В современном строительстве модифицированные сухие смеси находят все более широкое применение. Рассмотрим кратко основные способы регулирования некоторых характеристик ССС - таких, как время схватывания, скорость твердения, усадка, конечная прочность и др. - с помощью комбинированного вяжущего АЦ/ПЦ…

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"

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.

Свойства смесей ПЦ-АЦ

Система 1 используется в составах, где главным требованием является быстрое твердение. Время схватывания и твердения может регулироваться добавкой в портландцемент АЦ и выбором типа портландцемента. Как показали практические исследования, количество АЦ, необходимое для достижения времени схватывания 20 мин., в зависимости от источника ПЦ может варьироваться от 10 до 40%. Было показано, что на реакцию влияет природа CS, присутствующего в ПЦ. Чем больше растворимость сульфата кальция, тем большее количество АЦ требуется для получения необходимого времени схватывания.

Примеры составов в системе ПЦ-АЦ

Эта система в основном используется в быстросхватывающихся сухих смесях, клеях для плитки, некоторых ремонтных смесях и реже - для самовыравнивающихся составов. Приведенные ниже таблицы 2, 3, 4 дают примеры смесей, разработанных для различных применений. Приведенные составы разработаны с учетом принципа ускорения схватывания.

Пример 1. Клей для плитки

Табл. 2. Состав клея для плитки

Пример 2

Cвязующие композиции, в которых содержание АЦ равняется или превышает содержание ПЦ, главным образом используются в случаях, когда требуются очень быстрое схватывание и твердение. Это могут быть склеивающие смеси, смеси для быстрых ремонтных работ, смеси для устранения протечек воды и т. п.

В табл. 3 приведен состав склеивающей смеси с особенно высокой начальной прочностью. Свойства даны в табл. 4.

Таблица 3. Состав высококачественной склеивающей смеси.

Таблица 4. Свойства склеивающей смеси.

Начало схватывания - 7 мин.
Конец схватывания - 10 мин.

Мы кратко рассмотрели основные способы регулирования некоторых характеристик ССС - таких, как время схватывания, скорость твердения, усадка, конечная прочность и др. - с помощью комбинированного вяжущего АЦ/ПЦ.

Мы практически не говорили о видах и механизмах влияния химдобавок на основные свойства ССС. Заметим, что добавки в основном определяют свойства свежезатворенной смеси (до схватывания) - текучесть, загущение, жизнеспособность раствора. Вместе с комплексным связующим они также контролируют процессы схватывания и твердения.

В различных композициях (в зависимости от специфических требований) соотношения компонентов могут меняться. Состав смеси также подлежит коррекции при изменении источника или свойств сырьевых материалов.

Подробнее с анализом технологий и оборудования для производства сухих строительных смесей Вы можете отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Анализ оборудования для производства сухих строительных смесей» и «Рынок цемента в России».

Более подробную информацию об алюминаткальциевых цементах и квалифицированную консультацию по их применению можно получить у специалистов компании "Lafarge Aluminates" и "Алитер-Акси",
тел.: (812) 584-0254, 580-7101, 117-3669,
e-mail: office@aliter.spb.ru, www.aliter.spb.ru