CC BY
40
УДК 691.56:666.971
Ю.В. Медяник, Н.В. Секерина, Р.З. Рахимов
ШТУКАТУРНЫЕ СУХИЕ СМЕСИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ РТ
Одним из направлений по созданию новых, более эффективных по сравнению с традиционными, видов строительных материалов является разработка и использование сухих строительных смесей. В настоящее время в России их производство налажено, в основном, на заводах, поставленных иностранными фирмами ("Кнауф", "Лохья", "Фексима" и др.) и связано с большими затратами на оборудование и сырье, поэтому необходимым является поиск путей их удешевления [1,2,3]. Опыт работы известных предприятий показывает, что использование местного минерального сырья в производстве сухих смесей значительно снижает их стоимость.
Республика Татарстан располагает значительными запасами песков, песчано-гравийных смесей и карбонатных пород и обладает большими потенциальными возможностями для реализации в сухих строительных смесях данных природных материалов. С учетом этого была проведена работа по оценке возможности использования указанного выше минерального сырья в производстве сухих строительных смесей.
Для решения поставленной задачи были отобраны пробы природного песка (кварцевого и полимиктового), песчано-гравийных смесей и карбонатных пород (известняков и доломитовых известняков). Анализ требований к указанным сырьевым материалам как заполнителям сухих растворных смесей для штукатурных работ проводили в соответствии с ГОСТ 8736 "Песок для строительных работ. Технические условия" и СН-290 "Инструкция по приготовлению и применению строительных растворов". С учетом данных требований, песок для штукатурных растворов должен иметь модуль крупности (МКР) от 1 до 2, его максимальная крупность для выравнивающего слоя (обрызга) и грунта не должна превышать 2,5 мм, а для отделочного слоя (накрывки) - 1,25 мм. Пески должны быть промыты от глинистых, илистых и пылевидных примесей, в них не допускается наличия глины в комках, а их влажность, как и влажность сухой растворной смеси, ограничивается 0,1%. Для обеспечения наибольшей плотности и прочности штукатурных растворов при минимальном расходе вяжущего заполнители необходимо разделять на фракции.
В соответствии с указанными требованиями была проведена предварительная подготовка исходного минерального сырья выбранных месторождений. Природные пески отобранных проб соответствуют требованиям ГОСТ 8736 "Песок для строительных
работ. Технические условия" по величине модуля крупности (МКР =1-1,5) и могут использоваться в качестве заполнителей для штукатурных растворных смесей. Из песчано-гравийных смесей отсеивали гравий и частицы крупнее 2,5 мм с целью использования такого песка-отсева в штукатурных смесях для обрызга и грунта. Выход песка с максимальной крупностью 2,5 мм составил для песчано-гравийных смесей выбранных месторождений от 16,5 до 28,3%.
С целью получения песка-заполнителя, в сухие штукатурные смеси для верхнего накрывочного слоя из ПГС отсеивали гравий и песчаные зерна крупностью более 1,25 мм. Выход песка-отсева с наибольшей крупностью 1,25 мм составил 14,8-25,3%.
Карбонатные породы подвергали измельчению в лабораторной дробилке, затем также отсеивали частицы крупнее 2,5 мм и 1,25 мм. Подготовленные таким образом материалы отмывали от глинисто-илистых примесей, высушивали до остаточной влажности не более 0,1% и рассеивали на фракции 0 -0,14 мм; 0,14 - 0,315 мм; 0,315 - 1,25 мм; 1,25 - 2,5 мм.
Подготовленные минеральные материалы использовали для приготовления сухих растворных смесей номинального состава цемент : песок=1:3 (по объему), универсальность которого заключается в том, что его можно применять, в соответствии с СН-290, для штукатурных подготовительных и отделочных слоев (накрывки) с получением, соответственно, растворов марок 75, 100.
Применяли портландцемент Мордовского завода активностью 35,8 МПа. В качестве химических добавок использовали отечественные метилцеллюлозу строительную МЦ-С и карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, эфиры целлюлозы Ту1оБе производства немецкой фирмы "Клариант ГмбХ", разжижитель С-3 и комплексную добавку на основе ЛСТ и сульфата натрия СН, взятых в соотношении (0,3 + 1)%. В качестве минеральной добавки-наполнителя использовали известняк, размолотый до удельной поверхности 300 м2/кг (ТМИ).
Из сухих смесей указанного выше номинального состава готовили растворные смеси одинаковой подвижности, равной, в соответствии с СН-290, 8 см по погружению стандартного конуса.
В связи с тем, что в настоящее время в нашей стране отсутствуют нормативные документы, регламентирующие показатели качества и методы испытания строительных растворов, приготовленных из сухих смесей, их основные характеристики
Таблица 1
Влияние добавок на свойства растворов, приготовленных из сухих смесей на кварцевом и полимиктовом песках
№ Вид добавки Количество добавки, % В/Ц Плотность смеси, г/см3 ВУС, % Исж, МПа Плотность раствора, г/см3
1. - - 0,92 0,93 2,10 2,11 92.6 92.7 14,03 14,1 2,11 2,13
2. МЦ 0,1 0,89 0,89 1,98 2,02 98.1 98.2 11,3 11,0 1,99 2,06
3. КМЦ 0,6 0,97 0,97 1,98 2,0 97,0 97,3 10,4 10,7 1,98 2,05
4. С-3 0,5 0,79 0,79 2,09 2,09 98,2 98,0 15,8 15,8 2,13 2,15
5. ЛСТ+СН 0,35 0,78 0,78 2,10 2,05 98,1 97,8 16,1 15,7 2,14 2,16
6. Ту1о8е 0,1 1,06 1,04 1,96 1,95 99,7 99,4 10,1 10,3 1,96 1,94
7. ТМИ 20 0,87 0,88 21 2,1 97,2 97,0 14,8 14,8 2,12 2,16
Примечание: 1. В таблице 1 и далее содержание добавок МЦ, КМЦ, ТуЬве приведено в % от массы сухой смеси; добавок С-3, ЛСТ+СН и ТМИ - в % от массы цемента.
2. В числителе приведены показатели свойств для растворов с кварцевым песком, в знаменателе - с полимиктовым
оценивали по ГОСТ 28013 "Строительные растворы. Общие технические условия". Для растворных смесей определяли водоудерживающую способность (ВУС) и плотность, для затвердевших растворов - среднюю плотность и прочность в возрасте 28 суток с целью установления их соответствия регламентируемым маркам - М25-М100 для штукатурных растворов.
Указанные свойства растворных смесей и затвердевших растворов определяли по методикам ГОСТ 5802 "Растворы строительные. Методы испытаний". Результаты исследования влияния модифицирующих добавок на свойства растворных смесей, приготовленных из сухих смесей базового номинального состава на кварцевом и полимиктовом песках, приведены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, при введении отечественных добавок МЦ и КМЦ (сост. 2,3) водоудерживающая способность растворных смесей существенно возрастает, однако прочность затвердевших растворов несколько снижается, что связано, по-видимому, с волокнистой структурой данных добавок и недостаточно равномерным и полным распределением их в составе сухой смеси при ее приготовлении. Эфиры целлюлозы Ту1оБе придают растворной смеси самую высокую водоудерживающую способность (99,4%), однако получаемый раствор по прочности не превышает марку 100 (сост. 6).
Химические добавки С-3 и (ЛСТ+СН) обеспечивают получение растворов с наибольшими плотностью и прочностью (сост.4,5), обусловленными пониженным водоцементным отношением за счет разжижающего эффекта добавок.
Данные таблицы 1 указывают также на наличие пластифицирующего эффекта при введении тонкомолотого известнякового наполнителя (сост.7), о чем свидетельствует заметное снижение В/Ц растворной смеси. Наблюдается и увеличение ее водоудерживающей способности, а раствор имеет марку 100, но с большим запасом прочности - порядка 40%, что может быть связано с его структурообразующей ролью в процессе формирования искусственного камня, а также с хорошим сцеплением частиц известняка и гелевидной фазы твердеющего цемента за счет их эпитаксического срастания [4]. Немаловажным является и то, что добавление тонкомолотого наполнителя улучшает технологичность растворной смеси - облегчает работу с ней, снижает налипание на инструмент.
Полученные результаты показывают, что влияние указанных добавок на свойства растворных смесей, приготовленных с использованием полимиктового песка, практически не отличается от их влияния на те же показатели растворных смесей с традиционным заполнителем - кварцевым песком.
Результаты исследований относительно характера влияния модифицирующих добавок на растворы из сухих смесей с использованием полевошпаткварцевых песков-отсевов ПГС приведены в таблице 2.
Их анализ позволяет отметить некоторые особенности влияния вводимых добавок на растворы из сухих смесей с песком-отсевом по сравнению с сухими смесями на природных песках. Для всех составов, кроме раствора с Ту1оБе (сост. 6), наблюдается пониженное водосодержание при одинаковой подвижности растворных смесей, что
Таблица 2
Влияние добавок на свойства растворов, приготовленных из сухих смесей на песке-отсеве ПГС
№ Вид добавки Количество добавки, % В/Ц Плотность смеси, г/см3 ВУС, % Ясж, МПа Плотность раствора, г/см3
1. - - 0,83 2,11 93,0 15,1 2,14
2. МЦ 0,1 0,81 2,09 98,7 12,0 2,11
3. КМЦ 0,6 0,83 2,07 98,0 11,5 2,09
4. С-3 0,5 0,72 2,14 98,2 17,5 2,18
5. ЛСТ+СН 0,35 0,73 2,11 98,0 17,3 2,16
6. Ту1оБе 0,1 1,14 1,99 99,6 10,8 2,0
7. ТМИ 20 0,79 2,13 97,0 15,5 2,14
связано, очевидно, с большей крупностью песка-отсева, а затвердевшие растворы, также исключая состав с Ту1оБе, имеют и более высокую прочность по сравнению с растворами на природных песках, что закономерно обусловлено более низкими значениями В/Ц этих смесей. Так, введение оптимальных количеств суперпластификатора С-3 и комплексной химической добавки ЛСТ+СН дает возможность получить растворы М150, но с более высокой фактической прочностью (порядка 17 МПа), а использование МЦ и КМЦ - растворы М100 также с некоторым запасом прочности (соответственно на 20% и 15%). Важно, что добавление перечисленных добавок повышает одновременно и водоудерживающую способность растворных смесей до 97 - 98%.
Введение в сухую растворную смесь импортной Ту1оБе является наиболее эффективным в отношении увеличения водоудерживающей способности растворов (99,6%), но значительно более высокое В/ Ц такой смеси не дает возможности получения раствора выше марки 100.
Достаточно высокую прочность при удовлетворяющей ГОСТу водоудерживающей способности показывает раствор с введенным в сухую смесь тонкомолотым известняком - 15,5 МПа (сост. 7).
Полученные результаты свидетельствуют о том, что влияние выбранных модифицирующих добавок на растворы из сухих смесей с использованием полевошпаткварцевого песка-отсева ПГС аналогично их влиянию на свойства растворов из сухих смесей на основе кварцевого и полимиктового песков, а более высокая прочность растворов на песках-отсевах связана не с минеральной природой заполнителя, а с его фракционным составом и величиной В/Ц растворных смесей.
Изучали также влияние используемых добавок на свойства растворных смесей с дроблеными карбонатными песками. Они отличаются повышенной водоудерживающей способностью (до 99,7%) и несколько более высоким водосодержанием, причина которого, по-видимому, заключается в значительном увеличении их вязкопластичных
свойств, что требует большего количества воды для достижения нормируемой подвижности растворной смеси. Однако прочность образцов с карбонатными заполнителями достаточно высокая и позволяет получить растворы марки150,что может быть объяснено, особенно при одновременном введении тонкомолотой известняковой муки, образованием в растворе, твердеющем в естественных условиях, гидрокарбоалюминатов кальция состава 3Са0А1203 СаС0311Н20, которые вносят дополнительный вклад в формирование структуры твердения [5].
На основании проведенных экспериментов разработаны рецептуры эффективных сухих растворных смесей для всех видов штукатурных работ с использованием продуктов добычи песков, отсевов песчано-гравийных смесей и карбонатных пород и конкретизированы области их применения в зависимости от вида и крупности заполнителя и марки раствора. Реализация результатов данной работы позволит расширить номенклатуру заполнителей из минерального сырья Республики Татарстан в производстве сухих строительных смесей.
Литература
1. Козлов В. В. Сухие строительные смеси. Учебное пособие. М.: Издательство АСВ, 2000. 96 с.
2. Мешков П.И., Мокин В.А. Способы оптимизации составов сухих строительных смесей // Строительные материалы, 2000, №5. С. 12-14.
3. Палиев А.И., Бортников В.Г., Лукоянов А.П. Сухие строительные смеси на цементной основе производства "ТИГИ Кнауф" - новое качество фасадов // Строительные материалы, 1999. №10, С. 23-24.
4. Тимашев В.В., Колбасов В.М. Свойства цементов с карбонатными добавками // Цемент, 1991, №10. С. 10-11.
5. Пащенко А. А., Мясникова Е. А. и др. Энергосберегающие и безотходные технологии получения вяжущих веществ. Киев.: Вща школа, 1990. 225 с.
