Современное строительство немыслимо без применения сухих строительных смесей широкого назначения. При этом условия твердения таких растворов имеют важную отличительную особенность — гидратация минерального вяжущего протекает в жестких условиях тонкого слоя (2–30 мм), когда влага из раствора стремится испариться или мигрировать в пористое основание. Для обеспечения благоприятных условий твердения применяют различные рецептурно-технологические методы: нанесение пленкообразующего покрытия, введение в состав растворов минеральных и органических водоудерживающих добавок, суперабсорбирующих веществ и др. Положительное влияние на условия гидратации оказывает также использование различных пористых заполнителей (например, вулканический туф или отходы производства ячеистого бетона), которые не только в какой-то мере обеспечивают «внутренний уход», но и могут значительно улучшить физико-механические и эксплуатационные свойства растворов.
Ключевые слова: раствор, тонкий слой, гидратация, сухие смеси, эфир целлюлозы, пористый заполнитель
Распространенные в современном строительстве сухие строительные смеси весьма разнообразны как по составу, так и по области применения. Так, только в ГОСТ 31189 «Смеси сухие строительные. Классификация» выделяет около десятка различных смесей по функциональному назначению: кладочные, штукатурные, шпаклевочные, клеевые, затирочные, напольные, ремонтные, изоляционные и др. Несмотря на существенные различия как по назначению, так и по составу и свойствам, можно выделить некоторые обстоятельства, которые характерны для большинства смесей. В частности, можно утверждать, что в большинстве случаев растворы из сухих строительных смесей схватываются, твердеют и набирают прочность в относительно тонком слое (2–30 мм). Такие условия твердения далеки от оптимальных с точки зрения полноценного твердения минерального вяжущего вещества. Вода, необходимая для гидратации вяжущего, в этих условиях очень быстро испаряется с открытых поверхностей (шпаклевочные, штукатурные смеси) либо впитывается в пористое основание, на которое нанесена смесь (кладочные, клеевые, ремонтные). Перед технологами встает задача предотвратить удаление необходимой для твердения вяжущего воды из тонкого слоя растворной смеси.
С точки зрения предотвращения испарения одним из эффективных современных методов является обработка больших открытых поверхностей пленкообразующими составами, которые, после нанесения на открытую поверхность свежеуложенного раствора образуют тонкий полимерный слой, значительно предотвращающий испарение влаги из раствора. Однако, данный способ имеет ряд недостатков: увеличение стоимости покрытий за счет материала и работ по нанесению, необходимость учета последующих работ по проекту с данным покрытием при выборе состава пленкообразующего покрытия, а самое главное, этот способ решает проблему испарения воды с открытых поверхностей, но не предотвращает миграцию влаги из растворного слоя в пористое основание. Способ хорошо зарекомендовал себя при работе с толстостенными бетонными конструкциями, но недостаточно эффективен в случае работы с растворными слоями. Для решения этой задачи в технологии сух строительных смесей применяют разнообразные методы рецептурного характера.
В большинстве случаев для решения этой задачи применяются так называемые водоудерживающие добавки, которые чаще всего являются органическими полимерами на основе эфиров целлюлозы. Молекулы эфиров целлюлозы Ван-дер-Ваальсавыми силами удерживают воду в составе раствора. Этой силы достаточно для того, чтобы предотвратить испарение влаги или миграцию в пористое основание, при этом позволяя протекать реакции гидратации [1].
Некоторые виды эфиров целлюлозы выпускаются отечественной промышленностью, например Na-карбоксиметилцеллюлоза (- [С6Н7(ОН)3-х(ОСН2СООNa)x]n), оксипропилметилцеллюлоза (- [С6Н7О2(ОН)3-х(ОС2Н4)m(ОС2Н5)x]n), метилцеллюлоза водорастворимая (- [С6Н7О2(ОН)3-n(ОСН3)n]m), этилоксиэтилцеллюлоза (- [С6Н7О2(ОН)3-х(ОС2Н4)m(ОС2Н5)x]n). К сожалению, отечественная продукция все еще уступает по качественным показателям зарубежным аналогам и практически не применяется в производстве сухих строительных смесей. Необходимым требованиям отвечают большинство импортных эфиров целлюлозы, например, добавки «Mecellose», «Tylose», «Walocel-M» и др. Но цена их на порядок выше отечественных аналогов, что напрямую влияет на себестоимость сухих смесей.
Другой рецептурный способ эффективного удержания влаги в твердеющем растворе заключается в создании эффекта «внутреннего ухода» за счет применения суперабсорбентов — химические вещества, чаще всего, органического происхождения, способных в большом количестве впитывать воду из свежеприготовленной смеси и затем отдавать ее в раствор в процессе твердения. Наверное, единственный и главный недостаток таких добавок, ограничивающих их применение — высокая стоимость.
Ценовой фактор перечисленных эффективных, но дорогостоящих компонентов, заставляет исследователей обратится к более доступным минеральным компонентам, положительно влияющим на свойства растворов, твердеющих в тонких слоях. Многие исследователи отмечаю, например, некоторую водоудерживающую способность извести [2]. На рисунке 1 показана частная зависимость увеличения водоудерживающей способности раствора на пористом заполнителе от содержания гидратной извести в составе.
Рис. 1. Зависимость водоудерживающей способности раствора от содержания извести [3]
Способность различных пористых заполнителей впитывать при приготовлении смеси значительное количество воды и затем отдавать ее при твердении, обеспечивая «внутренний уход», также является важным полезным свойством.
Применение пористых заполнителей в бетонах и растворах имеет ряд преимуществ перед плотными. По мнению авторов [4], добавление пористого заполнителя в бетонную смесь на плотном, дает возможность эффективно регулировать структурообразование последнего, а также повысить такие показатели, как истираемость и ударная прочность, морозостойкость и химическая стойкость. В работе [5] приводятся сведения о прочности сцепления пористого заполнителя с растворной частью, которая в 1,7–3,5 раза выше, чем у плотного заполнителя. По данным И. Н. Ахвердова, удельная площадь поверхности пористого заполнителя на 1,5–2 порядка выше, чем у такого же по крупности плотного, что также способствует более полному контакту цементного камня с заполнителем. При твердении растворная часть будет обжимать заполнитель, увеличивая сцепление и повышая прочность контактной зоны. Одновременно повышается водостойкость и водонепроницаемость бетонов и растворов. Благодаря уплотнению растворной части вокруг пористого заполнителя, водонепроницаемость легких бетонов может достигать марки W12 и более.
Область применения пористых заполнителей в бетонах в настоящее время расширяется. Так, в работе [6] приводятся сведения об успешном применении пористого вулканического туфа для получения легкого самоуплотняющегося бетона. Применение пористых заполнителей в растворах и сухих строительных смесях ограничено, пожалуй, только предельной крупностью заполнителя и структурой его порового пространства. Важно, что в качестве таких заполнителей могут применяться и отходы производства. Так в работах [7–9] описан положительный опыт применения отходов ячеистого бетона (рисунок 2) в качестве заполнителя для получения сухих строительных смесей пониженной плотности.
Рис. 2. Вид зерен заполнителя из пенобетона плотностью 250–300 кг/м3: а) фр. 2,5–5 мм; б) фр. 1,25–2,5 мм; в) фр. 0,63–1,25 мм г) фр. 0,315–0,63 мм; д) фр. 0,14–0,315 мм; е) фр. 0–0,14 мм (увеличение 7х) [3]
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что развитие научных представлений о влиянии пористых минеральных компонентов на свойства бетонов и растворов, твердеющих в тонких слоях, является актуальной как с научной, так и с практической точки зрения.
Литература:
- Мешков П. И. Реология модифицированных строительных растворов. Сб. докладов 2-ой международной научно-технической конференции «Современные технологии сухих смесей в строительстве», С-Петербург, 2000.
- Баженов Ю. М., Коровяков В. Ф., Денисов Г. А. Технология сухих строительных смесей. — М.: изд-во АСВ, 2003 г. — 96 с.
- Удодов С. А. Штукатурные и кладочные составы пониженной плотности для ячеистого бетона // Автореф. дис. канд. техн.: 05.23.05. — Ростов-н-Д, 2006. — 24 с.
- Ткаченко Г. А. и др. Роль пористого заполнителя в структурообразовании тяжелых бетонов различного назначения/ Ткаченко Г. А., Дахно С. Н., Лотошникова Е. О., Романенко Е. Ю., Магатте С. Н. // Изв. Ростов. гос. строит. ун-та. 2009. № 13. С. 61–71.
- Орентлихер Л. П. Некоторые особенности контактного слоя легкого бетона на пористых заполнителях// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. № 9. С. 14–15.
- Бычков М. В., Удодов С. А. Легкий самоуплотняющийся бетон как эффективный конструкционный материал // «Науковедение» (электронный журнал), 2013, № 4. Режим доступа: http://naukovedenie.ru/ PDF/42tvn413.pdf.
- Удодов С. А., Черных В. Ф. Особенности свойств сухих смесей с применением пористых заполнителей // Строительные материалы / Москва, 2006, № 3. — С. 15–17.
- Удодов С. А., Черных В. Ф. Штукатурные составы для ячеистых бетонов // Строительные материалы / Москва, 2006, № 6. — С. 31–33.
- Удодов С. А., В. Ф. Черных, А. Е. Дуров Сухая смесь для штукатурного раствора по ячеистому бетону // Патент № 2309133 РФ. Заявка 2006105946/06. Дата регистрации 26.02.2006.
