Объёмные способы. Модифицирующее действие добавок

К объемным методам относится модификация строительных растворов добавками – важнейший рычаг управления технологическими параметрами материалов. Широкий спектр наименований, насыщенность современного строительного рынка отечественными и импортными предложениями диктуют необходимость направленного выбора средств.

Действие модифицирующих добавок проявляется в следующих основных направлениях.

1. Пластификация – изменение реологических свойств смесей в сторону большей подвижности и соответственно удобоукладываемости; снижение в/ц отношения;

2. Гидрофобизация – появление у материала водоотталкивающих свойств;

3. Регулирование сроков схватывания и твердения: ускорение или замедление;

4. Изменение структуры бетона: уплотнение, расширение, газообразование;

5. Изменение состава за счет химических реакций с компонентами бетонной смеси.

6. Эластификация – приобретение жесткими цементно-песчаными растворами эластичных свойств за счет действия полимеров

Рассмотрим в представленном порядке характер действия добавок, их виды и возможность комплексной модификации.

Пластификация строительных растворов – это действие поверхностно-активных веществ, имеющих в своем составе функциональные группы разной степени полярности. Эти группы размещаются среди разнородных по полярности компонентов раствора (цемент-песок-вода), создавая своего рода гидродинамическую смазку. Уменьшая внутреннее трение и ориентируясь по принципу - полярное к полярному, неполярное к неполярному, молекулы поверхностно-активного вещества способствуют оптимальному совмещению составных частей смеси. При этом изменяются реологические свойства бетонной смеси, снижается водоцементное отношение, увеличиваются плотность и водонепроницаемость, уменьшается расслоение, снижается риск усадочных явлений и трещинообразования, формируется плотная и однородная структура поверхности.

Линия – неполярная углеводородная часть молекулы ПАВ

Первыми пластифицирующими системами явились отходы маслоперерабатывающих производств, так называемые ССБ и СДБ. Позднее появились и заняли прочное место в бетонной промышленности всевозможные сульфонаты: нафталинсульфонат – С3, меламинсульфонат и лигносульфонаты различного строения.

Молекулы поверхностно-активных веществ, имеющих многоатомные неполярные углеводородные цепочки, располагаются полярными группами внутрь по направлению к гидрофильным молекулам цемента, прочно адсорбируясь на них. Неполярная гидрофобизирующая часть молекулы добавки фиксируется на поверхности твердой фазы, обеспечивая водоооталкивающие свойства.

Часто эффекты гидрофобизации и пластификации совпадают особенно в современных комплексных системах добавок, основу которых составляют, как правило, соли длинноцепных органических кислот, а также кремнийорганические соединения.

4.3. Добавки, регулирующие структуру и сроки схватывания-твердения

Ускорение или замедление сроков схватывания обусловлено причинами как физического, так и химического характера. Это может быть изменение растворимости вяжущих веществ: понижение растворимости ведет к замедлению твердения (добавки спиртов); повышение растворимости, вступление в химическую реакцию с компонентами вяжущего вызывает процессы ускорения схватывания-твердения. Появление новообразований – продуктов реакции материала с добавками – положительно влияет на ряд свойств: прочность, водонепроницаемость, морозостойкость бетона. К таким добавкам относятся широко известные системы на основе хлоридов и нитратов кальция, образующие с минералами портладцементного клинкера новые соединения – двойные соли-гидраты. Эти соединения оказывают существенное положительное влияние на такие свойства бетона, как прочность, водонепроницаемость, морозостойкость.

Расширяющиеся и напрягающие цементы содержат, как правило, безводный сульфоалюминат кальция, дающий при гидратации достаточно объемные образования, или активный кремнезем, образующий расширяющие и труднорастворимые гидросиликаты кальция. Все это в итоге ведет к увеличению прочностных и деформационных свойств.

К добавкам, изменяющим структуру бетона, относятся газо- и пенобразующие добавки: алюминиевая пудра, поверхностно-активные вещества и др. Алюминиевая пудра, вступая во взаимодействие со свободной известью бетона, выделяет газ – водород, способствующий образованию воздушных пор. Различные ПАВ по природе своей являются пенообразователями. Производство пено- и газобетонов существенно снижает материалоемкость производства, улучшает эксплуатационные свойства материалов, прежде всего их объемную массу и теплофизические характеристики.

Современные супер- и гиперпластификаторы - это системы комплексного действия. Малые количества этих добавок способствуют значительному снижению водоцементного отношения, а, следовательно, повышению плотности, трещиностойкости, морозостойкости, химической устойчивости и ряда других свойств. Комбинация различных компонентов часто направлено на синергизм – взаимное усиление действия составляющих на достижение определенных свойств, особенно по отношению к конкретным сортам цемента.

Механизм действия гиперпластификаторов обусловлен в основном так называемым стерическим (пространственным) фактором, действие которого сводится к увеличению сил отталкивания между частицами цемента и соответственно, к сокращению расстояний между цементом и песком. Это приводит к сокращению порового пространства материала, увеличению плотности, прочности, водонепроницаемости и морозостойкости бетона. Современный рынок предлагает разнообразный ассортимент гиперпластификаторов зарубежного и отечественного производства, таких как Одолит КОМ, Докпласт, Глениум 51, Fox 8H, Mapefluid и ряд других, цена которых колеблется в диапазоне от 37 до 450 руб за кг. В соответствии с ценовой категорией колеблются свойства и эффект воздействия.

Эластификация цементно-песчаных систем производится действием сухих полимеров или водных полимерных дисперсий. Сухие полимеры работают по принципу сухого молока, т.е при затворении водой дают полноценный полимер. Как правило, это сополимеры винилацетата или винилхлорида с этиленом и кремнийорганикой, которые в виде порошков вводятся в сухую цементно-песчаную смесь на стадии ее приготовления. Современные ремонтные, гидроизоляционные, клеевые сухие смеси содержат добавки полимеров соответствующего назначения.

Полимерные водные дисперсии - это синтетические каучукоподобные вещества, добавляемые в воду затворения в разных пропорциях в зависимости от требуемых свойств: эластичности, трещиностойкости, химической стойкости композиции. При значительных концентрациях полимерной дисперсии – до 20 – 30% строительный раствор приобретает свойства полимерраствора и после твердения образует перекрывающие трещины резиноподобные структуры, обладающие повышенной водо- и химической устойчивостью.

Группа компаний SCHOMBURG (Германия) выпускает большой ассортимент добавок направленного действия и комплексных систем широкого спектра, из которых можно выделить:

Действие композиций основано на синергетическом эффекте - взаимном усилении действия, включающего:

Применение указанных пластификаторов позволяет существенно повысить прочность и водостойкость бетона. Добавка BETOCRET-C17 повышает прочность бетона в среднем на 30% и сообщает материалу водонепроницаемость W20.

5.3. Добавки, регулирующие сроки схватывания строительных смесей

· Remi-Frost антифриз и ускоритель схватывания для цементных и бетонных растворов. 1% добавка к весу цемента понижает температуру замерзания свежего бетона до –10^оС, что позволяет производить бетонные работы в холодное время года. Уменьшается количество воды затворения за счет пластифицирующих свойств добавки.

· RUXOLIT-T3 (VZ), замедлитель процессов схватывания. Позволяет увеличить срок «жизнеспособности» бетонной смеси в зависимости от количества добавки (от 0,4 до 1,8%) максимум в 12 раз. При этом отсутствует опасность получения противоположного эффекта при передозировке. Сроки замедления схватывания бетона зависят от сорта цемента, температуры, водоцементного отношения, консистенции и определяются в каждом конкретном случае экспериментально.

Для борьбы с солевыми разводами на поверхности изделий из бетона, цементных декоративно-отделочных материалов используются добавки PURCOLOR-5000 и PURCOLOR-6000. Обладая пластифицирующим и стабилизирующим цвет действием, эти добавки не допускают выхода на поверхность карбоната кальция, сохраняя цвет и эстетические качества облицовок.

Группу последнего поколения суперпластификаторов – гиперпластификаторов на основе поликарбоксилат-эфиров представляют композиции REMICRETE, оказывающие комплексное действие на процессы твердения и свойства бетонов, в том числе и для самоуплотняющихся бетонов. Быстрый набор прочности – свыше 20 МПа через 10 часов твердения позволяет значительно сократить время распалубки, а существенное снижение водоцементного отношения – повысить конечную прочность бетона.

Многочисленными испытаниями показано, что оптимальным количеством добавок REMICRETE является 0,7% к массе цемента. При этом достигается существенное снижение водоцементного отношения для нормальной густоты цементного теста. Увеличение количества добавки ведет к большей расплывчатости цементного теста вплоть до водоотделения. По данным литовских исследователей добавка 0,7% гиперпластификатора REMICRETE SP10 снижает в/ц до 20% и повышает прочность бетона в среднем на 35%

Исследования, проведенные в Башкирии показали, что добавка пластификатора REMICRETE SP 60 в количестве 0,7% к цементу снижает на 40% водоцементное отношение и повышает прочность бетона на 45%. Это существенно более высокие показатели, нежели полученные при испытаниях с пластификаторами, аналогами С3 – нафталин и меламин-сульфонатами.

Диспергация цементных частиц с помощью гиперпластификаторов усиливается при предварительном смачивании цемента. Поэтому рекомендуется при затворении бетонной смеси добавлять вначале 2/3 от общего рассчитанного объёма воды, затем с оставшейся водой вводить добавку.

К группе гиперпластификаторов сожно отнести и ESCODE-P80 - высококонцентрированный пластифицирующий раствор. При добавлении в количестве всего 0,15% к весу вяжущего, позволяет получить высококачественные не расслаивающиеся стяжки, в том числе для «плавающих» полов и полов с подогревом. Полученная стяжка имеет однородный состав с равномерным распределением заполнителей и отсутствием на поверхности цементного «молока». Использование указанной добавки препятствует образованию трещин, снижает расход воды затворения до 20%, что позволяет начинать отделочные работы ранее 28-дневного срока набора прочности стяжки.

5. Трещиностойкость покрытий. Эластификация растворов

На стенах, потолках или стяжках при использовании цементно-песчаных растворов, шпаклевок и штукатурки часто приходится наблюдать появление, а затем и стремительный рост трещин вплоть до разрушения покрытий.

Каковы же основные причины образования трещин и отслоения покрытий?

2. Причиной отслоения покрытий является и недостаточная адгезия к поверхности. Здесь возможно действие разных факторов: ослабление несущих свойств основы, неподготовленность поверхности, как механическая, так и физико-химическая (наличие старой отделки, плесени и солей), а также неудовлетворительная клеящая способность наносимого покрытия.

3. Весьма нежелательно одновременное использование антагонистичных материалов, например гипса и цемента, что в условиях влажной среды может привести к химическому взаимодействию и образованию объемных продуктов реакции - цементной бациллы. Как следствие имеет место деформация поверхностного слоя. Во избежание отторжения нежелательно также совместное использование ремонтных, изоляционных и отделочных материалов разного происхождения без профессионального анализа их совместимости.

Последнее требование актуально, в частности, в производстве стяжек, где нередко используются случайные материалы, включая кладочные смеси. Результат не заставляет себя ждать – стяжки покрываются трещинами, избавиться от которых можно только, убирая дефектное покрытие и монтируя новое.

В производстве стяжек, особенно стяжек с подогревом, где трещинообразование весьма вероятно, необходимо, помимо качественного сырья, использование суперпластификаторов, о чем было сказано выше.

Говоря о подготовке поверхности, контактирующей с грунтовыми водами, следует обратить особое внимание на возможность присутствия здесь водорастворимых солей, особенно сульфатов натрия, кристаллизующихся в виде десятиводных гидратов, и гигроскопичных хлоридов кальция и магния, кристаллизационное давление которых серьезно препятствует адгезии. Грунтовые соли обязательно должны быть переведены на поверхности в труднорастворимую форму с помощью так называемого флюатирования. Закрытые поры поверхности будут препятствовать выходу растворимых солей при миграции грунтовых вод.

Но и при наличии качественных цемента и песка, очищенной от солей, грибка и механических наслоений поверхности необходимо – модифицировать цементно-песчаную смесь, сделать ее более пластичной, повысить ее водоудерживающую и клеящую способность, увеличить водостойкость и сопротивление химической агрессии.

Этот комплекс свойств можно получить при добавлении в воду затворения эластифицирующей полимерной дисперсии ASOPLAST-MZ.

Что такое ASOPLAST-MZ, чем обусловлено влияние этого вещества на цементную композицию?

ASOPLAST-MZ – является водной дисперсией низкомолекулярного синтетического каучука. Обволакивая гидрофильные частицы цемента и поставляя им необходимое количество воды для процессов гидратации, тончайшие полимерные оболочки защищают гидратированные частицы от преждевременной потери воды, способствуют увеличению водоудерживающей способности системы и ее равновесному твердению. В отвержденном состоянии покрытие становится гидрофобным, т.е. приобретает водоотталкивающие свойства и соответственно более устойчивым к химической агрессии (в частности, к воздействию аммиака и мочевины).

Длинноцепные молекулы каучука в составе воды затворения, равномерно распределяясь в цементной композиции, сообщают ей необходимую пластичность и повышают клеящую способность покрытия.

· Получать тонкие слои выравнивающих и ремонтных растворов, а также галтелей с гарантированным отсутствием трещин после отверждения.

· Существенно увеличить адгезию покрытий, осуществив предварительно набрызг или полунабрызг цементно-песчаным раствором с добавкой эластификаторав воду затворения.

· Штукатурить без сетки, добавляя эластификаторв воду затворения для обеспечения трещиностойкости и долговечности штукатурки.

· Повысить адгезионные свойства и атмосферостойкость красок при их разведении с добавлением в воду эластификатора.

· Заглаживать и выравнивать облицовочный бетон.

· Использовать эти растворы в условиях повышенной водной, щелочной, карбамидной и аммиачной агрессии, что актуально для гидротехнического, химического, водохозяйственного и сельскохозяйственного (животноводческие помещения) строительства.

Причиной отслоения может быть и недостаточная паропроницаемость покрытий. Использование плотных паронепроницаемых цементно-песчаных штукатурок приводит к скоплению конденсата на границе раздела несущая стена – штукатурка. Это грозит повышенной влажностью и отсыреванием несущей конструкции и, как следствие, снижает долговечность штукатурного и окрасочного слоев.

Известковые штукатурки исторических зданий и храмов готовились из высококачественной извести, годами выдерживаемой в специальных «творильных» ямах. Добротно погашенная известь в результате карбонизации верхнего штукатурного слоя покрывалась тонким слоем карбоната кальция, защищавшем штукатурку от атмосферных воздействий.

Современные индустриальные загрязнения атмосферы, связанные со значительными выбросами углекислого и сернистого газов, приводят к появлению в атмосфере так называемой агрессивной углекислоты. Агрессивная углекислота, как уже говорилось выше, растворяет поверхностную пленку карбоната кальция, переводя ее в гидрокарбонат, что способствует стремительному разрушению известковых материалов.

На смену известковым появляются цементно-песчаные штукатурки, более устойчивые к внешним воздействиям, но более тяжелые, жесткие и паронепроницаемые. Они принимают на себя осадочные деформации несущей конструкции, покрываются трещинами, поглощают атмосферную воду, замерзающую при знакопеременных температурах. Лед, в силу большей объемной массы, начинает «распирать» покрытие.

Если фасад имеет на поверхности высолы, особенно указанные выше гигроскопичные соли, давление кристаллизации и гидратации этих солей на границе контакта также способствует деструкционным процессам в штукатурном слое.

Отсутствие необходимых свойств паропроницаемости задерживает конденсат из теплых помещений на внутренней поверхности штукатурки. Штукатурка намокает, теряя механическую и адгезионную прочность.

Таким образом, значения объемной массы, паропроницаемости и гидрофобности,– важнейшие характеристики штукатурной системы.

Исходя из этих требований, отделочные технологии пришли к созданию легких паропроницаемых штукатурок, получивших название «санирующих», т.е. очищающих, осушающих. Очищают такие штукатурки от высолов на поверхности кирпича или бетона, распределяя выступающие соли в своей поровой структуре, содержащей до 40% воздушных пор.

Осушают за счет беспрепятственного прохождения водяного пара через поры.

Пористую структуру санирующих штукатурок обеспечивают специальные добавки, являющиеся «ноу хау» производителя. Вяжущим здесь является смесь извести и цемента в определенных пропорциях, а заполнителями – суперлегкие вспученные материалы: перлит, стиропор или стеклянные микросферы, получаемые раздувом расплавленной стекломассы в специальных лазерных установках. Объемная масса свежего раствора колеблется, таким образом, в районе единицы, т.е. равна практически плотности воды.

Сухая смесь содержит помимо прочего, специальные гидрофобизующие добавки, обеспечивающие водонепроницаемость штукатурного слоя, что особенно актуально при наружных фасадных работах.

Отдельно следует остановиться на такой важнейшей характеристике санирующих штукатурок, как коэффициент диффузионного сопротивления давлению водяного пара µ.

Следует отметить, что указанный коэффициент, используемый для характеристики сухих смесей, производимых в Германии, является величиной относительной, не имеющей размерности. Российские сухие смеси характеризуются коэффициентом паропроницаемости с размерностью мг/м.ч.Па, который для санирующих штукатурок варьируется в пределах 0,02 для внутренних помещений до 0,03 – для наружных работ.

Использование санирующих штукатурок актуально в связи с массовой засоленностью кирпичных фасадов. Как уже отмечалось выше, наличие солей на фасадах ведет к их постепенному увлажнению, старению и разрушению. Если анализ солей покажет наличие водорастворимых солей, их следует перевести в водонерастворимую форму так называемым флюатированием – действием флюатов или гексафторсиликатов, солей кремнефтористоводородной кислоты. После механической очистки от выступивших нерастворимых солей фасад можно оштукатуривать, используя санирующие штукатурки.

Современные строительно-отделочные технологии используют только паропроницаемые минеральные составы. Примером может являться система санирующих штукатурок THERMOPAL.

Основанные на строгом подборе вяжущих компонентов (цемент + известь), эти штукатурные смеси содержат легкие заполнители и ряд модифицирующих добавок, обеспечивающих такие параметры, как необходимый объем пор и их поверхностную гидрофобизацию.

Пористые системы, пропуская пар и обеспечивая материалу «дышащую» способность, при эксплуатации в сырых помещениях, особенно в условиях подпора грунтовых вод, обладают способностью так называемого соленакапливания, т.е равномерного распределения грунтовых солей в порах штукатурной системы. Это существенно снижает вероятность отслоения покрытий.

При использовании местных известково-цементных вяжущих можно применить порообразующую добавку THERMOPAL-Р. В количестве 1,25% к весу вяжущего добавка обеспечивают нужный объем (до 20 – 25%) гидрофобизованных воздушных пор и необходимую паропроницаемость покрытия.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: