Главная → Статьи

Кладочный цемент

Кладочный цемент (или цемент для строительных растворов), смешанный с песком и водой, дает легко обрабатываемый, пластичный и обладающий хорошим сцеплением раствор для кладки кирпичей, бетонных блоков, блоков из естественного камня. В последние годы под этим названием в США известен специальный продукт, представляющий собой совместно измельченную смесь портландцементного клинкера, известняка, гипса и воздухововлекающей добавки. Он выпускается различными портландцементными фирмами и продается мешками по 32 кг.

Первым вяжущим материалом для кладочных работ была, конечно, известь. Известь-кипелка, полученная при обжиге или декарбонизации кускового известняка, медленно гасилась в течение периода времени, определявшегося в зависимости от содержания магнезии и способа гашения. Количество воды для гашения устанавливалось опытным путем, но всегда бралось в некотором избытке по отношению к количеству, необходимому с химической точки зрения для получения гидрата окиси кальция. Готовый продукт носил название известкового теста. Тесто смешивали с мелким песком и получали кладочный раствор. Для упрощения процесса кладочных работ на строительной площадке стали изготовлять предварительно гашеную известь (пушонку) по следующему способу: добавляли к извести точно рассчитанное количество воды, необходимое для получения извести-пушонки, и затем измельчали полученную сухую массу в порошок для уничтожения комков.

Известь-пушонка удобна для применения на строительной площадке, но имеет тот недостаток, что получаемое из нее при вторичном затворении водой известковое тесто менее пластично. Растворы из извести-пушонки с песком и водой отличаются худшей удобообрабатываемостью и меньшим сцеплением. Кроме того, известковый раствор, схватывание которого зависит от реакции между известью и углекислотой воздуха, медленно твердеет, что иногда приводит к задержке кирпичной кладки из-за недостаточной устойчивости нижних слоев кирпичей. В связи с этим строители стали применять для изготовления кладочных растворов гидравлическую известь и известь-пушонку с добавкой портландцемента.

Известь-пушонка или известковое тесто имеет еще и тот недостаток, что не схватывается под водой и вообще в условиях отсутствия углекислоты. Для устранения этого недостатка, особенно при строительстве гаваней и береговых сооружений, издавна применяли смешивание извести-пушонки с различными пуццолановыми материалами. В результате реакции между известью и активным кремнеземом добавки образуются гидравлические силикаты, обладающие свойством довольно быстро схватываться и хорошо твердеть под водой. От этого способа недалеко было и до обжига глиносодержащих известняков для получения легко обрабатываемого вяжущего материала, известного под названием гидравлической извести. Вместе с тем это был шаг вперед в направлении использования известняков с высоким содержанием глинистых веществ и соответствующего повышения температуры обжига для получения натурального цемента, который еще и поныне с успехом применяется в качестве кладочного цемента.

После открытия портландцемента его стали широко применять и для кладочных работ. Но кладочные растворы из портландцемента, несмотря на короткие сроки схватывания и высокую прочность, отличались жесткостью, недостаточной пластичностью, слабым сцеплением и сильным водоотделением. В связи с этим к раствору стали примешивать известь, которую до этого вовсе прекратили применять для некоторых работ. В настоящее время применяются обычно смеси такого состава: 1 объемная часть цемента на 1—2 объемные части извести-пушонки. Раствор состоит из 1 объемной части смеси на 2—3 объемные части песка.

Наряду с этим в качестве кладочных цементов применяются смеси портландцемента с доменным шлаком или с диатомитом.

Различные вяжущие и смеси, перечисленные выше, обозначаются в стандарте АСТМ С-91 общим названием: кладочный цемент типа I.

Основным недостатком всех этих материалов является то, что они изменяют свой объем при твердении и высыхании, а также во время переменных циклов увлажнения и высыхания. Кроме того, негашеная известь и машезия, присутствующие в растворах, вызывают позднее расширение раствора при постоянном соприкосновении с водой. Причиной образования горизонтальных трещин, которые часто наблюдаются между растворным швом и нижней поверхностью прилегающего слоя кладки, обычно является усадка. Но иногда образование трещин может вызываться избыточным подсосом воды вследствие повышенной пористости каменной кладки или плохой водоудерживающей способности раствора. Поэтому были поставлены опыты по введению в раствор тонкомолотых инертных наполнителей с большой удельной поверхностью и внутренней пористостью, которые должны увеличить водоудержание и в то же время разбавить вяжущее вещество, чтобы уменьшить объемные деформации. Результатом этих опытов явилось создание современного высокопрочного кладочного цемента типа II (АСТМ С-91), получаемого путем совместного помола портландцементного клинкера, известняка и воздухововлекающей добавки.

Производство

Наиболее простым, легким и дешевым способом производства кладочного цемента является совместный помол портландцементного клинкера с дробленым известняком (или известковым щебнем). Кроме того, при помоле вводится либо вместе с клинкером в сухом или жидком виде, либо непосредственно в мельницу через соответствующий питатель до 0,2%, воздухововлекающей и (или) пластифицирующей добавки ( к весу смеси). Полученный цемент, измолотый до величины удельной поверхности 6000—8000 см2/г (по Блейну) обладает прекрасной пластичностью и водоудерживающей способностью. Изготовленный из него раствор отличается хорошей удобоукладываемостью, а также быстрым схватыванием и твердением под водой и на воздухе. Растворные швы кладки имеют высокую прочность и минимальные объемные деформации; позднего расширения раствора не происходит. Кладочные цементы этого вида хорошо ведут себя в полевых условиях.

Прочностные показатели этих вяжущих материалов зависят от количества и тонкости помола входящего в их состав портландцемента, а способность к изменению объема находится в обратной зависимости от его содержания. С другой стороны, пластичность и водоудерживающая способность являются прямой функцией содержания и тонкости помола известняка, но чаще всего зависят от количества и характера воздухововлекающей добавки.

Если известняк и клинкер имеют различную степень размалываемости, то предпочитают молоть их раздельно, причем каждый компонент измельчается до определенной тонкости в соответствии с принципами, примененными Ньюхардом для раздельного помола известнякового и глинистого компонентов сырьевой смеси. Однако смешивание двух тонкоизмельченных порошков с различным удельным весом практически неосуществимо без совместного помола.

Поэтому была предложена следующая компромиссная методика:
1) раздельный помол цемента и известняка до 50—75% их окончательной тонкости;
2) тщательное дозирование и смешивание компонентов с помощью весовых дозаторов;
3) окончательный помол смеси до заданной удельной поверхности.

Этим способом удается обеспечить максимальную однородность смеси компонентов кладочного цемента и высокое качество его, несмотря на различную степень измалываемости отдельных компонентов.

Химические и физические свойства

Химические свойства кладочного цемента представляют собой сочетание свойств известняка и портландцемента. В табл. 26 приводится типичный химический состав кладочного цемента с характерной для него повышенной величиной потери при прокаливании. Если известна величина потери при прокаливании в отдельности портландцемента и известняка, то по этим данным легко высчитать содержание каждого компонента в конечном продукте.

Казалось бы, кладочный цемент должен иметь нормальные сроки схватывания при половинном количестве S03 по сравнению с портландцементом. Но фактическое удвоение содержания S03 имеет свой смысл, так как улучшает важную физическую характеристику кладочного цемента — показатели изменения объема. На практике вопрос об оптимальном количестве S03, а следовательно, и о добавке’ гипса, решается опытным путем. Обычно добавка гипса к цементу, содержащему 50% известняка, составляет от 2 до 6% (по весу).

Кроме стандартных испытаний, проводились еще следующие:
— определялась склонность цемента к загустеванию путем установления скорости загустевания цементного теста или раствора во времени;
— определялось сохранение удобообрабатываемости путем сравнения начальной текучести раствора с текучестью его через определенные промежутки времени в лабораторных или полевых условиях;
— определялся индекс пластичности, характеризующийся условием, необходимым для вынимания кладочного раствора из формы или перемещения его.

Пластичность раствора очень важна для хорошей укладки его в рабочих условиях. При недостаточной пластичности кладочный раствор не обеспечит необходимой связи и сцепления с кирпичом или блоком. Определение пластичности включает в себя установление консистенции, предела текучести и подвижности. Работы по изысканию соответствующих методов испытаний продолжаются.

Следует отметить, что содержание воздуха в среднем кладочном цементе, составляющее 21,5% (по методу АСТМ С-185), примерно совпадает с содержанием его в портландцементе с воздухо-вовлекающей добавкой. Основной целью воздухозовлечения является повышение пластичности и морозостойкости кладочного раствора. По сравнению с цементом, содержащим незначительное количество вовлеченного воздуха, цемент с воздухововлекающими добавками обладает повышенной водоудерживающей способностью. Однако при повышенном содержании воздуха (сверх 22%) водоудерживающая способность раствора не улучшается.

Избыточное количество воздуха может вызвать лишь понижение прочности при сжатии и ухудшение сцепления с кирпичами (или блоками) без улучшения других свойств. И действительно, контрольные испытания, проводившиеся опытными лаборантами, показали, что повышенное содержание воздуха в растворе нежелательно со всех точек зрения.

Пластичность и водоудерживающая способность раствора зависят еще от вида применяемой воздухововлекающей добавки. Различные добавки обусловливают неодинаковые размеры и распределение воздушных пузырьков. Как показали опыты с так называемыми «пластичными» или «штукатурными» цементами, омыленные жирные кислоты вызывают вовлечение мелких и более равномерно распределенных воздушных пузырьков, что обусловливает в свою очередь повышенную пластичность и водоудержи-вающую способность раствора. Таким образом, жирные кислоты дают возможность повысить пластичность и водоудерживающую способность кладочного раствора при меньшем количестве вовлеченного воздуха. В то же время омыленные смолы обладают высоким потенциалом воздухововлечения, т. е. способны вовлекать большое количество воздуха в растворы и бетоны. Поэтому при производстве кладочных цементов часто применяют в качестве воздухововлекающих добавок смеси жирных кислот, которые позволяют легко регулировать количество воздуха в растворе и добиться желаемой пластичности.

Применение

Как уже указывалось, кладочные цементы I и II применяются’ для изготовления высокопластичных водоудерживающих растворов при кладке стен из глиняных кирпичей, бетонных кирпичей и блоков, булыжника и природных камней. Растворы обычно имеют следующий состав: 1 объемная часть вяжущего на 2—3 объемные части песка; иногда расход песка бывает больше. 1 мешок кладочного цемента содержит по объему 0,28 м3. Мешок кладочного цемента типа II весит обычно 32 кг.

Большое значение имеет крупность и зерновой состав применяемого песка. Слишком крупный песок дает жесткий, плохо укладывающийся раствор, который требует повышенного расхода цемента. Песок с модулем крупности около 2,30 является наиболее подходящим для кладочного раствора. В табл. 28 приводится зерновой состав природного и обработанного песка в соответствии со стандартом АСТМ С-144. Этот же стандарт ограничивает количество частиц, лежащих по своим размерам между двумя соседними ситами, максимумом в 50%, а лежащих между ситами 50 и 100 меш —25%.

Ваш отзыв