Кроме рассмотренных выше растворов, бетонов, железобетонных изделий в номенклатуру искусственных каменных необожженных материалов и изделий на основе минеральных вяжущих входят асбестоцементные, гипсовые и гипсобетонные, силикатные (на основе извести) и магнезиальные материалы и изделия. Получают их так же, как и бетонные изделия, формованием и последующим твердением растворных и бетонных смесей на основе соответствующих вяжущих веществ и заполнителей (кварцевого песка, шлака, золы, пемзы, опилок и т. д.). Области применения, определяемые свойствами этих материалов, чрезвычайно обширны — от несущих и ограждающих конструкций до отделки зданий и сооружений.
Силикатные изделия получают в результате формования и последующей автоклавной обработки смеси извести или других вяжущих веществ на ее основе, тонко-дисперсных кремнеземистых добавок, песка и воды.
Способ изготовления мелких камней путем прессования извест-ково-песчаной смеси и последующей автоклавной обработки был предложен н 18с0 г. немецким ученым В. Михаэлнсом. В течение последних трех десятилетий этот способ совершенствовали с целью изготовления крупноразмерных силикатных изделий.
Быстрый рост производства силикатных изделий в нашей стране можно объяснить наличием во многих районах основного сырья — кварцевого песка, использованием в качестве вяжущего дешевой воздушной извести, сравнительно небольшим расходом топлива, а также возможностью полной механизации и автоматизации производственных процессов. По объему производства силикатных изделий СССР занимает первое место в мире.
Большой вклад в разработку технологии производства, изучение твердения и свойств силикатных автоклавных материалов и изделий внесли А. В. Волженский, Ю. М. Бутт, П. П. Будпиков, П. И. Бо-женов и другие советские ученые.
В настоящее время выпускают большое количество разнообразных силикатных изделий как п потной, так и ячеистой структуры (силикатный кирпич, панели, блоки и др.).
Силикатный кирпич — искусственый каменный материал, изготовляемый из смеси кварцевого песка и извести путем прессования под большим давлением и последующего твердения в автоклаве. Исходными материалами являются воздушная известь — 6—8% в расчете на СаО, кварцевый песок 92—94 % и вода — 7—8 % по массе сухой смеси.
Существуют две схемы производства силикатного кирпича: силосная и барабанная. По более распространенной силосной схеме известь совместно с песком гасят в силосах в течение 4—8 ч. По барабанной — известь совместно с песком гасят во вращающихся барабанах с подводом пара под давлением до 0,5 МПа (изб.), благодаря чему процесс гашения длится 30—40 мин.
Погашенная тем или иным способом масса поступает в лопастную мешалку или бегуны для дополнительного увлажнения, перемешивания и измельчения комков. Из подготовленной массы прессуют на прессах под давлением 15—20 МПа сырец, который укладывают на вагонетки и направляют в автоклавы для запаривания под давлением насыщенного пара 0,8 МПа (изб.) при температуре около 175°С (рис. 74). Длительность цикла запаривания 10—14 ч. Цель запаривания — ускорение реакции между песком и известью, в результате которой образуется гидросиликат кальция, цементирующий зерна песка и придающий кирпичу высокую прочность. Взаимодействие компонентов силикатной смеси протекает по реакции CaO+Si02+nH20 = CaOSi02+ (п+1) Н20.
Прочность силикатного кирпича растет в течение некоторого времени и после выгрузки из автоклава (на воздухе). Это обусловлено его высыханием, а также тем, что не вступившая в реакцию с кремнеземом Са(ОН)2 реагирует с С02 воздуха: Са(ОН)2-г-С02 = СаС03-г-Н20, образуя углекислый кальций.
Силикатный кирпич выпускают двух видов: одинарный размером 250×120X65 мм и модульный размером 250X120X88 мм. Модульный кирпич изготовляют с технологическими пустотами, замкнутыми с одной стороны. Цвет кирпича светло-серый, но он может быть и цветным за счет введения в состав смеси щелочестойких минеральных пигментов.
Благодаря прессованию под большим давлением и отсутствию усадочных явлений размеры силикатного кирпича выдержаны более точно, чем у глиняного. Плотность его несколько выше, чем у керамического кирпича, — 1800—1900 кг/м3, теплопроводность 0,82—0,87 Вт/ /(м-°С). В зависимости от предела прочности при сжатии и изгибе силикатный кирпич изготовляют шести марок: 75, 100, 125, 150, 200 и 250. Морозостойкость силикатного кирпича не ниже Мрз 15, водопоглощение 8— 16 % по массе.
Области применения силикатного кирпича такие же, как и керамического кирпича. Однако он не рекомендуется для кладки фундаментов и стен в условиях высокой влажности, так как воздействие грунтовых и сточных вод вызывает его разрушение. Нельзя использовать силикатный кирпич в конструкциях, подверженных действию высоких температур (в печах, дымовых трубах и т.п.).
Силикатные бетоны — большая группа бесцементных бетонов автоклавного твердения, получаемых на основе
И шсстково-песчаного, известково-зольного и других изве-I тково-кремнеземистых вяжущих, кроме того, в качестве нижущего используют молотые доменные шлаки.
Силикатные бетоны могут быть плотного и пористого строения. Плотный мелкозернистый силикатный бетон —¦ разновидность тяжелого бетона, но в отличие от него в состав силикатного бетона не входит крупный заполнитель (гравий или щебень). Структура силикатного бетона более однородна, а стоимость значительно ниже.
Изделия из плотного силикатного бетона изготовляют по следующей технологической схеме: дробление комовой негашеной извести; приготовление известково-песча-і.ого вяжущего путем дозирования и помола извести, песка и гипса в шаровой мельнице; приготовление силн-катобетонной смеси смешением немолотого песка с измельченным известково-песчаным вяжущим и водой в бетоносмесителях с принудительным перемешиванием, формование изделий и их выдерживание, твердение отформованных изделий в автоклавах при температуре насыщенного пара 174—191 °С, что соответствует давлению 0,8—1,2 МПа.
Плотность изделий из силикатного плотного бетона 1800—2200 кг/м3. Прочность его при сжатии колеблется в довольно широких пределах и зависит от состава смеси, режима автоклавной обработки и других факторов. Так, силикатные бетоны автоклавного твердения при расходе извести 8—11 % по массе твердых компонентов и уплотнении вибрированием приобретают прочность 15— 30 МПа. Однако при добавлении 15—30 % тонкомолотого кварцевого песка их прочность при сжатии может быть увеличена в 2—3 раза, что составит 40—60 МПа. Водостойкость силикатного бетона удовлетворительная, снижение прочности при полном водонасыщении не превышает 25 %. Морозостойкость 25—50 циклов, а при добавке портландцемента она повышается до 100 циклов.
Из плотного силикатного бетона выполняют крупные стеновые блоки наружных стен с щелевыми пустотами и внутренних несущих стен, панели и плиты перекрытий, колонны, балки и прогоны, лестничные площадки и марши, цокольные блоки и другие армированные изделия.
Вяжущие для легких силикатных бетонов те же, что и для плотных, но в качестве заполнителей используют керамзит, гранулированный шлак, шлаковую пемзу и другие пористые материалы в виде гравия и щебня.
По назначению легкие силикатные бетоны разделяют на конструкционные плотностью 1400—1800 кг/м3, конструкционно-теплоизоляционные плотностью 500—1400 кг/м3 и теплоизоляционные—менее 500 кг/м3, теплопроводностью 0,5—0,7 Вт/(м-°С).
Прочность при сжатии легких силикатных бетонов составляет от 3,5 до 20 МПа (20 МПа у конструкционных бетонов). Водопоглощение их зависит от плотности и колеблется от 12 до 30 % (по объему), морозостойкость 15—50 циклов.
Из легких силикатных бетонов на пористых заполнителях изготовляют блоки и панели наружных стен жилых зданий.
Ячеистые силикатные бетоны в зависимости от способа образования пористой структуры разделяют на пе-но- и газосиликаты. Их получают при автоклавной обработке известково-песчаной пластичной смеси, в состав которой вводят устойчивую пену (пеносиликат) или алюминиевую пудру и другие газообразователи (газосн-ликат).
Плотность изделий из ячеистых силикатных бетонов 300—1200 кг/м3, прочность 1—20 МПа, теплопроводность 0,09—0,4 Вт/(м-°С).
По назначению ячеистые силикатные изделия также делят на теплоизоляционные, конструкционно-теплоизоляционные и конструкционные.
Теплоизоляционные ячеистые силикатные изделия плотностью 300—500 кг/м3 служат хорошим утеплителем для железобетонных, асбестоцементных и других слоистых панелей, чердачных перекрытий, камер холодильных установок, а также в виде скорлуп и коробов для утепления теплопроводов и др. Конструкционно-теплоизоляционные пено- и газосиликаты плотностью 500— 800 кг/м3 и прочностью 2,5—7,5 МПа применяют для изготовления армированных крупноразмерных изделий для наружных и внутренних стен. Конструкционные пено- и газосиликаты плотностью 800—1200 кг/м3 и прочностью 7,5—20 МПа целесообразны для армированных конструкций покрытий промышленных зданий, междуэтажных и чердачных перекрытий жилых зданий, несущих перегородок и др.
Изделия из силикатобетона не рекомендуются для конструкций, подверженных значительному увлажнению (фундаментов, цоколей, подоконников, карнизов и др.).