Оптимизация состава тонкослойных самовыравнивающихся полов
Сообщение кандидата технических наук Ирины Медведевой, доцента кафедры строительных и специальных вяжущих веществ СПбГТУ, сделанное на 7-й международной конференции BALTIMIX-2007.
Сухие смеси для тонкослойных самовыравнивающихся полов разрабатываются с использованием в качестве заполнителя тонкодисперсных молотых наполнителей — молотого мрамора, известняка, маршалита. Коллективом специалистов СПбГТУ было исследовано применение наиболее эффективных водоредуцирующих добавок, ускорителей твердения — в частности, сульфата кальция, обеспечивающего ускоренное формирование фазы «эттрингит» в начальные сроки твердения, а также повышение содержания редиспергируемых полимерных порошков, сдерживающих деформации усадки. Работа проводилась на примере двух составов для устройства полов: на преимущественно портландцементе с добавкой глиноземистого цемента и на глиноземистом цементе с добавкой портландцемента. В качестве основных вяжущих веществ использовались портландцемент ПЦ 500-Д0 («Осколцемент») и глиноземистый цемент фондю (ciment fondu, Франция). В качестве наполнителя использовался микрокальцит МК-160.
Как известно, для снижения водопотребности, повышения подвижности растворных смесей для полов в их состав вводят пластификаторы. За последние годы появились добавки-гиперпластификаторы на основе поликарбоксилатов, обладающие более высоким пластифицирующим действием по сравнению с суперпластификаторами на основе сополимеров меламинсульфокислоты и формельдегида. Исследование взаимозаменяемости суперпластификаторов в составах сухих смесей для устройства полов проводилось с использованием девяти видов карбоксилатных суперпластификаторов — Melflux PP200F, Melflux PP100F, Melflux 2651F, Melflux 1641F, Melflux 2641F (Германия) и ViscoCrete 105p, ViscoCrete 106 Vp, ViscoCrete 120 Vp, ViscoCrete 125 Vp (Швеция). Исследовалось, таким образом, влияние варьирования этих суперпластификаторов на свойства смесей для самовыравнивающихся полов. Испытания проводились на составах, приготовленных как преимущественно на цементе фондю, так и на портландцементе. Без использования суперпластификатора подвижность смеси составила 65 мм (через 15 минут — 50 мм) как с использованием цемента фондю, так и с использованием портландцемента. С использованием суперпластификаторов эти показатели составили для смесей на основе цемента фондю при применении Melflux PP200F — соответственно 125 и 110 мм, Melflux PP100F — 136 и 135 мм, Melflux 2651F — 130 и 115 мм, Melflux 1641F — 145 и 127 мм, Melflux 2641F — 140 и 110 мм, ViscoСrete 105p — 152 и 145 мм, ViscoСrete 106 Vp — 125 и 120 мм, ViscoСrete 120 Vp — 115 и 110 мм, ViscoСrete 125 Vp — 120 и 115 мм. На основе портландцемента — соответственно 140 и 145 мм, 140 и 135 мм, 145 и 115 мм, 155 и 153 мм, 155 и 145 мм, 145 и 145 мм, 130 и 135 мм, 125 и 135 мм, 135 и 120 мм.
Применение поликарбоксилатных гиперпластификаторов повышает подвижность растворных смесей в 2-2,5 раза. Сравнение действия гиперпластификаторов различных марок на подвижность и прочность составов для полов позволило установить, что в зависимости от содержания основного вяжущего (портландцемента или глиноземистого цемента) эффективны различные марки пластификаторов. Так, в составах на преимущественно ПЦ наибольшее повышение подвижности и прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения обеспечивают следующие добавки: Melflux 1641F, Melflux 2641F, Melflux PP100F. Применение этих гиперпластификаторов не только повышает подвижность, сохраняет жизнеспособность растворных смесей, но и повышает прочность в первые сутки твердения на примерно 50%, а через 28 суток — на 5,7 МПа по сравнению с составом без суперпластификатора. В составах преимущественно на фондю наиболее эффективны Melflux PP100F, ViscoСrete 105p, Melflux 1641F, которые наряду с высокой подвижностью, жизнеспособностью растворных смесей повышают прочность растворов во все сроки твердения. В качестве ускорителя твердения в композициях на основе смешанных вяжущих портландского и глиноземистого цементов применяют добавку карбоната лития. Перебои в поставках, высокая стоимость добавки вызывают необходимость поиска заменителей. В настоящей работе проведены сравнительные испытания трех добавок: карбоната лития, формиата кальция и активного гидроксида алюминия (Ачинский глиноземный комбинат). Добавки вводились в состав смесей в одинаковом количестве. Оценивалось их влияние на подвижность, жизнеспособность растворных смесей и прочностные свойства. Как в составах преимущественно на портландцементе, так и в составах на глиноземистом цементе введение добавок-ускорителей мало изменяет начальную подвижность растворных смесей, обеспечивает жизнеспособность смесей в течение 15 минут, при этом отмечено, что добавка Li2CO3 обладает пластифицирующим действием, не снижает, а в составах на преимущественно портландцементе повышает подвижность растворных смесей через 15 минут от начала затворения.
Исследование кинетики набора прочности составами с добавками-ускорителями твердения показало, что формиат кальция не является ускорителем твердения для композиций на основе смеси портландского и глиноземистого цементов. Активный гидроксид алюминия (ачинский глинозем) так же, как добавка Li2CO3, ускоряет твердение в ранние сроки и повышает прочность к 28-суточному возрасту по сравнению с другими составами примерно на 10 МПа. Таким образом, активный гидроксид алюминия может быть рекомендован в качестве ускорителя твердения составов для самовыравнивающихся полов. Твердение составов, основанных на смеси портландского, глиноземистого цементов, гидратной извести и гипса, связано с образованием в начальные часы твердения (до 24 часов от начала затворения) фазы «эттрингит». Причем скорость образования фазы «эттрингит» зависит не только от активности портландского и глиноземистого цементов, но и от растворимости и скорости растворения различных модификаций сульфата кальция. Исследовано влияние четырех различных модификаций сульфата кальция на свойства составов для самовыравнивающихся полов: природного гипса СаSO4*2H2O (Новомосковского месторождения, 1-й сорт), природного ангидрита СаSO4 (Порецкого месторождения), а также альфа- и бета-СаSO4*0,5H2O. Содержание сульфата кальция в рецептурах сухих строительных смесей для полов, как правило, не превышает 6-7% массы. Оценено влияние содержания сульфата кальция различных модификаций в количестве 3-9% массы на подвижность растворных смесей для устройства полов как преимущественно на портландцементе, так и на глиноземистом цементе. Установлено, что независимо от модификации сульфата кальция в составах преимущественно на портландцементе введение до 9% сульфата кальция (в пересчете на безводную модификацию) не снижает подвижности и жизнеспособности растворных смесей. В составах преимущественно на цементе фондю введение до 5% сульфата кальция любой модификации не снижает подвижности растворных смесей. При введении более 5% бета-СаSO4*0,5H2O отмечено резкое снижение подвижности растворных смесей для полов. Таким образом, при разработке рецептур сухих смесей для пола на преимущественно цементе фондю с повышенным (более 5% массы) содержанием сульфатного компонента рекомендуется использовать альфа-СаSO4*0,5H2O.
Реакция образования фазы «эттрингит» сопровождается тепловыделением. Для контроля скорости образования этой фазы в исследуемых системах анализировалось изменение температуры при твердении сухих смесей с добавками одинакового количества различных модификаций сульфата кальция. Для большинства композиции тепловыделение заканчивается через 19-25 часов после начала затворения, и только в композиции на преимущественно портландцементе с добавкой СаSO4*H2O — через 35 часов. Тепловыделение составов на преимущественно глиноземистом цементе с добавками альфа- и бета-СаSO4*0,5H2O и СаSO4 завершается на 3-5 часов раньше по сравнению с составами на портландцементе. Максимальная температура эффекта тепловыделения в составах на глиноземистом цементе на 6°-8°С выше по сравнению с составами на портландцементе, что согласуется с результатами испытания времени достижения прочности, необходимой для технологического прохода по полу. Составы на глиноземистом цементе набирают необходимую прочность через 3 часа от начала затворения, на портландцементе — через 11 часов. Сравнение кинетики твердения составов для полов, содержащих различные модификации сульфата кальция, показало, что в композициях на преимущественно фондю добавки aльфа- и бета-СаSO4*0,5H2O обеспечивают наиболее высокую величину прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения (на 5-7 МПа) по сравнению с составами с добавками СаSO4 и СаSO4*H2O. В составах на преимущественно портландцементе с добавками альфа- и бета-СаSO4*0,5H2O и СаSO4 скорость набора прочности примерно одинакова. Петрографический контроль наличия непровзаимодействовавших модификаций сульфата кальция через 24 часа твердения составов для полов показал, что добавки ангидрита и двуводного гипса остаются в малоизмененном состоянии, что может явиться причиной появления трещин в составах для полов в поздние сроки твердения. Таким образом, с учетом исследования влияния различных модификаций сульфата кальция на подвижность, тепловыделение, кинетику твердения составов для полов независимо от соотношения ПЦ/ГЦ в составе смеси наиболее эффективно применение полуводных модификаций сульфата кальция. Причем в рецептурах на преимущественно глиноземистом цементе с содержанием сульфата кальция более 5% рекомендуется использование альфa-СаSO4*0,5H2O.
Сухие смеси для тонкослойных самовыравнивающихся полов разрабатываются с использованием в качестве заполнителя тонкодисперсных молотых наполнителей — молотого мрамора, известняка, маршалита. Коллективом специалистов СПбГТУ было исследовано применение наиболее эффективных водоредуцирующих добавок, ускорителей твердения — в частности, сульфата кальция, обеспечивающего ускоренное формирование фазы «эттрингит» в начальные сроки твердения, а также повышение содержания редиспергируемых полимерных порошков, сдерживающих деформации усадки. Работа проводилась на примере двух составов для устройства полов: на преимущественно портландцементе с добавкой глиноземистого цемента и на глиноземистом цементе с добавкой портландцемента. В качестве основных вяжущих веществ использовались портландцемент ПЦ 500-Д0 («Осколцемент») и глиноземистый цемент фондю (ciment fondu, Франция). В качестве наполнителя использовался микрокальцит МК-160.
Как известно, для снижения водопотребности, повышения подвижности растворных смесей для полов в их состав вводят пластификаторы. За последние годы появились добавки-гиперпластификаторы на основе поликарбоксилатов, обладающие более высоким пластифицирующим действием по сравнению с суперпластификаторами на основе сополимеров меламинсульфокислоты и формельдегида. Исследование взаимозаменяемости суперпластификаторов в составах сухих смесей для устройства полов проводилось с использованием девяти видов карбоксилатных суперпластификаторов — Melflux PP200F, Melflux PP100F, Melflux 2651F, Melflux 1641F, Melflux 2641F (Германия) и ViscoCrete 105p, ViscoCrete 106 Vp, ViscoCrete 120 Vp, ViscoCrete 125 Vp (Швеция). Исследовалось, таким образом, влияние варьирования этих суперпластификаторов на свойства смесей для самовыравнивающихся полов. Испытания проводились на составах, приготовленных как преимущественно на цементе фондю, так и на портландцементе. Без использования суперпластификатора подвижность смеси составила 65 мм (через 15 минут — 50 мм) как с использованием цемента фондю, так и с использованием портландцемента. С использованием суперпластификаторов эти показатели составили для смесей на основе цемента фондю при применении Melflux PP200F — соответственно 125 и 110 мм, Melflux PP100F — 136 и 135 мм, Melflux 2651F — 130 и 115 мм, Melflux 1641F — 145 и 127 мм, Melflux 2641F — 140 и 110 мм, ViscoСrete 105p — 152 и 145 мм, ViscoСrete 106 Vp — 125 и 120 мм, ViscoСrete 120 Vp — 115 и 110 мм, ViscoСrete 125 Vp — 120 и 115 мм. На основе портландцемента — соответственно 140 и 145 мм, 140 и 135 мм, 145 и 115 мм, 155 и 153 мм, 155 и 145 мм, 145 и 145 мм, 130 и 135 мм, 125 и 135 мм, 135 и 120 мм.
Применение поликарбоксилатных гиперпластификаторов повышает подвижность растворных смесей в 2-2,5 раза. Сравнение действия гиперпластификаторов различных марок на подвижность и прочность составов для полов позволило установить, что в зависимости от содержания основного вяжущего (портландцемента или глиноземистого цемента) эффективны различные марки пластификаторов. Так, в составах на преимущественно ПЦ наибольшее повышение подвижности и прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения обеспечивают следующие добавки: Melflux 1641F, Melflux 2641F, Melflux PP100F. Применение этих гиперпластификаторов не только повышает подвижность, сохраняет жизнеспособность растворных смесей, но и повышает прочность в первые сутки твердения на примерно 50%, а через 28 суток — на 5,7 МПа по сравнению с составом без суперпластификатора. В составах преимущественно на фондю наиболее эффективны Melflux PP100F, ViscoСrete 105p, Melflux 1641F, которые наряду с высокой подвижностью, жизнеспособностью растворных смесей повышают прочность растворов во все сроки твердения. В качестве ускорителя твердения в композициях на основе смешанных вяжущих портландского и глиноземистого цементов применяют добавку карбоната лития. Перебои в поставках, высокая стоимость добавки вызывают необходимость поиска заменителей. В настоящей работе проведены сравнительные испытания трех добавок: карбоната лития, формиата кальция и активного гидроксида алюминия (Ачинский глиноземный комбинат). Добавки вводились в состав смесей в одинаковом количестве. Оценивалось их влияние на подвижность, жизнеспособность растворных смесей и прочностные свойства. Как в составах преимущественно на портландцементе, так и в составах на глиноземистом цементе введение добавок-ускорителей мало изменяет начальную подвижность растворных смесей, обеспечивает жизнеспособность смесей в течение 15 минут, при этом отмечено, что добавка Li2CO3 обладает пластифицирующим действием, не снижает, а в составах на преимущественно портландцементе повышает подвижность растворных смесей через 15 минут от начала затворения.
Исследование кинетики набора прочности составами с добавками-ускорителями твердения показало, что формиат кальция не является ускорителем твердения для композиций на основе смеси портландского и глиноземистого цементов. Активный гидроксид алюминия (ачинский глинозем) так же, как добавка Li2CO3, ускоряет твердение в ранние сроки и повышает прочность к 28-суточному возрасту по сравнению с другими составами примерно на 10 МПа. Таким образом, активный гидроксид алюминия может быть рекомендован в качестве ускорителя твердения составов для самовыравнивающихся полов. Твердение составов, основанных на смеси портландского, глиноземистого цементов, гидратной извести и гипса, связано с образованием в начальные часы твердения (до 24 часов от начала затворения) фазы «эттрингит». Причем скорость образования фазы «эттрингит» зависит не только от активности портландского и глиноземистого цементов, но и от растворимости и скорости растворения различных модификаций сульфата кальция. Исследовано влияние четырех различных модификаций сульфата кальция на свойства составов для самовыравнивающихся полов: природного гипса СаSO4*2H2O (Новомосковского месторождения, 1-й сорт), природного ангидрита СаSO4 (Порецкого месторождения), а также альфа- и бета-СаSO4*0,5H2O. Содержание сульфата кальция в рецептурах сухих строительных смесей для полов, как правило, не превышает 6-7% массы. Оценено влияние содержания сульфата кальция различных модификаций в количестве 3-9% массы на подвижность растворных смесей для устройства полов как преимущественно на портландцементе, так и на глиноземистом цементе. Установлено, что независимо от модификации сульфата кальция в составах преимущественно на портландцементе введение до 9% сульфата кальция (в пересчете на безводную модификацию) не снижает подвижности и жизнеспособности растворных смесей. В составах преимущественно на цементе фондю введение до 5% сульфата кальция любой модификации не снижает подвижности растворных смесей. При введении более 5% бета-СаSO4*0,5H2O отмечено резкое снижение подвижности растворных смесей для полов. Таким образом, при разработке рецептур сухих смесей для пола на преимущественно цементе фондю с повышенным (более 5% массы) содержанием сульфатного компонента рекомендуется использовать альфа-СаSO4*0,5H2O.
Реакция образования фазы «эттрингит» сопровождается тепловыделением. Для контроля скорости образования этой фазы в исследуемых системах анализировалось изменение температуры при твердении сухих смесей с добавками одинакового количества различных модификаций сульфата кальция. Для большинства композиции тепловыделение заканчивается через 19-25 часов после начала затворения, и только в композиции на преимущественно портландцементе с добавкой СаSO4*H2O — через 35 часов. Тепловыделение составов на преимущественно глиноземистом цементе с добавками альфа- и бета-СаSO4*0,5H2O и СаSO4 завершается на 3-5 часов раньше по сравнению с составами на портландцементе. Максимальная температура эффекта тепловыделения в составах на глиноземистом цементе на 6°-8°С выше по сравнению с составами на портландцементе, что согласуется с результатами испытания времени достижения прочности, необходимой для технологического прохода по полу. Составы на глиноземистом цементе набирают необходимую прочность через 3 часа от начала затворения, на портландцементе — через 11 часов. Сравнение кинетики твердения составов для полов, содержащих различные модификации сульфата кальция, показало, что в композициях на преимущественно фондю добавки aльфа- и бета-СаSO4*0,5H2O обеспечивают наиболее высокую величину прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения (на 5-7 МПа) по сравнению с составами с добавками СаSO4 и СаSO4*H2O. В составах на преимущественно портландцементе с добавками альфа- и бета-СаSO4*0,5H2O и СаSO4 скорость набора прочности примерно одинакова. Петрографический контроль наличия непровзаимодействовавших модификаций сульфата кальция через 24 часа твердения составов для полов показал, что добавки ангидрита и двуводного гипса остаются в малоизмененном состоянии, что может явиться причиной появления трещин в составах для полов в поздние сроки твердения. Таким образом, с учетом исследования влияния различных модификаций сульфата кальция на подвижность, тепловыделение, кинетику твердения составов для полов независимо от соотношения ПЦ/ГЦ в составе смеси наиболее эффективно применение полуводных модификаций сульфата кальция. Причем в рецептурах на преимущественно глиноземистом цементе с содержанием сульфата кальция более 5% рекомендуется использование альфa-СаSO4*0,5H2O.
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 34 за 2008 год в рубрике материалы и технологии
