Состав, предназначение и возможности вяжущих веществ, строительных бетонов и растворов, применяемых для сооружения объектов учебно-материальной базы по физической подготовке и спортивных сооружений в условиях воздействия на них различных климатогеографических факторов при размещении войск (сил) в пунктах постоянной дислокации

Вяжущие – вещества, которые могут связывать в прочный монолит различные зернистые материалы (пески, гравий, щебень и т.п.). На их основе получают искусственные конгломераты (бетоны, строительные растворы, мастики и др.) [1].

При возведении спортивных сооружений различного назначения применяют неорганические вяжущие вещества в виде тонкодисперсных порошков. Они способны при контакте с водой образовывать пластичное тесто, которое в результате физико-химических процессов со временем твердеет, образуя искусственный камень. Неорганические вяжущие вещества по своим свойствам подразделяются на воздушные и гидравлические.

Воздушныевяжущие вещества обладают способностью твердеть и длительно сохранять прочность только на воздухе. При воздействии влаги они теряют прочность и разрушаются. К воздушным вяжущим относятся известь строительная, гипсовые вещества.

Гидравлические вяжущие обладают способностью твердеть, длительно сохранять и повышать свою прочность как на воздухе, так и водной среде. Их возможно применять при возведении подземной и надземной частей спортивных сооружений. Главное место среди гидравлических вяжущих занимают цементы различных видов.

Известь строительная как строительный вяжущий материал применяется уже более трёх тысячелетий. Получают ее при обжиге карбонатных горных пород (известняка, мела, доломитов) содержанием глинистых примесей до 8 %. При температуре обжига около 100 ºС происходит термическая диссоциация (разложение) главной составляющей известняка – карбоната кальция с образованием окиси кальция (СаО) в виде кусков неправильной формы (комовая известь). При помоле комовой извести в порошок получают известь молотую. Известь, состоящая на более чем на 90 % из безводного оксида кальция (СаО) называется негашеной (кипелкой).

Негашеная известь (кипелка) при активном взаимодействии с водой образует гидратную (гашеную) известь (Са(ОН)₂). При гашении извести выделяется большое количество тепла, которое способствует подогреву растворной смеси, улучшению начального процесса твердения в зимних условиях. Такая известь при длительном хранении теряет свою активность вследствие взаимодействия с влагой, содержащейся в воздухе.

Гидратная(гашеная) известь применяется при строительстве спортивных объектов в виде известкового теста, получаемого при гашении негашеной извести водой, превышающей в 3 – 4 раза количество извести и известкового молока, получаемого при превышении количества воды количество извести более чем в 10 раз.

Известь твердеет на воздухе с образованием известняка (Са₂(СО)₃), кристаллы которого срастаются между собой и образуют искусственный камень.

Гипсовые вяжущие получают в результате термического обжига (при температуре 140-180 ºС) природного гипсового камня и его последующего помола до состояния тонкодисперсного порошка.

Гипс в виде порошка взаимодействует с водой с образованием гипсового камня. Процесс превращения гипса из порошка в камень протекает быстро и в течение двух часов получается 100%-ная прочность. Это свойство гипса широко используется при приготовлении строительных растворов с целью ускорения сроков их схватывания и твердения [2].

Гипсовые вяжущие используют также при изготовлении перегородок, гипсокартонных листов, облицовочных материалов. Не допускается применение гипса в условиях эксплуатации, при которых относительная влажность воздуха превышает более 65 %. При хранении, перевозке он требует защиты от атмосферных осадков и загрязнений.

Цемент – порошкообразное гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, состоящее главным образом из силикатов кальция. Сырьевой базой цемента служат осадочные горные породы, содержащие в своем составе оксиды кальция (СаО), кремния (SiО₂), алюминия (Al₂O₃), железа (Fe₂O₃), магния (MgO). Основными сырьевыми материалами для получения цемента являются смеси известняков (около 75 %) и глины (около 25 %).

Получают цементы путем обжига сырьевой смеси в специальных печах и последующего помола полученного продукта до тонкодисперсного порошка с размерами частиц не более 008 мм. При взаимодействии цемента с водой образуется вначале цементное тесто, которое вследствие сложных физико-химических процессов превращается в искусственный камень высокой прочности. Процесс твердения цемента носит необратимый характер и длится около 28 суток при температуре окружающей среды 20 ºС [3].

Механическая прочность цемента оценивается при помощи унифицированной характеристики – марки, состоящей из буквенного и цифрового индексов (М 400, М 500, М 600). Цифры, входящие в состав условного обозначения цементов, показывают его минимальную прочность на сжатие в кг/см² после твердения в возрасте 28 суток. Чем больше число в условном обозначении марки цемента, тем выше его прочность после затвердевания.

Промышленность выпускает цементы рядовых марок (М 400), повышенной прочности (М 500) и высокомарочные (М 600 и выше).

В практике современного строительства спортивных сооружений в разных природно-климатических условиях находят применение цементы различных видов: портландцемент, шлакопортландцемент, пластифицированный портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, гидрофобный портландцемент, сульфатостойкий портландцемент, белый и цветные портландцемент, специальные портландцементы (расширяющийся, безусадочный, водонепроницаемый) и др. [4].

Хранят цемент в бумажных (полиэтиленовых) мешках в защищенном от увлажнения местах сроком не более трех месяцев.

Строительные бетоны – это искусственные каменные материалы, полученные в результате затвердевания рационально подобранных, тщательно перемешанных и уплотненных смесей, состоящих из цементирующего вещества и заполнителей.

В строительной практике широко используют бетоны, приготовленные на цементах и других минеральных заполнителях.

Бетоны классифицируются по ряду признаков:

• по назначению;
• по виду заполнителей;
• по виду вяжущих;
• по зерновому составу заполнителей.

По назначению бетоны подразделяются на:

• конструкционные, предназначенные для изготовления несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений;
• специальные (гидротехнические, кислотостойкие, теплоизоляционные, декоративные), применяемые для возведения специальных конструкций или их отдельных элементов [5].

По виду вяжущего различают бетоны цементные, известковые, гипсовые, шлаковые, специальные (на основе полимеров, жидкого стекла и др.).

По виду заполнителей бетоны подразделяются на:

• плотные (на основе щебня, гравия);
• пористые (на основе известняка, туфа, керамзитового гравия);
• специальные (на основе чугунного скрапа, шамота и др.).

По зерновому составу заполнителей различают бетоны:

• крупнозернистые (с крупным и мелким заполнителем);
• мелкозернистые (только с мелким заполнителем).

Показателями свойств бетонов являются их классы и марки. Прочность бетона на сжатие характеризуется классом на сжатие (В 1 – В 80), морозостойкость – марками по морозостойкости (F 15 – F 100), водонепроницаемость – марками по водонепроницаемости (W 2 – W 20).

Сочетание бетона и стальной арматуры позволяет получить конструкционный материал – железобетон. В этом материале сочетаются свойства обеих его составляющих: бетон хорошо сопротивляется сжатию, а арматура – растяжению. Плотный бетон защищает стальную арматуру от коррозии и от непосредственного воздействия высоких температур.

В качестве армирующего компонента железобетона применяют отдельные металлические стержни, плоские и пространственные сварные и вязанные каркасы, плоские сварные сетки. Для возможности соединения железобетонных конструкций с другими конструкциями и элементами сооружений, в них при изготовлении закрепляют металлические закладные детали в виде пластин, петель, скоб и др. В зависимости от способа выполнения железобетонные конструкции могут быть сборными, сборно-монолитными и монолитными [6].

Сборные конструкции изготавливаются на заводах по выпуску сборных железобетонных конструкций (ЖБК), доставляются на строительство объектов в готовом виде, где из них монтируют сооружения.

Сборно-монолитные конструкции собираются из элементов заводского изготовления с заполнением отдельных участков монолитным бетоном на месте.

Монолитные железобетонные конструкции изготавливаются непосредственно на месте с использованием опалубочных форм. В этом случае к месту строительства доставляют раздельно бетонную смесь и арматуру.

Строительный раствор – материал, получаемый при твердении рационально подобранной смеси из вяжущего, мелкого заполнителя, воды и специальных добавок. До затвердения этот материал называется растворной смесью.

В качестве вяжущего вещества в растворах используют цемент различных видов, гипс, известь, глину или их смеси: цемент – гипс, цемент – известь, гипс – известь, известь – глина и пр.

Строительные растворы называют по виду применяемого для их приготовления вяжущего вещества (цементные, известковые, гипсовые, глиняные, цементно-известковые, цементно-глиняные, известково-гипсовые и др.) [7].

В качестве мелкого заполнителя для приготовления растворов применяется один – песок. Специальные добавки, вводимые в состав раствора, предназначены для улучшения отдельных свойств самого раствора или растворной смеси. Наиболее часто для улучшения подвижности растворной смеси в ее состав вводят пластификаторы – высокомолекулярные поверхностно-активные химические вещества.

По назначению строительные растворы делятся на:

• кладочные – для кладки конструкций стен, перегородок, столбов из кирпича или мелких блоков;
• штукатурные – для оштукатуривания наружных и внутренних поверхностей строительных конструкций;
• специальные – для замоноличивания стыков сборных конструкций, для гидро- и теплоизоляции поверхностей и др.

Прочность раствора выражается его марками по прочности: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 125, 200 и 300. Чем выше марка, тем прочнее раствор. Вместе с тем прочность строительных растворов значительно ниже прочности бетонов на вяжущем такого же вида.

Показателем способности противостоять воздействию отрицательных температур строительных растворов, как и бетонов, является их марка по морозостойкости. По морозостойкости применяемые в практике строительства растворы подразделяют на марки F 10 – F 300 [8].

Приготовление растворов может производиться централизованно на бетонных заводах или растворных узлах, что обеспечивает их высокое качество. При небольшой потребности допустимо приготовление растворов на местах производства работ.