Заполнители для строительных растворов

Основным тяжелым заполнителем для строительных растворов служит песок — смесь зерен размером от 0,14 до 5 мм. Зерна крупнее 5 мм относятся к примесям. Это обломки горных пород в виде щебня (куски случайной формы с шероховатой поверхностью) и гравия (зерна округлой формы с гладкой поверхностью).
Песку сопутствует примесь в виде

· пыли с размером частиц 0,005...0,14 мм и

· глины (частицы размером менее 0,005 мм).

·

Химический состав песка зависит от состава той горной породы, из которой он образовался после ее выветривания. Если песок получился из гранита, то он состоит из зерен кварца, полевого шпата и слюды.
Кварцевые пески наиболее распространены в природе, реже встречаются пески известняковые и др.

Природные пески добывают в карьерах. В зависимости от происхождения и условий залегания их подразделяют на горные (овражные), речные и морские.
Зерна горного песка шероховатые, поэтому они хорошо сцепляются с вяжущим веществом, что способствует высокой прочности раствора

Зерна речных и морских песков округлые и гладкие, что ослабляет сцепление их с вяжущим веществом и снижает прочность раствора.
Они чище горных, меньше содержат пыли и глины. В морском песке встречаются остатки водорослей, обломки раковин, что снижает его качество.
Дюнные и барханные пески — чрезвычайно мелкие, для растворов почти не применяются, так как вызывают перерасход вяжущего. Для растворов чаще других применяют кварцевый речной песок средней крупности.

Искусственные пески получают как побочный материал при дроблении плотных пород в щебень на камнедробильных заводах.

К ним относят пески гранитные (в виде отсева), известняковые и др. Они чище природных песков, форма их зерен случайная, поверхность шероховатая, что обеспечивает прочное сцепление с вяжущим.
Песок, применяемый для приготовления растворов, должен отвечать требованиям ГОСТ 8736—85.
Песок не должен содержать вредных примесей: сернистых соединений, слюды, пыли, глинистых и илистых частиц, органических материалов.
Сернистые соединения снижают прочность цементного камня и вызывают коррозию деталей из черных металлов.

Пылеватые, глинистые и илистые примеси увеличивают поверхность заполнителя, они обволакивают зерна песка, чем затрудняют сцепление вяжущего с его поверхностью, вызывают увеличение расхода вяжущего в растворе. Таких примесей в песке для штукатурных растворов должно быть не более 5 %. Однако если раствор будет перекачиваться насосом по трубам и шлангам, то содержание этих примесей в песке можно допустить в большом количестве.
При перекачивании растворы не будут расслаиваться,легче будут перемещаться по трубам.
Простейшую качественную оценку песка на содержании глины, ила и пыли производят путем растирания в руках горстки влажного песка: чистый песок не пачкает рук.

Органические (гумусовые) примеси в песке при перемешивании с водой образуют гуминовую кислоту, которая разрушает цемент. Избыток таких примесей в песке опасен, ибо вызывает снижение прочности раствора. Содержание органических примесей в песке устанавливают в лаборатории, пользуясь колориметрическим методом.
Если органических примесей в песке много, его необходимо промыть, пропустив через пескомойку. Эта технологическая операция обходится дорого; промывать песок целесообразно на месте его добычи, т. е. в карьере.

По зерновому составу песок разделяют на группы: крупный, средний, мелкий и очень мелкий. Чтобы установить 1руппу песка, проводят ситовой анализ его.
В лаборатории песок просеивают через сито с отверстиями 5 мм. Затем 1000 г такого песка просеивают через набор стандартных сит с размерами огнгрстий 2,5; Размер зерен песка для штукатурных растворов, идущего на грунт, не должен превышать 2,5 мм, а для отделочного слоя штукатурки (накрывки) — 1,2 мм.

Плотность зерен кварцевого песка 2600...2700 кг/м3. Насыпная плотность песка 1400...1600 кг/м3, она зависит от зернового и минерального состава, степени уплотнения и влажности. Зависимость насыпной плотности от влажности песка весьма сложная (рис. 1).

Рис.1. График

Рис. 1. График зависимости насыпной плотности песка от его влажности

Для сухого песка насыпная плотность больше (1400...1800 кг/м3), чем для влажного. При увлажнении от 3 до 10 % насыпная плотность песка снижается до 1200...1300 кг/м3.
Зерна влажного песка покрыты тонким слоем воды, и объем песка увеличивается. При постоянной массе песка и увеличивающемся объеме насыпная масса его уменьшается. При дальнейшем увлажнении песка (сверх 10% влажности) вода вытесняет воздух из пустот, объем при этом не увеличивается, а масса песка (с водой) растет, что и приводит к увеличению плотности.

Транспортируют песок автосамосвалами, по железной дороге — на открытых платформах навалом. Хранят его на открытых площадках в штабелях конической формы или в виде усеченной пирамиды. При таких перевозках и хранении влажность песка зависит от погоды.
При массовом производстве строительных растворов, бетонов и других смесей влажность песка определяют систематически.
Наличие воды в песке учитывают при расчетах составов растворов, бетонов, смесей.

Объем песка в штабеле определяют по формулам для определения объема конуса или усеченной пирамиды, известных из геометрии. Штабеля песка обмеряют после того, как он осядет, т. е. через 3 сут после их отсыпки. Расчетный объем песка уменьшают на 10 % при влажности 1...3 %, на 15 % при влажности песка 3... 10 %.
Объем штабелей зимней отсыпки уменьшают еще на 15 %, учитывая наличие в песке снега и льда.
Хранят песок в условиях, не допускающих его загрязнения.

Легкие заполнители, применяемые для строительных растворов, делят на неорганические и органические.
Неорганические заполнители — мелкопористые зернистые материалы, органические — древесные опилки и другие растительные отходы, а также пористые полимерные гранулы.

Неорганические пористые заполнители бывают природные и искусственные. Природными пористыми заполнителями являются пески с насыпной плотностью менее 1400 кг/м3,полученные дроблением с последующим рассевом пористых (легких) изверженных и осадочных горных пород.
К пескам вулканического происхождения относятся пески пемзовые, туфовые, из вулканических шлаков и лавы.

Пемзовый песок — наилучший заполнитель: он легкий (плотность 500...600 кг/м3), имеет замкнутую пористость, слабо поглощает воду, обеспечивает получение легких, малотеплопроводных и морозостойких растворов.
К пескам осадочного происхождения относятся карбонатные пески из ракушечника, известкового туфа и кремнеземистые — из опоки, диатомита, трепела. По качеству они уступают вулканическим, так как сильно поглощают воду и размягчаются (особенно кремнеземистые).
На таких песках растворы получаются менее прочными и морозостойкими, чем на песках из изверженных пород.
Исходными материалами для получения искусственных пористых заполнителей для растворов служат металлургические шлаки, керамзит, аглопорит, вспученные перлит и вермикулит и т. п.

Шлаковые пески (ГОСТ 9760—86) получают из металлургических (доменных) и реже топливных шлаков. Металлургические шлаки — побочный продукт (силикатный расплав), получающийся при выплавке чугуна и других металлов. При специальном режиме охлаждения получают гранулированные шлаки и шлаковую пемзу.
Гранулированные шлаки в виде мелких (как песок) зерен получают быстрым охлаждением и разбрызгиванием шлакового расплава на барабанных грануляторах. Зерна гранулированного шлака малопористы.
Шлаковую пемзу получают вспучиванием водой или паром шлаковых расплавов. Дроблением и рассевом шлаковой пемзы получают пористый щебень и пористый легкий песок.

Керамзитовый песок получают дроблением керамзитового гравия или рассевом керамзита.
Керамзит — искусственный керамический пористый материал в виде округлых красно-коричневых зерен, получаемых быстрым обжигом гранул из конлавких вспучивающихся глин. Размер гранул 5...40 мм. Поверхность зерен керамзита оплавлена, строение — мелкопористое, цвет черный.
Плотность зерен керамзита 600...1800, керамзитоправия — 250...800, керамзитового песка — 500...1000 кг/м3, полученный рассевом, имеет округлую форму; после дробления керамзитовою случайную форму с шероховатой поверхностью черного цвета.
На керамзитовом песке получают прочные, морозостойкие и теплоизоляционные растворы.

Аглопоритовый песок (ГОСТ 11991—83) — пористый заполнитель высокого качества. Аглопорит получают агломерацией песчаноглинистых и глинистых пород, кремнистых опаловых пород, топливных шлаков и золы, отходов добычи углей и горючих сланцев.
Перед агломерацией сырьевые материалы дробят, смешивают с глиняным молоком, затем спекают на агломерационных решетках. Охлажденный агломерат дробят и рассеивают на крупный (щебень) и мелкий заполнитель.
Марку аглопоритового песка устанавливают по насыпной плотности (кг/м3): 600, 700, 800, 900,1000 и 1100.

Шунгизитовый песок (ГОСТ 19345—83) получают дроблением и рассевом шунгизитового гравия. Гравий получают обжигом шунгизитовых пород, способных при нагревании увеличиваться в объеме в 3...4 раза и сохранять при этом достаточную прочность при высокой пористости.
Насыпная плотность шунгизитового песка 500...900 кг/м3.

Перлитовый вспученный песок (ГОСТ 10832—83) получают обжигом и последующим раствором природного перлита и других дробленых вулканических стекол, содержащих связанную воду. При обжиге, когда стекло размягчается, вода испаряется, при этом гранулы перлита вспучиваются, увеличиваясь в объеме в 10...20 раз; в результате получают перлитовый щебень и песок.
Размер зерен песка не более 1,2 мм; насыпная плотность 75...250 кг/м3.

Вспученный перлитовый песок — один из легчайших заполнителей для бетонов и растворов.
Вспученный вермикулит (ГОСТ 12865—67) — пластинчатые и округлые золотистые гранулы с насыпной плотностью 100...200 кг/м3.
Их получают из вермикулита — слюды, содержащей между слоями воду, — при нагревании до 350...400 °С. При таком нагревании вермикулит вспучивается от испарения воды, увеличиваясь в объеме в 20...25 раз.
Строение материала чешуйчатое. В зависимости от размера зерен (гранул) вспученный вермикулит делят на крупный (размер зерен 5...10 мм), средний (0,6...5 мм) и мелкий (до 0,6 мм).

Стеклопор — пористые округлые гранулы, получаемые из жидкого стекла. Плотность крупнозернистого стеклопора (гранулы размером 5...30 мм) — 20...100 кг/м3, мелкозернистого (гранулы размером 0,2...1,2 мм) — 20...75 кг/м3.
Стеклопор — эффективный заполнитель для теплоизоляционных и акустических штукатурок, а также теплоизоляционных изделий.

К органическим легким заполнителям относят материалы растительного происхождения — торф, мох, соломенную сечку, костру, древесные опилки, хвою.
Это материалы местного сбора, изготовления и применения, перевозить их на расстояния нецелесообразно. Лучшим органическим легким заполнителем являются древесные опилки — отходы. Они должны быть сухими и без следов масла плотность опилок менее 300 кг/м3.

Опилки применяют как заполнитель для тепло- и звукоизоляционных штукатурок и гипсоопилочных мастик, которыми приклеивают листы сухой гипсовой штукатурки.

Если вяжущим в растворе служит портландцемент, опилки предварительно обрабатывают в солевом растворе (например, в растворе хлорида кальция). Такая минерализация опилок защищает цемент от вредного влияния водорастворимых органических веществ, содержащихся в древесине (в противном случае не только замедлится твердение цемента, но снизится его прочность).

Если же вяжущим в растворе служат гипсовые или магнезиальные вяжущие, то минерализации опилок не требуется.

ВОДА

применяемая для затворения вяжущих веществ, растворов и бетонов, должна быть чистой, питьевой — из водопровода или из естественных водных источников (ГОСТ 23732—79).
Вода не должна быть кислой, водородный показатель (рН) должен быть более 4 (она не должна окрашивать лакмус в синий цвет).
Морскую и другую соленую воду можно использовать для штукатурных растворов, применяемых на неответственных (второстепенных) зданиях, так как после высыхания штукатурки соленая вода дает высолы — пятна.

Содержание всех солей в воде не должно превышать 5000 мг/л, а сульфатов — не более 2700 мг/л.
Сульфаты — соли серной кислоты — разрушают цемент, т. е. вызывают его сульфатную коррозию. Непригодны для затворения вяжущих, растворов и бетонов сточные воды, содержащие различные масла, сахар, жиры, различные кислоты.

Воду болот, торфяников и других источников, заросших растениями, применять не желательно, так как она может содержать гуминовую кислоту, разрушающую цемент.
Пригодность воды для растворов определяют в лаборатории химическим анализом.