Помимо материалов, из которых возводятся стены, застройщику обязательно понадобятся и другие, в частности вяжущие и заполнители.
Задача вяжущих веществ состоит в том, чтобы разрозненные частицы различных материалов соединить в одно целое. По способу твердения (на воздухе или на воздухе и в воде) вяжущие делятся на:
1) воздушные:
а) глина;
б) воздушная известь;
в) гипс;
2) гидравлические:
а) гидравлическая известь;
б) цементы.
Глина – это мягкие землистые вещества, которые образовались в процессе выветривания горных пород. Благодаря различным примесям в своем составе они различаются цветом, например каолин – глина белого цвета.
Будучи затворенной водой, глина становится пластичной массой, которая легко формуется, а в процессе обжига превращается в камнеподобное тело. Эта способность и лежит в основе производства кирпича, для которого используются тяжелые и средние глины и суглинки.
Известь – результат обжига известняков при температуре 1100–1200 °C. В соответствии с составом известь бывает кальциевой, магнезиальной, доломитовой. Кроме того, она различается по сортам.
По окончании обжига, в процессе которого углекислый кальций разлагается до окиси кальция, что сопровождается выделением углекислого газа, образуется комовая (воздушная) известь, которая называется кипелкой. В зависимости от времени, требующегося для гашения, комовая известь бывает:
1) быстрогасящаяся (не более 8 мин);
2) среднегасящаяся (не более 25 мин);
3) медленногасящаяся (более 25 мин).
Чтобы из извести получить важную составляющую строительных растворов, кипелку гасят. При нарушении правил хранения комовой извести (при повышенной влажности, на земле) она впитывает влагу из воздуха и рассыпается в тонкий порошок, который называется известью-пушонкой. И кипелка, и пушонка при разведении большим количеством воды образуют известковое тесто (но качественным считается то, что получено на основе кипелки).
При незначительных объемах строительных работ известь гасят непосредственно на стройплощадках в специальных творильных ямах, которые обшиты досками. Она постепенно заливается водой, перемешивается и выдерживается в таком состоянии, как минимум, две недели. За это время непогасившиеся частицы до конца проходят этот процесс, который сопровождается выделением большого количества тепла и кипением (отсюда и название «известь-кипелка»). Правильно приготовленное известковое тесто наполовину состоит из гашеной извести и такого же количества воды. В яме оно может содержаться длительное время, не изменяя своих свойств, так как в воде воздушная известь не твердеет. Известковое тесто, разбавленное водой, превращается в известковое молоко.
Гипс, который применяется в строительстве, производится посредством обжига и измельчения природного гипса – сернокислого известняка. При этом он теряет 50 % химически связанной воды. Отличительной особенностью гипса является то, что при схватывании он выделяет тепло и увеличивается в объеме примерно на 1 %.
Гидравлическая известь получается в результате обжига мергелистых известняков при температуре 900– 1100 °C. В ее состав входят свободные оксиды кальция и магния, низкоосновные силикаты, алюминаты кальция, благодаря которым гидравлическая известь может твердеть не только на воздухе, но и в воде. Гидравлическая известь, затворенная водой, постепенно превращается в известковое тесто. Примерно две недели она должна содержаться в воздушно-влажных условиях, в течение которых твердеет, а потом переносится в воду. Гидравлическая известь находит применение в низкомарочных растворах и бетонах, которые используются в условиях повышенной влажности.
Цементы относятся к гидравлическим вяжущим. Их получают из мергелей или из смесей известняка и глины. В процессе производства сырье до полного спекания обжигается в специальных условиях. В результате получается клинкер, который вместе с необожженным гипсовым камнем и гидравлическими добавками измельчается до порошкообразного состояния. Он должен быть настолько тонким, чтобы мог пройти сквозь сито с ячейками размером 0,085 мм. Цементы входят в состав растворов и бетонов, применяющихся в строительстве.
Существует несколько видов цементов, которые представлены различными марками. Для строительных целей чаще всего применяются портландцементы:
1) портландцемент (М300, 400, 500, 600);
2) пластифицированный портландцемент (М300, 400, 500);
3) шлакопортландцемент (М300, 400, 500); 4) пуццолановый портландцемент (М300, 400, 500);
5) магнезиальный портландцемент (М300, 400, 500);
6) шлаковый магнезиальный портландцемент (М300, 400, 500).
Марка цемента устанавливается по пределу прочности на сжатие образцов, изготовленных из жесткого трамбованного раствора при соотношении 1: 3. Портландцемент начинает схватываться примерно через 45 мин, а полностью процесс заканчивается не позднее 12 ч с момента затворения, прочность же цемент набирает в течение 28 дней.
Поскольку цементы отличаются способностью активно впитывать влагу, их необходимо хранить в сухом помещении, в противном случае качество значительно снижается.
В строительстве для кладки стен используются специальные растворы. Помимо цемента и воды, в них добавляются заполнители, в частности пески – либо природные обычные (например, речные), либо природные легкие (из ракушечника и пр.).
Качество раствора зависит и от чистоты заполнителей. Поэтому пески тщательным образом освобождаются от всех примесей. В их составе соли не должны превышать 1 %. Пески специально тестируются на содержание гумуса (торфа, грунта, глины) с помощью 3 %-ного раствора едкого натра.
Образцы в течение 10 мин три раза взбалтывают, после чего через сутки по степени окрашивания судят о наличии или отсутствии гумуса. При повышенном его содержании раствор имеет цвет от коричневого до коричнево-желтого, при незначительном – от желтого до коричнево-желтого, при отсутствии – от бесцветного до светло-желтого.
Также имеет важное значение размер песчаных частиц. По этому признаку можно выделить пески:
1) мелкие (размер зерен до 1 мм);
2) средние (1–2 мм);
3) крупные (2–5 мм).
Для получения песка нужной зернистости его пропускают сквозь сито с ячейками необходимого размера (5; 2,5; 1,2; 0,6; 0,3; 0,15 мм).
При возведении кирпичных и каменных стен более 20 % объема кладки приходится на раствор, поэтому необходимо иметь представление и о нем. Строительный раствор заполняет пространство между кирпичами, камнями и блоками, образуя вместе с ними стеновую конструкцию. Прочность, долговечность и монолитность ее определяются также качеством раствора.
В состав растворов входят вяжущие, заполнители и вода, взятые в том или ином соотношении. По виду вяжущего различают растворы воздушного или гидравлического твердения. В зависимости от количества компонентов в растворах они бывают:
1) простыми;
2) сложными.
В первых представлен только один вяжущий компонент: цемент или известь, поэтому и растворы называются известковыми или цементными.
Во вторых имеется комбинация вяжущих, например цемент и известь (цементно-известковый раствор), цемент, известь и глина (цементно-известково-глиняный раствор).
В соответствии с тем, какую нагрузку на сжатие может выдержать раствор, ему присваивается та или иная марка. Для кладочных растворов это 0, 2, 4, 10, 25, 50, 75, 100.