СТРОИТЕЛЬНАЯ КЕРАМИКА

БЕТОН

Бетон – один из важнейших строительных материалов. Он получается (формованием с последующим схватыванием) из смеси вяжущего вещества (цемента) с водой, мелким заполнителем (песком) и крупным заполнителем (обычно гравием, щебнем или другим крупно размолотым материалом). Поскольку бетонная смесь до затвердевания имеет тестообразный характер, бетон пригоден для изготовления конструкций разного типа, но форма (опалубка) не должна удаляться до полного схватывания смеси. В тех случаях, когда возможны растягивающие или изгибающие напряжения, бетон армируют сталью. Таким образом, бывает неармированный бетон, железобетон, бетон с волокнистым заполнителем (фибробетон) и предварительно напряженный бетон. Он может быть изготовлен с одним из пяти типов цемента: тип I – цемент общего назначения (обычный портландцемент); тип II – модифицированный портландцемент, умеренно сульфатостойкий для сооружений в грунте; тип III – быстротвердеющий; тип IV – с низкой экзотермией; тип V – сульфатостойкий для неблагоприятных грунтовых условий.

Заполнители.Природные заполнители бетона должны быть долговечными, твердыми и без излишнего количества глины, суглинка, ила, слюды, сланца, черта (кремнистого сланца), щелочей и органических веществ. Заполнитель должен тщательно выбираться. Крупный песок лучше мелкого, а песок с разными зернами от крупных до умеренно мелких более предпочтителен, нежели однородно крупный или однородно мелкий. Заполнители разделяют по крупности зерен. Максимально допустимый размер зерна зависит от рода работ. В тонких стенах, а также вблизи арматурных стержней размер зерна должен быть небольшим, но в массивном бетоне допустимы зерна размером до 15–20 см. Обычно при строительстве предпочитают природные заполнители, такие, как гравий, щебень, рваный камень, но используются и искусственные заполнители, например шлак доменных печей.

Вода.Вода для бетонной смеси должна быть чистой и несоленой. Морская вода вызывает коррозию стали и поэтому не должна применяться для изготовления железобетона. Вода служит смазкой между зернами заполнителя, делая смесь пластичной и удобоукладываемой, а также реагирует с портландцементом.

Состав бетонной смеси.Прочность и другие желательные свойства бетона определяются количеством воды в бетонной смеси. Чаще всего на мешок цемента массой 43 кг добавляется 15–23 л воды в зависимости от влажности используемого песка и от требуемой прочности и стойкости бетона, причем меньшее количество воды дает более прочный бетон.

Торкрет-бетон.При помощи т.н. цемент-пушки раствор и бетонная смесь разбрызгиваются под давлением сжатого воздуха на поверхность конструкций и сооружений в виде торкрет-бетона. Цемент-пушка непрерывно загружается сухой смесью песка и цемента; дальность подачи раствора по горизонтали достигает 70 м. Торкрет-бетон отличается высокой плотностью и водонепроницаемостью; он применяется при возведении ответственных тонкостенных железобетонных конструкций, ремонте и усилении конструкций, устройстве покрытий и водонепроницаемых обделок (например, тоннелей).

Декоративный бетон.Для декоративной отделки в бетон вводят окрашивающий заполнитель – молотый мрамор или молотое стекло. Терраццо – это декоративный бетон из цветных цементов и дробленого мрамора, формуемый на месте в стенах и особенно в полу. Из декоративного бетона можно изготавливать облицовочные детали любой формы и любых размеров, чем они выгодно отличаются от изделий из керамики и естественного камня.

Бетон с воздухововлекающими добавками.Вовлечение воздуха повышает долговечность бетона, в частности его стойкость к замерзанию-оттаиванию и крошению. Это особенно важно для дорожных покрытий и панельных конструкций, подвергающихся воздействию неблагоприятных погодных условий. Промышленность выпускает много различных воздухововлекающих добавок, а также воздухововлекающий цемент.

Тяжелый бетон.Тяжелый бетон применяется в качестве биологической защиты от гамма-излучения ядерных реакторов. Из такого бетона выполняются, например, стены, окружающие активную зону реактора. Для тяжелого бетона используются заполнители с высокой относительной плотностью (вплоть до стальных отходов штамповки с магнетитом) и цемент, не вовлекающий воздуха, причем обязательно производится виброуплотнение бетонной смеси после укладки.

Специальные бетоны.Поскольку прочность на растяжение обычного бетона значительно меньше, чем на сжатие, разработан фибробетон – бетон с волокнистым заполнителем. При его изготовлении в бетоносмеситель вводится стальное, углеродное, стеклянное, асбестовое, полипропиленовое или бамбуковое волокно. Волокно повышает прочность бетона на растяжение и на изгиб, а также ударную прочность. К специальным бетонам относятся также бетоны, пропитываемые полимером после удаления влаги (с последующим отверждением), получаемые добавлением мономера или полимера в бетоносмеситель, и бетоны с полной заменой цемента полимером. Они применяются для ямочного ремонта и нанесения покрытий.

Испытания бетона.Испытания на сжатие проводятся с цилиндрическими образцами диаметром 15 см и высотой 30 см. Равномерно нагружаемый цилиндр при разрушении обычно образует двойной конус с общей вершиной в средней точке цилиндра. Прочность на сжатие имеет важное значение при проектировании массивных сооружений. При проектировании дорожных и защитных покрытий важна прочность на изгиб, которая определяется путем нагружения модельных балок.

Огнестойкость.Бетон – это материал с высокой огнестойкостью и низкой теплопроводностью. Он особенно подходит для защиты стальных конструкций, поскольку его коэффициент теплового расширения (около 0,00001 на 1° C для обычных смесей) почти такой же, как и у стали.

Предварительно напряженный железобетон.В предварительно напряженном железобетоне растягивающие напряжения от нагрузки устраняются путем предварительного создания напряжений сжатия. При изготовлении железобетона прокладывается арматура из стали с высокой прочностью на растяжение, затем сталь натягивается механическим устройством и заливается бетонной смесью. После схватывания сила предварительного натяжения освобожденной стальной проволоки или троса передается окружающему бетону, так что он оказывается сжатым. Предварительное напряжение железобетона может производиться не только до, но и после схватывания бетонной смеси.

 

Типичными изделиями из строительной керамики являются керамический кирпич, полнотелый и пустотелый стеновые камни, терракота, канализационные и дренажные трубы, шамотный кирпич и дорожный клинкер. В производстве таких изделий используются глина и сланцы.

Стеновые камни.Размеры и важнейшие характеристики (такие, как предел прочности при сжатии) керамических стеновых камней (полнотелых и пустотелых), к которым относится и обычный керамический кирпич, определяются государственными стандартами.Облицовочный кирпич.Применяется для облицовки наружных поверхностей стен. К стабильности размеров и качеству поверхности облицовочного кирпича предъявляются более жесткие требования, чем в случае обычного кирпича.

Архитектурная терракота.Архитектурно-керамические детали постоянного профиля изготавливаются в виде пустотелых блоков путем пластического прессования. Используются они для устройства карнизов, тяг, поясков и других элементов при облицовке фасадов зданий.

Кровельная черепица.Отличается высокой твердостью, прочностью и плотностью, а также широкими возможностями применения. Черепица должна быть единообразной формы без короблений, способных приводить к протечкам.

Канализационная труба.Изготавливается из плотноспеченной глины без пор, с оглазурованной поверхностью. Секции обычно выполняются с монтажным раструбом на одном конце. Канализационная труба предназначена для бытовых и промышленных сточных вод. Дренажная труба, используемая для дренажа при избыточном увлажнении в сельском хозяйстве, изготавливается из пористой глины и не имеет раструбов.

Шамотный кирпич.Огнеупорный материал (обожженный каолин) для дымоходов, печей, конвертеров и тиглей. Обжигается при температурах до 1650° C и поэтому способен выдерживать высокие температуры. Он не вступает в реакцию с газами, шлаками, металлами и колошниковой пылью.

Дорожный клинкер.Это кирпич пластического формования из сланцев, сланцевой и неочищенной огнеупорной глин. Для увеличения плотности подвергается вакуумной сушке. Спекается обжигом при высокой температуре. Дорожный клинкер – твердый, жесткий, не поглощает влаги, применяется для дорожного покрытия.