Характерной особенностью этих материалов является их способность после затворения в определенной пропорции с водой со временем твердеть, прочно соединяя отдельные кирпичи, песчинки, камни в единое целое. Чаще всего это порошкообразные или кусковые строительные материалы. Используют их для получения строительных растворов и бетонов. К наиболее распространенным вяжущим строительным материалам относятся цемент, известь, глина, гипс (алебастр).
Цемент
Цемент получают при помощи высокотемпературного обжига минеральных веществ (смеси известняка – приблизительно 75 % и глины около 25 %) с последующим размолом и добавлением гипса.
Этот изначально порошкообразный материал серого, зеленоватого или белого цвета имеет длительный срок хранения. Упаковывается в мешки по 50 кг, что обеспечивает удобную его транспортировку. При контакте с водой образует пластичную массу, которая после придания ей необходимой формы затвердевает. Цементы различаются по наименованию (например, обыкновенный портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлако-портландцемент, роман-цемент и т. д.) и маркам. Марка цемента обозначает величину давления в кг на 1 см2 поверхности, при котором разрушается затвердевший цементный камень состава 1:3 (1 весовая часть цемента на 3 весовые части песка). Производят цемент с пределами прочности 200, 250, 300, 400, 500, 550 и 600 кгс/см.
При строительстве бань (саун) обычно применяют цементы марок 200, 300 и 400. Чем выше марка цемента, тем меньше его надо брать для получения раствора, и тем прочнее получается затвердевший раствор.
В таблице указано числовое соотношение количества цемента разных марок для получения растворов одинаковой прочности. Эта зависимость дается в виде коэффициентов – чисел, на которые надо умножить количество цемента марки 200, чтобы получить искомое количество цемента другой марки.
Например: исходный раствор состава 1:3 (цемент: песок) при марке цемента 200. Для получения раствора той же прочности при марке цемента 400 состав последнего будет 0,7:3.
Цемент марки 400 или специальные пуццолановые применяют, как правило, для тех частей здания, которые будут находиться в условиях постоянного увлажнения (например, для фундамента, находящегося ниже уровня грунтовых вод, и др.).
При использовании цемента в строительстве следует учитывать следующие его свойства:
• гидроскопичность – в виде сухого порошка он портится, впитывая влагу из воздуха, поэтому следует хранить его в сухих местах, избегать намокания;
• гидроустойчивость – в растворах или бетоне цемент не боится намокания, в отличие от других вяжущих он набирает прочность во влажной среде; а потому свежий раствор следует прикрывать от солнца, кирпичи и камни перед укладкой необходимо смачивать водой, чтобы они не отсасывали воду из раствора;
• цемент затвердевает примерно через 45 минут после затворения водой, учитывайте это время для использования приготовленной порции раствора или бетона, иначе оставшаяся часть начнет затвердевать в ящике и станет непригодной к работе;
• качественный цемент не должен иметь признаков окомкования. Чтобы проверить качество, следует взять пригоршню цементного порошка и сжать: хорошего качества продукция «вытечет» сквозь пальцы, если в кулаке остались комочки размером с горошину – цемент длительно или неправильно хранился и у него снижены прочностные характеристики.
Известь
Известь применяют для приготовления растворов, употребляемых для кладки фундаментов под печи и оголовки труб, расположенных выше крыши.
В продажу известь строительная поступает в виде негашеной комовой извести (кипелки), представляющей собой куски серо-белого или желто-белого цвета, гашеной извести в порошке, так называемой пушонки, известкового теста или молока, молотой негашеной извести.
Перед использованием комовую известь гасят водой. Перед гашением необходимо сделать пробу с небольшим количеством извести. При заливке водой она сильно разогревается и увеличивается в объеме в 1–4 раза. Сорта извести различаются по скорости и полноте распада кусков. В зависимости от сорта извести требуется различное количество воды для гашения. Так, куски извести первого сорта (быстрогасящейся) распадаются за 10 минут. Водой заливать их нужно на всю высоту слоя. Известь второго сорта (среднегасящаяся) гасится в течение 15–25 минут. При этом куски извести заливают водой на половину высоты; дальнейшие порции воды добавляют после гашения. Известь третьего сорта (медленногасящаяся), соответственно – более 30 минут. При этом воду для гашения надо заливать малыми порциями и желательно горячую.
Для того чтобы погасить известь, можно выкопать яму, которую затем необходимо обшить досками. Известь следует засыпать на треть глубины ямы и залить соответствующим количеством воды (в зависимости от сорта), после чего перемешать шестом-мешалкой; через час долить водой в количестве, превышающем объем извести в 2–3 раза.
Можно также соорудить гасильный ящик, который следует расположить у края ямы. При этом порцию извести также заливают водой и после окончания гашения разбавляют до получения известкового молока, которое через прорезь в боковой стенке ящика сливают в яму. Слив лучше производить через частую проволочную сетку. Оставшиеся недожженные куски, камни, грязь выбрасываются.
И в этом и в другом случае, чтобы все частицы погасились полностью, известь должна лежать в яме не менее двух недель. Чем дольше лежит она в яме, тем выше ее качество.
Хранить комовую известь необходимо в сухих сараях на сухом дощатом полу. В сырых местах она постепенно гасится, превращаясь в пушонку – тонкий порошок. Лучше всего известь-кипелку погасить в тесто, которое в надлежащих условиях может храниться десятками лет, улучшая при этом свои вяжущие свойства. Для того чтобы предохранить известковое тесто от высыхания, его застилают слоем песка в 5–8 см. В таком виде оно может лежать очень долго.
Известь-пушонка продается в бумажных мешках. Ее необходимо сразу превращать в тесто, так как от влаги воздуха она портится.
Молотую негашеную известь иногда используют в качестве вяжущего материала. Она применяется без гашения, как цемент, и при правильном замешивании дает очень прочные растворы для кладки и штукатурки. Но она гидроскопична (вбирает влагу из воздуха, превращаясь в пушонку) и не выдерживает длительного хранения (срок хранения не более 10 дней). Поэтому рекомендуется держать ее в металлических водонепроницаемых баках (не более 2-х месяцев). При таком хранении верхний слой извести (глубиной до 10 см) превращается в пушонку, и это предохраняет остальную известь от дальнейшего гашения.
Гипс (алебастр)
Гипсовые вяжущие материалы получают путем термической обработки и измельчения природного гипсового камня и некоторых гипсосодержащих промышленных отходов (глиногипса, фосфогипса, борогипса). Качество гипсовых вяжущих зависит от предела прочности при сжатии и изгибе, сроков схватывания, степени помола, водопотребности при затворении.
По условиям термической обработки гипсовые вяжущие материалы делятся на две группы:
1 – низкообжиговые (строительный, формовочный, высокопрочный гипс, гипсоцементно-пуццолановое вяжущее);
2 – высокообжиговые (ангидритовый цемент, астрихгипс).
В зависимости от сроков схватывания и твердения гипсовые вяжущие бывают:
• А – быстротвердеющие (2—15 минут);
• Б – нормальнотвердеющие (6—30 минут);
• В – медленнотвердеющие (20 минут и более).
По степени помола различают вяжущие грубого (I), среднего (II), тонкого помола (III).
Маркировка гипсового вяжущего содержит информацию о его основных свойствах. Например: Г-7-А-П, где Г – гипсовое вяжущее, 7 – предел прочности при сжатии (в МПа), А – быстротвердеющее, II – среднего помола.
Продается гипсовое вяжущее в виде порошка белого цвета. Он гигроскопичен, поэтому хранить необходимо в сухом помещении. Свежеприготовленный порошок не должен иметь комков, так же как и цемент. Применяется он как добавка в известковых растворах для ускорения их схватывания.
При длительном хранении гипсовый порошок теряет свои вяжущие свойства (способность схватываться). Для восстановления его прогревают в металлической посуде (не выше 200 °C). При этом массу необходимо помешивать. Вначале гипс «парит», потом происходит процесс, похожий на кипение. По окончании «кипения» нагрев прекращают.
При затворении водой гипсовое вяжущее схватывается, затвердевая, в отличие от других вяжущих материалов выделяет тепло.
Глина
Это наиболее дешевый и в то же время естественный вяжущий материал, так как добывается на территории Украины повсеместно. Глину можно использовать в целях экономии вяжущих заводского изготовления прежде всего для небольших помещений (одноэтажных).
Обычно предпочитают жирные глины, они обладают большей прочностью. Для определения этого качества небольшой кусочек глины разминают в руках и скатывают из него колбаску толщиной в палец. Потом сгибают из колбаски колечко. Если на нем не образовалось трещин – это жирная глина. Образовалось немного трещин – значит, глина средней жирности, много – тощая. Трещин тем больше, чем больше песка. Еще проще проверить качество глины, опустив глиняный шарик на нитке в воду. Тощая глина быстро распадается, жирная – остается.
Для снижения содержания песка в глине существует такой прием, как отмучивание. Заполните бочку глиной на 1/3, добавьте доверху воды и размешайте деревянной лопаткой или палкой. Дайте массе отстояться 1–2 суток. Затем аккуратно снимите плавающий на поверхности мусор. Если вода сверху посветлела, осторожно слейте ее с помощью резинового шланга. Слой отмученной глины с такой же осторожностью вычерпайте в другую посуду. При этом старайтесь не захватить черпаком нижний слой – осевшие камешки и песок. При необходимости раствор глины подсушивают. Если и после этого глина достаточно тощая – повторите процедуру еще раз.
Но даже глина подходящего качества, не требующая дополнительного отмучивания, употребляется не ранее, чем через три дня после приготовления. А готовят ее следующим образом: кучу вынутой из ямы глины разравнивают слоем в 20 см, делают в ней толстым колом ряд отверстий, заливают их водой до насыщения. На другой день глину тщательно перемешивают, добавляют немного воды и закрывают (толем или соломой). На третий день глина готова для употребления.
В глиняный раствор рекомендуется добавлять немного цемента или извести, что значительно повышает его прочность и водостойкость; раствор становится пригодным для кладки кирпичных стен высотой даже в два этажа.
Если природная глина слишком жирная, для уменьшения растрескивания в глиняный раствор необходимо насыпать песок. При добавлении глины в цементные или известковые растворы ее предварительно разводят водой до сметанообразного состояния и только тогда заливают в раствор из другого вяжущего. Перемешивать кусковую глину с тонкомолотыми веществами нужно тщательно и равномерно, кусочки непромешанной чистой глины заметно уменьшают прочность раствора и кладки.
Вяжущие растворы
Раствор – это смесь вяжущих веществ, наполнителя и воды. Его назначение – связывать воедино отдельные камни, кирпичи, блоки. Кроме простых, состоящих из двух частей, часто используются сложные растворы в соотношении двух вяжущих частей и одной части заполнителя.
При строительстве фундамента, а также при возведении стен используют цементный раствор. Для его приготовления берут цемент (1 часть) и песок (2–6 частей в зависимости от марки цемента).
Для кладки стен и при строительстве печей используют известковый (известковое тесто) или известково-глиняный раствор.
Для приготовления первого берут известь и песок в соотношении 1–2:3, для приготовления второго берут 1 часть известкового раствора, 0,3–0,4 части глины и 3–4 части песка.
Цементно-известковый раствор используют при строительстве печей, готовят его из смеси известкового теста, цемента и песка в такой последовательности: смешивают в сухом виде цемент (1 часть) и песок (3 части), а затем вводят разбавленную водой известь (6 частей).
Глиняный раствор также используют при строительстве печей. Для его изготовления глину предварительно очищают от крупных вкраплений, протирая через сито с отверстиями не меньше 4 мм. Затем замачивают за 1–2 часа до начала работы в количестве, достаточном максимум на 4 часа работы. Лучше всего для печных растворов подходит горный песок (речной менее пригоден, так как его зерна имеют гладкую форму и он хуже сцепляется с глиной), который тоже предварительно просеивают через сито, но с ячейкой 1,5 мм.
Соотношение глины и песка 1:1 или 1:2 в зависимости от жирности глины. Чем жирнее глина, тем больше добавляется песка, и наоборот. При использовании огнеупорного кирпича глину для раствора берут также огнеупорную, в соотношении 1:1 с мелкоизмельченным шамотом. Печь возводят только под постоянной кровлей или временным навесом, в противном случае глиняный раствор может размыться дождями.
Основными компонентами штукатурных растворов (для отделки пеней) является глина, песок, асбест, цемент, иногда стекловолокно, взятые в различных комбинациях. Предварительно исходные материалы нужно просеять через некрупное сито (ячейка 3x3 мм), затем отмерить необходимое количество и смешать в сухом виде. Готовую смесь заливают либо глиняным, либо известковым молоком, если необходимо, добавляют воду. Рецепты некоторых растворов:
• глина (1 часть) – песок (2 части) – асбест (0,1 части);
• глина (1 часть) – песок (2 части) – известь (1 часть) – асбест (0,1 части);
• глина (1 часть) – песок (2 части) – цемент (1 часть) – асбест (0,1 части);
• песок (1 часть) – известь (2 части) – стекловолокно (0,2 части) – гипсовое вяжущее (1 часть).
Срок годности растворов ограничен: цементный – в течение часа, гипсовый – 5 минут.