Облицовочные керамические материалы

Керамические лицевые кирпич и камни отличаются точностью геометрических размеров и однородностью цвета. Для изготовления этих изделий применяют высококачественные глины. При подготовке сырьевой смеси к глинам добавляют отощающие добавки, а иногда специальные красители. Лицевой кирпич и камни изготовляют сплошными и пустотелыми, лицевую поверхность выполняют гладкой или рельефной. Для придания необходимого цвета их лицевые поверхности иногда покрывают глазурью.

Керамические лицевые кирпич и камни подразделяют на рядовые и профильные. Рядовые изделия применяют для облицовки гладких поверхностей стен, а профильные – для кладки карнизов и др.

Плиты и плитки фасадные – применяют для повышения долговечности наружных стен и придания им красивого внешнего вида. Изготовляют их способом пластического формования, реже методом полусухого прессования из глиняных масс, содержащих пониженное количество окислов железа.

Ковровая керамика – представляет собой мелкоразмерные плитки различного цвета, глазурованные и неглазурованные. Размеры плиток 48x48 и 22x22 мм, толщина 3–4 мм. Эти плитки набирают в ковры и наклеивают на бумажную основу. Применяют для облицовки крупных панелей и блоков в блочном и панельном домостроении.

Керамические изделия для внутренней отделки зданий – в зависимости от применяемого сырья делят на майоликовые и фаянсовые. Фаянсовые плитки изготовляют из тугоплавких глин с добавкой кварцевого песка и плавней. Они имеют белый или слабоокрашенный цвет. Майоликовые облицовочные плитки изготовляют из легкоплавких глин с добавкой 20 % мела.

Лицевую поверхность плиток покрывают цветной глазурью. Тыльную сторону плиток для лучшего сцепления с раствором делают рифленой.

Применяют плитки для облицовки санитарных узлов, кухонь и помещений с повышенной влажностью.

 

Санитарно-технические керамические материалы

Трубы керамические канализационные и дренажные изготовляют цилиндрической формы с раструбом на одном конце и безраструбные с соединительными муфтами. Сырьем для их производства служат тугоплавкие или огнеупорные глины.

Санитарно-технические приборы изготовляют из фаянса и фарфора.

Керамические санитарно-технические изделия из фарфора и фаянса изготовляются по одинаковой технологии. Отличие их заключается в степени спекания черепка и соотношениях сырьевых материалов.

Исходная смесь представляет собой сметанообразную массу – шликер, которую заливают в специальные гипсовые формы. После распалубливания изделия подсушивают, покрывают глазурью и подвергают обжигу.

Керамические заполнители для легких бетонов

Керамзит представляет собой ячеистый материал в виде гравия. Сырьем для его производства служат легкоплавкие глины, содержащие 6–12 % оксидов железа, 2–3 % щелочных оксидов и до 3 % органических примесей. Формуют керамзит в дырчатых вальцах, барабанных грануляторах, а также в ленточных прессах, оборудованных перфорированной плитой. Полученный полуфабрикат керамзитового гравия обжигают во вращающихся печах. После обжига керамзит сортируют по фракциям и направляют в бункеры.

Классифицируют керамзитовый гравий по средней плотности, по размерам зерен и по прочности при сжатии. Так, насыпная плотность керамзитового гравия (марка) 250–1000 кг/м, размер 5–40 мм, предел прочности при сжатии 0,6–4,0 МПа.

Аглопорит представляет собой искусственный строительный материал, получаемый термической обработкой глинистых пород с последующим дроблением и рассевом на фракции. Аглопорит производят в виде щебня или гравия зернами размером 6...40 мм. Аглопорит, как и керамзит, применяют в основном в качестве заполнителя для производства теплоизоляционных и конструкционных легких бетонов, а также в качестве теплоизоляционных засыпок.

Металлы в строительстве

Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на две основные группы: черные и цветные.

К черным металлам относятся чугуны и стали, представ­ляющие собой сплавы железа с углеродом, кремнием, марган­цем, серой, фосфором и др. В основу классификации черных металлов положено процентное содержание в них углерода. Сплавы железа, содержащие 2...4,3 % углерода, называются чугунами. В зависимости от назначения чугуны подразделя­ются на литейные, передельные и специальные. Для отливки различных строительных деталей применяют только литейные, или серые, чугуны. Передельные чугуны предназна­чаются для производства стали. Специальные чугуны применяют в качестве добавок при производстве стали и чу­гунном литье специального назначения.

Сплавы железа с содержанием углерода до 2 % называ­ются сталями. В зависимости от процентного содержания углерода стали классифицируются на углеродистые и легиро­ванные. Низкоуглеродистые стали применяют в конструкциях зданий и сооружений, углеродистые – в мостостроении и в ма­шиностроении, высокоуглеродистые стали известны как стали инструментальные.

Для повышения коррозионной стойкости и увеличения механических характеристик обыкновенных углеродистых сталей в состав стали вводят добавки: никель, хром, марга­нец, медь, алюминий и др. Такие стали называют легирован­ными. При содержании легирующих добавок до 2,5 % такие стали называются низколегированными.

Цветные металлы в строительстве в чистом виде приме­няются очень редко. Чаще употребляются сплавы цветных металлов, которые разделяются на легкие (на базе алюминия, магния или двух этих частей вместе) и тяжелые (на базе меди, олова, свинца и цинка). Однако высокая стоимость огра­ничивает их применение.

Легкие сплавы, применяемые в строительстве – это алюминиево-магниевые, алюминиево-марганцевые, алюминиево-кремнистые, сплавы типа дюралюмин. Из тяжелых сплавов в строительстве применяются: бронза (сплав меди с оловом или сплав меди с алюминием, железом и марганцем) и латунь (сплав меди с цинком) в качестве архитектурных деталей или санитарно-технической арматуры.

Изготовление стальных изделий осуществляют прокаткой, волочением, ковкой, штамповкой и прессованием. Номенкла­тура

некоторых стальных профилей приведена на рис. 1. На рис. 2 показаны виды арматуры для железобетонных конструк­ций.

По способу изготовления арматурную сталь выпускают горячекатаную, стержневую и холоднотянутую проволочную. Стержневая и проволочная арматура бывает гладкой и перио­дического профиля.

д г а б в

Рис 1. Сортамент прокатных сталей: а - равнобокий уголок; б - швеллер; в - двутавр; г - рельс; д - рифле­ная

	а б в г д

Рис. 2. Виды арматуры: а – гладкая стержневая; б – горячекатаная периодического профиля; в – холодносплющенная с четырех сторон; г – холодносплющенная с двух сторон; д – витая

 

Под воздействием окружающей среды металл разруша­ется, поэтому осуществляют защиту металла от коррозии. Для этого металл покрывают лакокрасочными составами, неметал­лическими и металлическими пленками и вводят в состав леги­рующих элементов медь и хром.

Легированные стали. Низколегированные стали наиболее часто применяют в строительстве. Содержание углерода в них не должно превышать 0,2 %, так как с его возрастанием пони­жается пластичность и коррозионная стойкость, а также ухудшается свариваемость стали. Легирующие добавки влияют на свойства стали следующим образом: марганец увели­чивает прочность, твердость и сопротивление стали износу; кремний и хром повышают прочность и жаростойкость, а медь – стойкость стали к атмосферной коррозии; никель спо­собствует улучшению вязкости без снижения прочности. Низколегированные стали имеют более высокие механические свойства, чем малоуглеродистые. Стали, содержащие никель, хром и медь, высокопластичны, хорошо свариваются, их ис­пользуют для сварных и клепаных конструкций промышлен­ных и гражданских зданий, пролетных строений мостов, нефте-резервуаров, труб и т. д.

Средне- и высоколегированные стали (нержавеющие, на­пример хромоникелевую и хромоникелемарганцевую) исполь­зуют в строительстве только в тех случаях, когда нужно обе­спечить высокую коррозионную стойкость конструкций.

Положительными качествами алюминиевых сплавов явля­ются: сравнительно небольшая плотность, высокая коррозионная стойкость, примерно в 10–20 раз выше, чем у обычной стали. Однако алюминиевые сплавы в местах контактов со сталью, бетоном и даже между собой легко подвергаются электрохимической коррозии. Эти места защищают покраской или антикорро­зионными прокладками. Алюминиевые сплавы пластичны, их легко обрабатывать прессованием. Хрупкость сплавов с пони­жением температуры ниже 0 ^оС уменьшается, чем они выгодно отличаются от стали. В отличие от сталей алюминиевые сплавы имеют в несколь­ко раз выше стоимость, в 3 раза меньше модуль упругости, что приводит к пропорциональному увеличению прогибов алюминиевых конструкций при равных условиях, и в 2 раза больше коэффициент линейного расширения.

В строительстве наибольшее распространение получили алюминиево-марганцевые, алюминиево-магниевые, дюралюминиевые сплавы. Профили из алюминиевых сплавов изготовляют прессова­нием и прокаткой. Сечение их аналогично прокатным профи­лям из стали: в виде листов, уголков, швеллеров, двутавров, труб, кругов и квадратов и самых сложных прессованных алюминиевых профилей. Холодной прокаткой алюминиевых листов получают профилированный лист, гнутые тонколисто­вые профили открытого и замкнутого сечений.

 

Бетоны и железобетоны

 

Бетонами называются искусственные каменные материалы, получаемые при затвердевании тщательно перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды, взятых в определенных количествах. До затвердевания эта смесь называется бетонной.

Применение заполнителей исключает большие усадки цементного камня и снижает стоимость бетона. По назначению бетоны бывают конструкционные и специальные: Конструкционные используются для изготовления несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений. К ним предъявляются требования на прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и т.д. Специальные – для возведения специальных конструкций или элементов конструкций. К ним предъявляются специальные требования на жаро- и химическую стойкость, а также на декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные характеристики. Бетоны могут быть замешаны:

· на цементном вяжущем – бетоны на основе клинкерных цементов;

· на шлаковых вяжущих – бетоны на основе молотых шлаков и зол, с активизаторами твердения (соединениями щелочных металлов);

· на известковых вяжущих – на основе извести в сочетании с шлаками; бетон на известковых вяжущих автоклавного твердения называют «силикатным»;

· на гипсовых вяжущих – бетоны на основе полуводного гипса или ангидрита;

· на специальных вяжущих – на основе органических и неорганических химических связующих, придающих им специальные свойства (полимерные вяжущие, жидкое стекло и др.).

По виду заполнителя:

· на плотных заполнителях – на заполнителях из плотных горных пород или шлаков (крупный – щебень, гравий; мелкий – песок природный);

· на пористых заполнителях – на заполнителях, получаемых искусственным путем (керамзит, вермикулит, перлит) или из природных пористых пород (пемзы, известняки, ракушечники);

· на специальных заполнителях – к бетонам на специальных заполнителях можно отнести арболит – бетон на цементном вяжущем и измельченной древесины.

 

Железобетон

Железобетон – строительный материал, в котором сочетается работа бетона и арматурной стали, при этом бетон предназначается для восприятия сжимающих усилий, сталь - для восприятия растягивающих. Наиболее выгодно применять желе­зобетон для строительных конструкций, работающих на изгиб. При работе таких элементов возникают два противополож­ных напряжения – растягивающее, воспри­нимаемое сталью, и сжимающее, воспри­нимаемое бетоном. Железобетонная конструкция в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам.

Железобетон используется в виде сборных и монолитных конструкций. Сборные конструкции изготовляются на заводах и средствами транспорта доставляются к месту строительства. Конструкции из монолитного железобетона изготовляются непосредственно на месте, в качестве форм используются опалубки. В этом случае к месту строительства подвозятся раздельно бетон и арматура.

С целью наиболее полного использования свойств бетона и арматуры применяется предварительное напряжение конструкции. Такие изделия называются предварительно напряженными. Отличие таких конструкций от обычных заключается в том, что еще до установки в эксплуатационное положение в них уже имеются выгодные начальные напряжения.

Конструкция рассчитывается и изготовляется так, чтобы в растянутой зоне бетон либо вообще не испытывал растягивающих усилий, либо имели место небольшие растягивающие усилия, не приводящие к появлению трещин. По своему назначению в бетоне арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая – воспринимает нагрузки, монтажная – необходима для обеспечения правильного расположения рабочей арматуры. Для улучшения свойств арматуры ее иногда подвергают упрочнению. Упрочнение может достигаться вытяжкой, протяжкой, обжатием, посредством нагревания и охлаждения (термически упрочненная арматура). Для армирования железобетонных конструкций применяется арматура следующих видов: стержневая, стержневая термически упрочненная, проволочная и арматурные канаты.

 

Строительные растворы

 

Строительный раствор – это затвердевшая смесь вяжущих, мелких заполнителей, воды и добавок. До затвердевания раствор называется растворной смесью. Строительные растворы предназначаются для связывания камней при каменной кладке, для заполнения швов, для отделки поверхностей и т.д.

Строительные растворы разделяются:

· по плотности: на тяжелые с массой в сухом состоянии более 1500 кг/м и легкие - менее 1500 кг/м;

· по виду вяжущего: на простые - с одним вяжущим и смешанные (цементно-известковые, цементно-глиняные); воздушные (на воздушных вяжущих) и гидравлические для работы во влажных условиях.

Растворы для каменной кладки. В зависимости от кладки растворы изготовляют на цементе или на цементно-известковом вяжущем веществе. На цементе готовят растворы, работающие в тяжелых влажных условиях и в агрессивной среде. Цементно-известковые растворы используют для кладки, находящейся в маловлажных или сухих условиях.

Для приготовления растворов можно использовать все виды цементов, исключение составляют растворы для кладки, находящейся в агрессивной среде, где должен использоваться сульфатостойкий или пуццолановый портландцемент. Минимальный расход цемента для наземных конструкций при относительной влажности воздуха до 60 % и в подземных маловлажных грунтах составляет для цементо-известковых растворов 75 кг на 1 м³ песка. Для наземных сооружений с влажностью более 60 % и подземных во влажных грунтах наименьший расход цемента 100 кг на 1 м³ раствора.

Отделочные растворы – используют при оштукатуривании стен мокрым способом. Для отделочных растворов решающее значение имеют не прочность, а удобоукладываемость и сцепление с основанием. При отделке помещений с относительной влажностью свыше 60 %, а также при отделке наружных стен используют цементные и цементно-известковые вяжущие, при отделке внутренних стен в помещениях с влажностью до 60% – известково-гипсовые, при отделке внутренних деревянных и гипсовых стен и перегородок в помещениях с влажностью до 60 % - известково-гипсовые и гипсовые.

В составы отделочно-декоративных растворов, предназначенных для отделки фасадов зданий вводятся дополнительные материалы, придающие раствору цвет и фактуру. В некоторых случаях для увеличения долговечности декоративного раствора его покрывают дополнительным гидрофобизирующим слоем. Растворы и бетоны, изготовленные на гидравлической извести, некотороевремя должны твердеть на воздухе.

 

Гипсовые вяжущие вещества

Гипсовые вяжущие вещества получают термической обработкой природного двуводного гипса (CaSO₄ · 2Н₂О) и природного ангидрита (CaSO₄). В зависимости от температуры обработки получаются быстротвердеющие вяжущие (120–190 °С), нормально- и медленнотвердеющие (600–1000 °С). При температурной обработке происходит дегидратация гипсового камня. Гипсовые вяжущие вещества добавляют в известково-песчаные растворы для ускорения схватывания и увеличения прочности. На основе гипсовых вяжущих изготавливают гипсокартонные плиты, искусственный мрамор и т.д.

Большое распространение в строительстве получил полимергипс. Его получают путем затворения гипсовых вяжущих водными растворами полимеров или дисперсиями полимеров. Полимергипс обладает большей плотностью, чем обычное гипсовое вяжущее, высокой прочностью при сжатии, малой водопроницаемостью и повышенным сопротивлением истиранию.

Ангидритовый цемент медленно твердеющее вяжущее вещество, которое получают из природного ангидрита (CaSО₄) совместным помолом с катализаторами. Применяют для устройства бесшовных полов, оснований под рулонные материалы, приготовления легких и тяжелых бетонов низких марок и искусственного мрамора. Изделия из ангидритового цемента неводостойкие, поэтому применяются только в сухих помещениях.

Жидкое стекло

Жидким стеклом называют растворимые соли кремниевой кислоты - Na₂O∙7SiO₂ и К₂О∙2SiO₂. Чаще используют силикат натрия. Получают его расплавлением в стекловаренных печах при температуре 1350–1400 °С тщательно перемешанной смеси размолотых кварцевого песка и кальцинированной соды с образованием силикат-глыбы, которую впоследствии подвергают помолу. Для получения жидкого стекла, силикат-глыба подвергается обработке паром в автоклавах.

Растворимое стекло применяют для получения силикатных огнезащитных красок, для предохранения естественных каменных материалов от выветривания, для уплотнения (силикатизации) грунтов, а также для получения кислотоупорного и жаростойкого цемента.

Кислотоупорный цемент – получают совместным помолом кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Вяжущим веществом в таких цементах является водный раствор жидкого стекла. Растворы и бетоны, приготовленные на кислотоупорном цементе, обладают высокой стойкостью против действия многих минеральных и органических кислот, но разрушаются под действием щелочей. Кислотоупорный цемент применяют для футеровки химической аппаратуры, возведения резервуаров и других сооружений химической промышленности.