Состав и свойства строительных растворов

Строительный раствор — это смесь вяжущего вещества и мелкого заполнителя, затворенная водой, иногда с применением специальных добавок, которая способна твердеть после укладки. В зависимости от плотности, вида вяжущего и назначения строительные растворы различают по плотности, виду вяжущего вещества, по назначению.
По плотности растворы подразделяют на тяжелые — их плотность 1500 кг/м³, легкие — их плотность менее 1500 кг/м³.
По виду вяжущего вещества строительные растворы разделяют на цементные, известковые, гипсовые, смешанные, т. е. состоящие из двух вяжущих. Растворы, которые приготовлены на одном вяжущем, называют простыми, на двух и более — сложными, или смешанными.
По назначению строительные растворы классифицируют на кладочные, предназначенные для кладки из кирпича, мелких и крупных блоков; отделочные, применяемые для оштукатуривания (наружного и внутреннего) помещений; специальные, которые обладают особыми свойствами, такими как гидроизоляционные, акустические, рентгенозащитные.
Вяжущие вещества выбирают в зависимости от назначения раствора, предъявляемых к нему требований, температурно-влажностного режима твердения и условий эксплуатации зданий и сооружений. В качестве вяжущих применяют гипсы, известь, специальные низкомарочные цементы, шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы, портландцементы. Для улучшения технологических свойств строительных растворов, экономии гидравлических вяжущих чаще используют смешанные вяжущие. В строительных растворах практикуют известь в виде известкового теста, гипсовое вяжущее в штукатурных растворах используют как добавку к извести.
Вода для затворения растворов должна быть без примесей, пресной — водопроводной или речной. Морскую соленую воду использовать нельзя, так как она содержит щелочи и соли, которые могут сказаться на качестве строительных растворов.
В состав строительных растворов, которые применяют в зимних условиях, вводят ускорители твердения, добавки, снижающие температуру замерзания воды. Ими могут служить хлористый натрий, хлористый кальций, поташ, нитрат натрия и т. д.
Состав строительного раствора обозначают количеством материалов на 1 м3 раствора или относительным соотношением исходных компонентов. В этом случае расход вяжущего принимают за единицу. Для простых растворов состав обозначают как 1 : 4. Это значит, что на 1 часть цемента приходятся 4 части песка. Для сложных растворов состав обозначают как 1 : 3 : 4, т.е. на 1 часть цемента приходятся 3 части извести и 4 части песка.
Удобоукладываемостью называют способность укладываться на основание тонким слоем с заполнением всех неровностей, без специального уплотнения. Это свойство обусловливается подвижностью и водоудерживающей способностью.
Подвижность — это способность растворной смеси растекаться под действием собственной массы. Ее определяют глубиной погружения в растворную смесь эталонного конуса, масса которого равна 300 г, с углом вершины 30°, высотой 15 см. Эталонный конус погружают в растворную смесь вершиной — чем глубже он погружается, тем наибольшей подвижностью обладает растворная смесь. Например, для кладки стен из кирпича и камней, бетонных подвижность должна быть 9—13 см; для кладки стен из керамических камней и пустотелого кирпича подвижность — 7—8 см; для кладки из бутового камня — 13—15 см.
Водоудерживающая способность — это свойство растворной смеси удерживать воду при укладке ее на пористое основание и не расслаиваться при транспортировке. Водоудерживающая способность зависит от соотношения составных частей растворной смеси. При увеличении расхода цемента, замене его на известь, введении всевозможных добавок, таких как глина, зола, активных веществ, водоудерживающая способность повышается. Растворные смеси можно укладывать как на пористое, так и на плотное основание. В первом случае прочность растворов в затвердевшем состоянии выше.
Прочность строительных растворов характеризуется их маркой. Ее устанавливают по пределу прочности при сжатии образцов стандартных размеров 40 х 40 х 160 мм лабораторным путем. Выдерживают образцы 28 суток при температуре 15—25 °С. Марки растворов: 4,10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300. Морозостойкость обозначают значком «Мрз». Ее определяют числом попеременного замораживания и оттаивания и делят на марки — от 10 до 300. Марку раствора выбирают в зависимости от вида и условий работы конструкций и степени долговечности зданий и сооружений.
Для кирпичной и каменной кладок растворы применяют только цементные, в соотношении 1: 3, при этом ни известь, ни глину добавлять не разрешается. Расход цемента при приготовлении раствора зависит от его марки. Строительные растворы приготавливают вручную небольшими порциями, т. е. в таком количестве, чтобы его хватило на 2 ч непрерывной работы.
При устройстве фундамента и нулевого цикла применяют бетонную смесь.
Бетоны представляют собой искусственный камне-видный материал, состоящий из затвердевшей смеси вяжущего, заполнителя и затворителя, и классифицируются по назначению, видам вяжущего, заполнителя, структуре.
По назначению бетоны делят на специальные и конструкционные.
По виду вяжущего — на цементные, известковые, шлаковые, гипсовые и т. д.
По виду заполнителя — на плотные, пористые, специальные.
По структуре — на плотные, поризованные, ячеистые, крупнопористые.
Марку бетонов по морозостойкости определяют количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания в воде. В том случае, когда используют пористые заполнители, прочность бетона зависит от их марки. Заполнители для бетонов лучше из местного сырья, желательно фракционного и мытого.
Нельзя применять природные смеси песка и гравия без рассева их на фракции. К бетонной смеси по технологическим свойствам предъявляют 2 основных требования:

1. бетонная смесь обязана сохранять однородность, полученную в процессе приготовления, при транспортировке, перегрузке, укладке в опалубку;
2. бетонная смесь должна обладать удобоукладываемостью, которая соответствует типу бетонируемой конструкции, принятым методам, условиям формования монолитных или сборных конструкций, а также интенсивности уплотнения смеси. Рассмотрим основные параметры.

Однородность смеси представляет собой связность, т.е. нерасслаиваемость, которая исключает отделение из смеси составляющих компонентов и воды. Для того чтобы сохранялась однородность, необходимо правильно подобрать ее состав.
Удобоукладываемость — это способность смеси без труда заполнять объем формуемого изделия или конструкции, сохраняя монолитность и однородность строения бетона. Оценивают ее по показателям подвижности и жесткости.
Способность растекаться под действием собственной массы, при этом сохраняя видимую однородность, и является подвижностью бетонной смеси. Определить ее можно показателем подвижности, который фиксируется с помощью стандартного конуса. Бетонная смесь должна сохранять свою однородность и не расслаиваться, несмотря на показатель подвижности.
Такой показатель, как жесткость бетонной смеси, обычно, определяется по времени вибрации (в секундах), которое необходимо для выравнивания и уплотнения отформованного конуса бетонной смеси.
Водосодержание влияет на удобоукладываемость бетонной смеси. Чем ниже водосодержание, тем больше жесткость и меньше подвижность бетонной смеси. Изменение расхода цемента фактически не влияет на жесткость и подвижность бетонной смеси.
Тяжелый бетон с плотной крупнозернистой структурой приготавливают на цементном вяжущем и плотных заполнителях. Он твердеет в любых условиях.
Бетон на пористых заполнителях изготавливают на цементном вяжущем, на крупном пористом и мелком плотном или пористом заполнителе. Он твердеет в любых условиях, как и тяжелый бетон.
Поризованный бетон представляет собой поризованную крупнозернистую структуру, формируемую на цементном вяжущем, плотном и пористом заполнителе. Твердеет он в любых условиях.
Крупнопористый бетон имеет крупнопористую крупнозернистую структуру, выпускаемую на цементном вяжущем, плотных и пористых заполнителях. Твердеет также в любых условиях.
Ячеистый бетон представляет собой ячеистую структуру. Приготовляют его на цементном, известковом, смешанном вяжущем. Твердеет такой бетон в процессе тепловой обработки в автоклавах или в среде насыщенного пара при атмосферном давлении.
Бетонная смесь должна удовлетворять следующим требованиям: сохранять при транспортировке, перегрузке и укладке в опалубку свою однородность; обладать определенной консистенцией и удобоукладываемостью.
Расход цемента определяется видом конструкции. Дозируют материалы по массе. Точность дозирования цемента и воды — 2 %, заполнителей — 3 %.
Бетонную смесь при транспортировке необходимо предохранять от атмосферных осадков, расслаивания, замораживания. Температура бетонной смеси при укладке обязана быть не ниже 5 °С. Время перевозки не должно превышать 45 мин.
Бетонные смеси, приготовленные на быстросхватывающихся цементах, доставляют на строительные площадки в сухом виде. Приготавливают их непосредственно на месте в стационарных установках.
При отрицательных температурах в бетонную смесь вводят добавки, которые понижают температуру замерзания воды в бетоне.
Процесс укладки бетонной смеси состоит из операций, которые связаны с подачей ее в опалубку, уплотнением и твердением бетона. Предварительно перед бетонированием опалубку и арматуру очищают от мусора и грязи. Поверхность ранее уложенного бетона очищают от цементной пленки и увлажняют. Уплотняют бетонную смесь с помощью глубинных и поверхностных вибраторов, которые навешивают на опалубку. Для твердения уложенного бетона создают особый температурно-влажностной режим: его укрывают и поливают водой через 10—12 ч после окончания бетонирования, а в жаркую погоду — каждые