Сорта прокатного железа германского и русского сортамента (изделий Общества Путиловских заводов)

 

 

 

Размеры  
Круглое железо

 

D = 5 – 100 мм (1/4" - 4") L = от 1,2 м (d ≤ 22 мм), 4, 6 и 9 м (d – 75 мм) (13',2 и 19',8). D ≤45 мм – из сварочного железа D ≥45 мм из литого железа и стали
Квадратное железо

 

5х5 мм – 100х100 мм (1/4" – 4 ½") L = 4 и 6 м

Плоское железо

Полосовое железо

ширина 14 – 150 мм (1/2" – 6″) толщина 3 - 65 мм (1/8" –- 21/2") длина до 15 м (5'), если его вес не превышал 295 кг (18 пуд.).  

Листовое железо

ширина 1,5 – 1,8 м (5'– 6') толщина 9 - 25 мм (3/8 " до 1"). при толщине листов 1-1,6 мм (0,042" – 1/16") – ширина ≤ 0,92 м (3'), L ≤ 2,74 м (9'); при толщине 1,6 – 3,2 мм (1/16" – 1/8") – ширина ≤ 1,2 м (4'), L ≤  3,36 м (11'); при толщине 3,2 – 25,4 мм (1/8" - 1″) – ширина ≤ 1,2 м (4'), L ≤ 4 м (13').

Универсальное железо

(преимущественно литое)

Преимущественно литое ширина 150 – 800 мм (6" – 22″) толщина 5 – 95 мм (3/16" – 11/8") L ≤ 9 м (30') - толщиной до 8 мм (5/16"); L ≤ 12 м (40') при большей толщине, если вес полосы не превосходил 325 кг (90 пуд.).

Фасонное или сортовое железо

Угловое железо

Р авнобокое ил и равностороннее ширина 1,9 – 6,8 см (¾ ″ – 5½ "), Русский сортамент: ширина полок 11/5 – 15 cм, толщина 3 – 22 мм, германский сортамент: ширина полок 11/2 - 16 см,  толщина 3 - 19 мм. – L= 8 м (26',4),14 м (46′) и редко до 18 м (60')
Нер авнобокое ил и неравностороннее отношение ширины полок другк другу 2:3 и 1:2 11/8" х 7/8" – 10″ х 31/2"; толщиной 3/32″ – 5/8" От 3 х 2 cм - до 15 х 10 см, от 4 х 9 см - до 16 х 8 см, и толщиной от 3до 15 мм х 4 до 14 мм

Тавровое железо

Изготавливалось из литого железа L max = 10,6 – 18 м (35' – 40') Русский сортамент: 50 x 25 x 5 – 160 x 80 x 13 мм и 25 x 25 x 3,5 – 90 x 90 x 10 мм, Путиловских заводов: 1"x1"x 5/32″ х 5/32″ – 8″x10″ x 9/16″ х 9/16″, Германский: 60 х 30 х 5,5 x 5,5 мм - 200 х 100 х 16 x 16 мм и 20x20x3x3 мм – 140x 140 x 15x15 мм. Профили № 8 – № 12  германского сортамента L = 4 – 8 м, max – 12 м.  

Двутавровое железо

Изготавливалось из литого железа Русский сортамент:  H= 8 – 40 см (3″ – 16″), Германский: H= 8 - 55 см (3″ – 22") L ≤ 14 м (45′). Cортамент Путиловских заводов: H = 4″ – 16" (10,2 – 40,6 cм).

Корытообразное,

корытное, или коробки,

или швеллерное железо

Изготавливалось из литого железа Русский сортамент: H= 5 – 30 см Германский: H=3 – 30 cм Путиловскихзаводов: H=4- 30 cм(11/16″ – 12″).  H≤ 45/8″(11,5см)–L=50′– 60' (15 м – 18 м), H≥ 45/8″L≤ 40′ и 45' (12 – 14 м).

Зетое  железо

или  зеты

сортамент русский:  H= 4 – 25 см (12/3″ – 10″), германский: H= 3 – 20 см (3″ – 22") Путиловских заводов: H= 2½″ - 10″ (6,35 – 25,4 cм). Зеты  ≤ 3″ x 6″ x3½″х3/8" L= 60' - 70' (18 – 21 м); зеты ≥ 3″ – L= 40' - 50' (12 – 16 м).

Волнистое железо

Толщина: 1 мм – min, 5 мм – max, L доски = 10'– 13' 4″(3– 4 м),максимальная — 16'6"(5 м).Ширина доски зависела от высоты профиля и толщины железа; 17 ¾″– 33 ½″ (0,45– 0,85 м).  

Проволока

тянутая из железа - №№ 1 – 36; Сечение №1 – 0,35″ (9 мм), № 36 – 0,01″ (25 мм). Для штукатурки: № 23 и 24 сечением 0,13″ и 0,14″ (3,3 и 3,6 мм)  длиной 2,3′ и З,1' (70,15 и 94,5 см).

11а 11б 11в    11г      11д    11е  11ж 117 7. градоначальства,и материаловгрубого трепаними для креления элементов в швах каменной или кирпичной кладкиз

11и         11к                  11л                  11м

 

            11н                              11п

 

Рис. 11. Сечения железных профилей. 11а – круглое железо; 11б – квадратное железо, 11в – плоское железо; 11г – равнобокое или равностороннее угловое железо; 11д – неравнобокое или неравностороннее угловое железо, 11е – тавры с широкой подошвой, 11ж – тавры с высокой вертикальной стенкой, 11з – двутавры, 11и – корытообразное, корытное или швеллерное железо (коробки), 11к – зетовое железо, 11л – железо Зоре; 11м – квадрантное или колонное железо; 11п – сводчатое балочное волнистое железо. [10, табл.]

 

Сечение и длина выпускаемого проката плоского железа(рис. 11в) зависела от допустимого веса полосы. Если листовое железо подвергалось механической обработке, продольные и поперечные кромки обрезались не меньше, чем 1,5 мм.

Фасонное или сортовое железо (Рис. 11г – 11м) изготавливалось с разными поперечными сечениями, по которым определялось его название.

В основном фасонное железо изготавливалось из литого железа, но уголки, например, могли прокатываться из стали или сварного литого железа.

Тавры выпускались из литого железа с широкой подошвой (рис. 11е) и с высокой вертикальной стенкой (рис. 11ж).

       Зетое железо или зеты (Рис. 11к) из литого железа были прямыми и косыми, где стенка не перпендикулярна к полкам.

Кроме основных видов фасонного железа выпускались ж елезо Зоре (Рис. 11л) - разновидность, употреблявшаяся в качестве балок для мостов, и к вадрантное или колонное железо (Рис. 11м), которое изготавливалось из лучших сортов литого железа с радиусом от 5 до 16 cм 5-ти различных размеров, с толщиной стенок от 14 до 18 мм. На Путиловских заводах - с радиусом 7,5 - 10 cм, при толщине cтенок  10,5 - 12 мм и длиной 10,5 - 15 м (35' - 49').

Также изготавливалась белая жесть, или листовое железо,покрытое оловом квадратными листами со стороной в 1 аршин (71,1 см) или в 1 аршин шириной и 2 аршина длиной.

Кровельное железо, в том числе и листовое кровельное железо, покрытое цинком, обычно имело размеры 1 х 2 аршина, различалось по массе от 6 до 14 фунтов (2,46 – 6,56 кг) и укладывалось 5 - пудовыми пачками. Число листов в одной упаковке определялось по таблице:

Таблица 9.

Количество листов кровельного железа в одной упаковке

Вес листа в фунтах Вес листа в кг Число листов в 5 пудах
6 и 7 98,3 и 114,66 33 и 38
8 131,04 25
9 – 9 ½ 147,42 – 155,6 22 - 21
10 – 10 ½ 163,5 – 171,99 20 - 19
11 180,2 18
12 - 13 196,56 – 212,94 16 - 15
14 229,32 14

 

Балочное волнистое железо (Рис. 11м) изготавливалось с различными профилями, но минимальная высота волны обычно была не меньше половины ее ширины. Легкие профили применялись для покрытия крыш, устройства стен и потолков.

Сводчатое балочное волнистое железо *) (Рис. 11п) имело в центре подъем от 1/12 до 1/10 и использовалось для устройства потолков между двутавровыми железными балками.

     Обыкновенное или плоское волнистое желе зо. Имело высоту волны меньше половины ее ширины. Толщина железа - от 0,5 мм до 1,25 мм; ширина листов – от 25 ½″ до 37 ½″ (0,65 – 0,95 м); длина – от 6' 8″ до10′ (2 –3 м), в зависимости от толщины железа. Использовалось как кровельный материал, а также для стен и потолков.

    Проволока продавалась кольцами или на вес. Кольцо обычно весило 11 фунтов (4,5 кг).

Гвозди изготавливались на продажу разных размеров продолговато-прямоугольного, квадратного и круглого поперечного сечения. По правилам, они должны были быть вдвое больше прибиваемого предмета.

 

Рис. 8. Гвозди железные. https://www.toolpartsdirect.com,

[https://www.oldhousefix.com/history-of-american-nails]

 

Железные гвозди были самыми распространенными. Хотя изготавливались и из мягкой стали, декоративные из латуни и бронзы, из красной меди для корабельных обшивок, а из цинка для цинковых кровель, потому что в прикосновении с медью и водой железные гвозди быстро разрушались и разрушали в сочетании с атмосферными влияниями цинковые листы покрытий. По способу изготовления гвозди делились на кованые, проволочные и литые. Кованый гвозди всегда были в форме удлиненной пирамиды или клина. Проволочные гвозди, несмотря на более простую технологию изготовления, держали значительно слабее, особенно в неупругом материале. Самые большие и толстые гвозди – корабельные; для крепления полов служили брусковые гвозди с толстыми четырехугольными головками; для обшивки тесом и для крыш использовался однотес, двоетес и троетес с круглыми, выпуклыми головками; костыльки или костыльковые гвозди выполнялись с небольшими шляпками, г-образными или совсем без них. Штукатурные гвозди использовались для крепления драни под штукатурку. Самые маленькие – обойные и шпалерные. Петельные или круглошляпные, а также купорные имели довольно развитую шляпку. Также отличались по форме ерши и закрепы, ножки которых выполнялись плоскими и с зазубринами для крепления элементов в швах каменной или кирпичной кладки, и пробои – скобы.

 

Таблица 10

Сорта гвоздей, наиболее широко использовавшихся в строительстве

(По «Урочному Положению»)

 

Наименование Длина, мм Длина, дюймы Кол-во гвоздей в 1 пуде (16,38 кг) Масса 1000 шт.

Корабельные

381 15 35 28,57
355,6 14 40 25
330,2 13 45 22,22
304,8 12 55 18,18
279,4 11 65 15,38
254 10 75 13,34
228,6 9 85 11,76

Полукорабельные

203,2 8 100 10
177,8 7 120 8,33
152,4 6 150 6,66
Для закрепления башмаков на сваях 101,6 4 240 4,17

Ерши или закрепы

203,2 8 60 16,66
177,8 7 70 14,3
152,4 6 85 11,76
127 5 100 10
101,6 4 150 6,66

Петельные навесные или круглошляпные

203,2 8 200 5
177,8 7 250 4
152,4 6 350 2,86
127 5 500 2
101,6 4 700 1,43
Костыли для крепления рельсов 177,8 7 60 15,15

Брусковые

254 10 200 5
228,6 9 250 4
203,2 8 300 3,33

Брусковые и костыльковые

177,8 7 400 2,5
152,4 6 560 1,78
127 5 800 1,25
101,6 4 1200 0,83

Костыльковые

76,2 3 2000 0,5
50,8 2 6000 0,16
25,4 1 16000 0,062

Тесовые и круглошляпные

177,8 7 400 2,5
152,4 6 560 1,78
127 5 (троетес) 800 1,25
101,6 4 (двоетес) 1200 0,83
76,2 3 (однотес) 2000 0,5
50,8 2 5000 0,2
38,1 1 ½ (для толевых кровель) 8000 0,125
Кровельные 76,2 3 3000 0,33
Купорные 63,5 2 ½  4000 0,25
Шпалерные 6,35 ¼ 30000 0,033
Подковные (ухналь) 45 - 70 1 2/3 - 2 2/3 3000 0,33
Гонтовые 50,8 2 4000 0,25
Штукатурные 50,8 -101,6 2 - 4 13000 0,077

 

 

Если предполагался толстый слой штукатурки, выполняли поверхность более шероховатой, набивая гвозди и оплетая их проволокой. Гвозди набивали в квадратном или шахматном порядке через 100 мм один от другого в необходимых местах или по всей подготавливаемой поверхности, обычно в швы каменной или кирпичной кладки.

Использовали гвозди длиной не меньше двойной толщины наносимой штукатурки (если, например, толщина штукатурки была равна 50 мм, то брали гвозди длиной 100 мм), и забивали на половину или на две трети их длины с таким расчетом, чтобы шляпки были глубже внешней плоскости наносимой штукатурки на 20 мм. Это позволяло избегать «просвечивания» шляпок гвоздей и предохраняло от образования на штукатурке ржавых пятен.

Б. Сталь содержит углерод от 0,4 до 2,3% ихорошо закаливается, т.е. после нагревания до температуры около 500°С и при быстром охлаждении, (обычно погружали в холодную воду или масло), приобретает значительную твердость и упругость. Сталь может быть такой твердой, что царапает стекло и не обрабатывается напильником. В зависимости от способа производства, различали сварочную и литую сталь.

Сварочная сталь в тестовидном состоянии обычно содержала некоторое количество шлаков и подразделялась на кричную, пудлинговую и цементную.

Литая сталь производилась, так же как литое железо, в жидком состоянии тремя способами: Бессемера, Томаса и Сименса-Мартена без шлаков.

Из-за трудности определения точки закаливания ковкого металла, различие ковкого железа от стали определяли по степени сопротивления материала разрыву. «Сталью» называли железо, сопротивление которого разрыву было равно или больше 4500 кг/см2 (1776 пуд/дм2).

Вес одного куб. метра принимали в среднем 7850 кг (1 куб. фут = 13,54 пуд.).

Коэффициент упругости – 2200000 кг/cм2 (900000 пуд/дм2). Сопротивление литой стали разрыву и раздроблению могло приниматься, в зависимости от твердости от 4500 до 6500 кг/cм2 (1776 - 2560 пуд/дм2).

Сталь редко использовалась в гражданском строительстве; чаще применялась для отливки подушек, башмаков и т. п., а в прокатанном виде иногда для частей стропильных ферм больших пролетов.

 

4.3. Предохранение железа от ржавчины

Образование ржавчины происходит в процессе окисления железа под действием кислорода, воды и углекислоты. Поэтому основнымсредством защиты от ржавчины является предохранение поверхности железа от соприкосновения с влажным воздухом, водой и т. п. Этого достигали преимущественно с помощью различных окрасок, оцинкования и искусственного окисления железа.

Среди распространенных окрасок были следующие:

Масляная окраска. Тщательно, химическим или механическим путем, очищенная поверхность железных частей перед сборкой в условиях мастерской, грунтовалась вареным льняным маслом с примесью свинцового сурика. Последующая окраска металлических элементов в собранном виде производилась, в основном, свинцовыми или цинковыми белилами с добавлением минеральной краски желаемого цвета.

Смолянаяили асфальтовая окраска. Предназначалась для подземных или скрытых конструкций. Смола наносилась в горячем состоянии. Лучшей считалась окраска, состоящая из 8частей смолы, 1 части скипидара и 8частей порошкообразной извести.

Цементная окраска. Чистый портландский цемент наносился в жидком состоянии в 3 – 5 слоев, каждый слой на затвердевший предыдущий. Недостатком этой окраски являлось возможное ее расслаивание.

Оцинкование. Одно из лучших средств предохранения железа от ржавчины. Оцинковывались преимущественно небольшие железные элементы или небольшой толщины, например, гладкое и волнистое листовое железо.

Оцинкованное железо плохо окрашивается. Избегали спаивать и загибать его для предохранения от повреждения цинковой оболочки.

Искусственное окисление железа достаточно широко применялось к концу XIX века. Образование оболочки из магнитной окиси железа происходило при нагревании железа в специальных печах под действием перегретых паров. Получаемое покрытие отлично пристает к поверхности железа, не повреждается при его механической обработке, и очень хорошо защищает от атмосферных влияний и от разрушительного действия кислой рудничной воды.

Особое внимание уделялось целесообразности соединений металлических элементов. Избегали узких открытых промежутков, открытых швов и т. п. из-за невозможности удаления накапливающейся влаги и повторной окраски.

Железо не является огнеупорным строительным материалом, поэтому некоторые железные элементы и части сооружений предохраняли от огня с помощью цемента[4] (Монье и др.), шамотной массы, кирпичной кладки или пробковым деревом.

 

4.4. Цинк – металл серовато-белого цвета с серебристым блеском, имеет удельный вес 7, 1г/см3. На холоде он становится хрупким, а при температуре от 100° до 150° его можно прокатывать и вытягивать из него проволоку. Цинк применялся в строительстве в виде волнистых и плоских листов, которые применялипреимущественно для покрытия крыш, карнизов и подоконников, для изготовления кровельных желобов и водосточных труб. Из цинковых листов изготавливались розетки, балясины и другие рельефные полые украшения с помощью штамповки.

 

4.5. Свинец – легкоплавкий металл бело-серебряного цвета с синеватым оттенком, благодаря своей мягкости, вязкости и большой устойчивости к атмосферным влияниям использовался для изготовления водопроводных и фановых труб, для обивки полов во влажных помещениях, в качестве гидроизоляции в швах кладки из тесаных камней или гранитных ступеней внешних лестниц, для заливки железных скоб и пиронов в камнях, иногда для устройства кровельных покрытий.

Сопротивление свинца разрыву и твердость очень малы, он легко режется ножом и царапается ногтем. Сорта листового (рольного) свинца отличались по толщине, обычно определялись по весу 1 кв. фута (0,09 м2) в английских фунтах (1 русск. фунт = 0,903 английского фунта = 0,4095кг).

 

4.6. Медь (красная медь) использовалась в виде кованых или прокатанных листов для покрытия кровель под позолоту, например, церковных главок, для тянутых труб, в виде проволоки, гвоздей и болтов. Металл, очень мягкий и гибкий, на воздухе покрывается тонким зеленым слоем углемедной соли, которая является консервантом и защитным слоем.

В строительстве больше было распространено использование сплавов красной меди: с оловом – бронзы, и с цинком – латуни. Бронза использовалась для литья колоколов, для изготовления пушечного металла, и, благодаря изменению цвета при применении различных присадок более дешевых металлов, как художественная бронза – для декоративных изделий. Латунь из-за своей дешевизны, была довольно распространенным сплавом и выпускалась в виде листов, например, для прибивания к полу перед печами, в виде проволоки или различных готовых отливок: дверных ручек, задвижек, водопроводных кранов и т. п.

Остальные металлы в строительстве практически не применялись.


 

Контрольные вопросы к Главе 1, Разделу 4

 

1. Какими способами изготавливали металл для строительных конструкций?

2. Перечислите металлы, используемые в строительстве.

3. Какой металл больше всего использовался в строительстве?

4. Как назывались и чем отличаются разные виды чугуна?

5. Как экспериментально проверялась «тягучесть» чугуна?

6. В каких строительных конструкциях использовался чугун?

7. Из какого чугуна получали ковкий металл?

8. На какие две группы делился ковкий металл?

9. Какими способами изготавливалось сварочное железо?

10. Какими способами получали литое железо?

11. Перечислите основные сорта прокатного железа.

12. Что такое «Декавилевская колея»?

13.  Где использовалось сводчатое балочное волнистое железо?

14.  Перечислите исторические названия самых распространенных гвоздей. Для чего они использовались?

15.  Какие виды стали выпускали сталелитейные производства?

16. Назовите исторические способы защиты железа от ржавчины.

17. Как защищали железо от огня?

18.  В каком виде и для чего в строительстве использовали цинк?

19.  В каком виде и для чего в строительстве использовали свинец?

 

Глава 2. Связывающие материалы

 

Раздел 1. Растворы

Растворы, применяемые в строительстве, – это вещества, предназначенные для соединения кирпичей или камней в кладке между собой, для оштукатуривания стен и потолков, иногда – для устройства полов. Применяются в тестовидном состоянии, твердеющие с течением времени в процессе физических и химических реакций. В зависимости от состава различали известковые, гипсовые и глиняные растворы.

Таблица 11

Классификация строительных растворов

 

1.1. Известковые растворы

Известковые растворы делились на воздушные и гидравлические.

Воздушные растворы твердеют только на воздухе, а не в воде. Они представляют смесь из обожженной и затем погашенной углекислой извести, песка и воды.

Обжигание углекислой извести, процесс, при котором выделяется углекислота и остается окись кальция, так называемая едкая, живая известь или кипелка, можно представить обратимой химической формулой:

СаСО3 = СаО + СО2

Для получения едкой извести использоваливсе разновидности известняка с небольшим содержанием примесей, влияющих на свойства жженой извести. Известь, добытая из довольно чистого известняка, сильно нагревается при обливании водой и образует с ней жирное тесто. Такая известь называлась жирной. По мере того, как известняк по составу приближается к доломиту, тесто, образующееся при обливании водой, становится более жидким. В этом случае известь называлась тощей. При содержании 10% магнезии известь становится заметно тощей, а при 25 – 30 % магнезии в примеси известь не использовалась.

Тощая известь часто имеет гидравлические свойства.

Если обжиг углекислой извести происходил при слишком высокой температуре, то получаемая известь гасилась медленно, или не гасилась вообще, особенно когда известняк содержал кремнезем или глинозем или находился в контакте с золой каменного угля, вследствиеe чего верхние слои известняка сплавляются или спекаются. Такая известь называлась мертвой или пережженной.

Жженая известь активно впитывает в себя воду и легко насыщается углекислотой из воздуха, что приводит к ее твердению. Поэтому ее хранили в сухих изолированных, без доступа воздуха, помещениях до использования в растворах. Предпочитали использовать жженую известь непосредственно после обжига.

1.2. Гашениe жженой извести

При обливании водой, в зависимости от ее количества, жженая известь превращается в порошок, который назывался пушонкой, или в вязкое тесто разной консистенции. Процесс происходит со значительным повышением температуры, выделением водяного пара и увеличением объема извести. Этот процесс назывался гашением жженой извести.

При гашении жженая известь образует гидрат окиси кальция:

СаО + Н2О = Са (ОН)2.

Жирная известь для гашения требует больше количества воды, чем тощая, и увеличивается при этом в объеме от 2 до 3½ раз. Необходимое количество воды определялось опытом. Обычно для одной части извести брали 3 – 4 части воды, лучше – кипяченой. Жирная известь гасилась в ящиках размером 12 х 6 футов (3,66 х 1,83 м) в плане, непосредственно у ямы – «творила», вырытой в земле, предназначенной для хранения гашеной извести. Яма обычно была площадью 1 саж. кв. (4,5 м.кв.) и глубиной до 6½ футов (2 м), стенки которой обкладывались камнем или обшивались досками, а дно покрывалось слоем песка. Насыпали жженую известь в ящик слоями от 6 до 8 дюймов (15,24 – 20,3 см) и понемногу поливали необходимым количеством воды, непрерывно перемешивая лопатами образующееся тесто. После гашения, известь вытекала в творило через открываемое отверстие в узкой стенке ящика. Там она могла оставаться очень долгое время, при этом качество ее улучшалось от дополнительного гашения в процессе хранения.

Иногда жирная известь гасилась непосредственно в твориле. Для предотвращения доступа воздуха, погашенная известь в твориле засыпалась слоем песка не меньше 7 дюймов (около 18 см), а на зиму от замораживания – слоем от 3 до 4 футов (91,5 – 122 см).

Считалось, что для гашения одного объема жирной извести в ящиках необходимо от 2 до 3 объемов воды. При недостаточном количестве воды, известь не распушалась в достаточной степени, из-за чего куски спекались с повышением температуры. Такой процесс назывался сжиганием извести, известь получалась некачественной и в растворе не использовалась. Если воды было слишком много, то известь называлась утопленной и также не применялась.

Использовать гашеную известь из творила для обычной кладки можно было не меньше, чем через неделю, а для штукатурки не меньше, чем через три недели.

Тощую известь для гашения поливали водой или погружали в воду. В первом случае раскладывали ее кучами объемом примерно в 1,5 куб. фута (0,028 м3), покрывали их слоем песка и поливали водой из лейки, при этом закрывая трещины, образующиеся в слое песка. Во втором случае разбитую на мелкие куски одинакового размера едкую известь укладывали в плетеные корзины, которые погружали в воду на 3 – 4 минуты. Вытаскивали известь из воды до того, как она распустится, т.е. растворится. В этом случае объем извести в виде порошка увеличивался в 1½ раза. Такую известь удобнее было взвешивать и транспортироваться в отличие с тестообразным состоянием.

Жирная известь также могла гаситься опусканием в воду, но объем и количество раствора получались гораздо меньше.

 Песок для приготовления растворов использовался кварцевый, лучше всего с примесью 5 – 10 % полевошпатных или гранитных песчинок, но без примеси глины, солей и ила. Не годился песок с содержанием посторонних примесей 2,6 % по весу и 4 % по объему, которые отрицательно влияли на качество раствора. Обычно использовалась смесь крупного и мелкого песка, при этом мелкие песчинки заполняли промежутки между крупными. При подготовке раствора для очень гладкой штукатурки использовали только мелкий песок. Иногда применяли глинистый песок, после его «отмучивания». Из-за примеси солей морской песок не использовался, отдавалось предпочтение только пресноводному или речному песку.

Вода для растворов также должна была быть чистой и без примеси солей. Морская вода не применялась из-за разрушительного влияния на крепость и прочность раствора.

Приготовление раствора и количество песка в нем зависело от качества извести и назначения. Известковый раствор для кладки должен иметь большее сопротивление, чем раствор для штукатурки. К жирной извести добавляли больше песка, чем к тощей. В мелкий песок добавляли немного больше извести, чем в крупный, хрящеватый. Раствор, испытывающий большое давление, допускал большее количество песка.

Состав раствора определялся опытным путем. Промежутки между зернами песка должны были быть заполнены известковым тестом. Сумма промежутков составляла приблизительно 1/3 объема песка. Слишком мало извести в составе раствора уменьшала связывающие свойства, а слишком большое количество извести, при высыхании и затвердевании раствора, могло быть причиной образования в нем трещин. Раствор обычно был средней консистенции, но количество добавляемой воды зависело также от степени влажности воздуха: при сухой погоде раствор нуждался в большем, а при дождливой в меньшем количестве воды.

В зависимости от степени жирности извести, для 1 ее части требовалось от 1 до 4 частей песка, а именно: для 1 объема густого известкового теста из жирной извести от 3 до 4 объемов песка, для средней извести от 2 до 3 объемов песка, а для тощей извести с примесями магнезии от ½ до 2 объемов песка, так как находящиеся в такой извести посторонние примеси играют такую же роль, как и добавляемый песок. При смешивании известис песком, получаемый раствор становился гуще и почти не увеличивался в объеме. Так, например, из 1 объема извести и 2 объемов песка получалось 2,4 объема раствора.

Для кладки фундаментов использовали раствор из 1 объема жирной извести и 4 объемов песка.

В процессе твердения известкового раствора в условиях его влажного состояния гашеная известь (Са[ОH]2) соединяется на воздухе с углекислым газом (СО2) и превращается в углекислую известь (CaO3C). Поэтому известковый раствор предохранялся от слишком быстрого высыхания. В противном случае, он приобретал только незначительную твердость и прочность, а иногда даже рассыпался в порошок. Применялось и искусственное высушивание оштукатуренной кладки с использованием печей, в которых сжигался кокс.

 

Гидравлические растворы твердеют под водой. В зависимости от их состава различали гидравлически-известковый, цемяночный, цементный и известково-цементный растворы.

1) Гидравлически - известковый раствор готовился из тощей гидравлической извести. Количество песка для него зависело от количества глины, кремневой кислоты и магнезии, содержащихся в составе извести. Для некоторых видов тощей извести требуется песка не больше половины объема извести. Гидравлически-известковый раствор медленно твердеет, но обладает высокой прочностью.

2) Цемяночный раствор изготавливался из жирной извести с примесью цемяночных веществ, представляющих преимущественно полученные прокаливанием (обжигом) глиноземных силикатов. Цемянками служили пуццолана, санторинская земля, трасс, шлаки, древесная, каменноугольная зола, гончарные черепки, битое стекло, сильно обожженная черепица из хорошей глины, толченый кирпич и т. п.

Распространенными были следующие смеси:

а.  1 объем жирной извести, 1 объем толченого кирпича или другой цемянки и 2 объема песка;

б. 1 объем жирной извести, 1 объем толченого кирпича или другой цемянки и 2 объема тощей извести;

в.  3 объема жирной извести, 2 объема толченого кирпича и 3 объема песка;

г.  1 объем жирной извести, 1 объем песка и 2 объема просеянной золы каменного, бурого угля или торфа смешивались с раствором растворимого стекла (на 1 часть стекла – 1,5 вес. части воды); из этой смеси получался очень прочный раствор.

3). Цементные растворы приготавливались из цемента и песка и делились на два основных сорта:

а. Романский цемент, красновато-бурого цвета, состоящий из мергельных и доломитных известняков, которые после обжига измельчались механическим способом в порошок. При добавлении воды романский цемент лишь немного нагревается и увеличивается в объеме. Он схватывается быстрее портландского цемента, но менее прочен. Поэтому использовали романский цемент сразу после приготовления. Затвердевший романский цемент аналогичен по свойствам гидравлическим известковым растворам.

Для кладки в мокром грунте применялся раствор, в состав которого входило 3 объема романского цемента и 2 объема песка. Обычно к романскому цементу добавляли 2 – 3 части песка. Романскийцемент частоиспользовался для штукатурных растворов, состоящих из 1объема цемента и 4 – 5объемов песка.

Встречался в продаже так называемый рижский романскийцемент, который отличался содержанием 25 % магнезии и использовался для кладки стен над поверхностью земли, еслитребовалось быстрое их высыхание. Отношение объемов цемента к песку равнялось от 1:2 до 1:4.

б. Портландский цемент изготавливался обжигом искусственной смеси глины и извести и затем размельчением механическим способом в порошок зеленовато - серого цвета. Тестовидная масса, получаемая после добавления воды, затвердевала довольно быстро. Если затвердевшая масса не оставляла следов от легкого давления ногтя, то цемент назывался «схватанным».

Медленно схватывающимися называли цементы, которые застывали от получаса до 8 часов, а быстро схватывающимися – не больше, чем 10 –20 минут. Схватывание цементов обычно происходит в полном спокойствии. Например, процесс замедляется в проточной воде. Для одинаковой консистенции теста быстро схватывающиеся цементы требуют больше воды, чем медленно схватывающиеся.

Хорошие цементы при схватывании не должны увеличиваться в объеме и не должны значительно нагреваться.

Скорость твердения цемента обуславливается различными обстоятельствами. Цементы твердеют быстрее на воздухе, в теплые времена года и при небольшом содержании воды, чем под водой,в холодную погоду и с большим количеством воды. Для достижения нужной степени твердости и прочности цементный раствор в первые дни после использования предохраняли от слишком быстрого высыхания смачиванием водой или используя покрытия из сырой соломы или рогожи.

Затвердевший цементный раствор становится непроницаемым для воды, и, в зависимости от назначения выбирался быстро или медленно схватывающийся портландский цемент.

Наиболее широко применялись смеси для приготовления цементного раствора следующего состава:

а. 1 объем портландского цемента и 4 объема песка – для кладки фундаментов и цоколей одноэтажных зданий в сухом грунте;

б. 1 объем портландского цемента и 3 объема песка – для кладки фундаментов многоэтажных зданий, подвальных стен, сводов, арок и их опор, для устройства полов;

в. 1 объем портландского цемента и 2 объема песка – для кладки в воде, для кладки плоских и сильно нагруженных сводов и арок, для штукатурки цоколей и стен во влажной среде;

г.  1 объем портландского цемента и от 1½ до 2 объемов песка – для бетонных оснований под фундаментной кладкой на водонасыщенном грунте, для изготовления искусственных камней, карнизов, ступеней; сточных желобов, труб и т. п.

Портландскийцемент обладает значительным сопротивлением к сжатию и растяжению, которое обычнов два раза больше, чем у романскогоцемента.

Таблица 12

Сопротивление раздроблению некоторых растворов

(по результатам опытов Бермана, директора Рижского Цементного завода)

 

     

Сопротивление раздроблению по прошествии

  Растворы Состав 1 2 4 18 26 52 104 недель
1 Известковый раствор 1 ч. извести. 8 ч. песка 4 4 6 10 16 24 64 кг/cм2
  2 Романский цемент 1 ч. цемента, 3 ч. песка 12 20 28 28 32 58 80  
3 Сложный раствор 2/3 ч. ром. цем. 1/3 портл. цем., 3 ч. песка 40 52 68 80 92 124 188  
4 Сложный раствор 1/2 ч. ром. цем. 1/2 портл. цем., 3 ч. песка 66 80 90 100 140 190 224  
  5 Портландский цемент 1ч. цемента, 1 ч. песка 112 142 150 185 232 260 340  
6 Портландский цемент 1ч. цемента, 1 ч. песка 24 38 50 64 92 128 200  

Для проб использовали кубики со стороной 7 см.

 

Известково-цементный раствор на рубеже XIX – XX вв.  стал очень популярным из-за значительных преимуществ перед простым известковым раствором.

При добавлении в  известковый раствор портландского цемента, раствор становился более прочным и быстрое схватывался, а незначительное количество извести в тощем цементном растворе придавало раствору необходимую пластичность, увеличение плотности и сопротивления сжатию, лучшее соединение с камнями кладки и удобство использования. По свойствам известково-цементные растворы могли быть аналогичны гидравлическим растворам, и при этом были дешевле.

Известь, входящая в состав известково-цементного раствора, могла быть тощая или гидравлическая в виде порошка, или жирная в тестовидном состоянии. Конечно, качество сложного раствора определялось качеством используемой извести. Обязательным условием для всех известково-цементных растворов было применение хорошо погашенной извести. Почти все эти известково-цементные растворы твердеют под водой, подсохнув незначительное время на воздухе.

Таблица 13

 Состав распространенных известково-цементных растворов (в частях)

  Портландский цемент Известь Песок
  1 1 ½ 5 - 6
  1 1 7 -9
  1 1 ½ 7-9
  1 2 8-10
  1 3 10-12
Для кладки свободно стоящих дымовых труб (по проф. Ланге):      
нижняя половина стержня 1 2 ½ 8
верхняя половина стержня 1 1 6
верхушка трубы 1 1 4

 

Качество растворов определялось на опыте приготовлением пробных смесей и изменялось в зависимости от различных свойств используемой извести.

Различали три основных способа изготовления растворов:

А. Известь в тестообразном состоянии растворялась в воде до известкового молока, сухую смесь цемента и песка добавляли в молоко и тщательно перемешивали.

Б. Порошкообразную или гидравлическую известь, цемент и песок в сухом состоянии перемешивали, а затем добавляли необходимое количество воды.

В. Известковое тесто смешивалось с половиной необходимого для раствора песка, цемент – с другой половиной песка, затем соединяли обе смеси и прибавляли необходимое количество воды. Такой способ был менее удобен, чем другие.

 

5). Бетон - смесь любого вида раствора с щебнем или гpaвием. На практике обычно использовали смесь на основе гидравлического или цементного раствора. Бетон в большинстве случаев применялся для частей сооружений, находящихся в сырых местах или под водой, например, для фундаментов, водонепроницаемых полов и т. п. Использовался также для устройства стен, сводов, ступеней, лестниц и пр.

Бетон, изготавливаемый из воздушного раствора, назывался воздушным бетоном.

Раствор в бетоне должен был заполнять промежутки между отдельными камешками щебня пли гравия. Для хорошего и плотного бетона количество раствора определялось суммой объемов этих промежутков. Определялось это опытным путем, заполняя щебнем или гравием сосуд и затем наливая в него воду. Объем налитой воды равнялся необходимому количеству раствора. По опытам объем промежутков в одной кубической единице гравия различной зернистости составляет приблизительно 38%, а в одной кубической единице щебня, т.е. битого камня, - 46%. Из-за густой консистенции тестовидного раствора на практике полное заполнение промежутков между камешками не достигалось, особенно если бетон не трамбовался, поэтому к вычисленному количеству раствора прибавлялось еще приблизительно 15%. В среднем, для плотного и водонепроницаемого бетона требовалось 42 % раствора.

В результате утрамбовки бетона объем промежутков между камешками уменьшался на 20 - 25%. В таком случае могли использовать очень тощий бетон.

Фракция камешков в бетоне не должна была быть больше двух дюймов (4,5 – 5 см), они должны иметь шероховатую поверхность и угловатую форму, чтобы раствор лучше прилипал к ним. Хотя и с гладкой поверхностью камни использовались для изготовления хорошего бетона. Щебень или гравий хорошо промывался и очищался от грязи, пыли, иловатых и землистых частиц.

Сопротивление раздроблению камешков в бетоне было достаточным, если оно не меньше сопротивления уже отвердевшего раствора, используемого для бетона.

Предпочитали щебень из каменных пород вулканического происхождения, таких как долерит, базальт, трахит, лава и т. д., но использовали щебень из гранита и известняка. Если это допускало требуемое сопротивление бетона, применяли щебень из хорошо обожженного кирпича и шлаки (шлаковый бетон).

Бетон с угловатым щебнем характеризовался большей прочностью, чем с кругловатым гравием.

По опытам Тетмайэра плотный бетон, при котором все промежутки между отдельными камешками гравия или щебня, заполнены были раствором и который твердел в продолжение 28 дней под водой, обладал сопротивлением раздроблению с угловатым щебнем в 351кг/см3, а с окатанным гравием в 282кг/см2.

В случае использования гравия различной фракции с мелким песком, промежутки между большими камешками, мелким гравием и песком хорошо заполнялись раствором, и бетон получался более прочным.

Для получения пористого бетона использовали воздушный бетон из известкового или известково-цементного раствора с необходимым доступом воздуха для лучшего схватывания. В этом случае, промежутки между щебнем или гравием не должны были быть плотно заполнены раствором, и количество раствора уменьшалось по отношению к количеству наполнителя.

Необходимое количество раствора для плотного бетона зависело от его назначения. Бетон, используемый для частей гражданских сооружений, обычно утрамбовывался, мог быть очень тощим, и количество раствора было меньше. Для водонепроницаемого бетона, напротив, раствор, который должен был заполнить все промежутки между наполнителем, увеличивался в объеме на 15%, по сравнению с обычным составом.

Прочность бетона в значительной степени зависела от величины иформы зерен используемого песка в растворе и от качества самого раствора. Применение угловатого и крупнозернистого песка повышало качество бетона, по сравнению с использованием округлого и мелкозернистого песка. Количество песка также влияло на прочность бетона и менялось в зависимости от требуемых свойств бетона. Отношение песка в растворе и наполнителя (щебня или гравия) обычно было 1:2, гравия немного больше.

Таблица 14

Составы бетона различного назначения

Цемент Песок Щебень Цемент Песок Гравий
1 2 4 1 2 5
1 3 5-6 1 3 6,5
1 4 8 1 4 8,5

 

Таблица 15

Сопротивление раздроблению различных смесей бетона, которые твердели под водой в течение 28 дней

(На основании опытов Дикергофа)

Состав бетона в объемах

Сопротивление раздроблению кг/см2

Портландский цемент Известковое тесто Песок Гравий
1 - 2 - 151,8
1 - 2 3 196,2
1 - 2 5 170,5
1 - - 5 69,9
1 - 3 - 98,8
1 - 3 5 111,6
1 - 3 5 1/2 108,2
1 - 4 - 75,2
1 - 4 5 90,9
1 - 4 8 1/2 86,0
1 1 6 - 53,5
1 1 6 12 52,5

 

Сравнительный анализ указывал на нецелесообразность уменьшения рекомендуемого количества гравия или щебня в бетоне.

Количественный состав определялся опытами с использованием проб из бетона, просеянного через сито с отверстиями 5 мм с гравием фракцией от 5 до 45 мм после 7 месяцев после их изготовления.

 

Таблица 16

Соотношение состава и качества различных бетонов

(на основании исследований Опытной станции

государственных железных дорог в Штрасбурге)

Состав бетона в объемах

Получаемое количество бетона

Сопротивление бетона раздроблению, кг/см2

Для 1 м3 бетона требуется

Для 1 саж3 бетона требуется

Портландский цемент

Известковое тесто

Песок

Гравий

Портландский цемент, кг

Известковое тесто, л

Портландский цемент, бочки* Известковое тесто, фут3
1 - 2 4

4,40

-

320

-

18,5

-  
1 - 3 6

6,65

140,0

210

-

12,2

-  
1 - 4 8

8,85

121,2

158

-

9,2

-  
1 - 5 10

11,25

94,1

125

-

7,2

-  
1 1 6 12

13,45

96,8

104

75

6,0

26  
                             

*При расчете числа бочек цемента при­нималось, что 1бочка весит приблизительно 168 кг.

 

Таблица 17

Соотношение состава распространенных смесей бетона с необходимым количеством связывающих веществ

(на основании опытов Гауеншильда)

Состав бетона в объемах

Связывающие вещ-ва, кг

Для 1 м3

Связывающие вещ-ва, бочки

Для 1 саж3

Портландский цемент Романский цемент Гидравлическая известь Песок Гравий
- 1 - 1 2 385 33,6
- 1 - 2 4 200 17
1 - - 2 4 280 16
1 - - 2 5 245 14,2
1 - - 3 6 185 10,7
1 - - 4 9 128 7,4
1 - - 6 12 93 5,4
- - 1 2 4 190 26
- - 1 2 5 168 22,6
- - 1 3 6 180 16,3

При расчете принималось, что вес 1 бочки романского цемента приблизительно 114 кг, а 1 бочка гидравлической извести – 76,4 кг.

 

Удельный вес бетона составлял:

Из щебня очень плотных естественных камней –  2200 – 2500 кг/м3;

Из щебня менее плотных камней               1800 – 2000;

Из кирпичного щебня                               1500 – 1700

 

Готовился бетон различными способами.

При использовании известкового теста, в него добавляли необходимое количество песка и замешивали, обычно без воды, густой и однородный раствор, в который засыпали щебень или гравий, тщательно перемешивая бетонную массу на деревянной платформе лопатами и граблями.

Если применяли портландский или романский цемент, или гидравлическую известь порошкообразного вида, то смешивали все насухо, образуя из полученной массы кольцеобразную кучу, в середину которой наливали необходимое количество воды, и, перемешивая, получали однородную массу. Затем добавляли щебень или гравий, также перемешивая.

Для изготовления известково-цементного бетона известковое тесто разбавляли нужным количеством воды, сначала добавляли цемент, потом песок. В другом случае, к сухой смеси из цемента и песка примешивали известковое тесто. Объем цемента был не более ½ объема воды.

Раствор для бетона обычно имел вид сырой, свежевыкопанной огородной земли и чтобы он не терял силу схватывания, его использовали сразу после приготовления.

Для замешивания больших количеств бетона рекомендовалось применение машин.

 

1.3. Гипсовый раствор

 Гипсовый раствор изготавливался из обожженного гипса и воды, обычно в соотношении 1: 5/8. При схватывании гипс сильно нагревается и увеличивается в объеме на 1%. Из-за повышения температуры гипс может использоваться при морозе до - 10°.

В зависимости от количества добавляемой воды свойства гипсового раствора менялись. Чем больше воды добавлялось к гипсу, тем более хрупким он становился. Добавление толченого кирпича, мелкозернистого песка, известкового теста или клеевой воды также замедляли процесс твердения гипса.

Гипсовый раствор, смешанный с известковым раствором, преимущественно использовался для штукатурки стен и потолков, а в чистом виде для устройства полов. Гипсом заполнялись дыры в камне при креплении в них железных крючьев, болтов и пр.

 

1.4. Глиняный раствор

Глиняный раствор получали растворением тощей глины в воде до жидкого теста. Как связующее часто добавлялись в раствор соломенная сечка, телячья или коровья щетина. При высыхании раствор твердеет, но остается недостаточно крепким, особенно во влажных или сырых местах. Поэтому применяли его преимущественно для кладки внутренних стен и дымовых труб, а для наружных стен только в случаях хорошей защищенности от сырости и дождя. Для кладки стен из глиняных и земляных воздушных кирпичей применяли растворы из тех же смесей, из которых изготавливались сами кирпичи.

 

 

Контрольные вопросы к Главе 2, Разделу 1

 

1. Что такое растворы в строительстве? Для чего и в каком состоянии они использовались?

2. На какие группы исторически делились растворы?

3. Какими были известковые растворы?

4. Какой процесс назывался обжиганием извести, в чем он заключался?

5. Что такое кипелка?

6. Дайте определение жирной, тощей и мертвой извести.

7. Опишите процесс гашения жженой извести.

8. Какой песок использовался для растворов?

9. Какую воду использовали для растворов?

10. Как определяли необходимый состав растворов?

11.  Какими были гидравлические растворы, в зависимости от их состава?

12. Что такое цемянка?

13. Что такое романский цемент?

14. Что такое портландский цемент?

15.  Дайте определение схватываемости цемента.

16. От чего зависела скорость твердения раствора?

17. Из-за каких свойств известково-цементный раствор имел преимущества в использовании?

18. Дайте определение бетона.

19. Что такое пористый бетон?

20.  Опишите исторические способы приготовления бетона.

21.  От каких составляющих и добавок и как менялись свойства гипса?

22.  Какие связующие использовали для глиняных растворов?

 

 

Раздел 2. Асфальт

 

 

Рис. 12. Гильсонит или асфальтум - натуральный асфальтитовый смолистый углеводород

 

В природе встречается битуминозный известняк, так называемый асфальтовый камень, пропитанный углеводородом, который носит название асфальта. Асфальтовый камень имеет черный цвет и раковистый излом. Нагреваясь до 80° – 100°, он размягчается и распадается в порошок. Если этот порошок снова нагревается и сжимается, то он опять затвердевает. На этом качестве основывалось использование асфальта как asphalte comprime (сжатый асфальт – фр.). По некоторым сведениям, асфальт использовали в Древнем Вавилоне как связующее вещество для каменных стен и называли его «земляной смолой». Историк Ксенофонт утверждал, что в Мидии за 500 лет до н.э. строили, скрепляя кирпичи природным битумом. Некоторые участки кирпичной кладки Великой Китайской Стены также скреплены асфальтом.[5] В основном, асфальт использовали как гидроизоляционный материал. К XIX веку асфальт приобрел популярность и как покрытие для дорог.

Если размолотый асфальтовый камень сплавлялся с свободным асфальтом, так называемым гудроном, в котлах при температуре от 175° до 230°, а затем отливался в формы, то получалась асфальтовая мастика, которая при нагревании способна сплавляться.

В продажу поступали асфальтовая мастика в кусках и гудрон в бочках. Нередко продавался заменитель асфальта, так называемый искусственный асфальт, состоящий из смеси глины, мергеля и других добавок, а также вара, каменноугольной и древесной смолы и т. п. Искусственный асфальт не обладал такими хорошими качествами, как природный, это учитывалось при его использовании.

Асфальт для отливки получался из сплава 15 частей асфальтовой мастики, 1 части гудрона и 7½   частей песка или мелкого гравия.

Асфальт весьма эластичен и его самый тонкий слой служит прекрасной гидроизоляцией. Благодаря этим свойствам употреблялся на кровли, полы и в фундаментах для предохранения кладки стен от поднимающейся капиллярной влаги.

 


Раздел 3. Замазки

Замазки - жидкие или тестовидные вещества, предназначаемые для соединения поверхностей предметов или деталей. Соединение происходит при отвердении замазки в процессе механического прилипания или химического притяжения.

а. Стекольная замазка - тестовидная смесь 3 частей мела и 3 частей свинцовых белил с 5 частями масляного лака. К смеси обычно прибавляли 1/15 ч. светлого свинцового глета (сплавленная окись свинца с примесью окисей других металлов, получаемая при очищении серебра свинцом; более белый глет называется серебряным, а более красноватый – золотым).

  б. Замазка для дерева -тесто из 3 ч. гашеной извести, 2 ч. ржаной муки и 2 ч. масляного лака, или тесто из равных частей кирпичной муки, размолотого свинцового глета и льняного масла. Швы дерева предварительно покрывали маслом.

в. Масляная замазка для соединения частей каменной кладки, находящейся в воде, состояла из 21 ч. гашеной извести, 9 ч. просеянной кирпичной муки, 5 ч. стекольного порошка и 6 ч. вареного льняного масла. Эта смесь растиралась на камне с 2 ч. льняного масла до состояния жидкого теста, твердеющего в течении 2 или 3 дней.

г. Замазка для камней.

1) Замазка для соединения железа с камнем состояла из 4 ч. измельченной гидравлической извести, 4 ч. кирпичной муки и 1ч. железных опилок, или раствор гипса смешивался с железными опилками до состояния жидкого теста.

2) Замазка для подводных стен изготавливалась из 2 ч. свежеобожженной извести, 1 ч. кирпичной муки, 1/5 ч. железной окалины,


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: