Сухие строительные смеси для штукатурных работ с тонкодисперсными минеральными добавками
На правах рукописи
МАКАРЕВИЧ МАРИНА СЕРГЕЕВНА
СУХИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ ДЛЯ ШТУКАТУРНЫХ РАБОТ С ТОНКОДИСПЕРСНЫМИ МИНЕРАЛЬНЫМИ
ДОБАВКАМИ
05.23.05 – Строительные материалы и изделия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Томск – 2005 г.
Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-
строительном университете
Научный руководитель кандидат технических
наук, доцент
Копаница
Наталья Олеговна
Официальные оппоненты: доктор геолого-
минералогических
наук, профессор
Мананков
Анатолий Васильевич
кандидат технических
наук, доцент
Белых
Светлана Андреевна
Ведущая организация Томский
политехнический
университет
Защита состоится 26 декабря 2005 г. в 14.00 час на заседании диссертационного совета Д 212.265.01 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003, Томск, Соляная пл., 2, корп. 5, ауд. 307. Тел. (8.3822) 65-42-61
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета
Автореферат разослан 24 ноября 2005 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Скрипникова Н.К.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Современные строительные технологии создания отделочных покрытий ориентированы на применение сухих смесей. Сухие смеси отличает стабильность свойств, их применение способствует повышению качества строительных работ. Эти показатели выгодно отличают сухие смеси от традиционных растворов, применяемых в строительстве. В Западносибирском регионе успешно работают предприятия, производящие сухие смеси различного назначения. При этом наибольший объем производства приходится на долю сухих штукатурных смесей на основе серийно выпускаемых портландцементов марок 400 и 500, что приводит к перерасходу вяжущего, а в сочетании с дорогостоящими химическими добавками импортного производства - к существенному их удорожанию. Вместе с тем сырьевая база большинства регионов страны, в том числе и Западной Сибири, располагает достаточными запасами местных материалов и техногенных продуктов для организации производства сухих строительных смесей. Введение минеральных наполнителей в качестве самостоятельной составляющей растворной смеси является одним из существенных резервов повышения экономичности цементных композиций по стоимости и расходу цемента и улучшения их строительно-технических свойств. В связи с изложенным, актуальной является проблема улучшения свойств сухих смесей для отделочных покрытий на основе цемента, при введение минеральных тонкодисперсных наполнителей различной химической природы и удельной поверхности. Работа выполнялась в рамках отраслевой научно-технической программы Министерства образования РФ «Архитектура и строительство» на 2002-2003 г. «Разработка материалов для многослойных теплоэффективных ограждающих конструкций из природного сырья и отходов промышленности применительно к условиям Западно-Сибирского региона» (Грант № 12.2-833 инв. № 02.200306399).
Объект исследования – сухая строительная смесь, модифицированная тонкодисперсными зернистыми минеральными добавками.
Предмет исследования – закономерности взаимодействия, особенности формирования состава и структурообразования сухих строительных смесей для штукатурных работ с тонкодисперсными минеральными добавками.
Целью работы является разработка составов и исследование свойств сухих строительных смесей для штукатурных работ на основе смешанных вяжущих с тонкодисперсными зернистыми минеральными добавками карбонатной и кремнезёмистой природы (доломитовая мука, мел, микрокремнезём).
В соответствии с поставленной целью необходимо решение следующих задач:
– разработать составы для штукатурных работ в виде сухих строительных смесей с использованием природных и техногенных продуктов (микрокремнезём, доломитовая мука, мел);
– изучить влияние тонкодисперсных минеральных добавок на процессы гидратации и структурообразования смешанного вяжущего;
– определить основные закономерности изменения физико-механических свойств цементного теста и цементного камня в зависимости от вещественного состава и удельной поверхности минеральных добавок;
– установить рациональные составы вяжущего, модифицированного тонкодисперсными минеральными добавками, для получения сухих штукатурных смесей с заданными свойствами;
– исследовать влияние фракционного состава заполнителя на обеспечение необходимых технологических, физико-механических свойств и стойкости штукатурных растворов в эксплуатационных условиях;
– разработать технологические приёмы производства сухих строительных смесей, модифицированных тонкодисперсными минеральными добавками, и провести опытно-промышленную проверку результатов.
Научная новизна работы
Установлены закономерности изменения реологических и технологических свойств сухих строительных смесей в зависимости от состава и физико-механических свойств компонентов сухой смеси и типа подложки:
– Показано, что введение тонкодисперсных минеральных добавок повышает реакционную способность наполненного вяжущего и приводит к увеличению его активности и адгезионных свойств. При этом содержание в смешанном вяжущем микрокремнезёма составляет 5-10%, мела – 10-15%, доломитовой муки – 10-15%.
– Установлено, что введение в смешанное вяжущее микрокремнезёма способствует более быстрому формированию пластической прочности за счёт повышенной растворимости SiO2 и последующей интенсификацией образования гидросиликатов кальция.
– Установлено, что введение в состав сухих штукатурных смесей тонкодисперсных минеральных добавок увеличивает адгезионные свойства раствора с основанием в результате повышения суммарной удельной поверхности смеси и увеличения площади контакта между штукатурным слоем и основанием, а также за счёт интенсификации процессов гидратации и гидролиза в системе. При этом введение микрокремнезёма в количестве 5 – 15% увеличивает прочность сцепления раствора с основанием на 40-58%; доломитовой муки и мела - на 40-52%.
– Установлены рациональные соотношения между пассивной и активной составляющими заполнителя штукатурной растворной смеси, позволяющие регулировать эксплуатационные свойства штукатурного раствора.
Личный вклад автора состоит в получении экспериментальных результатов, изложенных в диссертационной работе, их обобщении и анализе. Роль научного руководителя к.т.н. Копаница Н.О. заключалась в постановке вопросов, согласованию плана работ по тематике, участии в анализе результатов.
На защиту выносятся:
– закономерности влияния состава и свойств тонкодисперсных минеральных добавок на технологические, реологические, физико-механические свойства сухих строительных смесей для штукатурных работ;
– результаты исследования свойств смешанного цементного вяжущего в зависимости от вида и количества микронаполнителей;
– результаты физико-химических исследований смешанного вяжущего с тонкодисперсными минеральными добавками;
– результаты опытно-промышленного внедрения.
Достоверность результатов и выводов по работе обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием современных средств измерений, применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов, а также опытными испытаниями и их положительным практическим эффектом.
Реализация работы:
Разработанные составы штукатурных смесей использованы при выпуске опытной партии сухих строительных смесей на предприятии ООО «ПГ Колибри» г. Томск, а технологические и эксплуатационные характеристики разработанных сухих смесей проверены при офактуривании пенобетонных блоков, выпускаемых ООО «Пенобетон-Сервис» г. Томск. Разработаны технические условия ТУ 1557-042-00884306-05 «Сухие строительные смеси для штукатурных работ». Результаты экспериментальных исследований, полученных при выполнении диссертационной работы, внедрены в учебный процесс для студентов специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Апробация работы:
Основные положения диссертационной работы и результаты исследований представлены на:
– 2-ой Международной научно-технической конференции «Архитектура и строительство» (Томск, ТГАСУ, 2002 г.);
– Всероссийской конференции «100 лет архитектурно-строительному образованию в Сибири» (Томск, 2002 г.);
– 6-ой Международной научно-практической конференции «Качество – стратегия XXI века» (Томск, 2002 г.);
– III Международной научно-технической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону,
2004 г.);
_ Первой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Инноватика-2005»
(г. Томск, 2-4 июня 2005 г.).
Публикации:
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 9 работах, включая научные статьи и тезисы докладов, в том числе материалы одной статьи подготовлены без соавторов. В остальных публикациях личный вклад соискателя составлял 60-70% и состоял в следующем:
– разработка методик проведения исследований;
– обработка результатов и их анализ;
– подготовка проектов статей.
Структура и объем работы:
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 34 рисунка, приложения и список литературы из 125 наименований.
Автор благодарит д.т.н. профессора А.И. Кудякова за участие и помощь в исследованиях и разработках при выполнении работы.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе представлен аналитический обзор по теме диссертации, представлено современное состояние вопросов, связанных с разработкой составов и технологий получения сухих строительных смесей с использованием тонкодисперсных минеральных добавок. Значительный вклад в развитие науки о смешанных вяжущих и композиционных материалах с тонкодисперсными минеральными добавками внесли ученые В.И. Кинд, Ю.М. Баженов, В.Ф. Журавлев, Ю.М. Бутт, П.П. Будников, И.А. Рыбьев, Р.Л. Маилян, Б.Н. Виноградов, В.И. Соломатов, В.И. Калашников, С.Ф. Коренькова, С.С. Каприелов и другие. В работах этих авторов показано, что применение тонкодисперсных минеральных добавок для получения смешанных вяжущих и композиционных материалов на их основе, позволит не только получить экономический эффект за счет уменьшения расхода клинкера, но и улучшить ряд строительно-технических свойств растворов и бетонов.
Анализ литературных данных свидетельствует о возможности создания смешанных вяжущих и сухих смесей при введении минеральных тонкодисперсных наполнителей различной химической природы и удельной поверхности. Их применение позволяет существенно расширить сырьевую базу за счёт использования местных карбонатных и кремнезёмистых материалов. Однако среди ученых нет единого мнения по механизму влияния минеральных наполнителей высокой дисперсности на свойства и структуру цементного камня и цементных растворов. В частности, не достаточно ясна природа так называемого «эффекта микронаполнителя», который выражается в улучшении ряда свойств, обеспечивающих качество растворных смесей при введении в раствор инертных тонкодисперсных минеральных наполнителей.
Обобщение данных по оценке требований к растворным смесям, представленных в различных источниках, позволила сделать выводы о недостаточном отражении в литературе показателей, оценивающих качество растворных смесей для штукатурных работ и методик их определения, что дало возможность предложить дополнительные (потребительские) свойства для оценки качества сухих штукатурных смесей и методики их определения:
- в вязкопластичном состоянии – прилипаемость, время корректировки, сползание с вертикальной поверхности;
- в затвердевшем состоянии – начальная прочность, усадка, трещиностойкость, прочность сцепления.
Также представлена модель исследований, наиболее полно учитывающая показатели, необходимые при оценке качества штукатурных растворов.
В конце аналитического обзора сделан вывод об объективной необходимости достижения целей и решения задач, сформулированных во введении.
Во второй главе приведены характеристики применяемых материалов и описаны методики экспериментальных исследований.
Для разработки рецептуры сухих штукатурных смесей использовался портландцемент марки ПЦ 500 Д0 Топкинского цементного завода, природный песок Кудровского месторождения с Мкр=1,44.
Для регулирования свойств использовались тонкодисперсные минеральные добавки:
— мел молотый МТД-1, соответствующий ГОСТ 17498 с удельной поверхностью S=1000 м2/кг;
— доломитовая мука, отход производства щебня из доломитовых горных пород с удельной поверхностью S=200 м2/кг;
— микрокремнезём Братского алюминиевого завода с удельной поверхностью 4000 м2/кг (МК4000) и с удельной поверхностью 1700 м2/кг (МК1700).
Выбор номенклатуры добавок обусловлен их химическим сродством с цементом, а также их не дефицитностью и распространенностью в Сибирском регионе.
Оценка химической активности минеральных добавок показала, что связывание ионов кальция наиболее интенсивно протекает при введении МК4000. Это можно объяснить не только прямым химическим связыванием ионов кальция за счёт протекания кислотно-основного взаимодействия, но и каталитическими свойствами микрокремнезёма, направленно регулирующим формирование когезионно-адгезионных связей в структуре материала.
В третьей главе для изучения закономерностей формирования структуры и свойств штукатурного раствора на основе разработанных сухих смесей были проведены исследования физико-механических процессов гидратации и формирования структуры смешанного вяжущего.
Проведенные исследования показали, что тонкодисперсные минеральные наполнители значительно изменяют реологические и структурно-механические свойства цементной системы. Введение наполнителей ведёт к изменению её водопотребности. Причём это изменение зависит от природы минерального микронаполнителя и его дисперсности. Так кремнезёмистые микронаполнители МК4000 и МК1700, обладая высокой микропористостью и высокими адсорбционными свойствами, оказывают существенное влияние на водопотребность вяжущей системы. Для микрокремнезёма, имеющего частицы чрезвычайно малых размеров и высокую площадь поверхности, количество воды, требуемой для получения теста нормальной консистенции, увеличивается пропорционально содержанию его в массе цемента. При степени наполнения 5-30% от массы вяжущего водопотребность смеси изменяется в пределах 27-53%. Поэтому в работе были проведены исследования по совместному влиянию на свойства вяжущего микрокремнезёма и добавки С-3.
Карбонатные микронаполнители напротив, выполняют роль пластифицирующей добавки в системе, уменьшая водопотребность вяжущего. Так введение 5% мела снижает нормальную густоту теста на 12%. При более высокой степени наполнения до 30% значительного роста водопотребности не происходит. Доломитовая мука, имея размеры, сопоставимые с размерами частиц цемента, не оказывает существенного влияния на нормальную густоту вяжущего.
Важнейшим свойством вяжущего для штукатурных растворов является их водоудерживающая способность, которая предохраняет смесь от преждевременной потери воды при укладке на пористое основание. Установлено, что увеличение водоудерживающей способности наполненного вяжущего при введении МК4000, МК1700 и мела составило от 8 до 53% (рис. 1). Максимальное увеличение данного показателя связано с введением микрокремнезёма с наибольшей удельной поверхностью. Поскольку введение микронаполнителя производится от массы цемента, а частицы его чрезвычайно малы и имеют высокую площадь поверхности и меньшую плотность чем у цемента, то объём теста увеличивается, и чем выше дисперсность, тем больше адсорбционной воды удерживается на поверхности частиц. При введении же доломитовой муки, наблюдается снижение водоудерживающей способности вяжущего на 30%. Это можно объяснить тем, что доломитовая мука имеет удельную поверхность, сопоставимую цементом, но частицы доломита имеют более плотную структуру и менее гигроскопичны.
Для обоснования эффективности применения предлагаемых микронаполнителей, а также для установления оптимального их количества, исследовалась
величина прилипаемости цементного теста к поверхности условно плотного основания (тяжёлый плотный бетон с В/Ц=0,4) и пористого основания (кирпич керамический полнотелый). Установлено, что величина прилипаемости смешанного вяжущего к различным поверхностям зависит от вида, количества вводимого микронаполнителя, его удельной поверхности и структуры поверхности основания (рис. 2). Очевидно, что пористое основание подложки обеспечивает более высокое сцепление вяжущего. При этом максимальная прилипаемость наблюдается при введении микрокремнезёма МК4000 в количестве 10-20% от массы цемента. Добавки с меньшей удельной поверхностью (доломитовая мука, мел) улучшают прилипаемость вяжущего в меньшей степени.
Таким образом, проведенными исследованиями показано, что применение микронаполнителей ведёт к увеличению адгезионных сил в системе "смешанное вяжущее – основание", что позволит получить высокое сцепление штукатурной смеси с обрабатываемой поверхностью.
Для изучения процессов структурообразования в начальный период твердения определялась пластическая прочность смешанного вяжущего (рис. 3). Набор структурной прочности теста с микрокремнезёмом происходит гораздо быстрее и продолжает расти по мере увеличения степени наполнения вяжущего микрокремнезёмом. Однако стоит отметить «аномальное» поведение смеси, с содержанием микрокремнезёма. На первый взгляд смесь кажется более жёсткой, что показывает и более высокая пластическая прочность, однако смесь приобретает отличительные «квазитиксотропные» свойства. Она легче наносится на поверхность, лучше обрабатывается, отличается лучшей внутренней связанностью структуры. Эти свойства становятся особенно заметными при более длительном перемешивании. Таким образом, пластическая прочность смеси с различными тонкодисперсными минеральными добавками позволяет регулировать прочность на всём периоде процесса структурообразования.
Одним из показателей эксплуатационных свойств штукатурных растворов является прочность и кинетика изменения во времени. В связи с этим изучалась кинетика набора прочности смешанного вяжущего с различным содержанием микронаполнителей.
Показано, что для каждого вида микронаполнителя существует своя степень наполнения смешанного вяжущего, когда дости-
гается максимальная прочность при сжатии, что связано с особенностями формирования структуры цементного камня с микронаполнителями различной химической природы и удельной поверхности. Так при введении доломитовой муки до 20% от массы вяжущего не наблюдается снижения прочности. Введение мела в количестве 10-20% также ведёт к увеличению прочности на 26-29%. Однако введение микрокремнезёма, вследствие его существенного влияния на водопотребность вяжущего, ведёт к снижению прочности цементного камня. В связи с этим исследовано совместное влияние микрокремнезёма с пластифицирующей добавкой на прочность цементного камня. Установлено, что введение С3 в количестве 0,1-0,2% ведёт к резкому упрочнению цементного камня, наполненного микрокремнезёмом.
Для анализа роли микронаполнителей в формировании структуры цементного камня были проведены физико-химические исследования. На ИК-спектрах вяжущих со всеми видами добавок отмечается увеличение пиков, соответствующих валентным колебаниям связанной воды. Изменения в области дифракционных колебаний, соответствующих Si-О-Si и Ca-O, говорят об усилении каркаса и увеличении плотности связей и, следовательно, плотности на единицу объёма цементного камня.
Рис. 5. Микрофотографии продуктов гидратации
наполненных вяжущих (х5000)
1- контрольный образец (ПЦ без добавок); 2 – ПЦ с добавкой микрокремнезёма; 3 – ПЦ с добавкой мела; 4 – ПЦ с добавкой доломитовой муки.
На рентгенограммах обнаружено снижение количества и интенсивности пиков портландита (4,9 ; 2,63 ; 1,49 ) и их отсутствие в образцах с микрокремнезёмом. Обнаружены новые пики, характерные для низкоосновных гидросиликатов кальция (1,56 ; 1,6 ; 1,85 ; 2,57 ; 2,71 ; 2,79 ), обладающих волокнистой структурой, что позволяет объяснить улучшение прочностных и адгезионных свойств смеси. При введении карбонатных микронаполнителей обнаружены новые соединения гидрокарбоалюминатов и гидрокарбосульфоалюминатов кальция (2,87 ; 1,62 ; 1,36 ), что также позволяет объяснить улучшение физико-механических свойств.
На микрофотографии цементного камня с добавкой микрокремнезема идентифицируются низкоосновные гидросиликаты кальция, имеющие характерную волокнистую структуру, что может способствовать упрочнению контакта между зерном цемента и микронаполнителя. В цементном камне с добавкой мела формируется характерная дендритовая структура минералов, что способствует более плотной их упаковке, и, следовательно, увеличению прочности цементного камня с карбонатными добавками.
В четвертой главе представлены результаты исследований реологических и технологических свойств составов штукатурных растворов на основе сухих строительных смесей. Показано, что на свойства растворной смеси оказывает помимо свойств вяжущего существенное влияние подбор рационального состава заполнителя.
Подбор рационального фракционного состава песка для сухих штукатурных смесей проводился по совокупности значений достигаемой минимальной межзерновой пустотности и удельной поверхности. Исследования двухфракционных смесей показали, что межзерновая пустотность рационально подобранной смеси достигается при соотношении фракций 1,25-2,5 и 0,16-0,31 песка 70:30. Оценивалось влияние микронаполнителей на межзерновую пустотность заполнителя и были установлены рациональные соотношения между пассивной и активной составляющими заполнителя для штукатурной растворной смеси, позволяющие регулировать эксплуатационные свойства штукатурного раствора. Оценка влияния соотношения в сухой смеси наполненное вяжущее:заполнитель осуществлялась по показателям водоудерживающей способности и прочности.
Область применения штукатурных смесей свидетельствует о том, что они являются адгезивами. Одним из основных свойств для штукатурных растворов, характеризующих качество штукатурного покрытия, является прочность его сцепления с обрабатываемой поверхностью (рис. 4). В работе показано, что введение всех видов тонкодисперсных минеральных добавок в количестве до 15% от массы цемента ведёт к значительному росту прочности сцепления штукатурных растворов по сравнению с контрольными образцами. Это связано с увеличением общей удельной поверхности смеси и площади контакта раствора с основанием.
Увеличение количества тонкодисперсных минеральных добавок ведёт к снижению доли цемента в смеси, которого уже не хватает для обмазки частиц песка и частиц части микронаполнителя, которая не вступает в химическое взаимодействие и является уже инертной частью заполнителя. Это ведёт к ухудшению свойств раствора. При введении добавки МК4000 и МК1700 наилучшие результаты получены при её содержании от 5 до 10%
от массы цемента, при этом увеличение прочности сцепления штукатурного раствора составляет 18-55% в сравнении с контрольными образцами. Дальнейшее повышение содержания микрокремнезёма, без применения суперпластификаторов, ведет к повышению водосодержания смеси, что в дальнейшем может привести к появлению усадочных деформаций и ухудшению свойств раствора.
Введение карбонатных микронаполнителей, мела и доломитовой муки в количестве до 15% от массы цемента также ведет к росту прочности сцепления. Максимальная прочность сцепления наблюдается при введении 5% мела, при этом её увеличение составляет 53%.
Специфическим свойством штукатурных растворов является их сползание или стекание с поверхности, что связано с особенностями его применения – на вертикальной поверхности в слоях различной толщины. В течение времени, пока раствор ещё не потерял своих пластических свойств, под действием силы тяжести может происходить смещение слоёв раствора относительно друг друга, в результате чего происходит деформация и нарушение сплошности штукатурного покрытия. Поэтому в работе были проведены исследования влияния состава сухой смеси на величину сползания штукатурного раствора с вертикальной поверхности (табл. 1).
Установлено, что наименьшей величиной сползания характеризуются растворы с МК4000. Это связано с тем, что микрокремнезём обладает низкой средней плотностью, это ведёт к общему снижению средней плотности растворной смеси. Кроме того, растворы с микрокремнезёмом обладают высокой когезионной связностью структуры, высокой адгезией к основанию и быстрым набором пластической прочности, что также предотвращает сползание штукатурной смеси.
Таблица 1. Величина сползания штукатурных растворов
| Вид наполнителя | Содержание добавки, % по вяжущему | Величина сползания, мм |
| - | 0 | 18 |
| Доломитовая мука | 20 15 | 20 19 |
| Мел | 20 15 | 11 12 |
| Микрокремнезём, 1700 кг/м2 | 20 10 | 6 6 |
| Микрокремнезём, 4000 кг/м2 | 20 10 | 3 4 |
Штукатурные растворы, наполненные доломитовой мукой, обладают максимальной величиной сползания. Наблюдается характерная «каплевидная» деформация штукатурного слоя, что связано с высокой средней плотностью доломитовой муки и готовой смеси. Полученные результаты не позволяют рекомендовать штукатурные растворы с доломитовой мукой для проведения отделочных работ в один слой большой толщины. Однако эти растворы обладают положительными характеристиками – высокая прочность при сжатии и сцепление с поверхностью, что позволяет рекомендовать эти составы для осуществления работ с тонкими штукатурными слоями.
Для описания совместного влияния содержания добавок на прочность цементного камня и затвердевшего раствора, плотность, прочность сцепления с основанием использовался метод полного двухфакторного эксперимента с оптимизацией состава смешанного вяжущего и растворной смеси графо-аналитическим способом.
В пятой главе разработаны технология приготовления сухих строительных смесей и технические условия на применение сухих штукатурных смесей. Исследована зависимость свойств раствора от времени перемешивания. Показано, что увеличение времени перемешивания смеси с микрокремнеземом и доломитовой мукой до 20 мин позволяет повысить активность смеси на 11-16% по сравнению с традиционным перемешиванием, что может быть вызвано увеличением дефектности материала и образованием новых активных центров. Длительное перемешивание смеси с добавкой мела не даёт подобного результата, т.к. мел агрегируется и нарушается однородность смеси.
Таблица 2. Составы сухих штукатурных смесей
| Материалы | Расход, кг | |||
| состав Мк1 | состав Д2 | состав М3 | состав Мк4 | |
| Цемент | 272 | 288 | 212,5 | 197,5 |
| Песок фр.1,25-2,5 | 460 | 462 | 525 | 546 |
| Песок фр.0,15-0,31 | 196 | 198 | 225 | 234 |
| Микрокремнезем | 70 | — | — | 22 |
| Доломитовая мука | — | 52 | — | — |
| Мел | — | — | 37,5 | — |
| С-3 | 2 | — | — | 0,5 |
Разработанные составы штукатурных смесей получили промышленное апробирование в ООО «ПГ Колибри» и ООО «Пенобетон-сервис», г. Томск (табл. 2, 3).
Было проведено сравнение технологических и эксплуатационных свойств разработанных смесей со свойствами продукции выпускаемой ООО «ПГ Колибри». Установлено, что по технологическим и эксплуатационным свойствам разработанные составы соответствуют ГОСТ 28013 и ТУ1557-042-00884306-05.
Таблица 3. Технологические и эксплуатационные свойства штукатурных растворов
| Свойства штукатурных растворов | Составы сухих штукатурных смесей | |||
| Мк1 | Д2 | М3 | Мк4 | |
| Водопотребность, % | 26 | 27 | 28 | 27 |
| Жизнеспособность, ч | 1 | 1,5 | 1,5 | 1 |
| Наносимость *) | + + | + | + | + |
| Толщина нанесения | 30 | 15 | 20 | 20 |
| Трещинообразование | отсутствует | |||
| Средняя плотность. кг/м3 | 1660 | 1990 | 1770 | 1740 |
| Водоудерживающая способность, % | 96 | 93 | 94 | 94 |
| Прочность на сжатие, МПа | 32 | 29 | 12 | 14 |
| Прочность сцепления с поверхностью, кг/см2 | 1,6 | 0,9 | 0,5 | 0,6 |
| Морозостойкость, циклов | 100 | 50 | 50 | 75 |
| Рекомендуемая область применения | для работ в толстом слое, для наружных работ | толщина слоя ограничена 15 мм | для широкого спектра работ | |
*) ++ - отличная
+ - хорошая
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
- Разработанные составы смешанных вяжущих с тонкодисперсными минеральными микронаполнителями (доломитовой мукой, мелом, микрокремнезёмом) и сухие строительные смеси на их основе обладают высокой прочностью сцепления с поверхностью.
- Установлены закономерности изменения реологических свойств вяжущих для штукатурных растворов в зависимости от химического состава, дисперсности и содержания тонкодисперсных минеральных добавок. Пластическая прочность с различными добавками позволяет регулировать прочность на всём периоде процесса структурообразования и предотвратить конкуренцию новообразований различной морфологии и гранулометрии.
- При введении карбонатных микронаполнителей образуются гидрокарбоалюминаты и гидрокарбосульфоалюминаты кальция; при введении кремнезёмистых микронаполнителей – низкоосновные гидросиликаты кальция торберморитоподобого типа, что обеспечивает улучшение прочностных и адгезионных свойств сухих строительных смесей.
- Наименьшая межзерновая пустотность двухфракционной смеси песка фр. 0,16-0,31 и фр.1,25-2,5 достигается при соотношении этих фракций 70:30, при этом межзерновая пустотность составляет 34%. Для каждого вида микронаполнителей установлено рациональное содержание, при котором достигается наименьшая межзерновая пустотность, что позволит сформировать оптимальную структуру штукатурной смеси.
- При введении микрокремнезёмистого наполнителя в количестве 5-10% прочность сцепления увеличивается на 18-53% в сравнении с контрольными образцами. Введение карбонатных микронаполнителей увеличивает прочность сцепления на 20-43%.
- Наименьшей величиной сползания обладает штукатурный раствор с добавкой микрокремнезёма с удельной поверхностью 4000 м2/кг, что обусловлено снижением средней плотности штукатурной смеси.
- По полученным научным результатам разработаны технологические приёмы приготовления сухих строительных смесей, включающих микронаполнители, и разработаны технические условия.
- Проведённые опытно-промышленные испытания составов и технологий подтвердили технические характеристики разработанных сухих строительных смесей, обоснованность и достоверность выводов и рекомендаций по диссертационной работе.
Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:
- Сухие строительные смеси для отделочных работ / Кудяков А.И., Копаница Н.О., Макаревич М.С. и др. // Эффективность инвестиций в новое строительство и реконструкцию.– Материалы к науч. практ. конф. – Новосибирск, 2000. – С. 12-15.
- Макаревич М.С., Краевая Е.К. Влияние тонкодисперсных наполнителей на модификацию свойств портландцемента // Нетрадиционные технологии в строительстве. Материалы 2-го междунар. науч. техн. семинара. – 29 мая – 1 июня 2001. – г. Томск, ТГАСУ. – С. 447- 448.
- Копаница Н.О., Макаревич М.С. Управление качеством сухих строительных смесей путём модифицирования цементных систем тонкодисперсными добавками // Качество – стратегия ХХI века.– Материалы VI междунар. науч. практ. конф. – Томск, 2001. – С. 121-123.
- Копаница Н.О., Макаревич М.С. Особенности формирования зернового состава сухих строительных смесей // Нетрадиционные технологии в строительстве.– Материалы 2-го междунар. научн. техн. семинара.– Томск, 2001.– С. 354-355.
- Копаница Н.О., Аниканова Л.А., Макаревич М.С. Тонкодисперсные добавки для наполненных вяжущих на основе цемента // Строительные материалы.– № 9.– 2002.– С. 2-4.
- Копаница Н.О., Макаревич М.С., Рыжиков А.Б. Управление качеством стеновых материалов с учётом эксплуатационного взаимодействия их в ограждающих конструкциях // Строительство: материалы, конструкции, технологии.– Материалы межрегион. научн. техн. конференции.– Братск. – 2003.– С. 48-50.
- Макаревич М.С., Копаница Н.О. Гранулометрический состав заполнителя как технологическое средство управления качеством сухих строительных смесей // Качество - стратегия XXI века.–Материалы VIII междунар. научн. практ. конф. Томск.– 2003.– С. 141-142.
- Макаревич М.С. Гранулометрический состав заполнителя как технологическое средство управления качеством сухих штукатурных смесей // Композиционные строительные материалы. Теория и практика – материалы НТК.– Пенза.–2004.– С. 178-180.
- Сухие строительные смеси, наполненные тонкодисперсными минеральными добавками Макаревич М.С., Печатнова Л.А., Нижникова Е.М., и др. // I Всероссийская научн. практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых.– Томск.–2005.
Подписано в печать 2005 г. Заказ №____. Тираж 100 экз.
Издательство ООП ТГАСУ, 634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15
