Разновидности других композиционных материалов и изделий
Силикатные материалы и изделия. Искусственные каменные материалы и изделия, которые получают в результате формования и последующей автоклавной обработки смеси, состоящей из извести, кремнеземистой добавки, песка и воды называют силикатными.
Автоклавная обработка материалов, в том числе и силикатных, основана на гидротермальном синтезе минералов, т. е. при повышенных значениях давления и температуры водяного пара. Автоклав представляет собой металлический цилиндр диаметром 2,6...3,6 м при длине 20...30 м с герметически закрывающимися с торцов крышками, оборудованный манометром, предохранительным клапаном и устройством для автоматического контроля хода процесса гидротермальной обработки.
Смесь извести, кремнеземистого компонента, песка и воды, хотя и медленно, но способна твердеть и без автоклавной обработки, т. е. на воздухе. Однако в обычных условиях процесс твердения протекает очень медленно (годами), и изделия в конечном счете имеют невысокую прочность. При обработке же в автоклаве, где температура насыщенного пара достигает 170 °С и более, а давление — 0,8 МПа и выше, кремнезем (Si02) в составе песка приобретает химическую активность по отношению к извести (СаО) с образованием гидросиликатов кальция. Они и цементируют зерна заполнителей в прочный монолит. Прочность силикатных изделий за 12... 14 ч автоклавной обработки составляет 50 МПа и выше.
Прочность силикатных изделий зависит от активности извести, соотношения извести и кремнеземистого компонента, его тонкости измельчения и параметров автоклавной обработки (температуры, давления насыщенного пара, длительности автоклавного твердения). Оптимальным будет такое соотношение извести к кремнеземистому компоненту и такая тонкость измельчения, при которых вся известь будет связана в низкоосновные гидросиликаты кальция.
К числу силикатных изделий автоклавного твердения относят силикатный кирпич и камни, плотный и ячеистый силикатные бетоны и другие изделия.
Силикатные кирпич и камни (СТБ 1228) получают из воздушной извести (6...8%), кварцевого песка (92...94%) и небольшой доли добавок. Указанные компоненты тщательно перемешиваются с увлажнением смеси до 7...8%. Из приготовленной смеси под давлением 15...20 МПа формуют кирпич-сырец, который затем запаривают в автоклаве под действием давления пара 0,8... 1,2 МПа и температуры 175 °С. Время запаривания составляет 10... 14 ч.
Силикатный кирпич выпускается таких же размеров и марок по прочности, как и керамический. Он может быть сплошным и пустотелым. Однако средняя плотность силикатного кирпича несколько выше, чем керамического, и составляет 1800...2000 кг/м3, а следовательно, выше и теплопроводность. Цвет — светло-серый. Однако при использовании чистого кварцевого песка и щелочестойких пигментов можно получать кирпич голубого, зеленого, желтого, фиолетового и других цветов.
Используется силикатный кирпич как стеновой материал с некоторыми ограничениями в условиях повышенной влажности.
Силикатный бетон плотной структуры (ГОСТ 25214) получают из уплотненной и отвердевшей в автоклаве увлажненной смеси молотой негашеной извести (6... 10%), молотого кварцевого песка (8...15%) и обычного кварцевого песка или другого заполнителя (70...80%). Известь и песок размалываются, как правило, вместе. Плотность такого бетона составляет 1800...2400 кг/м3, а прочность - 15...70 МПа и выше. Морозостойкость силикатных бетонов достигает 600 циклов попеременного замораживания и оттаивания без заметных следов разрушения структуры. По основному назначению они подразделяются на конструкционные и специальные, по виду заполнителей — на плотные и пористые, по крупности заполнителя — на мелко- и крупнозернистые.
Из силикатного плотного бетона изготовляют крупные стеновые блоки, панели перекрытий, несущие перегородки, колонны, балки и прогоны, лестничные площадки и марши, фундаментные и цокольные блоки, фасадные плиты и другие армированные изделия.
Изделия из гипсовых вяжущих. Гипсокартонныелисты (гипсокартон) — композитный материал (ГОСТ 6266). Основу его составляет гипсовый сердечник, а наружные плоскости облицованы картоном. Картон выполняет не только роль армирующего каркаса, но и является прекрасной основой для нанесения любого отделочного материала (обои, краска, штукатурка, керамическая плитка).
Для достижения необходимой прочности, плотности и других показателей в гипсовый сердечник добавляют, как правило, специальные компоненты (измельченную древесину, бумажную макулатуру, техническую пену и др.). Дчительное время гипсокартонные листы в нашей стране называли сухой гипсовой штукатуркой по аналогии с парижской штукатуркой, производимой в районе Монмартра под Парижем.
Гипсокартон - экологически чистый материал, не содержит токсических компонентов и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Обладает хорошими звукоизоляционными свойствами и способностью «дышать». Листы гип- сокартона производятся длиной 2,5...4,8 м, шириной — 1,2... 1,3 м и толщиной 8...24 мм. Им можно придавать любую форму и криволинейные поверхности, поскольку гипсокартон является материалом одновременно твердым и гибким. Минимальный радиус изгиба во влажном состоянии составляет 100 см.
Гипсокартоном можно облицовывать купола, колонны, арки всех видов и сложнейшие переходы от одной плоскости к другой. Перед тем как покрыть им криволинейные поверхности, листы гипсокартона увлажняют, осторожно гнут и фиксируют, пока они не просохнут и примут нужную форму. В результате гипсокартон дает многовариантность интерьеров и высокую архитектурную выразительность помещений.
Кроме стандартных гипсокартонных листов (ГКЛ) выпускаются еще огнестойкие (ГКЛО), водостойкие (ГКЛВ) и пазогреб- невые плиты. Разновидностью ГКЛ являются также гипсоволокнистые листы (ГВЛ), которые не оклеиваются картоном (ГОСТ Р 51829-01). Гипсовый сердечник в таких листах армирован распушенной целлюлозной макулатурой и содержит различные технологические добавки, которые придают ему более высокую твердость и устойчивость к воздействию открытого пламени.
Разработаны и выпускаются также огнестойкие системы для перегородок, состоящие из профильного металлического каркаса, обшитого с обеих сторон в два слоя гипсокартонными листами. Заполнение выполняется минераловатными материалами.
Панели для перегородок (ГОСТ 9574) изготавливаются из гипсобетона прочностью не менее 3,5 МПа и плотностью 1250... 1400 кг/м3. Они могут быть как сплошными, так и с проемами для дверей и фрамуг размером «на комнату» («на часть комнаты»), высотой до 3 м, длиной до 6 м и толщиной 80... 100 мм.
Плиты для перегородок (ГОСТ 6428) тоже выпускаются из гипсобетона или гипсового теста. Они могут быть сплошными и пустотелыми размерами 800 х 400 х (80... 100) мм.
Блоки стеновые (ГОСТ 27563) изготовляют из гипсобетона на основе смешанного гипсоизвестковошлакового или гипсо- шлакового вяжущего. Размеры блоков: по длине - 780...3580 мм, высоте — 780..1580 мм и толщиной 400 мм. Внутри блоков имеются пустоты, заполненные теплоизоляционным материалом. Применяются в малоэтажном строительстве — высотой до двух этажей.
Панели оснований полов изготовляют из гипсобетона на гипсоцементнопуццолановом вяжущем. В качестве заполнителя используются керамзит или древесные опилки. Плотность такого бетона должна составлять не более 1200 кг/м3, а прочность не менее 7 МПа. Арматурой служат деревянные реечные каркасы. Размеры панелей — «на комнату» или «на часть комнаты» при толщине 50...60 мм.
Перспективными изделиями из гипсового вяжущего можно назвать специальные акустические, гигиенические и огнеупорные плиты, сухие гипсовые полы и др.
Гипсовые вяжущие и растворы на их основе успешно используются также для архитектурно-декоративного оформления зданий и сооружений. Из них готовят (лепят) объемные скульптуры, барельефы, панно, карнизы, филенки, лопатки, русты и другие изделия. Ценным качеством гипсовых вяжущих для изготовления таких изделий является способность их расширяться при твердении. Это позволяет проникать ему в мельчайшие углубления рельефа формы и обеспечивать проработку самых мелких деталей. Изготовление таких изделий может выполняться как отдельно от объекта оформления и затем приклеиваться, так и непосредственно по месту производства работ путем формирования штукатурной массы, предварительно нанесенной на поверхность оформляемого участка.
При выборе гипсового вяжущего для архитектурно-декоративного оформления фасадов зданий необходимо учитывать его низкую водостойкость и применять либо в местах, недоступных увлажнению, либо использовать в этих случаях модифицированные водостойкие гипсовые вяжущие.
Асбестоцементные изделия. Асбестоцемент состоит из затвердевшей смеси цемента, воды и волокон асбеста. Тонкие волокна асбеста выполняют в асбестоцементе роль своеобразной арматуры, а цемент, затворенный водой, является склеивающим веществом. Асбестоцемент можно рассматривать как тон- коармированный цементный камень, в котором волокна асбеста, обладающие высокой прочностью при растяжении, воспринимают растягивающие напряжения, а цементный камень — сжимающие. Такой материал обладает не только высокой механической прочностью, но и высокой огнестойкостью, малой водопроницаемостью, долговечностью.
При изготовлении изделий асбестовый камень вначале механически измельчают и распушают до тонких волокон, добавляют воду и в количестве 15% подмешивают к 85% цемента. Из полученной смеси на специальных машинах формуют изделия, затем прессуют для получения необходимой формы и подвергают тепловой и механической обработке.
Наиболее массовыми видами асбестоцементных изделий являются:
— профилированные листы — волнистые и полуволнистые для кровель и обшивки стен (СТБ 1118, ГОСТ 378 и 24986);
— листы плоские (ГОСТ 18124);
— плоские плиты обыкновенные и офактуренные или окрашенные для облицовки стен;
панели кровельные и стеновые с теплоизоляционным слоем (ГОСТ 18128 и 24581);
трубы напорные (ГОСТ 539), безнапорные (ГОСТ 1839) и соединительные муфты к ним;
разнообразные специальные изделия (архитектурные, сани- тарно-технические и др.).
Изделия на основе магнезиальных вяжущих. На основе магнезиальных вяжущих получают различные камнеподобные материалы с заранее заданными свойствами под общим названием магнолит.
Стекломагнезитовый лист изготовляется на основе каустического магнезита, стружки и стекловолокнистого наполнителя. Толщина листов 3...12 мм, плотность — 0,85... 1,27 г/см3, теплопроводность — 0,25...0,26 Вт/(м×К). Отличается достаточно высокой гибкостью: может гнуться с радиусом кривизны до трех метров. Предназначается для монтажа наружных и внутренних стен, перегородок, отделки потолков, выравнивания проблемных поверхностей.
Применяются магнезиальные вяжущие также для изготовления ксилолита в монолитных бесшовных полах и фибролита - теплоизоляционного материала. Одно из последних направлений применения магнезиальных вяжущих — изготовление монолитной теплоизоляции из пеномагнезита. В отличие от традиционного пенобетона имеет улучшенные характеристики по всем основным показателям: плотности, прочности, срокам схватывания и твердения, стабильности смеси и экономической эффективности.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Приведите классификацию бетонов.
2. На какие виды подразделяются добавки в бетоны и растворы?
3. Какие требования предъявляются к заполнителям для бетона?
4. Какие материалы использовались в качестве заполнителей в древнерусских растворах?
5. Охарактеризуйте основные свойства бетонной смеси.
6. Что понимается под классом бетона?
7. Что представляют собой строительные растворы?
8. Основные свойства растворных смесей и затвердевших растворов.
9. Что представляют собой сухие строительные смеси?
10. Приведите классификацию сухих строительных смесей по назначению.
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.. 1
1.1. Общие сведения. 1
1.2. Физические свойства. 1
1.3. Эстетические свойства. 11
1.5. Технологические свойства. 14
1.6. Механические свойства. 15
1.7. Эксплуатационные свойства. 17
ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.. 20
2.1. Классификация и основные характеристики. 20
2.2. Обработка каменных материалов. 24
2.3. Материалы и изделия из природного камня. 26
2.4. Искусственный мрамор. 27
2.5. Защита природных каменных материалов от разрушения. 28
ГЛАВА 3 СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ.. 30
3.1. Общие сведения. 30
3.2. Характеристика пород древесины.. 30
3.3. Строение и свойства древесины.. 31
3.4. Пороки и дефекты древесины.. 34
3.5. Сортамент древесных материалов и изделий. 35
3.6. Способы повышения качественных характеристик древесины.. 43
ГЛАВА 4. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ.. 46
4.1. Общие сведения. 46
4.2. Основы производства керамических изделий. 48
4.3. Облицовочные материалы и изделия. 51
ГЛАВА 5 СТЕКЛЯННЫЕ И СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ 60
5.1. Общие сведения. 60
5.2. Листовое стекло. 60
5.3. Светопрозрачные изделия и конструкции. 64
5.4. Отделочное стекло. 66
ГЛАВА 6. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И ДОБАВКИ
К НИМ.. 70
6.1. Определение и классификация. 70
6.2. Воздушные вяжущие. 71
6.3. Гидравлические вяжущие. 76
ГЛАВА 7. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА.. 85
7.1. Общие сведения. 85
7.2 Битумы.. 85
7.3. Дегти. 87
7.4. Полимеры.. 87
7.5. Клеи. 94
ГЛАВА 8. ИСКУССТВЕННЫЕ КОНГЛОМЕРАТЫ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ.. 101
8.1 Общие сведения. 101
8.3. Заполнители для растворов и бетонов. 105
8.4. Бетоны.. 108
8.5. Строительные растворы.. 113
8.6. Сухие строительные смеси. 119
8.7. Разновидности других композиционных материалов и изделий. 122