Модифицированные сухие смеси в строительстве

1. Модифицированные сухие смеси: реальность и перспективы

В настоящее время в строительстве в результате появления новых конструктивных систем и конструкционных материалов, совершенствования технологических процессов произошла основательная переоценка подходов к выбору материалов, используемых в монтажных и отделочных работах.

Качество, надежность и долговечность - вот основные требования, которые предъявляются сегодня к строительным материалам.

Наиболее полно указанным требованиям отвечают модифицированные сухие смеси, которые становятся неотъемлемой частью современного строительства.

Сухие смеси представляют собой смесь минеральных вяжущих, наполнителей строго фиксированной дисперсности, дисперсионных полимерных порошков и различных модифицирующих добавок.

Следует отметить, что большая часть исходных материалов для производства сухих смесей производится отечественной промышленностью. Исключением являются дисперсионные полимерные порошки и некоторые модифицирующие добавки (водоудерживающие добавки, антивспениватели, загустители, ускорители и т. д.).

Однако, именно в комбинации с цементом порошкообразные полимеры реализуют свои уникальные качества, придавая, в конечном итоге, растворам принципиально новые и важные свойства, вообще не достижимые при использовании обоих вяжущих в отдельности.

Особенно отчетливо проявляются преимущества модифи-кации цементных смесей дисперсионными порошками в случае работы в тонких слоях, когда вода, необходимая для твердения цемента, быстро поглощается впитывающей основой или испаряется. При этом цемент не полностью реализует свои возможности гидравлического вяжущего, что проявляется в недостаточной прочности, потери адгезии к основе и высокому влагопоглощению.

Модификация цементных смесей дисперсионными порошками (наряду с другими добавками) обеспечивает значительное удержание воды, что способствует лучшей гидратации цемента.

Во многих случаях было бы вообще невозможно достигнуть сцепление цементных растворов с основой без модификации полимерами (приклеивание утеплителя к бетону, штукатурке или кирпичу, приклеивание плитки тонким слоем клея на старую плитку и т. д.).

Известно, что материалы, применяемые для наружных работ, должны отвечать высоким требованиям, а именно обладать:

высокой адгезией к основаниям,
низким водопоглощением или водоотталкивающим эффектом,
высокой паропроницаемостью (способностью к самовысыханию после намачивания).

Кроме того, модуль упругости минеральных отделочных материалов (отделочный штукатурный состав), которым про-изводится заключительная отделка поверхности без последующей окраски), должен быть ниже, чем у покрываемых слоев.

Только благодаря введению полимерного связующего можно обеспечить выполнение вышеуказанных требований.

Из рис. 1 (кривая 1) видно, насколько значительно повышается прочность сцепления с основанием полимерминеральных составов с увеличением содержания дисперсионного порошка. Этот эффект достигается как в результате улучшения взаимодействия на границе раздела состав-основа, так и увеличения когезионной прочности самого состава вследствие образования так называемых доменов смолы.

Следует отметить, что полимерного связующего необходи-мо вводить определенное оптимальное количество, чтобы равномерно распределенный полимер присутствовал, как на границе раздела, так и в цементной матрице. При этом известно, что прочность на разрыв полимерных пленок превышает 5 МПа. Это намного больше, чем прочность на разрыв цементного камня. Следовательно, домены смолы, находящиеся в порах минерального вяжущего, усиливают также слабые места цементного каркаса. Этим обусловливается не только значительное увеличение адгезии к различным основам, но и повышение прочности составов при изгибе. Причем введение уже 1-2 масс % полимера приводит к увеличению прочности при изгибе в 5-8 паз (рис. 1, кривая 2). При этом модифицированные полимерами составы обладают повышенной способностью к деформации, что повышает их трещиностойкость.

Рис. 1. Зависимость прочности сцепления с основанием (1) и предела прочности при изгибе (2) полимерминеральных составов от содержания дисперсионного порошка

Как и следовало ожидать, применение термопластичных дисперсионных порошков не приводит к повышению прочности цементных систем на сжатие. Известно, что этот показатель определяется при прочих равных условиях пористостью цементного камня, которая, в свою очередь, зависит от водоцементного отношения. Поэтому, если в этом есть необходимость, то за счет введения специальных полимеров с разжижающим эффектом можно снизить водоцементное отношение и, следовательно, повысить прочность составов на сжатие.

Одним из наиболее важных эксплуатационных показателей материалов, используемых для фасадной отделки (в том числе штукатурных составов), является водопоглощение при капиллярном подсосе.

Установлено, что с помощью модификации сухих смесей полимерами можно значительно уменьшить капиллярный перенос воды, что приводит к увеличению морозостойкости составов а, следовательно, и к увеличению их долговечности. При этом обычные дисперсионные порошки незначительно уменьшают водопоглощение составов (рис. 2. кривая 1). Введение специальных дисперсионных порошков с гидрофобным эффектом обеспечивает существенное снижение этого показателя (рис. 2, кривая 2).

При затворении модифицированной сухой смеси в воде дисперсионный порошёк, быстро редиспергируется. Гидрофобная полимерная пленка обволакивает стенки пор, снижая капиллярное водопоглощение.

Рис. 2. Зависимость водопоглощения полимерминеральных составов (1, 2) и паропроницаемости (3) от содержания дисперсионного порошка При этом преимуществом дисперсионных порошков с гидрофобным эффектом, в отличие от обычных гидрофобизирующих добавок, является то, что они не только не ухудшают адгезию составов к основаниям, но как показано на рис. 1, значительно повышают ее.

Кроме того, установлено, что введение в сухие смеси дисперсионных порошков не более 5 масс. % не оказывает существенного влияния на паропроницаемость штукатурных со-ставов, именно это обеспечивает их способность высыхать после увлажнения (рис. 2, кривая 3).

Сухие смеси не только повышают качество и стабильность строительных работ, но и позволяют значительно разнообразить отделку зданий, не ограничивая замыслы архитекторов. Кроме того, их применение дает возможность использовать различные нетрадиционные способы решения инженерных задач как при новом строительстве, так и при реконструкции и ремонте зданий.

По сравнению с растворами, приготовленными непосредственно на строительном объекте (или с растворами заводского изготовления) модифицированные сухие смеси имеют следующие преимущества.

значительно повышаются качество и уровень строитель-ных pа6oт в результате стабильности составов и их эффективного смешения;
повышается в 1.5...3 раза производительность труда в зависимости от вида работ и механизации;
снижается в 3...4 раза материалоемкость работ;
упрощаются снабженческие и складские операции;
имеется возможность транспортирования при отрицательных температурах.

В Германии, Финляндии, Польше, Италии и ряде других технически развитых стран применяют до 90 % составов из сухих смесей. Заводы по производству сухих смесей постоянно заменяют бетонорастворные узлы. Ежегодное мировое производство сухих смесей на душу населения в некоторых технически развитых странах составляет:

в Германии - 30 кг/чел.;
в Финляндии и Швеции - 20 кг/чел.;
в Польше - 20 кг/чел, и т. д.

В странах СНГ применение и производство сухих смесей только начинает развиваться, о чем свидетельствует низкий объем потребления их на душу населения - = 2 кг/чел. Следует отметить, что лидером в СНГ по выпуску модифицированных сухих смесей на душу населения стала Республика Беларусь (данные взяты у производителей исходных компонентов для смесей). В Беларуси наблюдается устойчи-вая тенденция к улучшению положения дел в этой области. Если раньше строители применяли в основном импортную продукцию, то сегодня они выбирают отечественную, кото-рая, по своим технологическим и эксплуатационным показателям но уступает, а иногда и превосходит импортную. Следует отметить, что модифицированные сухие смеси, производимые в республике, используются и на строительных объектах России и Украины.

Таким образом производство модифицированных сухих смесей в Республике развивается в технологию высокого уровня. Это касается не только многообразия номенклатуры высококачественной продукции, но и сервиса, ориентированного на интересы потребителей. Он включает точность и четкость поставок, информационное сопровождение, консультации и обучение на объектах, что позволяет достигнуть высокого качества строительно-монтажных и отделочных работ при применении модифицированных сухих смесей.