ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Вяжущие материалы — минеральные и органические вещества, применяемые для скрепления элементов строительных конструкций в единое целое.
Шире всего применяются вяжущие материалы, получаемые из минерального сырья. Так, один из самых известных вяжущих материалов — строительный гипс получают из гипсового камня — природного сульфата кальция CaS04х2H2O. Его измельчают и нагревают до 140—190°С. При этом часть кристаллизационной воды испаряется, гипс превращается в алебастр CaS04х0,5Н20. Смешанный с водой алебастровый порошок начинает жадно присоединять воду, вновь превращаясь в гипс. При этом полужидкая масса твердеет, соединяя детали из твердых строительных материалов. Однако гипс недостаточно прочен и потому применяется ограниченно. Основным вяжущим материалом нашего времени стал портланд-цемент, изобретенный еще в первой четверти XIX в.
Главные компоненты цемента — известняк СаСОз и глина. После измельчения их смешивают (обычно в воде) и направляют во вращающуюся печь, в разных зонах которой поддерживают температуры от 200 до 1450°С. Под действием нагрева из сырья удаляются вода, углекислый газ, летучие примеси. После прохождения зон подогрева и декарбонизации (освобождение от углерода, по реакции: СаСОз-> Са0 + С02) в печи образуется смесь четырех оксидов: CaO, Si02, Аl20з и Fе20з, которые вступают между собой в твердофазные химические реакции при температуре от 400°С и выше. В результате этих реакций происходит образование минералов цемента, из которых главные — алит 3Ca0xSi02 и белит 2Ca0xSi02. Из них в основном состоят гранулы клинкера — окончательного продукта, получаемого во вращающихся печах цементного производства. Охлажденный клинкер размалывают в мельчайшую пудру: ярко выраженными свойствами вяжущих
материалов обладают лишь частицы цемента размерами меньше 40 мкм. Из этих частиц изготовляют и цементное тесто, и бетонную массу, способную твердеть под действием воды.
Время схватывания минеральных вяжущих материалов от 45 мин до 12 ч после смешивания с водой. Но это лишь первая стадия образования новых кристаллов. Их изменения — физические и химические — будут продолжаться еще долго: в полностью, казалось бы, отвердевшим цементном камне, в давно построенных сооружениях.
Минеральные вяжущие материалы, в том числе и цементы, бывают разными по составу и свойствам. Не одинакова прочность цементного камня, образованного цементами разных марок и сортов. Важнейшая характеристика цементного камня — предел прочности на сжатие — определяет марку цемента: 100, ..., 500, ..., 900 кг/см2.
Почти 80% всех вяжущих материалов, применяемых в современном строительстве,— это цемент и материалы на его основе.
Наряду с минеральными вяжущими материалами современное строительство широко использует и органические — битумы и асфальты, получаемые из тяжелых фракций переработки нефти (см. Нефтехимия), и герметики, изготовляемые на основе некоторых синтетических полимеров. Герметики, как говорит их название, применяют для лучшей герметизации различных частей зданий и сооружений.
