Материалы для растворных смесей
Заполнители. В качестве мелкого заполнителя в обыкновенных растворах применяют природный песок и песок из отсевов дробления горных пород. Для декоративной штукатурки используются мраморная крошка, слюда, дробленое стекло и др. В легких растворах для придания им тепло — и звукоизоляционных свойств применяют древесные опилки, вермикулит, дробленые пористые материалы, такие как пемза, шлаки, туфы, известняки-ракушечники.
Растворы бывают жирными и тощими. Жирные растворы содержат много вяжущего и мало песка, тощие растворы, наоборот, содержат много песка и мало вяжущего. Составы растворов колеблются от 1 : 1 до 1:6 (вяжущее: заполнитель). С увеличением доли песка снижается усадка и способность к трещинообразованию, но вместе с тем понижаются подвижность растворной смеси и прочность раствора.
Вода. Количество воды для затворения растворной смеси подбирается по заданной подвижности. Чем больше воды, тем выше подвижность, но ниже прочность.
Вяжущие вещества. В растворах применяют цементы, известь, гипс, реже — магнезиальные вяжущие вещества. Используют также смешанные вяжущие: известково-гипсовые, цементно-известковые, цементно-глиняные. Опасно смешивать портландцемент с гипсом, так как в результате реакции гидроалюминатов кальция с CaS04-2H20 образуется гидросульфоалюминат кальция: ЗСаО • А1203-3CaS04-31Н20 — соединение, сильно увеличивающееся в объеме и разрушающее твердеющий материал. При применении гипсоцементно-пуццоланового вяжущего, предложенного А. В. Волженским и Р. В. Иванниковой, образование гидросульфо — алюмината не вызывает вредных последствий, так как Са(ОН)2 связывается гидравлической добавкой.
В порядке возрастания прочности строительные растворы располагаются в следующем порядке: глиняные, смешанные глиняные, известковые, известково-гипсовые, гипсовые, цементно — известковые, цементные.
Глиняные строительные растворы имеют низкие прочность и водостойкость, но очень дешевы и могут использоваться в сухих помещениях подсобных строений. Хорошими заполнителями в глиняных растворах являются соломенная сечка, опилки, стружка, льняная или конопляная костра. Они повышают прочность и ускоряют сушку раствора.
Смешанные глиняные строительные растворы готовят на глиноцементных, глиноизвестковых, глинобитумных и других вяжущих. Добавление к глине вяжущих веществ повышает водостойкость раствора.
Известковые строительные растворы медленно схватываются и твердеют. При твердении воздушной извести происходит карбонизация поверхностного слоя раствора за счет углекислоты воздуха. Пленка СаС03, образующаяся на поверхности раствора, затрудняет проникновение углекислоты во внутренние слои и выход паров воды наружу. Из-за этого твердение извести может продолжаться годами, а штукатурка оставаться сырой.
Известковые штукатурки имеют низкую прочность. Поэтому проблематичным является крепление к стене подвесных шкафов, полок и других предметов, так как гвозди, шурупы, дюбеля не удерживаются в слабом штукатурном слое. Такая штукатурка легко выкрашивается при механическом воздействии и требует частого ремонта.
Растворы на воздушной извести не водостойки. Их используют в помещениях при относительной влажности воздуха до 60% и в кладке, не подверженной увлажнению. При протечках воды и намокании штукатурки возможно ее обрушение. Более водостойкой и прочной является гидравлическая известь.
Существенным недостатком известковых растворов является сильная усадка их при высыхании, в результате чего штукатурка подвержена растрескиванию, избежать которое очень трудно, а уменьшить можно, увеличив долю песка. Образование трещин происходит и после завершения процесса усадки, что обусловлено низкой прочностью известкового раствора и меньшей, чем у основания, деформативной способностью.
Несмотря на все недостатки известковый раствор широко применяется, что вызвано удобством работы с ним. Известковый раствор — пластичная, легко обрабатываемая смесь, обладающая хорошей адгезией к кирпичу и бетону. Растворная масса на основе воздушной извести не требует немедленного использования после ее приготовления, как гипсовый или цементный раствор. Если предотвратить контакт с воздухом и возможность высыхания, то можно сохранять ее очень долго без всякого вреда для удобоукла — дываемости и конечной прочности.
Известково-гипсовые строительные растворы применяют в сухих помещениях для оштукатуривания преимущественно деревянных и гипсовых поверхностей стен, перегородок и потолков. В зависимости от свойств исходных вяжущих веществ на 1 часть гипса берут от 0,4 до 4 частей извести. Присутствие извести в составе вяжущего придает раствору способность легко выравниваться при укладке и немного замедляет схватывание. Поданным И. Х. Наназашвили, при добавке
3.. .6 % извести схватывание гипса замедляется на 3…5 мин.
Гипсовые строительные растворы в чистом виде применяются редко несмотря на их высокие прочностные и теплоизоляционные свойства, отсутствие трещин вследствие расширения гипса (до 1 %) при твердении, хорошую адгезию к основанию, в том числе деревянному, хорошую гвоздимость при использовании заполнителя из древесных опилок.
Главным препятствием для широкого использования гипсовых растворов является очень быстрое схватывание гипса — обычно от 2 до 10 мин. Стандартом предусмотрен медленносхватываю — щийся гипс с началом схватывания не ранее 20 мин, но он мало распространен. Замедлить схватывание гипса можно добавкой некоторых веществ (см. подразд. 9.8). Многие замедлители снижают прочность гипсового раствора.
Гипсовые растворы не рекомендуется применять во влажных помещениях из-за низкой водостойкости и армировать стальными сетками, так как гипс вызывает коррозию стали. Они отличаются также недостаточными пластичностью и выравнивающей способностью, что заставляет прибегать к введению пластифицирующих добавок.
Цементно-известковые строительные растворы отличаются более высокой прочностью, чем известковые, и лучшей удобоукла- дываемостью, чем цементные. Благодаря высокой водостойкости их можно использовать для кладки фундаментов, в помещениях с повышенной влажностью и для наружной отделки зданий. Соотношение между цементом и известью варьируется в широких пределах. На 1 часть цемента берут от 0,1 до 1,5 частей извести. Чем выше марка цемента, тем больше можно добавлять к нему извести. При этом снижаются прочность и водостойкость раствора, но возрастает подвижность растворной смеси.
Цементные строительные растворы обладают наиболее высокой прочностью и водостойкостью. Прочность цементного раствора тем выше, чем выше марка цемента и качество песка и чем меньше воды взято для затворения. Цементный раствор имеет более высокую плотность, а следовательно, и более высокую теплопроводность, чем известковый. Твердение цементного раствора на воздухе сопровождается усадкой, однако не такой значительной, как у известковых растворов. Поэтому и трещины в цементной штукатурке не столь велики и многочисленны.
Растворная смесь на портландцементе уступает известковым составам в удобоукладываемости и адгезии к основанию.
Добавки. В строительных растворах применяются те же добавки, что и в бетонах (см. подразд. 9.8). Кроме того, разработаны добавки специально для растворных смесей (особенно сухих) — это эфиры целлюлозы, повышающие водоудерживающую способность растворной смеси, и дисперсионные полимерные порошки (ДПП), увеличивающие адгезию раствора к основанию. Наиболее широкое применение получили продукты двух производителей: фирмы «Клариант», производящей эфиры целлюлозы «Тилоза», ДПП «Мовилит»; отделения «Аквалон» немецкой компании «Геркусес», специализирующейся на производстве полимеров. Продукты компании «Аквалон» на основе эфиров целлюлозы носят названия «Кульминал», «Натросол», а на основе ДПП — «Элотекс».
1. Эфиры целлюлозы. В отличие от своих производных целлюлоза не растворима в воде. В 1912 г. на немецком химическом концерне «Хехст» был изобретен способ получения водорастворимой целлюлозы с помощью едкого натра и диметилсульфата, а с 1925 г. началось производство метилцеллюлозы (МЦ), карбоксиметил — целлюлозы (КМЦ) и других эфиров целлюлозы, обладающих высокой водоудерживающей способностью. Это порошкообразные волокнистые вещества белого или желтоватого цвета. В воде они набухают с образованием вязких растворов.
Выпускаемые добавки характеризуются различными значениями вязкости — от 5 ■ 10_3 до 60 Па • с. Чем больше значение вязкости, тем больше водоудерживающая способность смесей.
Производные целлюлозы используются в растворах различного назначения (штукатурных, кладочных, для самовыравниваю — щихся наливных полов, приклеивания кафельной плитки и др.). Особенно они эффективны при добавлении в плиточный клей на основе цемента или гипса. При этом улучшаются все основные свойства клеящего состава.
При обезвоживании растворных смесей в результате поглощения влаги основанием они теряют пластичность и клеящую способность и становятся не пригодными для разравнивания и исправления дефектов. Метилцеллюлоза, введенная в количестве 0,1… 1,0%, препятствует как испарению, так и отсасыванию воды основанием, обеспечивая равномерность и полноту гидратации вяжущих.
Производные целлюлозы увеличивают вязкость жидкой фазы раствора (загущают его). При этом керамическая плитка и сам раствор не сползают вниз под действием собственного веса, что часто бывает при отсутствии добавки. Вместе с тем увеличивается время, в течение которого можно исправлять положение керамической плитки после ее установки, а также время до образования корки, которая образуется на открытой поверхности раствора в результате испарения воды и препятствует прилипанию плитки. Возрастает также адгезия на контакте раствора с основанием и с облицовочной плиткой как в момент установки плитки, так и после отвердевания клеящего состава.
2. Дисперсионные полимерные порошки. Строителям хорошо известна композиция цемента и поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ), в процессе твердения которой вода связывается цементом при гидратации, а ПВАЭ за счет этого теряет воду и образует пленки, которые, являясь дополнительными связками, существенно повышают адгезионную прочность строительного раствора.
Для сухих смесей получают сухой тонкодисперсный порошок полимера, который при затворении водой образует водную дисперсию, способную при высыхании давать полимерную пленку.
Дисперсионные полимерные порошки модифицируют растворную смесь, позволяя регулировать ее свойства. В зависимости от вида ДПП смесь может быть либо более подвижной, либо более вязкой. ДПП типа «Элотекс 50Е100» может обеспечить дополни
тельно до 10% воздухововлечения. Кроме того, ДПП являются вторым дополнительным связующим в цементных смесях. При этом резко возрастают адгезионные свойства системы. При 3%-м содержании ДПП «Элотекс 50Е100» в плиточном растворе адгезионная прочность за 7 сут достигла значения более 1 МПа, что в 3,7 раза больше, чем адгезионная прочность раствора без добавки. ДПП повышает эластичность и гибкость материала. Это объясняется тем, что в порах и местах неплотного прилегания раствора к плитке образуются полимерные связки в виде мембран, воспринимающие растягивающие усилия.