2
Уважаемые читатели, приветствуем вас в этом тематическом разделе! Современное строительство невозможно представить без специальных химических продуктов, применение которых позволяет сделать его более эффективным и надежным. Они придают необходимые свойства строительным конструкциям, защищают их от агрессивного воздействия, позволяют улучшить эксплутационное состояние зданий и сооружений. А в некоторых случаях ремонт с применением современных материалов и технологий на базе передовых решений строительной химии позволяет спасти объект от сноса и значительно продлить его жизнь. Такие материалы, повсеместно используемые в строительстве и ремонте, как разнообразные сухие строительные смеси (ССС), грунтовки, специальные составы, готовые к применению водно-дисперсионные наполненные полимерные композиции, затирки, штукатурки, шпаклевки, гидроизолирующие и водозащитные составы, краски, герметики - являются композиционными. Они создаются по общему принципу: вяжущее (связующее), заполнители (наполнители), функциональные и модифицирующие химические и минеральные добавки. Назначение и свойства композиционных матеориалов в значительной степени определяет поведение модифицирующих добавок (например, пластификаторов, антипиренов, гидрофобизаторов, воздухововлекателей и т.д.). Разработка и производство таких добавок относитеся к сфере специальной химии. Именно эта наукоемкая индустрия определяет прогресс в строительной химии и строительных технологиях в целом, о чем пойдет речь на этих тематических страницах.
|
В практике современного строительства модифицированные сухие смеси находят все более широкое применение. Функциональность и качество конечного продукта в значительной степени зависят от всех компонентов рецептурного состава, среди которых вяжущие материалы играют не последнюю роль, так как именно они отвечают за прочность, скорость твердения, отчасти - текучесть, усадку и другие потребительские характеристики конечного продукта. Как известно, в качестве вяжущего используют гидравлически активные материалы - цемент, известь, гипс, а также различные полимерные композиции. В этой статье мы остановимся на применении алюминаткальциевых цементов в производстве ССС.
Цементы, используемые в производстве ССС, можно разделить на обычные портландцементы (ПЦ) и алюминаткальциевые цементы (АЦ), они же - глиноземистые и высокоглиноземистые. И если ПЦ производители ССС "освоили" уже давно, то АЦ применяются не так часто, как они того заслуживают.
Рассмотрим те преимущества, которые обеспечивают АЦ в производстве современных модифицированных смесей.
В отличие от ПЦ, который является продуктом совместного помола спеченного клинкера с сульфатом кальция и другими компонентами, АЦ получают путем плавления или спекания смешанных в заданных пропорциях материалов, содержащих Al2O3 и СаО, с последующим помолом клинкера в тонкий порошок.
АЦ обладают рядом уникальных свойств, которые открывают возможность их использования в качестве вяжущего материала в тех случаях, когда портландцементы непригодны. АЦ отличаются:
• быстрым набором прочности даже при низких температурах;
• химической стойкостью;
• высокой огнеупорностью;
• высокой прочностью;
• устойчивостью к абразивному воздействию.
Заметим, что все указанные характеристики справедливы в тех случаях, когда АЦ применяются в чистом виде, что на практике встречается достаточно редко и к тому же далеко не всегда экономически целесообразно. Поэтому более широкое применение АЦ находят в качестве одного из компонентов комплексного связующего, часто - в сочетании с ПЦ.
Комбинации ПЦ-АЦ в различных соотношениях открывают широкие перспективы, среди которых - возможность контроля реологии, времени схватывания, скорости набора прочности, а также компенсации усадки.
Рассмотрим варианты использования АЦ, результаты исследований и приведем примеры составов ССС с алюминаткальциевыми цементами французской фирмы "Lafarge Aluminates" - мирового лидера в производстве этих цементов.
Компания "Lafarge Aluminates" производит несколько видов АЦ для применения в сухих смесях: "CIMENT FONDU LAFARGE" (CFL), "TERNAL LC" ("Secar-51") и "Ternal White" ("Secar-71"). Их химический состав приведен в таблице 1.
Табл. 1. Химический состав цементов фирмы "Lafarge Aluminates"
Оксид\Цемент | Ciment Fondu Lafarge (CFL) | Ternal LC | Ternal White | | Al2O3 | 38-40% | 51,8-54,2% | 69,8-72,2% | | CaO | 37-39% | 35,9-38,0% | 26,8-29,2% | | Fe2O3+ FeO | 15-18% | 1,0-1,8% | < 0,4% | | SiO2 | 3-5% | 4,0-5,5% | < 0,4% |
CIMENT FONDU LAFARGE (CFL) представляет собой цемент на основе алюминатов кальция - в отличие от портландцемента, основу которого составляют силикаты кальция.
CFL вводится в состав ССС либо в качестве собственно гидравлического связующего, либо как ускоритель портландцемента. Время схватывания у CFL такое же, как у портландцемента, но набор прочности происходит значительно быстрее, поэтому его рекомендуется вводить в состав продуктов, для которых важны быстрое твердение и высокая прочность.
В отличие от портландцемента, при гидратации CFL не образуется свободная известь. Благодаря этому материалы на основе CFL обладают высокой химической стойкостью; кроме того, на их поверхности отсутствует высолообразование.
CFL применяется в качестве компонента самовыравнивающихся составов, быстротвердеющих полов, клеев для плитки и других модифицированных ССС.
Снижение времени схватывания портландцемента
Как правило, время схватывания ПЦ снижается пропорционально количеству добавленного CFL (часто после определенного инкубационного периода). При этом смесь на основе комплексного связующего CFL/ПЦ развивает значительную прочность уже через 1-2 часа. Количество CFL, которое нужно добавить для получения заданного времени схватывания, может варьироваться в широких пределах - в зависимости от конкретных характеристик ПЦ. Следует принять во внимание такие свойства портландцемента, как удельная поверхность, содержание С3А, тип используемого сульфата кальция. Свойства полученной смеси могут быть модифицированы путем ведения специальных химических добавок.
Компенсация усадки
В практике применения ССС очень важна возможность регулирования их усадки в процессе твердения. Одним из способов регулирования усадки является введение в состав сухих смесей CFL в сочетании с сульфатами кальция (гипсом, ангидритом или полугидратом), что приводит к образованию расширяющегося минерала эттрингита (С3А3ЧСаSO4Ч32Н2О). Кристаллы эттрингита также связывают значительное количество воды, что приводит к быстрому набору прочности и снижает время сушки конечного продукта. Ternal LC и Ternal White имеют в своем составе значительно больше Al2O3 и практически не содержат окислов железа, что позволяет использовать их в тех случаях, когда необходимо получить светлый цвет конечного продукта. Остальные характеристики и способы применения этих цементов аналогичны CFL. Комбинации связок Комбинации связок с АЦ, наиболее часто используемые в ССС, представляют собой либо смесь ПЦ и АЦ (иногда добавляются сульфаты) - система 1; либо смесь АЦ и сульфата (иногда добавляются известьсодержащие вещества, такие как ПЦ или гидроксид кальция) - система 2, либо используются оба эти варианта, когда требуется постепенная растворимость ионов кальция.
|
