Нові технології будівельних розчинів і області їх використання
2006-10-28 12:55:50
Сучасний етап розвитку будівництва характеризується значним посиленням акценту на оздоблювальні роботи, що зумовлено потребами людей в більш високої комфортності приміщень та архітектурної виразності споруд, у тому числі при індивідуальній забудові з використанням цегли, а також на спеціальні роботи, до яких можна віднести пристрій гідроізоляції і утеплення , анкерування і тому подібні. Будівельники визначають нові завдання для фахівців у галузі будівельних матеріалів, вдосконалення технології їх використання, формують більш високі вимоги до культури виконання опоряджувальних робіт. Серед цих робіт пріоритетне місце зайняли тонкошарові технології з використанням сухих сумішей, які дозволили підняти на принципово новий рівень одночасно і якість, і темпи їх виконання. Це забезпечується за рахунок відділення рецептурних рішень в умовах заводського виробництва (фактично – створення матеріалу) від процесів приготування сумішей робочої консистенції безпосередньо на об'єкті будівництва. Переваги такої технології настільки очевидні і так продемонстровані, що про них не варто згадувати. В Україну широке освоєння виробництва і застосування будівельних розчинів за новою технологією відзначається останні 5 … 7 років. За цей час накопичено певний досвід, створюється нормативна база, і разом з тим, виникають проблеми розвитку. Аналізу стану та перспектив розвитку нових технологій будівельних розчинів присвячений цей огляд. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ РОЗРОБКИ НОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ Слід розглядати дві групи завдань, рішення яких і сформувало фізико-хімічні основи нової технології: перша група – необхідність забезпечення спеціальних будівельно-технічних властивостей розчинів широкої номенклатури, друга група – необхідність управління реологічними властивостями в'язкопластичних систем, які трансформувалися в "робочі" властивості. Результати експериментальних досліджень в області структуроутворення мінеральних в'яжучих систем, у тому числі найбільш складних композиційних, склали основу таких рецептурних рішень, які дозволили запропонувати як рядові, так і особливо швидкотверднучі, високоміцні, корозійно-, атмосферо-і морозостійкі мінеральні матриці. Так, до цікавих результатів можна віднести дані, згідно з якими алюмінаткальціевий цемент може поєднуватися з портландцементом, забезпечуючи неадитивні результат твердіння і регульовані властивості за рахунок управління концентрацією інгредієнтів. Така система виявляється досить чутливою до деформаційних процесів, що також може регулюватися, як показано дослідженнями. Вивчено особливості структуроутворення за участю мікрокремнезема і алюмосилікатів у вигляді вторинних продуктів. Виконано принципово важливі дослідження систем Na2O-Al2O3-SiO2, K2O-Al2O3-SiO2 і Na2O-CaO-Al2O3-SiO2, що забезпечують нові можливості мінеральних в'яжучих як у частині міцності і довговічності, так і регулювання спеціальними властивостями. Таким чином, можливість управління процесами формування мінеральної матриці і її механічних властивостей стала однією з основ створення ефективних будівельних розчинів, у тому числі спеціального призначення. Всі перераховані в'яжучі системи твердіють по гідратаціонной механізму. Однак реалізація цього процесу в тонкому шарі будівельного розчину – оздоблювального, кладочного або спеціального – лімітується умовами його роботи. Як показують дослідження, навіть при нанесенні на щільне бетонну основу шар розчину товщиною 5 мм протягом перших п'яти діб втрачає 6 … 7% води за рахунок випаровування і адсорбірованія підкладкою, що істотно збільшується (до 50% введеної води) в разі такого пористого матеріалу, як цегла або ніздрюватий бетон. В результаті погіршуються властивості тверднучого розчину, насамперед, його адгезія. Саме тому будівельні розчини стали найбільш сприятливим об'єктом для використання досягнень хімії високомолекулярних сполук з метою регулювання їх реологічними властивостями. Завдяки модифікації такими сполуками, стало можливим отримання тонкошарових цементних штукатурок, самонівелюються сумішей, клейових і гідроізоляційних складів. До визначальних груп модифікаторів відносяться ефіри целюлози, серед яких найбільшого поширення набула водорозчинна метилгидроксиэтилцеллюлоза та полімерні дисперсійні порошки (редиспергуємі порошки). Відомо, що добавка 0,3 … 0,4% метилгидроксиэтилцеллюлозы збільшує водо-утримання цементу до 98 … 99% при температурі 20 ° С. Водоутримуюча здатність залежить від розміру часток, рівня в'язкості, розчинності і температури Одночасно з високим водоутримання поліпшуються тиксотропні властивості цементного розчину, які важливі при нанесенні його на вертикальну поверхню. Ефективно дію ефірів целюлози і проти явища седиментації для цементу нераціонального зернового складу, поліпшення легкоукладальності розчинів за рахунок підвищення їх пластичності. Редиспергуємі термопластичні полімерні порошки для модифікування будівельних розчинів представлені різними групами в залежності від виду вихідного мономера – полімери з вініловим ефіром, етиленом, вінілхлоридом, акрилатом та інші. Стійкими проти омилення в цементній середовищі і довговічними є комбінації вінілацетату і етилену, вінілацетату і вінілверстатата. При замішуванні водою порошок утворює розгалужуються еластичні містки і мембрани, доповнюючи мінеральну матрицю полімерним в'яжучим. Така в'язка композиція відрізняється поліпшеними реологічними властивостями. Поєднання мінерального і органічного продуктів змінює структуроутворення матеріалу, його технологічні і в кінцевому рахунку технічні показники. Узагальнення досліджень дозволяє представити тужавіння модифікованих цементів в тонкому шарі розчину як розвиток окремих етапів: початкова гідратація з утворенням портландіта; блокування активних центрів поверхні цементних часток формується полімерною плівкою з "запаковування" води всередині системи цемент-вода; інтенсивне утворення гідроалюмінатов кальцію і еттрінгіта на тлі сповільненою гідратації силікатів кальцію; формування зміцнюючої полімерної сітки та інтенсифікація гідратації силікатної складової цементу. В цілому початкова гідратація цементу сповільнюється, послаблюючи інтенсивність синтезу міцності, однак з часом розвитку гідратації за рахунок водоудерживающей добавки супроводжує процес формування полімерних ланцюгів і зміцнення системи. При цьому відбувається позитивне коль-матуючий вплив полімерів на підставу укладається тонкого шару розчину. Таким чином, фізико-хімічними основами нової технології будівельних розчинів широкого призначення можна вважати кероване структуроутворення мінеральної наповненою матриці на стадії формування реологічних властивостей в'язкопластичний системи і в процесі формування технічних показників тверднучого матеріалу за рахунок використання високомолекулярних органічних сполук. НОМЕНКЛАТУРА І ВИРОБНИКИ Статистика свідчить: у 2001 році було продано 350 тис. т сухих будівельних сумішей (близько 90 млн. доларів в оптових цінах). На 80% ринок представлений вітчизняними виробниками. Найбільш вагомі з них "Полірем", "Фомальгаут", "Хенкель-Баутехнік", "Мікс", "ТРСТ", "Артіль", "Лідер", Харківський завод сухих будівельних сумішей ". За останні роки номенклатура будівельних розчинів істотно поповнилася" комплектуючими "матеріалами у вигляді емульсій, грунтовок, герметизуючих складів, у відриві від яких деякі групи будівельних розчинів практично не застосовуються. Тому в табл.1 в узагальненому вигляді охарактеризовано матеріали, що становлять основу розчинних сумішей, вироблених підприємствами України у вигляді сухих продуктів, емульсій та паст. Таблиця 1. Номенклатура продукції для будівельних розчинів Умовна група Призначення Області застосування 1 Матеріали для укладання облицювальної плитки і системи скріпленої теплоізоляції Пристрій облицювань з використанням всіх видів керамічної плитки, дрібно-і великорозмірних плит з натурального каменю приклеюванням на вертикальну поверхню; укладання плит з різних матеріалів на підстави різного виду; приклеювання полістирольних, мінераловатних, сітчастих матеріалів в системі теплоізоляції стіни. 2 Матеріали для розшивки швів при облицюванні плиткою Затирка швів при кладці плитки, плит з натурального каменю на вертикальній і горизонтальній поверхнях для додання декоративності і монолітності обробці. 3 Матеріали для влаштування підлог Пристрій підлог, включаючи закладення нерівностей, близько підстави, горизонтального нівелювання під покриття різних видів, у тому числі в якості фінішного шару із заданими експлуатаційними характеристиками. 4 Матеріали для герметизації і гідроізоляції Пристрій плавальних басейнів, горизонтальної покрівлі; захист бетонної ємностей, резервуарів для води; гідроізоляція швів і стиків будівельних вузлів. 5 Матеріали для анкерування (суміші монтажні) Закріплення устаткування і металевих конструкцій, з'єднання елементів. 6 Оздоблювальні матеріали Шпаклювання пошкоджених поверхонь зовні і всередині будівель, вирівнювання поверхні стін і стель, закладення стиків, в тому числі гіпсокартонних плит. Нанесення оздоблювального шару різної фактури і кольору на внутрішні і зовнішні стіни (оштукатурювання). 7 Фарбувальні матеріали (сухі продукти) Оздоблення інтер'єрів та фасадів з доданням заданого кольору покриття. 8 Матеріали для кладки цегли і стінових блоків Зведення стінових конструкцій скріплення тонким шаром розчину дрібноштучних виробів у вигляді цеглини і блоків. 9 Емульсії Пристрій високоадгезійна розчинних шарів при використанні штукатурних, клейових, кладок сумішей. 10 Грунтовки Зміцнення поверхні основ з метою поліпшення властивостей наносяться на нього розчинних сумішей разног функціонального призначення (штукатурки, фарби, наливні підлоги) . Як випливає з цих даних, функції будівельних розчинів значно розширилися, однак, найбільш масово споживаними є як і раніше склади з групи оздоблювальних, матеріали для укладання облицювання й системи утеплення. У групі клеїв сталася вузька спеціалізація, що розширило їх номенклатуру до 15 .. .20 різновидів з урахуванням виду керамічної і кахельної плитки, її пористості і розмірів, характеру плит з натурального каменю, фізико-механічних властивостей основи і температурних умов експлуатації. Цей факт свідчить про підвищення культури оздоблювальних робіт. Слід зауважити, що саме в цій групі показники якості продуктів різних виробників максимально зближуються (табл.2), чого не відзначалося раніше. Таблиця 2. Властивості клейових розчинів різних виробників Властивості Полімін П-22 ("Фомальгаут") Артисан С-10 ("Артіль") Ceresit CM-11 (" Хенкель-Україна ") Полірем СКП-101 (" Полірем ") водопотребность, мл / кг 220 250 240 240 Властивості при перемішуванні + + + + Сповзання плитки, мм 1,0 1,0 0,5 0,5 Час коригування, хв 10 10 10 10 Відкритий час, мм 15 20 20 20 Адгезія в повітряно-сухих умовах, МПа 7 діб 28 діб 0,67 0,80 0,58 0,70 0,7 1,0 0,7 0,9 Досить представницька група сухих сумішей для приготування розчинів, призначених для влаштування та ремонту підлог. Так, наприклад, ТОВ "Хенкель Баутехнік" (Україна) пропонує шість складів торгової марки "Ceresit" і чотири складу торгової марки "Thomsit", фірма "Полірем" – вісім складів . ТОВ "Фомальгаут" для вирівнювання поверхні підлоги під покриття з штучних або рулонних матеріалів пропонує суміші Полімін ЛЦ-4. Вони мають низьку водопотребность, добре розтікаються, зчіплюються з основою і стійкі до усадочних тріщин. Для укладання підлог керамічною плиткою і штучним каменем, а також для облицювання стін ТОВ "Фомальгаут" пропонує плитковий клей Полімін П-14. Висока стійкість до опливаніе дозволяє укладати плитку зверху вниз. Разом з тим при випробуванні складів для підлог відзначаються найбільші відмінності в якості, що цілком закономірно і пояснюється як найбільш складною рецептурою , так і використовуваним сировиною (табл. 3). Таблиця 3. Властивості розчинів для наливних підлог різних виробників Властивості Артисан С-40 Полімін СПП-501 Сeresit CN-72 Полірем 501 водопотребность, мл / кг 270 225 240 260 Властивості при перемішуванні + + + + Розпливання кільця Віка, мм через 1 хв. через 10 хв. 180 245 195 210 200 250 180 200 Робочий час, хв. 120 40110240 Якість поверхні після 24 год – + + Міцність при стисненні, МПа 1 добу 3 доби 28 діб 2,3 2,8 15,9 0,4 2,35 12,3 16,6 22,4 25,1 0,5 5,2 16,7 Деформації, мм / м, усадки (-) 2 доби 28 діб -0,09 -1,72 0 -0,36 -0,06 -0,06 -0,10 -0,81 СПЕЦІАЛЬНІ ВИМОГИ до сировини Аналіз фізико-хімічних основ розробки нових технологій будівельних розчинів свідчить про те, що експлуатаційні характеристики матеріалів залежать більшою мірою від мінеральних компонентів аналізованих сумішей: в'яжучих речовин, тонкодисперсних наповнювачів і заповнювачів. Хімічні добавки визначають в більшій мірі реологічні характеристики і адгезійні властивості. Враховуючи те, що останні присутні в раствоpax в кількості від 0,3 до 3, 0%, можна вважати виправданим їх імпортування від найбільших світових виробників, представництва яких знаходяться в Україну (Wacker, Elotex, Clariant, DAU, Bayer, Bast). Саме тому освоєння таких технологій пов'язувалося з максимальним використанням місцевої сировинної бази мінеральних в'яжучих, вимоги до яких відрізняються від пропонованих в традиційній технології бетонів і розчинів. Для портландцементу показники якості в значній мірі обумовлені його типами, які регламентовані ДСТУ Б В.-2.7-46-96 відсутністю (тип 1) і вмістом (типи 11-У) мінеральних добавок. Сухі суміші як основа для розчинів набагато більш чутливі до зміни типу цементу з урахуванням значущості показника ранньої міцності і вимог по морозостійкості. У зв'язку з цим при виборі цементу важливим є як характеристика клінкеру, так і кількість та природа мінеральної добавки. За змістом основних фаз промислові клінкери основних українських заводів різняться, проте, алітовая фаза як визначальна змінюється в незначних межах. Це може служити гарантією того, що бездобавочний цементи здатні забезпечити стабільну активність. Активність швидкотверднучих цементів Україні марок 400р і 500р характеризується міцністю при стисненні через 2 доби відповідно 15 і 25 МПа при випробуванні за ГОСТ 310, в той час, як європейські марки 42.5R і 52.5R при випробуванні по EN 196 через 1 добу забезпечують міцність відповідно не менше 10 і 22 МПа. Для пристрою наливних підлог і інших відповідальних розчинів важливими є дані про зміст алюмінатний фази як бере участь в ранньому формуванні еттрінгіта. У ряді складів сухих сумішей для розчинів присутній перліт, що вимагає обмеження вмісту в цементі оксидів натрію і калію, якого немає в ДСТУ, оскільки вони негативно впливають не тільки на розвиток процесу твердіння, а й ослаблення контактної зони за рахунок реакції цементу з цим активним алюмосилікатів. Стабільність показників активності є одним з найважливіших критеріїв придатності портландцементу для використання в розглянутих технологіях, оскільки відхилення вимагають оперативного корегування рецептури, що трохи складніше, ніж для пересічних технологій розчинів. На додаток до раніше опублікованими статистичними даними в табл.6 наведено результати систематичних випробувань цементу при вхідному контролі на заводі "Хенкель Баутехнік" (Україна), що характеризують відповідність цій вимозі. Ці дані дозволяють обгрунтовано визначати найбільш ефективного постачальника. ВСТУП СИСТЕМИ ЯКОСТІ ЯК СПОСІБ ОРГАНІЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ В заводському виробництві сухих сумішей для будівельних розчинів виявилася досить виправданою і корисною практика побудови системи якості за стандартом ISO 9001 як фактора організації технологічного процесу. Всю систему у взаємозв'язку найбільш повно і в той же час лаконічно відображає "Керівництво якістю". Це розробляється підприємством збірник документів, в яких чітко регламентуються дії по выбору поставщиков сырья, производству закупок, идентификации продукции, а также корректирующие и предупреждающие мероприятия. Достоинством системы качества является ее мобильность: все целесообразные изменения, направленные на ее совершенствование, вносятся и реализуются. Для поддержания системы в "активном" состоянии проводятся плановые аудиты во всех подразделениях предприятия, организуется обучение персонала. В результате весь персонал – от руководства до рабочего – вовлекается в деятельность по управлению качеством, предотвращается функциональная разобщенность, а технологический процесс максимально организуется. В стройиндустрии Украины первым предприятием, сертифицированным по стандарту ISO 9001-95, является ООО "Хенкель Баутехник" (Украина), выпускающее продукцию торговых марок "Ceresit" и "Thomsit". СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ В мировой практике тенденции гражданской и промышленной архитектуры определяют развитие базы стройиндустрии, так как от этого зависят потребности в соответствующих материалах. Переход к рыночной экономике должен обусловить и в Украине такую закономерность. Если учесть различия в экономическом положении развитых европейских стран и Украины на современном этапе, то очевидно, что ближайшие Шлет применение строительных растворов по технологии сухих смесей будет в определенной мере воспроизводить путь, пройденный развитыми странами. Основной тенденцией развития при значительном увеличении объемов производства будет стремление к получению высококачественных продуктов. Расширение их номенклатуры может быть связано реанимированием промышленности и потребностями в таких специальных растворах, как химически стойкие, барьерные против опасных излучений, терморегулирующие, звукопоглощающие и тому подобного. С учетом национальных особенностей популярности жилищного строительства из кирпича возрастет потребность в экономически целесообразных кладочных растворах. Перспективным для Украины может стать использование в качестве сырья металлургических шлаков и топливных зол с разработкой рецептуры, обеспечивающей заданный доверительный предел стабильности свойств. Это вполне согласуется с необходимостью решения проблемы высолообразования на поверхности растворов, получаемых на основе бездобавочного цемента, за счет реализации пуццолановой реакции. Как показал пятилетний опыт работы лидирующих производителей, одним из определяющих принципов стратегии развития новых технологий, несомненно относящихся к наукоемким, является привлечение интеллектуального потенциала высокопрофессиональных специалистов в области химии и технологии силикатных строительных материалов, фундаментальная подготовка которых и определит в конечном счете успехи этого направления.
Купити розчин в Києві.
ДЖЕРЕЛО: Капстроітельтво