С 1 января 2009г. вступил в  силу целый ряд новых Межгосударственных Стандартов, посвящённых ССС. Так ГОСТ 31357−2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Общие технические условия» регламентирует прочность сцепления затвердевших растворов с бетонным основанием (адгезию), которая должна быть установлена в нормативных или технических документах на  для ремонтных, 0,5сухие смеси конкретных видов и должна быть не ниже: 0,8 МПа   для для наружных выравнивающих,  0,25 МПа  для клеевых; 0,4 МПа МПа  внутренних выравнивающих смесей.

К сожалению, в   ГОСТе 31356-2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем.  Методы  испытания» не  прописаны  методы  исследования открытого времени, смачивающей и фиксирующей способностей клеевых составов. Нет   и проверки основного показателя – прочности приклеивания клеевых смесей, а говорится лишь об «Определение прочности сцепления (адгезии) раствора (бетона) с основанием», что соответствует EN 1015-12:2000 «Методы испытаний кладочных растворов. Ч.12. Определение прочности сцепления затвердевшего раствора с основанием». Тогда как именно клеевые составы до сих пор составляют основную долю модифицированных ССС на основе цемента. Производители ССС при проверке прочности приклеивания плиток руководствуются методиками, описанными в EN 1348, DIN  18156 или  собственными разработками. Естественно, что при использовании разных методологий различны и результаты.

В действующих Европейских нормах EN 12004 – 03:2001 «Клеевые смеси для плитки  и кафеля – Определение и спецификация» говорится о 2 основных классах  клеёв на цементном вяжущем:  С1 и С2, и о более 10  подтипах. Большая  часть российских  клеёв  экономкласса  не попадает в данную классификацию, их условно можно отнести к классу С0 (Таблица №1,2).

Само по себе цементное вяжущее способно дать при определённых условиях прочность сцепления  0,5 МПа только на 7 сутки, затем из-за продолжающихся усадочных явлений  и повышения напряжения на границе материалов, адгезия падает и составляет на 28 сутки 0,15-0,3 МПа. Более высокая прочность сцепления достигается с помощью химических или активных минеральных добавок.

Тонкослойные  технологии  невозможны  без  использования  сильных  водоудерживающих добавок ввиду адсорбции воды в основание и испарения влаги. При производстве модифицированных сухих строительных смесей основной добавкой к системе вяжущее/наполнитель являются эфиры целлюлозы.

Эфиры целлюлозы (СЕ) решают целый ряд технологических задач. Это и влияние на реологию раствора, и на свойства конечного продукта. Различают немодифицированные и модифицированные эфиры целлюлозы, последние представляют собой комплекс из нескольких химических веществ, позволяющих получить дополнительные свойства. Современные СЕ модифицируются не только эфирами крахмала, но и полиакриламидами, ПВС, производными гуара, суперабсорберами, гликолями и их производными и  т.д. Кроме физической существует  и химическая модификация. Степень и тип (метильные, гидроксиэтильные или гидроксипропильные радикалы) замещения также влияет на свойства СЕ.
 
Таблица №1. Спецификация для цементных клеевых смесей EN 12004 – 03:2001

Таблица №2. Обозначения клеевых смесей EN 12004Спецификация для цементных клеевых смесей EN 12004 – 03:2001

Основные требования к клеям на основе цемента:

• большое время жизни нанесённого раствора (большое открытое время)
• устойчивость к сползанию
• достаточное время корректировки
• лёгкость при нанесении и перемешивании
• достаточная прочность на растяжение
• хорошая адгезия (прочность приклеивания) на различных основах в различных климатических условиях

Важным  моментом  при  разработке  рецептур  является  правильный  выбор  марки  эфиров целлюлозы, которые оказывают значительное влияние не только на реологию растворов, удобство работы  с  ними  (открытое  время,  фиксирующая  способность),  но  и  на  кинетику  гидратации цемента, и на физико-механические характеристики затвердевшего камня.
 
Роль эфиров целлюлозы в цементных плиточных клеях.

 Загущение

• СЕ работают против расслоения раствора, седиментации и выпотевания
• СЕ работают против скольжения и сползания
 
Воздухововлечение

• облегчается перерабатываемость
• уменьшается удельный расход ССС
 
Водоудержание

• СЕ увеличивают жизнеспособность нанесенного раствора - открытое время и время корректировки
• высокая адгезионная прочность

 Расслоение                                Сместь однородна
 
   Рис.  1.  Влияние СЕ еа раствор                                                                                                                                    

Наиболее важное свойство СЕ состоит в способности удержания воды при формировании строительного материала. Для обеспечения легкой обрабатываемости необходимо поддерживать достаточное количество воды в растворе в течение длительного периода времени. Вода действует как смазочный материал, химический реагент и растворитель неорганических ингредиентов. При использовании СЕ адсорбирующие стены или керамические плитка не требуют предварительного смачивания. При тонком нанесении плиточного клея уменьшается его расход на кв. м., снижаются трудозатраты.

Чем выше вязксть  и концентрация СЕ, тем выше их водоудерживающая способность (Рис №2). При определенных концентрациях водоудеживающая способность  как высоковязких, так и низковязких СЕ становится одинаковой. Данные зависимости будут  корректны только для продуктов с близкой степенью и типом этерификации, а также  идентичной механической модификацией. Так Mecellose EMA 70U является метилгидроксиэтилцеллюлозой (МГЭЦ) с высокой степенью этирификации, но с низкой степенью модификации другими химическими агентами, вязкостью 70000 сПз 2% раствора по Брукфилду, в то время, как Mecellose FMC 23701 - МГЭЦ с вязкостью 40000 сПз с высоким  уровнем модификации. Более высокий уровень модификации позволяет достичь более высокого водоудержания, и как следствие из этого, более долгого открытого времени и смачивающей  способности (Рис.3). Введение в рецептуру редиспергируемых порошков (РПП), являющихся в составах ССС полимерным связующим, также оказывает значительное влияние на жизнеспособность нанесенного раствора.

Смачивающая способность  может быть проверена по EN 1347 или DIN 18156 ч.2  В обеих методологиях  используется прижим на 30 секунд гирей в 5 кг., но плитка в первом случае 100х100, а во втором 150х150. При этом, если в немецких  нормах регламентируется минимальная смачивающая способность в 65%, то в EN таких требований нет. Смачивающая способность коррелируется с открытым  временем (рис.4). Чем больше поверхность  клея находится в контакте с плиткой, тем больше адгезия. Открытое время  определяется с помощью керамической плитки 50х50 мм (водопоглощение > 10 %), которая укладывается на раствор через 5, 10, 20 и 30 мин. после нанесения клея зубчатым шпателем и пригружается на 30 с гирей 2 кг.Через 28 дней нормального выдерживания  замеряется адгезия. Технологи, к сожалению, не всегда  обращают внимание  во время испытаний на требования к водопоглащению и размерам плитки, к массе пригруза, что  не позволяет потребителю при покупке ССС всегда делать правильный выбор, руководствуясь только описанием на мешке. На открытое время  также влияют и температура воды затворения, и температурно-влажностные характеристики воздуха в помещении. Нельзя забывать и о том, что связь между  смачивающей способностью и открытым  временем (прочностью сцепления) для разных марок СЕ и на различных цементах различна.

Фиксирующая способность клея также важна для потребителя и может быть определена с помощью методик, описанных в EN 1308 или в DIN 18156. В обоих случаях рассматривается сползание плитки с вертикальной поверхности (не должна превышать 0,5 мм). На первый взгляд решение этой задачи кажется простым – уменьшение водо-твердого соотношения или увеличение дозировки СЕ может привести к повышению вязкости и к большей фиксирующей способности раствора. Однако высоковязким раствором  очень трудно работать, да  и не всегда  это спасает. На помощь  приходят клея на основе низковязких эфиров целлюлозы с высоким пределом текучести (табл.3)

Сложные эфиры целлюлозы являются органическими высокомолекулярными соединениями. Их  молекулы в растворе находятся в виде свёрнутых статистических клубков. Сдвиговые  напряжения приводят к раскручиванию и вытягиванию макромолекул. При этом наблюдается  процесс падения вязкости раствора с увеличением скорости сдвига (Рис.5). Такие растворы  называются тиксотропными. Предел текучести показывает, сколько энергии нужно приложить к раствору, чтобы он потёк. Это напряжение, при котором упругие  деформации раствора переходят в необратимые пластические. Данный показатель инструментально отслеживается с помощью реометра и корелируется с данными по сползанию плитки (Табл. 4). Как видно из таблицы большей фиксирующей способностью обладают составы с большим пределом текучести.

Таким образом, для клеёв класса С2 больше подходят эфиры целлюлозы низкой вязкости,но с высоким пределом текучести. Типовые рецептурные решения представлены в таблице №5.

С 1998 года доля модифицированных ССС резко возросла, но существуют риски, что рынок в условиях кризиса вернётся к немодифицированным составам и составам экономкласса. Низкий квалификационный уровень отделочников  маляров-штукатуров и  вечная  русская гонка  за дешевизной, описанная в баснях и сказках, позволяют, к сожалению, существовать на рынке смесям только отдалённо похожим на клеевые составы или самовыравнивающиеся полы. Так использование высоковязких эфиров целлюлозы позволяет экономить на дозировках в рецептурах, помогая создавать очень дешёвые клея. Однако эта экономия выходит боком для потребителя, так как это приводит  к  большей зависимости физико-механических показателей раствора от количества воды затворения и от качества цемента, используемого в данной партии ССС. В сложившихся условиях только от правильности выбора отделочного материала конечным потребителем зависит, как долго прослужит ему фасад здания или ремонт в его квартире. В данной  статье  мы описали  лишь  небольшое  количество  марок,  производимых  Samsung Fine Chemicals для производства клеевых составов на основе цемента.

Качественные ССС, несмотря на более высокую цену, позволяют снизить удельный расход ССС и повысить механизацию, тем самым удешевляя стоимость и повышая качество отделочных работ.

С рынком и технологическим оснащением производства ССС Вы можете познакомиться в работах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков:

Анализ производителей сухих строительных смесей
Анализ оборудования для производства сухих строительных смесей

Василик П.Г., Голубев И.В., ЗАО "ЕвроХим-1"