Сухие строительные смеси (ССС) - это мелкозернистые, тщательно перемешанные композиции сухих компонентов рационального состава, в которые входят минеральные вяжущие, фракционные заполнители строго определённого качества, тонкоизмельчённые минеральные наполнители, химические и полимерные добавки.

Сухие строительные смеси находят всё большее применение в строительстве для монтажных и отделочных работ, санирования и ремонта зданий, благодаря ряду преимуществ по сравнению с применением товарных растворных и бетонных смесей. Использование товарных растворов централизированного приготовления для выполнения кладочных и штукатурных работ с переработкой их на объекте в штукатурных станциях или с помощью другой техники имеет ряд недостатков:

• повышенный расход цемента или другого вяжущего на 10-15% из-за неудовлетворительного качества инертных заполнителей;отсутствие возможности порционной подачи растворов потребителю;

• разрыв технологического процесса производства работ по времени из-за вынужденных простоев бригад рабочих в результате сбоев графиков поставки растворных или бетонных смесей на строительные объекты;

• ухудшение технологических свойств товарных смесей ввиду отсутствия полной гарантии их нерасслаиваемости в процессе транспортирования и трудностей, связанных с необходимостью изготовления многокомпонентных составов и точной дозировки в этом случае малых количеств различных добавок.

Кроме того, не всегда оправдывает себя эксплуатация крупных заводов по производству товарных бетонных и растворных смесей вследствие повышения транспортных расходов из-за большой зоны обслуживания. Транспортировка и применение товарных растворов и бетонных смесей часто связаны с загрязнениями дорог, строительных площадок, а также с потерями, которые достигают 12-15%. Часто это происходит по причине перебоев в работе автомобильного транспорта.

 Сухие смеси, несмотря на свою многокомпонентное, имеют стабильный состав, гарантирующий заданную марку и другие технические характеристики, которые обеспечиваются точной дозировкой компонентов и их эффективным перемешиванием в специальных смесителях. Сухие строительные смеси содержат необходимые добавки (пластифицирующие, ускорители или замедлители схватывания, воздухоудерживающие, позволяющие работать при отрицательных температурах и др., в зависимости от условий применения), которые улучшают технологические и эксплуатационные свойства. Использование сухих строительных смесей позволяет приготавливать рабочие растворы порциями в расчёте на необходимый объём работ. Применение сухих смесей повышает уровень механизации работ, благодаря чему снижается численность рабочих и повышается культура производства. Уменьшаются факторы, отрицательно влияющие на окружающую среду.

Качество ССС для большинства растворов должны соответствовать требованием ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Общие технические условия» и СП 82-101-98 «Приготовление и применение растворов строительных». К строительным растворам обязательно предъявляют требования по прочности раствора при сжатии, водоудерживающей способности, расслаиваемоеTM растворной смеси, подвижности растворной смеси и др.

Растворы могут быть слитной и крупнопористой структуры, которая, в свою очередь, зависит от его состава. В зависимости от состава, они имеют следующую структуру: составы 1:1-1:1,5 (вяжущее : заполнитель) имеют слитную структуру I типа (с плавающим заполнителем), составы 1:2-1:3- слитную структуру II типа (с наиболее плотным расположением зёрен заполнителя и полным заполнением пор между его частичками вяжущим тестом), составы 1:4-1:6 (с меньшим расходом вяжущего) - мелкопористую структуру III типа (с контактным расположением обмазанных тестом зёрен заполнителя с частичным заполнением пустот между ними).

Как известно, для строительных растворов наиболее качественное и удобное соотношение вяжущее : заполнитель -1:2-1:3. В этом случае выполняются все необходимые требования, предъявляемые к растворам. Но бывают случаи, когда необходимо получить соотношение 1:6-1:10, при этих условиях часть требований не удовлетворяется.

Специфика строительных растворов обусловлена противоречием предъявляемых к ним требований повышенной подвижности, водоудерживающей способности и жизнестойкости, требующих значительного расхода вяжущих, и невысокой прочности, требующей пониженного расхода вяжущих. Отсутствие в растворах крупного заполнителя обусловливает повышенные требования к обеспечению рационального зернового состава песка и оптимального соотношения мелкой (вяжущего) и крупной (песок) фракций для получения растворов слитного строения.

Для получения раствора слитного строения необходимо соотношение цемент: песок принимать равным 1:2,33 по абсолютному объёму. Однако в этом случае неизбежно расходование значительного количества цемента, что невыгодно экономически и нецелесообразно с технической точки зрения, т.к. жирные растворы быстро теряют необходимую для работы подвижность и расслаиваются, обладают повышенной усадкой, значительными объёмными деформациями. Поэтому необходимо часть цемента заменить наполнителем, что при производстве сухих строительных смесей легко выполнимо.

Обычно наполнитель вводят в сухие смеси в количестве 5-20% и более от массы цемента (вяжущего). Введение наполнителя позволяет не только сохранять необходимый объём вяжущего теста (вяжущее + наполнитель) для получения плотной структуры строительного раствора, но и оказывает другое положительное влияние, связанное со способностью наполнителей возбуждать интенсивные капиллярные явления. Они адсорбируют воду из цементного теста, в последующем отдавая её по мере затвердевания и высыхания раствора, обеспечивая тем самым оптимальный режим гидратации клинкерных минералов и кристаллизации гидратных новообразований.

Введение минеральных наполнителей, как правило, влияет на жизнеспособность растворной смеси и водосодержание. Повышение водосодержания строительного раствора ведёт к снижению его долговечности.

Известно, что сократить водосодержание растворных смесей с минеральными наполнителями можно путём введения поверхностно-активных веществ (ПАВ), обладающих пластифицирующим действием. Присутствие ПАВ предотвращает агрегацию высокодисперсных частиц наполнителя и обеспечивает стабилизацию его свойств. Наполнитель, в свою очередь, становится носителем ПАВ. Поэтому предлагается использование метода, при котором соотношение вяжущее : заполнитель сохраняется как 1:2-1:3, однако наряду с цементом предлагается использовать органо-минеральную добавку.

В качестве тонкомолотых добавок и наполнителей применяют любые активные минеральные добавки природного происхождения, а также различные виды зол, молотый известняк, мел, молотые шлаки, кирпичную стружку и другие. Использование тонкомолотых наполнителей в сухих смесях необходимо не только для шпатлёвочных и других тонкослойных составов, но и для обычных растворов.

На кафедре «Технологии вяжущих веществ и бетонов» МГСУ были произведены исследования при различном содержании золы гидроудаления на равноподвижных бетонных смесях в соотношении вяжущее: песок как 1:2. Вначале в лаборатории была произведена сушка золы гидроудаления Московской ТЭЦ № 22, после чего был произведён помол совместно с ПАВ вышеуказанного наполнителя в сухом виде, так как при гидроудалении зол разнородность их достаточно велика по зонам золоотвала и требуются значительные усилия по усреднению их состава и влажности. Удельная поверхность в результате помола изменилась с 2500 см2/г до 5710 см2Д.

При данном испытании необходимым условием было сохранение заданных свойств строительных смесей. Было проведено 5 опытов, по результатам которого произведён вывод о оптимальном соотношении цемента и золы как единого вяжущего для производства строительных смесей.Полученные результаты приведены в таблице.

 
В опыте № 5 при активации золы в суспензию был добавлен суперпластификатор С-3 (разжижитель) в количестве 1,0% от массы золы в перерасчёте на сухое вещество. В процессе испытывались образцы-балочки размером 4x4x16 см, испытания проводили после пропаривания по режиму:

- подъём температуры - 3 часа;

- изотермический прогрев при температуре 90°С - 8 час;

- остывание - 5 часов.

Из приведённой таблицы видно, что при введении в систему цемент: зола небольшого количества суперпластификатора С-3 гидравлическая активность золы позволит экономить 50% цемента и сохранять при этом до 90% заданной прочности на сжатие и изгиб.

Таким образом, использование основных принципов физико-химической механики привело к созданию органо-минеральных добавок (ОМД) для строительных растворов, что особенно важно при производстве сухих строительных смесей.

Они предназначены для снижения расхода вяжущего и получения более плотного бетона (раствора) при малых расходах вяжущего, для повышения водоудерживающей способности и. т.д. Кроме того, тонкомолотые добавки являются компонентами клеевых составов, паст, шпатлёвок и других материалов.

На период формирования структуры (ПФС) строительных растворов с ОМД значительное влияние оказывают вид и количество ПАВ. В нашем случае увеличение содержания С-3 до 2-3% от массы цемента приводит к удлинению периода формирования структуры на 6,5-8,5 часов.

Наиболее значимыми факторами влияния на прочность строительного раствора являются степень разбавления раствора ОМД, активность минерального компонента и содержание в нём ПАВ.

Использование тонкомолотых наполнителей в сухих смесях необходимо не только для шпатлевочных и других тонкослойных составов, но и для обычных растворов. При твердении цементно-песчаных растворов наименее прочная часть структуры образуется на контактном слое «цементный камень - зёрна заполнителя». Контактный слой имеет относительно более высокую пористость, чем основной цементный камень, здесь увеличено образование портландита и эттрингита, что может понизить прочность затвердевшего раствора.

В.В. Воронин, доктор технических наук, профессор МГСУ;

И.С. Пуляев, студент МГСУ

Подробнее с анализом технологий и оборудования для производства сухих строительных смесей Вы можете отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Анализ оборудования для производства сухих строительных смесей» и «Рынок строительной извести в России».