Строительные статьи

Влияние зернового состава и вида наполнителей на свойства строительных растворов

При осуществлении строитель­ных и отделочных работ все большее применение находят сухие строи­тельные смеси. Привлекательность сухих смесей для потребителей про­является в том, что они являются практически готовыми к примене­нию, продаются удобно расфасован­ными, транспортируются и склади­руются при любой температуре, со­храняя при этом свои свойства.

Производство сухих строитель­ных смесей в России только начина­ет интенсивно развиваться. Потен­циальная потребность строительного рынка России составляет около 4 млн т сухих смесей в год [ I ], а про­изводится всего 700 тыс. т. Сущест­венное отставание наблюдается в из­готовлении сухих штукатурных и кла­дочных смесей. Так. в Европе объемы производимых шту катурных и кла­дочных смесей превышают объемы плиточных клеев почти в четыре раза. В России объемы производства этих видов сухих смесей практически рав­ны. Одной из причин, сдерживаю­щих этот процесс, яатяется недоста­точное использование предприятия­ми регионов местной сырьевой базы. Изготовляемые в настояшее время иементно-песчаные сухие смеси про­изводятся на основе традиционных серийно выпускаемых цементов вы­соких марок ПЦ-400. а нередко и ПЦ-500, что не всегда оправданно. Производство цементов сконцентри­ровано в отдельных регионах России, и их доставка требует значительных транспортных расходов. Вместе с тем сырьевая база большинства районов страны располагает достаточными за­пасами местных материалов дтя орга­низации производства вяжуших низ­ких и средних марок И сухих строи­тельных смесей на их основе.

По нашему мнению, целесооб­разны следующие подходы для раз­работки эффективных рецептур су­хих строительных смесей.

- использование отечественных по - лифункиионал ьных модифициру­ющих добавок взамен импортных;

- применение наполненных (сме­шанных) вяжуших с целью эко­номии портландцемента;

- применение в качестве наполни­телей местных дисперсных мате­риалов, в том числе и отходов производства.

В статье приведены результаты исследований сухих строительных смесей с минеральными заполните­лями и наполнителями различной природы и фракционного состава. При проведении эксперимента ис­пользовались песок кварцевый гид­ронамывной Вознесенского место­рождения с модулем крупности 1,8 и максимальной крупностью зерен 2.5 мм: мел марки МТД 2 фракции менее 0,16 мм, тонкоизмельчен - ный утилизируемый; керамзитобе - тон М50с удельной поверхностью 250-300 м2/кг. зольная микросфера фракции менее 0,08 мм; цементТоп - кинского завода марки ПЦ400.

В процессе эксперимента иссле­довалось влияние зернового состава песка на свойства смеси и затвер­девшего раствора. Причем мелкая фракция песка последовательно заменялась мелом, зольной микро­сферой и измельченным керамзито - бетоном. Для получения сравни­тельных данных использовалась равно подвижная иементно-песча­ная смесь с постоянным расходом цемента, равным 20% от массы сме­си и постоянным суммарным расхо­дом заполнителя и наполнителя, равным 80%. Подвижность раствор­ной смеси оценивалась по стандарт­ной методике (ГОСТ 28013-98) и составляла Пк8.

Для оценки влияния природы и фракционного состава наполните­лей на свойства растворов были при­няты следующие характеристики:

— водоцементное отношение;

— водоудерживаюшая способность;

— средняя плотность затвердевше­го раствора;

— прочность при сжатии.

Резул ьтат ы и ссл ед о ва н и й по влиянию зернового состава песка на свойства строительных смесей приведены в табл. I.

Эти данные позволяют отметить положительное влияние повышен­ного содержания мелких фракций песка на водоудерживаюшуло спо­собность смеси и прочность раство­ра. При этом водопотребность рас­творной смеси остается не выше, чем в составах с мелкой фракцией песка. Это можно объяснить тем, что подобранное соотношение фракций песка (состав 7) позволяет формиро­вать каркас с минимальной межзер­новой пуетотностью и требует мини­мального расхода цементного теста для обмазки зерен и заполнения пустот, а кроме того, с увеличением содержания зерен фракции менее 0,16 мм заполнитель начинает вести себя как пластифицирующая добав­ка и может рассматриваться как со­ставная часть цементного теста. По­лученные результаты исследований показали, что путем введения в рас­творные смеси тонкодисперсных минеральных частиц можно направ­ленно формировать их структуру и получать растворы с улучшенными и заданными параметрами качества.

В природных гидронамывных песках содержание тонкодисперс­ных фракций недостаточно. Необхо­димо введение дополнительно мел­кодисперсных добавок. В качестве таких материалов применялись мел, зольная микросфера и тонкой ^мель­ченный керамзитобетон. Вид, тон­кость помол а» содержание наполни­теля оказывают существенное влия­ние на технологические и эксплуата­ционные свойства смесей |2,3].

Для изучения влияния вида тон­кодисперсного материала и содержа­ния его в растворной смеси на основ­ные параметры, обеспечивающие ка­чество строительного раствора, был проведен полнофакторный экспери­мент и установлены оптимальные со­ставы растворных смесей (табл. 2).

На рис. 1—3 приведены основ­ные физико-механические свойства растворных смесей и растворов, ха­рактеризующих параметры качества оптимальных составов.

Представленные результаты де­монстрируют, что замена мелко­дисперсной фракции песка мелом и измельченным керахюитобетоном в составе растворных смесей улучшает водоудерживаюшую способность и способствует существенному повы­шению прочности и плотности за­твердевшего раствора, а также смеси. Значительное повышение прочности строительных растворов с введением добавки мела можно объяснить с по­зиций формирования прочности структур твердения карбонатонапол - ненных цементов, а именно физико - химического взаимодействия тонко - дисперсного карбоната кальция с продуктами гидратации цемента и образованием кристаллов гидрокар - боалюмината кальция, которые мо­гут служить «зародышами кристал­лизации» и хорошей эпитаксической подложкой для образования новых соединений J4J.

Изменение в лучшую сторону свойств растворной смеси и затвер­девшего раствора при введении до 20% молотого керамзитобетона объясняется присутствием в этом техногенном сырье гидратирован - ных и негидратированных компо­нентов цементного камня, которые могут самостоятельно проявлять вяжущие свойства. Наличие при­месей обожженной глины и кварца в тонкоизмельченном керамзито -

98 - ,—

% -

94 -

92 ■

N9 1 N92 N9 3 N94

Рис. 1 • Влияние вида мелкодисперсной до­бавки на водоудерживаюшую способность растворной смеси

Прочность при сжатии, МПа

30------------------

25 -

20 •

15 - -

10 • П

5 -

№1 №2 Ns3 №4

Рис. 3. Влияние вида мелкодисперсной до­бавки на прочность затвердевшего раствора

Бетоне способствует повышению его химической и гидратаииоиной активности.

Снижение прочностных харак­теристик затвердевшего раствора при введении в качестве мелкодис­персной добавки даже небольшого количества (5^) зольной микро­сферы объясняется повышенной пористостью и хрупкостью аморф­ного вещества, из которого состоят тонкие стенки полых частиц золы.

По результатам проведенных ис­следований можно сделать следую­щие выводы:

— введение мелкодисперсной фрак­ции заполнителей необходимо для регулирования основных параме­тров качества растворных смесей и затвердевшего раствора;

— вид, количество и дисперсность добавок влияют на формирова­ние структуры раствора;

— мелкодисперсная фракция ста­новится составной частью це­ментного теста и участвует в формировании раствора с задан­ными свойствами.

0,9 - 0,8 - 0,7 -

N9 1 А19 2 N9 3 N94

Рис. 2. Зависимость водоцементного отно­шения растворной смеси от вида мелкодис­персной добавки

Средняя плотность, кг-м3

2100(------ —-----

2000 -

1900 •

1800 -

1700 ■

1600 -

№ 1 №2 №3 N94

Рис. 4. Влияние вида мелкодисперсной до­бавки на среднюю плотность затвердевшего раствора

На основе полученных результа­тов разработаны рецептуры, техни­ческие условия, технологический регламент и проведены опытно-про - мышленные испытания смесей на ООО «ПСП «Прайд» Томска, пока­завшие достоверность сделанных вы­водов и практических рекомендаций.

Список литературы

1. Безбородое В. А.. Белой В. И., Меш­ков П. И. Сухие строительные сме­си в современном строител»»стве. Новосибирск, НГАСУ, 99Я. 95с.

2. Хребтов Б. М., Кашин П. А.У Ге/щ - лер И. В. Высококачественные материалы для сухих строитель­ных смесей // Строит, материа­лы. 2000. N° 5. С. 4-5.

3. Мешков П. И., Мокин В. А. Спосо­бы оптимизаций составов сухих строительных смесей // Строит, материалы. 2000. № 5. С. 12-14.

4. Henning О., Kudjakow A. Einffilluji von Calcit auf die Hydraiation von Portlandzement //WZ der HochschuJe fur Archiiektur und Bauwcsen Weimar, 29/Jahrcang, 1983. Heft I, s. 75-77.

Вопросы энергосбережения в строительстве приобретают особую актуальность в обстановке дефи­цита топливно-энергетических ресурсов и устойчивой тенденции возрастания их стоимости. Госстрой России последовательно проводит линию на энергосбережение, руководствуясь действующим законо­дательством. Введены нормативные положения по учету и регулированию расхода воды и тепла, приме­нению автономных источников тепловой энергии, повышению уровня теплоизоляции трубопроводов, применению новых свегопрозрачных конструкций, теплоизоляции стен. Новые нормативные требования по тепловой защите зданий вызвали неоднозначное отношение со стороны строителей, специалистов НИИ, проектных организаций, ряда предприятий промышленности строительных материалов.

По рекомендации Госстроя России редакция приводит полный текст статьи «О нормативных тре­бованиях к тепловой защите зданий», опубликованной под рубрикой «Проблемы, поиски, решения» В официальном органе Госстроя России - журнале «Бюллетень строительной техники» № 11,2001 г.

В. М БОНДАРЕНКО. д. т.н.. проф.. акад, РААСН; Л. С. ЛЯХОВИЧ. д. т.н., проф.. акад. РААСН. проректор Томского ГАСУ; В. Р. ХЛЁВЧУК. д-р техн. наук. проф.. акад. Жилищно-коммунальной академии, зав. лаб. НИИСФ РААСН; (О. А. МАТРОСОВ и И. Н. БУТОВСКИЙ, кандидаты техн. наук, чл.-корреспонденты Жилищно-коммунальной академии, заведующие лабораториями НИИСФ РААСН; В. А. МОГУТОВ, к. т.н.. почетный строитель России, зав. лаб. НИИСФ, РААСН; B. C. БЕЛЯЕВ, к. т.н.. председатель секции «Строительство» Дома ученых РАН, зав. лаб. ЦНИИЭПжилища; Д. М. ЛАКОВСКИИ, ФЦС Госстроя России; Б. Н. ВОЛЫНСКИЙ, к. т.н., заслуженный строитель России, гл. конструктор ГПИ «Мосгражданпроект»; А. К. ШПЕТЕР, к. э.н., заслуженный строитель России, генеральный директор ОАО «Томский ДСК»; ПН. СЕМЕНЮК, к. т.н.. технический директор, ОАО «Томский ДСК»