CC BY
52
УДК 691.56:666.971 Н.В. Секерина
ЭФФЕКТИВНЫЕ СУХИЕ СМЕСИ С ПОЛИМЕРНЫМИ ДОБАВКАМИ
Целесообразность использования сухих смесей как материала полной заводской готовности подтверждена зарубежной и отечественной практикой строительства. Область применения сухих смесей обширна: выполнение штукатурных, кладочных, плиточных, монтажных и др. видов работ. При этом наибольший объем производства и потребления приходится на долю сухих штукатурных смесей на цементной основе [1]. Для придания им достаточно высоких технологических и эксплуатационных свойств производят модификацию сухих смесей химическими функциональными добавками. В массовом
строительстве применяют, в основном, пластифицирующие порошкообразные добавки (С-3, ЛСТ) и эфиры целлюлозы, отличительным свойством которых является высокая водоудерживающая способность (ВУС). Эти продукты представляют собой светлые порошки, биологически безвредные, обладающие достаточной скоростью растворения в воде и устойчивые к продуктам гидратации цемента. В нашей стране выпуск широкого ассортимента модифицирующих добавок еще не налажен, а применение импортных материалов существенно повышает стоимость сухих смесей.
NN Вид добавки Колич. В/Ц ВУС, Плот- Проч- Плот-
сос- добавки, % ность ность, ность
тава % от массы цемента смеси, г/см3 МПа (28 сут) раствора, г/см3
1. - - 0,87 81,83 2,08 5,7 2,09
2. Mecellose MC 50Ш 0,05 0,91 91,1 2,07 5,6 2,08
3. То же 0,10 0,92 92,4 2,03 5,6 2,06
4 . -«- 0,15 0,94 93,5 2,00 5,3 2,00
5. -«- 0,20 0,96 97,0 1,88 4,4 1,90
6. КМК 0,25 0,96 93,0 2,00 5,3 2,02
7. -«- 0,50 0,99 95,3 1,95 4,5 1,98
8. -«- 0,75 1,02 95,7 1,87 3,7 1,92
9. С-3 0,3 0,86 82,1 2,06 6,0 2,10
10. -«- 0,5 0,85 82,0 2,06 6,4 2,10
11. -«- 0,7 0,83 81,5 2,09 6,7 2,11
12. -«- 0,9 0,79 82,3 2,12 7,1 2,12
13. Melment Б-10 0,5 0,80 81,7 2,09 6,6 2,12
14. То же 0,7 0,75 81,9 2,06 7,6 2,13
15. -«- 0,9 0,71 82,5 2,14 8,0 2,16
16. Mecellose + ^3 0,2+0,9 0,80 95,6 2,13 7,3 2,16
17. Mecellose+Melment 0,2+0,9 0,79 96,8 2,15 8,3 2,20
18. КМК+С-3 0,5+0,9 0,77 96,4 2,12 8,2 2,13
19. КМК+Melment 0,5+0,9 0,77 96,4 2,12 8,2 2,18
20. (Mecellose+КМК)+ С-3 0,35 0,9 0,78 98,5 2,14 7,8 2,19
21. (Mecellose+КМК)+ Melment 0,35 0,9 0,70 99,0 2,19 10,1 2,23
Таблица
Свойства растворов на основе сухих смесей с модифицирующими добавками
В настоящей работе ставилась задача изучения сравнительного влияния некоторых отечественных и импортных химических добавок на свойства сухих штукатурных смесей и возможности получения на их основе эффективных комплексных добавок.
Для проведения исследований применяли следующие материалы. В качестве вяжущего использовали портландцемент активностью 33,7 МПа. Модифицирующими добавками служили: импортными - Mecellose PMC 50 UF (метилгидроксипропилцеллюлоза) и разжижитель Melment F-10 (на основе меламино-формальдегидного олигомера); отечественными -карбоксиметилированный крахмал (КМК), получаемый этерификацией крахмала и пока не нашедший применения в сухих штукатурных смесях, и суперпластификатор С-3 (на основе нафталин-формальдегидного олигомера). В качестве заполнителя применяли фракционированный кварцевый песок Буинского месторождения с Мкр = 1,31, что позволяет использовать его в растворных смесях для обрызга, грунта и отделочного слоя. Из сухих смесей, приготовленных перемешиванием всех компонентов в лабораторной мельнице, готовили растворные смеси подвижностью 8 см номинального состава 1:3, что позволяет получить, в соответствии с классификацией Баженова Ю.М. и др. [2], растворы со структурой типа II, которая характеризуется наиболее компактным расположением зерен песка и плотным заполнением пор между его частичками вяжущим тестом.
Результаты исследований приведены в таблице.
Анализ представленных данных показывает, что Meceltose и КМК, введенные в сухие смеси, проявляют значительный, но неравноценный загущающий эффект. При их добавлении ВУС растворных смесей существенно возрастает: с 81,8% у гарцовки (сост. 1) до 95% у смесей с КМК (сост. 7,8), что соответствует требованиям ГОСТ 28013 (не < 95%), и до 97% у смесей с Mecellose (сост. 5), что выше требований стандарта. Одновременно проявляется и косвенный эффект модификации: растворные смеси становятся более пластичными и удобоукладываемыми, что, вероятно, является следствием предотвращения явления высыхания, т.е. замедления гидратации цемента из-за потери воды в растворе.
Однако применение Meceltose и КМК сопровождается существенным увеличением В/Ц отношения смесей: с 0,87 у контрольного состава, соответственно, до 0,96 (сост.5) и 1,02 (сост.8). Поэтому наблюдается некоторое снижение прочности растворов, более заметное у составов с КМК (сост. 3,8), что, очевидно, связано, помимо повышенного В/Ц, с более грубой дисперсностью этого продукта и большей трудностью его равномерного распределения в составе смеси.
Исходя из полученных результатов, оптимальным количеством этих добавок по их влиянию на ВУС растворных смесей можно считать 0,2% для Месе11оБе и 0,5-0,75% - для карбоксиметилированного крахмала.
Сравнительная оценка эффективности использования в сухих смесях разжижителей Ме1шеП и С-3, изготовленных на различной полимерной основе, показывает, что эти добавки проявляют неодинаковый водопонижающий эффект: снижение В/Ц составляет с 0,87 у контрольного состава до 0,79 у смесей с С-3 (сост. 12) и до 0,71 - у смесей с Ме1шеп1 Это достигается за счет улучшения диспергируемости цементных зерен в воде затворения; флоккуляция их снижается или предотвращается, а вода, содержащаяся внутри флоккул, добавляется к той, в которой частицы могут двигаться в результате уменьшается трение между твердыми компонентами растворной смеси [3].
Пониженное водосодержание позитивно сказывается на изменении прочностных характеристик раствора. Так, при введении Ме1шеП можно получить раствор с прочностью 8 МПа (сост. 15), а при использовании С-3 раствор с прочностью, равной 7,1 МПа (сост. 12). Водоудерживающая способность растворных смесей с этими разжижающими добавками практически такая же, как у исходной простой смеси (сост. 9-15), но эта величина не соответствует требованиям к сухим смесям по ВУС. Оптимальное содержание этих водопонижающих добавок в отношении величины В/Ц и прочности растворов составляет для С-3 0,70,9%, для Ме1шеШ - 0,9%.
В таблице представлены также результаты по изучению влияния на свойства сухих штукатурных смесей комплексных добавок, составленных из оптимальных количеств данных модифицирующих веществ. Видно, что применение комплексных добавок, содержащих Месе11оБе и КМК в сочетании с разжижителями, позволяет получить растворы, которые одновременно проявляют повышенные ВУС (95-97%) и прочность (сост. 16-19). При этом прочностные показатели растворов с Ме1шеШ более высокие (сост. 17,19).
Эффективными являются комплексные добавки, содержащие бинарные водоудерживающие компоненты в сочетании с суперпластификаторами. С их использованием получаются растворные смеси с ВУС, равной 98-99% и растворы с максимальной прочностью: для бинарных добавок с С-3- 7,8 МПа, с Ме1шеШ - 10,1 МПа (сост. 20,21). Повышенная ВУС таких смесей может быть связана, вероятно, с взаимоусиливающим влиянием КМК и Мессе11оБе, а более высокая прочность с одновременным влиянием пониженного В/Ц, что ведет к уплотнению раствора и повышенной способности к водоудержанию, что способствует углублению процесса гидратации.
Таким образом, проведена сравнительная оценка влияния на основные свойства сухих штукатурных смесей и растворов на их основе отечественных и импортных водоудерживающих и
пластифицирующих добавок. Показано, что отечественный КМК по водоудерживающей способности почти не уступает сложному эфиру целлюлозы Месе11оБе, а суперпластификатор С-3 проявляет несколько пониженный водопонижающий эффект по сравнению с Ме1шеШ. Разработаны комплексные химические добавки на основе исследуемых водоудерживающих и разжижающих компонентов, взятых в оптимальных соотношениях и проявляющих большую эффективность по сравнению с их индивидуальным введением в сухие смеси. В этом случае растворы приобретают высокие значения ВУС (98-99%) и прочности (до М 100). Их применение позволяет частично заменить
дорогостоящую импортную добавку Месе11оБе на отечественный карбоксиметилированный крахмал, что расширяет номенклатуру функциональных добавок для сухих штукатурных смесей и снижает их стоимость.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сухие смеси в современном строительстве. Под редакцией В.И.Белана. Новосибирск: НГАСУ, 1988. - 89 с.
2. Баженов Ю.М., Коровяков В.Ф., Денисов Г.А. Технология сухих строительных смесей. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2003. - 95 с.
3. Бабаев Ш.Т., Комар А.А. Энергосберегающая технология железобетонных конструкций из высокопрочного бетона с химическими добавками. М.: Стройиздат, 1987. - 240 с.
