Разработка рецептур ССС для устройства полов
Сообщение к. т. н., доцента кафедры строительных и специальных вяжущих веществ Санкт-Петербургского государственного технологического института Ирины Медведевой, сделанное ею на 6-й международной конференции для производителей «Сухие строительные смеси для XXI века: технологии и бизнес» (BaltiMix 2006).
По объему производства сухие смеси для устройства полов занимают второе-третье место среди широкого ассортимента сухих строительных смесей. Модифицированные сухие смеси для полов включают набор материалов, в который входят составы для первоначального грубого выравнивания пола, так называемые стяжки, а также составы для самовыравнивающихся покрытий, предназначенные для отделки поверхности пола. Разработку новых и корректировку действующих рецептур сухих строительных смесей для пола необходимо осуществлять с учетом условий эксплуатации пола (интенсивности механического и химического воздействия), а также проектируемой толщины пола.
Стяжки
Составы сухих смесей для выполнения стяжек предназначены для устройства полов толщиной 10-50 мм. В качестве основного минерального вяжущего используется высокоактивный портландцемент с активностью через 24 часа твердения более 20 МПа. Применение портландцемента высокой активности обеспечивает при минимальном содержании вяжущего в составе сухой смеси достижение необходимой для технологического прохода по полу прочности не позднее, чем через 24 часа от начала затворения. Уменьшение доли вяжущего в составе стяжки снижает уровень усадочных деформаций при твердении, повышает устойчивость пола к трещинообразованию. Высокая активность портландцемента в составе обеспечивает согласованность протекания процессов испарения воды и структурообразования раствора, что снижает деформации при твердении. Быстротвердеющие составы сухих смесей для стяжки основаны на использовании смеси портландского и глиноземистого цементов. В качестве заполнителя в составах для выполнения стяжек используется преимущественно грубозернистый кварцевый песок с максимальным размером зерна d=2,5 мм, что позволяет разработать состав для стяжки без дополнительного использования полимерного связующего. Использование в качестве заполнителя кварцевого песка с высоким содержанием тонких фракций приводит к необходимости сочетания в составе стяжки минерального и полимерного связующего (РПП). Оптимальное соотношение портландцемента и заполнителя в составе стяжки — в диапазоне от 1:2 до 1:3. В качестве наполнителя в составах для пола используется известняковая мука и молотый мрамор, которые придают повышение подвижности растворным смесям, повышают плотность цементного камня. В качестве обязательного компонента в составах для устройства полов используется добавка гидратной извести, процесс перекристаллизации которой вносит вклад в снижение усадочных деформаций. Модифицирующие добавки, необходимые для обеспечения требуемого уровня свойств стяжки, — суперпластификатор, водоудерживающая добавка, пеногаситель. Дополнительное введение в состав стяжки полимерного связующего (РПП) приводит к некоторому замедлению кинетики твердения раствора, и поэтому, как правило, применяется в сочетании с добавкой — ускорителем твердения.
Контроль свойств составов для выполнения стяжки начинается с оценки дисперсности. Рассев сухой смеси на двух контрольных ситах позволяет оценить соотношение вяжущего и заполнителя в смеси. Водопотребность подбирается по подвижности, которая оценивается по свободному растеканию растворной смеси из стандартного конуса по ГОСТ 310.4 (130-150 мм). Оптимальная водопотребность составов для стяжки В/Т=0,13-0,15. Время пригодности растворной смеси оценивается по потере подвижности (не менее 30 минут). Кроме того, контролируются прочность при сжатии через 1 и 28 суток твердения, прочность при изгибе, прочность сцепления с основанием, деформации при твердении. Следует отметить, что наряду с составом сухой смеси на качество готового покрытия оказывают влияние следующие факторы. Во-первых, качество подготовки основания. Неровности основания должны быть предварительно устранены, так как большие перепады по толщине стяжки, неравномерное высыхание покрытия могут привести к появлению трещин. Повышению качества покрытий служит использование предварительного грунтования поверхности основания водными дисперсиями полимеров. Во-вторых, условия твердения стяжки — отсутствие сквозняков, попадания прямых солнечных лучей.
Самовыравнивающиеся составы для полов
С применением самовыравнивающихся составов для полов формируются отделочные, поверхностные покрытия толщиной 1-10 мм. Составы растворных смесей характеризуются повышенной подвижностью, при этом быстро набирают прочность, не требуют тщательного шлифования затвердевшей поверхности. Составы сухих смесей для самовыравнивающихся полов — это сложные многокомпонентные (10-14 компонентов) системы, в которых одновременно происходит взаимодействие между компонентами как на стадии растворной смеси, так и в затвердевших растворах. Основной процесс, который обеспечивает формирование прочности в ранние сроки твердения (в первые часы), минимизацию усадочных деформаций при твердении, быстрое химическое связывание воды в системе — образование фазы «эттрингит» (С3А 3СаSО4 32H2O) и гексагональных гидроалюминатов кальция. Причем образование эттрингита должно завершиться не позднее, чем через 24 часа от начала затворения. Синтез необходимого количества гидросульфоалюмината кальция обеспечивается наличием в составе сухой смеси комплекса компонентов: портландцемента (ПЦ), глиноземистого цемента (ГЦ), сульфата кальция и гидратной извести. Соотношение между ПЦ и ГЦ в составе определяется фазовым составом и свойствами каждого отдельного вида цемента. В качестве сульфатного компонента для композиций на преимущественно портландском цементе рекомендуется использовать ангидрит, в составах на преимущественно алюминатном цементе — полуводный гипс. В работах компании «Элотекс 2» предпочтение отдается a-СаSО4· 0,5H2O. Главным принципом при выборе сульфатного компонента для самовыравнивающихся полов является необходимость полного его связывания в фазу «эттрингит» не позднее 24 часов от начала затворения. Присутствие в затвердевшем цементном камне свободного сульфата кальция может привести к неконтролируемому расширению раствора, появлению трещин в покрытии пола. Петрографический контроль скорости связывания a-СаSO4· 0,5H2O и Я-СаSO4 · 0,5H2O в составах для полов показал, что при их одинаковой дозировке в составе не зафиксировано различие в их влиянии на формирование ранней прочности, однако установлено наличие несвязанного a-СаSО4· 0,5H2O после 24 часов гидратации смеси. Таким образом, Я-СаSО4· 0,5H2O является наиболее предпочтительным сульфатным компонентом в составах для пола.
В качестве заполнителя в составах сухих смесей для самовыравнивающихся полов используется тонкий кварцевый песок dmax=0,315 мм или мраморный песок. Соотношение между вяжущими и заполнителем — в диапазоне от 1:1 до 1:1,5. Предпочтение следует отдавать заполнителю с округлой формой частиц, что обеспечивает дополнительную подвижность растворным смесям. Модифицирующие добавки для самовыравнивающихся полов — редиспергируемые полимерные порошки, водоудерживающие добавки, супер- или гиперпластификаторы, пеногасители, ускоритель твердения (Li2CO3), замедлитель схватывания (винная или лимонная кислота), наполнитель (тонкомолотый мрамор или известняковая мука). При осуществлении контроля свойств самовыравнивающихся полов дисперсность определяется по остатку на сите №0,315. Водопотребность контролируется по подвижности, по свободному растеканию растворной смеси из конуса к прибору Вика 210-230 мм, В/Т=0,24-0,32. Время пригодности — по подвижности через 15 минут. Кроме того, оцениваются прочность при сжатии через 1 и 28 суток, прочность при изгибе, прочность сцепления с основанием и деформации при твердении.
Сергей ЗОЛОТОВ
По объему производства сухие смеси для устройства полов занимают второе-третье место среди широкого ассортимента сухих строительных смесей. Модифицированные сухие смеси для полов включают набор материалов, в который входят составы для первоначального грубого выравнивания пола, так называемые стяжки, а также составы для самовыравнивающихся покрытий, предназначенные для отделки поверхности пола. Разработку новых и корректировку действующих рецептур сухих строительных смесей для пола необходимо осуществлять с учетом условий эксплуатации пола (интенсивности механического и химического воздействия), а также проектируемой толщины пола.
Стяжки
Составы сухих смесей для выполнения стяжек предназначены для устройства полов толщиной 10-50 мм. В качестве основного минерального вяжущего используется высокоактивный портландцемент с активностью через 24 часа твердения более 20 МПа. Применение портландцемента высокой активности обеспечивает при минимальном содержании вяжущего в составе сухой смеси достижение необходимой для технологического прохода по полу прочности не позднее, чем через 24 часа от начала затворения. Уменьшение доли вяжущего в составе стяжки снижает уровень усадочных деформаций при твердении, повышает устойчивость пола к трещинообразованию. Высокая активность портландцемента в составе обеспечивает согласованность протекания процессов испарения воды и структурообразования раствора, что снижает деформации при твердении. Быстротвердеющие составы сухих смесей для стяжки основаны на использовании смеси портландского и глиноземистого цементов. В качестве заполнителя в составах для выполнения стяжек используется преимущественно грубозернистый кварцевый песок с максимальным размером зерна d=2,5 мм, что позволяет разработать состав для стяжки без дополнительного использования полимерного связующего. Использование в качестве заполнителя кварцевого песка с высоким содержанием тонких фракций приводит к необходимости сочетания в составе стяжки минерального и полимерного связующего (РПП). Оптимальное соотношение портландцемента и заполнителя в составе стяжки — в диапазоне от 1:2 до 1:3. В качестве наполнителя в составах для пола используется известняковая мука и молотый мрамор, которые придают повышение подвижности растворным смесям, повышают плотность цементного камня. В качестве обязательного компонента в составах для устройства полов используется добавка гидратной извести, процесс перекристаллизации которой вносит вклад в снижение усадочных деформаций. Модифицирующие добавки, необходимые для обеспечения требуемого уровня свойств стяжки, — суперпластификатор, водоудерживающая добавка, пеногаситель. Дополнительное введение в состав стяжки полимерного связующего (РПП) приводит к некоторому замедлению кинетики твердения раствора, и поэтому, как правило, применяется в сочетании с добавкой — ускорителем твердения.
Контроль свойств составов для выполнения стяжки начинается с оценки дисперсности. Рассев сухой смеси на двух контрольных ситах позволяет оценить соотношение вяжущего и заполнителя в смеси. Водопотребность подбирается по подвижности, которая оценивается по свободному растеканию растворной смеси из стандартного конуса по ГОСТ 310.4 (130-150 мм). Оптимальная водопотребность составов для стяжки В/Т=0,13-0,15. Время пригодности растворной смеси оценивается по потере подвижности (не менее 30 минут). Кроме того, контролируются прочность при сжатии через 1 и 28 суток твердения, прочность при изгибе, прочность сцепления с основанием, деформации при твердении. Следует отметить, что наряду с составом сухой смеси на качество готового покрытия оказывают влияние следующие факторы. Во-первых, качество подготовки основания. Неровности основания должны быть предварительно устранены, так как большие перепады по толщине стяжки, неравномерное высыхание покрытия могут привести к появлению трещин. Повышению качества покрытий служит использование предварительного грунтования поверхности основания водными дисперсиями полимеров. Во-вторых, условия твердения стяжки — отсутствие сквозняков, попадания прямых солнечных лучей.
Самовыравнивающиеся составы для полов
С применением самовыравнивающихся составов для полов формируются отделочные, поверхностные покрытия толщиной 1-10 мм. Составы растворных смесей характеризуются повышенной подвижностью, при этом быстро набирают прочность, не требуют тщательного шлифования затвердевшей поверхности. Составы сухих смесей для самовыравнивающихся полов — это сложные многокомпонентные (10-14 компонентов) системы, в которых одновременно происходит взаимодействие между компонентами как на стадии растворной смеси, так и в затвердевших растворах. Основной процесс, который обеспечивает формирование прочности в ранние сроки твердения (в первые часы), минимизацию усадочных деформаций при твердении, быстрое химическое связывание воды в системе — образование фазы «эттрингит» (С3А 3СаSО4 32H2O) и гексагональных гидроалюминатов кальция. Причем образование эттрингита должно завершиться не позднее, чем через 24 часа от начала затворения. Синтез необходимого количества гидросульфоалюмината кальция обеспечивается наличием в составе сухой смеси комплекса компонентов: портландцемента (ПЦ), глиноземистого цемента (ГЦ), сульфата кальция и гидратной извести. Соотношение между ПЦ и ГЦ в составе определяется фазовым составом и свойствами каждого отдельного вида цемента. В качестве сульфатного компонента для композиций на преимущественно портландском цементе рекомендуется использовать ангидрит, в составах на преимущественно алюминатном цементе — полуводный гипс. В работах компании «Элотекс 2» предпочтение отдается a-СаSО4· 0,5H2O. Главным принципом при выборе сульфатного компонента для самовыравнивающихся полов является необходимость полного его связывания в фазу «эттрингит» не позднее 24 часов от начала затворения. Присутствие в затвердевшем цементном камне свободного сульфата кальция может привести к неконтролируемому расширению раствора, появлению трещин в покрытии пола. Петрографический контроль скорости связывания a-СаSO4· 0,5H2O и Я-СаSO4 · 0,5H2O в составах для полов показал, что при их одинаковой дозировке в составе не зафиксировано различие в их влиянии на формирование ранней прочности, однако установлено наличие несвязанного a-СаSО4· 0,5H2O после 24 часов гидратации смеси. Таким образом, Я-СаSО4· 0,5H2O является наиболее предпочтительным сульфатным компонентом в составах для пола.
В качестве заполнителя в составах сухих смесей для самовыравнивающихся полов используется тонкий кварцевый песок dmax=0,315 мм или мраморный песок. Соотношение между вяжущими и заполнителем — в диапазоне от 1:1 до 1:1,5. Предпочтение следует отдавать заполнителю с округлой формой частиц, что обеспечивает дополнительную подвижность растворным смесям. Модифицирующие добавки для самовыравнивающихся полов — редиспергируемые полимерные порошки, водоудерживающие добавки, супер- или гиперпластификаторы, пеногасители, ускоритель твердения (Li2CO3), замедлитель схватывания (винная или лимонная кислота), наполнитель (тонкомолотый мрамор или известняковая мука). При осуществлении контроля свойств самовыравнивающихся полов дисперсность определяется по остатку на сите №0,315. Водопотребность контролируется по подвижности, по свободному растеканию растворной смеси из конуса к прибору Вика 210-230 мм, В/Т=0,24-0,32. Время пригодности — по подвижности через 15 минут. Кроме того, оцениваются прочность при сжатии через 1 и 28 суток, прочность при изгибе, прочность сцепления с основанием и деформации при твердении.
Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 43 за 2006 год в рубрике материалы и технологии
