Новые технологии строительных растворов и области их использования
Рунова Р. Новые технологии строительных растворов и области их использования // Капстроительтво. 2002 . №6. C. 41-46
Современный этап развития строительства характеризуется значительным усилением акцента на отделочные работы, что обусловлено потребностями людей в более высокой комфортности помещений и архитектурной выразительности сооружений, в том числе при индивидуальной застройке с использованием кирпича, а также на специальные работы, к которым можно отнести устройство гидроизоляции и утепления, анкеровки и тому подобные. Строители определяют новые задачи для специалистов в области строительных материалов, совершенствования технологии их использования, формируют более высокие требования к культуре выполнения отделочных работ.
Среди этих работ приоритетное место заняли тонкослойные технологии с использованием сухих смесей, которые позволили поднять на принципиально новый уровень одновременно и качество, и темпы их выполнения. Это обеспечивается за счет отделения рецептурных решений в условиях заводского производства (фактически - создания материала) от процессов приготовления смесей рабочей консистенции непосредственно на объекте строительства. Преимущества такой технологии настолько очевидны и так продемонстрированы, что о них не стоит упоминать.
В Украине широкое освоение производства и применения строительных растворов по новой технологии отмечается последние 5...7 лет. За это время накоплен определенный опыт, создается нормативная база, и вместе с тем, возникают проблемы развития.
Анализу состояния и перспектив развития новых технологий строительных растворов посвящен настоящий обзор.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Следует рассматривать две группы задач, решение которых и сформировало физико-химические основы новой технологии: первая группа - необходимость обеспечения специальных строительно-технических свойств растворов широкой номенклатуры; вторая группа - необходимость управления реологическими свойствами вязкопластичных систем, которые трансформировались в"рабочие" свойства.
Результаты экспериментальных исследований в области структурообразования минеральных вяжущих систем, в том числе наиболее сложных композиционных, составили основу таких рецептурных решений, которые позволили предложить как рядовые, так и особо быстротвердеющие, высокопрочные, коррозионно-, атмосферо- и морозостойкие минеральные матрицы. Так, к интересным результатам можно отнести данные, согласно которым алюминаткальциевый цемент может сочетаться с портландцементом, обеспечивая неаддитивный результат твердения и регулируемые свойства за счет управления концентрацией ингредиентов. Такая система оказывается достаточно чувствительной к деформационным процессам, что также может регулироваться, как показано исследованиями. Изучены особенности структурообразования с участием микрокремнезема и алюмосиликатов в виде вторичных продуктов. Выполнены принципиально важные исследования систем Na2O-Al2O3-SiO2, K2O-Al2O3-SiO2 и Na2O-CaO-Al2O3-SiO2, обеспечивающие новые возможности минеральных вяжущих как в части прочности и долговечности, так и регулирования специальными свойствами. Таким образом, возможность управления процессами формирования минеральной матрицы и ее механических свойств стала одной из основ создания эффективных строительных растворов, в том числе специального назначения.
Все перечисленные вяжущие системы твердеют по гидратационному механизму. Однако реализация этого процесса в тонком слое строительного раствора - отделочного, кладочного или специального - лимитируется условиями его работы. Как показывают исследования, даже при нанесении на плотное бетонное основание слой раствора толщиной 5 мм в течение первых пяти суток теряет 6...7% воды за счет испарения и адсорбирования подложкой, что существенно увеличивается (до 50% вводимой воды) в случае такого пористого материала, как кирпич или ячеистый бетон. В результате ухудшаются свойства твердеющего раствора, прежде всего его адгезия. Именно поэтому строительные растворы стали наиболее благоприятным объектом для использования достижений химии высокомолекулярных соединений с целью регулирования их реологическими свойствами. Благодаря модифицированию такими соединениями, стало возможным получение тонкослойных цементных штукатурок, самонивелирующихся смесей, клеевых и гидроизоляционных составов.
К определяющим группам модификаторов относятся эфиры целлюлозы, среди которых наибольшее распространение получила водорастворимая метилгидроксиэтилцеллюлоза и полимерные дисперсионные порошки (редиспергируемые порошки). Известно, что добавка 0,3...0,4% метилгидроксиэтилцеллюлозы увеличивает водо-удержание цемента до 98...99% при температуре 20"С. Водоудерживающая способность зависит от размера частиц, уровня вязкости, растворимости и температуры Одновременно с высоким водоудержанием улучшаются тиксотропные свойства цементного раствора, которые важны при нанесении его на вертикальную поверхность. Эффективно действие эфиров целлюлозы и против явления седиментации для цемента нерационального зернового состава, улучшение удобоукладываемости растворов за счет повышения их пластичности.
Редиспергируемые термопластичные полимерные порошки для модифицирования строительных растворов представлены разными группами в зависимости от вида исходного мономера - полимеры с виниловым эфиром, этиленом, винилхлоридом, акрилатом и другие. Устойчивыми против омыления в цементной среде и долговечными являются комбинации винилацетата и этилена, винилацетата и винилверстатата. При затворении водой порошок образует разветвляющиеся эластичные мостики и мембраны, дополняя минеральную матрицу полимерным вяжущим. Такая вяжущая композиция отличается улучшенными реологическими свойствами.
Сочетание минерального и органического продуктов изменяет структурообразование материала, его технологические и в конечном счете технические показатели.
Обобщение исследований позволяет представить отвердевание модифицированных цементов в тонком слое раствора как развитие отдельных этапов: начальная гидратация с образованием портландита; блокирование активных центров поверхности цементных частиц формирующейся полимерной пленкой с "запаковыванием" воды внутри системы цемент-вода; интенсивное образование гидроалюминатов кальция и эттрингита на фоне замедленной гидратации силикатов кальция; формирование упрочняющей полимерной сетки и интенсификация гидратации силикатной составляющей цемента. В целом начальная гидратация цемента замедляется, ослабляя интенсивность синтеза прочности, однако со временем развитию гидратации за счет водоудерживающей добавки сопутствует процесс формирования полимерных цепей и упрочнение системы. При этом происходит положительное коль-матирующее воздействие полимеров на основание укладываемого тонкого слоя раствора.
Таким образом, физико-химическими основами новой технологии строительных растворов широкого назначения можно считать управляемое структурообразование минеральной наполненной матрицы на стадии формирования реологических свойств вязкопластичной системы и в процессе формирования технических показателей твердеющего материала за счет использования высокомолекулярных органических соединений.
НОМЕНКЛАТУРА И ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Статистика свидетельствует: в 2001 году было продано 350 тыс. т сухих строительных смесей (около 90 млн. долларов в оптовых ценах). На 80% рынок представлен отечественными производителями. Наиболее весомые из них "Полирем", "Фомальгаут", "Хенкель-Баутехник", "Микс", "ТРСТ", "Артель", "Лидер", Харьковский завод сухих строительных смесей".
За последние годы номенклатура строительных растворов существенно пополнилась "комплектующими" материалами в виде эмульсий, грунтовок, герметизирующих составов, в отрыве от которых некоторые группы строительных растворов практически не применяются. Поэтому в табл.1 в обобщенном виде охарактеризованы материалы, составляющие основу растворных смесей, производимых предприятиями Украины в виде сухих продуктов, эмульсий и паст.
Таблица 1. Номенклатура продукции для строительных растворов
Условная группа |
Назначение |
Области применения |
1 |
Материалы для укладки облицовочной плитки и системы скрепленной теплоизоляции |
Устройство облицовок с использованием всех видов керамической плитки, мелко- и крупноразмерных плит из натурального камня приклеиванием на вертикальную поверхность; укладка плит из разных материалов на основания разного вида; приклеивание полистирольных, минераловатных, сетчатых материалов в системе теплоизоляции стены. |
2 |
Материалы для расшивки швов при облицовке плиткой |
Затирка швов при кладке плитки, плит из натурального камня на вертикальной и горизонтальной поверхностях для придания декоративности и монолитности отделке. |
3 |
Материалы для устройства полов |
Устройство полов, включая заделку неровностей, около основания, горизонтального нивелирования под покрытия разных видов, в том числе в качестве финишного слоя с заданными эксплуатационными характеристиками. |
4 |
Материалы для герметизации и гидроизоляции |
Устройство плавательных бассейнов, горизонтальной кровли; защита бетонной емкостей, резервуаров для воды; гидроизоляция швов и стыков строительных узлов. |
5 |
Материалы для анкеровки (смеси монтажные) |
Закрепление оборудования и металлических конструкций, соединение элементов. |
6 |
Отделочные материалы |
Шпаклевание поврежденных поверхностей снаружи и внутри зданий, выравнивание поверхности стен и потолков, заделка стыков, в том числе гипсокартонных плит. Нанесение отделочного слоя разной фактуры и цвета на внутренние и наружные стены (оштукатуривание). |
7 |
Окрасочные материалы (сухие продукты) |
Отделка интерьеров и фасадов с приданием заданного цвета покрытию. |
8 |
Материалы для кладки кирпича и стеновых блоков |
Возведение стеновых конструкций скрепление тонким слоем раствора мелкоштучных изделий в виде кирпича и блоков. |
9 |
Эмульсии |
Устройство высокоадгезионных растворных слоев при использовании штукатурных, клеевых, кладочных смесей. |
10 |
Грунтовки |
Укрепление поверхности оснований с целью улучшения свойств наносимых на него растворных смесей разнога функционального назначения (штукатурки, краски, наливные полы). |
Как следует из этих данных, функции строительных растворов значительно расширились, однако, наиболее массово потребляемыми являются по-прежнему составы из группы отделочных, материалы для укладки облицовки и системы утепления.
В группе клеев произошла узкая специализация, что расширило их номенклатуру до 15...20 разновидностей с учетом вида керамической и кафельной плитки, ее пористости и размеров, характера плит из натурального камня, физико-механических свойств основания и температурных условий эксплуатации. Этот факт свидетельствует о повышении культуры отделочных работ. Следует заметить, что именно в этой группе показатели качества продуктов разных производителей максимально сближаются (табл.2), чего не отмечалось ранее.
Таблица 2. Свойства клеевых растворов различных производителей
Свойства |
Полимин П-22
("Фомальгаут") |
Артисан С-10 ("Артель") |
Ceresit CM-11 ("Хенкель-Украина") |
Полирем СКп-101 ("Полирем") |
Водопотребность, мл/кг |
220 |
250 |
240 |
240 |
Свойства при перемешивании |
+ |
+ |
+ |
+ |
Сползание плит& | |
|
