Строительные растворы. Подбор состава, приготовление и транспортирование растворов

Строительным раствором называют искусственный камен­ный материал, получаемый в результате твердения правильно подобранной смеси, состоящей из вяжущего, мелкого заполни­теля, воды и добавок. До начала затвердевания ее называют рас­творной смесью.

Строительные растворы классифицируют по плотности, виду вяжущего, составу и назначению.

По средней плотности различают растворы тяжелые плотностью более 1500 кг/м и легкие плотностью менее 1500 кг/м.

По виду вяжущего растворы бывают известковые, гипсо­вые, цементные и на основе смешанных вяжущих. В зависимо­сти от свойств вяжущего растворы подразделяют на воздушные, твердеющие в воздушно-сухих условиях (например, известко­вые, гипсовые), и гидравлические, начинающие твердеть на воз­духе и продолжающие твердеть в воде или во влажных условиях.

По степени готовности растворы делят на: сухие смеси

и растворные смеси, готовые к применению.

По составу растворы делят на простые и сложные (смешан­ные). Растворы, приготовленные на одном вяжущем, заполните­ле и воде, называют простыми. Составы простых растворов обозначают двумя числами. Например, известковый раствор со­става 1 : 4 означает, что в растворе на одну часть извести прихо­дится четыре части заполнителя (песка). Растворы, приготовленные на нескольких вяжущих, заполнителе и воде, называют сложными или смешанными. Составы сложных растворов обо­значают тремя числами. Например, состав известково-цементного раствора 1:1:9 обозначает, что на одну часть извести в растворе приходится одна часть цемента и девять частей за­полнителя.

По назначению строительные растворы различают:

кладоч­ные — для каменной кладки фундаментов, стен, столбов, сводов и др. ,

Рис.1.Кирпичная кладка

отделочные — для оштукатуривания стен, потолков,

Рис.2. Штукатурка стен и потолка

за­щитно-декоративные — для отделки наружных поверхностей зданий и сооружений,

Рис.3. Фасадная штукатурка

декоративные — для отделки внутри по­мещений;

Рис.4. Фактурная штукатурка

монтажные — для заполнения и заделки швов между крупными элементами при монтаже зданий и сооружений из го­товых сборных конструкций и деталей;

специальные — водоне­проницаемые, кислотостойкие, жаростойкие, акустические, теплоизоляционные, инъекционные, рентгенозащитные и перекачи­ваемые по трубопроводам.

В составе растворов нет крупного заполнителя, поэтому в сущности они представляют собой мелкозернистые бетоны. Общие закономерности, характеризующие свойства бетона в принципе применимы и к растворам. Однако при использовании растворов надо учитывать две особенности. Во-первых, их укла­дывают тонкими слоями (1…2 см), не применяя механического уплотнения. Во-вторых, растворы часто наносят на пористые основания (кирпич, бетон, легкие камни и блоки из пористых горных пород), способные сильно отсасывать воду. В результате этого изменяются свойства раствора, что необходимо учитывать при определении его состава.

Подбор состава, приготовление и транспортирование растворов

Составы растворных смесей выбирают или подбирают в за­висимости от назначения раствора, требуемой марки и подвиж­ности и условий производства работ. Подобранный состав рас­творных смесей должен иметь необходимую подвижность (без расслоения и водоотделения при укладке) при минимальном расходе вяжущего вещества и обеспечить получение требуемой прочности в затвердевшем состоянии.

Составы строительных растворов подбирают по таблицам и расчетным путем, в обоих случаях они уточняются эксперимен­тально применительно к конкретным материалам.

Расчетно-экспериментальный метод подбора состава раство­ра основан на выполнении предварительного расчета расхода составляющих (вяжущего, заполнителей, воды и добавок) на основе научно обоснованных и экспериментально проверенных зависимостей, приведенных ниже. Он применяется для подбора состава тяжелых кладочных и монтажных растворов.

Состав растворов марок 25…200 подбирают следующим об­разом.

Предварительно устанавливают ориентировочное количество цемента (Qц кг на 1м3 песка), необходимое для получения раствора заданной проности:

где КП — коэффициент, учитывающий качество песка: для круп­ного песка (Мк > 2,5) КП — 1; для песка средней крупности (Мк =2…2,5) КП-0,8 и для мелкого песка (Мк <2) КП= 0,6,..0,7.

Затем определяют число объемных частей песка (Пч), кото­рое приходится на одну объемную часть цемента:

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

где  — плотность цемента в рыхлонасыпанном состоянии, кг/м3. Для вяжущего марок 300…500 плотность принимают 1200 кг/м3, а для марок 150…200 — 1100 кг/м3.

          Расход неорганического пластификатора Vд (известкового теста в кг на 1 м3 песка) определяют по формуле:

 Минимальное количество объемных частей известкового теста (Ич), приходящееся на одну объемную часть цемента и не­обходимое для получения удобоукладываемого раствора, рас­считывают по выражению:

 

Это количество неорганического пластификатора является ориентировочным; его уточняют опытной проверкой подвижно­сти растворной смеси.

Состав раствора в частях по объему будет следующим:

цемент : известь : песок = 1 : Ич: Пч.

Расход воды для получения раствора заданной подвижности зависит от состава раствора, вида вяжущего и заполнителя и ус­танавливается на опытных замесах. Для цементно-известковых растворов подвижностью 9… 10 см расход воды

В на 1 м3 песка приближенно определяют по формуле

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          где

Расчету состава раствора должно предшествовать определе­ние активности (марки) и средней насыпной плотности цемента, зернового состава и модуля крупности песка, средней плотности неорганического пластификатора (извести или глины).

Приготовление растворов. Растворы выпускаются в виде готовых к применению или сухих смесей, затворяемых перед использованием водой.

Процесс приготовления растворной смеси состоит из дозиро­вания исходных материалов, загрузки их в барабан растворосмесителя и перемешивания до получения однородной массы в растворосмесителях периодического действия с принудительным перемешиванием. По конструкции различают растворосмесители с горизонтальным или вертикальным ло­пастным валом. Последние называются турбулентными смеси­телями.

Растворосмесители с горизонтальным лопастным валом вы­пускают вместимостью по готовому замесу 30; 65; 80; 250 и 900 л. Все эти смесители, за исключением последнего, — пере­движные. Вместимость по готовому замесу турбулентных сме­сителей, рабочим органом которых служат быстровращающиеся роторы — 65; 500 и 800 л.

Чтобы раствор обладал требуемыми свойствами, необходимо добиться однородности его состава. Для этого ограничивают минимальное время перемешивания. Средняя продолжитель­ность цикла перемешивания для тяжелых растворов должна быть не менее 3 мин. Легкие растворы перемешивают дольше. Для облегчения данного процесса известь и глину вводят в рас­твор в виде известкового или глиняного молока. Известковое тесто и комовую глину для смешанных растворов использовать нельзя, так как в этом случае практически невозможно добиться однородности растворной смеси.

Для приготовления цементных растворов с неорганическими пластификаторами в растворосмеситель заливают известковое (глиняное) молоко такой консистенции, чтобы не нужно было дополнительно заливать воду, а затем засыпают заполнитель и цемент. Органические пластификаторы сначала перемешивают в растворосмесителе с водой в течение 30…45 с, а затем загружа­ют остальные компоненты. Растворы, как правило, приготовляют на централизованных бетонорастворных заводах или растворных узлах, что обеспечи­вает получение продукции высокого качества. Зимой для получения растворов с положительной температу­рой составляющие раствора — песок и воду — подогревают до температуры не более 60 °С. Вяжущее подогревать нельзя.

Транспортирование. Растворные смеси с заводов перевозят автосамосвалами или специально оборудованным транспортом, исключающим потери цементного молока, загрязнение окру­жающей среды, увлажнение атмосферными осадками, снижение температуры. Дальность перевозки зависит от вида раствора, состояния дороги и температуры воздуха. Чтобы предохранить раствор от переохлаждения и замерзания зимой, кузова автома­шин утепляют или обогревают отработанными газами дви­гателя.

На стройках растворную смесь подают к месту использова­ния по трубам с помощью растворонасосов.

Сроки хранения растворных смесей зависят от вида вяжуще­го и ограничиваются сроками его схватывания. Известковые растворы сохраняют свои свойства долго (пока из них не испа­рится вода), а в высохший известковый раствор можно добавить воду и вторично его перемешать. Цементные растворы необхо­димо использовать в течение 2…4 ч; разбавление водой и по­вторное перемешивание схватившихся цементных растворов не допускается, так как это приводит к резкому снижению его ка­чества, т. е. падению марки раствора.

Перейти в Техническую библиотеку АНО ДПО СПб УВТ

применение в строительстве, состав, свойства и марки цементных и известковых растворов

Растворы в строительстве – необходимый материал для возведения любых построек: и габаритных, и легких. Эти смеси подразделяют на несколько видов: строительные растворы приготавливают на цементной, известковой или гипсовой основе, также эти вещества могут быть скомбинированы.

Существует градация по качественным показателям, по пропорциям вяжущего компонента и заполнителя, а также другим характеристикам.

Виды строительных растворов и их состав

Строительный раствор (ГОСТ 5802-78) представляет собой смесь вяжущего вещества и заполнителя (песка) с водой. Такая смесь имеет главное свойство затвердевать после укладки. С помощью раствора происходит связывание воедино отдельных кирпичей, блоков, камней и т. п.

   

Прочность такой связки зависит от качества применяемого раствора. Применение строительных растворов в строительстве зависит от используемого материала постройки: для каждого материала необходимо использовать определенный вид раствора.

При возведении душа и туалета применяют различные растворы. В зависимости от входящего в состав строительного раствора вяжущего вещества их можно разделить на несколько групп. Основные виды растворов в строительстве – это цементные, гипсовые, известковые и комбинированные.

   

Цементные растворы готовят на основе цемента или портландцемента. Основным компонентом гипсовых растворов является гипс. В состав известковых растворов входит воздушная или гидравлическая известь.

   

Комбинированные растворы могут быть приготовлены на основе гипса и извести, цемента и глины, цемента и извести и т. п.

Известь обладает более выраженными вяжущими свойствами, поэтому все другие компоненты приравнивают к ее объему.

Для применения растворов в строительстве и приготовить качественный материал, руководствуясь только количественным соотношением вяжущих веществ и заполнителя, не всегда возможно, так как кроме подобного соотношения необходимо учитывать еще и основные свойства компонентов, т. е. жирность, марку, количество примесей и т. д.

Простые и сложные растворы для строительства и их пропорции

От качества приготовленного раствора во многом зависит долговечность конструкции летнего душа и туалета и их отделки. Различают простые и сложные растворы для строительства: простой состоит из одного вяжущего компонента и заполнителя (известкового, глиняного, цементного), а сложный — из двух вяжущих компонентов и заполнителя (цементно-известкового).

   

Для простых растворов используются обозначения, где на первом месте указана массовая часть вяжущего компонента, а на втором — массовая часть заполнителя (1 : 5 и т. п.).

   

В сложных растворах массовые части указываются в следующей последовательности: вяжущий компонент, известковое тесто, заполнитель. Оптимальные пропорции сложных растворов для строительства составляют 1:1:6. Введение нескольких вяжущих компонентов оказывает влияние на структуру и свойства раствора. Добавление глины придает большую пластичность цементному раствору, то есть она выступает в роли пластификатора.

В сложных растворах объем главного вяжущего компонента условно принимают за единицу. Остальные вещества обозначаются числами, которые указывают, сколько объемных частей необходимо на одну часть основного вяжущего компонента. Главный вяжущий компонент обладает более выраженными вяжущими свойствами по сравнению с остальными веществами, входящими в данный раствор. Поэтому название растворов дается согласно наименованию основного вяжущего вещества. Так, например, в составе известково-глиняного-раствора присутствуют два вяжущих вещества — известь и глина.

Жирные и тощие строительные растворы

Существуют жирные, тощие и нормальные растворы для строительства: каждый из них обладает свойствами, которые делают их пригодными или непригодными для строительных работ. Жирные растворы более пластичные, но склонны к образованию трещин.

   

Тощие растворы слишком жесткие, поэтому не обладают достаточной прочностью. При возведении летнего душа и туалета рекомендуется использовать нормальные растворы, так как они обладают достаточной пластичностью и не дают трещин при высыхании, а их усадка минимальна. Для определения жирности раствора достаточно посмотреть на весло, которым его перемешивают. Если раствор только испачкал весло, то раствор тощий. Слегка прилипший раствор является нормальным, а сильно прилипший раствор свидетельствует о его жирности.

   

Растворы можно разделить на тяжелые, плотность которых в сухом состоянии составляет более 1500 кг/м3, и легкие, плотность которых не превышает 1500 кг/м3.

   

По назначению растворы делятся на кладочные (предназначенные непосредственно для кладки кирпича, камня и печных блоков), отделочные (для отделки печей) и специальные.

Марки строительных растворов по прочности и подвижности

Как кирпич, цемент и другие стройматериалы, применяемые в строительстве, растворы различаются маркой. Она определяется в зависимости от способности раствора выдерживать нагрузку на сжатие. Существуют следующие марки строительных растворов для кладки: 0, 2, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200. Для возведения летнего душа и туалета подходят растворы только марок 150 и 200. Показатель марки строительных растворов по прочности устанавливается опытным путем при испытании кубика из него размером 70 X 70 мм на 25-й день при температуре около 20°С. Для этого пробы необходимо брать на разных этапах замеса (в начале, середине и конце).

   

Для равномерного заполнения вертикальных и горизонтальных швов кладочным раствором необходимо, чтобы он был достаточно подвижным и мог удерживать влагу. Понятно, что эти свойства зависят от характеристик и соотношения составляющих. Для различных работ применяют различные марки строительных растворов по подвижности: ее можно измерить глубиной погружения в раствор конуса-эталона, обладающего определенными параметрами. Чем глубже погружение конуса, тем более подвижным считается раствор. Кладочный раствор обладает подвижностью 9-13 см для обыкновенного глиняного кирпича, 7-8 см — для пустотелого кирпича, 13-15 см — для бутовой кладки и 5-7 см — для оштукатуривания.

Состав известкового раствора для строительства

Такой раствор готовят из известкового теста (1 часть), полученного из извести и воды, и речного песка (2-4 части). В известковое тесто при постоянном помешивании всыпать песок. Все хорошо перемешать до получения массы однородной консистенции. В том случае, если раствор липнет к лопатке, то это означает, что он слишком жирный.

   

Снизить степень жирности можно, введя добавочное количество песка. Если же полученный раствор невозможно удержать на лопатке при зачерпывании, то добавляют известь. Известковый раствор используют для строительства душа и туалета и внутренних штукатурных работ, поскольку это раствор низкой марки. В работе он не создает проблем, поскольку характеризуется удобством в укладывании и хорошей адгезией.

Цементный раствор: состав, свойства и приготовление

Цементные растворы благодаря своему составу и свойствам являются наиболее прочными, они способны затвердевать как на воздухе, так и при повышенной влажности и даже в воде. Начало схватывания цементных растворов начинается примерно через 30-40 минут, а окончательное затвердевание происходит через 10-12 часов. Благодаря высоким прочностным свойствам цементных растворов и их влагостойкости эти материалы используются для строительства капитальных стен, кладки фундамента, возведения элементов уличных построек, чаще всего располагающихся в условиях повышенной влажности или в зоне ее сильных перепадов.

   

При кладке фундамента на влажном грунте и возведении стен летнего душа рекомендуется применять смешанные цементные растворы. Они чаще всего состоят из двух вяжущих элементов и заполнителя. Примером такого раствора может быть смесь цемента, известкового теста и песка. При застывании подобный раствор обладает высокой прочностью и влагостойкостью. Для его приготовления понадобится 1 часть цемента, 2 части известкового теста и от 6 до 12 частей песка.

Для приготовления стандартного цементного раствора необходимо взять цемент (1 часть), речной песок (2-5 частей) и воду. Ингредиенты необходимо соединить, а затем тщательно перемешать. Полученный таким образом раствор следует использовать по назначению в течение часа. Если необходимо получить особенно пластичную массу, то рекомендуется уменьшить количество песка до 2-3 частей.

   

Цементный раствор используют для кладки стен в зимних условиях методом замораживания, возведения стен, толщина которых не превышает 25 см, и фундаментов. Кроме того, цементный раствор рекомендуется применять для возведения стен при облегченной кирпичной кладке и стен в помещениях с высоким уровнем влажности.

Для получения цементного раствора цемент и песок необходимо смешать в сухом виде, после чего затворить водой.

Цементно-известковый и глиняный растворы: состав, применение и как приготовить

   

В состав цементно-известкового раствора входит цемент (1 часть), речной песок (6-8 частей) и известковое тесто (2 части). Для его приготовления сначала необходимо соединить и перемешать песок и цемент, затем в полученную смесь добавить известковое тесто и снова все тщательно перемешать до получения вязкой массы однородной консистенции. Применение сложного цементно-известкового раствора рекомендовано использовать при строительных работах в нормальных условиях, в основном он подходит для оштукатуривания дворового туалета.

   

В состав известково-глиняного раствора входит глиняное тесто (1 часть) и известковое тесто (0,4 части), а также речной песок (4-5 частей). Известковое тесто необходимо смешать с глиняным, а затем в полученную смесь при постоянном помешивании добавить сухой песок. После этого следует все перемешать и использовать раствор по назначению.

   

По сравнению с цементно-известковым цементно-глиняный раствор считается более прочным и быстро схватывающимся. Кроме того, его легко транспортировать, так как он не расслаивается при тряске.

Цементно-глиняный раствор можно применять при работе в зимних условиях, так как глина удерживает влагу, которая при размораживании повышает прочность раствора. Глина должна иметь тонкомолотую структуру. Добавлять ее следует в равном соотношении с цементом.

   

Как приготовить глиняный расвор для строительства легких сооружений? Для приготовления известково-гипсо-глиняного раствора понадобятся гипс (1 часть), глиноизвестковый состав (3-4 части) и вода. Большую и глубокую посуду следует наполнить водой, затем всыпать туда гипс и быстро перемешать, затем добавить глино-гипсовую смесь. После этого все следует тщательно перемешать до получения однородной массы без комков.

   

Известково-гипсовый раствор обладает более высокими прочностными характеристиками, чем известковый.

В зависимости от вида работ потребуется разное количество раствора.

Строительный раствор. Состав цемента

Строительные растворы

Строительный раствор могут быть известковыми, глиняными, глиняно-известковыми, известково-гипсолвыми и глиняно-цементными. Прежде чем добавить глину в раствор, её нужно предварительно размягчить и пропустить через густое сито.

Строительный раствор должен быть абсолютно однородным, чтобы в нём нельзя было различить отдельных ингредиентов. Это достигается путём продолжительного размешивания соответствующим инструментом. Исключительно важным для строительного раствора является количественное соотношение компонентов. Оно зависит от назначения раствора (кладка, штукатурка, заделка трещин и т.д.).

При большем количестве связующего вещества растворы получаются жирными. Штукатурка из такого раствора при высыхании растрескивается.
При избытке наполнителя (песка) получаются постные растворы, дающие слабую, непрочную штукатурку.

Если при смешивании раствор сильно прилипает к инструменту — он жирный, если не прилипает — постный, нормальный раствор должен слегка прилипать к инструменту.

Приготовление известкового раствора

Приготовление известкового раствора выполняют так: песок равномерным слоем насыпают на прочную основу и покрывают необходимым количеством извести. Смесь несколько раз перелопачивают, затем тщательно перемешивают мотыгой. Посредине делают кратер, в который заливают воду. Смесь снова размешивают таким образом, чтобы кратер постепенно наполнялся смесью, а его края постоянно находились выше раствора для избежания перелива. Готовый раствор должен представлять собой достаточно густую однородную смесь.

Приготовление глиняного раствора

Глиняный раствор можно использовать и для кладки и для штукатурки лишь во вспомогательных и второстепенных постройках. Такой раствор готовят, как известковый, но он слабее известкового. Для увеличения прочности в глиняный раствор добавляют гашеную известь, гипс или цемент.Для глиняно-известкового раствора на одну часть глины берут 0,3…0,4 части гашеной извести и 3…6 частей песка. Количество песка определяется назначением раствора (кладка, штукатурка) Для приготовления глиняно-гипсового раствора на одну часть глины берут 0,25 части гипса и 3…5 частей песка, Для глиняно-цементного раствора — на одну часть глины — 0,15…0,2 части цемента и 3…5 частей песка.

Состав цемента

Цемент — главный материал для строительства. В состав цемента входит смесь из известняка и глины. Смесь подвергают спеканию и спеченную массу размалывают и получают порошок серого цвета, состоящий из CaO, Al₂O₃ и SiO₂. Если эту смесь смешать с водой в тесто, то через некоторое время эта масса затвердевает. При добавлении в цемент песка и щебня получают бетон. Если внутри бетонных изделий находится арматура — каркас из железных прутьев или сетки, получается очень прочный материал — железобетон.

В отличии от других связующих материалов (извести, гипса, песка, жидкого стекла), после смешивания с водой и предварительно затвердевания на воздухе может продолжать твердеть, а в твёрдом состоянии он устойчив к воде. Для получения цементного теста необходимо 24…28% воды. Отклонение как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения снижают его качество.

Схватывание цементного раствора происходит через час после его смешивания с водой и прекращается, когда твердёющая масса теряет свою пластичность — обычно через 12 ч. Чем выше температура воздуха, тем быстрее происходит схватывание цемента. Поэтому летом цемент затвердевает быстрее. Процесс можно ускорить с помощью различных добавок.

Как разрушить затвердевший цемент.

Затвердевший цемент (цементный камень) разрушается мягкой водой, содержащей угольную кислоту, кислыми водами (сбросами промышленного производства), водой, содержащей сульфаты и хлориды (морская вода).

Приготовление цементного раствора

Из необходимого количества песка насыпают кучку, затем добавляют цемент и перелопачивают до образования однородной смеси. Её раскладывают толстым слоем и заливают необходимым количеством воды, затем размешивают до получения однородного раствора, который следует использовать в течение следующего часа!

Цементный раствор при соотношении цемента и песка 1:4 или 1:5 — раствор трудно наносится на стену и не прилипает. Для этой цели используются обогащённые цементные растворы (1:2 или 1:3). Качественные эластичные растворы получают из цемента, извести и песка. Для приготовления такого раствора сухой цемент смешивают с песком. Гашеную известь разводят до вязкости сметаны и засыпают в неё смесь цемента и песка, после чего хорошо размешивают до образования однородной массы.

Приготовление бетонной смеси

Важным условием приготовления бетонной смеси — это хорошее смешивание компонентов раствора — цемента, песка и воды. Поэтому бетонную смесь лучше готовить в бетономешалке. В малых количествах бетонную смесь вручную. Щебёнку насыпают на твёрдое основание кучкой высотой 10…15 см, равномерно покрывают цементом и перелопачивают до получения сухой однородной смеси. Затем снова образуют кучку с кратером, в котором при постоянном перемешивании добавляют воду до получения достаточной густой смеси. Нормы расхода цемента, песка следующие:

• — для 1 м² бетона толщиной 5 см — 13,6 кг цемента и 6 ведёр песка
• — для 1 м² бетона толщиной 8 см — 21,8 кг цемента и 9 ведёр песка
• — для 1 м² цементной замазки толщиной 2 см — 11,3 кг цемента и 2 ведёр песка
• — для 1 м² цементной замазки толщиной 3 см — 16,5 кг цемента и 3 ведёр песка

Количество заливаемой воды зависит от влажности и вида песка. Для приготовления 1 м³ бетона расходуется приблизительно 200…250 л воды. Объёмное соотношение песка и щебня также зависит от вида песка. Для натурального песка — 0,6:1 — 0,8:1, для керамзитового — 0,8:1 — 1:1, для перлитового — 0,6:1.

Для правильного затвердевания бетонной смеси после заливки в начальный период «схватывания» необходимо предохранить его от быстрого высыхания, ударов, сотрясений, механических воздействий и холода.

Поддержание бетона во влажном состоянии во время схватывания является важным условием достижения проектной прочности. Поверхность начинают обливать водой сразу же после установления, что она не повреждается водой (через 24 ч после заливки бетона).
При температуре выше +5⁰C поверхность поливают в течение 7 дней, ниже +5⁰C — не поливают, а принимают меры против высыхания бетона, закрывая его увлажнённым материалом (песком, полотном и т.д.) или свеже залитый бетон покрывают водонепроницаемым покровом. Прочность растворов, приготовленных из шламов обогатительных фабрик, выше, чем растворов из карьерного песка.

состав, характеристики, пропорции и марки расторов для кладки

Кладочный строительный раствор – смесь, составленная из компонентов, взятых в определенном процентном соотношении. Компоненты перемешивают до однородного состояния.

В состав смеси входят – вяжущее (цемент, гипс, известь, глина), песок (или другой заполнитель), вода, добавки, улучшающие определенные свойства пластичного раствора или уже отвердевшего продукта.

Крупность песка, соответствующего требованиям ГОСТа 8736-2014 и других нормативов, не должна превышать 2,5 мм.

Функциональное назначение

Кладочные растворы (в том числе для проведения монтажных работ) предназначены для кладки конструкций из кирпича, камня, бетонных блоков, плит.

Особенности приготовления продукции и ее свойства регламентируют ГОСТ 28013-98 и СП 82101-98. При использовании кладочных смесей для строительства объектов с особыми природными и/или эксплуатационными условиями (сейсмоопасные регионы, вечная мерзлота, влажные производственные помещения) руководствуются специально разработанными нормативами.

Виды вяжущего в кладочном растворе и их характеристики

Виды вяжущего выбирают в соответствии с характеристиками строящегося объекта и эксплуатационными условиями.

Если применяется один вид вяжущего, такой раствор называется простым, если несколько – сложным.

Цемент

Это наиболее распространенный вариант. Растворам на цементом вяжущем характерны – хорошая водостойкость, прочность, отсутствие токсичных выделений, возможность применения внутри помещений и снаружи. Цементно-песчаные растворы, благодаря высокой прочности на сжатие, могут использоваться при возведении тяжело нагружаемых конструкций, опор, арок. В общем случае для приготовления растворов используется портландцемент марок М400 и М500 с минеральными добавками до 20%, а также другие виды цемента, выбираемые в зависимости от условий эксплуатации конструкции.

Таблица выбора цемента в соответствии с эксплуатационными условиями

Вид цемента	Тип конструкций и условия эксплуатации
Надземные при относительной влажности воздуха внутри объекта до 60%	Портландцемент – классического состава, пластифицированный, гидрофобный, пуццолановый, шлакопортландцемент
Фундаменты в маловлажном грунте
Надземные при повышенной относительной влажности внутри объекта
Фундаменты, расположенные во влажных грунтах
Фундаменты, сооружаемые в грунтах с водами, содержащими повышенное количество сульфатов	Портландцемент – сульфатостойкий и пуццолановый.

Гипс

В таких растворах обычно используют смесь строительного гипса и цемента. Продукт отличается высокой схватываемостью, ускоренным твердением, прочностью. Чаще всего изготавливаются в сочетании с замедлителями схватывания. Продукция на базе гипсового вяжущего может использоваться при строительстве несущих стен. Для возведения цокольных этажей и других конструкций, подверженных сильному увлажнению, не применяется.

Известь

Известь может использоваться самостоятельно или в сочетании с цементом. Известково-цементные кладочные растворы используются для возведения стен из кирпича, крупных камней, бетонных блоков. Такая продукция отличается прочностью, повышенной пластичностью, долговечностью. Наличие извести повышает устойчивость поверхности к появлению грибка и плесени, предотвращает повреждение грызунами, повышает огнестойкость. Известковые растворы без добавок цемента используются только в малоэтажном строительстве, в основном для сооружения тонкостенных объектов хозназначения, из-за невысокой устойчивости к усилиям на сжатие.

Цемент+глина

Комплексное вяжущее, применяемое для кладки наземных конструкций при относительной влажности воздуха внутри объекта до 60% и фундаментов в маловлажных грунтах, содержит 1,5 объемных частей глиняного теста и 1 часть насыпного объема цемента (портландцемента). Для сооружения наземных конструкций при относительной влажности помещения более 60% и фундаментов во влажных грунтах соотношение вяжущих составляет 1:1.

Кладочные растворы со специальными свойствами

Для специфических областей применения применяют специальные кладочные растворы. Рассмотрим характеристики жаростойких и теплоизоляционных продуктов.

Жаростойкие

К такой продукции относятся цементно-шамотные, шамотно-бокситовые, шамотно-глиноземистые смеси.

• Цементно-шамотные. Используются для кладки печей бытового и производственного назначения. Могут выдерживать температуры до +1200°C. Вяжущее – непластифицированный и пластифицированный портландцемент. Запрещены к использованию – пуццолановый, сульфатостойкий и шлакопортландцемент. Заполнитель – шамотный порошок, в производстве которого используется бой, брак, лом шамотных изделий. Пластификаторы – огнеупорная или бетонитовая глина, сульфитно-дрожжевая бражка.

• Шамотно-бокситовые и шамотно-глиноземистые. Первый тип востребован для монтажа промышленных нагревательных печей, второй – доменных агрегатов.

Теплоизоляционные

Такие смеси применяют при кладке блоков и плит с высокими теплоизоляционными характеристиками из пено- или газобетона, газосиликата. Заполнитель – керамзитовый песок, перлит, пемза, древесная зола, вяжущее – цемент. Как правило, теплоизоляционную продукцию используют для заполнения швов внутри помещений. Для наружной кладки из-за невысокой прочности она практически не применяется.

Как приготовить строительный раствор

Ни какая стройка сегодня не обходится без использование такого популярного стройматериала, как цемент. Для того, чтобы правильно приготовить цементный (строительный) раствор, нужно учитывать тот факт, что для разных работ он имеет как свой состав, так и способ приготовления. Так, разные составы раствора используются для кладки кирпича, отделки потолка или стен, стяжки пола и тд.

Из чего состоит цементный раствор?

Классический цементный раствор включаем в себя три компонента. Это цемент, песок и вода. Все эти компоненты смешиваются между собой в определенной пропорции, исходя из вида строительных работ. Так же следует отметить, что для приготовления строй.раствора используется не только ценент, но и бетон. Несмотря на схожесть этих двух компонентов, бетонный и цементный растворы позволяют решать разные строительные задачи. Кроме того, в бетонный раствор дополнительно к основным компонентам добавляется щебень.

Прежде, чем мы перейдем непосредственно к составам строительного раствора, обратим внимание на несколько важных моментов:

• Цемент для раствора должен быть сухим, без наличия твердых комков. Чтобы комки не образовывались – храните цемент в сухом и закрытом помещении.
• Песок следует использовать, предварительно отчистив его от мусора и примесей. На практике часто используется карьерный, речной или обычный песок.
• Следует так же использовать и чистую воду комнатной температуры (20-25 градусов С).

Состав цементного раствора

Теперь перейдем непосредственно к замешиванию раствора. «Золотой серединой» считается состав с пропорциями 1:3 (цемент:песок). Вода добавляется по необходимости, после смешивания цемента и песка до однородной массы, а ее количество может достигать от 80% до 95% от используемого объема цемента в зависимости от требуемой консистенции (например, на 10л цемента должно приходиться 8-9,5л воды).

Такой раствор подойдет как для кирпичной кладки, так и для штукатурных работ. Однако, подобны состав имеет существенный недостаток – ограниченное время до его застывания. Поэтому часто в раствор добавляются различные вещества, увеличивающие время его твердения. Самый популярный из них – известковое молоко. С его использованием время использования приготовленного раствора увеличивается до 4 часов. В данном случае раствор разбавляется уже не водой, а приготовленным заранее известковым молоком. Альтернативный вариант – добавить в цементный раствор немного моющего средства (50-100г на 10л смеси). Подобная добавка не только увеличивает время затвердевания раствора, но и делает его более пластичным.

Несмотря на то, что процесс кажется довольно простым, не всегда с первого раза получается замешать раствор нужной консистенции, даже следуя правилу 1:3. В таком случае, если по завершению приготовления раствора он оказался слишком тощим (жидким) – следует подсыпать в него еще цемента. Если же наоборот, раствор слишком жирный (густой) – добавить воду или песок, доводя до нужного состояния.

Немного о маркировках смеси

Следует учитывать тот факт, что приготовленный цементный раствор имеет свою маркировку. Так, бывают растворы с маркировками М10, М50, М100, М125, М500 и тд. В частном строительстве обычно используются растворы марок М75 и М150.

Маркировка готового раствора напрямую не зависит от марки цемента, используемого для его приготовления. Смесь одной марки всегда можно приготовить из разных марок цемента. Так, есть соотношение песка к цементу будет 3:1, то из марки М300 получится марка М100.

Профессиональные строители рекомендуют применять состав той же марки, что и используемый для строительства материал. Однако, на практике такое встречается редко. Например, если использовать кирпич М300 при выгонке стен, то нет смысла выбирать раствор той же марки, поскольку с таким раствором будет сложно работать, да и затраты на его изготовление окажутся выше. 

Строительный раствор: состав, история, свойства, рецепт

Дата: 12 ноября 2019

Просмотров: 11039

Коментариев: 1

Современные технологии строительства предполагают срок службы сооружений не более 120-150 лет. Однако, найденные при раскопках, на морских глубинах остатки древних зданий служат свидетельством более длительного срока службы строительных материалов прошлого. Исследования ученых доказали, что древний раствор для кладки был не только более прочным, но и менее энергетически затратным.

Древние люди не использовали для производства строительного раствора цемент, что не влияло на продолжительность службы, качество готового продукта. Чем обусловлена повышенная прочность старинного раствора для кладки, именно об этом пойдет речь в этом материале.

Компоненты старинного раствора

Историков давно интересует состав раствора древних мастеров. После проведенного исследования образцов, ученые пришли к выводу, что строительная смесь состояла из извести, глины – вяжущий материал. Известь получали путем нагревания известняковых пород при температуре ниже 1000 градусов Цельсия. Технология получения известняка в древние времена была менее затратной.

Использование недожженной извести повышало прочность строительной смеси. При смешивании извести с водой получалась жидкая вязкая масса, которая без добавления наполнителя быстро растрескивалась.

К известковому раствору древние строители добавляли песок крупной фракции. В качестве армирующего материала применяли солому, золу, вулканическую породу. При отсутствии этих материалов в ход шел любой подручный материал – обломки кирпичей, раковины моллюсков. Определенной рецептуры раньше не существовало, раствор готовили на ощупь при ручном вымешивании. Для повышения прочности раствора добавляли органику.

В разных странах, это были – останки животных, экскременты, яичные белки. Предотвратить растрескивание помогало добавление жирной глины или «глиняного молока». Анализ взятых учеными нескольких образцов свидетельствует о том, что единой рецептуры не существовало, а проверялось качество строительной смеси опытным путем.

Рецепт старинного кладочного раствора

Перед началом смешивания компонентов проверяли их качество. Песок просеивали до получения однородной фракции. Для получения водоотталкивающего состава глину брали с высоким содержанием металлов. Их количество определяли по цветовой гамме глиняной массы – чем темнее глина, тем выше процент содержания металлов. Светлые сорта при высыхании быстро растрескиваются. Чтобы избежать этого эффекта, глину обжигали, растирали в муку, которую добавляли к известковой смеси. Увеличить плотность раствора получалось благодаря добавлению огромного количества яичных белков. На один куб смеси добавляли 3,5 тысячи белков. Основная смесь состояла из:

• четырех частей песка крупной фракции;
• трех частей извести;
• ½ части яичных белков;
• одной части жирной глины, глиняного порошка или «молока».

Смешивали известь с водой, постепенно добавляли глиняный компонент, последними вмешивали яичные белки. После следовало тщательное длительное вымешивания до получения однородной смеси. От общей массы отбирали образцы, из которых скатывали шарики, диаметром пять сантиметров и оставляли в прохладе на неделю. Каждое утро и вечер образцы сбрызгивали водой для постепенного высыхания. По истечению недели образцы проверяли на прочность.

Точный рецепт приготовления строительной смеси для кладки, штукатурки стен не сохранился. Описанный выше способ приготовления раствора подойдет для использования при отделке цоколя частных строений, кладке печей, каминов. Используют выше предложенную смесь для гидроизоляции участков, которые подвергаются агрессивному воздействию влаги. С его помощью заделывают трещины в кирпичной кладке, выполняют укладку кирпича при строительстве домов.

Преимущества известкового раствора

Использование строительной смеси для кладки на основе извести оправдано не только повышенной прочностью и долговечностью. Среди доказанных преимуществ использования извести в качестве основы вяжущей смеси отмечают:

• уменьшение теплопотерь;
• оптимизация внутри помещения баланса влажности;
• предотвращение развития, размножения бактерий, грибковых и плесневых спор;
• медленное схватывание, допускающее перекладку без потерь стройматериалов;
• соблюдение необходимого соотношения прочности раствора по отношению к прочности кирпичей.

Среди незначительных недостатков – медленное высыхание известкового раствора, что снижает скорость выполнения кладочных работ.

Не все так плохо с современными цементными растворами – при гидратации, зачастую цемент превращается в известь. Использование тощих строительных смесей (без добавления глины, извести) на территории Украины, США запрещены. На просторах России этот запрет снят после 1990 года.

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках — 12 лет, из них 8 лет — за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

Определение состава и выбор строительного раствора

Классификация строительных материалов Основные свойства строительных материалов Неорганические (минеральные) вяжущие вещества Строительная гидравлическая известь и известесодержащие вяжущие вещества Добавки к минеральным вяжущим веществам и растворным смесям

Состав строительного раствора определяют расчетом исходя из его требуемой прочности и подвижности, а также учитывая свойства исходных для раствора материалов. В основу расчета состава раствора по прочности положены формулы Н. А. Попова. Зависимость предела прочности раствора при сжатии от активности цемента и цементно-водного отношения Ц/В определяется формулой . Выбор вида раствора Как правило, вид раствора указан в проекте. Если проект не содержит таких указаний, то его выбирают самостоятельно. При этом прежде всего учитывают назначение раствора — для внутренних или наружных штукатурок. Затем предопределяют вид раствора по вяжущему материалу (глиняный, известковый, цементный, гипсовый, цементно-известковый, цемент но-глнняный, известково-гипсовый, известково-глиняный и т. д.) При выборе вида раствора важно знать его расположение в штукатурке — для подготовительных или отделочных слоев. Вяжущее и другие компоненты раствора выбирают в зависимости от условий эксплуатации и долговечности здания или сооружения, от назначения штукатурки и вида оштукатуриваемой поверхности. При выборе вида раствора руководствуются следующими рекомендациями. Для штукатурки наружных каменных и бетонных стен, не подвергающихся увлажнению, используют известковые и цементные растворы на портландцементе марки 400, а также растворы на известесодержащих вяжущих. Наружные деревянные и гипсовые стены штукатурят известковыми растворами с добавками гипсового вяжущего, гажи, глины. В помещениях с относительной влажностью воздуха при эксплуатации более 60 % (бани, прачечные, ванные комнаты, цехи с мокрыми технологическими процессами и т. п.) при оштукатуривании применяют для обрызга цементные и цементно-известковые растворы на портландцементе. Для штукатурки помещений с относительной влажностью воздуха при эксплуатации менее 60 % используют следующие виды растворов: для внутренних поверхностей наружных каменных и бетонных стен, а также поверхностей бетонных покрытий — цементноизвестковые и известковые; для поверхностей внутренних каменных и бетонных стен и перегородок — известковые; для гипсовых перегородок — известково-гипсовые и гипсовые с наполнителем; для мест сопряжения конструкций в крупнопанельном и крупноблочном строительстве — сухая растворная смесь, затворяемая водой на рабочем месте. Крупность заполнителя и подвижность растворной смеси для обычных штукатурок зависят от расположения слоя в штукатурке Перед применением растворные смеси для обрызга и грунта (без легких и армирующих добавок) процеживают через сито с размером ячеек 2,5Х2,5 мм. Растворы всех видов, применяемые для накрывки, процеживают через сито с размером ячеек 1,2X 1,2 мм. Сухие гипсовые смеси просеивают через сито с размером ячеек 1 X 1 мм.

Заполнители для строительных растворов и наполнители для мастик Строительные растворы Штукатурные растворы для зимних работ Стандартизация строительных материалов Малярные и штукатурные работы Карта сайта

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ОТВЕРЖДЕННОГО РАСТВОРА В КЛАДКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ NHR, PFM И XRD

Формирование структуры цементного раствора в кладке было изучено с помощью нескольких экспериментальных методик. Начиная со свежего раствора, ядерный магнитный резонанс (ЯМР) использовался для измерения извлечения воды при кладке кирпича. После отверждения состав затвердевшего строительного раствора исследовали с помощью поляризационной и флуоресцентной микроскопии (PFM) и дифракции рентгеновских лучей (XRD). Были исследованы два типичных раствора: цементно-известковый раствор и цементный раствор с воздухововлекающим агентом.Измерения показывают, что состав раствора и содержание химического вещества в отвержденном связующем меняется с расстоянием до границы раздела кирпичный раствор. Для цементного раствора с воздухововлекающим агентом наблюдения объясняются обогащением вяжущего по направлению к границе раздела кирпич-раствор в результате локального уплотнения и сжатия свежего раствора. В цементно-известковом растворе такое обогащение вяжущего практически не происходит, и наблюдения объясняются происходящей интенсивной карбонизацией.В результате химический состав связующих в обоих растворах сильно различается. В цементном растворе с воздухововлекающим агентом вблизи границы раздела кирпичный раствор обогащение цемента и низкое содержание воды снижают содержание воды, понижают водоцементное соотношение и, как следствие, цемент не полностью гидратирован. В цементно-известковом растворе, поскольку содержание Ca (OH) 2 и содержание воды выше, вблизи границы раздела брихл-раствор образуется газированная зона, которая плохо проницаема для CO2.Последнего в цементном растворе не происходит, он остается проницаемым. Анализ экспериментальных результатов позволил сформулировать концептуальную модель формирования структуры затвердевшего раствора в кладке. Такая модель может быть полезна при анализе и прогнозировании долговечности строительных смесей.

• Наличие:
• Корпоративных авторов:

  Издательство Делфтского университета

  11 Mijnbouwplein
  Delft, Нидерланды
• Авторов:
  • БРОКЕН, HJP
  • LARBI, J A
  • PEL, L
  • VAN DER PERS, N M
• Дата публикации: 1999

Язык

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

• Регистрационный номер: 00799542
• Тип записи: Публикация
• Агентство-источник: CENTRUM VOOR REGELGEVING EN ONDERZOEK IN DE GROND-, WATER- EN WEGENBOUW EN DE VERKEERSTECHNIEK (CROW)
• Файлы: ITRD
• Дата создания: 6 октября 2000 г. 00:00

Различия между цементом, бетоном и строительным раствором

Термины «цемент», «бетон» и «строительный раствор» могут сбивать с толку мастеров, которые могут смешать их все вместе как грязные вещества, используемые в кирпичной кладке, которые затвердевают, образуя плоскую поверхность или связывая один объект с другим.Эти термины часто используются как синонимы — и неточно. Хотя эти термины часто используются как синонимы, цемент, бетон и раствор на самом деле представляют собой три совершенно разных материала:

• Цемент — это мелкодисперсный вяжущий порошок, который никогда не используется отдельно, но является компонентом как бетона, так и раствора, а также штукатурки, затирки для плитки и тонкого клея.
• Раствор состоит из цемента, мелкого песка и извести; используется как связующий материал при строительстве из кирпича, бруса и камня.
• Бетон — это очень прочный конструкционный строительный материал, состоящий из цемента, песка и более крупного заполнителя (гравия).

Цемент

Цемент является связующим элементом как в бетоне, так и в растворе. Он обычно состоит из известняка, глины, ракушек и кварцевого песка, причем известняк является наиболее распространенным ингредиентом. Эти материалы измельчаются и комбинируются с другими ингредиентами (включая железную руду), а затем нагреваются примерно до 2700 F. Этот материал, называемый клинкером , измельчается в мелкий порошок и упаковывается для смешивания различных цементных строительных материалов, включая строительный раствор. и бетон.

Вы можете увидеть цемент, называемый портландцементом. Это потому, что он был впервые изготовлен в 1800-х годах в Англии каменщиком Джозефом Аспдином из Лидса, который сравнил цвет с камнем из карьеров на острове Портленд у побережья Англии.

Сегодня портландцемент остается наиболее распространенным типом цемента, используемым в строительных материалах. Это тип «гидравлического» цемента, что просто означает, что он схватывается и затвердевает при смешивании с водой.

Строительная фотография / Avalon / Getty Images

Бетон

Бетон — это законченный строительный материал, используемый для изготовления фундаментных стен, бетонных плит, террас и многих других каменных конструкций.Он уникально универсален, потому что сначала представляет собой простую сухую смесь, затем становится гибким, полужидким материалом, способным принимать любую форму или форму, и который при высыхании превращается в твердый, как скала, материал, который мы называем бетоном. Во многих бетонных конструкциях металлическая арматура, такая как проволочная сетка или арматура, добавляется для повышения прочности и минимизации растрескивания, которое может возникнуть в твердом бетоне.

Бетон состоит из цемента, песка и гравия или другого мелкого и крупного заполнителя. Добавление воды активирует цемент, который является элементом, ответственным за связывание смеси с образованием твердого вещества.

Вы можете купить готовые бетонные смеси в мешках, в которых сочетаются цемент, песок и гравий, так что все, что вам нужно сделать, это добавить воды. Они полезны для небольших проектов, таких как закрепление столбов забора или строительство небольших площадок. Для больших проектов вы можете купить мешки с цементом и самостоятельно смешать их с песком и гравием, используя тачку или другую большую емкость; или вы можете заказать предварительно смешанный бетон, доставленный грузовиком (обычно называемый «товарный бетон»).

Чайяпорн Баокау / Getty Images

Миномет

Строительный раствор — это еще один строительный материал, состоящий из цемента, который в данном случае смешан с мелким песком и водой с добавлением извести для повышения долговечности продукта.Добавление воды в эту смесь активирует цемент, так что он затвердевает или затвердевает, как и в случае с бетоном. Раствор не так прочен, как бетон, и обычно не используется в качестве единственного строительного материала. Скорее, это «клей», который скрепляет кирпичи, бетонные блоки, камень и другие кладочные материалы.

Чайяпорн Баокау / Getty Images

Раствор обычно продается в мешках в предварительно смешанной сухой форме, которую вы смешиваете с водой. Его также можно смешать на месте с помощью бетономешалки или просто смешать лопатой или мотыгой в тачке или смесительной ванне.Существует множество различных типов строительных растворов, предназначенных для различных целей. При работе с кирпичом и другими элементами кладки важно использовать правильный тип раствора для кладки, так как некоторые растворы слишком твердые для некоторых типов кладки и могут треснуть при неправильном использовании.

Grout представляет собой аналогичный продукт, который можно рассматривать как форму строительного раствора, но без добавления извести. Раствор имеет более высокое содержание воды, что позволяет ему течь и заполнять промежутки между керамической и каменной плиткой.Из-за высокого содержания воды затирка не является вяжущим материалом, а служит лишь для заполнения зазоров.

Thin-set — родственный продукт, изготовленный из цемента и очень мелкого песка, а также водоудерживающего агента, такого как алкильное производное целлюлозы. Применяется для прикрепления керамической и каменной плитки к основанию, например, к цементной плите. Некоторые тонкие наборы содержат латексные и полимерные добавки для повышения прочности склеивания. Thin-set имеет ярко выраженные адгезионные свойства, и иногда его называют тонким адгезивом.

Ель

Состав известково-цементного и воздухововлекающего цементного раствора в зависимости от расстояния до границы раздела кирпич-раствор: последствия для кирпичной кладки

[1]

Брокен, HJP, «Перенос влаги в кирпичной кладке: серая зона между кирпичами» (Докторская диссертация, Технологический университет Эйндховена, Нидерланды, 1998 г.).

Google ученый

org/Book»> [2]

Невилл А. М., «Свойства бетона», 4-е изд.(Лонгман, Лондон, 1995).

Google ученый

[3]

Тейлор, Х. Ф. У., «Химия цемента», 2-е изд. (Томас Телфорд, Лондон, 1997).

Google ученый

[4]

CUR-Report 73, ‘Carbonatatic lichtbeton. Literatuurstudie (Карбонизация легкого бетона. Литературное исследование) »(Институт CUR, Гауда, Нидерланды, 1975) 9–19.

[5]

Ларби, Дж.А., «Межфазная зона заполнителя цементного теста, (докторская диссертация, Делфтский технологический университет, Нидерланды, 1991).

Google ученый

[6]

Бален, К. ван и Гемерт, Д. ван, «Моделирование карбонизации известкового раствора», Mater. Struct. 27 (1994) 393–398.

Артикул Google ученый

[7]

Кузель, Х. Дж. И Пёльманн, Х., «Гидратация C ₃ A в присутствии Ca (OH) ₂ , CaSO ₄ · 2H ₂ O и CaCO ₃ », Cem. Против. Res. 21 (1991) 885–895.

Артикул Google ученый

[8]

Кузель, Х. Дж., «Начальные реакции и механизмы замедленного образования эттрингита в портландцементе», Cem. Против. Compos. 18 (1996) 195–203.

Артикул Google ученый

[9]

Нишикава, Т., Судзуки, К. и Ито, С., «Разложение синтезированного эттрингита карбонизацией», Cem. Против. Res. 22 (1992) 6–14.

Артикул Google ученый

[10]

Копинга, К. и Пел, Л., «Одномерное сканирование влажности в пористых материалах с помощью ЯМР», Rev. Sci.Instrum. 65 (1994) 3673–3681.

Артикул Google ученый

[11]

Брокен, Х. Дж. П., Спикман, М. Э., Пел, Л., Копинга, К. и Ларби, Дж. А., «Извлечение воды из раствора во время кладки кирпича: исследование ЯМР», Mater. Struct. 31 (1998) 49–57.

Google ученый

[12]

Клуг, Х.П. и Александр, Л. Е., «Процедуры дифракции рентгеновских лучей», 2-е изд. (Wiley, New York, 1974) 505.

Google ученый

[13]

Международный центр дифракционных данных (12 Campus Boulevard, Newton Square, PA 19073-3273, США).

[14]

Боусфилд Б., «Подготовка поверхности и микроскопия материалов», 1-е изд. (Wiley, Chicester, 1992) 291.

Google ученый

[15]

Французский, W. J., «Конкретная петрография: обзор», Quarterly Journal of Engineering Geology 24 (1991) 17–48.

Google ученый

[16]

Ларби, Дж. А. и Биджен, Дж. М., «Влияние водоцементного отношения, количества и крупности песка на выделение извести в затвердевших портландцементных системах», Cem. Против. Res. 20 (1990) 783–794.

Артикул Google ученый

[17]

Коллманн, Х., Strübel, G. и Trost, F., «Реакционные механизмы образования ядер расширения в известково-гипсовой штукатурке эттрингитом и таумазитом», Zement-Kalk-Gips 5 (1977) 224–229.

Google ученый

[18]

Суго, Х. О., Пейдж, А. У. и Лоуренс, С. Дж., «Влияние макро и микроструктуры растворов с воздухововлекающими добавками на прочность сцепления кладки» (Труды 7-й Мас. Конф., 1996) 230–241.

Краткое руководство по отбору исторических образцов минометов

12 янв.2017 г.

Чем старше мы становимся, тем чаще замечаем, что ничто не остается прежним. Это особенно актуально, когда речь идет о строительных растворах, используемых в кладочном строительстве. Различия, которые мы видим в компонентах материала и прочностных характеристиках между растворами исторических зданий и строительными растворами современного строительства, просто поразительны. Это может создать проблемы при ремонте или реставрации исторических сооружений.

Раствор объединяет элементы кладки, такие как кирпич и камень, а также отталкивает элементы в интерьере. Растворы, использовавшиеся в древности, были относительно простыми — в большинстве своем они состояли из песка и извести. Со временем в строительные растворы начали входить цементы, природные пуццоланы и водоотталкивающие химические вещества. Использование ремонтных растворов несовместимого состава и пропорций на историческом здании может изменить реакцию фасада здания на температуру и влажность, что приведет к нежелательным повреждениям.По этой причине важно полностью проанализировать и определить компоненты исходного раствора до начала ремонта.

Нас в AET часто нанимают для анализа минометов в историческом здании. По большей части нас просят анализировать растворы по двум причинам: 1) чтобы объяснить причину (ы) разрушения, или 2) чтобы соответствовать составу / пропорциям раствора для исторических реставрационных работ. В первом случае наша задача — объяснить, почему миномет не работает так, как ожидалось. Во втором случае клиент просто хочет, чтобы наша лаборатория предоставила данные об исходном составе / пропорции раствора, которые могут включать рекомендации для соответствия.В любом случае результат нашей работы во многом зависит от качества образцов.

Наилучшее обслуживание клиентов обеспечивается, когда наши специалисты и инженеры посещают объект для наблюдения за строительством кладки и:

1. Запишите возраст, характер, местоположение, существующее состояние и степень повреждения миномета.
2. Документально подтвердить, подвергался ли раствор предыдущему ремонту с использованием аналогичных или других минометов.
3. Обратите внимание на условия строительного раствора между участками первоначального строительства и более поздними постройками.
4. Отобрать пробы подходящего размера из соответствующих мест и материалов разного состава для лабораторного и петрографического анализа.
5. Определите объем ремонта и предлагаемые материалы (составные части и пропорции), которые клиент рассматривает для восстановления.

Шаг № 1: План отбора проб качества

Перед тем, как отправиться на объект, вы можете предпринять несколько шагов, которые помогут вам получить полезные образцы. Во-первых, обязательно объясните цель тестирования всем членам вашей команды, которые занимаются отбором и анализом проб строительного раствора. Это поможет, если на рабочем месте возникнут вопросы.

Во-вторых, оцените, сколько различных типов минометов было использовано, и определите, где и сколько образцов следует взять. Для анализа отказов критически важны как минимум два образца: один из области отказа и один из области, которая работает, как ожидалось. Часто лучший способ определить причину сбоя — найти различия между рабочими и нерабочими зонами.Для анализа исторического раствора один образец является минимальным, но большее количество образцов с разных сторон или участков здания обычно приводит к гораздо большему пониманию исторических условий. Например, если один вид раствора был использован на обычных кирпичах по сторонам здания, раствор может не подходить для декоративных кирпичей, используемых для фасада здания.

Прибыв на место, пробоотборник (и) должен обойти здание, чтобы определить изменения, дополнения и подходящие места для отбора проб.Очень важно, чтобы образец подходящего раствора был взят в том случае, если несколько растворов были включены в ограждающую конструкцию здания. Многие исторические здания имеют более новые минометы, которые наносились поверх исторических минометов (см. Рисунок справа). Если новый строительный раствор необходимо проанализировать на предмет повреждений, очень важно получить хорошие образцы верхнего раствора. С другой стороны, верхний строительный раствор необходимо удалить в местах отбора проб, если вы хотите узнать об историческом строительном растворе под ним. Точно так же, если требуется исторический образец раствора, он должен быть взят из оригинального исторического здания, а не из более поздней пристройки.По возможности мы рекомендуем, чтобы хотя бы один из специалистов по отбору проб имел опыт получения репрезентативных образцов исторической кладки.

Шаг № 2: Определение наилучшего метода отбора проб

Иногда бывает трудно получить неповрежденные образцы раствора хорошего качества. Это особенно верно, если строительный раствор более старый, а пробоотборники ограничены в количестве повреждений, которые они могут нанести каменной кладке при отборе проб. Наименее опасный метод — это использовать молоток и долото, но при этом меньше всего шансов получить большие неповрежденные образцы.Может помочь работа внутрь от внешнего угла. В широких швах осторожное удаление раствора сверху и снизу шва может привести к образованию твердых образцов. Другой распространенный метод — заполнить секцию строительным раствором и кладкой. Удаление керна должно выполняться на стыке станины (горизонтальном), чтобы ограничить повреждение всего двумя каменными блоками. Возможно, предпочтительным методом является использование каменщика, чтобы удалить большую часть кирпичной кладки с намерением позже повторно уложить кирпичи. После удаления кирпичи можно легко разделить, оставив на той или иной стороне большие образцы.Местность должна быть заранее хорошо задокументирована фотографически, чтобы последующая реконструкция была точной.

Шаг № 3: Следуйте рекомендациям при отправке образцов

Образцы строительного раствора должны быть не менее 100 граммов. Речь идет о твердом куске раствора размером с ладонь и толщиной около трех восьмых дюйма (десяти миллиметров). Настоятельно рекомендуется использовать цельные куски, так как они необходимы для петрографических исследований раствора и могут быть измельчены в порошок для химического анализа.Образцы должны быть помещены в пакет, и на нем должны быть указаны идентификация образца, его местонахождение и дата. Порошкообразные образцы следует помещать в бумажные конверты, так как их трудно извлечь из пластиковых пакетов. Если вам необходимо наклеить этикетку на сам образец, используйте карандаш (несмываемые маркеры могут помешать результатам химического анализа). При необходимости определите внешний край образца раствора. Примите меры к тому, чтобы проложить образцы во время транспортировки, чтобы свести к минимуму поломку, и свяжите образцы керна или скотчите их вместе (малярной лентой), чтобы обеспечить защиту строительного раствора.

Кроме того, обязательно приложите несколько основных фотографий. Должен быть хотя бы один, показывающий каждую область, из которой были взяты образцы, а также хотя бы один широкий угол обзора, чтобы показать, из какой части здания были взяты образцы. Другая строительная документация, такая как планы, фасады или ручные чертежи, показывающие детали и области разрушения, обычно полезны при диагностике проблем с строительным раствором.

Последние мысли

Раствор для отбора проб — это не универсальный инструмент для всех операций.Необходимо внимательно изучить причину (причины) отбора проб, количество и расположение проб, а также качество проб. Следуя этим шагам, вы с гораздо большей вероятностью получите информацию, необходимую для успешного и своевременного проекта.

Чтобы задать вопросы или получить дополнительную информацию о сохранении исторического наследия и исторических минометах, щелкните здесь.

Источники (помимо опыта автора): Хьюз, Джон Дж. И Кристоф Каллебаут. «Практический отбор исторических минометов.»В Международном семинаре RILEM,« Исторические минометы: характеристики и испытания », PJM Bartos, CJWP Groot и JJ Hughes (ред.), RILEM inventory PRO, vol. 12. С. 17-26. 2000.

Добавьте комментарий

Проблемы устойчивости пирамид Гизы | Heritage Science

Динамические действия

Согласно историческим записям, сильные землетрясения и сейсмические события, застрявшие в районе Гизы, вызвали небольшие или средние повреждения и структурные дефекты комплекса пирамид.Вплоть до конца девятого века вековое количество зарегистрированных землетрясений колеблется от нуля до трех. Относительно большое количество землетрясений (восемь) было зарегистрировано в десятом веке. Зарегистрированные землетрясения достигают наивысшего числа (17) в девятнадцатом веке [18].

Вопрос: В чем причина доказанной устойчивости памятников к сейсмическим событиям прошлого? Хорошие сейсмические свойства плато Гиза (известняк третичный / меловой) или способ, которым были построены здания, позволил им успешно противостоять сейсмическим воздействиям.

Инструментальная карта сейсмичности показывает, что площадка пирамид характеризуется очень низкой сейсмичностью [19].

Выбор места и геологические свойства местности, удаленность от сейсмических воздействий, наводнений и уровней грунтовых вод, стабильность геометрической формы пирамиды, надежность конструкции и точность исполнения, возможно, являются причинами, по которым Великие пирамиды Гизы — единственные уцелевшие из семи чудес древнего мира.Большинство эпицентров разрушительных землетрясений локализуются на восточном берегу реки Нил. Кроме того, контурная карта изосейстической интенсивности отразила, что на участок пирамиды не повлияло значение интенсивности более VI по шкале Меркалли. Более того, одна из трех сейсмотектонических тенденций, влияющих на Египет, проходит через провинцию Файюм, но не в месте расположения пирамид.

Осадочные слои, в которых пирамиды считались подходящим основанием, которое может безопасно поддерживать массивную скальную структуру.

Хорошее сейсмическое поведение плато Гиза (известняковые третичные / меловые образования) является результатом передачи ускорения землетрясения в известняковых или горных формациях намного ниже, чем передача того же ускорения землетрясения в мягких и средних почвах. , как показано на (рис. 6а) [20]. Кроме того, спектральный коэффициент ускорения и сила в горных породах намного ниже, чем спектральный коэффициент ускорения, и большая сила в мягких и средних грунтах, в частности, в глинистом грунте, как показано на (Рис.6б) [21]. Примечание: коэффициент типа почвы следует проверять для верхних 30 м слоя почвы или горных пород. Кроме того, ускорение грунта сильно зависит от почвенных условий. Скальные участки будут иметь высокочастотное сотрясение, тогда как на участках с мягким грунтом высокие частоты (короткий период) будут уменьшены или отфильтрованы, но низкие частоты будут усилены, как показано на (Рис. 6c) [22].

Рис. 6

a Передача сейсмических волн через различные типы почв (по материалам Junbo Jia [19]). b Спектры отклика для участков камня и почвы (по Кришне [20]). c Реакция на землетрясение (частота) на участках с различными типами почв (по, Ansell и Taber [21])

Детали конструкции, в которых скальные ключи использовались для стабилизации откоса от проскальзывания Великой пирамиды (очень функциональны, особенно во время землетрясений). Удивительно отметить, что максимальное статическое напряжение под Большими пирамидами составляет около 3500 кПа; тем не менее, это огромное значение напряжения не повлекло за собой наблюдаемого или вероятного разрушения фундамента (несущей способности или чрезмерной осадки).Показать, что строители учли вероятность сейсмической нагрузки. Основание памятников по большей части на твердой породе и хорошее качество строительства фундаментов способствуют их хорошим антисейсмическим свойствам.

Пирамидальная форма представляет собой исключительное преимущество, так как пирамида является наиболее сейсмоустойчивой структурой, даже больше, чем купола. Для деталей конструкции; несколько слоев гладких камней без каких-либо растворов или липких материалов между ними фактически образуют своего рода базовую изоляцию для фундамента, где некоторые плоские маленькие камни, такие как подушки, были уложены для поглощения первого удара силы землетрясения на предварительно подготовленном грунте под фундаментом.Поверх этих маленьких камней было положено несколько слоев больших камней. Количество слоев в большинстве случаев составляло три, и раствор не использовался, большие камни фундамента называются камнями «Ортостат». Здание в форме пирамиды подходит для сейсмоопасных районов из-за его большей жесткости и меньшего смещения.

Единственное землетрясение, повлиявшее на пирамиды, произошло в 14 веке 8 августа 1303 года. Сильное землетрясение (M = 6,5 по шкале Рихтера) поразило район Файюм и ослабило многие внешние камни облицовки, некоторые из них все еще можно увидеть как части этих структур и по сей день.Позже исследователи сообщили о массивных кучах щебня у основания пирамид, оставшихся от продолжающегося обрушения камней облицовки, которые впоследствии были расчищены во время продолжающихся раскопок на этом месте. Тем не менее, многие внешние облицовочные камни вокруг основания пирамиды Хуфу можно увидеть сегодня на месте, демонстрируя то же мастерство и точность, о которых сообщалось на протяжении столетий [19]. В таблице 1 представлены землетрясения силой VII или выше в районе Гизы.

Таблица 1 Землетрясения силой VII или выше в районе Гизы.

В августе 1303 года нашей эры, Восточное Средиземноморье: по всему северному Египту ощущался сильный удар. Арабские источники сообщают, что это землетрясение было сильнейшим в Египте, особенно в Александрии. В Каире почти все дома пострадали, и многие крупные общественные здания обрушились. Землетрясение вызвало панику, и женщины выбегают на улицу без чадры. Особенно пострадали минареты мечетей Каира.В Александрии было разрушено множество домов и погибло несколько народов. Маяк был разрушен, а его верхушка обрушилась. Ущерб распространился на Южный Египет до Куса. Это землетрясение было перенесено Зибергом в Файюм, к югу от Каира, из-за серьезных разрушений в Среднем Египте. Также сообщалось, что это землетрясение нанесло масштабный ущерб Родосу и Криту. Амбрасейс [23] поместил свой эпицентр в Средиземное море, поскольку Ас-Сути упомянул, что наступление моря затопило половину Александрии.Согласно арабским источникам (например, Эль-Макризи; Ас-Сути) афтершоки продолжались в течение 3 недель [18].

В последнее время нынешний район находится недалеко от зоны относительно активного землетрясения к западу от центра Каира. В этом районе 12 октября 1992 года произошло самое разрушительное событие в новейшей истории Египта. Расстояние до эпицентра составляет всего около 30 км. Отчет об ущербе после этого землетрясения показал, что великие пирамиды в Гизе были серьезно повреждены, и несколько лет спустя был запущен план восстановления, чтобы спасти пирамиды от новых повреждений и проблем с нестабильностью.Кроме того, в восточной части Каира наблюдаются и другие землетрясения, такие как землетрясение в Акабе в 1995 году. Но сейсмическая зона Дахшур является эпицентром Каирского землетрясения 12 октября 1992 года, а другие районы сейсмической активности вызвали землетрясения с магнитудой, редко достигающей 5 баллов. Однако из-за близости к густонаселенному столичному центру Каира такие землетрясения ощущались в большей части Каира. Сейсмическая зона Дахшура находится всего в нескольких километрах от комплекса пирамид.Эпицентральное расстояние между Каирским землетрясением и пирамидами составляет всего несколько километров. Эта близость указывает на то, что сейсмическая зона Дахшур может иметь наибольший эффект, особенно в короткие периоды.

Большинство типичных последствий разрушения земель были столь же обширными, как разжижение почвы [24]. Мухафаза Гиза подверглась воздействию жидкостей во время землетрясения 12 октября [25].

Сообщается о разжижении почвы в Гизе. Поскольку это последнее крупное землетрясение, затронувшее памятник, можно предположить, что в настоящее время деформирована форма и растрескиваются внутренние камеры и внутренний и внешний слои камня [26,27,28,29].Согласно египетской газете «Аль-Ахрам» от 13 октября 1992 г., несколько небольших блоков наружной опалубки на вершине великой пирамиды и опорных панелей обрушились во время землетрясения в Дахшуоре 1992 г.

Важно отметить, что после первого землетрясения возникло постоянное искажения (и, следовательно, моменты постоянной кривизны) сохраняются, так что глобальное поведение, даже в случае землетрясений на малых уровнях, становится все слабее и слабее. Конструкция ослабляется после землетрясений между блоками и деформаций выходов и давления в стенах; с этой точки зрения текущая ситуация хуже, чем в прошлом, как показано на (Рис.7а, б). Постоянная деформация блоков в зоне границ фасадов и углов большой пирамиды Хеопса ^’. Возрастающая слабость конструкции после землетрясения, вызывающая трение и скольжение между обсадными колоннами и заполнителями. Показать чрезвычайно медленный процесс деградации, который затронул опорные каменные блоки великой пирамиды, многие блоки были отделены. Каменные блоки внешней облицовки полностью обрушились при землетрясении 1303 года.

Рис. 7

a Постоянная деформация блоков в зоне границ фасадов и углов великой пирамиды Хуфу.Возрастающая слабость конструкции после землетрясения, вызывающая трение и скольжение между облицовочными и опорными блоками. b Покажите чрезвычайно медленный процесс разрушения, который затронул каменные блоки опоры великой пирамиды, многие блоки были отделены. Каменные блоки внешней облицовки полностью обрушились при сильном землетрясении

1303 г.

После землетрясения 1992 года пирамиды Гизы оставались безлюдными и, таким образом, постепенно разрушались. Первоначально внимание было сосредоточено на боковых границах остальных фасадов, где прерывистость и, как следствие, исчезновение периферийных напряжений привели к очень невыгодной ситуации, усугубляемой динамикой, которая повлияла на текущие границы зон риска.

Стены комплекса пирамиды пострадали от сил сдвига из-за предыдущих землетрясений; вертикальные трещины и трещины с направлением примерно на 35–45 ° над горизонтом показывают соответствующий механизм разрушения. Некоторые трещины затрагивают определенные элементы, такие как пороги для проемов, двери и фундаментные камни, как показано на (Рис. 8а, б). Растрескивание опорных блоков известняка из-за перегрузки и разрушения материала и регресса прочности, что повлияло на стабильность великой пирамиды. Ячеистые (дифференциальные) аспекты атмосферных воздействий очевидны на поверхностях опорных известняковых блоков.Наружные облицовочные известняковые блоки отсутствуют полностью.

Рис. 8

a Растрескивание и раскалывание опорных блоков известняка из-за сильного сжатия и перегрузки, разрушения материала и регресса прочности, что повлияло на стабильность великой пирамиды Хеопса. b Ячеистые структуры выветривания (дифференциальная эрозия) очевидны на поверхности известняковых блоков. Альвеолизация развивает ее как полости, иллюстрирующие комбинацию сот и выравнивания, следуя естественным плоскостям напластования известняка

.

Реальную степень устойчивости определить сложно.Несмотря на эту неопределенность, состояние внутреннего давления конструкции, наоборот, хорошо определено. Во время регулировки не может произойти потеря баланса. Это правильный аспект поведения строительных конструкций, который может объяснить большую прочность и долговечность многих исторических зданий.

Старые строители не были инженерами-строителями. В то время как современный инженер заинтересован в предотвращении поселений, старые инженеры были готовы допустить перемещение учреждений и возникающие трещины.Есть что-то уникальное в поведении строительных конструкций. Это связано с механической реакцией конструкции и значительно отличается от обычных гибких материалов. Разница связана с низкой прочностью конструкции на разрыв и разной реакцией конструкции на напряжения [30]. Пирамиды были серьезно повреждены на поверхности каменных стен нижнего уровня из-за длительных статических и динамических воздействий, обширных трещин в стенах, вызванных, в основном, поселениями, и только из-за сейсмических нагрузок, когда участки фундамента были специально удалены.

Физиохимические воздействия

Климатические условия в районе исследований полузасушливые; тепло зимой при небольшом дожде и жарко до высыхания летом. Климат характеризуется следующими параметрами. Что касается осадков, то среднегодовое количество осадков не превышает 25 мм, что обычно бывает редко в течение года, иногда в виде внезапных и коротких ливней, связанных с ветром. Средняя годовая относительная влажность составляет около 46% с максимумом 70% в ноябре и минимум 30% в мае.Максимальная годовая температура составляет 28 ° C, а самая низкая годовая температура — 13,8 ° C. Что касается ветров, то преобладающие ветры дуют с северо-запада, а муссоны, известные как Хамасин, с юго-запада и юга. Скорость ветра колеблется от 7 до 14 км / ч [31].

Великие пирамиды в Гизе находятся под угрозой из-за повышения уровня грунтовых вод, вызванного проникновением воды из пригородов. Оросительные каналы, массовая урбанизация вокруг ГПЗ (как показано на рис. 2a – c). За статуей Сфинкса расположены два региональных водоносных горизонта с уровнем воды на 1 глубине.От 5 до 4 м ниже поверхности (например). Второй водоносный горизонт представляет собой разрушенный углеродный водоносный горизонт, который покрывает область под пирамидой и плато сфинкса, где глубина подземных вод колеблется от 4 до 7 м. Пополнение водоносного горизонта под областью Сфинкса происходило в основном за счет отвода водопроводной сети и общей урбанизации. Уровень неглубоких вод в деревне Назлет Эль-Самман достигает 16-17 м и может подпитывать водоносный горизонт ниже Сфинкса и Храма в долине, что считается серьезной опасностью на этом участке [7].

Во многих частях трех пирамид наблюдается износ, связанный со старением материалов и воздействием воздушных и грунтовых вод, а экстремальные напряжения и трещины ускорили связанные явления, как показано на (Рис. 9a, b) очевиден чрезвычайно медленный процесс разложения, который затронул опорные блоки известняка пирамид Хеопса, Хефрена и Микериноса. Многие блоки оторвались и висят.

Рис. 9

a Покажите сколы известняка при сильном сжатии и нагрузке.Также представляет собой чрезвычайно медленный процесс разложения, который затронул опорные блоки известняка пирамиды Микеринос. Многие блоки оторвались и висят. b Гранитные блоки внешней облицовки полностью обрушились из-за сильного землетрясения 1303 года. Разброс гранитных облицовочных блоков по площади пирамиды очевиден

Камни пирамид характеризуются мелкими трещинами, тонкими и поверхностными трещинами, зазорами в облицовке камня, отдельными слоями камня и большими зазорами под поверхностной твердой коркой.

Основа из известняка трех пирамид характеризуется глубокими и полыми ямами на поверхности корки. Они очень тонкие и основаны только на нескольких точках. Некоторые части утратили оболочку, и по этой причине для крупных деталей характерно сильное разделение. Серьезным явлением является отделение и отслаивание слоя известняка из-за капиллярного подъема грунтовых вод, как показано на (Рис. 8).

Опорные блоки из известняка характеризуются слабой цементацией и адгезией из-за наличия мелких трещин или пор вторичного происхождения в результате солевого выветривания.

Наш анализ показал, что плохое состояние сохранности трех пирамид может быть связано с двумя основными факторами: внутренними (или внутренними) причинами, связанными с характеристиками самого ископаемого известняка (например, минеральный состав, стратификация, трещины и т. Д.) .) и внешние причины (или внешние эффекты), вызванные внешними факторами (такими как грунтовые воды, изменение климата и т. д.). В то время как последний начал процесс выветривания на известняковых блоках, развитие и усиление этого процесса связано с отсутствием когезии в известняковом цементе.На самом деле очень плохое состояние внутренних стен обусловлено несколькими внутренними факторами, которые, как и раньше, строго взаимосвязаны.

С другой стороны, внешние причины связаны с ежедневными острыми факторами окружающей среды. Сезонные температурные изменения, солнечная радиация, направление и плотность ветра работают в синергии с внутренними причинами разложения известняка.

Наиболее очевидным и наиболее частым явлением является отслаивание (или отслоение крышек) из-за капиллярного подъема грунтовых вод, характерных как на поверхности, так и в виде высоко приподнятых сколов, более глубоких частей с толстыми отделяемыми слоями известняковых блоков.Слой связан с изменениями температуры, которые вызывают циклы расширения и сжатия материала, что приводит к сильному механическому давлению.

Трещины внутри кристаллов также очень распространены при хрупкой деформации задних блоков известняка, характеризующихся большими зазорами. Означает внутри кристаллов (не между) кристаллами. В камнях с высокой проникающей способностью давление нарастает через зерно — контакт зерен становится большим, потому что силы распространяются на очень маленькие участки (напряжение — это сила каждой области), что делает его более легко разрушаемым изнутри, чем если пористость мала или отсутствует.

Деградация гранитных блоков, покрывающих пирамиду Микериноса, представляет собой сложный процесс, являющийся результатом взаимодействия многих связанных факторов, таких как климатическая зона, повышение уровня грунтовых вод в результате утечки воды из пригородных оросительных каналов и массовой урбанизации вокруг пирамид Гизы. и свойства материалов, которые в конечном итоге приводят к химическому, физико-механическому и биологическому выветриванию. Причем поведение строительных материалов в погодных условиях прогнозируется конструкцией элемента и конструктивных элементов.С другой стороны, существуют некоторые специфические формы выветривания, которые влияют на различные гранитные блоки в зависимости от условий окружающей среды, такие как красные корки, которые доминируют в тематическом исследовании агрессивных альтернативных циклов сушки и мочеиспускания, а также других химически или биологически связанных факторов разложения для скорости выветривания силикатных минералов. Таким образом, можно подчеркнуть, что конкретная модель выветривания, которая характеризует наши эффекты, обусловлена ​​всеми этими факторами и связанными с ними механизмами; они состоят в основном из сложных типов глинистых минералов, окрашенных оксидом железа.Все вышеперечисленные факторы требуют принятия некоторых природоохранных мер для защиты памятников с помощью различных научных стратегических планов, содержащих множество превентивных и множественных мер.

Влияние человека

Раньше пирамиды были обсажены. Великая пирамида Хеопса была покрыта внешней облицовкой белыми мелкими известняковыми блоками из Турского карьера известняка, только некоторые из них сейчас остались в основании пирамиды по углам. Опорные известняковые блоки пирамиды Хефрена были покрыты и облицованы мелкими известняковыми блоками, а также каменная крышка теперь остается на вершине пирамиды Хефрена.Пирамида Микеринос была покрыта гранитными облицовочными блоками, которые были добыты и привезены из карьера Асуана в 1000 км от Каира.

В средние века большая часть внешних облицовочных блоков пирамиды была засеяна из-за землетрясения 1303 года, таблица 1. Многие облицовочные блоки были взяты и повторно использованы для строительства многих коптских и исламских памятников в городе Каир, обнаружив ископаемые известняки. опорные блоки.

Исследование прочности строительных растворов на сжатие в зависимости от состава материала, удобоукладываемости и геометрии образца

В настоящей работе статистический разброс прочности строительных растворов на сжатие как функция геометрических параметров образцов, а также Исследовано влияние разницы удобоукладываемости раствора на прочность на сжатие.Для этого были приготовлены образцы шести типов растворов: два обычных раствора в пропорциях 1: 1: 6 и 1: 2: 9 из цемента, гашеной извести и песка соответственно, два с глиной, заменяющей известь, и два. с мраморными отходами вместо извести. Результаты подтверждают разницу между результатами, полученными для двух геометрий из-за разницы в высоте формовочных слоев, и показывают, что удобоукладываемость раствора изменяет свойства сопротивления, особенно в цилиндрической форме, где формование образцов более сложный.Путем сравнения различий между результатами испытаний на разрушение и результатами, определенными с помощью моделирования методом конечных элементов (МКЭ) для обычных строительных растворов, стало ясно, что влияние избыточного материала в образце во время испытаний на сжатие не повлияло на изученные прочностные характеристики. Это облегчает выполнение анализа, поскольку образцы могут чрезмерно использоваться на стороне без необходимости их ректификации.

1. Введение

Строительная промышленность Бразилии занимает видное место в экономике страны. По данным Союза строительной индустрии, на его долю приходится 6% валового внутреннего продукта [1]. Вяжущие материалы, такие как бетон и строительный раствор, широко используются в гражданском строительстве, в основном из-за их прочности на сжатие [2]. Фактически, бетон и строительный раствор представляют собой композиционные материалы, и в зависимости от доли включенной фазы они будут иметь определенные свойства для каждой смеси. Чтобы определить поведение этих материалов при сжатии, выполняется и сравнивается математическое моделирование и разрушающие испытания с соответствующими образцами.

Обычно испытания на сжатие проводятся с цилиндрическими образцами для бетона и призматическими образцами для раствора в соответствии с бразильскими стандартами [3]. Однако в некоторых международных стандартах для оценки прочности строительных растворов на сжатие используются образцы различной геометрии, в том числе цилиндрические [4, 5]. Для строительных растворов другим важным параметром является удобоукладываемость, то есть мера, которая оценивает легкость формования материала [6]. Одна из целей данной работы — определить влияние удобоукладываемости растворов на их прочность на сжатие.

Математическое моделирование также широко применяется в гражданском строительстве для интерпретации механического поведения строительных материалов. Среди методов моделирования стоит выделить хорошо известный метод конечных элементов (МКЭ). Этот метод состоит из численных приближенных решений дифференциальных уравнений, которые очень полезны для проектирования конструкций [7, 8]. Большим преимуществом FEM является использование локальных приближений в подобластях, созданных из исходной области, вместо использования математических решений в глобальном масштабе.Для получения более точного результата можно увеличить количество поддоменов. Важным моментом в применении МКЭ является возможность оценки механического поведения периферической области (внешних мод) вокруг исследуемой области. Ниже представлено краткое объяснение этой процедуры.

На рисунке 1 [9] показаны два соседних элемента, обозначенные как Ω (1) и Ω (2). Также на рисунке 1 X (1) и X (2) представляют два внешних узла для каждого элемента. Ограничения включены в задачу, представленную Г σ , Г u и Г c , которые соответствуют условиям нагружения смещения (опоры) и граничным условиям (в контакте между двумя элементами) соответственно [9].Эти условия включаются в исходную область и передаются определенным конечным элементам. После определения сетки конечных элементов и типа элемента, который будет использоваться в моделировании (линейный, треугольный и квадратичный), характеристические матрицы, соответствующие каждому элементу, могут быть разработаны и затем сгруппированы, составляя глобальную систему уравнений [9 ].

Решение этой системы дает значения неизвестных в узловых точках. Что касается узлов, граничащих с разными элементами, значения переменных задачи должны быть одинаковыми, независимо от рассматриваемых граничных условий.Таким образом, также возможно получить значения неизвестных в других точках элемента, используя вычисленные значения узловых точек, которые функционируют как функции интерполяции [10].

Таким образом, путем наложения граничных условий, которые представляют приложенные нагрузки к исходной области и предварительно определенные параметры, можно получить характеристики деформации и прочности во всей области задачи, определенной в начале моделирования [ 10].

В нескольких работах изучалась корреляция экспериментальных параметров, полученных с помощью экспериментальных данных, с параметрами, полученными с помощью математического моделирования [11–14].

Таким образом, основной целью данной работы было сравнение результатов численного моделирования строительного раствора с использованием МКЭ на основе внешнего узла и экспериментальных данных, полученных при сравнительных испытаниях образцов минометов с различной геометрией (цилиндрической и призматической) и различной обрабатываемостью.

2. Материалы и методы

Чтобы оценить влияние удобоукладываемости и геометрии образца на прочность раствора на сжатие, было выбрано шесть различных смесей.Два обычных раствора, содержащих портландцемент, гашеную известь и природный песок в пропорциях 1: 1: 6 (REF116) и 1: 2: 9 (REF129), два раствора с глиной, заменяющей гашеную известь (CLA116 и CLA129), и два, содержащие мрамор отходы, заменяющие гашеную известь (MAR116 и MAR129). Количество использованной воды было определено с использованием предела консистенции 260 ± 5 мм, который связан с удобоукладываемостью раствора, как рекомендовано бразильским стандартом ABNT NBR 13276 [15]. Тест на консистенцию был проведен на строительных растворах REF116 и REF129, чтобы определить количество воды, необходимое для поддержания индекса удобоукладываемости на уровне 260 ± 5 мм.После этого такое же количество воды использовали для испытаний строительных растворов CLA116, CLA129, MAR116 и MAR129.

Призматические и цилиндрические образцы были изготовлены путем добавления каждой строительной смеси с водой внутрь соответствующих металлических форм. После сушки образцы вынимали из формы и оставляли на 28 дней.

Для каждой исследуемой растворной смеси были приготовлены 6 образцов размерами 40 × 40 × 160 мм для призматической геометрии и 100 (длина) × 50 (диаметр) мм для цилиндрической геометрии.Образцы подверглись испытаниям на сжатие согласно бразильскому стандарту ABNT NBR 13279 [3]. Примечательно, что поверхности цилиндрических образцов были упорядочены путем укупорки, и во время испытания использовался неопрен, чтобы смягчить возможные дефекты в образцах.

На рис. 2 показаны испытания на сжатие образцов различной геометрии. Испытания проводились на машине EMIC с датчиком нагрузки 30 кН, при комнатной температуре (~ 25 ° C) и скорости нагружения 500 ± 10 Н / с в соответствии с бразильским ABNT NBR 5739 [16].Была проведена регуляризация поверхности образцов, контактирующих с прессом, что позволило провести испытание на механическую прочность.

Избыточный материал, который в конечном итоге остается на сторонах призматического образца (рис. 2 (а)) во время испытания на сжатие, оценивался с использованием двух моделей МКЭ, 1 и 2, с разными граничными условиями, как схематично показано на рис. 3. Первый (рис. 3 (а)) ограничивает раствор в основании испытания, прикладывая нагрузки к верхней части материала.Вторая модель (рис. 3 (b)) включает боковые ограничения, имитирующие то, что избыток раствора на стороне материала создает ограничение движения в этих направлениях. Анализ влияния избыточного материала на образцы важен, поскольку бразильский стандарт рекомендует исправлять образцы перед проведением испытания. Ожидается, что предлагаемое моделирование докажет, что шлифование не требуется, поскольку избыток материала не влияет на образцы.

Для моделирования использовалась программа ABAQUS / CAE с учетом материала кубической геометрии 40 × 40 × 40 мм, образовавшегося после изгибного разрушения призматических образцов 40 × 40 × 160 мм.Домен был разделен на 1000 элементов. Упругие параметры растворов устанавливались на основании специальной литературы. Было выбрано значение 0,2 в качестве коэффициента Пуассона, а также значения 1,80 ГПа и 4,00 ГПа для модуля упругости строительных смесей REF116 и REF12 соответственно [17–19].

3. Результаты и обсуждение

3.1. Анализ состава материала

Результаты, полученные для испытаний прочности на сжатие в цилиндрических и призматических образцах, а также результаты удобоукладываемости при испытаниях на консистентность, также известных как таблица расхода, представлены на рисунке 4.

В то время как растворы, содержащие глину (CLA), ухудшают удобоукладываемость, растворы, содержащие мраморные отходы (MAR), улучшают это свойство по сравнению с эталонными растворами (REF). Глина представляет собой относительно более толстые частицы, а мраморные отходы — более тонкие частицы, как показано на рисунке 5. Эта разница в размере частиц может оправдать разницу в удобоукладываемости. Кроме того, эталонные растворы 1: 1: 6 (REF116) показывают более низкую удобоукладываемость, чем растворы 1: 2: 9 (REF129), из-за сравнительно большего количества цемента и небольшого количества гашеной извести.Такое поведение обычно наблюдается в строительных растворах, и о нем сообщалось [20–24].

Таким образом, установлено, что состав растворов напрямую влияет на параметры удобоукладываемости материала, при этом растворы с более мелкими частицами (такими как остатки мрамора) показывают повышение удобоукладываемости. Использование более крупных частиц в материале увеличивает трение между частицами, составляющими материал, которые в свежем состоянии все еще не ведут себя однородно. Это ухудшает удобоукладываемость согласно результатам, полученным для глинистых растворов.

3.2. Анализ геометрии образца

При сравнении результатов, показанных на рисунке 4, для цилиндрических образцов нет статистически значимой разницы между строительными растворами 1: 1: 6 и 1: 2: 9. Для раствора с мраморными отходами (MAR) разница в прочности на сжатие относительно ниже, чем для строительных растворов 1: 2: 9 (CLA129), содержащих известь и глину. Он также ниже, чем 1: 1: 6 (CLA116) для той же смеси. Такое поведение может быть оправдано приготовлением образцов, которые происходят в два слоя, получая 30 ударов по столу на каждом слое.

Высота призматических образцов составляет 40 см, а для цилиндрических образцов — 100 см, что означает, что каждый слой имеет 20 и 50 см для призматических и цилиндрических образцов, соответственно. Разница между высотой призматического и цилиндрического слоев на образцах слишком мала, чтобы повлиять на плотность материала для нанесения в 2 слоя, учитывая высокую удобоукладываемость растворов на основе мрамора. Однако более низкой обрабатываемости достаточно, чтобы воздействовать на другие образцы с такой же разницей в высоте.Более того, такое поведение может оправдать более низкие результаты цилиндрических образцов по сравнению с призматическими [25, 26].

3.3. Анализ избыточного материала в образце

На рисунке 6 показаны результаты МКЭ, представленные моделями 1 и 2 для раствора REF116, а на рисунке 7 представлены результаты для раствора REF129.

Сравнивая критическую область модели 1 на рисунках 6 и 7 с формой разрыва, полученной при испытаниях на сжатие призматических образцов, было обнаружено, что существует эквивалентность поведения.В принципе, это свидетельствует о том, что модель 1 лучше всего подходит для изучения предлагаемых минометов. Кроме того, значения прочности на сжатие, полученные экспериментально для REF116 и REF129, составили 3,81 МПа и 3,32 МПа соответственно. При использовании модели 1 полученные значения сопротивления составили 4,0 МПа и 3,5 МПа. Это приводит к относительной погрешности 4,92% и 4,57% соответственно, что можно считать очень малым. Однако при использовании модели 2 значения сопротивления увеличиваются до 5,8 МПа и 4,7 МПа для минометов REF116 и REF129 соответственно, что приводит к относительно большим ошибкам — 34.49% и 29,87% [27].

Таким образом, модель 1 представляет лучшую математическую корректировку полученных экспериментальных данных. Это подтверждает ранее высказанную гипотезу о том, что избыток раствора по бокам образцов не оказывает какого-либо ограничивающего воздействия на установку оборудования для поддержания размеров 40 × 40 мм.

Таким образом, рекомендации, содержащиеся в стандарте NBR 13279, не являются обязательными, поскольку ректификация образцов перед испытанием на сжатие строительным раствором не меняет результатов, полученных в испытании, если используются избыточные образцы.Это связано с тем, что количество материала, присутствующего на стороне образцов, недостаточно, чтобы вызвать какой-либо эффект обжима, поскольку он не предотвращает боковые смещения раствора. Эта информация была подтверждена моделью 1 с более согласованными значениями, чем те, которые были получены в модели 2.

4.

Выводы

Результаты экспериментов и моделирования подтверждают, что геометрия образца влияет на свойства прочности на сжатие, поскольку результаты, полученные для призматического элемента, очень сильно отличаются. отличается от таковых для цилиндрических образцов.

Удобоукладываемость строительных смесей напрямую влияет на стойкость образцов с большими размерами, хотя она не оказывает значительного влияния на стойкость строительных смесей с малой высотой. Кроме того, чем выше удобоукладываемость раствора, тем меньше его влияние на прочность на сжатие.

Результаты прочности на сжатие, полученные для эталонных растворов REF116 и REF129, экспериментально и путем численного моделирования, показали очень близкие значения при использовании модели 1, которая не ограничивает строительные растворы в поперечном направлении из-за избытка материала во время испытания.Эта модель представляет относительные ошибки 4,92% и 4,57% для REF116 и REF129, соответственно, и указывает форму разрыва, который происходит во время испытания на прочность на сжатие.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить CNPq и CAPES за финансовую поддержку, полученную для этого исследования.

Раствор | Что такое миномет?

Раствор представляет собой однородную смесь, произведенную из смеси песка, воды и неорганического конгломерата , который может быть извести, гипса или цемента.

Содержание

Эта изменчивость конгломерата является причиной классификации строительных растворов по их составу, и мы обсудим это более подробно позже.

Состав раствора

В базовой схеме состав строительного раствора представляет собой , определяемый тремя элементами , хотя важно подчеркнуть возможность добавления добавок, которые придают строительный раствор определенные характеристики, тем самым расширяя его типы.

Ниже мы объясним основы каждого компонента:

Конгломерат

Это ключевой компонент , поскольку с он отвечает за создание полного союза между песком и водой , производя однородное и стабильное вещество.

Обычно его структура состоит из очень мелких частиц, таких как порошок, или может иметь структуру пастообразной консистенции.

Наиболее часто используемым конгломератом является цемент , за которым следуют известь и гипс.Любой из этих элементов при реакции с водой (гидратация) приводит к образованию растворной смеси в пластичном состоянии.

Это впоследствии станет жестким из-за того, что паста застряла в пустотах песка.

По статистике количество конгломерата прямо пропорционально втягиванию раствора.

Песок

В отличие от предыдущего, этот компонент, кварцевый песок , имеет наибольшую долю в смеси; от 40% до 80% .

Это минеральный и гранулированный материал, который может быть известняком или кремнеземом, максимальный размер которого не должен превышать 4 мм.

Этот компонент является краеугольным камнем строительных растворов, основой, на которой осуществляется гидратация агглютинанта, поскольку это инертный материал, не способный вступать в химические реакции с другими соединениями.

Песок регулирует усадку и способствует повышению механической прочности .

Вода

Этот элемент обеспечивает химические условия, подходящие для гидратации конгломерата, поэтому является основным фактором, определяющим пластичность раствора .

Количество воды в смеси варьируется в зависимости от тепловых условий, конгломерата, количества песка и ожидаемой консистенции.

Кроме того, это количество обратно пропорционально механическому сопротивлению раствора, но прямо пропорционально его усадке и пористости.

Вода для смешивания должна иметь минимальный pH 5 , а также низкие концентрации ионов сульфата и хлора, углеводов и органических соединений.

Добавки

Добавки могут быть органическими или неорганическими , и они вносят изменения в величины характеристик пластичного состояния строительного раствора. Это могут быть жидкие соединения (эмульсии) или порошковые соединения .

Большинство из них являются реологическими модификаторами или модификаторами схватывания. А их пропорция в растворной смеси зависит от количества цемента; по их весу.

Кроме того, существуют некоторые соединения, называемые добавками, которые определяют характеристики затвердевшего состояния смеси.

Есть даже пигменты и волокна, которые меняют другие свойства традиционного раствора.

Виды минометов

Самая известная классификация минометов определяется типом конгломерата.

Основными типов минометов являются:

Цементные Растворы

Цементные растворы — это растворы с типичным составом песка и воды, где цемент действует как вяжущее.Характеризуется высокой прочностью на сжатие .

Его удобоукладываемость зависит, следовательно, от количества цемента и песка, по этой причине обычно используются пески со следами ила и глин. для улучшения этого свойства смеси, хотя это влияет на ее стойкость.

Растворы извести

Известковый раствор — это традиционный раствор , состоящий из песка, воды и извести, который может быть воздушным или гидравлическим.Чаще всего используется воздушная известь, в которой используется белая или серая известь (доломитовая).

Песок в этих смесях играет очень важную роль , так как он должен регулировать образование трещин за счет сжатия смеси во время реакции карбонизации.

Ублюдочные минометы

Они названы так потому, что возникают из комбинации 2 конгломератов . Наиболее часто используется комбинация, которая связывает извести с цементом .

Вероятно, это наиболее эффективный тип строительного раствора, поскольку он приобретает подходящую консистенцию для удобоукладываемости.Кроме того, он обладает хорошей водоудерживающей способностью и высоким значением сопротивления.

Однако величины каждой характеристики зависят от числовых зависимостей компонентов.

Использование строительного раствора

Раствор имеет множество применений. С общей точки зрения миномет может выполнять конструктивную функцию . Они могут использоваться при возведении элементов конструкции или выполнять кладочные функции , выполняя роль клея или наполнителя.

Кроме того, растворы могут действовать как покрытия , использоваться в качестве салфеток, штукатурок или штукатурок.

Принимая во внимание вышесказанное, у нас есть дальнейшая классификация минометов, на этот раз по назначению:

• Клеевой раствор: из-за особых условий строительной системы, частью которой он является, он должен обладать особыми свойствами, такими как значительная устойчивость к поглощению напряжений.
• Растворы для заливки: подходят для кирпичной кладки, например, обычно заполняют полости в стенах.

Одно из требований — они должны обладать хорошей стойкостью, сравнительно такой же, как у предыдущих минометов.

• Штукатурные или штукатурные растворы: их функции являются чисто эстетическими, обеспечивая однородность и регулярность на поверхности рассматриваемого элемента.

Сопротивление приобретает практически нулевое влияние; самый важный фактор — последовательность.

Статьи по теме

.

No related posts.