книги из ГПНТБ / Давидсон М.Г. Новое в технологии зимних строительных работ (кирпичная кладка и оштукатуривание на растворах с добавкой поташа)

ходит образование свободной щелочи и углекислого кальция по следующей реакции:

Са(ОН)2 +К2СО3 СаСО3 + 2КОН.

Следует иметь в виду, что образовавшийся углекислый кальций (мел) затрудняет схватывание раствора и его сцеп­ ление с поверхностью, а образующаяся на этой стадии ще­ лочь в свежезатворенном растворе оказывает прижигающее действие (химический ожог) на кожу человека.

Однако за первой стадией процесса следует вторая, заклю­ чающаяся в повышении растворимости компонентов цемента:

2KOH + 3CaO-SiO2 + 2H2O -> K2SiO3-|-3Ca (ОН)2; 6КОН 4-ЗСаО-А12О3 -> ЗК2О-А12О3 + ЗСа(ОН)2.

КОН, получающийся вследствие обменной реакции с из­ вестью, реагирует с компонентами цемента, а именно, — с трех­ кальциевым силикатом и трехкальциевым алюминатом, и образует в результате растворимые силикаты и алюминаты калия, а также гидрат окиси кальция.

Образование в растворах с добавками поташа новых хи­ мических соединений ограничивает применение извести в пре­ делах не более 20% (на сухое вещество) к весу цемента, так как образование в больших количествах углекислого каль­ ция (мел) создает шелушение и осыпание штукатурного слоя. Кроме того, образованием новых химических соедине­ ний объясняется отсутствие высолов на поверхности образ­ цов, так как поташ не содержится в растворе в свободном состоянии.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Нарастание прочности растворов с добавкой поташа в течение первых трех дней протекает более интенсивно при применении портландцемента; в дальнейшем нарастание прочности несколько замедляется.

2. Концентрация водного раствора поташа оказывает влияние на продолжительность срока, в течение которого воз­ растает прочность раствора; с увеличением концентрации затворителя нарастание прочности протекает более интен­ сивно. С повышением температуры наружного воздуха на­ растание прочности раствора (при всех прочих одинаковых условиях) протекает также более интенсивно.

3. Цементные, цементно-известковые и цементно-глиняные растворы любых составов твердеют при температуре —30° даже при затворении их 5-процентным водным раствором поташа. По наблюдениям И. А. Токмаковой, водный раствор поташа сохраняется в жидкой фазе до температуры — 36,5°, причем количество жидкой фазы по мере охлаждения всё время уменьшается, а концентрация ее повышается.

39

Так, цементно-известковый раствор (на портландцемен­ те) состава 1:0,1: 6 (М-15) при плотности затворителя 1,04 (5-процентный водный раствор поташа) при температуре—20° через двое суток достигает прочности при сжатии 2 кг/см2, а через 7 суток—5—7 кг/с;и2, т. е. в течение 7 суток рас­ твор достигает 30%. проектной прочности; раствор состава 1 : 0,1 : 4 (М-50) при затворителе той же плотности, твердея

8,25 кг/см2, т. е. достигает почти 20%. от Т?28.

4. При выборе оптимальной добавки поташа в кладочный раствор следует прежде всего руководствоваться сроками вы­ полнения каменных работ, температурой наружного воздуха и необходимой подвижностью раствора, обеспечивающей вы­ сокое качество кладки и штукатурки. Зная сроки поэтажного выполнения объекта, учитывая температуру воздуха и нуж­ ную прочность раствора, при которой кладка каждого этажа еще в зимних условиях достигает должной прочности к на­ меченному сроку, можно по графикам подобрать и состав раствора, и плотность затворителя.

5. Применение растворов на шлакопортландцементе для кладочных работ в зимних условиях вообще нежелательно, но в случае крайней необходимости эти растворы могут быть использованы и при совмещенном способе производства кла­ дочных и штукатурных работ в зимних условиях. Подобрать же состав раствора и плотность затворителя, обеспечиваю­ щие необходимую прочность кладки еще в зимнее время в установленные сроки, можно по графикам (см. рис. 12, 13

и14).

9.Зависимость прочности растворов от их состава

икомпонентов

Исследование зависимости прочности при сжатии прово­ дилось с составами 1:4, 1 :5 и 1:6, причем каждый из них затворялся в двух вариантах: в качестве пластификатора в первом варианте применялась кембрийская глина (20% к весу цемента из расчета на сухое вещество), а во втором—■ известь (10% к весу цемента из расчета на сухое вещество).

Растворы готовились на портландцементе марки 400 при затворителе различной плотности (1,09, 1,06, 1,04 и 1,02). Для сохранения в течение 1,5 часа рабочей подвижности в растворы вводилась сульфитно-спиртовая барда в количест­

ве 0,3% к весу цемента.

Приготовленные образцы поступали в холодильные ка­ меры, в которых поддерживалась температура —30, —22 и

—8°. После 28-cvTO4Horo пребывания в холодильных каме-

40

pax образцы сразу после оттаивания испытывались на сжа­ тие. Результаты испытаний приведены на графиках (рис. 15'

от их состава:

Рис. 16. Прочность при сжатии цементно-известковых растворов, приготовленных на затворителях различной плотности, в зависимости от их состава:

состава 1:0,2: 4 при затворителе плотностью 1,09 после 28дневного пребывания в холодильной камере достигли следую­ щей прочности при сжатии: твердевшие при температуре

'•II.

1 :0,1 : 4 при тех же условиях выдерживания достигли соот­ ветственно следующей прочности: 10,5, 18 и 35 кг!см2.

Цементно-глиняный раствор состава 1 : 0,2 : 5, твердея в тех же условиях, в 28-дневном возрасте показал соответст1 венно следующую прочность при сжатии: 13, 20 и 34 кг/см2, а цементно-известковый раствор состава 1:0,1:5 (при про­ чих одинаковых условиях) соответственно имел следующую прочность при сжатии: 7,5, 10 и 34,5 кг!см2 (см. рис. 16).

Результаты изучения этих графиков приводят к выводу, что при сильных морозах лучшие показатели дают цемент­ ные растворы, в которые в качестве пластификатора добав­ лялась глина.

Для определения относительной прочности при сжатии растворов различных составов, приготовленных на затворителях различной плотности после 28-дневного твердения в условиях различных отрицательных температур, можно вос­ пользоваться графиком, приведенным на рис. 17.

На этом графике слева по оси ординат цифры опреде­ ляют предел прочности при сжатии (в кг/см2), а справа рас­ положены три колонки с показателями относительной йрочности в процентах к эталону для трех составов цементно­ глиняных растворов: 1 : 0,2 : 4, 1:0,2 : 5 и 1 : 0,2 : 6.

По оси абсцисс в трех точках восставлены перпендикуля­ ры, каждый из которых является шкалой для нанесения от­ меток, соответствующих предельной прочности при сжатии цементно-глиняных растворов составов, указанных на гра­ фике, после 28-дневного твердения при различных отрица­ тельных температурах.

Так, например, если необходимо узнать относительную прочность при сжатии раствора состава 1:0,2:5 при затворителе плотностью 1,09, твердевшего в течение 28 суток при температуре —22°, то во второй колонке находим ответ: от­ носительная прочность при сжатии этого раствора составляет 38%. от /?28, а по показателям оси ординат получаем пре­ дел прочности при сжатии этого раствора, т. е. 20 кг/см2.

Изучение полученных результатов позволяет сделать вы­ вод, что состав слабо влияет на рост прочности раствора. Основное влияние оказывает плотность затворителя. Так, на­ пример, при отрицательной температуре окружающей среды

—30 и —22° растворы вне зависимости от состава при плотности затворителя 1,02 (3-процентный водный раствор поташа) за 28 суток пребывания в холодильной камере не набирают прочности; при плотности затворителя 1,04 за тот же срок прочность раствора колеблется в незначительных пределах: при температуре —30° от 2 кг)см'1 (состав

42

tl-Z'O-l

S Z O l

S?'O4

ы

С повышением плотности затворителя до 1,06 колебания прочности раствора при сжатии в зависимости от состава

Такие же результаты можно наблюдать и при переходе к затворителю плотностью 1,09. Так, при температуре —30° прочность при сжатии растворов различных марок в 28-днев­ ном возрасте колеблется от 16 кг!см2 (раствор состава 1 : 0,2 : 4) до 13 кг/см2 (составы 1 : 0,2 : 5 и 1 : 0,2 : 6); при тем­ пературе —22° прочность при сжатии растворов колеблется от 20 кг/см2 (составы 1 : 0,2 : 4 и 1 : 0,2 : 5) до 16 кг/см2 (состав 1 : 0,2 : 6).

При температуре наружного воздуха от —8 до —10° почти отсутствуют колебания прочности растворов различных со­ ставов при плотности затворителя 1,02 (средняя прочность составляет около 6 кг/см2); при плотности затворителя 1,04 колебания также незначительны — от 16 до' 14 кг/см2 (для раствора состава 1 :0,2:6).

То же самое наблюдается после 28-дневного твердения при отрицательных температурах при плотности затвори­ теля 1,06; так, раствор состава 1 : 0,2 : 4 при температуре

—‘8° достигает прочности при сжатии 31 кг!см2, а раствор

симости от состава также незначительны, т. е. от 36 кг/см2 (для состава 1 : 0,2 : 4) до 31,5 к.г]см2 (для состава 1 : 0,2 : 6).

Такое же влияние оказывает состав при использовании цементно-известковых растворов. Так, например, при темпе­ ратуре —22° и затворителе плотностью 1,06 колебания проч­ ности растворов различных составов после 28-дневного твер­ дения на морозе находятся в пределах от 7,8 кг/см2 (соста­ вы 1 : 0,1 :4 и 1 :0,1 : 5) до 5,6 кг/см2 (состав 1 : 0,1 :6).

Таким образом, при раздельном или совмещенном спосо­ бе производства каменных или штукатурных работ в зимних условиях и использовании добавок поташа для ускорения процесса твердения растворов нет необходимости повышать их марку, а достаточно повысить плотность затворителя.

10. Влияние добавки ССБ на прочность растворов

Для определения степени влияния добавки ССБ на проч­ ность растворов были проведены опыты, сущность которых заключалась в следующем. Образцы размерами 7,07 X

44

Образцы, хранившиеся в условиях нормального твердения, были испытаны на прочность при сжатии в 7- и 28-дневном возрасте.

В результате испытаний было установлено влияние до­ бавки ССБ на прочность при сжатии растворов, твердевших в нормальных условиях. Образцы состава 1 : 4 (портланд­ цемент марки 400 и песок) показали в 7- и 28-дневном воз­ расте следующую прочность при сжатии: без добавки глины

0,3%. к весу цемента как в 7-дневном, так и в 28-дневном возрасте повышает прочность раствора на 15—8%..

Результаты испытаний образцов на прочность при сжа­ тии,. хранившихся в холодильной камере, представлены в табл. 9.

Образцы, хранившиеся в холодильных камерах с различ­ ной температурой, испытывались через 7,14 и 28 суток с тем, чтобы иметь более точные и четкие представления об измене­ нии прочности растворов после добавки ССБ в зависимости от температуры и сроков пребывания в холодильной камере.

Таблица 9

Прочность при сжатии (в кг/см2) состава 1 : 0,2 : 5

(цемент: глина : песок) в зависимости от добавки ССБ

таша).

При сильных морозах добавка ССБ в количестве 0,3%. значительно снижает прочность раствора (см. табл. 9), т. е. фактически замедляет процесс твердения и особенно в ран­ нем возрасте. При слабых морозах также наблюдается снижение прочности раствора, но главным образом в раннем

45

возрасте; в 28-дневном- возрасте это снижение незначительно и с ним можно не считаться.

Известно, что подвижность раствора, применяемого при выполнении кладочных и штукатурных работ, по конусу СтройЦНИЛ всегда более 4 см. Поэтому для определения предела прочности при сжатии затвердевшего раствора об­ разцы изготовлялись в формах на поддонах и в формах, уста­ навливаемых на замороженный кирпич, очищенный от наледи и снега.

Растворы готовились на портландцементе марки 400 при затворителе (водный раствор поташа) плотностью 1,06. В растворы вводилась ССБ в количестве 0,3%. к весу це­ мента. Образцы сразу помещались в холодильные ка­ меры, где хранились при различной температуре и испыты­ вались в 7-, 14- и 28-дневном возрасте сразу после оттаи­ вания.

Результаты этих испытаний представлены в табл. 10, от­ куда видно, что во всех случаях при пористом основании наблюдается прирост прочности при сжатии раствора.

Таблица /О

Прочность при сжатии (в кг/см2) образцов растворов состава 1 : 0,2 : 6 (цемент : глина: песок) при D = 1,06

гают весьма редко. Эта добавка, как было указано раньше, вызывается необходимостью удлинить срок нормальной по­ движности раствора до 1,5 часа.

11. Влияние добавки поташа на прочность сцепления строительных растворов с кирпичом

Прочность сцепления раствора с кирпичом и другими ма­ териалами исследовалась в лабораторных условиях при отри­ цательных температурах от —20 до —28°. Кирпич приме­

46

нялся красный; очищенный от наледи и снега. Одновременнобыли изготовлены также образцы из шлакоалебастра, которые предварительно замораживались в холодильной камере до указанных температур.

На поверхность кирпича и образцов из шлакоалебастра наносились марки размерами 12,0X12,0X2,0 см • из це­ ментно-известкового и цементно-глиняного растворов различ­ ных составов, приготовленных на водном растворе поташа плотностью по ареометру 1,09, 1,06, 1,05 и 1,04. Некоторые-

образцы готовились на растворах с добавкой сульфитно­ спиртовой барды.

Заготовленные образцы сразу устанавливались в холо­ дильные камеры с температурой —20 и ■—28°. Здесь часть образцов выдерживалась в течение суток, а часть 2, 4, 7 и 28 суток. Далее образцы, вынутые из холодильной камеры,, помещали в ванну с водой, где выдерживали до полного от­ таивания и затем сразу испытывали на прессе на сдвиг. Ре­ зультаты испытаний приведены в табл. 11.

Таблица 11

Влияние плотности затворителя на прочность сцепления строительных растворов с кирпичом

А. При температуре в холодильной камере —20° (растворы готовились на портландцементе активностью 360 кг/см2}

Приведенные в табл. 11 данные показывают, что раство­ ры с добавкой поташа приобретают на морозе достаточную

47

Б. При температуре в холодильной камере —28° (растворы готовились на портландцементе активностью 400 кг см2)

Примечание. Образцы из серии № 6 после 28 дней нахождения в холодильнике показали прочность 1,5 кг/см2.

прочность на сцепление с замороженным кирпичом. Так, по­ сле 24 час. нахождения образцов в холодильной камере при температуре —20° прочность при сцеплении цементного рас­ твора (состава 1:0,1:4, приготовленного на затворителе плотностью 1,09) с кирпичом равна 0,22 кг/см2 (средний ре­ зультат трех показателей). Строительные растворы этого же состава, приготовленные на затворителе плотностью 1,04 и выше, уже в 4-дневном возрасте при температуре —28° при­ обретают достаточную прочность при сцеплении с кирпичом

(0,2—0,3 кг/см2).

Такая высокая прочность объясняется прежде всего тем, что пористый кирпич впитывает часть влаги из раствора, ко­ торый в силу этого хорошо уплотняется и становится суше. Одновременно с водой в поры кирпича вовлекаются и раство­ ренные вещества (поташ, известь). Концентрация поташа в растворе увеличивается, и гидратация цемента несколько ускоряется. Раствор твердеет и хорошо сцепляется с кирпи­ чом, так как сцепление раствора с пористым основанием воз­ растает с увеличением влажности основания.

Более высокую прочность сцепления приобретают це­ ментно-известковые растворы. Так, например, прочность сцеп­ ления цементного раствора состава 1:4с кирпичом после 24-часового выдерживания образцов при температуре —20° составляет 0,18 кг/см2, а цементно-известкового раствора со­ става 1 : 0,1 :4 — 0,22 кг)см2 при тех же условиях.

48