Способы оптимизации составов сухих строительных смесей

Конкурентоспособность и возможность достигать желаемой прибыли зависят от себестоимости продукции. Модифицированные ССС значительно дороже «гарцовки». Доля стоимости химических добавок в простых рецептурах (например, в плиточных клеях для внутренних работ) составляет более 80 %, а в сложных доходит до 97 %. Поэтому стремление экономить на минеральных компонентах ошибочно. Наоборот, минеральный состав должен быть подобран таким образом, чтобы расход химических добавок был минимальным. Любой универсальный продукт дороже специализированного. Использование модифицированных ССС не по назначению (например, выравнивание стен плиточным клеем) ведет к необоснованному удорожанию строительных работ.

Модификация сухих смесей.

Необходимость модификации объясняется теми свойствами, которые придают строительным растворам химические добавки, поставлемые в сочетании с цементом или гипсом. Существует несколько уровней модификации.

Первый (нормальный) уровень: с применением этилгидроксиэтилцеллюлозы Bermocoll CCA или метилэтилгидроксиэтилцеллюлозы Bermocoll ML.Отверждение цемента и гипса происходит по механизму гидратации, но при тонкослойном нанесении растворов вода быстро уходит в основу или испаряется. Водоудерживающие эфиры целлюлозы Бермоколл обеспечивают полноту гидратации минеральных вяжущих. Их дозировка составляет несколько десятых долей % от веса сухой смеси. Собственное водоудержание минеральной композиции должно составлять не менее 65 – 70 %, это позволяет экономить Бермоколл. По российскому ГОСТу 28013-89 водоудерживающая способность растворов должна быть не менее 90 % в зимних условиях и не менее 95 % в летних условиях.

Расход Бермоколла зависит от планируемой толщины нанесения раствора. При
толстослойном нанесении передозировка опасна, т.к. возможен «эффект карамели», когда поверхность затвердела нормально, а внутри остается мягкий раствор. При недостатке Бермоколла повышается риск образования трещин.

Второй (повышенный) уровень: с применением эфиров целлюлозы Бермоколл для вышеназванных целей, а также дополнительно дисперсионных порошков Dairen, дозируемых в количестве от одного до нескольких %. В сложных по составу с.с.с. дисперсионный порошок является, как правило, основным ценообразующим компонентом.

Минеральные вяжущие обеспечивают высокую прочность при сжатии, но не могут работать на растяжение и на изгиб. Полимерные вяжущие Дайрен создают в порах цементного камня эластичные пленки, поэтому модифицированные ими стройматериалы выдерживают бoльшие деформирующие нагрузки, имеют повышенную стойкость против истирания.

Растворы на минеральных вяжущих имеют адгезию только к "родственным" материалам, например, к бетону и кирпичу, но плохо приклеиваются к сложным основам, особенно к невпитывающим воду – глазурованной керамике, пластикам, металлам, пенополистиролу и т.п. Повышенная адгезия необходима и для наружных работ. Полимеры Дайрен в строительных растворах работают как клей.

Минеральные стройматериалы гидрофильны, это снижает их морозостойкость и долговечность. Модификация органическими добавками позволяет снизить водопоглощение и отрегулировать паропроницаемость, уменьшить риск высолов. С помощью специальных добавок можно придать растворам и другие необходимые свойства, например пористость, тиксотропность, разжижающий эффект и т.д., как при первом, так и при втором уровне модификации.

Выбор наполнителей.

Совокупность некоторых требований к наполнителям заложена в ряде нормативных документов, прежде всего в российском ГОСТе 28013-89 «Растворы строительные. Общие технические условия». Германский ДИН 18 557 «Растворы заводского изготовления. Производство, контроль и поставка» устанавливает, что для выбора исходных материалов определяющими являются нормы по готовой продукции. Производитель выбирает сырье таким образом, чтобы гарантировать свойства растворов, требуемые для соответствующего их применения.

При производстве сухих смесей необходимо соблюдать стандарты по наполнителям, в частности: песок – ГОСТ 8736, песок из шлаков тепловых электростанций – ГОСТ 26644, зола-унос – ГОСТ 25818, кварц молотый – ГОСТ 9077, песок формовочный – ГОСТ 2138, мел природный обогащенный – ГОСТ 12085, крошка из кирпича – ГОСТ 530, крошка из ячеистобетонных изделий – ГОСТ 21520 и др., а также требования ГОСТ 23732 к воде для затворения растворных смесей.

Качество сухих смесей зависит как от химических добавок, так и от правильного подбора минеральных компонентов. При составлении рецептур необходимо анализировать процессы, которые произойдут при затворении смеси и последующем превращении раствора в отвердевший материал заданного назначения.

Наиболее важные свойства наполнителей:

Минеральный состав, примеси, влажность.

Наполнители должны содержать как можно меньше примесей, ухудшающих адгезию раствора, например доля глины 1 – 1,5 % в песке может снизить адгезию плиточного клея в 2 раза. Некоторые активные составляющие могут исказить механизм гидратации и твердения цемента, привести к неуправляемому изменению усадки или расширения, а также к коагуляции поливинилового спирта, который применяется как антикоагулянт для большинства редиспергируемых порошков Дайрен.

Водорастворимые компоненты, особенно электролиты, могут значительно снизить температуру коагуляции эфиров целлюлозы, т.е. раствор не будет содержать водоудерживающей добавки при нанесении его на теплые стены. Водорастворимые компоненты увеличивают риск высолов.

Гидрофильные составляющие увеличивают необходимое В:Ц-отношение, что снижает прочность и ведет к образованию трещин. Гидрофильные составляющие уменьшают морозостойкость материала. Влажность наполнителей должна быть не более 0,5 % (ГОСТ 28013-89 и новый СП 82-101-98 устанавливают показатель влажности с.с.с. на уровне 0,1 %, но это, на наш взгляд, избыточное требование).

Твердость наполнителей.

Для различных растворов характерны различные требования по твердости, жесткости, прочности на сжатие. Они определяются свойствами как цемента, так и наполнителей. Пористость наполнителей для некоторых видов смесей необходима, однако следует иметь в виду, что она увеличивает не только паропроницаемость, но и капиллярное водопоглощение. Небольшая добавка гидрофильного наполнителя, например, вспученного перлита, хотя и повышает В:Ц-отношение, но может принести и пользу - увеличить открытое время.

Ситовая характеристика наполнителей.

Вместо показателя модуль крупности рекомендуется пользоваться гранулометрическими диаграммами, причем рассев наполнителей в лаборатории производить начиная с самых мелких сит по ГОСТ 6613, а при необходимости для самых тонких фракций применять измерительные приборы. Оптимальной является такая ситовая характеристика наполнителя, при которой обеспечивается плотная упаковка при сохранении паропроницаемости и при которой доли различных фракций примерно равны. В этом случае достигаются максимальные механические показатели, например усилие при отрыве, при минимальном расходе химических добавок.

Большинство растворов для тонкослойного нанесения содержит зерна крупностью до 0,6 мм. Более крупные размеры зерна применяются или при толстослойном нанесении, или для декоративных целей. Размер частиц до 0,1 мм характерен для таких гладких растворов, как шпаклевки и расшивочные массы. Чем тоньше наполнитель, тем больше его удельная поверхность. Следовательно, для достижения требуемой пластичности (подвижности) раствору с более тонкими наполнителями требуется больше воды. Отклонение от оптимального В:Ц-отношения ухудшает прочность, ведет к образованию трещин. Большая удельная поверхность наполнителя требует повышенного расхода как минерального, так и полимерного вяжущего.

Как правило, отмытые речные, барханные и карьерные пески обогащены частицами класса крупности 0,2 – 0,3 мм. Если не восполнить недостающие более мелкие и более крупные фракции, то останется много пустот, раствор не будет иметь достаточной фиксирующей способности.