонких частиц и зерен обычного песка, кремнезем в амофорном состоянии (встречающийся обычно в глине лишь в очень небольших количествах), гидраты кремнезема, слюды, гидрослюды.
Влияние слюды оценивалось профессором Пономаревым, который при своих исследованиях системы цемент-слюда отмечал, что небольшие добавки измельченной слюды (в количестве 2 — 3%) не оказывают существенного влияния на прочность раствора, но повышают довольно резко связность получаемой массы.

Более значительные добавки слюды довольно серьезно понижали величины временного сопротивления растяжению и изгибу испытуемых образцов. Ожидать какого-либо вредного химического влияния слюды на вяжущую часть раствора нет оснований, если принять во внимание чрезвычайно высокую степень химической инертности слюд вообще. Наиболее опасным действием значительного количества слюды может явиться, как показывают исследования G.Kathrein, понижение морозостойкости раствора.

Так как глинах содержание слюды в огромном большинстве случаев весьма невысоко, то ожидать с этой стороны вредного влияния глины на смешанные цементно-глиняные растворы нет оснований. Гидраты глинозема, кремнезема и Окиси железа, иногда присутствующие в глинах в незначительном количестве, могут, по данным Rodt, оказать весьма благоприятное влияние на свойства раствора и, в частности, на его (прочность в дальние сроки твердения, связанного с высыханием.

Исследования, произведенные Михаэлисом над гелеобразными гидратами окиси кальция, глинозема, кремнезема и гидратом окиси железа, подвергнутыми высушиванию с целью частичного обезвоживания, показали возможность получения агрегатов весьма высокой прочности, особенно из гелей гидратов кремнезема и окиси железа. Влияние постоянно встречающейся в глинах окиси железа можно оценить и по опытам Грюна. По этим опытам введение 30% молотой окиси железа (считая от веса цемента) в цементно-песчаные растворы 1: 3 дает даже некоторое повышение прочности растворов на растяжение при весьма незначительных изменениях прочности на сжатие (10%). Таким образом влияние этой составляющей глины не может быть признано вредным.

Содержащиеся в глинах тонкая пыль и тонкий песок по этим же испытаниям Грюна, а также по ряду других исследований оказывают также скорее положительное, чем отрицательное действие «а плотность и прочность цементных растворов, особенно в длительные сроки твердения. Однако, надо отметить, что это будет иметь место, понятно, не при всяких количествах введенной добавки, а лишь в тех случаях, когда гранулометрический состав строительного раствора будет находиться в определенных пределах. (Кроме того надо подчеркнуть, что по вышеприведенным исследованиям Ферэ добавление тонких песчаных частиц несравненно более повышает сопротивление строительных растворов растяжению и величину сцепления, чем сопротивление сжатию. Это указывает, что вообще добавка мелких частиц способна оказывать достаточно благоприятное влияние на качества раствора в кладке, но что назначение величины добавки шины должно производиться с полным учетом получаемого гранулометрического состава строительного раствора. Гидрослюды, присутствующие всегда в глинах, (гидроокись железа, присутствующие в некоторых глинах кальцит, доломит, глауконит, полевые шпаты являются, повидимому, безвредными отощающими примесями.

В общем, при применении глин в смешанных растворах, с большинством из этих примесей приходится считаться, как с (грубозернистыми примесями, частично заменяющими собой песок в строительных растворах. При подобном подходе сильно песчанистые глины должны «водиться в строительные растворы с обязательным учетом содержания в них крупнозернистых включений, т. е. с соответствующим увеличением дозировки такой песчанистой глины и с уменьшением количества вводимого песка.

Как видно из вышеприведенного беглого перечня, наибольшее внимание при выборе глин должно быть обращено, повидимому, на содержание в них растворимых солей и, в частности, сульфатов. Опыты, проведенные в Промакадемии имени тов. Сталина по применению сильно засоленных лессов, показали, что наличие в строительном растворе значительного количества растворимых солей приводит к появлению чрезвычайно сильно развитых выцветов на поверхности образцов, сопровождающихся размягчением и разрыхлением наружной их корки. В этом отношении особенно неприятными оказались сернокислые соли натрия, магния и калия. Так как растворимые соли легко могут оказать вредное влияние на раствор и кладку (явление эффлоресценции — появление выцветов), то глину, содержащую значительное количество таких солей можно использовать лишь после длительного ее вылеживания, способствующего выщелачиванию сульфатов или после обработки ее бариевыми соединениями.

Однако и тот и другой приемы могут дать эффект лишь в случае относительно невысокого содержания в глине растворимых солей и вдобавок лишь по отношению к некоторым из них. Опасность непосредственного влияния сульфатов на портландцемент в смешанном растворе несколько, повидимому, снижается как вследствие предполагаемого действия глины, аналогичного действию слабых пидравшических (добавок, так и особенно в случаях применения растворов для кладки, находящейся в воздушных условиях. Так как пирит, а также гипс и другие сульфаты являются нежелательными примесями к глине и при производстве из нее кирпича, то всякая кирпичная тайна обычно подвергается оценке с точки зрения наличия или отсутствия в ней подобных вредных минеральных примесей, почему данные и подобных испытаний могут быть использован и при выборе глин для растворов.

ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Неорганические вяжущие — гипсовый цемент, известь, портландцемент и глина - под влиянием внутренних физико-химических процессов способны превращаться из жидкого или тестообразного состояния в твердое, связывая при этом в единое целое другие материалы.

Различают два вида вяжущих материалов — твердеющие только на воздухе — воздушные и материалы, на свойства которых после начала схватывания вода не может оказать отрицательного воздействия, а в некоторых случаях оказывает даже положительное воздействие — гидравлические. К воздушным относится глина, гипс и воздушная известь (во влажных условиях они размокают и теряют прочность). К гидравлическим — гидравлическую известь и цементы.

Гипсовый цемент. Гипсовые цементы изготавливаются из природного гипсового камня путем дробления, измельчения, обжига в тигельной или непрерывно действующей печи и помола полученного продукта в тонкий порошок. Температура обжига не превышает 190° C, так что дегидратация гипса оказывается неполной. При схватывании гипсового цемента происходит гидратация с возвратом к исходной форме природного гипса (гидратированного сульфата кальция). Гипс — превосходный огнестойкий материал. Под действием огня выделяется гидратационная вода, и поверхность гипса покрывается порошком, защищающим глубинные слои. Стены и потолки помещений часто облицовывают гипсовыми листами.

Цемент

Цемент — наиболее распространенный вяжущий материал, позволяющий получать изделия и конструкции высочайшей прочности. Цемент — результат мелкодисперсного измельчения продуктов спекания одного из видов глины — мергеля или смеси известняка и глины. Процесс спекания ведется в специальных печах.

При измельчении к продуктам спекания делаются дозированные добавки гипса, шлака, песка и других компонентов, что позволяет получать цемент с самыми различными свойствами.

В зависимости от исходного сырья и введенных добавок цементы подразделяют на портландцементы и шлакопортландцементы. Среди потрландцементов выделяют быстротвердеющие и портландцементы с минеральными добавками.

Бетонные конструкции, в которых используется та или иная марка цемента могут приобретать уникальные свойства. Прежде всего это особо прочные бетоны, например, для взлетных полос аэродромов и ракетно-стартовых площадок, морозо-, огне- и солеустойчивые марки. Для обозначения максимальных прочностных качеств цемента применяется понятие марка. Марка 400 обозначает, что в заводской лаборатории при пробном испытании затвердевшего цементного кубика с ребром 100 мм при раздавливании на прессе он выдержал нагрузку не менее 400 кг/см 2 . Наиболее распространенными являются марки от 350 до 500. Изготавливаются же марки цемента до 600-й и даже 700-й марки.

Все цементы имеют достаточно быстрое время твердения. Начало твердения - схватывания - лежит в пределах 40 – 50 мин, а конец твердения около 10 – 12 часов.

Портландцемент

Изобретение портландцемента было запатентовано в 1824 Дж. Эспдином, каменщиком из Лидса (Англия), который дал ему это название, поскольку цемент походил на природный камень, добывавшийся на о. Портленд. Портландцемент по масштабам своего применения уступает лишь стали.

Портландцемент изготавливается совместным тонким измельчением клинкера, гипса и активных добавок. (Клинкер состоит в основном из силикатов кальция и получается обжиганием до спекания сырьевой смеси из известняка и глины.) В работе с портландцементом важное значение имеет проверка качества. Она проводится с образцом чистого цементного теста, помещаемым в автоклав. По увеличению длины образца можно судить о расширении цемента при схватывании. Объемный вес портландцемента в рыхлом состоянии равен 1000 – 1100 кг/м 3 , а в уплотненном — 1400 – 1700кг/м 3 . Удельный вес колеблется в пределах 3,05 – 3,15 г/см 3 .

Прочные цементы . Разработаны цементы, прочность которых выше, чем обычных гидравлических, в том числе и портландцементов, и в отдельных случаях приближается к прочности керамических материалов. Главным принципом при их разработке было уменьшение отношения воды к цементу при сохранении необходимой пластичности цементного теста.

Известь

Известь выпускается в двух видах: негашеная и гидратная. Негашеная известь получается обжигом известняка CaCO 3 в непрерывно действующих печах (при температуре 900 – 1000°C) для удаления диоксида углерода. Негашеная известь имеет марки 4,10,25,50 и служит для приготовления кладочных растворов, а также для изготовления силикатного бетона и кирпича. Гидратная известь Ca(OH) 2 производится на заводах путем размельчения комовой негашеной извести, смешивания ее с водой и превращения в сухой хлопьевидный порошок. На строительной площадке негашеную известь необходимо загасить добавлением воды, а затем выдержать (не менее двух недель) перед смешиванием с песком для образования известкового раствора. Гидратную же известь достаточно смешать с песком, чтобы получить раствор. Поскольку она имеет вид порошка, ее легче смешивать с песком. Но раствор из гидратной извести не столь пластичен, как из негашеной. Затвердевание известкового раствора обусловлено поглощением диоксида углерода CO 2 из воздуха. При этом избыточная вода испаряется, замещаясь диоксидом углерода, и гидратная известь снова превращается в CaCO 3 , причем эта реакция протекает только в присутствии избытка влаги. Но известковый раствор не твердеет под водой, так как ему для этого нужен диоксид углерода из воздуха. Раствор для кирпичной кладки содержит около 2,5 части (по объему) песка на 1 часть извести. При производстве штукатурных работ известковый раствор можно наносить на протяжении нескольких дней в три слоя (обрызг, грунт и накрывка), причем последний слой часто делается смесью гидратной извести с гипсовым цементом.

Глина

Глина — это мягкая, мелкодисперсная разновидность горных пород. При разведении водой образует пластичную массу, легко подвергающуюся любому формообразованию. При обжиге глина спекается, твердеет и превращается в камневидое тело, а при более высоких температурах обжига расплавляется и может достичь стекловидного состояния.

В зависимости от примесей глина принимает разный цвет окраски. Наиболее ценный сырьевой вид глины — белая глина — каолин. Глина имеет свойство впитывать воду до определенного предела, после которого она уже не в состоянии ее впитывать или пропускать через себя. Это свойство глины используется для создания насыпных гидроизоляционных слоев.

В зависимости от стойкости глины к температуре выделяют глины лекгоплавкие, тугоплавкие и огнеупорные. Их температуры плавления соответственно: 1380, до 1550 и выше 1550 градусов. Чистый каолин плавится при температуре выше 1750 градусов. Тугоплавкие глины служат сырьем для изготовления огнеупорных материалов.