Тонкие составляющие.

Твердение цементной матрицы является решающим процессом для достижения механических показателей. Образование кристаллов из цементного геля происходит в области до 30 мкм. Поверхность границы фаз между цементным камнем и наполнителем имеет относительно более высокую пористость, чем сам цементный камень, эта зона также обогащена портландитом и эттренгитом. Это снижает прочность отвердевшего раствора. Если раствор обеднен частицами наполнителя класса крупности 30 – 100 мкм, то цементный гель частично создает не кристаллические, а аморфные, рыхлые образования, не сравнимые по прочности с цементным камнем.

Если для заполнения пустот в зоне < 100 мкм вводится слишком тонкий наполнитель, например, мел, пылевидные материалы типа золы и т.п., то он создает конкуренцию цементу, мешает расти его прочным кристаллам. Добавка мела крупностью < 30 мкм в раствор настолько снижает прочность твердеющего раствора, что расход дисперсионного порошка приходится увеличивать в 2 – 3 раза. Для восполнения недостающего количества наполнителя фракции < 100 мкм оптимальной является добавка моршалита, мраморной или известняковой муки. Для таких тонких смесей, как шпаклевочные и расшивочные, они могут служить основным или даже единственным наполнителем.

Крупные фракции.

ГОСТ 28013-89 «Растворы строительные. Общие технические условия» устанавливает предельные размеры зерен: в штукатурках 2,5 мм и в отделочных материалах 1,25 мм. Форма самого крупного зерна наполнителя важна для декоративно-отделочных материалов, как правило, она круглая, его гидрофильность в случае применения таких смесей недопустима. Для цветных штукатурок ГОСТ 28013 допускает применение крошки размером до 5 мм.

Одним из признаков правильно подобранного состава наполнителей является минимально возможное В:Ц-отношение, что позволяет при оптимальных механических свойствах экономить как цемент, так и химические добавки.

Минеральные вяжущие.

С.с.с. изготавливают с портландцементом (серым и белым), глиноземистым цементом, β-полугидратным гипсом, ангидритом, гашеной известью. Возможны комбинации минеральных вяжущих, но совместное использование цемента и гипса ограничено. Т.к. в основном применяется портландцемент, то приведем несколько замечаний по его свойствам и поведению после затворения.

Прочность, плотность (водонепроницаемость)и долговечность – важнейшие показатели отвердевшего цементного камня. Если наполнители не пористые, имеют достаточную прочность и плотную упаковку, то прочность и плотность минеральной композиции зависят только от свойств цемента. В:Ц-отношение, степень гидратации и воздействие окружающей среды определяют эти показатели. Решающее значение имеет объем пор, возникающих при гидратации цемента. Например, при В:Ц = 0,50 он составляет 40 – 45 %, но низкая водопроницаемость цементного камня объясняется тем, что большая часть пор имеет размер менее 10 нм. В них вода действует как герметик.

Количество воды для затворения чаще всего больше, чем требуется для гидратации. При полной гидратации химически связанная вода и вода, находящаяся в гелеобразном состоянии, составляют около 38 % от массы цемента, что соответствует В:Ц = 0,38. Если эта величина больше, начинается образование капиллярных пор, бороться с которыми придется с помощью химических добавок. Увеличение В:Ц-отношения резко снижает прочность на сжатие цементного камня. Продукты гидратации портландцемента имеют меньший объем, чем смесь цемента с водой. За счет сил адсорбции вода в цементном камне имеет плотность от 1,10 до 1,25 г/см³.

Поведение воды, образование эттрингита и ряд других факторов определяют усадку или расширение цементного камня. Усадку цемента необходимо компенсировать, особенно в таких смесях, как наливные полы. Усадка зависит и от климатических условий при твердении цементного камня.

Выбор химических добавок.

Качество ССС определяется правильным подбором и взаимной гармонизацией всех составляющих. При выборе химических добавок к оптимально составленной минеральной композиции должны быть заданы количественные показатели, которые планируется достичь. Вначале исходят из того, что каждая добавка отвечает только за один показатель. Совместное действие добавок и побочные эффекты учитываются позднее, при детальной отработке рецептур.

Эфиры целлюлозы и крахмала Bermocoll и Starpol 136.

КМЦ и МЦ применяются для клеев и как загустители для нещелочных систем, МГЭЦ и ГЭЦ как водоудерживающие и загущающие добавки для щелочных систем. Важные характеристики:

• водоудержание,

• загущающее действие, вязкость (зависимость водоудержания, адгезии, структурная вязкость: связь вязкости целлюлозы и вязкости растворов при различных усилиях сдвига),

Полимерные вяжущие – порошки Dairen.

Редиспергируемый порошок ПВА применяется как клей только для нещелочных систем в теплых условиях. Сополимерные дисперсии и редиспергируемые порошки на их основе – полимерные вяжущие для цементных смесей или самостоятельные вяжущие. Следует учитывать наличие ПВС как антикоагулянта. Антиблокирующей добавкой служит природный каолин.

Важные характеристики редиспергируемых порошков:

•  адгезия,

•  щелочестойкость, совместимость с цементом,

•  минимальная температура пленкообразования и температура стеклования,

•  модификация,

•  скорость и полнота редиспергирования,

•  наличие или отсутствие пластификатора.

Другие химические добавки.

Поробразователи, диспергаторы, антивспениватели, замедлители или ускорители схватывания, гидрофобизаторы, разжижители, волокна, аэросил. Возможность применения асбеста.

Продолжение смотрите в статье ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВОВ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ (Часть II)

С рынком и технологическим оснащением производства ССС Вы можете познакомиться в работах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков:

Анализ производителей сухих строительных смесей

Анализ оборудования для производства сухих строительных смесей

Бизнес-план производства сухих строительных смесей в Приволжском ФО

Автор – ЕТС-Киев