Строительные растворы и сухие строительные смеси

Строительным раствором называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, мелкого заполнителя, воды и в необходимых случаях специальных добавок. До затвердевания эту смесь называют растворной.

Отсутствие крупного заполнителя придает растворам некоторые специфические особенности по сравнению с бетонами, например повышенную пластичность. Строительные растворы применяют для связывания в монолит кирпичной, каменной кладки или крупных элементов (блоки, панели) при строительстве сборных жилых и промышленных зданий. Растворы используют также при декоративной отделке стен и потолков, для устройства полов и стяжек, изготовления тонкостенных конструкций, для выполнения штукатурных, облицовочных и специальных работ.

Принципиальные особенности употребления растворов заключаются в том, что их, во-первых, укладывают тонкими слоями (обычно 1…2 см), как правило, без специального механического уплотнения; во-вторых, часто наносят на пористые основания (кирпич, бетон, пористые камни), способные сильно отсасывать воду. Вследствие этих особенностей раствор в тонком слое сразу после укладки подвергается действию факторов, которые могут изменить его состав (в результате отсоса воды) и повлиять на конечные свойства. Это надо учитывать при определении состава растворной смеси.

Растворы бываю кладочные, отделочные и специальные (кислотостойкие, жаростойкие и др).

Строительные растворы классифицируют, по виду вяжущего, по плотности, прочности, морозостойкости и другим свойствам.

Вяжущие Растворы по виду вяжущего бывают цементные, известковые, гипсовые и смешанные: цементно-известковые, цементно-глиняные, цементно-полимерные и другие. Вяжущие материалы для приготовления растворов выбирают в зависимости от их назначения, вида конструкций и условий их эксплуатации.

Наиболее широко применяют цементы: портландский, сульфатостойкий, шлакопортландцемент и пуццолановый, а также специальный цемент для строительных растворов

Цемент для строительных растворов применяют при производстве кладочных, облицовочных и штукатурных работ, а также для изготовления неармированных бетонов марок М150 и ниже, к которым не предъявляются требования по морозостойкости. Его получают добавлением при помоле клинкера большого количества минеральных веществ: активных добавок (диатомит, трепел, пемза и др.) или наполнителей (молотый кварцевый песок, известняк, пыль электрофильтров и др.). В таком цементе содержится всего 20…30 % цементного клинкера, и тем самым экономится этот ценный обжиговый материал. Активность такого цемента (предел прочности при сжатии стандартных образцов в возрасте 28 суток) должна быть не менее 19,6 МПа (200 кгс/см²). Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 12 ч с момента затворения.

На основе гипсовых вяжущих – строительного и высокопрочного гипса - готовят гипсовые и гипсо-известковые растворы. Гипс является эффективным ускорителем твердения медленно твердеющих известковых растворов.

Заполнители В качестве мелкого заполнителя для приготовления строительных растворов применяют следующие материалы:

§ песок для строительных работ природный (кварцевый, полевошпатовый) или искусственный (дробленый из плотных горных пород);

§ пористый песок – для легких растворов – дробленый из пористых горных пород (пемза, туф, вулканический пепел и др.) или из искусственных материалов (керамзит, перлит, вермикулит и др.);

§ зола-уноса;

§ золошлаковый песок;

§ песок из шлаков тепловых электростанций или черной и цветной металлургии.

Следует иметь в виду, что в общем под мелким заполнителем для растворов и бетонов подразумевают рыхлую смесь зерен размером от 0,16 до 5 мм, однако в зависимости от назначения раствора наибольшую крупность зерен песка ограничивают следующими значениями, мм, (не более):

– кладочные (кроме бутовой кладки) 2,5;

– бутовая кладка 5,0;

– штукатурные (кроме накрывочного слоя) 2,5;

– штукатурные в виде накрывочного слоя 1,25;

– отделочные 1,25.

Пески делят на природные и искусственные, тяжелые и легкие, обычные и декоративные. Природные пески в зависимости от происхождения и условий залегания разделяются на горные (овражные), речные и морские. У горного песка зерна имеют остроугольную форму и шероховатую поверхность, у речного и морского – округлую форму и окатанную поверхность. Речной песок обычно меньше засорен глинистыми и органическими примесями, чем горный. В морском песке могут содержаться известняковые зерна и обломки раковин, которые снижают прочность.

К вредным примесям, снижающим качество песка, относятся: пылевидные, илистые, глинистые и органические частицы, слюда, сернистые соединения.

Пылевидные, илистые и глинистые примеси увеличивают удельную поверхность, вызывая рост водосодержания и расхода цемента. Они также ослабляют сцепление зерен песка с вяжущим. В песке для штукатурных растворов количество таких примесей допускается до 15 %, а для других растворов – не более 3 %.

Золу унос применяют в качестве компонента строительных растворов, в котором сочетаются свойства минеральной добавки, пластификатора и микронаполнителя. Зола улучшает пластичность и водоудерживающую способность растворных смесей, свойства затвердевших растворов. При применении в растворах тонкодисперсных зол, отбираемых с последних полей электрофильтров, существенно снижается расход вяжущих. Применение золы как добавки рационально при получении эффективных растворов для каменной кладки и возведения стен из крупноразмерных элементов. Однако растворы с добавкой золы не следует применять в зимнее время в связи с замедленным темпом их твердения при пониженной температуре.

Зола, применяемая для кладочных растворов, должна отвечать следующим требованиям:

- потери при прокаливании в золе, не более, %: антрацитовой 15

каменноугольной 5;

- содержание сернистых соединений в пересчете на S03, не более, % 3;

- остаток на сите 008, не более, % 15.

В цементных растворах оптимальное содержание золы рекомендуется 100—200 кг/м3, при этом в «тощих» малоцементных растворах оно составляет 80—125% массы цемента, в более «жирных» — 40—50%. При расходе цемента более 400 кг/м3 введение золы в состав раствора малоэффективно. При применении золы - уноса в цементных растворах необходимый расход цемента обычно снижается на 30—50 кг/м3 при одновременном улучшении удобоукладываемости растворной смеси. Перерасход цемента при полной замене песка золой устраняется добавкой небольшого количества известкового теста. При полной замене песка золой повышаются деформации усадки во времени и деформации при попеременном увлажнении и высушивании. Они в 2—3 раза выше, чем у цементно-песчаных растворов.

В цементно-известковых растворах золой можно заменять часть цемента, извести или песка. При этом экономится до 30—50 кг цемента и 40—70 кг известкового теста на 1 м3 раствора без ухудшения удобоукладываемости и прочности. Цементно-известково-зольные растворы характеризуются весьма низкой расслаиваемостью. Их применяют так же, как и растворы, без добавки золы, в основном для кладки надземных частей зданий.

В известковых растворах применением золы-уноса возможно снизить на 50% расход известкового теста без понижения прочности и ухудшения других свойств. При замене 50% извести удвоенным по массе количеством золы-уноса достигается не только экономия извести, но и повышается прочность раствора. Без применения цемента на известково-зольном вяжущем можно получать растворы марки М25 и выше.

Подбор составов золосодержащих растворов производят в два этапа. Вначале определяют расход составляющих раствора в килограммах на 1 м3 без добавки золы, а затем уточняют его, учитывая введение золы, предполагая при этом, что средняя плотность раствора увеличивается на 20—40 кг/м3, а водопотребность растворных смесей не изменяется. Технология приготовления растворов с добавкой золы состоит из дозирования исходных компонентов по массе и перемешивания их в растворосмесителях в течение 3—5 мин до получения однородной смеси. Золу можно использовать и в различных отделочных составах.

Вода. Водудолжна быть проверена лабораторными анализами на предмет выявления вредных примесей, препятствующих нормальному твердению вяжущего. Вода из системы питьевого водоснабжения может применяться без предварительной проверки.

Добавки. Для регулирования свойств растворных (бетонных) смесей и затвердевших растворов (бетонов) применяют различные добавки. Их подразделяют на два вида: химические добавки, которые вводятся в смеси в небольших количествах (0,1…2 % массы вяжущего) и тонкомолотые, в основном минерального происхождения, вводимые в количестве 5…20 % и более.

Пластификаторы. Неорганические пластификаторы состоят из очень мелких частиц, хорошо удерживающих воду, увеличивающих объем вяжущего теста и тем самым повышающих пластичность растворной смеси при невысоком расходе цемента. Чаще всего эту роль играют известь и глина, а также другие тонкодисперсные минеральные порошки: золы ТЭС, молотые шлаки, известняки, диатомиты, трепелы и т.п. Такие добавки вводят в количестве 20…200 % массы цемента, повышая их оптимальную дозировку с увеличением доли песка в растворной смеси. Ограничения касаются только золы-уноса – не более 20 % расхода цемента.

Органические пластификаторы – это поверхностно-активные вещества (ПАВ) гидрофильного или гидрофобного типа, которые вводят в раствор в небольших количествах – 0,01…0,5 % массы вяжущего.

Гидрофилизирующие добавки пластифицируют растворные смеси за счет улучшения смачивания твердых частиц водой, снижения внутреннего трения и диспергирования частиц вяжущего в водной суспензии. Для этого традиционно применяют отходы лесохимического производства. Действуя в основном на вяжущее, они эффективны лишь в так называемых «жирных» смесях с относительно большим расходом цемента. Из-за наличия в их составе вредных примесей введение добавок в повышенных дозировках чревато замедлением твердения и снижением марочной прочности раствора. Поэтому гораздо эффективнее использование суперпластификаторов – специально синтезированных высокомолекулярных ПАВ, вводимых в растворную смесь в количестве до 1 % расхода цемента и оказывающих сильное разжижающее и водопонижающее действие без нежелательных побочных явлений. Наиболее распространен суперпластификатор С-3 на основе продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида.

Действие гидрофобизирующих добавок основано на снижении поверхностного натяжения воды, что приводит к вовлечению в перемешиваемую смесь мельчайших пузырьков воздуха. В свою очередь, дисперсная газовая фаза увеличивает объем вяжущего теста и уменьшает жесткость «тощей» растворной смеси при её укладке. Однако основной эффект от введения таких веществ заключается не в пластификации, а в уменьшении смачиваемости, придании водоотталкивающих свойств содержащему их материалу. Как следствие, у затвердевшего раствора понижается водопоглощение, возрастает водонепроницаемость и морозостойкость. К числу такого рода добавок относятся побочные продукты нефтепереработки, например: асидол, мылонафт, синтетические жирные кислоты (СЖК) и т. п. Наиболее эффективны с точки зрения повышения долговечности материала специально синтезируемые гидрофобно-газовыделяющие кремнийорганические жидкости.

По плотности- растворы делят на тяжелые- 2500-1500кг/м3, легкие на легких пористых заполнителях (шлаки, пемза ит.д.) менее 1500кг/м3.

По прочности- растворы подразделяют на марки от М 4 до М 300 и на 9 марок по морозостойкости Мрз10 до Мрз 300.

Технология производства раствора включает следующие операции: подготовка сырья - дозировка- смешивание с водой и применение.

Процесс приготовления растворной смеси состоит из дозирования исходных материалов, загрузки их в барабан растворосмесителя и перемешивания до получения однородной массы. Сыпучие исходные материалы дозируют по массе, жидкие составляющие – по массе или объему.

Растворы готовят в растворосмесителях непрерывного или периодического действия. Растворосмесители по конструкции бывают с горизонтальным или вертикальным лопастными валами, последние называют турбулентными смесителями.

Обычно используют к применению растворные смеси приготовленные на специальных предприятиях или растворосмесительных узлах.

Основное свойство раствора- подвижность определяется прибором (Рисунок 9).

Рисунок 8 Конус для определения подвижности растворной смеси: а – в построечных условиях; б – в лаборатории; 1 – сосуд; 2 – конус; 3 – стопорный винт; 4 – шкала; 5 – стержень; 6 – штатив.

Растворы при кладке стен из кирпича или блоков, можно применять при температуре не ниже -10°С.

Прочность затвердевшего раствора зависит от факторов:

- активности вяжущего – цемента;

- цементно-водного соотношения;

-свойство смеси не расслаиваться и сохранять влажность.

Основное назначение раствора	Глубина погружения конуса, см	Марка по подвижности, Пк
Кладочный: для бутовой кладки: вибрированной невибрированной для кладки из пустотелого кирпича или керамических камней для кладки из полнотелого кирпича; керамических камней; бетонных камней или камней из легких пород и заливки пустот в кладке и подачи растворонасосом для устройства постели при монтаже стен из крупных бетонных блоков и панелей; расшивок горизонтальных и вертикальных швов в таких стенах	1 – 3 4 – 6 7 – 8   8 – 12   13 – 14     5 – 7	Пк 1 Пк 2 Пк 2   Пк 3   Пк 4     Пк 2
Облицовочный: для крепления плит из природного камня и керамической плитки по готовой кирпичной стене, для крепления облицовочных изделий легкобетонных панелей и блоков в заводских условиях	6 – 8	Пк 2
Штукатурный: раствор для грунта раствор для набрызга: при ручном нанесении при механизированном нанесении раствор для накрывки: без применения гипса с применением гипса	7 – 8   8 – 12 9 – 14   7 – 8 9 – 12	Пк 2   Пк 3 Пк 4   Пк 2 Пк 3

Для повышения прочности и морозостойкости наружной штукатурки фасадов общественных и жилых зданий раствор наносят торкретированием из специальных пушек под давлением 2-3 атм со скоростью 80-100 м сек. Прочность штукатурки увеличивается примерно в 2-4 раза и составляет 30-50 МПа.

Штукатурные растворы. Штукатурные растворы делятся на обычные и декоративно-отделочные и используются для наружных и внутренних работ. Для внутренних работ допустимо использовать известковые, известково-гипсовые растворы, для наружных работ в основном цементные растворы, в том числе сульфатостойкие. Для декоративной отделки используют отделочные растворы на обычном, цветном и белом цементах.

Вяжущее и другие компоненты раствора выбирают в зависимости от вида оштукатуриваемых поверхностей, назначения, условий эксплуатации и долговечности сооружения. При оштукатуривании каменных и бетонных стен, в том числе подвергающихся увлажнению, применяют цементные и цементно-известковые растворы, для деревянных и гипсовых стен – известковые растворы с добавкой глины или гипсового вяжущего.

При оштукатуривании стен в помещениях с влажностью воздуха во время эксплуатации не более 60 % используют следующие растворы:

§ известковые и цементно-известковые – для внутренних поверхностей наружных каменных и бетонных стен, а также поверхностей бетонных покрытий;

§ известковые – для поверхностей внутренних каменных или бетонных стен или перегородок;

§ известково-гипсовые и гипсовые с добавлением наполнителя – для гипсовых перегородок.

При оштукатуривании помещений, влажность воздуха в которых во время эксплуатации более 60 % (ванные комнаты, прачечные, бани и т. п.), для первого слоя штукатурки (обрызга) применяют цементные и цементно-известковые растворы. Такие же растворы на портландцементах с гидрофобными добавками используют для штукатурки цоколей, поясков, карнизов и других участков стен, подвергающихся систематическому увлажнению.

Крупность заполнителя и подвижность растворных смесей для обычных штукатурок зависят от назначения раствора, технологии работ и отсасывающей способности основания. Штукатурные растворы должны иметь хорошее сцепление с оштукатуриваемой поверхностью как после твердения, так и в момент нанесения. Последнее обеспечивается рационально подобранным составом и правильно выбранной подвижностью. В таком случае благодаря тиксотропным свойствам смеси она легко наносится и хорошо удерживается на вертикальных и потолочных поверхностях.

Кроме обычных кладочных, облицовочных и штукатурных растворов в строительстве используют множество разнообразных растворов специального назначения: декоративные, гидроизоляционные, огнезащитные, акустические, кислотоупорные,теплоизоляционные, рентгенозащитные, тампонажные, инъекционные и т.п. Большинство из них являются штукатурными растворами, выполняющими ещё одну (специальную) функцию.

Декоративные растворы. Декоративные растворы предназначены для придания архитектурно-художественной выразительности фасадам и интерьерам зданий и для настилки полов в качестве замены отделки природным камнем. В XIX в. большой популярностью пользовался искусственный мрамор, получаемый на основе цветных гипсовых растворов. В настоящее время он используется редко. Чаще всего декоративные цветные растворы исВ виде художественно-декоративной отделки используется штукатурки- искусственный мрамор и сграффито, террацо-мозаичная отделка.

Искусственный мрамор изготавливается из обожженного гипса, клея с добавлением мраморной пудры. Затем поверхность шлифуют и полируют.

Современные облицовочные плиточные материалы изготавливают из полимерно-минеральных растворных смесях.

Сграффито разновидность декоративной штукатурки с рельефным многоцветным орнаментом или рисунком, получаемым путем последовательного нанесения на поверхность двух и более тонких слоев цветной растворной смеси и вырезанием рисунка специальным инструментом.

Террацо-мозаичная отделка на основе минерального вяжущего. В качестве заполнителя крошки декоративных горных пород применяются для полов, ступеней лестниц и т. д. затвердевший раствор шлифуется.

Водонепроницаемые штукатурки для создания водонепроницаемой штукатурки применяются жирные растворы 1:2 из портландцемента с введение гидрофобизирующих веществ, например алюминат натрия.

Штукатурку торкреттируют с помощью цемент-пушки. Раствор состава 1:3 выбрасывается под давлением 2-3 атм. Со скоростью 80-100 м/сек.. сухая смесь на выходке увлажняется водой. Прочность штукатурки 30-50 МПа. Недостаток, большие потери материала при выполнении работ.

Известковые растворы хорошо сцепляются с кирпичными, шлакобетонными и деревянными поверхностями, несколько хуже – с бетонными поверхностями. Поэтому при оштукатуривании бетонной поверхности первый слой (обрызг) выполняют цементным или известково-цементным раствором.

Известковые растворы на воздушной извести достаточно прочны при эксплуатации в сухих условиях, а растворы на гидравлической извести пригодны для оштукатуривания фасадов и других поверхностей, подвергающихся увлажнению. Работать с известковыми растворами легко благодаря их большой пластичности. Однако эти растворы медленно схватываются и твердеют.

Для штукатурных растворов используют хорошо выдержанную полностью погасившуюся известь. Известь лучше вводить в раствор в виде известкового молока. Для этого известковое тесто размешивают в том количестве воды, которое необходимо для приготовления раствора, и полученную жидкость – известковое молоко – перемешивают с песком.

Поскольку известковые растворы твердеют медленно, их можно приготовлять большими порциями для работы в течение 2…3 суток. Загустевший раствор доводят до рабочей консистенции, добавляя в него воду и тщательно перемешивая.

Известковые растворы издавна применяли для оштукатуривания под роспись фреской (роспись водными красками по свеженанесенной известковой штукатурке). Для того чтобы роспись была долговечной, штукатурный слой должен быть пористым. Это способствует лучшему сцеплению с ним окрасочного слоя, а также проникновению в него влаги и углекислого газа, необходимых для твердения раствора [40]. Известь применяют только 1-го сорта в виде теста, выдержанного в течение длительного времени. Заполнителем служит чистый, хорошо промытый песок. Для лицевого слоя применяют кварцевый песок с зернами крупностью не более 0,6 мм. Соотношение между объемами извести и песка обычно 1: 2.

Накрывочные известковые смеси для бесшпатлевочной штукатурки применяют для отделки внутренних помещений жилых, культурно-бытовых и промышленных зданий. К таким смесям относятся жирные известковые растворы на мелком песке (бесшпатлевочная и беспесчаная накрывки и комбинированные отделочные составы). Их наносят на слои обрызга и грунта тонким слоем (не более 2 мм). После затвердевания их поверхность не требует шпатлевания и шлифования перед окрашиванием.

Церезитовые растворы представляют собой водную дисперсию сметанообразной консистенции (30…40 %-ной концентрации), получаемую из олеиновой кислоты, извести и водного раствора сернокислого аммония. В раствор церезит вводят в виде церезитового молока (1 мас. ч. на 10 мас. ч. воды). Церезит используют с жирными цементными растворами, в которых он заполняет поры и придает ему гидрофобные свойства. Такие растворы используют не позднее чем через 1 ч после их приготовления. Основной их недостаток заключается в пониженных адгезионных свойствах.

Дата добавления: 2014-12-16