Какой состав сухой смеси для тонкослойных самовыравнивающихся полов (цемент, гиперпластификаторы / суперпластификаторы, ускорители твердения, различные модификации сульфата кальция и др.)?

Сухие смеси для тонкослойных самовыравнивающихся полов разрабатываются при соблюдении следующих параметров:
- с использованием в качестве заполнителя - тонкодисперсных молотых наполнителей: молотого мрамора, известняка, маршалита и т.д.;
- применение наиболее эффективных водоредуцирующих добавок;
- применение ускорителей твердения;
- применение сульфата кальция, обеспечивающего ускоренное формирование фазы эттрингита (С3А• 3СаSO4• 32H2O) в начальные сроки (часы от начала затворения) твердения;
- повышение содержания редиспергируемых полимерных порошков, сдерживающих деформации усадки.

Работа проводилась на примере двух составов для устройства полов: 1 - на преимущественно портландцементе с добавкой глиноземистого цемента; 2 - на глиноземистом цементе с добавкой портландцемента.
В качестве основных вяжущих веществ использовались ПЦ 500-Д0 (Осколцемент) и глиноземистый цемент Фондю (Франция). В качестве наполнителя использовался микрокальцит МК-160.
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) на свойства смесей для самовыравнивающихся полов.
Испытания проводились на составах, приготовленных как преимущественно на цементе Фондю, так и на портландцементе. Влияние добавок гиперпластификаторов на подвижность смесей для полов представлено в таблице.

Таблица. Влияние добавок гиперпластификаторов на подвижность смесей для полов

В составах преимущественно на Фондю наиболее эффективны Melflux PP100F, ViscoСrete 105p, Melflux 1641F, которые, наряду с высокой подвижностью, жизнеспособностью растворных смесей повышают прочность растворов по 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), также как добавка Li₂CO₃, ускоряет твердения в ранние сроки и повышает прочность к 28 суткам по сравнению с другими составами ~ 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, I с), природного ангидрита СаSO₄ (Порецкого месторождения), a- и ß-СаSO₄•0,5H₂O.
Содержание сульфата кальция в рецептурах сухих строительных смесей (ССС) для полов, как правило, не превышает 6-7% масс. Оценено влияние содержания сульфата кальция различных модификаций в количестве 3-9% масс. на подвижность растворных смесей для устройства полов как преимущественно на портландцементе, так и 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 подвижность и жизнеспособность растворных смесей. В составах преимущественно на цементе Фондю введение до 5% сульфата кальция любой модификации не снижает подвижности растворных смесей. При введении более 5% ß-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 (>5% масс.) содержанием сульфатного компонента рекомендуется использовать a-СаSO₄•0,5H₂O.
Реакция образования эттрингита сопровождается тепловыделением. Для контроля скорости образования эттрингита 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 от начала затворения, и только в композиции на преимущественно портландцементе с добавкой СаSO₄•H₂O - через 35 часов. Тепловыделение составов на преимущественно глиноземистом цементе с добавками a- и ß-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 a- и ß-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 a- и ß-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 >5% рекомендуется использование a-СаSO₄•0,5H₂O.

И. Н. Медведева.
кандидат технических наук,
доцент кафедры строительных и
специальных вяжущих веществ СПбГТУ

По материалам доклада конференции Baltimix-2007

www.spsss.ru