Классификация сухих строительных смесей

До начала 90-х  годов прошлого века отечественные  строители в основном использовали простейшие цементные или цементно-известковые  растворы. Растворные смеси готовились либо централизованно на растворосмесительных узлах, либо непосредственно на стройплощадке. При централизованном приготовлении растворов они подавались на стройку единовременно в больших количествах, котоыре строители зачастую не успевали использовать и остатки смесей шли в отход. Приготовление раствора непосредственно на стройплощадке — трудоемкий процесс. Кроме того, современные растворы требуют точной дозировки составляющих, что практически невыполнимо в построечных условиях. Поэтому все большую популярность начали приобретать сухие строительные смеси заводского изготовления, поставляемые на стройку в расфасованном виде: в крафт-мешках по 5…50 кг.

Опыт использования  сухих смесей показал их высокую  эффективность по сравнению с  растворными смесями традиционного  приготовления: – обеспечивается высокая  стабильность свойств раствора; –  раствор готовят в строго необходимых количествах; – в 3… 10 раз снижается расход материалов; в частности, за счет использования более тонких слоев и отсутствия отходов; – производительность труда повышается в 2…5 раз; – смеси в сухом состоянии можно долго хранить и транспортировать без потери качества.

Идея сухих  смесей не нова. Первоначально они  представляли собой простые цементно-песчаные смеси с тонкодисперсной минеральной  добавкой (известью, золой ТЭС и  т. п.). Смеси марок М50; М100 и М150 (кг/см ) выпускались в расфасованном виде и применялись для кладочных и штукатурных работ. В них использовали отсеянный и высушенный песок, что обеспечивало длительное хранение сухой смеси и упрощало приготовление из них растворной смеси. Однако термин «сухая строительная смесь» в современном понимании может быть применен к таким смесям достаточно условно.

Современные сухие  смеси — многокомпонентные системы, специализированные по назначению, что  достигается использованием тех  или иных компонентов в строго определенных количествах.

Компонентный  состав сухих строительных смесей. Основные компоненты сухих смесей: минеральное вяжущее, полимерный модификатор  вяжущего (иногда он выступает в  роли самостоятельного вяжущего), регуляторы реологических свойств смесей, регуляторы сроков схватывания, противоморозные добавки, заполнители.

Минеральные вяжущие, используемые в сухих смесях,—  портландцемент и его разновидности  и гипс. Глиноземистый цемент, расширяющиеся  и безусадочные цементы применяются  реже, в основном в смесях для  ремонта бетонных конструкций и для покрытий полов. Для специальных целей возможно применение кислотоупорного цемента (растворимого стекла), магнезиальных вяжущих и др. В качестве минеральных добавок, модифицирующих и дополняющих основное вяжущее, используют гашеную известь и активные кремнеземистые добавки, в частности микрокремнезем. В ряде случаев производят смеси без минерального вяжущего, функции которого исполняют полимерные порошкообразные вяжущие — редисперги-руемые полимеры (подробнее о них см. ниже).

Добавки-регуляторы реологических свойств включают пластифицирующие, водоудерживающие, пеногасящие и тиксотропные добавки.

Для повышения  пластичности и придания текучести  сухим смесям используют пластификаторы и суперпластификаторы. Из последних  чаще всего применяется суперпластификатор С-3. Эти добавки позволяют без увеличения содержания воды (т. е. без снижения прочности и повышения пористости) получать смеси с высокой подвижностью.

У таких смесей возможно расслоение (это опасно для  смесей, предназначенных для полов) и отсос воды (опасен в случае укладки смеси на пористое основание — штукатурные и кладочные смеси). Для повышения водоудерживающей способности смесей применяют водоудерживающие добавки — как правило, водорастворимые эфиры целлюлозы: метилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу. При концентрации 0,5… 1% они образуют вязкие растворы, препят- 3 ствующие расслоению и обезвоживанию смесей. Однако такие растворы при интенсивном перемешивании склонны к пенообразованию, поэтому их обычно используют с добавками — пеногасителями.

Применение пластифицирующих и водоудерживающих добавок может  привести к снижению тиксотропных свойств  у смесей. Это затруднит их нанесение  на вертикальные и потолочные поверхности  из-за сползания таких жидкообразных  смесей. Повышают тиксотропные свойства, добавляя бентонитовые глины, коротковолокнистый асбест и другие микроволокна.

Противоморозные добавки применяют в тех смесях, которые предполагается использовать в зимнее время. Такие добавки  не позволяют воде замерзать при  отрицательных температурах (до —10… —15 °С) и ускоряют процесс твердения цемента в этих условиях. Чаще других ; для этого используют комплексные солевые добавки, такие как нитрит-нитрат кальция (ННК), нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК), формиат натрия (ФН) и др. К противоморозным добавкам, как и ко всем другим компонентам сухих смесей, предъявляется требование — низкая гигроскопичность.

Полимерные модификаторы — один из важнейших компонентов  сухих строительных смесей. Опыт модификации  растворов и бетонов полимерными  дисперсиями (латексами, эмульсиями) насчитывает не один десяток лет. Добавка полимерных дисперсий улучшает удо-букладываемость, повышает прочность, деформативность, стойкость к истиранию, водонепроницаемость и в особенности адгезионные свойства растворов и бетонов на минеральных вяжущих.

Использованию полимерных дисперсий в сухих  смесях препятствовало присутствие  в них воды (до 50% от массы дисперсии). Эта проблема была решена, когда  в 70—80-х годах на основе дисперсий  было налажено производство сухих полимерных порошков, способных к редиспергированию (обратному превращению в дисперсию при смешивании с водой). Этот процесс аналогичен получению порошка сухого молока, из которого затем редиспегированием снова получают молоко.

В роли полимерных модификаторов в основном используют поливинилацетат (ПВА). Широкая номенклатура добавок с необходимыми свойствами достигается модификацией ПВА, сополимеризаци-ей с этиленом, стиролом, винилхлоридом или использованием смесей, например, с полиакрилатами.

Механизм действия полимерных добавок заключается в следующем. Во время твердения растворной смеси в результате постепенного ее обезвоживания глобулы полимера, сближаясь, сливаются, образуя полимерные пленки внутри цементного камня и на границе «твердеющий раствор — подложка». Именно эти пленки обеспечивают адгезию и другие ценные свойства растворам из сухих смесей.

Полимерные пленки, формирующиеся на границах раздела  материалов (например, раствора и керамической плитки), служат клеем, обеспечивающим сцепление этих материалов. Однако образование таких пленок возможно лишь при температурах, выше определенного предела, называемого минимальной температурой пленкообразования (МТП), различной для разных полимеров. Поэтому, если в рекомендациях по применению сухой смеси есть указание на минимально допустимую температуру применения (например, до +5 °С), оно должно неукоснительно выполняться.

Заполнители в  сухих строительных смесях играют ту же роль, что и в обычных растворах. Но так как к сухим смесям предъявляются  повышенные требования, подготовка заполнителей (подбор зернового состава, промывка, сушка) проводится более тщательно. Для смесей, используемых в тонких слоях (шпатлевки, финишные штукатурки), применяют микронаполнители: мел, доломитовую и мраморную муку и т. п. Природные пески, как правило, фракционируют, и в каждом случае используют необходимую смесь фракций.

Для легких (акустических и теплоизоляционных) сухих смесей применяют вспученный перлит и вермикулит. В отделочных смесях используют различные  декоративные заполнители и наполнители: пигменты, цветные заполнители, слюду и «чипсы» — плоские цветные частицы.

Особенности технологии применения сухих смесей связаны  со спецификой растворения и диспергирования  полимерных компонентов во время  затворения смеси. Для обеспечения  полного растворения водоудерживающих добавок и диспергирования полимерных модификаторов рекомендуется двухстадийный режим перемешивания с помощью высокооборотных механических мешалок (небольшие количества растворных смесей можно перемешивать в обычном ведре дрелью с пропеллерной насадкой). Первичное перемешивание длится 3…5 мин; затем смеси следует дать отстояться 5…7 мин и провести окончательное перемешивание в течение 1…2 мин. Такой режим перемешивания объясняется замедленным растворением полимерных компонентов.

Для проявления адгезионных свойств сухих смесей большое значение имеет состояние поверхностей, на которые наносится смесь. Основание должно быть прочным, в противном случае возможен отрыв по материалу основания. На основании не должно быть пятен веществ, препятствующих адгезии (битум, масла и т. п.); малярные покрытия должны быть удалены. При нанесении растворной смеси основание должно быть равномерно увлажнено. Сильнопористые основания предварительно грунтуют. Металлические детали (гвозди, шурупы, выходы арматуры) защищают антикоррозионным составом.

Основные виды сухих смесей. Промышленность выпускает  широкий ассортимент сухих строительных смесей, которые в соответствии с  их назначением (рис. 11.4) можно разделить на несколько групп.

Каждая из этих групп объединяет довольно большое  число смесей, отличающихся спецификой свойств и областей применения. Например, штукатурные смеси могут быть предназначены для фасадов, интерьеров, теплоизоляции, укрепления поверхностей стен и т. п. Кроме указанных на схеме, возможно производство узкоспециальных смесей: кислотостойких, акустических и др. Ниже рассмотрены основные типы сухих смесей: кладочные, штукатурные, шпатлевочные, клеевые и смеси для покрытий полов.

Рис. 11.4. Классификация  сухих строительных смесей массового  применения

Кладочные смеси  по объемам производства по-прежнему занимают ведущее место. Это обычные цементно-песчаные растворы марок от М50 до М175, содержащие минеральные (известь) или органические пластификаторы и тонкодисперсные минеральные добавки (золы ТЭС, молотые известняки и т. п); зимой в них вводят противомо-розные добавки. Для кладки с тонкими швами (например, для блоков из ячеистого бетона) производятся специальные смеси.

Штукатурные смеси  представлены очень широкой гаммой сухих смесей: от тривиальных цементно-песчаных растворов с лимитированной крупностью песка до сложных декоративных систем, модифицированных полимерами, пигментированных, с декоративными заполнителями и т. п., приближающихся к фактурным окрасочным составам.

Для проведения штукатурных работ на современном  уровне в зависимости от того, какие  поверхности оштукатуриваются, по каким основаниям ведутся работы и какова конечная цель работ, используют не одну универсальную смесь, а различные специализированные смеси. Так, для придания штукатурке повышенных тепло- и звукоизоляционных свойств применяют пористые заполнители: перлит, вермикулит или пенообразующие добавки.

Для внутренних работ в помещениях с нормальным влажностным режимом применяют  смеси на основе гипса. Преимущества гипсовых штукатурок: – быстрое  твердение (время полного затвердения  — 2…4 ч); – отсутствие усадочных  деформаций (гипс при твердении даже немного расширяется); – возможность получения высококачественных покрытий в температурно-влажностных условиях, вызывающих быстрое высыхание смеси; – светлый тон штукатурки облегчает последующую окраску; – высокая паропроницаемость и создание в помещении благоприятного микроклимата.

Для наружных работ  и оштукатуривания стен в помещениях с повышенной влажностью используют смеси на цементном вяжущем. Портландцемент набирает достаточную прочность  не как гипс после нескольких часов, а после 5…7 сут твердения. Для твердения цемента необходима вода, поэтому такие смеси чувствительны к температурно-влажностному режиму твердения. Они боятся быстрого высыхания, которое может вызвать растрескивание штукатурки.

Для того чтобы  предотвратить быстрое обезвоживание нанесенной штукатурной смеси, например, в результате отсоса воды пористым основанием в ее состав вводят водоудерживающие добавки, а для улучшения сцепления с основанием (адгезии) — редиспергируемые полимерные модификаторы.

Шпатлевочные смеси. Одним из главных показателей качества отделываемой поверхности является гладкость и отсутствие видимых дефектов (трещин, раковин и т. п.), которые особенно ярко проявляются после окраски. Поэтому для подготовки поверхности под окраску, т. е. для ликвидации дефектов этой поверхности, используют шпатлевки (шпаклевки). Термин произошел от нем. Spatel — лопатка.

Современные строительные шпатлевки, выпускаемые в виде сухих  смесей, — это многокомпонентные  системы, в основе которых лежит  либо минеральное вяжущее (гипс, цемент), либо полимерное связующее. В шпатлевках на минеральном вяжущем обязательно присутствуют полимерные модификаторы (точнее — второе вяжущее) — редиспергируемые порошкообразные сополимеры винилаце-тата. Возможно использование шпатлевок, в которых в роли вяжущего (связующего) используется исключительно редиспергируемый полимер. Во всех случаях роль полимерного связующего заключается в обеспечении адгезии шпатлевки к основанию и формирование прочной структуры шпатлевки после ее нанесения.

Наполнитель в  шпатлевках более тонкодисперсный, чем в штукатурных смесях (обычно не более 0,2…0,3 мм). В роли наполнителя  используют карбонатные породы (известняк, мрамор) и очень мелкие пески.