Без кейворда

(из книги "Строительное искусство" Н.Фадеева 1930 года издания)

Воздушные вяжущие вещества.

Гидравлический гипс.

Общие свойства цементов.
Романский цемент.
Портландский цемент.

Естественные добавки.
Искусственные добавки (цемянки).

Растворы портландского цемента.
Растворы романского цемента.
Приготовление цементных растворов.
Сложные или смешанные растворы.

Вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, которые по смешении их с водою образуют тесто, превращающееся само по себе на воздухе, или в воде в твердое, камневидное тело. По способности затвердевать при тех или иных условиях они разделяются на: 1) воздушные – твердеющие только на воздухе, и 2) гидравлические – твердеющие как на воздухе, так и в воде. К воздушным вяжущим веществам принадлежат: воздушная известь, гипс и цементы, приготовляемые из гипса. Гидравлические вяжущие вещества можно разделить на две группы: I. – Получаемые из сырых материалов путем соответствующего обжига, сюда относятся: гидравлическая известь, романский цемент, портландский цемент и глиноземистый цемент, и II. – Получаемые из смеси вышеуказанных материалов первой группы и некоторых добавок, без последующего обжига смеси; к этой группе относятся: известково-шлаковый цемент, шлаковый портланд-цемент и пуццолановый портланд-цемент. Из всех вышеуказанных материалов – воздушных и гидравлических – приготовляют растворы, применяемые в строительном деле для кладки камней и для штукатурки. Очень редко раствор представляет собою чистое тесто из данного материала, т.е. смесь его с водою. Чаще всего он является смесью какого-либо вяжущего вещества с водою и песком, а иногда и смесью нескольких вяжущих веществ с водою и песком.

ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. ВОЗДУШНАЯ ИЗВЕСТЬ.

Все углекислые известняки, как то: мрамор, мел, известковая плита и др., подвергнутые сильному обжигу, теряют заключающуюся в них углекислоту (СаСО3 = СаО + СО2); разложение начинается при 400°, полное разложение происходит при 812°, но практически ускоряют процесс, обжигая известь при температуре светлокрасного каления извести (1 000- 1 200°). После обжига камни становятся более рыхлыми и обращаются в так называемую жженую известь, едкую, живую известь, кипелку, имеющую громадное значение в строительном деле. Едкой эта известь называется потому, что обладает некоторыми едкими свойствами, например она разъедает, при неосторожном с ней обращении, руки, одежду и т.д. Живой, или кипелкой, называется известь в силу того, что если мы будем ее обливать водою, то известь будет жадно впитывать в себя воду и химически с ней соединяться: СаО + Н2О = Са(НО)2, причем соединение происходит очень энергично, вследствие чего через несколько минут известь начнет нагреваться, вода от этого нагревания закипит, а известь будет сначала растрескиваться и распадаться на мелкие куски и, наконец, при достаточном количестве воды обратится в тончайший порошок (пушонку), а если воды будет излишек, то в тесто; при еще большем количестве воды получается жидкость,- известковое молоко или прыск; такой процесс называется гашением извести, а известь после этого называется гашеной. Гашение может происходить настолько энергично, что температура повышается до 300-450°, при этом имеет место настолько сильное развитие тепла, что его бывает достаточно при благоприятных условиях для воспламенения дерева. Известковое тесто, будучи оставлено на воздухе, при известных условиях совершенно затвердевает, выделяя воду и химически соединяясь с углекислотою воздуха: Са(НО)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О, и обращается в камень; если им скрепить два кирпича, то мало того, что это тесто затвердеет, - оно так крепко пристанет к кирпичам, что надо будет употребить значительное усилие, чтобы разъединить их. Известь, как и глина, бывает: жирная и тощая. Жирная известь – чистая, тощая – с примесями. Жирная известь при гашении значительно нагревается, сильно распушивается, т.е. вся обращается в очень тонкий порошок; тесто, из нее получаемое, очень нежное, мягкое, жирное на ощупь; известь при этом увеличивается в объеме до 3 1 / 2 раз, т.е. одно ведро кипелки может дать до 3 1 / 2 ведер теста. Тощая известь при гашении мало увеличивается в объеме, медленно гасится, при этом не бывает сильного нагревания, распушиванье плохое, тесто тощее. При высыхании тесто жирной извести значительно уменьшается в объеме и при этом сильно растрескивается, тощая же известь мало уменьшается в объеме. Для получения воздушной извести природные известняки должны содержать не более 10% примеси глины.

Обжигание известняков.

Известь обжигается в кучах или в особо устроенных постоянных печах, которые бывают очень разнообразны по своему виду и устройству, что зависит, во-первых, от рода употребляемого топлива, а во-вторых, от твердости обжигаемого камня. Самый простой способ обжигания – в кучах. Где-нибудь на косогоре или на берегу реки, в месте, по возможности, защищенном от ветра, вырывают круглую или овальную яму в 4-5 м шириною, а глубиною до 4,25 м (рис. 1). В этой яме спереди складывают более или менее прочную стенку а с отверстием у для топлива. Эта стенка кладется или из кирпича, или из того же известняка на глине. Затем из более крупных кусков кладут очаг (очелок) о шириною от 0,5 до 1 м. На рис. 2 показан очелок для каменного угля и торфа: для этого рода топлива необходимо поддувало b и колосники k. С боков и сверху очелка накладывают камень так, чтобы куча была во всю яму. Ближе к очелку кладут крупный камень, а чем выше, тем мельче. Это делается для того, чтобы весь камень одинаково обжегся: чем крупнее камень, тем больше он потребует жара для своего обжига. Сверху и с боков, чтобы лучше сохранить жар, кучу как-либо закрывают: обкладывают дерном, обсыпают землею или обмазывают глиной, оставляя несколько продушин р для выхода дыма. Очень хорошо кучу на некотором расстоянии, или даже лучше кругом, оградить плетнем от ветра.

Обжиг ведут осторожно и постепенно, и все время следят, чтобы камни очелка не потрескались, и свод не обвалился. Особенно осторожно надо вести обжиг некоторых сортов извести, имеющей примесь глины 1) , так как глина делает известь легкоплавкою и последняя может при неосторожном обжиге расплавиться. Начинают работу с того, что в очелке разводят слабый огонь, держат его, не увеличивая до тех пор, пока из камня не выйдет вся вода. На высушивание камня требуется 2-3 суток. Когда над кучей дым сделается светлым, едва заметным, тогда считают, что вода выпарилась, начинают увеличивать огонь и поддерживают большой жар во все время обжига. Весь обжиг длится от 5 до 10 дней, что зависит от камня и от погоды. Конец обжига узнается по следующим приметам: верхние камни кучи раскаляются до светлокрасного цвета, а ночью над кучей видны зеленоватые язычки пламени (извести); после обжига куча садится, так как известняк потеряет некоторые из своих составных частей. Чистый, хороший известняк теряет при обжиге 40-50 % своего веса, так что из 1 000 кг камня получается только 500-600 кг извести. Но самый верный способ узнать конец обжига, - это взять железными щипцами куски камня из кучи, остудить их и погасить; если загасится весь кусок, то обжиг окончен, если загасится только с поверхности, то надо еще продолжать обжиг. При окончании обжига замуровывают очелок и дают куче постепенно остыть, на что требуется 2-3 суток, после чего кучу разбирают. Во время обжига следят, чтобы пламя действовало на всю кучу равномерно. Если окажется, что огонь пробивает больше в одном месте, а в другом его нет, то в обсыпке или обмазке, где надо, пробивают новые продушины, а старые засыпают щебнем, землей или глиной. Обжиг в подобных напольных печах дает много брака и требует много топлива; но может быть выгоден только тогда, когда дешево топливо, и требуется сравнительно мало извести, т.е. когда производство извести временное. После обжига камень сортируют, так как он получается далеко не одинакового качества. Камни, лежащие над очелками, подвергаются очень сильному жару, отчего пережигаются, т.е. поверхность их на большую или меньшую глубину спекается (плавится) и образует корку; внутренняя часть куска не дожжется, а если и дожжется, то при гашении не погасится, так как спекшаяся корка не допустит внутрь его воду. Такой пережог или перегар должен быть отделен от годной извести. Верхние слои кучи не дожигаются, что происходит оттого, что жар не так сильно действует вверху печи. Такой недожог или недогар тоже не гасится и остается в твориле в виде кусков или крупинок. При постоянном производстве устраивают постоянные печи. Не входя в подробное их описание, укажу только на их общее устройство. Печи для обжига извести разделяются на печи периодические и печи постоянно действующие. Первые бывают по типу сходными с описанной кучей; в печь нагружают камень и обжигают по предыдущему, причем пламя из очелков, проникая между камнями, обжигает их. Иногда для обжига извести даже пользуются просто кирпичеобжигательными печами. Печи другого устройства – так называемые постоянно действующие – непрерывные печи. В самом простом виде такая печь представляет собою цилиндр или усеченный конус (рис. 3), открытый сверху, а с низу имеющий отверстие для выхода извести. В такую печь забрасывают каменный уголь и известняк перемежающимися слоями. Сначала кладут дрова, разжигают их, при помощи дров разгорается уголь, который и обжигает известь. При этом продукты горения, поднимаясь кверху, прогревают всю массу засыпаемого известняка и угля. Снизу время от времени выгребают готовую известь, а сверху постоянно насыпают новые слои угля и камня. В такой печи хорошие результаты получаются только при топливе, дающем мало золы.

При приемке извести надо смотреть, чтобы известь была в глыбах, а не в порошке (погасившаяся от сырости в воздухе) и чтобы не было кусков недогара и перегара. Кубический метр кипелки весит 800-930 кг.

О затвердевании извести.

Тесто из жирной извести при высыхании сильно растрескивается, причем настоящего затвердевания не получается: куски такой высохшей извести будут рыхлые, рассыпчатые. Если мы посмотрим на известковое тесто через много дней после гашения извести, то заметим, что сильно растрескавшаяся поверхность извести покрылась твердой коркой, которая препятствует дальнейшему затвердеванию. Если же известковое тесто защитить от высыхания (засыпать песком, землею), то оно очень долго будет лежать, не затвердевая вовсе, даже с поверхности. Бывали примеры, что через много лет отрывали засыпанные землею творила и находили там мягкую известь. При разламывании старинных очень толстых стен иногда находили внутри них незатвердевшую известь. Кроме того, замечено, что одна жирная известь никогда крепко не затвердевает, тогда как, будучи смешана с песком, при известных условиях дает состав, очень крепко затвердевающий. Отсюда делаем вывод, что для затвердевания извести необходимо, чтобы к ней был свободный доступ воздуха и чтобы она была смешана с песком. Рассмотрим теперь, в чем же заключается процесс твердения извести: 1) Прежде всего известь при затвердевании высыхает, т.е. вода, заключающаяся в ней, частью испаряется, а частью всасывается камнями кладки; если этот процесс высыхания происходит быстро, то раствор остается рыхлым. При медленном выделении из раствора воды известь 1) выкристаллизовывается, и кристаллики ее крепко связываются между собою и с песчинками, а потому те обстоятельства, которые замедляют высыхание, способствуют и более крепкому затвердеванию извести, а обстоятельства, ускоряющие высыхание, уменьшают окончательную крепость раствора. Для замедления высыхания раствор делают жиже, а камни смачивают водою. Более крепкому затвердеванию раствора способствует также сплотнение раствора (трамбование, вес камней кладки). 2) Кроме этого физического процесса в растворе происходят и явления химические. Известь химически соединяется с углекислым газом воздуха и переходит в так называемую углекислую известь (окаменевает), выделяя воду (см. стр. Воздушная известь.). Начинается это химическое соединение 2) с поверхности и очень медленно проникает внутрь. Через год после начала твердения корочка углекислой извести не превышает 1-2 мм. Пройдет, может быть, несколько лет 3) , а известь еще не взяла в себя всей нужной ей углекислоты. Зато с течением долгих лет, как это и наблюдается в старых зданиях, предназначенных к сломке, прочность раствора оказывается настолько велика, что ломаются камни по целому месту, а не затвердевший раствор.

Прибавление песка к извести.

Если мы возьмем жирную известь (тесто) и употребим ее на кладку стены, то стена не будет прочной: такая известь, во-первых, как мы уже знаем, сильно уменьшается в объеме при высыхании, и стена даст большую осадку; во-вторых, в извести получится много больших трещин, а настоящего затвердевания все-таки не будет, и много времени спустя в середине кладки можно будет найти мягкое тесто.

Чтобы устранить большую осадку извести, избавиться от ее растрескивания, а кроме того, чтобы сделать возможным правильное затвердевание, надо примешать к извести песка; при этом песка должно быть такое количество, чтобы он составлял главную массу, а известь только заполняла промежутки и тонким слоем облепляла песчинки (рис. 4). Тогда мы будем иметь прочный остов, песчинки которого будут слеплены между собой тонкими слоями извести. Так как песок несжимаем, то большой осадки здесь быть не может; известь при затвердевании усохнет, уменьшится в объеме, растрескается, но так как она разделена на очень тонкие слои, то больших трещин не получится вовсе, а весь кусок станет пористым от очень маленьких, незаметных глазу трещин. Через эти поры внутрь стены будет проникать воздух, а из стен наружу могут выделяться пары лишней воды, почему твердение и пойдет нормально. Кроме того песок полезен и потому, что известь, смешанная с песком, твердеет значительно сильнее, чем одна 1) . Кроме всего этого песок сильно уменьшает стоимость раствора, так как он значительно дешевле извести.

Гашение извести.

Известь гасится различным образом. Самый употребительный способ гашения – в тесто, но встречается на практике необходимость гашения в порошок.

Гашение в тесто. Если нужно небольшое количество извести, например при небольших поправках, то ее гасят в так называемых каменшичьих ящиках или в перерезах (полубочьях). При более значительном количестве ее устраивают творило, для которого выкапывается квадратная или прямоугольная яма, глубиною до 1,5 и даже 1,8 м, и обделывается с боков и по дну досками (рис. 5). В творило высыпается кипелка до 1 / 3 или 1 / 2 его глубины, смотря по тому, во сколько раз она увеличивается в объеме при гашении: чем жирнее известь, тем меньше ее должно быть положено; затем наливают воду, размешивая известь и протыкая ее шестами. Протыкать шестами известь и размешивать ее необходимо, так как, если известь оставим в покое, то сверху образуется плотный слой известкового теста, который не допустит творительную воду вглубь, а вследствие этого внизу будет гашение при малом количестве воды, что влечет за собой сильное повышение температуры и даже спекание извести, которая получится при этом зернистой и не даст нежного теста. Количество воды зависит, во-первых, от свойства извести и от того, какое тесто мы хотим иметь: густое или жидкое. Жирная известь может быть в виде негустого теста, так как в такую известь требуется много песка, что и сделает раствор достаточно густым. Тощая известь, принимающая мало песка, должна быть загашена до более густого состояния, иначе раствор получится очень жидкий, а это не всегда удобно. Во-вторых, количество воды зависит от того – новое или старое у нас творило. Новое творило требует больше воды, так как много ее утрачивается через стенки в землю, пока земля не пропитается известью и не перестанет пропускать воду. Обыкновенно берут 3-4 объема воды на 1 объем кипелки, или, иначе, на 1 м 3 кипелки берется от 5 до 7 сорокаведерных бочек. Самое лучшее – определить это количество предварительным опытом, загасив какой-нибудь определенный объем извести водою до состояния теста требуемой густоты; количество воды при этом точно вымеряется. Как слишком малое, так и излишне большое количество воды вредит делу и не дает хорошего теста. При очень малом количестве воды известь трудно перемешивать, и от спекания получается тесто зернистое, а при большом количестве воды – получается слишком жидкое тесто. Вода должна быть чистая, речная или дождевая; ключевая не всегда годится. Погашенную в тесто известь необходимо оставлять на несколько дней в твориле (от 7 до 14 дней), чтобы она совершенно погасилась. Иногда же известь выдерживается в состоянии теста весьма долго (нескольких месяцев), и это только улучшает известь 1) . Такая известь называется морянкой. Особенно важно выдерживать тесто в твориле при известях тощих, которые медленно гасятся. При употреблении в кладку извести невыдержанной может случиться, что она будет догашиваться в кладке или штукатурке, при этом увеличится в объеме и испортит работу. При вышеописанном способе получения известкового теста вместе с тестом могут попадать в раствор куски такой извести, которая не может гаситься; это так называемые недожог и пережог, о которых говорилось выше.

Такие куски, попадая в раствор, сильно ухудшают его качества, так как не позволяют делать в каменной кладке тонкие швы. Чтобы совершенно избавиться от них и получить ровное без кусков тесто, употребляют способ гашения извести с процеживанием, для чего рядом с творилом А ставят так называемый гасильный ящик В (рис. 6), плотно связанный из толстых досок; ящик этот делается размером 2 × 2 м (1 × 1 саж.), глубиною 36 см. Здесь гасят известь до состояния густого прыска, затем открывают задвижку а и спускают прыск через отверстие b, сделанное в передней стенке ящика (рис. 7), затянутое прочной проволочной сеткой или решеткой из листового железа. Таким образом заполняют все творило прыском. Куски незагасившиеся по мере накопления выбрасывают вон. Через некоторое время вода частью уйдет в землю, частью испарится, а главным образом пойдет на догашивание частиц извести, прошедших через сетку недогасившимися, и мы получим в твориле довольно густое тесто, совершенно свободное от камешков. При больших работах устраивают несколько творил, располагая их кругом гасильного ящика и спуская в них прыск при помощи желобов. Гашение в порошок. Различают два способа гашения извести в порошок. 1) Кипелка разбивается на довольно мелкие куски, которые накладываются в корзины и погружаются в воду (река, озеро, бочка) до тех пор, пока вода не начнет мутиться (10-15 секунд), тогда корзины вынимают из воды и известь опрокидывают на платформу, где она и догашивается. Чтобы выделяющиеся пары не улетучивались непроизводительно, кучу покрывают слоем песка и соломы. 2) Чтобы не разбивать известь на мелкие куски, ее гасят на полу, поливая кучи или слой кипелки требуемым количеством воды; а чтобы она при этом равномерно гасилась, ее переворачивают, направляя воду на недогашенные куски, и затем сверху покрывают песком или соломой. Количество воды, потребное для гашения извести в порошок, колеблется от 1 до 2 бочек на 1 м 3 кипелки. Способ гашения извести в порошок имеет то преимущество перед гашением в тесто, что известь-пушонка может быть совершенно освобождена просеиванием от незагасившихся твердых частичек, кроме того пушонка удобна для перевозки и довольно легко сохраняется. Способ этот незаменим при некоторых производствах и работах, например, когда надо известь насухо перемешивать с другими составными частями, а также при выделке искусственной гидравлической извести и цемента. Но все-таки самый распространенный способ гашения – в тесто. Причины этого заключаются в том, что при гашении в тесто получается больше продукта, а также и самое тесто выходит более нежное, мягкое. Кубический метр извести, гашенной в тесто, весит 1 320-1 420 кг, а в порошок – 510-810 кг.

Хранение и перевозка извести.

Едкая известь должна быть сохранена таким образом, чтобы на нее не действовали ни сырость, ни воздух. От сырости известь гасится, а соединяясь с углекислотою воздуха, становится мертвою известью, неспособную впоследствии затвердевать. В больших количествах живую известь сохраняют под навесами, причем кладут ее в кучу на слой гашеной извести и закрывают сверху старым полотном. В таком виде жирную известь можно сохранить около года, а гидравлическую – около полугода. Лучший способ хранения едкой извести предложен Вика. Известь хранится в крытых сараях, с плотными стенами и дверями, на высоком сухом месте, на досчатом полу, настланном по балкам над землею, на слое гашеной извести; кипелку при этом уколачивают деревянными трамбовками; насыпанную кучу сверху впрыскивают водою, чтобы верхний слой распушился и изолировал остальную массу от воздуха. При таком способе можно сохранить кипелку до другого строительного периода. Перевозят едкую известь на близкие расстояния: 1) в навалку на подводах, 2) в мешках, 3) в ящиках и бочках, которые не следует наполнять доверху, чтобы известь имела место для расширения в случае подмочки. Если же приходится известь перевозить далеко, то лучше ее загасить в порошок и в таком виде перевозить. Такая гашеная известь может быть перевозима в барках, лодках, кулях, мешках и т.п. Сохраняется известь-пушонка лучше всего в досчатых мерных ящиках, поставленных под навесом. Известь, гашенная в тесто, сохраняется в творилах; для этого ее посыпают слоем песка или покрывают досками, засыпанными землей. Так укрытая известь сохраняется очень долго без изменения.

По химическому составу гипс представляет собою водную сернокислую известь (CaSO 4 · 2H 2 O). При нагревании до 120-150° он теряет 75% своей воды и получается полуводный гипс (2CaSO 4 · H 2 O), который толкут и размалывают в порошок; получается обыкновенный продажный алебастр. Порошок этот, будучи смешан с водой, очень быстро затвердевает (иногда в несколько минут), причем не уменьшается, а несколько увеличивается в объеме. Более сильный обжиг от 150° до 180° дает гипс медленно схватывающийся и сильнее нагревающийся при затворении водою. Иногда же гипс идет в продажу и в сыром виде. Обжигают гипс в особых печах, а иногда обжиг его производят в простых русских (кухонных) печах. Печь протапливают, уголь и золу сгребают в сторону, а печь загружают гипсом, закрывают и оставляют на сутки. От действия тепла стенок и пода печи гипс обжигается, после чего куски его очищают от золы и толкут или перетирают катками, бегунами и т.п. Для тонких работ гипсовый порошок просеивают. При обжиге свыше 200° гипс теряет всю свою воду и вместе с тем утрачивает способность твердеть с водою. Такой гипс называется мертвым гипсом, пережогом. Свойства гипсового раствора следующие: 1) он очень быстро твердеет, и, хотя не получает такой крепости, какую, в конце концов, может иметь известковый раствор, но 2) затвердевает все же довольно прочно; 3) в сырых местах гипс способен выветриваться; 4) при затвердевании гипс не уменьшается, а наоборот, увеличивается немного в объеме; 5) гипс очень мягок; 6) тесто из него вязкое, пластичное; 7) гипсовый раствор пристает очень прочно к железу, хорошо – к кирпичу, плохо – к дереву. Этими свойствами его и обуславливается употребление. Быстрота твердения и отсутствие осадки делают его удобным для кладки стен, но малая его прочность, а главное дороговизна, позволяют употреблять его, и то не всегда, на кладку стен только в тех местностях, где его добывают, так как там он дешев. Особенно удобен гипс в том случае, если надо к старой стене приложить новую, так как он не дает осадки; поэтому же он хорош и для очень пологих и легких сводов. Благодаря легкости его и вязкости раствора, Употребляют гипс на штукатурку потолка (вместе с известью), и на тягу карнизов, на заливку пустот в металлических полах. Кроме этого гипс идет на штукатурку деревянных стен и для отливки статуй, орнаментов, карнизов, гипсовых досок для стен и потолков и т.п., для заливки железных связей в каменных стенах. Для этих последних работ гипс, кроме быстроты затвердевания, хорош еще потому, что не уменьшается, а немного увеличивается в объеме и отлично заполняет формы, а также и пустоты между железными связями и камнями. Употребляется гипс и на приготовлении искусственного мрамора. Достоинства алебастра узнают по цвету, на ощупь и испытанием. Чем цвет его белее и на ощупь он нежнее, тем сорт считается выше, при затворении водою гипс должен схватываться через 5 минут, а через 2 часа достигать полной твердости. Сохраняют гипс в закупоренных бочонках, а в больших количествах – в кучках, обмазанных раствором гипса толщиною в 45 мм (1 верш.). Гипс – очень распространенная порода. Мощные залежи его встречаются во многих местах СССР: в Нижегородской губ. по р. Оке и др., в Казанской, Симбирской, Самарской губ. по берегу р. Волги, в Сталинградской губ. по р. Бахмуту, на Урале в Пермской губ., близ г. Кунгура и др., а также во многих местах на Кавказе.

Гидравлический гипс.

При температуре обжига 800-1 200° (при красном калении) получается безводный гипс в виде кусков белого цвета с желтоватым или красноватым оттенком. Если куски эти перемолоть в тонкий порошок, то получится высокосортный строительный материал, имеющий мало общего с обыкновенным штукатурным гипсом. Порошок этот, будучи гашен с водою (30-35% воды), начинает схватываться (густеть) через 4-5 часов; конец его схватывания, т.е. обращение в твердую массу, происходит через 15-20 часов (иногда через 50 часов) и объем его при этом не изменяется. Но все своеобразие этого материала заключается в том, что после 20 часов по его затворении водою требуется обязательное уплотнение его трамбованием с уменьшением толщины требуемого слоя до 3 / 4 ; только после этого он развивает свою поразительную крепость, резко отличающуюся от обыкновенного алебастра: сопротивление его сжатию через 28 дней после трамбования достигает 160 кг на 1 см 2 (а в лучших сортах доходит до 300 кг) 1) . Называют его гидравлическим гипсом за его стойкость против сырости и выветривания. В Германии его называют эстрих-гипс, половой гипс 2) , так как его большая сопротивляемость сжатию и истиранию, его дурная теплопроводность и некоторые другие прекрасные качества дают возможность с большим успехом применять его для полов, вполне заменяющих деревянные. Гипс этот не обладает в противоположность извести никакими едкими свойствами, поэтому безопасно принимает в себя всякое красящее вещество. Кроме набивных полов, гидравлический гипс применяется для формования плит и других искусственных камней, на перегородки, для кладки. При кладке на нем камней трамбования не требуется, но зато и прочность его получается меньше, чем уплотненного. Широко применяется этот гипс с давних пор во Франции и Италии. У нас он применяется пока редко.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. I ГРУППА. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ИЗВЕСТЬ.

Если в известковом камне будет от 10 до 25% глины (мергель), то при обжиге такого камня получается тощая известь, обладающая особым свойством: она приобретает способность после гашения твердеть не только на воздухе, но и под водою; такая известь называется гидравлической. Твердение гидравлической извести происходит от химического соединения составных частей извести с водою. Обжиг гидравлической извести должен происходить при более умеренной температуре, чем обжиг жирной извести, так как тощая гидравлическая известь при высокой температуре способна расплавляться. Гидравлические свойства извести зависят от количества глины. Известь, содержащая до 20-25% глины, твердеет от 3 до 4 суток, а по прошествии года получает крепость кирпича (сильно гидравлическая известь), известь с 10-15% глины твердеет через 10-30 суток и через год получает твердость сухого мыла (слабо гидравлическая известь). (Классификация инж. Вика.) Гасится гидравлическая известь, как и все тощие известняки, медленно и при этом не вся распадается в порошок, а иногда и совсем не распушивается. Для получения гидравлической извести мергели обжигаются не до спекания. Жженая гидравлическая известь идет в продажу или в комьях, или же гашенная в порошок, о чем будет сказано ниже. Когда еще не были в таком употреблении цементы, как теперь, гидравлическая известь имела большое распространение в строительном деле. Известны и теперь: волховская гидравлическая известь, серая в Ленинграде, феодосийская в Крыму – слабо гидравлическая, знаменитая тейльская во Франции – хорошая гидравлическая известь. Гашение гидравлической извести в тесто не может быть сделано заблаговременно, потому что от соприкосновения с водой тотчас начинается ее твердение; поэтому ее гасят перед самым употреблением в дело. Процесс гашения производится следующим образом: обожженные камни мергеля раскладывают на досчатой платформе, слоем около 15 см, и поливают водой. Как только действие гашения проявится, их покрывают слоем сырого песка и на него накладывают новый слой мергеля, который также спрыскивают водой и покрывают песком; повторяют этот процесс до тех пор, пока куча не достигнет того объема, сколько нужно для приготовления требуемого количества раствора. Затем ее снова поливают и посыпают сухим песком. Так как гидравлическая известь при гашении не пучится (в особенности сильно гидравлическая), то увеличение объема всей кучи будет очень незаметное. Пар, выделяющийся при гашении, старается выйти наружу, почему на поверхности будут образовываться трещины, которые тотчас же следует закрывать. После гашения гидравлическая известь не распадается в порошок, как обыкновенная воздушная известь, а имеет вид комьев; для употребления ее в дело комья загасившейся извести измельчают колотушками или бегунами. Гасить гидравлическую известь надо за 24 часа до употребления (она гасится медленно) и приготовлять такое количество ее, чтобы хватило дня на два, не больше. Те сорта гидравлической извести, которые при гашении распадаются в порошок, гасят до состояния порошка, а затем просеивают через мелкий грохот, отделяя таким образом кусочки непогасившейся извести; так поступают в западной части СССР (с оршанскою гидравлической известью) и за границей (с тейльской известью).

Цементы.

Глина, примешанная к извести, как известно, придает ей гидравлические свойства, т.е. способность твердеть в присутствии воды. Это драгоценное свойство глинистых известняков обратило на них внимание строителей. Узнав причину, придающую извести свойства гидравличности, стали готовить искусственную гидравлическую известь и, наконец, совершенствуя это дело, достигли умения приготовлять так называемые цементы. Оказывается, если в извести содержится от 22 до 50% глины, такая известь, будучи обожжена, а затем облита водою, уже не имеет тех видимых признаков гашения, которые присущи обыкновенной извести; она совершенно не распадается в порошок, почти не нагревается. Если же куски такой обожженной извести смолоть в порошок, то порошок этот, смешанный с водою до состояния теста, быстро твердеет не только на воздухе, но и под водою; начало твердения наступает иногда через несколько минут (15 минут). Твердение происходит от химического соединения составных частей цемента с водою.

По составу, способу изготовления, свойствам и пр. цементы бывают различных сортов: 1) Романские (или естественные) цементы, изготовляемые из мергелей путем умеренного обжига, не доходящего до спекания массы. 2) Портландские (искусственные или естественные) цементы, которые готовятся чаще всего из глины и извести, смешиваемых в известных пропорциях, или из природных глинистых известняков, очень сильно обжигаемых, причем обжиг доводится до спекания массы.

3) Глиноземистый или бокситовый цемент, приготовляемый из особой горной породы боксита, очень богатой глиноземом, в смеси с известью, путем сильного обжига до сплавления или спекания массы и перемола в тонкий порошок.

Общие свойства цементов.

Все цементы представляют собой очень тонкий однородный порошок, и эта тонкость размола часто определяет качество цемента: чем тоньше порошок, тем лучшего качества будет цемент. Чтобы охарактеризовать тонкость помола, укажу, что самые простые и дешевые сорта цемента при просеивании через сито, имеющее 900 отверстий на 1 см 2 , дают остаток на сите не больше 15%, другие же цементы должны проходить через это сито без остатка, а некоторые из них при просеивании через сито, имеющее 4 900 отверстий на 1 см 2 , оставляют на сите не больше 2% крупного остатка. Хороший цемент должен обладать постоянством объема. Это значит, что как чистый цемент с водою, так и раствор на него с песком должны при затвердевании сохранять свой объем постоянным, не давая ни усушки, ни трещин. Для испытания постоянства объема готовятся лепешки из испытуемого теста; диаметр лепешки 7 см, толщина 1 см. Лепешки эти готовятся на стеклянной или железной пластинке, выдерживаются 24 часа во влажном воздухе, после чего одни из них кладутся в воду на 27 дней, другие подвергаются нагреванию до 120° в течение 2 часов. По окончании этих сроков ни первые, ни вторые не должны давать краевых трещин или искривлений. Этим своим свойством цемент резко отличается от извести, которая, как известно, сильно уменьшается в объеме при затвердевании.

Количество воды для теста нормальной густоты обыкновенно для различных цементов колеблется от 22 до 30%. Другое отличное свойство цементов – их способность довольно быстро затвердевать и уже в короткий срок давать значительную прочность. Это драгоценное свойство цемента устраняет осадку построек и в короткий срок дает надежную прочность сооружению. Постройки на цементе и из цемента значительно быстрее заканчиваются, и по окончании сразу же могут быть отделываемы и готовы для пользования, тогда как при извести необходимо выждать их осадка и тогда лишь отделывать и поселяться в них.

Скорость затвердевания очень различна у разных сортов цемента. Есть цементы быстро и медленно твердеющие; при этом сначала происходит так называемое схватывание раствора, т.е. переход его из тестообразного, мягкого состояния – в твердое; раствор сначала густеет все более и более, пока не станет твердым. Очень важно установить начало и конец схватывания и таким образом определить продолжительность процесса схватывания. Важно это потому, что во все время схватывания раствор должен оставаться в совершенном покое, так как только тогда он достигнет своей нормальной прочности. Необходимо все работы с цементным раствором закончить до начала его схватывания, так как, если мы будем уже схватившийся раствор тревожить, вновь затворять водою, то он утратит часть своей прочности, а иногда даже почти всю свою прочность. Начало схватывания, когда цемент только что начал терять вид пластичного теста, невозможно определить без особых приспособлений.

Для приблизительного определения срока схватывания может служить лепешка из чистого цемента с водою в количестве, соответствующем нормальной густоте его. Приготовленная диаметром 8-10 см, толщиною в 1 см (посредине), на стекле, лепешка эта пробуется время от времени пальцем. Цемент можно считать схватившимся, если легкое нажатие лепешки ногтем не оставляет на ней следа, или, если при легком трении о поверхность лепешки на ней не будет выступать вода. К быстро схватывающимся цементам относятся романские, а к медленно схватывающимся – большая часть портландских, некоторые шлаковые, бокситовые. За схватыванием следует довольно быстрое затвердевание раствора, который как в воде, так и на воздухе в короткое время достигает значительной крепости. Этот процесс окаменения цемента совершается нормально лишь при следующих условиях: полном спокойствии при процессе схватывания и предохранении от быстрого высыхания. На последнее обстоятельство необходимо обратить самое серьезное внимание. Если цемент уже с самого начала лишается столь необходимой ему воды, то он никогда не будет в состоянии достичь полной своей твердости, потому что присутствие воды есть необходимое условие его твердения. Высшей своей крепости цементный раствор достигает лишь спустя несколько лет, но, как уже сказано выше, он и в самом начале дает значительную прочность. Чтобы судить о прочности, какой может достичь раствор из цемента, его подвергают пробе. Кубики или кирпичики из цементного раствора, известным образом приготовленные и выдержанные определенное количество дней, на специальных приборах подвергаются сжатию, разрыву, сгибанию, и по тому усилию, при котором происходит разрушение образца, судят о качестве цемента. По нормам НКПС основной пробой считается проба на растяжение: брусочки из цемента растягивают, замечая то усилие, при котором они разорвутся. Хороший романский цемент в смеси с песком (1ч. на 5 ч.) через 28 дней по затворении должен выдержать усилие 6 кг на см 2 , портландский же, в составе 1 части цемента на 3 части песка, в тот же срок должен дать не менее 16 кг на см 2 , а чистый раствор без песка – не менее 35 кг на см 2 . Способность цементных растворов сопротивляться сжимающим усилиям обыкновенно в 8-12 раз больше.

Романский цемент.

Романский (или естественный) цемент – получается из известковых 1) мергелей.

Породу обжигают при умеренной температуре (не до спекания), затем обращают в порошок и просеивают. Чем мельче зерно цемента, тем лучше его качество.

Получаемый желтоватый, желтовато-зеленый или красновато-коричневый порошок укупоривается в мешки или бочки и идет в продажу. Удельный вес роман-цемента не менее 2,6, но не более 3, вес 1 м 3 цемента (рыхло насыпанного) = 1 040 кг. Вес чистого цемента в одной бочке = 115–131 кг (125-135 кг вместе с бочкой), вес мешка 82-98 кг. Цемент этот принадлежит к быстро схватывающимся: начало схватывания наступает через несколько минут (по нормам НКПС не менее 15 мин.), а через час он уже настолько затвердевает, что при надавливании ногтем на закрепшем цементе не остается никакого следа. Затвердевание происходит одинаково как на воздухе, так и в воде, но в сухом воздухе он при затвердевании значительно теряет в крепости. При затворении водою температура раствора несколько повышается (до 12°). Глинистые известняки, встречаемые в природе, имеют составы очень разнообразные, а потому и получаемые из них роман-цементы не могут быть однообразного состава, а следовательно, и однообразных качеств. Растворы из романского цемента имеют меньшую крепость, чем из портландского. Употребляется он на те же работы, что и портландский, но, благодаря меньшей его крепости, а главное, непостоянству его состава, а потому и свойств, он менее надежен и идет главным образом для работ, где крепость раствора играет роль второстепенную. Хорош он для работ подводных, преследующих водонепроницаемость. Но, во всяком случае, он дает крепость большую, чем крепость известкового раствора, и с удобством может заменять его при кладках. Благодаря дешевизне, он имеет большое распространение в строительном деле.

Роман-цемент содержит в себе значительное количество едкой извести, а потому его следует предохранять от влажности и оберегать от доступа углекислоты воздуха. Перевозка его на дальние расстояния затруднительна.

Портландский цемент.

Портландский (искусственный или естественный) цемент в настоящее время получается главным образом из смеси углекислой извести (около 75%) и глины (около 25%), путем сильного обжига их, доходящего до спекания, и последующего измельчения в очень тонкий порошок. Определение степени обжига очень существенно для портландского цемента, так как именно, благодаря сильному обжигу, во время которого в печи при бело-калильном жаре из тесной смеси извести и глины и образуются химические соединения, отличающие его от романского цемента и от гидравлической извести. Температура обжига сырых материалов – 1 400-1 500°. Химический состав портландского цемента: на 1 весовую часть глины от 1,7 до 2,4 частей извести. Точнее:

Приготовляется портландский цемент различными способами, которые сводятся в общем к получению очень тесной и однородной смеси из точно указанного количества извести и других составных частей. Из этой смеси формуются кирпичи, которые затем сильно обжигаются при температуре белого каления. Или же материалы тонко перемалываются с добавлением воды, в виде густой, но текучей массы, тщательно перемешиваются и в таком виде поступают в очень длинные, слегка наклонные, медленно вращающиеся железные цилиндры – печи, из нижнего конца которых выходит готовый раскаленный клинкер. Клинкер этот затем перемалывается в готовый цемент.

Если подходящий по составу мергель будем обжигать до спекания, то после размола получим цемент, по свойствам и виду тоже сходный с портландским – его называют естественный портландский цемент. У нас в СССР по всему черноморскому побережью Кавказа тянется полоса мергелей, пригодных для переработки на портланд-цемент; из них многие имеют настолько подходящие сочетания извести и глины, что непосредственно пригодны для переработки на естественный портланд-цемент; завод, изготовляющий его, находится в Новороссийске. После обжига получаются твердые, спекшиеся куски (клинкер) темносерого цвета. После самого тщательного размалывания и просеивания получается очень тонкий порошок голубовато-серого или зеленовато-серого цвета, который и является цементом.

Вес 1 м 3 портландского цемента в среднем принимается равным около 1 400 кг. По сроку схватывания портланд-цемент относится к медленно схватывающимся, но есть сорта его, схватывающиеся быстро. Начало схватывания не должно наступать раньше 20 минут, считая с момента прибавления воды, а конец схватывания – не раньше одного часа и не позже 12 часов. Более быстрое схватывание представляло бы неудобство в работе. Портландский цемент уже по истечении немногих дней достигает очень высокой крепости.

Только что изготовленный портландский цемент ссыпается в кучи в амбарах с хорошей вентиляцией, а затем в закрома, где он выдерживается известное время – обыкновенно несколько месяцев. От такой выдержки качества его улучшаются. После выдержки его укупоривают в бочки весом около 180 кг (чистого цемента 170 кг). По соглашению с заказчиками укупорка может быть и в мешках. В сухом помещении портландский цемент может сохраняться многие месяцы, не теряя доброкачественности. При очень долгом хранении он становится медленнее схватывающимся. Портландский цемент по своим редким строительным качествам является лучшим строительным материалом. Благодаря постоянным научным исследованиям свойств цемента, производимым на заводах и на работах, продукт этот год от года улучшается. Состав его всецело зависит от выбора материалов, а потому теперь для строителей является возможность делать заказы цементным заводам на приготовление цемента тех технических свойств, какие им нужны, что дает уверенность в прочности возводимых построек. Благодаря всему этому портландский цемент в настоящее время является одним из самых распространенных строительных материалов. Теперь трудно даже вообразить себе современного строителя без такого драгоценного строительного материала в руках. Стотонные глыбы-массивы, укладываемые на дно моря при устройстве портовых сооружений, громадные трубы для сточных вод в больших городах, бассейны для воды на тысячи ведер, целые водонапорные башни, всевозможного рода фундаменты, погреба, выгребы, потолки, полы, арки, лестницы, карнизы и другие украшения фасадов зданий, - все это делается из цемента или при помощи цемента. Во всех тех сооружениях, в которых требуется большая крепость и плотность при совершенном сопротивлении действию воздуха и воды, портландский цемент незаменим. При покупке и приемке цемента: 1) необходимо обращать внимание на крупность зерна, - чем мельче порошок цемента, тем цемент лучше; 2) необходимо, чтобы весь цемент представлял собой однородный порошок. Присутствие комьев и крупинок указывает на то, что в цемент попала сырость и попортила его; 3) при больших закупках производят испытания цемента, определяя начало и конец схватывания, крепость затвердевшего цемента через известное число дней, постоянство объема и пр. Наука и техника последних лет добились поразительных успехов в деле изготовления портланд-цемента. В настоящее время появились в продаже так называемые высокосортные портланд-цементы.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎