В статье изложены результаты исследования свойств известковых декоративных составов с применением зольсодержащей добавки, предназначенных для отделки и реставрации зданий и сооружений.
Ключевые слова: декоративные штукатурки, санация зданий, паропроницаемость отделочного слоя, адгезионная и когезионная прочность.
Реставрация исторических зданий, сохранивших (в большей или меньшей степени) первоначальную отделку, вызывает определенные трудности, связанные с несовместимостью известковой штукатурки с современными отделочными материалами. Как показывает практика, наилучшие результаты при восстановлении поверхностей, оштукатуренных известковыми штукатурными растворами, достигаются при использовании красок, близких по составу к историческим аналогам, т. е. известковых. Краски этого типа обладают высокой паропроницаемостью, не вызывают напряжений в материале штукатурки, не разрушают ее и не имеют склонности к отслаиванию в процессе эксплуатации
В настоящее время при проведении реставрационных работ для отделки применяют в основном известковые составы, поставляемые зарубежными фирмами «Tikkurila», «Caparol» и др., что удорожает стоимость работ и делает их зависимыми от импортных поставок.
Нами разработаны известковые составы с применением наномодифицирующих добавок, предназначенные для реставрации зданий исторической застройки [1,2,3,4].
Ниже приведены сведения о известковом составе с применением золя кремниевой кислоты. Для получения золя применялось натриевое жидкое стекло плотностью 1,46 г/см3, которое разбавляли водой и пропускали через катионитовую колонку и получали 2 %-ный золь с рН 3,0–4,0. Анализ полученных экспериментальных данных свидетельствует, что введение добавки золя кремниевой кислоты способствует повышению прочности при сжатии известковых растворов. Так, прочность при сжатии при введении 2 %-ного золя кремниевой кислоты при соотношении известь: золь И:З=1:1 в возрасте 28 сут твердения составляет Rсж =1,7 МПа, а контрольного (без добавки золя) — 0,85 МПа. Повышение концентрации золя вызывает больший прирост прочности. При введение в рецептуру 4 %-ного золя при соотношении И:З=1:1 прочность при сжатии составляет Rсж =1,98 МПа. Дальнейшее увеличение содержания золя кремниевой кислоты в рецептуре известковых отделочных покрытий при соотношении И:З=1:1,25 и И:З=1:1,5 вызывает незначительный прирост прочности. Установлено, что по комплексу физико-механических свойств оптимальным является соотношение известь:золь = 1:1 при использования 2 %-ного золя. Применение двухпроцентного золя кремниевой кислоты обусловлено его жизнеспособностью, хотя 4 %-ный золь дает большее увеличение прочности.
Результаты расчета показали, что количество удельной теплоты Q, выделившейся при смачивании извести золем кремниевой кислоты, составило 15,0 кДж/кг, а при смачивании извести водой — 10,6 кДж/кг, что свидетельствует о более интенсивном процессе твердения извести.
При изучении кинетики твердения известковых композиций установлено, что эффективность действия золя наблюдается и в раннем возрасте твердения. Так, прочность при сжатии состава с соотношением компонентов И:Н=1:3, В/И=2 с добавкой 2 %-ного золя кремниевой кислоты при отношении И:З=1:0,5 в возрасте 7 суток составила Rсж = 0,68 МПа и в возрасте 28 сут Rсж = 1,23 МПа, в то время как у контрольного соответственно Rсж = 0,25 МПа и Rсж = 0,85 МПа.
Увеличение срока старения золя кремниевой кислоты до 15 суток способствует снижению его активности и вызывает меньшее повышение прочности при сжатии в возрасте 28 сут воздушно-сухого твердения, составляющее при отношении И:З=1:1 29 % по сравнению со 100 %-ной прочность при сроке старения золя 1 сутки.
При разработке рецептуры известковых составов, предназначенных для реставрации памятников архитектуры, нами в качестве декоративного наполнителя применялся цветной песок Нижнеаблязовского месторождения (Пензенская область, Кузнецкий район). Наполнитель представляет собой смесь песка и глины, имеющую красно-коричневый цвет. Наполнитель относится к легким суглинкам. Удельная поверхность Sуд.= 679,33 см2/г, средний диаметр частиц 33,20 мкм. Химический состав песка следующий, масс. %: SiO2 -89,34–95,48; Al2O3–2,45–5,06; Fe2O3–0,11–0,39; п.п.п. -0,32–1,10. Содержание пигмента в песке 97кг/м3. Отделочные слои на основе известковых составов с применением цветного наполнителя в зависимости от его крупности имеют цвета от терракотового до бежевого.
С целью уменьшения деформаций набухания и ускорения процесса отверждения известковых составов предлагается вводить в рецептуру смеси добавку сульфата алюминия Al2(SO4)3 в количестве, составляющем значение порога коагуляции ск = 0,006 моль/л или 4…4,5 % от массы 2 %-ного золя кремниевой кислоты (или 4…4,5 % от массы извести). Анализ экспериментальных данных свидетельствует, что стабилизированный золь обладает меньшей активностью взаимодействия с известью. Значение прочности при сжатии в возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения при введении в рецептуру стабилизированного золя составляет R = 1,45 МПа, а не стабилизированного — 1,54 МПа. При введении добавки Al2(SO4)3 и стабилизированного золя при соотношении И:З=1:1 значение прочности составляет R=1,68 МПа, т. е. увеличение прочности по сравнению с контрольным образцом составляет 107 %.
Разработанные составы содержат известь-пушонку, песок фракции 0,16…0,315 мм, золь кремниевой кислоты, стабилизатор (поливиниловый спирт, желатин, катионитовый сополимер акриламида), сульфат алюминия. Покрытия на основе разработанных известковых составов обладают повышенной трещиностойкостью, характеризуются когезионной и адгезионной прочностью, составляющей соответственно 1,5…1,9 МПа и 0,8…1,2 МПа, стойкостью к статическому воздействию воды не менее 72ч.Покрытия на основе предлагаемого состава обладают достаточной паропроницаемостью. Сопротивление паропроницанию отделочного состава на основе известкового состава толщиной 0,005м составляет 0,080м2·ч Па/мг.
Расчет при стационарных условиях диффузии водяного пара показал на отсутствие возможности конденсации водяного пара в ограждающей конструкции.
В табл. 1 приведены сравниваемые показатели технологических и эксплуатационных свойств отделочных составов на основе разработанной рецептуры и состава-прототипа. Установлено, что по технологическим и эксплуатационным свойствам разработанные составы являются более конкурентоспособными по сравнению с прототипом. Когезионная и адгезионная прочность известкового декоративного состава значительно выше и составляет соответственно 1,5…1,7 и 0,08…1,0 МПа, в то время как у прототипа — 0,7…1,2 и 0,5…0,7 МПа. Отечественный состав-прототип обладает несколько большей жизнеспособностью при хранении в открытых емкостях (8…10 ч) жизнеспособность разработанного состава составляет 6…8 ч. Разработанный состав характеризуется замедленными сроками высыхания.
Таблица 1
Технологические и эксплуатационные свойства отделочных составов
|
Наименование показателя |
Величина показателя декоративного штукатурного состава |
|
|
разработанного |
отечественного прототипа |
|
|
Адгезионная прочность Rсц, МПа |
0,8–1,0 |
0,5–0,7 |
|
Когезионная прочность Rсж, МПа |
1,5–1,7 |
0,7–1,2 |
|
Жизнеспособность при хранении в открытых ёмкостях, ч |
6–8 |
8–10 |
|
Время высыхания до степени «5» при (20±2)ºС, мин, не более |
52–55 |
24–34 |
|
Водоудерживающая способность, % |
98 |
98 |
|
Рекомендуемая толщина одного слоя, мм |
5–15 |
10–20 |
|
Расход отделочного состава при нанесении в 1 слой толщиной: — 1 мм, кг/м2 — 10 мм, кг/м2 |
— 1,1–1,3 |
— 1,5–1,7 |
|
Наличие трещин вследствие усадки |
нет |
нет |
|
Удобоукладываемость |
хорошая |
хорошая |
|
Стойкость Пк к статическому воздействию воды при (20±2)ºС, ч |
>72 |
24 |
|
Коэффициент паропроницаемости µ, мг/(м·ч·Па) |
0,011 |
0,014 |
|
Стоимость, руб. |
38 |
50 |
Время высыхания до степени 5 составляет 52…55 мин, в то время как у состава-прототипа — 24…34 мин. Покрытия на основе разработанного состава характеризуются повышенной стойкостью к статическому воздействию воды, составляющему более 72 ч.
Разработанный отделочный состав прошел промышленное опробование на предприятиях г.Пензы при проведении реставрационных работ.
Литература:
1. Логанина В. И., Давыдова О. А. Известковые отделочные составы на основе золь-гель технологии // Строительные материалы. 2009. № 3. С. 50–51.
2. Логанина В.И Влияние активации диатомита на свойства известковых композиций/Логанина В. И., Давыдова О. А., Симонов Е. Е.
3. //Известия высших учебных заведений. Строительство. — 2011. — № 3. — С. 20–23.
4. Логанина В.И Исследование закономерностей влияния золя кремниевой кислоты на структуру и свойства диатомита
5. Логанина В. И., Давыдова О. А., Симонов Е. Е.
6. //Строительные материалы. — 2011. — № 12. — С. 63.
7. Логанина В. И.Перспективы изготовления органо-минеральной добавки на основе отечественного сырья/Логанина В. И., Петухова Н. А., Горбунов В. Н., Дмитриева Т. Н.//Известия высших учебных заведений. Строительство. — 2009. — № 9. — С. 36–39.
8. Логанина В. И.Свойства известковых композитов с силикатсодежащими наполнителями/Логанина В. И., Макарова Л. В., Сергеева К. А.//Строительные материалы. — 2012. — № 3. — С. 30–31.
9. Фокин К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий — 5-е изд., пересмотр. — М.: АВОК-ПРЕСС, 2006. — 256 с.
10. Клочанов П. Н., Суржаненко А. Е., Эйдинов И. Ш. Рецептурно-технологический справочник по отделочным работам — М.: Стройиздат, 1973. — 320 с.
