Растворы цементные: Цементные растворы: виды, применение, приготовление

Содержание

Цементные растворы: виды, применение, приготовление


Цемент — это один из наиболее распространенных строительных материалов. Область его применения широка. Он используется при кладке кирпича, заливке фундаментов. Из цементных растворов различного состава делают железобетон и бетон. Впоследствии эти материалы применяют для строительства зданий всевозможного назначения. На основе цемента получают различные отделочные материалы, используемые при ремонте жилых и офисных помещений.


В современном строительстве применяются новые прогрессивные материалы на основе цемента, с улучшенными характеристиками. Так, он используется для изготовления монолитного и сборного бетона, асбестоцементных изделий, разнообразных строительных растворов и производства искусственных материалов. В больших объемах этот материал применяется в различных отраслях промышленности, особенно в газовой и нефтяной. Некоторые из новых строительных материалов на основе цемента способны заменить другие, более дорогие или дефицитные материалы — древесину, известь, кирпич и пр.


Виды цементных растворов


Цементный раствор используется для скрепления отдельных элементов в строительстве, для отделки поверхностей, их предварительной обработки для дальнейшей укладки других покрытий. Для оштукатуривания потолков и стен обычно используют цементный, известковый, цементно-известковый или известково-гипсовый раствор. И цемент выступает главным компонентом в любом их этих растворов. Основные компоненты цементных растворов — наполнитель, связующее вещество и вода. В зависимости от того, в каких пропорциях смешиваются эти компоненты, получают различные виды растворов. Различают нормальные, тощие и жирные растворы.


Если в смеси преобладает связующее вещество, то получают жирный раствор. Он быстро схватывается, усыхает и часто образует трещины. При использовании смеси, в которой правильно соблюдены пропорции основных компонентов, получают нормальный раствор. Он характеризуется высокой прочностью, и после применения не усыхает. Если в состав сухой смеси входит недостаточное количество связующего компонента, то из нее получают тощий раствор — жидкий и недостаточно прочный.


Приготовление разных видов растворов цемента


Чтобы сделать известковый раствор, понадобится известь, песок и вода. Иногда к смеси добавляют гипс, способствующий ускорению застывания готового раствора. Известь необходимо смешать с песком в соотношении 1:3. Потом сухую смесь заливают водой и тщательно перемешивают. Если состав получился жидким, то можно добавить небольшими порциями песок, добиваясь требуемой густоты состава. Такой раствор лучше готовить маленькими порциями, так как использовать его рекомендуется в течение 5-7 минут после приготовления.


Почти так же, как и предыдущий, готовится и цементный раствор. Но вместо извести, для его приготовления следует использовать цемент. В таких же пропорциях он смешивается с песком, потом сухая смесь разбавляется водой и хорошо перемешивается. Если необходимо сделать состав более густым, то добавляют еще немного цемента. Если раствор получился слишком густым, то исправить это можно, разбавив его водой и песком. Использовать приготовленный состав рекомендуется в течение часа.


Цементный раствор прочный, но не пластичный. Поэтому его не используют для чистовой отделки поверхностей, затирки небольших трещин. Для выполнения этих операций лучше приготовить другой тип раствора — цементно-известковый. Это раствор такого же состава, в котором вместо воды используется разведенная до жидкого состояния известь. В результате соединения всех компонентов получается прочный и пластичный состав, прекрасно прилипающий к обрабатываемым поверхностям. Именно он обычно применяется для чистовой отделки потолка или стен.


Оштукатуривание стен


Оштукатуривание стен цементным раствором — одна из сфер использования цемента. Прежде чем наносить подготовленный состав, необходимо подготовить поверхность к работе. От того, насколько правильно подготовлена, выровнена поверхность, зависит качество будущей отделки.


Если рабочая поверхность — это новая кирпичная стена, то для ее подготовки достаточно счистить пыль, и обильно смочить водой стену. Если швы забиты раствором, то их рекомендуется расшить. Для этого в каждом шве делают углубление на 1 см и очищают его железной щеткой. Потом обработанные места обильно поливают водой.


Обычно бетонные и каменные стены, которые оставались не оштукатуренными год и более, сильно загрязнены пылью, копотью. Поэтому на их поверхности делают насечки с помощью перфоратора или топора, а потом тщательно очищают от пыли и промывают водой. Отваливающиеся части стены необходимо удалить, и после этого заделать.


Для очистки поверхностей от пыли и грязи используют стальную щетку. Ее необходимо плотно прижимать к поверхности, и выполнять движения в разные стороны. Очищение от грязи и пыли необходимо для того, чтобы штукатурный состав прочно сцепился с основанием.


Если на поверхности имеются участки, покрытие жирными пятнами или масляной краской, то эти места следует удалять, пока жирные участки полностью не исчезнут. Это делают потому, что к жирным участкам или маслу штукатурный состав не прилипнет. Кроме того, масло и смола со временем проступают через штукатурный слой.


Различные способы нанесения штукатурки


Штукатурку на поверхность наносят разными способами. Выбор способа зависит от того, какой слой покрытия необходим, а также от его предназначения. Самые распространенные способы — это нанесение состава штукатурной лопаткой с сокола, нанесение совками и ковшом, разравнивание полутерками, намазывание различными инструментами.


Лопаткой или мастерком раствор наносят на поверхность небольшого размера. Его укладывают на сокол, т.е., на щиток с деревянной ручкой. Потом с него на поверхность накидывают раствор. При этом сокол располагается под наклоном к поверхности. Лопаткой состав следует набирать от края, а наносить его, делая инструментом резкий взмах, а потом — остановку.


Ковшом и совком наносить штукатурку эффективнее, так как можно обрабатывать поверхности большего размера, и наносить за один прием больше материала. А техника исполнения аналогична описанной выше. Для правильной работы и первым, и вторым способом требуется определенный опыт, навыки.


После нанесения состава любым из способов, его необходимо разровнять по поверхности. Делается это при помощи полутерка и сокола. Также этими инструментами можно наносить штукатурку методом намазывания. При этом инструменты должны быть в длину на 10 см больше расстояния между маяками.


Намазывание выполняют, когда необходимо нанести штукатурку тонким слоем. Для этого можно использовать различные инструменты. Чаще всего выбирают полутерок или сокол. Технология нанесения проста: раствор необходимо наложить на плоскость с помощью выбранного инструмента, прижать его к поверхности, а потом размазать по ней, выполняя продольные движения. Толщина слоя зависит от степени давления на инструмент.


Цемент — один из наиболее распространенных строительных материалов. Он широко применяется в самых разных отраслях для соединения различных элементов, выравнивания поверхностей, их чистовой отделки и разработки новых качественных материалов.

Растворы цементные кладочные, характеристики, состав, подвижность, гост

Стандартные составы кладочных растворов регламентируются в своде правил СП 82-101-99. В зависимости от типа вяжущего, вида строительных блоков и условий эксплуатации кладки определяется точное соотношение ингредиентов в растворе. Оптимальная пропорция цемента и песка для изготовления раствора марки М100 лежит в пределах от 1:3,4 до 1:5,3. При этом определяющую роль здесь выполняют марка вяжущего вещества (цемента) и качество песка.

Использование цемента М400 даёт объёмное соотношение 1:4,3 — на 1 часть вяжущего берётся 4,3 части песка. Если взять цемент М500, приготовление цементно-песчаного раствора М100 осуществляется из расчёта 1:5,3, а при использовании вяжущего марки М 300 пропорция составит уже 1:3,4. Менее прочный кладочный раствор М50 требует 1 часть цемента М400 на 7,4 части песка, чтобы приготовить смесь М150 следует брать 3,3 части песка на 1 часть вяжущего марки М400.

Важным условием при выборе марки готового кладочного цементного раствора является прочность стенового материала. Дело в том, что, если марка смеси для кладки будет выше, чем марка кирпича, под воздействием различных деформационных сил кладу может порвать. Приготовление раствора должно осуществляться с учётом данного условия, при этом его марка, как правило, берётся в 2 раза ниже, чем марка стенового блока. Следующим свойством в списке важных характеристик кладочного раствора является его подвижность Пк. Этот показатель определяется специальным опытом, который подразумевает погружение конуса в свежий раствор. На основании глубины погружения конуса устанавливается марка раствора по подвижности Пк.

Наименьшая подвижность Пк1, согласно ГОСТ 28013-98, допускается при выполнении кладки из бутового камня с применением вибрационного оборудования. Растворы с показателем Пк2 характеризуются глубиной погружения конуса 4-8 см и подходят для таких стеновых материалов, как пустотелый кирпич и бут, который укладывался невибрированным способом. Когда постройка возводится из бетонных стеновых камней или полнотелого кирпича, а также керамического камня, подвижность раствора должна быть не ниже Пк3 с глубиной погружения конуса от 8 до 12 см. Если для прокачки раствора применяется бетононасос, подвижность смеси не может быть ниже Пк4, то же касается работ по заполнению пустот в кладке.

Опытные специалисты знают, что важнейшим свойством раствора является его пластичность. Поэтому оптимальной по составу является не цементно-песчаная, а цементно-известково-песчаная смесь. Известь в составе раствора придаёт ему необходимую пластичность, защищает от преждевременного высыхания, а также увеличивает адгезию кладочного шва со стеновым материалом. Оптимальная пропорция цементно-известкового раствора для кладки стен из газоблока составляет 1:0,7:5, где 1 — объёмная часть вяжущего (цемента), 0,7 — негашеная известь, а 5 — это мелкий карьерный песок. Воды в данном растворе примерно 0,9 от объёма цемента. В целом консистенция кладочного раствора должна быть более сухой, чем у штукатурного и по виду напоминает очень густую кашу.

Растворы цементные – технические характеристики, плотность, типы, состав и классификация

Для кладочных и штукатурных работ наиболее часто используются два основных типа цементных растворов — цементно-песчаный и цементно-известково-песчаный. Вместо цемента для кладки или штукатурки допускается применять известково-гипсовые, известковые, гипсовые или глиноизвестковые вяжущие вещества, но растворы на их основе встречаются значительно реже. В большинстве случаев строительные или отделочные работы выполняются с использованием простой цементно-песчаной смеси. Для придания раствору большей пластичности, эти 2 основных ингредиента дополняют гашеной (гидратной) известью или известковым тестом.

Плотность песчано-цементного раствора будет зависеть от типа выбранного заполнителя и количества воды в смеси. Стандартная кладочная смесь, изготовленная в заводских условиях на кварцевом песке, имеет среднюю плотность равную 2000 кг/м³. Установленная в ГОСТ 28013-98 классификация растворов определяет 2 типа: лёгкие и тяжелые. Тяжелые имеют плотность в затвердевшем виде от 1500 кг/м³ и выше и производятся на основе кварцевого песка. Лёгкие обладают плотностью ниже 1500 кг/м³, они вместо кварцевого песка имеют в своём составе, как правило, пористые заполнители, получаемые дроблением вулканических или осадочных горных пород.

Вес 1 куба раствора в затвердевшем виде определяется его составом и для стандартных смесей лежит в пределах от 1600 до 1800 кг на 1 м³. Максимальную плотность имеет цементно-песчаный раствор на основе чистого кварцевого песка с зёрнами мелкой и крупной фракции до 5 мм. Если же песок в составе раствора имеет зёрна не более 1 мм, удельный вес 1 кубометра смеси будет на 10-15% ниже.

Составы классических цементно-песчаных растворов следующие. Смесь на основе цемента М400 и кварцевого песка с подвижностью Пк 3 должна иметь на 1 часть вяжущего 4,3 части заполнителя. Если в состав добавить гашеную известь, её количество относительно 1 части цемента будет равно 0,36 частей, песка потребуется добавить также 4,3 части. Полученный раствор будет обладать прочностью М100 и подойдёт для кладки полнотелого или пустотелого кирпича.

Для кладки лёгких бетонных блоков используют немного изменённые пропорции ингредиентов для получения смеси с подходящими техническими характеристиками. Здесь на 1 объёмную часть цемента потребуется 0,85 частей известкового теста или 0,65 — негашеной извести. Песок желательно выбирать с мелкой фракцией и его количество будет 5:1 относительно объёма цемента. Воды для такого раствора необходимо 0,9 от количества цемента, оптимальная марка которого принимается как М400.

Температура применения растворов для штукатурки регламентирована в СП 82-101-98. Термометр на улице не должен опускаться ниже 5 °С, а температура раствора ниже 8 °С. Кладочные растворы без добавок при текущей температуре воздуха ниже -10 °С должны быть нагреты минимум до +15 °С, а в 20-градусный мороз температура раствора должна быть не ниже +20 °С.

Что такое цементный раствор | Статьи

Широкое применение в строительстве имеет цементный раствор. Он применяется, как правило, при проведении штукатурных и кладочных работ. Также своё применение данный раствор получил в производстве специальных напольных цементных стяжек. Данный раствор является частным случаем строительного раствора. Давайте разберёмся, в чём же его особенность?

Любой строительный раствор – это некий материал, который получается в результате отвердевания специальной смеси. Данную смесь образуют три основных компонента: вяжущее вещество, затворитель, а также мелкий заполнитель. Однако, помимо этих трёх компонентов не исключено, что в смесь будет добавлено ещё и некое количество специальных. В случае с цементный раствором, в качестве вяжущего вещества выступает цемент, в качества затворителя – простая вода, а в качестве мелкого заполнителя, как правило, песок. Такую смесь ещё иногда называют цементно-песчаным раствором. Самое главное, что отличает раствор от бетона – это тот факт, что в составе бетона присутствует крупный заполнитель (роль такого заполнителя играет щебень). В растворе же никакого щебня не присутствует и единым заполнителем является простой песок. Знание этого различие весьма велико, потому что очень часто, когда отдел снабжения для стройки делает заказ – понятия путаются, и при заказе, чтобы заказать цементный раствор, называют его бетоном, или наоборот. Подобные недоразумения весьма часто происходят, поэтому, чтобы между поставщиком и клиентом не было разногласий, клиент при заказе должен чётко понимать, когда ему нужен бетон, а когда — цементный раствор.

Все строительные растворы по виду применимого в них вяжущего вещества разделяют на два основных подвида: простые, где используется только один вяжущий компонент, и сложные, где таких компонентов несколько. Так и с цементным раствором: если он простой, то в нём в качестве вяжущего вещества присутствует только цемент, а если сложный – кроме цемента ещё и другой компонент, как правило, известь. Такой раствор называется ещё цементно-известковым. Бывает и такое, что вместо цемента в растворе находится только известь, тогда раствор становится известковым. Иногда, несмотря на стандартные названия, производители растворов называют сложные растворы с применением цемента пескобетоном.

Цементный раствор, в зависимости от области его применения, в кругу строителей может называться либо штукатурным раствором, любо монтажным раствором, либо кладочным. В принципе, это одно и то же, однако возможны некоторые незначительные различия в составах.

Итак, цементный раствор – это, в общем виде, смесь в определённых пропорциях трёх компонентов: вода, песок и цемент. В зависимости от марки цементного раствора, пропорции варьируются. Для того, чтобы правильно получить нужное количество раствора определённой марки, Вы можете использовать калькулятор цементного раствора. Он подскажет правильные пропорции компонентов для смешивания в раствор.

Цементный раствор








Цена на РАСТВОР
Наименование продукции Цена
М 50 1850
М 75 1950
М 100 2250
М 150 2450
М 200 2650

Специализация компании «Нижстройбетон» — доставка штукатурного, кладочного раствора, используемого при кирпичной кладке. 

Наше главное преимущество – это наличие контрактов с крупнейшими поставщиками. Соответственно, в наличии имеется любая продукция, которую Вы можете заказать у нас: бетон, цементный раствор.

Каждый строительный материал имеет свою специфику и особенности. Даже похожие на первый взгляд вещества имеют разный состав и назначение. Цементный раствор очень похож на бетон, но все же имеет отличия.

Бетон состоит из четырех компонентов – это цемент, вода, мелкофракционный заполнитель, например, песок, и крупный наполнитель, например, щебень. Путем смешивания элементов в определенной пропорции получается композиционный состав, который при застывании превращается в твердую массу. Цементный раствор путают с бетоном, так как состав их почти идентичен – в цементном растворе отсутствуют крупные фракции.

Выбор цементного раствора

Цементные растворы предназначены для разных целей: от оштукатуривания стены до заливки фундаментов. В зависимости от эксплуатационных характеристик выделяют следующие марки цементных растворов:

  • М50. Это так называемый «легкий» бетон, который применяют для затирки швов, выравнивания разных поверхностей.
  • М75. Раствор данной марки применяется редко, его можно использовать для кладки кирпича во внутренних помещениях.
  • М100-М150. Это универсальные цементные растворы, которые пользуются самой высокой популярностью среди всех марок. Они подходят и для внутренней, и для наружной кладки кирпича, с их помощью можно штукатурить стены. Если в состав цементного раствора М100 или М150 добавить песок более крупной фракции, то можно сделать прочную бетонную стяжку.
  • М200. Это «тяжелый» бетон, который используется для заливки фундаментов и стяжек.

Выбирать цементный раствор нужно в зависимости от целей, для которых вы хотите его использовать.

Кладочный раствор

Если раньше для кладки кирпича необходимо было вручную смешивать все компоненты, то сегодня существуют сухие смеси. Кладочный раствор М50-М75 подходит лишь для внутренних работ или для малоэтажных строений.

Наиболее востребованными в кладочных работах являются марки М100 и М150. С их помощью можно возводить сложные и многоэтажные конструкции. Цементный раствор марки М200 для кладки применяется крайне редко, его используют только на промышленных объектах, где окружающая среда крайне агрессивна.

Известковый раствор для штукатурки

Для оштукатуривания стен в цементный раствор добавляется известь. Кроме того, если планируется отделка наружных стен, то необходимо наличие специальных присадок, которые придают раствору влагонепроницаемость и стойкость. Известковый раствор М50 подходит для финишной затирки, применяется только при внутренней отделке. М100 может быть использован в качестве основного слоя. Раствор М150 подходит для фасада, цоколя, помещений с повышенной влажностью.

Доставка раствора

Наша компания предлагает свои услуги по доставке цементного раствора. Мы предлагаем богатый ассортимент растворов разных марок, так как сотрудничаем напрямую с крупными производителями продукции. Если вы заказываете раствор, доставка осуществляется в заранее оговоренное время по указанному адресу. 

Компания «Нижстройбетон» осуществляет производство стройматериалов высокого качества и по выгодным ценам. Сегодня это полный спектр работ, которые направленные на производство, доставку бетона, бетонирование. 

Основным преимуществом компании «Нижстройбетон» является наличие огромного пакета контрактов с известными и крупными поставщиками, поэтому Вы можете заказать и приобрести у нас любую продукцию. Компания «Нижстройбетон» – это преимущество, доступность и высокое качество строительных материалов, которые так необходимы во время возведения государственных, административных и частных домов и зданий. Мы предоставляем Вам возможность легко и быстро отремонтировать или построить любое сооружение.

вес, гост и цена раствора

  1. Главная
  2. Статьи

Изготовление качественного бетона для строительства является довольно важной
задачей – от качества смеси будут зависеть прочность и устойчивость основных частей сооружения, а,
следовательно, его долговечность и безопасность проживания в нем человека. Естественно, что в соответствии
с определенными требованиями должен изготавливаться цементный раствор – ГОСТ их точно регламентирует.

Растворы цементные ГОСТ 28013-98

Это основной документ, по которому изготавливаются строительные
растворы. Именно поэтому стоит рассмотреть его рекомендации и требования до начала производства такого строительного
компонента, а также перед покупкой у изготовителей товарного бетона.

Критерии оценки

Тут идет разделение
оценки характеристик только сделанной смеси и бетонной массы в твердом состоянии. В первом случае обращают внимание на:

  • Подвижность;

  • Показатель температуры;

  • Тот, как масса удерживает воду;

  • Расслаиваемость.

Процент расслаиваемости – нарушение однородности массы материала при его транспортировке. Согласно показателям
в документах, он должен быть не выше 10 из 100.

Когда Готовая смесь для кладки
затвердевает – важны ее следующие характеристики:

Плотность

От нее напрямую зависит вес 1 м3 раствора цементного. В зависимости
от показателей плотности может быть бетон легким или тяжелым (ГОСТ 26633-2012 — бетон тяжелый) – до и более 1500 кг/м3 соответственно.

Повышение плотности положительно сказывается на прочности структуры элементов конструкции и их способности
брать на себя несущую нагрузку. Но чем плотнее структура, тем будут ниже показатели теплоэффективности.

Назначение

Проводится классификация и в зависимости от использования:

К смесям специального назначения относят теплоизоляционные, водостойкие, декоративные и другие.

Вид связующего вещества

Раствор цементный ГОСТ разделяет и по типу материала, который применялся для связки наполнителей.
Чаще всего используют:

  • Цемент;

  • Гипс;

  • Известь;

Самым лучшим вяжущим веществом по праву считается цемент. Другие используются с целью удешевить строительство.

Пропорции М150 и других

Перед тем, как заниматься самостоятельным изготовлением, нужно
ознакомиться с пропорциями всех компонентов.

Для точного соответствия возводимой конструкции, а также значительного
сокращения времени ее сооружения, лучше раствор цементный купить у производителя – материал будет гарантировано произведен
по ГОСТ и его доставят готовым к заливке в опалубку.

Соотношение компонентов приблизительно следующее:

  • М100: Ц – 1, П – 4.6, Щ – 7;

  • М150: Ц – 1, П – 3.5, Щ – 5.7;

  • М200: Ц – 1, П – 2.8, Щ – 4.8;

  • М250: Ц – 1, П – 2.1, Щ – 3.9;

  • М300: Ц – 1, П – 1.9, Щ – 3.7.

Также может использоваться цементно-песчаный раствор М150 без добавления щебня. Пропорциональное соотношение
песка к щебню будет 1 к 6.

Точного соответствия ГОСТ можно добиться только при изготовлении в условиях завода.
Компания «МастерСтрой» предлагает вам гарантированно качественный цементный раствор. Цена при этом находится в приемлемом
диапазоне, а особенно, если учитывать стоимость доставки прямо на строительный объект в городе Красногорск. Сотрудничая с
нами, вы точно получите бетонную массу с нужными характеристиками, своевременную доставку и возможность сократить время
строительства, переплатив при этом не более 10-20%.

Цементный Раствор, свойства, область применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цементный Раствор — свойства, область применения.

 

Цементный раствор — это искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя и добавок, улучшающих свойства смеси. Крупный заполнитель отсутствует, так как раствор применяют в виде тонких слоев (шов каменной кладки, штукатурка и т.п.).

Строительные растворы разделяют в зависимости от вида вяжущего вещества, величины плотности и назначения.

По виду вяжущего различают растворы цементные, известковые, гипсовые и смешанные (цементно-известковые, цементно-глиняные, известково-гипсовые и др.).

По плотности различают: тяжелые растворы плотностью более 1500 кг/м3, изготовляемые обычно на кварцевом песке; легкие растворы плотностью менее 1500 кг/м3, изготовляемые на пористом мелком заполнителе и с породообразующими добавками.

По назначению различают строительные растворы: кладочные — для каменной кладки стен, фундаментов, столбов, сводов и др., штукатурные -для оштукатуривания внутренних стен, потолков, фасадов зданий; монтажные — для заполнения швов между крупными элементами (панелями, блоками и т.п.) при монтаже зданий и сооружений из готовых сборных конструкций и деталей; специальные растворы (декоративные, гидроизоляционные, тампонажные и др.).

Свойства раствора.

Удобоукладываемость — это свойство растворной смеси легко укладываться плотным и тонким слоем на пористое основание и не расслаиваться при хранении, перевозке и перекачивании растворонасосами. Она зависит от подвижности и водоудерживающей способности смеси.От удобоукладываемости растворной смеси зависит качество каменной кладки. Правильно подобранная растворная смесь заполняет неровности, трещины, углубления в кирпиче или камне, поэтому получается большая площадь контакта между раствором и кирпичом (камнем), в результате прочность и монолитность кладки возрастает. Увеличивается и долговечность наружных стен.

Подвижность растворных смесей характеризуется глубиной погружения металлического конуса (массой 300 г) стандартного прибора. Подвижность назначают в зависимости от вида раствора и отсасывающей способности основания. Для кирпичной кладки подвижность растворов составляет 9-13 см, для заполнения швов между панелями и другими сборными элементами — 4-6 см, а для вибрирования бутовой кладки — 1-3 см.

Водоудерживающая способность — это свойство растворной смеси сохранять воду при укладке на пористое основание, что необходимо для сохранения подвижности смеси, предотвращения расслоения и хорошего сцепления раствора с пористым основанием (кирпичом и т. п.). Водоудерживающую способность увеличивают путем введения в растворную смесь неорганических дисперсных добавок и органических пластификаторов. Смесь с этими добавками отдает воду пористому основанию постепенно, при этом он становится плотнее, хорошо сцепляется с кирпичом, отчего кладка становится прочнее.

Растворы связывают между собой отдельные камни в монолит. Для каменной кладки применяют растворы марок 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200. Выбор марки раствора обосновывается проектом. Следует учитывать, что при увеличении марки раствора расчетное сопротивление сжатию кладки хотя и увеличивается, но значительно медленнее, чем повышается марка раствора.

 

Цементный раствор — обзор

13.5.1 Удаление загрязнений из воздуха

Исследования фотокаталитической активности цементных паст, растворов и бетона, содержащих нанопорошки TiO 2 , в большинстве случаев проводились проточными методами. Окись азота, или непосредственно смесь NO x (NO + NO 2 ), используется в качестве источника загрязнения с типичной концентрацией примерно 1 ppmv (1 часть на миллион по объему), а концентрации NO и NO 2 являются сравнивается по входному и выходному потоку газа; В качестве измерительной установки используется хемилюминесцентный анализатор NO x .Испытания включают первую фазу газового потока в отсутствие какого-либо облучения, чтобы достичь равновесия состава воздуха в камере реактора и абсорбции NO в самом вяжущем материале, что явно не должно учитываться при расчете разложения NO. После этого включается источник ультрафиолетового излучения (или лампа солнечного спектра), и через определенные интервалы времени отбирается состав выходящего газа: концентрация NO обычно сразу падает на несколько процентов и, наконец, возвращается к исходному значению, когда лампа выключается и тест прерван.

При испытаниях на разложение NO x важно помнить, что первая химическая реакция, происходящая на поверхности TiO 2 , — это восстановление NO до NO 2 . Следовательно, после быстрого уменьшения концентрации NO x в установившемся режиме реакции можно наблюдать небольшое увеличение его значения, поскольку падение концентрации NO сопровождается образованием NO 2 . Наконец, NO 2 также восстанавливается следующими реакциями:

[13.1] NO + OH • → NO2 + H +

[13.2] NO2 + OH • → NO3- + H +

Эффективность разложения лабораторных образцов колеблется от примерно 50–60% в условиях потока до полного разложения загрязняющих веществ в условиях партии. в зависимости от концентрации газа, потока и времени облучения. Во многих случаях наблюдалось небольшое снижение фотокаталитической активности при превышении определенного порога влажности, поскольку адсорбция молекул воды на поверхности наночастиц TiO 2 является конкурентной по сравнению с адсорбцией загрязняющих веществ и последующей деградацией (Hüsken et al., 2009).

Результат цепочки реакций разложения NO x привлек большое внимание и некоторую озабоченность, так как заключительный этап реакции включает растворение нитрат-ионов в дожде с образованием азотной кислоты и последующее подкисление дождевой воды, которая попадает в канализацию. . Тем не менее, концентрация NO x в воздухе составляет порядка десятков частей на миллиард (частей на миллиард), и, следовательно, возможная концентрация HNO 3 , которая может попасть в канализацию, чрезвычайно ограничена и, как ожидается, не приведет к любой вредный эффект.

Подобные испытания проводятся с ЛОС в качестве источника загрязнения, среди которых пропанол, бутанол, толуол, формальдегид и ацетон являются наиболее диффузными модельными реагентами. Также в этом случае эффективность удаления составляет почти 100% в условиях партии и около 60% в условиях потока. Экспериментальные испытания, проводимые в условиях потока, несомненно, более актуальны, чем периодические, поскольку они более репрезентативны для реальных рабочих условий этих материалов в эксплуатации.

Раствор — обзор | Темы ScienceDirect

6.3.10 Устойчивость к сульфатной атаке

Строительные растворы могут пострадать от внешнего воздействия сульфата при воздействии среды, богатой сульфатом, или от внутреннего воздействия сульфата из-за присутствия сульфатных соединений в составных частях. Сульфат-ионы могут реагировать с продуктами гидратации цемента (т.е. фазами Ca (OH) 2 , C-S-H и AFm) с образованием эттрингита и гипса. Эти новые фазы вызывают значительное давление расширения прилегающей цементирующей матрицы, что приводит к растрескиванию (Tian and Cohen, 2000).

RA, загрязненный гипсом, вероятно, вступит в реакцию с гидратированным цементом, что приведет к образованию дополнительных фаз эттрингита после затвердевания и, таким образом, к разрушению цементной матрицы (Tovar-Rodriguez et al., 2013; Taylor et al., 2001). Принимая во внимание эту известную уязвимость цемента, было проведено несколько исследований, посвященных влиянию увеличения содержания RA на устойчивость раствора к сульфатной атаке (Aguiar and Selmo, 2004; Ambroise and Péra, 2004, 2008; Lee, 2009; Lee et al., 2005, 2008; Vegas et al., 2009; Ledesma et al., 2015; Мардани-Агабаглу и др., 2015; Чжао и др., 2013; Tovar-Rodriguez et al., 2013).

Tovar-Rodriguez et al. (2013) оценили расширение строительных растворов, изготовленных из незагрязненной и загрязненной гипсом мелкодисперсной фракции RA с содержанием сульфата от 2,9% до 4,3%, хотя это превышало предел общей серы в 1,0%, указанный в EN-13139 (2002). Растворы, изготовленные с незагрязненным мелкодисперсным RA, показали расширение менее 0,05%, тогда как растворы с загрязненным мелким RA расширились на 0.15% –0,20%. Это заметное расширение загрязненных гипсом тонкодисперсных строительных растворов RA, выходящее за пределы безопасного диапазона 0,10%, для которого не будет наблюдаться значительного разложения (Marchand et al., 2002), вероятно, приведет к растрескиванию, вызванному расширением (Aguiar, 2004; Aguiar and Сельмо, 2004).

Получены противоречивые данные о влиянии добавления мелкодисперсного РА на стойкость строительного раствора к сульфатной атаке. После воздействия раствора сульфата натрия потеря веса тонкого строительного раствора RA была примерно в два раза выше, чем у соответствующих контрольных растворов (Fernandez-Ledesma et al., 2016; Vegas et al., 2009; Ledesma et al., 2015), предполагая, что бывший миномет имел более низкую стойкость к сульфатной атаке. Это можно объяснить повышенной проницаемостью раствора RA, что облегчает перенос растворимого сульфата в цементной микроструктуре.

Строительный раствор, изготовленный из 100% мелкодисперсного RCA, однако, оказался более устойчивым к воздействию сульфатов, так как он показал на 25% меньшее расширение, чем контрольный раствор (Mardani-Aghabaglou et al., 2015). Эти улучшенные характеристики были объяснены большей пористостью, вызванной включением RCA, что создало дополнительное пространство для расширения эттрингита, что привело к меньшему расширению образцов.

Повышенная стойкость к воздействию сульфатов также может наблюдаться в минометах, изготовленных с мелким RMA. Поскольку было обнаружено, что мелкодисперсный RMA вызывает пуццолановые реакции с гидратированным цементом, меньшее количество Ca (OH) 2 доступно для реакции с соединениями серы, что приводит к меньшей степени расширения и разрушения. Действительно, это подтверждается исследованием De Lucas et al. (2016), в котором было обнаружено, что строительный раствор, изготовленный из мелкозернистого RMA, был менее подвержен воздействию сульфатов по сравнению с контрольным строительным раствором.

Помимо применения процесса промывки, который позволяет удалять водорастворимые хлориды и сульфаты (Silva et al., 2015c), было предложено обрабатывать мелкие RCA смесью портландцемента и сульфоалюминатного цемента или пуццолановой кислоты. Добавки, могут повысить устойчивость строительного раствора к воздействию сульфатов (Ambroise and Péra, 2008; Zhao et al., 2013). Было обнаружено, что растворы, изготовленные из мелкодисперсного RA, обработанного цементом, показали более низкие потери прочности по сравнению с необработанным мелкодисперсным RA после воздействия раствора сульфата натрия (Ambroise and Péra, 2008).Использование сульфоалюминатного цемента предотвращает реакцию между CaSO 4 из загрязненного гипсом RA и гидроксидом кальция и гидратами алюмината кальция (Ambroise and Péra, 2008). Кроме того, добавление пуццолановых материалов, таких как летучая зола и измельченный гранулированный доменный шлак, снижает количество Ca (OH) 2 , которое может реагировать с гипсом с образованием продуктов расширения (Ge et al. , 2015; Tishmack et al. , 1999; Matschei et al., 2007; Tian, ​​Cohen, 2000).

РАСТВОР ДЛЯ БЕТОННОЙ КЛАДКИ — NCMA

ВВЕДЕНИЕ

В то время как раствор составляет лишь небольшую часть общей площади стены в бетонной кладке (примерно 7 процентов), его влияние на характеристики стены является значительным.Строительный раствор выполняет множество важных функций: он связывает элементы в единый структурный узел, герметизирует стыки от проникновения воздуха и влаги, компенсирует небольшие движения внутри стены, компенсирует небольшие различия между размерами элементов и сцепляется с арматурой стыков, стяжками и анкерами, так что все элементы работают как сборка.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РАСТВОРОВ

ASTM International поддерживает национальные стандарты для строительных растворов и материалов, обычно используемых в строительных растворах, а именно:

Портландцемент (ASTM C150, исх.4d) представляет собой гидравлический цемент (схватывается и затвердевает в результате химической реакции с водой) и является одним из основных компонентов раствора. Типы I (нормальная), II (умеренная сульфатостойкость) и III (высокая ранняя прочность) разрешены согласно ASTM C270 (ссылка 4f). Портландцементы с воздухововлекающими добавками (IA, IIA и IIIA) могут использоваться в качестве альтернативы каждому из этих типов.

Кладочный цемент (ASTM C91, ссылка 4b) — это гидравлический цемент, состоящий из смеси портландцемента или смешанного гидравлического цемента и пластифицирующих материалов (таких как известняк, гашеная или гидравлическая известь) вместе с другими материалами, введенными для влияния на эти свойства. время схватывания, удобоукладываемость, водоудержание и долговечность.Кладочные цементы классифицируются как Тип M, Тип S или Тип N согласно ASTM C270. Кроме того, кладочный цемент типа N можно комбинировать с портландцементом или смешанным гидравлическим цементом для получения растворов типа S или M.

Раствор (ASTM C1329, ссылка 4j) представляет собой гидравлический цемент, аналогичный цементу для каменной кладки, с дополнительным требованием минимальной прочности сцепления.

Гидравлические цементы с добавками (ASTM C595, ссылка 4g) состоят из стандартного портландцемента или портландцемента с воздухововлекающими добавками (обозначается -A), соединенных путем смешивания с такими материалами, как доменный шлак (S) или пуццолан (P & PM), который обычно представляет собой летучую золу.Смешанные цементы типов IS, IS-A, IP, IP-A, I (PM) или I (PM) -A могут использоваться в качестве альтернативы портландцементу для производства строительных растворов, соответствующих ASTM C270. Типы S или SA (шлаковый цемент) также могут использоваться в строительных растворах, удовлетворяющих требованиям спецификации свойств ASTM C270 (таблица 2 данного TEK).

Негашеная известь (ASTM C5, ссылка 4a) представляет собой кальцинированный (обожженный-декарбонизированный) известняк, основными составляющими которого являются оксид кальция (CaO) и оксид магния (MgO). Перед использованием негашеную известь необходимо гашить (химически смешать с водой). Полученную известковую замазку необходимо хранить и дать ей гидратироваться не менее 24 часов перед использованием. Следовательно, негашеная известь редко используется в строительных растворах.

Гашеная известь (ASTM C207, ссылка 4e) представляет собой сухой порошок, полученный путем обработки негашеной извести достаточным количеством воды, чтобы обеспечить ее химическое сродство к воде. ASTM C207 обозначает гашеную известь типа N (нормальная), типа S (специальная) и воздухововлекающая. Гашение гашеной извести не требуется, поэтому гашеная известь пригодна к немедленному использованию и намного удобнее, чем негашеная известь.ASTM C207 ограничивает количество негидратированных оксидов в гашеной извести типа S или SA, обеспечивая прочность строительного раствора, изготовленного с использованием этой извести. Известь типов N или NA обычно не используется в строительных растворах; тем не менее, они разрешены, если испытания или эксплуатационные характеристики показывают, что они не наносят ущерба прочности раствора. Известь с воздухововлекающими добавками разрешена только в растворах, содержащих цемент, не содержащий воздуха.

Заполнители (ASTM C144, ссылка 4c) для строительных растворов состоят из природного или искусственного песка.Промышленный песок — это продукт, полученный путем дробления камня, гравия или доменного шлака с воздушным охлаждением. Он отличается острыми частицами угловатой формы. Пределы градации установлены в ASTM C144 как для природных, так и для промышленных песков. Заполнители, которые не соответствуют этим пределам градации, могут использоваться, если полученный раствор соответствует требованиям спецификации свойств ASTM C270, как показано в таблице 2.

Вода для кладочного раствора (ASTM C270, ссылка 4f) должна быть чистой и не содержать вредных количеств кислот, щелочей или органических материалов.Питьевая вода сама по себе не рассматривается, но вода, полученная из источников питьевого водоснабжения, считается пригодной для использования.

Добавки (также иногда называемые модификаторами или добавками) для строительных растворов (ASTM C1384, ссылка 4k) доступны для различных целей. Добавки функционально классифицируются как усилители сцепления, усилители удобоукладываемости, ускорители схватывания, замедлители схватывания и гидрофобизаторы. Поскольку хлориды ускоряют коррозию стальной арматуры и принадлежностей, ASTM C1384 предусматривает, что добавки добавляют не более 65 ppm (0.0065%) водорастворимого хлорида или 90 частей на миллион (0,0090%) растворимого в кислоте хлорида от веса портландцемента. Точно так же Спецификации для каменных конструкций (ссылка 3) ограничивают примеси до не более 0,2% хлорид-ионов. Документ также ограничивает пигменты для окрашивания не более чем 1-10% от веса цемента в зависимости от типа пигмента.

Влияние материалов на строительный раствор

Благодаря разнообразию доступных материалов, кладочные растворы могут быть составлены так, чтобы обеспечить желаемые свойства для большинства конкретных требований работы. Каждый из отдельных ингредиентов (цемент, известь, песок, вода и любые присутствующие модификаторы) влияет на характеристики раствора. Портландцемент обеспечивает прочность и долговечность. Известь придает удобоукладываемость, удерживает воду, а также обладает некоторыми ограниченными цементирующими и аутогенными лечебными свойствами. Песок действует как наполнитель и придает строительный раствор твердости, помогая уменьшить усадку и контролировать растрескивание. Вода действует как смеситель, смазка, а также необходима для гидратации портландцемента.

Различные варианты материалов изменяют характеристики раствора предсказуемым образом. Изменения в типе цемента способствуют незначительным изменениям характеристик схватывания, удобоукладываемости, цвета и развития прочности. Использование цемента или извести с воздухововлекающими добавками обычно приводит к снижению водопотребности, улучшенной обрабатываемости, повышенной устойчивости к замерзанию-оттаиванию и снижению прочности сцепления. Кладочные цементы, используемые отдельно или в сочетании с портландцементом, обеспечивают растворам отличную удобоукладываемость и устойчивость к замораживанию-оттаиванию; однако прочность сцепления может быть снижена.Следовательно, расчетные допустимые значения растяжения при изгибе варьируются в зависимости от типа раствора и цементных материалов или извести, используемых для неармированной кладки (ссылка 1).

Изменения типа и градации песка влияют на свойства раствора. Природный песок обеспечивает улучшенную обрабатываемость при более низком водопотреблении из-за сферической формы частиц, в то время как промышленный песок требует дополнительной воды из-за своей угловой формы. В общем, хорошо отсортированные заполнители уменьшают расслоение в пластиковом растворе, что, в свою очередь, препятствует вытеканию и улучшает удобоукладываемость.Из песка с низким содержанием мелких частиц обычно образуются жесткие растворы, а из песков с чрезмерным содержанием мелких частиц обычно получаются растворы с более низкой прочностью на сжатие.

ВИДЫ РАСТВОРОВ

Строительные нормы и правила обычно определяют типы строительных растворов, как указано в ASTM C270, Стандартные спецификации для строительных растворов для каменной кладки (ссылка 4f). В этот стандарт включены четыре типа минометов: M, S, N и O. Однако типы M, S и N обычно требуются строительными нормами.Строительные нормы и правила также могут ограничивать использование некоторых строительных растворов для конкретных целей. Например, для эмпирического проектирования фундаментных стен требуется раствор типа M или S, а для кирпичной кладки стеклопакета требуется раствор типа N или S (ссылка 1). В категориях сейсмического расчета требуются портландцемент / известь D, E и F или цементный раствор типа S или M (ссылка 1).

ДОЗИРУЮЩИЙ РАСТВОР

Все типы строительных смесей регулируются одной из двух спецификаций, содержащихся в ASTM C270: спецификации пропорции или спецификации свойств.В проектных документах следует указывать только одну из спецификаций, а не обе. В спецификации пропорции (таблица 1) указаны объемные части каждого ингредиента, необходимые для получения раствора определенного типа. Комбинация портландцемента и извести может использоваться в качестве цементирующего агента в каждом типе строительного раствора. Также доступны кладочные цементы (ссылка 4b) или строительные растворы (ссылка 4j), которые соответствуют требованиям к растворам M, S и N с дополнительным добавлением цемента или без него.

В качестве альтернативы разрешенные материалы могут быть смешаны в контролируемых процентах, если полученный раствор соответствует физическим требованиям, указанным в ASTM C270, как показано в таблице 2.Необходимо соблюдать совокупное соотношение, указанное в таблице 2. Соответствие свойствам ASTM C270 установлено испытательной лабораторией, подготовленной раствором во время предварительной оценки строительного раствора, предложенного для проекта. Затем лаборатория устанавливает пропорции строительного раствора на основе успешных испытаний. Эти пропорции соблюдаются при приготовлении полевого раствора.

ТАБЛИЦА 1 — Требования спецификации пропорции ASTM C270 (см.4)

Таблица 2 — Требования спецификации свойств ASTM C270

СВОЙСТВА КЛАДЧИКА

Многие свойства строительных растворов не поддаются точному определению в количественной терминологии из-за отсутствия окончательных стандартов, по которым их можно было бы измерить. Например, строительный раствор может быть оценен на основе получения удовлетворительного внешнего вида швов.

В зависимости от конкретных обстоятельств для данного проекта критерии выбора раствора основываются на конструктивных соображениях, свойствах раствора в пластическом состоянии или свойствах раствора в затвердевшем состоянии. Рассмотрение каждого необходимо для достижения желаемого результата.

Свойства пластикового раствора

Удобоукладываемость — свойство раствора, которое характеризуется гладкой пластичной консистенцией, что позволяет легко наносить его. Это свойство наиболее важное для каменщика.Растворимый раствор легко растекается под шпателем; прилипает к вертикальным поверхностям при транспортировке, размещении и укладке устройства; поддерживает выравнивание по мере размещения других единиц; и обеспечивает водонепроницаемое закрытое соединение при обработке.

После того, как пропорции смеси определены, добавление воды должно соответствовать количеству, необходимому для улучшения укладки раствора без ущерба для способности поддерживать кирпичную кладку. Достаточное содержание воды способствует тесному контакту между блоком и раствором, что необходимо для удовлетворительного сцепления.В то время как содержание воды имеет наибольшее влияние на удобоукладываемость раствора, вяжущие материалы, градация заполнителя и воздухововлечение также вносят свой вклад в меньшей степени.

Водоудержание раствора — это мера способности раствора сохранять свою пластичность при воздействии атмосферы или поглощающих сил бетонной кладки. Растворы с низкой влагоудерживающей способностью затвердевают быстрее, что затрудняет укладку каменщика и регулировку блока кладки во время укладки.Растворы с желаемыми водоудерживающими характеристиками позволяют каменщику уложить слой раствора на два или три блока впереди перед тем, как разместить последующие блоки. Водоудерживающая способность зависит от свойств вяжущих материалов, градации песка и пропорций раствора.

Промежуток времени между нанесением раствора и укладкой блока должен быть сведен к минимуму, поскольку удобоукладываемость будет снижаться по мере впитывания воды в блок. Если пройдет слишком много времени, прежде чем блок будет помещен на новый слой раствора, блоки будет труднее разместить, и связь будет уменьшена.

При испарении воды для затворения из раствора может потребоваться повторный темперирование (добавление воды). Как правило, это не опасно, если это делается до гидратации раствора. Чтобы избежать эффекта застывания при гидратации, раствор должен быть помещен в окончательное положение в течение 2½ часов после первоначального смешивания (ссылка 3), если не используются специальные добавки, замедляющие схватывание.

Свойства затвердевшего раствора

Свойства затвердевшего раствора, которые влияют на характеристики готовой бетонной кладки, включают сцепление, прочность на сжатие и долговечность.Эти свойства трудно измерить, кроме как в лабораторных или полевых образцах, приготовленных в контролируемых условиях. Тем не менее, ASTM C1324, Стандартный метод испытаний для исследования и анализа затвердевшего кладочного раствора (ссылка 4i), предоставляет процедуры петрографического исследования и химического анализа компонентов кладочного раствора в затвердевшем состоянии. 0,35 унции. (10 г) пробы обычно достаточно как для петрографического, так и для химического анализа. Однако при получении образца важно убедиться, что образец является репрезентативным для рассматриваемого раствора, т.е.е. оригинальный миномет в отличие от минометов или других минометов, использованных в проекте.

Связка — это термин, используемый для описания как степени контакта между строительным раствором и материалом, так и силы адгезии. Связь является функцией нескольких факторов, включая свойства строительного раствора, характеристики поверхности единицы, качество изготовления и отверждение. При прочих равных условиях прочность сцепления будет увеличиваться по мере увеличения прочности раствора на сжатие, хотя и не прямо пропорционально. Связь также может быть эффективно увеличена за счет использования правильно разработанных растворов с содержанием воды, обеспечивающих хорошую удобоукладываемость.

Прочность на сжатие, возможно, является наиболее часто измеряемым свойством строительного раствора, но, возможно, наиболее неправильно понимается. Если результаты прочности на сжатие предназначены для использования для определения соответствия строительного раствора характеристикам ASTM C270, испытания прочности на сжатие должны проводиться в соответствии с лабораторными процедурами, требуемыми ASTM C270. Тем не менее, испытания на сжатие полевого раствора должны проводиться в соответствии с ASTM C780, Стандартным методом испытаний для оценки строительных растворов для простой и армированной каменной кладки (см. 4h) и предназначена только для проверки соответствия материалов и процедур, а не для определения прочности раствора (ссылка 3). ASTM C780 не содержит требований к минимальной прочности на сжатие полевого раствора. Прочность раствора в стене будет намного выше, чем при полевых испытаниях, из-за пониженного водоцементного отношения из-за поглощения воды в смеси каменной кладкой и значительного уменьшения коэффициента формы в стыке раствора по сравнению с кубиком для испытания раствора. ASTM C 780 признает это и утверждает, что прочность не должна рассматриваться как репрезентативная для фактической прочности раствора.

Прочность раствора также является важным фактором для парапетов или других стен, подвергающихся экстремальному воздействию погодных условий. Превышение песка или выдержки может снизить срок службы. Высокопрочные и воздухововлекающие растворы обеспечивают повышенную прочность. Для более подробного обсуждения полевых испытаний строительного раствора см. TEK 18-5B, Испытания строительного раствора (ссылка 2).

Список литературы

  1. Требования строительных норм для каменных конструкций, ACI 530-02 / ASCE 5-02 / TMS 402-02.Сообщено Объединенным комитетом по стандартам кладки, 2002 г.
  2. Испытание кладочного раствора, TEK 18-5B. NCMA, 2014.
  3. Технические условия для каменных конструкций, ACI 530.1-02 / ASCE 6-02 / TMS 602-02. Сообщено Объединенным комитетом по стандартам кладки, 2002 г.
  4. 2004 Ежегодная книга стандартов ASTM, Американское общество испытаний и материалов:
    4a. C5-03, Стандартные технические условия на негашеную извести для строительных целей.
    4б. C91-03a, Стандартные технические условия на кладочный цемент.
    4с.C144-03, Стандартные технические условия на заполнитель для кладочного раствора.
    4д. C150-04, Стандартные технические условия на портландцемент.
    4e. C207-04, Стандартные технические условия на гидратированную известь для кирпичной кладки.
    4f. C270-03b, Стандартные технические условия на строительный раствор для каменной кладки.
    4г. C595-03, Стандартные спецификации для смешанных гидравлических цементов.
    4ч. C780-02, Стандартный метод испытаний для оценки строительных работ и строительных растворов для простой и усиленной каменной кладки.
    4i.C1324-03, Стандартный метод испытаний для исследования и анализа затвердевшего кладочного раствора.
    4j. C1329-04, Стандартные технические условия на цементный раствор.
    4к. C1384-03, Стандартные спецификации для добавок для строительных растворов.

NCMA TEK 9-1A, доработка 2004 г.

NCMA и компании, распространяющие эту техническую информацию, не несут никакой ответственности за точность и использование информации, содержащейся в этой публикации.

ИСПЫТАНИЕ КЛАДЧАТОГО РАСТВОРА — NCMA

ВВЕДЕНИЕ

Кладочные растворы состоят из вяжущих материалов, заполнителей, воды и добавок, если это указано. Вяжущие материалы включают портландцемент, кладочный цемент, строительный цемент, шлаковый цемент, смешанный гидравлический цемент, гидравлический цемент, негашеную известь, гашеную известь и известковую замазку. Заполнители состоят из природного или искусственного песка.Добавки могут включать такие материалы, как красящие пигменты, водоотталкивающие агенты, ускорители, замедлители схватывания и воздухововлекающие агенты. Эти материалы описаны в «Растворах для бетонной кладки», TEK 9-1A (ссылка 1).

Проверка качества раствора, приготовленного на месте, довольно необычна, за исключением крупных работ или основных объектов. Когда требуется испытание строительного раствора, важно, чтобы все участвующие стороны обладали доскональными знаниями спецификаций строительного раствора, методов испытаний и стандартных отраслевых практик.Неправильная интерпретация этих стандартов может привести к неправильному тестированию и путанице в отношении соответствия спецификациям.

Обычно проектные спецификации требуют, чтобы строительный раствор соответствовал Стандартным техническим условиям для строительного раствора для каменной кладки, ASTM C270 (ссылка 2). Допускаются два метода демонстрации соответствия ASTM C270: определение пропорции или спецификация свойств. Обратите внимание, что эти параметры соответствия полностью независимы друг от друга; требования одного не должны использоваться вместе с другим.Из двух вариантов гораздо чаще используется указание пропорции. TEK 9-1A подробно описывает требования к пропорциям.

Хотя физические испытания раствора не требуются для демонстрации соответствия спецификации пропорции, раствор часто испытывают для проверки консистенции на протяжении всей работы, чаще всего путем проникновения конуса или испытания на прочность на сжатие. Спецификация свойств требует проведения испытаний на подготовленном в лаборатории растворе, чтобы продемонстрировать соответствие установленным минимальным пределам прочности на сжатие, минимальному удержанию воды и максимальному содержанию воздуха.Эта информация необходима для подачи документов, поэтому выполняется до начала строительства. Если в соответствии с Международным строительным кодексом (ссылка 3) требуется специальный осмотр, специальный инспектор в рамках своих обязанностей должен проверить соответствие утвержденным пропорциям смеси для готового раствора на месте. В этом TEK рассматриваются как испытания на согласованность, так и испытания для проверки соответствия спецификации свойств.

Подготовленный на месте и предварительный строительный раствор должен быть оценен с использованием стандартного метода испытаний для предварительного строительства и оценки строительных растворов для простой и усиленной каменной кладки, ASTM C780 (ref.4), который включает следующие методы испытаний: консистенция путем проникновения конуса; сохранение консистенции за счет проникновения конуса; консистенция по модифицированному пенетрометру бетона; соотношение раствор-заполнитель и содержание воды; содержание воздуха; и прочность на сжатие. Обратите внимание, что прочность раствора на сжатие не является точным показателем прочности раствора в стене или прочности на сжатие кирпичной стены. Это подробно обсуждается в разделе «Испытания на прочность при сжатии готового раствора в полевых условиях» ниже.

Обратите внимание, что физические свойства этих оценок полевых растворов нельзя сравнивать со значениями, требуемыми спецификацией свойств ASTM C270. Фактически, ASTM не публикует минимальных требований к прочности на сжатие для готового раствора.

Когда свежий раствор наносится на бетонные блоки во время строительства, его характеристики немедленно начинают изменяться из-за поглощения воды каменными блоками. Однако почти все доступные методы испытаний строительного раствора выполняются на строительном растворе до того, как он вступит в контакт с каменными плитами.Следовательно, можно ожидать, что свойства отобранного и испытанного раствора будут значительно отличаться от свойств раствора, контактирующего с каменными блоками. Поскольку условия оборудования и окружающая среда могут сильно отличаться от работы к работе, свойства пластикового раствора могут также измениться, чтобы обеспечить качественное строительство. По этой причине для полевых испытаний строительного раствора не существует критериев «годен / не годен».

Стандартное руководство

по обеспечению качества строительных растворов, ASTM C1586 (ссылка 5), содержит руководство по правильному использованию ASTM C270 и C780 для оценки кладочного раствора, производимого в лаборатории и на строительной площадке.

СООТВЕТСТВИЕ РАСТВОРУ

Наиболее важным аспектом контроля качества строительного раствора является постоянство на протяжении всего строительного проекта. Методы испытаний, описанные в ASTM C780, предназначены для оценки этой согласованности. Результаты испытаний, полученные в ходе строительства, сравниваются с исходной оценкой до начала строительства.

Тест на проникновение конуса позволяет количественно измерить консистенцию раствора.Значения испытаний указывают на удобоукладываемость строительного раствора, на которую может влиять содержание воды, агрегатные свойства, свойства партии и другие факторы. Проверенные значения, вероятно, будут изменяться на протяжении всего проекта из-за различных условий на месте, а также из-за различий в содержании влаги и характеристиках поглощения кирпичной кладки.

Испытания на проникновение конуса

выполняются путем опускания конического плунжера с заданной высоты в измеряемый образец раствора и измерения полученной глубины проникновения, как показано на рисунке 1.

Рис. 1 — Консистенция раствора, измеренная с помощью конического пенетрометра

СООТНОШЕНИЕ МАТЕРИАЛА

Обеспечение качества строительных растворов часто включает проверку того, что растворные материалы имеют указанные пропорции. Приложение A4 ASTM C780 предоставляет метод отбора проб раствора с поля и определения отношения заполнителя к вяжущему материалу в пробе по весу.Образец строительного раствора пропускают через сито № 100 (150 мкм) для определения процентного содержания материала крупнее 150 мкм. Эти результаты сравниваются с ситовым анализом заполнителя, используемого в растворе, чтобы определить, какая часть материала, проходящего через сито, является заполнителем, а какая — вяжущим материалом.

Для завершения расчетов по методу испытаний необходимо также определить содержание воды в растворе, как указано в Приложении A4.

ИСПЫТАНИЕ РАСТВОРА НА ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ

Одно из наиболее признанных свойств кладки — прочность на сжатие. Хотя это свойство может быть не самым важным для кладочного раствора, оно часто воспринимается как таковое, потому что значения прочности на сжатие в целом понятны и их относительно легко определить. Однако иногда существует путаница и неправильное толкование при интерпретации требований проектной спецификации к прочности строительного раствора, потому что есть несколько различных методов испытания прочности на сжатие, включенных в стандарты ASTM и строительные нормы и правила. Эти методы были разработаны для удовлетворения конкретных потребностей, и они отличаются друг от друга требованиями к испытаниям для получения, кондиционирования и испытания образцов строительных растворов и образцов.Обратите внимание, что прочность раствора на сжатие, определенная в лаборатории, не указывает ни на прочность раствора в стене, ни на прочность на сжатие кладки (т. Е. Стены). Спецификация для каменных конструкций (ссылка 6) включает две альтернативы для документирования прочности каменной кладки на сжатие; один основан на типе раствора и прочности каменных блоков на сжатие; второй основан на испытании на сжатие каменных призм.

Испытание на прочность при сжатии лабораторного раствора

Проверка соответствия спецификации свойств ASTM C270 требует, чтобы прочность раствора на сжатие была проверена в соответствии со Стандартным методом испытания прочности на сжатие гидравлических цементных растворов (с использованием 2-дюйм.или 50-мм кубические образцы), ASTM C 109 (ссылка 7), с изменениями, касающимися хранения и кондиционирования образцов.

Испытания на прочность при сжатии в соответствии с ASTM C270 проводятся на образцах, которые пропорциональны, смешаны и кондиционированы в испытательной лаборатории. Содержание воды в образце раствора таково, что текучесть раствора должна составлять 110 ± 5%. Образцы для испытаний на прочность на сжатие представляют собой кубики раствора размером 2 дюйма (51 мм), отлитые в неабсорбирующие формы (см. Рисунок 2) и отвержденные во влажном помещении или влажном шкафу, отвечающем требованиям ASTM C511, Стандартные технические условия для смесительных, влажных и влажных помещений. и резервуары для хранения воды, используемые при испытании гидравлических цементов и бетонов (см.9), пока не будут проведены испытания.

Методы испытаний

ASTM подчеркивают важность особой осторожности при соблюдении процедур испытаний, используемых для проверки требований C270. Согласно примечанию 8 к ASTM C109: «Надежные результаты прочности зависят от тщательного соблюдения всех указанных требований и процедур. Ошибочные результаты в определенный период испытаний указывают на то, что некоторые требования и процедуры не были тщательно соблюдены, например, те, которые охватывают испытания образцов, как предписано в 10.6.2 и 10.6.3. Неправильное центрирование образцов, приводящее к наклонным изломам или боковому смещению одной из головок испытательной машины во время нагружения, приведет к снижению прочности ».

Для облегчения центрирования образцов для испытаний требуется, чтобы машина для испытаний на сжатие имела верхний опорный блок со сферической посадкой, прикрепленный к центру верхней головки. Опорная поверхность по диагонали или диаметра требуется, чтобы быть только немного больше, чем диагонали или диаметра образца.

Рис. 2 — Образцы кубиков из строительного раствора для испытаний на прочность на сжатие

Испытания на прочность при сжатии готового раствора

Прочность на сжатие — одно из наиболее часто проверяемых свойств полевого раствора. Испытание, описанное в ASTM C780, дает представление о консистенции раствора во время строительства, а не , а не , как показатель прочности кладки на сжатие или даже раствора в стене.Результаты испытаний на прочность при сжатии следует периодически сравнивать для оценки однородности. Эти результаты испытаний можно сравнить с результатами испытаний перед строительством аналогичным образом приготовленного раствора , чтобы получить ссылку на предварительно утвержденную прочность раствора, приготовленного в лаборатории.

Нужны грамотные интерпретации результатов. В качестве примера рассмотрим соотношение воды и цемента в растворе, которое может существенно повлиять на испытанную прочность. Строительный раствор корректируется с учетом полевых условий: в жаркий солнечный день каменщику может потребоваться более пластичный раствор с более высоким содержанием воды.Строительный раствор, отобранный в этот день, будет иметь более низкую испытанную прочность на сжатие, чем аналогичный раствор, отобранный в более прохладный, влажный день, который, вероятно, будет смешан с меньшим количеством воды. Однако конечный результат — состояние раствора в стене — может быть очень сопоставимым. Эти факторы необходимо учитывать при интерпретации результатов испытаний на прочность при сжатии готового раствора.

Обратите внимание, что результаты этих оценок не являются репрезентативными для прочности раствора в стене, скорее, они представляют только приблизительную прочность раствора.Испытанная прочность на сжатие полевого раствора может быть значительно меньше, чем у затвердевшего раствора, по нескольким причинам.

  • Образцы строительного раствора отливают в неабсорбирующие формы, тогда как раствор в стене подвергается всасыванию из впитывающих блоков кладки, что снижает соотношение воды и цемента, что, в свою очередь, увеличивает прочность на сжатие.
  • Соотношение сторон испытуемых образцов больше, чем у строительных швов. Типичный растворный шов на дюйма.(9,5 мм) высотой и глубиной не менее 1 дюйма (25 мм), дает широкую, устойчивую конфигурацию, которая, естественно, способна выдерживать большую нагрузку, чем сравнительно более высокие и более тонкие образцы раствора, используемые для оценки материала. При испытании с соотношением сторон: 1 значения прочности на сжатие испытанного раствора обычно составляют от 8000 до 10 000 фунтов на квадратный дюйм (от 55,16 до 68,95 МПа).

По этим, а также по другим причинам, результаты испытаний полевого раствора на сжатие никогда не следует сравнивать с требованиями таблицы 2 ASTM C270, которые применяются только к растворам, приготовленным в лаборатории.

ASTM C780 разрешает использование кубических или цилиндрических форм. Формы для цилиндров диаметром 2 или 3 дюйма (51 или 76 мм) имеют высоту, вдвое превышающую диаметр. Из-за более высокого соотношения сторон цилиндрических образцов испытания на цилиндрических образцах приводят к получению испытанных значений прочности на сжатие примерно на 15% меньше, чем у кубических образцов из того же раствора. Если результаты испытаний цилиндра необходимо напрямую сравнивать с результатами испытаний кубов, к результатам образца цилиндра следует применять поправочные коэффициенты.

Сразу после взятия пробы раствора его помещают в формы, уплотняют и накрывают, чтобы предотвратить испарение в соответствии с процедурами, предписанными C780.Заполненные формы хранятся в течение 24 часов в условиях, максимально приближенных к лабораторным, после чего их транспортируют в лабораторию и хранят во влажном помещении еще 24 часа. Затем образцы снимают с форм и хранят во влажном помещении или туалете до 2 часов до испытания на прочность на сжатие.

Перед испытанием баллоны из раствора закрывают гипсом или серным герметиком, чтобы обеспечить однородные параллельные опорные поверхности. Однако кубики строительного раствора испытываются без крышек, поскольку формованные кубические поверхности обеспечивают гладкую и однородную опорную поверхность.Образцы испытываются во влажном состоянии. Ось образца совмещена с центром тяги сферически установленного (верхнего) подшипникового узла машины для сжатия. Нагрузка прикладывается к образцу непрерывно и без ударов до разрушения, при этом указываются прочность на сжатие, тип разрушения и внешний вид раствора.

Стандарт

Единых строительных норм и правил 21-16, Образцы для полевых испытаний строительного раствора (ссылка 10), содержал другой метод получения образцов для испытаний на прочность при сжатии.Этот метод предусматривает нанесение раствора на кладку толщиной от ½ до ⅝ дюйма (от 13 до 16 мм) и выдержку в течение одной минуты. Затем раствор снимается с устройства и помещается в куб или цилиндр для испытания прочности на сжатие. Однако этот метод испытаний больше не используется и не упоминается в действующих нормах и стандартах и ​​не дает результатов, которые можно было бы сравнить со свойствами C270.

УДЕРЖАНИЕ ВОДЫ

Спецификация свойств ASTM C270 требует минимального водоудержания 75% при испытаниях в соответствии со Стандартным методом испытаний на водоудержание гидравлических строительных растворов и штукатурок на цементной основе, ASTM C1506 (ref. 15). Этот тест был разработан для измерения способности раствора удерживать воду в смеси под всасыванием соседнего кирпичного блока. Некоторое количество воды, поглощаемой устройством, полезно, но слишком большое может быть вредным.

Удержание воды определяется в лаборатории путем измерения «начального расхода» раствора и «расхода после всасывания». Начальный поток — это процентное увеличение диаметра образца строительного раствора, когда он помещается на стол и падает 25 раз за 15 секунд.Та же процедура используется для определения потока после того, как часть воды из раствора была удалена с помощью приложенного вакуума, который предназначен для имитации всасывания блоков кладки на раствор. Удержание воды — это отношение потока после всасывания к начальному потоку, выраженное в процентах.

СОДЕРЖАНИЕ ВОЗДУХА

Спецификация свойств ASTM C270 включает ограничение на содержание воздуха в растворе. Как правило, большее содержание воздуха приводит к большей прочности и удобоукладываемости раствора, но снижает прочность сцепления раствора.

Содержание воздуха определяется в соответствии с ASTM C91, за исключением того, что раствор, приготовленный в лаборатории, должен быть из материалов и пропорций, используемых при строительстве. Содержание воздуха в строительном растворе определяется расчетом с использованием веса образца строительного раствора с учетом всех использованных материалов. Для расчета требуются точные измерения всех материалов и знание удельного веса этих материалов.

ASTM C780 также включает процедуры для определения содержания воздуха в растворе с использованием метода давления или объема, любой из которых может использоваться в повторяющихся испытаниях для оценки влияния изменений времени перемешивания, процедур перемешивания или других переменных.

ПРОЧНОСТЬ ГИБКОЙ СВЯЗИ

Стандартные технические условия ASTM C1329 для строительного цемента (ссылка 11) покрывают дополнительные требования к строительным растворам, использующим строительный цемент в качестве вяжущего материала. Хотя цементный раствор похож на кладочный цемент, он должен обеспечивать минимальную прочность сцепления и иметь более низкое содержание воздуха, чем кладочный цемент. Цементный раствор разрешается использовать в зданиях, отнесенных к категориям сейсмостойкости D, E или F, в то время как кладочный цемент и строительный раствор типа N не могут использоваться как часть системы сопротивления боковой силе для этих зданий (см.12). Испытание на соответствие прочности связи на изгиб проводится в соответствии со Стандартным методом испытаний ASTM C1072 для измерения прочности связи на изгиб каменной кладки (ссылка 13). Этот метод, в свою очередь, основан на стандартных методах испытаний для оценки прочности сцепления кладки, ASTM C1357 (ссылка 14). В C1357 используется призма, построенная из «стандартных блоков каменной кладки», определенных для этого использования как сплошные блоки размером 3⅝ x 2¼ x 7⅝ дюймов (92 x 57 x 194 мм). Связь строительным раствором определяется путем расчета модуля разрыва на основе гаечных ключей от призмы с использованием устройства для испытания связующего ключа. C1072 включает подробные требования к заполнителям, конструкции смеси, производству, размеру, отверждению и содержанию влаги в «стандартных» бетонных кладках, используемых для определения соответствия.

Список литературы

  1. Растворы для бетонной кладки, ТЭК 9-1А. Национальная ассоциация бетонных каменщиков, 2004 г.
  2. Стандартные технические условия на строительный раствор для каменной кладки, ASTM C270-14. ASTM International, Inc., 2014 г.
  3. Международный строительный кодекс. Совет Международного кодекса, 2012.
  4. Стандартный метод испытаний для предварительного строительства и оценки строительных растворов для простой и усиленной каменной кладки, ASTM C780-14. ASTM International, Inc., 2014.
  5. Стандартное руководство по обеспечению качества строительных растворов, ASTM C1586-05 (2011). ASTM International, Inc., 2011.
  6. Спецификация каменных конструкций, TMS 602-13 / ACI 530.1-13 / ASCE 6-13. Отчет Объединенного комитета по стандартам кладки, 2013 г.
  7. Стандартный метод испытаний гидравлических цементных растворов на сжатие (с использованием кубических образцов размером 2 дюйма или 50 мм), ASTM C109 / C109M-13. ASTM International, Inc., 2013.
  8. Стандартные технические условия для каменного цемента, ASTM C91 / C91M-12. ASTM International, Inc., 2012.
  9. Стандартные технические условия на смесительные камеры, влажные камеры, влажные помещения и резервуары для хранения воды, используемые при испытании гидравлических цементов и бетонов, ASTM C511-13. ASTM International, Inc., 2013.
  10. Образцы для полевых испытаний строительных растворов, Стандарт UBC 21-16, Международная конференция строительных служащих, 1994.
  11. Стандартные технические условия на цементный строительный раствор, ASTM C1329 / C1329M-12. ASTM International, Inc., 2012.
  12. Требования строительных норм и правил для каменных конструкций, TMS 402-13 / ACI 530-13 / ASCE 5-13. Отчет Объединенного комитета по стандартам кладки, 2013 г.
  13. Стандартный метод испытаний для измерения прочности сцепления на изгиб кладки, ASTM C1072-13e1. ASTM International, Inc., 2013.
  14. Стандартные методы испытаний для оценки прочности сцепления кладки, ASTM C1357-09. ASTM International, Inc., 2009.
  15. Стандартный метод испытаний на водоудержание гидравлических строительных растворов и штукатурок на цементной основе, ASTM C1506-09. ASTM International, Inc., 2009.

NCMA и компании, распространяющие эту техническую информацию, не несут никакой ответственности и обязательств за точность и применение информации, содержащейся в этой публикации.

Влияние Starkeya novella на механические и микроструктурные свойства цементных растворов

Материалы на основе цемента подвержены деградации в течение срока службы.Большинство структурных повреждений было связано с коррозией арматуры из-за проникновения хлоридов, реакции щелочных агрегатов и / или сульфатной атаки. Микробная активность, особенно в точках сбора сточных вод, таких как канализационные трубы, может нарушить целостность бетонных конструкций. В этом исследовании сообщается об экспериментальной работе, проведенной для определения влияния бактерий Starkeya novella видов на механические и микроструктурные свойства цементных растворов.Призмы для строительного раствора были приготовлены из отобранного обычного портландцемента (OPC) и портландского пуццоланового цемента (PPC) на кенийских рынках. Бактериальный раствор с концентрацией 1,0 × 10 7 клеток / мл использовали либо в качестве смеси воды, либо в качестве среды для отверждения, либо в качестве того и другого. Для изготовления призм из раствора для контрольных образцов использовалась дистиллированная вода. Прочность на сжатие определяли после 7 -го , 28 -го , 56 -го и 90 -го дня отверждения. Сканирующая электронная микроскопия (SEM) была протестирована как на бактериальных, так и на контрольных призмах из строительного раствора после 28 -го дня отверждения.И PPC, и OPC продемонстрировали значительное снижение прочности на сжатие для строительных растворов, приготовленных с помощью бактерий, по сравнению с контролями. Анализ SEM показал сильную эрозию микроструктуры микробных растворов. Это было обозначено массивным образованием эттрингита и гипса, которые вредны для строительного раствора / бетона.

1. Введение

Бетон и / или строительный раствор в больших объемах используются во всем мире для строительства дорог, мостов, канализационных систем и / или железнодорожных путей [1]. Прочность бетона и / или раствора является ключевым аспектом при оценке срока службы конструкций на основе цемента.Материалы на основе цемента подвержены деградации из-за воздействия внешних процессов, таких как карбонизация, сульфатная атака и / или попадание хлоридов [1–3]. Воздействие на бетонные конструкции агрессивной среды запускает механизмы деградации, которые приводят к выходу из строя и / или увеличению затрат на ремонт критических строительных конструкций.

Большинство транспортных и сборных систем, таких как канализационные трубы, изготовлены из цементного раствора / бетона. Эти структуры подвержены деградации из-за микробной активности, которая создает химически агрессивную среду, подходящую для разрушения таких структур [4]. Хотя микроорганизмы образуют невидимые тонкие биопленки на поверхности бетона, они способны разрушать бетонные конструкции [5, 6]. Хотя был проведен ряд исследований для изучения влияния химической серной кислоты на разрушение бетона, мало внимания уделялось разложению микроорганизмов, присутствующих в агрессивных средах, таких как канализационные системы [7, 8].

Микробный метаболизм приводит к синтезу сероводорода (H 2 S) сероредуцирующими бактериями (SRB) в канализационных сетях.Образующийся сероводород биологически окисляется с образованием биогенной серной кислоты (H 2 SO 4 ) [9]. Образовавшаяся биогенная серная кислота снижает pH бетона, что является подходящим условием для биоразложения [10]. Кроме того, образовавшаяся кислота может реагировать с компонентами цементного раствора / бетона с образованием других вредных расширяющихся продуктов, таких как гипс и эттрингит [10, 11]. Эту форму разрушения бетона обычно называют разложением, вызванным микробами (MID) [4].

Разрушения конструкций из-за MID сокращают срок службы бетонных конструкций с прогнозируемых 100 лет практически до 30–50 лет. В суровых условиях срок службы бетона может быть сокращен до 10 лет [12]. Эта форма разрушения бетонных конструкций не только увеличивает стоимость ремонта, но и оказывает огромное негативное влияние на здоровье и окружающую среду. Это происходит из-за образования неприятных газов, таких как сероводород [4, 13–15]. Биоразрушение материалов на основе цемента включает в себя ряд химических, физических и биологических реакций, которые происходят в сложной системе с участием микробов, материала и окружающей среды [16].

Порча бетона в результате микробной атаки впервые была задокументирована Паркером [6]. Он (Паркер) выделил 5 штаммов бактерий вида Thiobacillus с корродированной поверхности бетона и сообщил, что изолированные штаммы бактерий обладают способностью вырабатывать биогенную кислоту, приводящую к коррозии бетона. Munyao et al., 2020 [17], сообщили, что Thiobacillus intermediateus ухудшает микроструктуру обычного портландцементного раствора. Несколько других исследователей показали, что активность видов Thiobacillus в разрушении бетонных конструкций увеличивается с увеличением влажности, кислорода и сероводорода [18, 19].

В развивающихся странах, таких как Кения, есть много сообщений о случаях структурных сбоев, которые привели к гибели людей и / или утрате собственности. Большинство этих отказов связано с плохим качеством изготовления, несоответствием качества других материалов, таких как песок, заполнители и вода для смешивания. Несмотря на то, что в этом регионе было проведено множество исследований для изучения использования других вяжущих материалов, таких как пуццоланы, для улучшения свойств существующего обычного портландцемента (OPC) и желаемого качества воды для смешивания, очень мало внимания уделялось вклад микробов на характеристики материалов на основе цемента.

Starkeya novella , ранее называвшаяся Thiobacillus novellus , была впервые выделена Старки [20, 21]. Некоторым исследователям удалось показать, что Thiobacillus novellus , в настоящее время называемый Starkeya novella , обладает способностью к хемолитоавтотрофному росту с использованием тиосульфата в качестве источника энергии [22]. Работа, проведенная в этом эксперименте, включала моделированные лабораторные исследования для определения влияния бактерий Starkeya novella вида на механические и микроструктурные свойства цементных растворов из PPC и OPC.

2. Материалы и методы
2.1. Материалы

Опытные цементы типа обычного портландцемента (OPC) CEM I 42.5 и портланд-пуццоланового цемента (PPC) CEM IV 32.5, соответствующие KS EAS 18: 1-2017 [23], были отобраны на местном заводе по производству цемента в Кении. Стандартный песок ISO, приобретенный у компании Societe Nouvelle Du Littoral, был использован для приготовления призм из раствора, как описано в EN 196-1 [24]. Состав тестовых цементов, использованных в этом эксперименте, был представлен в таблице 1.Реагенты аналитической чистоты (AR) использовали для приготовления питательной среды для бактерий. Химические реагенты включали хлорид кальция (CaCl 2 ), агар, дикалийфосфат (K 2 HPO 4 ), пентагидрат тиосульфата натрия (Na 2 SO 3 . 5H 2 O), железо ( III) гексагидрат хлорида (FeCl 3 .6H 2 O), моногидрат сульфата марганца (II) (MnSO 4 .H 2 O), гептагидрат сульфата магния (MgSO 4 .7H 2 O) и сульфата аммония ((NH 4 ) 2 SO 4 ). Бактерия Starkeya novella , обозначенная как DSM 506, была приобретена в Leibniz-Institut DSMZ Deutsche Sammlung Von Mikroorganismen und Zellkulture GmbH, Германия. Среду для культивирования готовили с использованием стерилизованной дистиллированной воды.

9000 3,4 5,3

0,3 044635


% Состав оксида OPC PPC

CaO 64.8 45,6
MgO 1,1 0,9
Al 2 O 3 5,4 10,7
3,4
SiO 2 20,7 32,6
SO 3 2,3 2,1
K 2

41 O

Na 2 O 0,2 0,25
LOI 1,8 2,2

2,2 Методы
2.

2.1. Определение оксидов цемента

Химический состав каждого испытуемого цемента был определен с использованием метода рентгеновской флуоресценции (XRF). В этом эксперименте использовалось оборудование PANalytical XRF модели Epsilon3 XLE .0,900 г каждого испытуемого цемента точно взвешивали в платиновом тигле и смешивали с 9,000 г тетрабората лития в качестве флюса. Полученную смесь расплавляли в установке для плавления газов M4 в течение 17 минут с образованием стеклянной бусины. Сформированные стеклянные шарики хранили в эксикаторе для охлаждения перед переносом в XRF-прибор для анализа. Каждый тестовый цемент анализировали в трех экземплярах, и средние значения сведены в таблицу, как показано в таблице 1.

2.2.2. Определение потерь при возгорании (LOI)

Тройные образцы каждого испытанного цемента подвергались испытанию на потерю при возгорании.LOI определяли гравиметрически, как описано в KS EAS 18: 1-2017 [23]. 1.000 г каждого испытуемого цемента точно взвешивали и переносили в тигель из кремнезема, который уже был взвешен и тарирован. Затем тигель с образцом помещали в печь, установленную на 975 ° C, на 1 час. Тигель с образцом охлаждали в эксикаторе. LOI выражали в процентах от разницы масс до и после воспламенения.

2.2.3. Микробное культивирование

Starkeya novella

Культивирование Starkeya novella проводили в микробиологических лабораториях Университета Эмбу, Кения.Среда для роста бактерий была составлена, как описано в руководстве DSMZ. Определенное количество каждого из реагентов точно взвешивали и растворяли в 1000 мл дистиллированной воды, как показано в таблице 2. pH полученного раствора доводили до 6,6, используя смесь Na 2 CO 3 и NaHCO 3. . Это было сделано для достижения желаемого оптимального роста бактерии. Полученный раствор стерилизовали автоклавированием при температуре 125 ° C. Затем стерилизованный раствор охлаждали до комнатной температуры и осторожно добавляли чистые споры Starkeya novella .Добавляли 10,0 г Na 2 SO 3 . 5H 2 O и 12,0 г агара, которые служили источником питательных веществ для бактерий. Инкубацию проводили на шейкере при температуре 30 ° C в течение 5 дней. Концентрация бактерий поддерживалась на уровне 1,0 × 10 7 клеток / мл. Полученный бактериальный раствор хранили в стерилизованном контейнере для использования при перемешивании и отверждении образцов строительных растворов.


Химический ингредиент Количество в граммах

CaCl 2 0.10
K 2 HPO 4 4,00
MgSO 4 .7H 2 O 0,10

MnSO6 9 .0002

(NH 4 ) 2 SO 4 0,10
Агар 12,00
FeCl 2 . 6H6H 9044 9044 2 .6H6H 0,06 2 СО 3 .5H 2 O 10,00

2.2.4. Приготовление призм из строительного раствора

Тестовые цементы были приготовлены и отлиты в формы размером 40 мм × 40 мм × 160 мм, как определено в KS EAS 148: 1-2000 [25]. Призмы для испытательного раствора были изготовлены как из OPC, так и из PPC. Для каждого испытательного цемента было проведено три серии испытаний. Первый набор был контрольным образцом, который был отлит и отвержден в дистиллированной воде. Этот конкретный набор был обозначен как OPC H 2 O (H 2 O) и PPC H 2 O (H 2 O).Второй набор включал приготовление испытательного цемента с бактериальным раствором в виде водной смеси и отверждение в дистиллированной воде. Эта конкретная установка была обозначена как OPC SK (H 2 O) и PPC SK (H 2 O). Третья установка включала заливку тестовых цементов с раствором бактерий в качестве воды для смешивания и отверждение призм раствора в растворе бактерий. Эта конкретная установка была обозначена как OPC SK (SK) и PPC SK (SK). Во всех сценариях использовалось стандартное водоцементное соотношение (в / ц) 0,5.Приготовленные грунтовки для раствора выдерживали в камере влажности после заливки в течение 24 часов при температуре и относительной влажности 20 ° C ± 2 ° C и выше 95%, соответственно. Извлечение из формы было выполнено через 24 часа, и призмы раствора отверждались в соответствующей отверждающей среде, поддерживаемой при комнатной температуре.

2.2.5. Определение прочности на сжатие

Прочность на сжатие для растворов из ФПК и РРС, приготовленных и отвержденных в различных режимах, как описано в 2.2.2 определялся в соответствии с KS EAS 148: 1-2000 [25]. Призма из строительного раствора, подлежащая испытанию на прочность, была размещена в центре плит сжимающей машины в пределах ± 0,5 мм и продольно так, чтобы торец испытательной призмы выступал над плитами или вспомогательными плитами примерно на 10 мм. Увеличение нагрузки происходило плавно со скоростью 2400 ± 200 Н / с в течение всего приложения нагрузки до разрушения. Развитие прочности определяли после 7 -го , 28 -го , 56 -го и 90 -го дня отверждения с использованием модели прочности на сжатие YAW-300.Полученные результаты выражены в МПа.

2.2.6. Сканирующая электронная микроскопия (SEM)

Исследуемые образцы, OPC H 2 O (H 2 O), PPC H 2 O (H 2 O), OPC SK (H 2 O), PPC SK (H 2 O), OPC SK (SK) и PPC SK (SK) подвергали анализу SEM после 28 -го дня отверждения. SEM-анализ проводился в Университете Претории, Южная Африка, с использованием SEM-модели Zeiss Ultra Plug FEG-SEM. Руководство по микроструктурному анализу вяжущих материалов, предоставленное Scrivener et al., 2017 [26] был принят при проведении теста SEM.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Развитие прочности на сжатие

На рисунках 1 и 2 показано развитие прочности на сжатие контрольных и микробных строительных смесей из PPC и OPC, приготовленных и отвержденных в различных режимах, как описано в разделе 2. 2.2, соответственно. Прочность на сжатие контрольных растворов PPC H 2 O (H 2 O) и OPC H 2 O (H 2 O) соответствовала минимальному требованию прочности 32.5 МПа и 42,5 МПа после 28 дней отверждения. Это описано в KS EAS 18: 1-2017 [23].


Как уже отмечалось, OPC H 2 O (H 2 O) продемонстрировал более высокую прочность на сжатие, чем PPC H 2 O (H 2 O) при любом возрасте отверждения. OPC, являющийся чистым цементом, имеет высокие уровни фаз C 3 S и C 3 A, которые способствуют гидратации и, следовательно, способствуют развитию прочности. PPC из-за добавления пуццолана показывает низкую теплоту гидратации, что приводит к снижению начальной прочности.Сила PPC развивается со временем из-за пуццолановой активности. Аналогичные наблюдения были сделаны Munyao 2015 [27] и Muthengia, 2009 [28].

Прочность на сжатие микробных растворов PPC, PPC SK (H 2 O) и PPC SK (SK), показала такую ​​же прочность, что и контрольный раствор PPC H 2 O (H 2 O) через 7 дней лечение. Это могло быть объяснено медленным ростом микробов и, следовательно, слишком ранним, чтобы обнаружить вредный эффект. Аналогичная тенденция была отмечена в микробных ступках OPC, OPC SK (H 2 O) и OPC SK (SK) через 7 дней.Однако снижение прочности наблюдалось в микробных растворах для обоих тестируемых цементов после 28 или дней отверждения. На рисунках 3 и 4 показано снижение прочности на сжатие микробных строительных смесей для PPC и OPC.


Как показано на рисунках 3 и 4, прочность на сжатие микробных строительных смесей PPC и OPC уменьшалась с увеличением периода отверждения. Хотя сообщалось о снижении прочности строительных смесей, приготовленных с использованием бактериального раствора и отвержденных в воде, обозначенных как PPC SK (H 2 O) и OPC SK (H 2 O), экстремальный эффект наблюдался на испытательных призмах. приготовленные и отвержденные в бактериальном растворе, обозначенные как PPC SK (SK) и OPC SK (SK). Возможно, это связано с вредоносным действием бактерий Starkeya novella . Неблагоприятный эффект наблюдался на 90-90-348-й -й день отверждения с OPC SK (SK), сообщая о снижении на 34,25% против 17,94% в PPC SK (SK). Снижение прочности на сжатие было связано с биогенной серной кислотой, образовавшейся в результате активности Starkeya novella . Согласно Starkey, 1935 [21], Thiobacillus novellus , ныне обозначаемый как Starkeya novella , обладает способностью окислять тиосульфаты, присутствующие в почве, до биогенной серной кислоты.Кроме того, Джордж и др. [29] наблюдали, что воздействие воздуха и H 2 S на бактериальный бетон приводит к окислению соединений серы с образованием H 2 SO 4 , который разрушает бетон и разрушает его.

OPC более подвержен кислотному воздействию, чем PPC, из-за большого количества гидроксида кальция (CH). Образующийся H 2 SO 4 может реагировать с гидроксидом кальция (CH) в поровом растворе с образованием дополнительного гипса (). Образовавшийся реагирует с фазой C 3 A в цементе с образованием эттрингита (AFt), который является продуктом расширения.Это показано в уравнениях (1) и (2). Присутствие эттрингита (AFt) в бетоне приводит к растрескиванию. Образовавшиеся трещины образуют подходящие пути для проникновения других вредных материалов в матрицу бетона:

3.2. Результаты сканирующей электронной микроскопии (SEM)

Результаты анализа SEM представлены на рисунках 5–10. На рисунках 5–7 показаны OPC H 2 O (H 2 O), OPC H 2 O (SK) и OPC SK (SK), а на рисунках 8–10 показаны результаты PPC H 2 . O (H 2 O), PPC H 2 O (SK) и PPC SK (SK).Все образцы для испытаний были подвергнуты анализу SEM после 28 дней отверждения. Во всех сценариях было проведено значительное сравнение микрофотографий, полученных с помощью SEM, с уже опубликованными работами других исследователей [17, 30, 31].






Изображение SEM для контрольного образца OPC, OPC H 2 O (H 2 O), как показано на рисунке 5, характеризовалось гомогенным распределением гидроксида кальция. (CH) пластины и фаза гидрата силиката кальция (CSH) в качестве основных продуктов гидратации.Присутствие игольчатых кристаллов, называемых эттрингитом (AFt), возможно, могло быть результатом содержания сульфата в гипсе, который добавляется к обычному портландцементу (OPC) для контроля времени схватывания и улучшения обрабатываемости цемента. В морфологии контрольного образца не было видимых трещин.

Высокое присутствие эттрингита (AFt) и эродированных пластин CH наблюдалось в OPC SK (H 2 O), как показано на Рисунке 6. Наличие высокого содержания сульфата обеспечивает подходящую среду для развития эттрингита.Это было связано с метаболической активностью Starkeya novella . Согласно Diercks et al., 1991 [32], и Sand and Bock, 1984 [33], присутствие сероокисляющих бактерий (SOB) в канализационной системе приводит к образованию биогенной серной кислоты. Образовавшаяся биогенная серная кислота атакует CH и C-S-H как ключевые продукты гидратации OPC, что приводит к образованию вторичных расширяющихся материалов, таких как гипс и эттрингит [34, 35]. Подобные наблюдения были сделаны Munyao et al., 2020 [17], и Buvignier et al., 2019 [10].

На СЭМ-изображении OPC SK (SK), представленном на Рисунке 7, преобладали чрезмерное образование эттрингита и микротрещины со сложной эрозией пластин CH. Образовавшиеся микротрещины были связаны с избыточным внутренним давлением в результате образования вторичного эттрингита и гипса. Это подвергает бетонную конструкцию возможной деградации. Joshi et al., 2019 [3], сообщили о растрескивании и растрескивании бетона в результате накопления гипса и эттрингита в системе пор цементирующей матрицы.Аналогичные наблюдения были сделаны Maes и De Belie, 2014 [36], Tian и Cohen [37], и Roziere et al., 2009 [38].

Результаты SEM для контрольного образца PPC, PPC H 2 O (H 2 O), показали уменьшенные чашки CH по сравнению с контрольным OPC, OPC H 2 O (H 2 O). Это было связано с более высокой долей клинкера в ОРС.

Кристаллы эттрингита наблюдались на поверхности контрольного раствора PPC, как показано на рисунке 8. Это было связано с добавлением гипса для контроля времени схватывания и улучшения удобоукладываемости цемента.Эттрингит был не так выражен по сравнению с контрольным раствором OPC, показанным на рисунке 5. Возможно, это произошло из-за пониженного содержания C 3 A в PPC, который обеспечивает благоприятную среду для развития эттрингита.

Наблюдалось значительное уменьшение количества чашек с CH для контрольного PPC по сравнению с контрольным OPC. Это было связано с пуццолановой активностью. Содержащиеся в пуццолане диоксид кремния и алюминат реагируют с CH с образованием дополнительных CSH и CAH, как показано в уравнениях (3) и (4) [27, 39].Образовавшиеся цементные продукты делают раствор более плотным и менее проницаемым для агрессивных сред. Аналогичные наблюдения были сделаны Muthengia, 2009 [28]. Хотя наблюдалось заметное увеличение образования эттрингита на растворах, обработанных бактериями, как показано на рисунках 9 и 10, оно было не таким агрессивным, как наблюдаемое в растворах, обработанных бактериями OPC. Это снова было объяснено пуццолановой реакцией, препятствующей атаке полученного раствора от агрессивных сред [40]:

4.Заключение

На основании результатов этой работы было обнаружено, что Starkeya novella значительно снижает прочность на сжатие как ФПК, так и РПК растворов. Это отрицательно сказывается на долговечности конструкций, подвергающихся воздействию таких условий. Было отмечено, что растворы OPC и PPC, приготовленные с использованием дистиллированной воды и отвержденные в растворе бактерий, обозначенные как OPC H 2 O (SK) и PPC H 2 O (SK), имели снижение прочности на сжатие на 31,25% и 14,29%. соответственно, тогда как для OPC SK (SK) и PPC SK (SK) снижение прочности составило 34.25% и 17,94% соответственно. Далее было отмечено, что Starkeya novella активно атакует минометы OPC больше, чем PPC. Это было очевидно как из результатов прочности на сжатие, так и из результатов SEM.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов работы, доступны по запросу через соответствующего автора.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Выражение признательности

Авторы признают огромную поддержку, оказанную Savannah Cement Limited, Кения, где были проведены приготовления и испытания строительного раствора, микробиологической лабораторией Университета Эмбу, где было проведено выращивание медиакультуры, и Университетом Кеньятта. за предоставление библиотечных материалов.Особая благодарность выражается Антону Вивинду, директору Starex (Pty) Ltd, Южная Африка, за содействие в проведении анализа с помощью сканирующей электронной микроскопии в лаборатории микроскопического анализа Университета Претории, Южная Африка. Эта работа была поддержана Африканским банком развития в сотрудничестве с Министерством образования, науки и технологий Кении.

В чем разница между цементом, бетоном и раствором?

Цемент

Цемент — вяжущее.Как и в случае с мукой в ​​рецепте, цемент предназначен для скрепления других материалов. Но нельзя использовать только цемент. Вам нужны другие материалы, и от того, что вы смешаете с цементом, будет зависеть конечный продукт. Цемент состоит из известняка, кальция, кремния, железа и алюминия, а также других ингредиентов. Эту смесь нагревают в больших печах примерно до 2700 ° F (1482 ° C), чтобы получить продукт, известный как клинкер, который примерно напоминает мрамор. Их измельчают в порошок и добавляют гипс, образуя серую мукообразную субстанцию, известную как цемент.Когда вода добавляется в цемент, она запускает химический процесс, который позволяет ему затвердеть. Существует много различных типов цемента, но наиболее часто используемый в строительстве тип — портландцемент.

Бетон

Бетон представляет собой смесь заполнителя (такого как песок или гравий), цемента и воды. Цемент составляет от 10 до 15% от общей массы бетона; точные пропорции варьируются в зависимости от типа изготавливаемого бетона. Заполнитель составляет более 60% бетонной смеси, а в некоторых случаях до 80%. Заполнитель придает бетону массу, а вода активирует цемент, удерживающий все вместе. От пропорций смеси зависит ее прочность, устойчивость к замерзанию и оттаиванию, удобоукладываемость и время затвердевания.

Поскольку для него требуется низкое соотношение воды и цемента, он намного тоньше при смешивании, что затрудняет его использование в качестве связующего элемента. Бетон используется в строительных проектах и ​​часто армируется стальной арматурой для сохранения структурной целостности по мере оседания почвы под ним.Лучше всего использовать его для опоры, например, балок, стен или других фундаментов здания.

Раствор

Раствор используется для скрепления строительных материалов, таких как кирпич или камень. Он состоит из густой смеси воды, песка и цемента. Вода используется для гидратации цемента и скрепления смеси. Соотношение воды и цемента в растворе выше, чем в бетоне, что обеспечивает его связующий элемент. В смешанном состоянии это вещество намного толще, чем бетон, что делает его идеальным в качестве клея для строительных материалов, таких как кирпич.

Гидравлические цементы и растворы — Scientific American

Чудесную стойкость, которой обладают некоторые растворы, можно легко объяснить; но прежде чем сделать это, давайте вспомним, что раствор и цемент, найденные в Геркулануме и Помпеях, которым сейчас почти две тысячи лет, такой же твердый и плотный, как вулканическая порода, на которой они найдены; и есть много образцов цемента в музеях Европы, которые, после того, как они веками находились под водой, стали столь же хорошими, если не лучшими, чем когда они были выставлены. Вспоминая также огромное значение хороших гидравлических цементов в строительстве маяков, волноломы и пирсы, а также все подводные работы, возможно, этому предмету может быть уделено больше внимания, чем в противном случае заинтересованные читатели. Эти гидравлические цементы находятся под водой и не разлагаются под ее действием, как обычные растворы. или искусственные смеси карбоната извести с диоксидом кремния, или силиката оксида алюминия или магнезии. Минеральный доломит при кальцинировании при умеренной температуре проявляет свойства гидравлической извести; и полусгоревшая известь (содержащая еще некоторое количество угольной кислоты) затвердеет под водой. От французского инженера М. Викатве узнал, что затвердевание во многом зависит от количества угольной кислоты, оставшейся в извести; таким образом, он сообщает нам, что камень, в котором после горения осталось тридцать процентов углекислоты, затвердел за пятнадцать минут, в то время как другой камень, в котором было двадцать шесть процентов, затвердел за семь минут, а камень, содержащий двадцать три процента, затвердел. девять дней, чтобы стать твердым. Две разновидности в Европе известны как Трасс и Пуццолана; и есть гидравлический миномет, используемый в Англии, известный как «римский элемент», сделанный путем сжигания некоторых конкреций, обнаруженных в третичной формации.
Ни глина (силикат оксида алюминия), ни известь сами по себе не затвердеют под водой, но если однородную смесь глины и мела прокалить при умеренной температуре, а затем смешать с водой, образуется гидратированный силикат оксида алюминия и извести в виде твердая масса, и это гидравлический цемент. Если глина или известняк должны содержать немного щелочи, это, кажется, способствует затвердеванию. Вблизи Парижа делают отличный цемент из одной части глины и четырех частей мела, которые тщательно смешаны с водой. , затем дают осесть, и полученный таким образом осадок формуют в кирпичи, которые затем сушат и кальцинируют при слабом нагревании. Эта гидравлическая известь, как и лучшая из природных источников, полностью растворяется кислотами. Все строительные растворы, особенно гидравлические, затвердевают быстрее и лучше под воздействием давления и высокой температуры
Когда требуется гидравлический цемент, рекомендуется собрать образцы полезных ископаемых района, в котором будут проводиться работы, и отправить их какому-нибудь химику для анализа. Это во многих случаях сэкономит много времени и денег. нам известны случаи, когда римские цементы и другие гидравлические цементы были принесены с большого расстояния для выполнения работ, довольно близко к которым было много людей, желающих только проблемы горения
Привет

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

*

*