СИЛИКАТНЫЙ КИРПИЧ И СИЛИКАТОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Известно, что известь относится к воздушным вяжущим веществам, а известково-песчаные растворы являются малопрочными медленно твердеющими и неводостойкими материалами. В то же время основной продукт твердения портландцемента — гидросиликаты кальция лСаО • SiO • /яН2О. Естественно предположить, что известково-песчаный раствор также при определенных условиях может твердеть с образованием гидросиликатов, так как в нем есть все необходимые для этого компоненты: известь Са(ОН)2, песок SiO2 и вода Н2О.
Первым, кто получил достаточно водостойкий и прочный материал на основе извести и песка, был немецкий ученый В. Михаэлис, который в 1880 г. предложил обрабатывать известково-песчаную смесь в атмосфере насыщенного пара при температуре 150...200 'С.
Известно, что для получения насыщенного пара температурой выше 100 °С необходимо давление выше атмосферного, причем оно должно быть тем выше, чем выше температура насыщенного пара. При температуре 150...200 °С и соответствующем ей давлении 0,9...1,3 МПа известь, песок и вода образуют гидросиликаты кальция:
• Са(ОН)2 + SiO2 + Н2О -> иСаО ■ SiO2 ■ mH2O
Открытие Михаэлиса было использовано для производства так называемого силикатного (известково-песчаного) кирпича. К началу XX в. в России было уже пять заводов, выпускавших силикатный кирпич, а в настоящее время силикатный кирпич занял такое же место в ряду строительных материалов, как и керамический.
Современное производство силикатного кирпича заключается в следующем. Сырьевую смесь, в состав которой входит 90...95 % песка, 5... 10 % молотой негашеной извести и некоторое количество воды, тщательно перемешивают и .выдерживают до полного гашения извести. Затем из этой смеси под большим давлением (15...20 МПа) прессуют кирпич, который укладывают на вагонетки и направляют для твердения в автоклавы (рис. 14.1)—толстостенные стальные цилиндры диаметром до 2 м и длиной до 20 м с герметически закрывающимися крышками. В автоклаве в атмосфере насыщенного пара при давлении 0,8 МПа и температуре 175 °С кирпич твердеет 8... 14 ч. Из автоклава выгружают почти готовый кирпич, который выдерживают 10...15 дней для карбонизации не прореагировавшей извести углекислым газом воздуха, в результате чего повышаются водостойкость и прочность кирпича.
Температура обработки и общие энергозатраты при производстве силикатного кирпича существенно ниже, чем при производстве керамического, поэтому силикатный кирпич экономически эффективнее, чем керамический.
Плотность обыкновенного силикатного кирпича несколько выше, чем полнотелого керамического. Снижение плотности кирпича \ камней достигается формованием в них пустот или введением в сырьевую массу пористых заполнителей.
Силикатный кирпич, так же как и керамический, в зависимости от размеров может быть:
одинарный (полнотелый или с пористыми заполнителями) >50 х 120 х 65 мм;
утолщенный (пустотелый или с пористыми заполнителями) 150 х 120 х 88 мм (масса утолщенного кирпича не должна быть 5олее 4,3 кг);
силикатный камень (пустотелый) 250 х 120 х 138 мм.
Технология производства силикатного кирпича обеспечивает большую точность размеров.
Допуски по размерам у силикатного кирпича ±2 мм, что в 2...2,5 раза ниже, чем у керамического.
Цвет кирпича — от молочно-белого до светло-серого. Выпускают также лицевой кирпич с повышенными физико-механическими свойствами; он может быть цветным — окрашенным в массе или по лицевым граням щелочестойкими пигментами в голубой, зеленоватый, желтый и другие светлые тона.
В зависимости от предела прочности при сжатии и изгибе силикатный кирпич и камни подразделяют на восемь марок: 300; 250; 200; 175; 150; 125; 100 и 75, имеющих средние значения прочности при сжатии соответственно не менее 30...7,5 МПа. Водопоглощение силикатного кирпича не менее 6 %. Марки по морозостойкости у кирпича и камней — F50; 35; 25 и 15; для лицевых изделий морозостойкость должна быть не ниже 25.
Существенным недостатком силикатного кирпича по сравнению с керамическим является пониженная водостойкость и жаростойкость.
Силикатный кирпич применяют для кладки наружных и внутренних стен надземных частей зданий и сооружений. Использовать его в конструкциях, подвергающихся воздействию воды (фундаменты, цоколь, канализационные колодцы и т. п.) и высоких температур (печи, дымовые трубы и т. п.), запрещается.
Кроме известково-песчаного силикатного кирпича выпускают известково-шлаковый и известково-зольный, в которых вместо песка частично или полностью используют промышленные отходы, содержащие активный кремнезем SiO2, золы теплоэлектростанций и шлаки. Свойства этих видов кирпича аналогичны свойствам известково-песчаного.
До 50-х годов единственным видом силикатных автоклавных изделий были силикатный кирпич и небольшие камни из ячеистого силикатного бетона. Однако благодаря работам российских ученых (А. В. Волженского, П. И. Боженова и др.) в СССР впервые в мире было создано производство крупноразмерных силикатобетонных автоклавных изделий для сборного строительства. В настоящее время почти все элементы зданий и сооружений (панели, плиты перекрытий, элементы лестниц и др.) могут быть изготовлены из армированного силикатного бетона, который по своим свойствам почти не уступает железобетонным, а благодаря применению местных сырьевых материалов и промышленных отходов обходится на
15...20 % дешевле, чем аналогичные железобетонные элементы на портландцементе.
Силикатобетонные изделия бывают тяжелые (аналогичные обычному бетону) и легкие (на основе пористых заполнителей) или ячеистые (пено- и газосиликаты).