Строительные материалы статьи

Исследование эффективности использования суперпластификаторов в инъекционных составах на основе известковых вяжущих

Одним из наиболее распространенных видов разрушения настенной живописи является отслоение древней известко­вой штукатурки с жинопиопым слоем от кирпичной кладки. Размеры образу­ющихся пустот достигают -иногда по площади до 10 м2. Реставрация при 1лком виде разрушений осуществляет­ся путем инъектирования известково­водного раствора в образовавшиеся пустоты с доследующим зьрнжатием от­ставшей от стены штукатурки. Вследст - чче того, что в реставрации монументаль­ной живописи запрещено использова­ние цементных составов, то все виды работ, связанные с реставрацией шту­катурного основания настенной живо­писи, ограничиваются использованием только известковых вяжущих.

К инъекционным составам на осно­ве известковых вяжущих предъявляют­ся два основных требования: низкие

Значения исходной вязкости раствора, позволяющие инъецировать их через небольшое отверстие с помощью шпри­ца или груши; незначительные усадоч­ные напряжения в процессе твердения инъекционного состава, не вызывающие деструкции укроплемши древней штука­турки.

Наиболее апробированным и широко применяемым в настоящее время в ре­ставрационной практике является из - вестково-казенновын состав, исходная лкзкость которого 1200—1400 мПа-с превышает требуемую для инъекции зе. личнну вязкости 800- 850 мПа-с.

Этот состав в процессе твердения имеет сравнительно высокие значения усадки (20% по объему). Поэтому ве - ллтся исследования и поисках эффек­тивных методов снижения вязкости инъ­екционных составов при незначитель­ных значениях усадки в процессе их твердения.

Сочетание этих требований как раз и могут обеспечить добавки суперпласти­фикаторов (СП), представляющих со­бой аиноноактнвныс комплексы типа Р—БОзЫа, где Р— является мелами - ном или нафталином. Среди них наибо­лее распространенными являются С-3, 10-03 и МФЛС. Если действие этих су­перпластификаторов на цементы доста­точно широко изучено и освещено в литературе [1, 2, 3], то влияние их на известковые вяжущие исследовалось мало.

Поэтому настоящие исследования по­священы оценке влияния указанных СП па реологические свойства известковых вяжущих и на эксплуатационные ха­рактеристики материалов на их основе

Наибольшее снижение вязкости (с 10000—12000 до 200—800 мПа-с) до­стигается при введении 20 мл 1%-иого раствора СП на 70 г известкового тес­та нормальной густоты (см. рисунок). Дальнейшее увеличение количества СП практически не сказывается иа величи­не вязкости известковой системы. При ЭТОМ более эффелТН'&НЬЕМП являются супернластифнкаторы С-3 д 10-03. При введении оптимального количества ра­створов СП. известковая система с до­бавками 10-03 и С-3 имеет вязкость 20 мПа-с. и то времч к;<к с добавкой МФАС —800 мПа-с.

Таким образом, использование СП в качестве добавок к известковым вяжу­щим позволяет в полной мере удовлет­ворить первое требование, предъявляе­мое к инъекционным растворам.

В дальнейшем проводились исследова­ния с целью выяснения влияния СП на структуру и физико-механические свой­ства известковых составов.

В результате ИК-спектроскопических исследований образцов известкового теста, суперпластификаторов и смеси известкового теста с СП было установ­лено, что ии один из вводимых СП не приводит к изменению «ли появле­нию новых характеристических полос поглощения, что свидетельствует об от - сутств:т химического взаимодействия изученных СП с известковым вяжущим. Аналогичные результаты были получены при исследовании этих же объектов методами дифференциально-термическо­го и рентгенофазиого анализов.

Таким образом, проведенные иссле­дования свидетельствуют, что добавки С-3, 10-30 и МФАС химически ие взаи­модействуют с известковыми вяжущим.

Для выяснения механизма действия СП на известковое вяжущее проводи­лась оценка адсорбирующего действия СП. Адсорбция определялась спектрофо - тометрическим методом по разности концентрации СП в исходном растворе и в жидкой фазе суспензии после кон­такта с известковым вяжущим. Было установлено, что в зависимости от хи­мической природы СП величина адсорб­ции меняется от 0,167 до 0,705 г на 100 г адсорбента. По величине адсорб­ции на известковое вяжущее исследуе­мые СП можио расположить в следую­щей последовательности: С-3>10-03> >МФАС.

Таким образом, действие СП на из­вестковое вяжущее связано с его адсорб­цией, что вызывает дезагрегацию гидра­тированных известковых частиц и вы­свобождение иммобилизированной воды. Последнее обстоятельство обусловли­вает увеличение объема дисперсионной среды, что приводит к повышению под­вижности известковых частиц. Этим объясняется резкое изменение реологи­ческих свойств емстех'ь: прк »зедении СП.

Следствием адсорбции СП ка поверх­ности твердой фазы известковых частиц является изменение '„лектрокннетическо-
го потенциала [1] в сторону большего отрицательно) ) заряда, чтс вызывает отталкивание одноименно заряженных частий. Прії этом, тзк как энергия ад­сорбции меньше, чем энергия химичес­ких связей, молекулы СП окалывают влияние только на более слабые связи (межмолекулярные, сняли электричес­кого напряжения, слабые контакты меж­ду частицами извести). Адсорбируясь На поверхности твердой фазы гидрати­рованных известковых частиц, они при­водят к пленкообразопанмю. дезагрега­ции и стабилизации твердой фазы.

Добавки СП в известковых системах со сниженным водосодержанием позво­ляют іполучнті, более ПЛОТНУЮ структу­ру известкового камня, которая харак­теризуется пониженной суммарной по­ристостью и уменьшением среднего ра - диу'са пор. Таким образом, создание плотной структуры затвердевшего из­весткового раствора обеспечивает его более высокую прочность.

Как показали результаты фнзико-

Мехамическнх исследований, при введе­нии СП 10-03 и С-3 величина объемной усадки снижается с 60—65 до 13—15%, в то время как образцы с МФАС име­ют усадку 16- 18%. При этом, что ка­сается прочностных характеристик иссле­дуемых образцов, то вне зависимости от типа добавки величина предела проч­ности при сжатии, у них примерно оди­наковая (!,5—1,7 МПа). Использование СП п известковых системах позволяет удовлетворить н второе требование, предъявляемое к инъекционным раство­рам.

Таким образом, доказана возможность использования СП в процессе создання новых эффективных инъекционных со­ставов для реставрации отслоившейся от кирпичной ■кладки древней штукатур­ки с живописным слоем.

Введение в инъекционный состав, со­держащий добавки СП, микроиаполни - теля (тонкодксперсно'то СаСОз) позво­Ляет получить еще более низкие значе­Ния объемной усадки (до 4—6%) в Про­Цессе его твердеиия.

Результатом проведенной исследова­тельской работы явилась разработка двух новых инъекционных составов, которые были апробированы с положи­тельными результатами в процессе ре­ставрации настенной живописи XVII ве­ка.