Составы сухих строительных смесей

По содержанию основных компонентов (вяжущих веществ, за­полнителей, наполнителей) и добавок, в зависимости от проекти­руемого уровня свойств и целевого назначения составы сухих строительных смесей находятся в широких пределах концентраций каждого из компонентов, % по массе:

Вяжущие вещества (минеральные)

  • силикатные цементы                                                         5...50
  • алюминатные цементы                                                       3...30
  • цементы смешанные                                                          20...40
  • гашеная известь                                                                3...15
  • строительный гипс                                                             5...90
  • гидросиликаты натрия и калия                                           5... 15
  • глина молотая                                                                  15.. .40

 

Вяжущие вещества (органо-минеральные)                                                15...40            

  • полимерцементные и полимерсшшкатные композиции

Заполнители (>0,16 мм):                                                                               10...80 

  • кварцевые пески
  • мраморная, доломитовая, известняковая крошка
  • гранитная крошка
  • техногенные продукты

Наполнители (

  • кальцит (молотый мрамор, известняк)
  • молотый доломит, кварц
  • золы, шлаки
  • отходы камнепереработки и др. техногенные продукты

Функциональные добавки:                                                                           0,01...4

  • пластификаторы
  • водоудерживающие
  • ускорители схватывания и твердения
  • замедлители схватывания и твердения
  •  упрочнители (волокна) и др.

При проектировании составов сухих строительных смесей основ­ными условиями обеспечения необходимого уровня свойств как рас­творных смесей, так и затвердевших растворов являются: выбор вяжу­щего, выбор вида и гранулометрии заполнителей и наполнителей и обоснование применения функциональных добавок. Эти три условия равноценны для гарантии получения заданного уровня свойств.

Вяжущие вещества

Большинство рецептур сухих строительных смесей базируется на применении портландцемента. К примене­нию рекомендуются цементы высокопрочные (М500 и выше), быстротвердеющие (прочность за 2 сут > 25 МПа) и бездобавочные (ПЦ ДО) с удельной поверхностью S > 450 м2/кг. Именно такие це­менты обеспечивают необходимую кинетику формирования свойств в условиях «тонкослойной технологии» при минимальном расходе дорогих функциональных добавок. Однако в ряде случаев используют и рядовые цементы с минеральными добавками. Значительное количество рецептур базируется на применении глино­земистых цементов, обеспечивающих быстрое нарастание прочно­сти, а также смесей портландцемента и глиноземистого цемента как приема обеспечения быстрого схватывания и ранней прочно­сти. В некоторых рецептурах применяют специальные цементы: де­коративные, напрягающие и др.

При использовании отечественной гашеной извести главная проблема — ее качество, которое может быть неудовлетворитель­ным по влажности, содержанию непогасившихся частиц, дисперс­ности. Определение некоторых важных для сухих смесей свойств гашеной извести вообще не предусмотрено действующим стандар­том, например пластичности, водоудерживающей способности, пескоемкости. Известь для сухих строительных смесей должна быть кальциевой (MgO < 5 %), в извести должны отсутствовать крупные частицы (>0,6'мм), содержание непогасившихся зерен не должно превышать 2...3 %, влажность — менее 5 %.

Гипсовые вяжущие вещества перспективны для большой но­менклатуры сухих строительных смесей:

Основной продукцией производителей гипсовых вяжу­щих является гипс невысоких марок (Г-2—Г-6). Свойства гипсовых сухих смесей определяются качеством гипсового вяжущего, по­скольку его содержание в составе смеси составляет 70...90 %. Гипс для сухих строительных смесей должен контролироваться по таким показателям, как марка, сроки схватывания, тонкость помола, влажность. Свойства гипсовых сухих смесей дополнительно регу­лируют с помощью функциональных добавок по таким показате­лям, как сроки схватывания (замедление), пластические свойства, повышение трещиностойкости, прочности сцепления с основани­ем, водоудерживающие свойства и др.

Заполнители и наполнители минеральные

Эти природные или ис­кусственно приготовленные материалы определенного зернового со­става занимают до 70...80 % общего объема строительных раствор­ных смесей и позволяют сократить расход вяжущих без заметного падения прочности растворов, а также уменьшить усадочные дефор­мации цементного камня. Они являются обязательными компонен­тами практически всех сухих  смесей. Заполнители способствуют релаксации (снятию) механических напряжений, воз­никающих в цементном камне вследствие усадки. Деформации сме­сей цемента с заполнителем снижаются примерно в 10 раз по срав­нению с усадкой цементного камня. Заполнители для  растворных и бетонных смесей подразделяют на крупные (зерна размером более 5 мм) и мелкие (зерна размером от 0,16 до 5 мм). В зависимости от плот­ности зерен заполнители подразделяют на плотные (плотность 2 г/см3 и более) и пористые (плотность менее 2 г/см3). В основном в составе сухих строительных смесей используют кварцевые пески.

Важнейшие характеристики заполнителей:

  • минералогический и зерновой состав, 
  • плотность зерен, 
  • насыпная плотность, 
  • влажность, 
  • наличие пылевидных и глинистых частиц, глины в комках и различ­ных примесей. 

К вредным примесям в песках, используемых в каче­стве заполнителей, относят:

  • аморфные разновидности кремнезема (халцедон, опал, кремень и др.), 
  • сульфиды и сульфаты, 
  • слюду, 
  • гало­идные соединения (NaCl и КС1), 
  • уголь и органические примеси.

К важным характеристикам заполнителей, определяющим тех­нологические и строительно-технические свойства растворных смесей и растворов, относятся:

  • зерновой состав, 
  • пустотность, 
  • водо-потребность
  • форма зерен заполнителя. 

Предпочтительно исполь­зовать полидисперсные пески, обеспечивающие наиболее плотную упаковку зерен.

С целью улучшения фракционного состава заполнителя и сни­жения расхода вяжущего вещества целесообразно вводить наполни­тели — тонкодисперсные материалы с размером частиц 0,05...0,16 мм. К ним относятся:

  • тонкомолотые кварцевые пески, 
  • пылевидный кварц (маршалит), 
  • микрокальцит, 
  • известняковая и доломитовая мука и др.

К особому виду наполнителей можно отнести волокна, которые могут быть как минерального происхождения (стекловолокна, ба­зальтовые), так и органического (полипропиленовые, целлюлозные и др.). Волокна должны быть устойчивы по отношению к щелоч­ной коррозии. Их вводят в растворы в количестве до 1...1,5 кг/м3 с целью придания им увеличенной прочности при изгибе и растяже­нии, эластичности и повышения устойчивости при вибрационных воздействиях.

Функциональные добавки различного назначения

Они предназначе­ны для регулирования технологических свойств растворных и бе­тонных смесей и строительно-технических свойств растворов и бе­тонов. Вне зависимости от состава и достигаемого эффекта они должны соответствовать определенным общим требованиям:

  • быть сухими и негигроскопичными;
  • хорошо распределяться в смеси при сухом смешении компо­нентов и быть к ним химически устойчивыми;
  • быть быстрорастворимыми или быстродиспергируемыми. При затворении сухой смеси водой время растворения (диспергирова­ния) добавки не должно превышать 2... 10 мин (20 °С);
  • отвечать требованиям нетоксичности, пожаро-, взрыво- и хи­мической безопасности.

Многие традиционные добавки для бетонов не могут быть ис­пользованы в составе сухих строительных смесей как не соответст­вующие этим требованиям, и требуется разработка добавок-анало­гов. Обобщенные данные о свойствах, физико-химической харак­теристике и диапазоне концентраций наиболее распространенных функциональных добавок для сухих строительных смесей приведе­ны в таблице 1.

Из многочисленных добавок разного назначения целесообразно выделить две группы добавок, которые используются в подавляю­щем большинстве сухих строительных смесей: водорастворимые модифицированные эфиры целлюлозы и редиспергируемые поли­мерные порошки. При затворении строительной смеси водой мо­лекулы растворенной целлюлозы образуют аква-комплексы, проч­но удерживающие воду.

 

Таблица1. Характеристика добавок для сухих строительных смесей

Назначение

Фазово-химический состав

Применение в составе сухих строительных смесей

Концентра

ция,

% по массе

Редиспергируемые полимерные порошки (РПП)

Гомо- и сополимеры винилацетата, этилена, виниллаурата,   винилверсатата, стиролакрилаты,    полиакрилаты, смеси   поливинилаце-тата с сополимером винилацетата с этиленом и винилхлоридом

Клеи для плитки и для систем теплоизоляции, ремонтные составы, самонивелирующиеся полы, шпатлевки, штукатурки, кладочные растворы для монтажа газобетонных блоков, сухие краски, гидроизоляционные покрытия, затирки

0,5...8,0

 

Водоудерживающие

Гидратная известь. Модифицированные эфиры целлюлозы: метилгидроксиэтил целлюлозы, метилгидроксипропил целлюлозы,   этилгидроксиэтил целлюлозы, карбоксиметил целлюлозы и др.

Все виды для пористых оснований и тонкослойного нанесения

0.2...0.4

Водоредуцирующие (водопонижающие) пластификаторы, суперпластификаторы, гиперпластификаторы

Соли сульфонированньгх меламинформальдегидных (СМФ) или нафталинформальдегидных (СНФ) полиме¬ров, поликарбоксилаты

Самонивелирующиеся полы, инъекционные растворные смеси, ремонтные растворы, гидроизоляционные материалы       

 

 

0.3...3.0

Загущающие и техно-логические (уменьшающие липкость к инструменту)

Модифицированные бентониты (на основе магнезиального монтмориллонита — гекторита). Производные крахмала (гидроксипропиловый эфир)

Высококачественные клеи, затирки, шпатлевки, штукатурки  

0,01. .0,15

 

 

 

 

 

 

 

Воздухо-вовлекающие (порообразователи) 

Поверхностно-активные вещества неионогенного и ионогенного действия:     органические сульфокислоты и их   соли,   алкиларил сульфонаты, нейтрализованная    винсоловая смола, смоляные мыла, полигликолевые эфиры

Смеси для морозостойких растворов и бетонов, кладочные и штукатурные растворы            

 

0,05...0,1

Пеногасители                        

 

Жидкие углеводороды и полигликоли (диолы) на инертном носителе (аморфном кремнеземе)

Самонивелирующиеся полы, ремонтные растворы, клеи для тепло-изоляции, клеи для плиток, сухие краски

0.05...01

Коалесценты (способствуют слиянию

диспергированных в воде частиц поли-мерного порошка в сплошную пленку)

 

Смеси диолов на носителе (аморфном кремнеземе)

Сухие краски, самонивелирующиеся полы  

0,1-5,0

Ускорители и замедлители схватывания                  

 

Алюминат натрия, гидросиликат натрия, карбонат лития, поташ, формиат кальция. Полисахариды, глюконат натрия, лимонная и винная кислоты и их соли, фосфат натрия

Инъекционные ремонтные составы, составы для торкрет- и набрызг-бетона, гидропломбы, самонивелирующиеся полы  

0,5... 1,5

Ускорители твердения и упрочнители  

 

Формиаты натрия и кальция,ацетат натрия, тиосульфат натрия, роданид кальция, микрокремнезем

Смеси для высокопрочных быстротвердеющих растворов и бетонов, для работы при пониженных и отрицательных температурах, самонивелирующиеся полы  

0.5...3.0

Гидрофобизирующие               

 

Стеараты кальция, маг¬ния, цинка, олеат натрия, силиконовые смолы на инертных носителях

Фасадные штукатурки, шпатлевки, гидроизоляционные смеси 

0,2...2,0

Противоусадочные, расширяющиеся                                       

 

Глиноземистые и высокоглиноземистые цементы, активные гидраты глинозема, смеси полиолов на аморфном кремнеземе

Гидроизоляционные смеси, стяжки, шпатлевки, ремонтные растворы и бетоны и др.

0,1...3,0

 

 

 

 

 

Противоморозные (проведение  работ при температуре 0°С)

Формиат кальция, тиосульфат натрия, поташ, мочевина

Штукатурные смеси для фасадных работ, кла-дочные растворы, ремонт-ные растворы и бетоны

З.0...7.0

Биоциды (обеспечение биостабильности)           

Пиритион цинка

Штукатурки, клеи для плитки, самонивелирующиеся полы  

0,2.-0,5

Интенсивное развитие производства сухих строительных сме­сей обеспечило использование в их составе органических поли­мерных добавок, которые в сочетании с другими модификатора­ми позволяют прежде всего резко увеличить адгезию смеси к по­верхности, на которую они наносятся. Во-вторых, отвердевший раствор становится более эластичным и стойким к истиранию. В третьих специальные полимеры могут обеспечить влагостой­кость, водонепроницаемость и даже водоотталкивающие свойст­ва после отверждения. Неизбежное удорожание смеси при введе­нии полимерных добавок компенсируется уменьшенным ее рас­ходом на 1 м2 и легкостью работы. Кроме того, достигаются высо­кая прочность и долговечность, невозможные без такой модифи­кации.

К другим статьям