Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Вапно як сполучний матеріал
Вапно - один з найдавніших сполучних матеріалів. Археологічні розкопки показали, що в палацах стародавнього міста Кносса, в центральній частині острова Крит - в одному з центрів егейської культури, були розписи стін пігментами, закріпленими гашеним вапном. Ці палаци відносять до XVI. XV ст. до н.е. В даному випадку вапно використана і як сполучна, і як клей.
«Негашене вапно» (оксид кальцію, CaО) отримують випалюванням різних природних карбонатів кальцію. Реакція випалу оборотна і описується рівнянням
Гасіння вапна зводиться до перекладу оксиду кальцію в гідроксид:
Ця реакція екзотермічна, тобто протікає з виділенням теплоти, що помітно кожному провідному операцію гасіння. Вважають, що при зберіганні негашеного вапна контакт із вологою може привести до такого розігрівання, що здатне спалахнути дерево.
Для використання вапна в якості сполучного її гасять, готують тісто, яке потім змішують з піском в кількості від двох до чотирьох частин за обсягом.
Твердіння вапна пов'язано з фізичними та хімічними процесами. По-перше, відбувається випаровування механічно примешанной води. По-друге, гідроксид кальцію кристалізується, утворюючи вапняний каркас з зрощених кристалів Ca (OH) 2 і навколишнього частки піску. Крім того, відбувається взаємодія гідроксиду кальцію з CO2 повітря з утворенням карбонату ( «карбонізує»):
Обидва ці процесу (кристалізація і коксування) протікають досить повільно. Оскільки процес карбонізації пов'язаний з виділенням води, то стіни, складені з використанням вапняного розчину, довго залишаються сирими. Для прискорення процесу карбонізації іноді всередину будинків вносять жаровні з вугіллям, що горить, які і генерують необхідний вуглекислий газ:
Тепер має бути зрозуміло, що прогреванием отштукатуренних поверхонь електричними відбивними лампами або сухим теплим повітрям не можна прискорити процес карбонізації. Навпаки, це призведе до зневоднення штукатурки, що утруднить поглинання нею діоксиду вуглецю.
Погано чи «хибно» висохла штукатурка може згодом призвести до відшарування плівки олійної фарби внаслідок утворення мила в результаті взаємодії кальцієвої лугу з жирами оліфи (рослинного масла).
Щоб встановити зрілість зв'язки або штукатурки, тобто завершення процесу карбонізації, на них наносять краплю 1% -ного спиртового розчину фенолфталеїну. При наявності не пов'язаної в карбонат вапна відбувається почервоніння.
Додавання піску до вапняного тесту необхідно тому, що в іншому випадку при затвердінні воно дає сильну усадку і розтріскується. Пісок в вапняному тесті служить як би арматурою, яка перешкоджає зміні обсягу і розтріскування при висиханні. Крім того, пісок здешевлює розчин і робить його більш пористим, що полегшує видалення води, що випаровується і доступ CO2 всередину сполучного матеріалу. У вапняному розчині (вапняне тісто, замішане з піском) має бути стільки вапна, щоб її вистачило для заповнення всіх пустот між піщинками і обмазування кожної з них. При великому надлишку вапна, а також при нерівномірному її розподілі (при поганому перемішуванні) в місцях скупчення вапна при затвердінні можуть з'явитися тріщини.
Для вапняного розчину воліють застосовувати гірський пісок, що складається з незграбних піщинок. Річковий пісок складається з округлих, згорнутих зерен, що призводить до меншої міцності зв'язки. Як вже було сказано, наявність в гашеного вапна невеликої домішки карбонату кальцію CaCO3 покращує сполучні властивості вапна. Це обумовлено тим, що частинки карбонату кальцію грають роль центрів кристалізації при карбонізації і тим самим прискорюють процес затвердіння.
Червоний глиняна цегла
Червоний глиняна цегла виготовляють з замішаної з водою глини з подальшим формуванням, сушінням і випалюванням. Сформованих цеглу (сирець) не повинен давати тріщин при сушінні. Погано висушений сирець при випалюванні неминуче призведе до утворення тріщин. Червоне забарвлення цегли обумовлена наявністю в глині оксиду Fe2 O3. Це фарбування виходить, якщо випал ведуть в окислювальному атмосфері, тобто при надлишку повітря. При наявності в атмосфері восстановителей на цеглі з'являються сірувато-синюваті тони.
В даний час в будівництві широко використовують саман, тобто має всередині порожнини певної форми. Не гаючи істотно теплоізоляційні властивості, така цегла дозволяє зменшувати масу житлового будинку приблизно на 25. 40%. Це дозволяє істотно скоротити витрати при транспортуванні і трудовитрати на будівництві.
Для облицювання будівель виготовляють двошаровий цегла. При його формуванні на звичайну цеглу наноситься шар з светложгущейся або рівномірно пофарбованої глини. Сушку і випал двошарового облицювальної цегли виробляють за звичайною технологією.
Важливими характеристиками цегли є вологопоглинання і морозостійкість. Вони взаємопов'язані. За технічним нормам водопоглинання червоного глиняної цегли близько 8%. При зниженні температури вода в порах цегли замерзає. Оскільки обсяг льоду більше, ніж води, то при замерзанні стінки пір відчувають тиск, в результаті чого можуть з'явитися тріщини. Морозостійкість цегли, так само як і іншої будівельної кераміки, визначають п'ятнадцятикратне приміщенням вироби в середу при -15 ° C з наступним розморожуванням у воді при + 20 ° C. Для запобігання руйнуванню від атмосферних впливів цегляну кладку зазвичай захищають штукатуркою, облицюванням плиткою або в крайньому випадку забарвленням. Регулювання пористості і об'ємної маси цегли та інших керамічних виробів, а також надання їм певних теплофізичних властивостей здійснюють введенням в сиру масу вигоряючими добавок - деревної тирси торф'яної крихти, відходів промисловості полімерних матеріалів або введенням пористих природних мінералів. Виробництво обжигового порожнистої цегли обходиться в 1,2 рази дорожче, ніж білої силікатної.
Особливим видом глиняного обпаленої цегли є клінкерна. Його застосовують для мощення доріг, облицювання цоколів будівель, в гідротехнічних спорудах. Клінкерна цегла виробляють із спеціальних глин з великою в'язкістю і малої деформуємість при випалюванні. Він характеризується порівняно низьким водопоглинанням (від 0,9 до 5,5%), великою міцністю на стиск і великий зносостійкість. При мощенні доріг він розрахований на експлуатацію протягом 10. 12 років.
Сировиною для силікатної цегли служить вапно і кварцовий пісок. При приготуванні маси вапно становить 5,5. 6,5% по масі, а вода - 6. 8%. Підготовлену масу пресують і потім піддають нагріванню (при температурі близько 170 ° C) в автоклаві під дією пари високого тиску. Хімічна сутність процесу твердіння силікатної цегли абсолютно інша, ніж при твердінні сполучного матеріалу на основі вапна і піску. При високій температурі значно прискорюється кислотно-основна взаємодія гідроксиду кальцію Ca (OH) 2 з діоксидом кремнію SiO2 з утворенням солі - силікату кальцію CaSiO3. Освіта останнього і забезпечує зв'язку між зернами піску, а отже, міцність і довговічність виробу.
Силікатна цегла має світло-сірий колір, але іноді його фарбують. Для цієї мети використовують глини або промислові відходи, що містять оксиди заліза. Водопоглинання силікатної цегли досить висока, але не повинно перевищувати 16%. Внаслідок високого водопоглинання в порівнянні з червоним глиняним цеглою він має меншу морозостійкість. Силікатна цегла в основному використовують в якості стінового матеріалу для зведення надземних частин будівель. Його не можна застосовувати для фундаментів, що піддаються впливу грунтових вод, особливо якщо останні містять CO2. а також для кладки печей, так як він не витримує тривалого впливу високих температур.
Цемент - збірна назва різних порошкоподібних в'язких речовин, здатних при змішуванні з водою утворювати пластичну масу, яка набуває з часом камневидное стан. Більшість цементів є гідравлічними, тобто в'яжучими речовинами, які, почавши твердіти на повітрі, продовжують тверднути і під водою. Перший цемент був відкритий за часів Римської імперії. Жителі містечка Пуццолі, розташованого біля підніжжя вулкана Везувій, помітили, що при додаванні до вапна вулканічного попелу (пуцолани) утворюється ефективне сполучна засіб. Сама вапно, як відомо, проявляє сполучні властивості, але в зв'язці нестійка до води. Приблизно в цей же час жителі Київської Русі помітили, що стійкість до води надає вапна подрібнена обпалена глина ( «цем'янка»). Такі гідравлічні сполучні матеріали використовували для спорудження кам'яних споруд стародавнього Києва та Новгорода.
Одним з основних і найбільш поширених промислових цементів є портландцемент. Його рецепт був запатентований англійським каменярем Дж. Аспадом в 1824 р В даний час портландцемент готують шляхом випалу до спікання (тобто до появи рідкої фази) суміші вапняку і алюмосиликатного компонента (глини, шлаку, золи). Спік розмелюють і в нього вводять деякі добавки. Він складається з 60. 65% вапна,
24% кремнезему SiO2 і
8% глинозему Al2 O3. Свого часу поблизу Новоросійська були знайдені величезні поклади породи, за складом близькою до сировинної суміші портландцементу. Цей сировинне джерело послужив основою для широкого розвитку цементної промисловості в районі Новоросійська. Зазвичай цементи при твердінні в умовах недостатньої вологості дають усадку. Пориста структура затверділого цементу і його усадка є причинами водопроникності бетонних конструкцій. Для ряду будівельних робіт рекомендується застосовувати безусадочний (розширюється) цемент. Такі цементи включають в себе розширюються добавки, наприклад гіпс. В якості основи беруть той же портландцемент або інші марки.
Слово цемент походить від лат. caementum, що означає битий камінь.
Будівельні розчини застосовують для скріплення цегли, каменів і блоків при спорудженні стін. Крім того, їх використовують для штукатурки стін і стель з метою отримання рівних поверхонь і захисту від зовнішніх впливів. У будівельні розчини входять скорозшивач і заповнювач. В якості основного в'яжучого речовини використовують цемент, а як заповнювач - пісок. Часто в будівельні розчини включають суміш двох в'яжучих речовин, наприклад цемент і вапно. Такі розчини називають змішаними. Для кам'яної кладки зазвичай використовують цементно-вапняно-піщані розчини. Співвідношення цих компонентів в об'ємних частинах від 1: 0,2: 3 до 1: 2: 12 (цемент: вапно: пісок).
Для штукатурних робіт часто використовують розчини на основі суміші цементу, гіпсу і піску в наступних об'ємних співвідношеннях: від 1: 0,25: 4 до 1: 4: 6. У таких розчинах будівельний гіпс прискорює схоплювання і твердіння, а також усуває опливаніе. Розчини, що застосовуються для штукатурних робіт, не повинні давати усадки. Гіпс при затвердінні розширюється в обсязі. Тому його введення в розчини має вельми вагоме обгрунтування. При оштукатурюванні стель і карнизів дозування гіпсу збільшують, а при штукатурці стін - зменшують.
Якщо прагнуть підвищити пластичність і зв'язність розчинів, то замість гіпсу воліють брати вапно. Азбестоцементні вироби виготовляють з суміші азбесту (
80%) і води. Азбест, званий також гірським льоном, - це природний волокнистий мінерал, здатний розщеплюватися на найтонші гнучкі і еластичні волокна, з яких так само, як і з рослинних волокон (льон, бавовна), можна прясти нитки і виробляти тканини. Азбест негорюч, має низьку теплопровідність і тому виготовлена з азбестових тканин одяг використовується для роботи близько об'єктів з високою температурою. Промисловість випускає наступні азбоцементні вироби: покрівельні (зокрема, шифер), стінові, труби та ін. Як вже було зазначено, азбест - вогнестійкий матеріал, однак при 70 ° C він починає втрачати міцність. При температурі 368 ° C видаляється міститься в ньому вода, в результаті чого повністю втрачається міцність азбесту.
Асбоцементні вироби мають більш високу міцність при розтягуванні, вигині і ударних навантаженнях, ніж затверділе цементне тісто. Це пояснюється армирующими властивостями азбесту, схожими з армуючим дією сталевої арматури в залізобетоні. Асбоцементні вироби крім вогнестійкості і теплоізоляційних властивостей володіють малою електричну провідність, стійкістю до атмосферних впливів, хорошою прошіваемостью цвяхами. Вони легко обробляються ріжучими та пилять інструментами. Асбоцементні вироби характеризуються меншою водопроникністю і більшою стійкістю до дії мінералізованих вод, ніж бетони і розчини з портландцементу. Асбоцементні покрівельні покриття довговічні, морозостійкі, не згорають, не вимагають фарбування і рідко потребують ремонту. До їх недоліків відносяться крихкість, викривлення і, при сильних вітрах, можливість проникнення води через стики сусідніх листів.
На основі гіпсу з введенням гідроксиду заліза (III), одержуваного з промислових відходів, виготовляють теплоізоляційний матеріал Феррон або феррогіпс. Його використовують для теплової ізоляції апаратів і трубопроводів, а також в будівництві.