Что такое полимерные добавки в сухих смесях
Модифицирующие добавки к сухим строительным смесям
Применение модифицирующих добавок в составах строительных растворов и бетонов имеет свою достаточно давнюю историю. Использование в качестве добавок в известковые бетоны и кладочные растворы растительного масла, крови животных, белка, куриных яиц, молочных продуктов, отваров древес-ной коры и т.п. позволило сохранить до настоящего времени храмы древних российских городов Владимира и Суздаля, мечети Бухары и Самарканда, знаменитый Карлов мост г. Праги и др. Однако с появлением гидравлических вяжущих модифицирующие добавки, применявшиеся мастерами в старину, отошли на второй план и были незаслуженно забыты. И только с начала тридцатых годов XX века использование модифицирующих добавок в бетонах и растворах вновь входит в практику строителей, но уже на новом научно-техническом уровне. К настоящему времени во многих промышленно развитых странах доля используемых в строительстве бетонов и растворов, приготовленных с использованием модифицирующих добавок, достигла 90-95%.
Следует отметить, что производителями большинства добавок для производства сухих строитель-ных смесей являются зарубежные фирмы.
В таблице приведены модифицирующие добавки, наиболее широко используемые российскими производителями сухих строительных смесей.
Рассмотренная система класси-фикации добавок касается различных типов сухих смесей как общестроительного назначения, так и узкоспециального: жароупорных, защищающих от ионизирующих излучений, химически стойких и т.п. В специальных смесях основной эффект достигается не за счет добавок, а в результате замены вяжущего, заполнителя или того и другого на специальные компоненты. Например, для получения растворов, защищающих от проникающих (ионизирующих) излучений, в зависимости от вида излучения используют в качестве заполнителя: барит, железные руды, металлический скрап в случае у-излучения и заполнители из гранул полимеров в случае нейтронного излучения. Добавки в таких смесях играют такую же роль, как и в общестроительных: регулируют реологические свойства, кинетику схватывая и твердения и т.п.
Строго говоря, в данной классификации модифицирующих добавок представлены не все добавки, применяемые при производстве сухих строительных смесей. Однако основные принципы данной классификации позволяют определить место существующих и вновь создаваемых модифицирующих добавок и помогут определять основные направления рационального применения различных добавок.
Добавки для сухих строительных смесей
В производстве сухих строительных смесей всегда используются модифицирующие добавки. Модифицирующие добавки для ССС — это неорганические материалы, которые позволяют улучшить заданные технологические и технические свойства гипсовых, цементных сухих смесей. Модификаторы используют, чтобы повысить пластичность, морозостойкость, способность удерживать воду, увеличивать время схватываемости, ускорять время затвердения смеси.
Добавки используются при производстве шпаклевок, штукатурок, затирок, плиточных клеев, кладочных растворов, клеев для гипсокартона, пенобетона, смесей для наливных полов, а также ремонтных и гидроизоляционных составов. Это обязательное составляющее модифицирующей цементно-песчаной сухой смеси из трех компонентов: вяжущего материала (цемент), наполнителя (песок, известь, гипс) и химических добавок (загустители, ускорители, замедлители, гидрофобизаторы, пластификаторы, парообразователи).
Фото 1. Добавки для сухих строительных смесей (модификаторы) повышают пластичность, морозостойкость, ускоряют время затвердения смеси
Виды химических добавок в составе строительных смесей по назначению
В состав неорганических вяжущих материалов (цементные, гипсовых, полимерных смесей) для изменения их технических свойств входят дополнительные модификаторы.
Фото 2. В сухие строительные смеси используют цементные, гипсовые, полимерные и другие добавки, в зависимости от целей строительства
Фото 3. Добавки в смеси используют для повышения прочности, устойчивости, морозостойкости, способны ускорить или замедлить процесс схватывания раствора
5 групп добавок модификаторов ПАВ
К поверхностно-активным добавкам относятся регуляторы реологических процессов. Они используются для производства растворов самоуплотняющихся бетонов, смесей для создания наливных полов, в клее для плиток, в полимерных и цементных шпатлевках, цементно-песчаных смесях, затирках для швов, гипсовой штукатурке, цементной стяжке пола.
Фото 4. Смеси состоят из множества компонентов и веществ, в зависимости от целей строительства добавляют водоудерживающие, воздухововлекающие, стабилизаторы или пластификаторы.
Фото 5. Добавки для сухих строительных смесей обладают разной структурой гранул, предназначенные для различных целей и материала
Обзор добавок для бетона: виды, особенности, применение
Применение бетона в строительстве обеспечивает надежную и долговечную эксплуатацию сооружения, но для таких условий эксплуатации объекта требуется получить бетон с необходимыми характеристиками.
Получение бетонов заданного класса прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и другими характеристиками возможно только при введении в смеси специальных химических добавок.
Зачем нужны добавки для бетона и раствора
Добавки вносятся в состав бетона и раствора, чтобы улучшить его характеристики. Наиболее распространены химические добавки для увеличения прочности высоконагруженных конструкций и гидрофобные составы для улучшения показателей морозостойкости и водонепроницаемости. Применение таких добавок позволяет получить смеси с требуемой подвижностью для повышения удобоукладываемости и качества выполняемых работ.
Их использование особенно актуально в следующих случаях:
Классификация
Наиболее популярными являются комплексные добавки, которые придают бетонной смеси сразу несколько характеристик. Но есть и вещества, отвечающие за одно или два-три свойства.
В соответствии с ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия
1 Добавки, применяемые для модифицирования свойств смесей, бетонов и растворов, в зависимости от основного эффекта действия подразделяют на классы, приведенные в 4.1.1-4.1.4.
1.1 Добавки, регулирующие свойства бетонных и растворных смесей:
1.2 Добавки, регулирующие свойства бетонов и растворов:
1.3 Добавки, придающие бетонам и растворам специальные свойства:
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1.4 Минеральные добавки
1.4.1 Минеральные добавки в зависимости от характера взаимодействия с продуктами гидратации цемента подразделяют на типы;
1.4.2 Активные минеральные добавки подразделяют на следующие группы:
2 Условное обозначение добавки должно содержать наименование добавки и класса, к которому она относится.
Стандартная классификация выделяет шесть основных групп добавок для бетона:
Добавки для бетона и растворов: особенности, характеристики и применение каждого вида
У каждого вида добавки свои особенности и возможности, более того, они различаются. Все зависит от того, какие вещества использовал производитель, чтобы добиться того или иного эффекта.
Ниже дано краткое описание каждой группы добавок для бетона. Такие данные как «плотность», «внешний вид», «показатель pH» могут варьироваться от добавки к добавке. Мы использовали в качестве ориентира характеристики товаров из каталога Cemmix (первого товара, упомянутого в ячейке «В каталоге»). Если вы закупаете добавки другого производителя, уточняйте их характеристики заранее.
Пластифицирующая
Повышение подвижности и растекаемости бетонной смеси – вот главная задача пластифицирующей добавки. Дополнительным, но незначительным плюсом считается повышение порога морозостойкости. Пластификатор работает за счет того, что позволяет создать бетонный состав с оптимальной концентрацией воды.
Смеси с использованием добавок подобного класса используются для:
Пластифицирующие добавки делятся на три большие группы:
Особняком можно стоит I группа – суперпластификаторы, о которых будет рассказано в следующем разделе.
Различный состав сухих строительных смесей для изготовления садового декора
В статьях по изготовлению садового декора приводился различный состав сухих строительных смесей, которые могли бы использовать в своих работах домашние мастера и специалисты.
Сегодня пришло время объединить и дополнить основополагающие подходы к выбору и применению добавок для сухих строительных смесей (ССС) и более подробно рассказать о их влиянии на время и качество проводимых работ по изготовлению садового декора, а также строительстве и отделки поверхности.
Содержание
Основной состав сухих строительных смесей включает минеральные вяжущие вещества
Для изготовления искусственного камня, а также декоративной штукатурки, одним из основных компонентов сухой строительной смеси является цемент, гипс и гашеная известь.
Они и есть минеральные вяжущие. При смешивании с водой образуется пластичная смесь, которая постепенно застывает и каменеет.
Главные показатели отвердевшего камня — его прочность, водонепроницаемость, длительный срок эксплуатации.
Если в состав сухой строительной смеси входит плотный и крепкий наполнитель, то прочность искусственного камня определяется качеством минерального вяжущего, водоцементным соотношением и степенью (завершенностью) реакции гидратации.
Смесь цемента с водой (в отличии от гипса) имеет больший объем по сравнению с продуктом гидратации. Поэтому происходит небольшая усадка массы, у гипса наоборот — расширение. В связи с этим смешивать цемент и гипс для ускорения застывания смеси (как это советуют многие мастера), крайне нежелательно. Необходимое и допустимое количество гипса, входящего в состав цемента, уже обеспечено заводом-изготовителем (1-4%).
Усадка сильно зависит от условий, в которых происходит застывание раствора. Поэтому постоянно приходится напоминать: чтобы не образовывались трещины на поверхности застывающего камня, необходимо несколько дней держать изделие закрытым полиэтиленовой пленкой. Она сохраняет необходимую влажность воздуха и самого изделия, что в свою очередь позволяет оптимально осуществить реакцию гидратации. Созревание и укрепление цементного камня будет проходить еще несколько недель, но самые важные первые дни.
Гипс и цемент как минеральные вяжущие неплохо работают на сжатие, но слабо справляются с воздействиями при растяжении и изгибе.
Что же сделать, чтобы избежать этих ограничений? Как обеспечить полную гидратацию цемента, когда габариты изделия или площадь обрабатываемой поверхности не позволяют использовать гидроизоляционную пленку? Как сделать липким раствор, чтобы он обеспечивал хорошую адгезию к стальной или пластмассовой арматуре (при изготовлении садовой скульптуры), а также к не впитывающим воду поверхностям?
Помочь в решении этих вопросов смогут химические и полимерные добавки в сухие строительные смеси.
Химические и полимерные добавки в сухие строительные смеси — что и когда добавлять
Если Вы читали статьи на kamsaddeco.com об изготовлении различного каменного декора, то заметили, что практически все предлагаемые составы цементной смеси отличаются друг от друга.
Это объясняется тем, что универсальный продукт всегда обходится дороже. А в каждом конкретном случае состав минеральных составляющих должен быть оптимальным, тогда и количество добавок в приготовленной смеси будет минимальным. А для мастеров этот критерий является едва ли не самым главным, так как позволяет обеспечить наименьшую стоимость проводимых работ.
Основной добавкой (практически для всех видов смеси) являются порошкообразные эфиры целлюлозы. Параметр, определяющий дозировку (0,1-0,5%), называется вязкостью и может иметь очень большой диапазон значений, начиная с десятков единиц до нескольких сотен тысяч единиц. Чем больше вязкость целлюлозы, тем меньше ее необходимо добавлять в сухую смесь.
Чтобы сэкономить на затратах, хотелось бы так и поступить. Но на заводах-изготовителях подход обратный и причина в том, что при больших значениях вязкости, очень трудно удерживать технологический процесс в заданных пределах при использовании ССС. Так для клеевых смесей рекомендуется использовать эфиры целлюлозы с вязкостью 1500-3000 единиц. Но тут у мастеров для проведения экспериментов огромное поле деятельности. Можно получить нестандартные интересные результаты при использовании больших значениях полимера.
Главным полезным свойством эфиров целлюлозы является способность удерживать воду в массе раствора. Вода очень быстро испаряется или впитывается в пористую основу (бетон, кирпич, гипс, картон и т.д.). Поэтому основу предварительно грунтуют, а готовое изделие укрывают полиэтиленовой пленкой.
Эти процедуры можно частично или полностью исключить при использовании в растворе эфиров целлюлозы. Благодаря этой добавки, раствор после нанесения еще на полчаса дольше (при равных условиях) сохраняет пластичность и клеющую способность.
Дополнительно целлюлоза обладает загущающими свойствами. Реакция гидратации проходит более четко на всех участках смеси. Готовое изделие или поверхность имеет лучшие показатели по прочности на сжатие и изгиб.
Редиспергируемый порошок в составе сухой смеси
Для придания смеси большей липкости и уменьшения сползания раствора с вертикальной поверхности применяется редиспергируемый порошок (РПП). Дозировка составляет от 1% и выше в зависимости от задачи и марки РПП.
При разведении сухой смеси в воде порошок растворяется и затем при отверждении полимеризуется. В порах камня образуются гибкие связи, которые значительно упрочняют изделие или поверхность и эластично армируют камень.
Чтобы получить особо гибкие (мы еще этого не делали) изделия, применяют двухкомпонентные системы. При этом вместо воды используют разбавленную полимерную дисперсию. Очень часто мастера называют ее жидким латексом. Его также используют в модифицированных растворах для изготовления садовой скульптуры и декоративных изделий для сада.
Если состав сухой строительной смеси подбирается самостоятельно, то надо обязательно учитывать область ее применения.
Не зря изготовители ССС пишут на упаковке допустимую толщину наносимого слоя. Он определяется количеством в смеси целлюлозы и РПП.
При толстостенном нанесении раствора передозировка целлюлозы опасна тем, что при внешнем застывании внутренняя часть раствора остается еще мягкой. В таком случае раствор лучше наносить несколькими слоями с последовательной просушкой каждого слоя.
При недостатке целлюлозы возможно появление трещин.
Переизбыток РПП приводит к значительному росту стоимости проводимых работ, а также их усложнению из-за чрезмерного прилипания раствора к рабочему инструменту.
Поэтому в зависимости от назначения состав сухих строительных смесей может быть двух категорий: нормальный уровень и повышенный (также как в статье об оригинальных плитках в части состава клея).
Использование в составе цементной смеси нестандартных ингредиентов
Ранее (например, тут ) не раз указывалось на недопустимость введения в состав сухих строительных смесей (на основе цемента) клея ПВА и КМЦ и вот почему.
Клей КМЦ применяется как загуститель для не щелочных систем (не для цемента). И редиспергируемый порошок ПВА применяется как клей тоже только для не щелочных систем в теплых условиях.
Рассмотренные выше полимерные вяжущие щелочестойкие и обеспечивают совместимость с цементом.
Эти добавки в сухие строительные смеси являются основными при работе с бетоном с целью изготовления садового декора.
Дополнительно в смесях можно использовать такие химические добавки как: порообразователи, диспергаторы, антивспениватели, ускорители и замедлители схватывания, гидрофобизаторы, разжижители (пластификаторы), армирующие волокна. Частично они также применялись в ранее представленных работах на страницах kamsaddeco.com. Более подробно будем с ними знакомиться при изготовлении нового садового декора.
А теперь переходим к очень важной главе сегодняшней статьи — наполнители в ССС.
Наполнители в сухих строительных смесях — их необходимость и распределение
Для изготовления малых архитектурных форм и садового декора таких, как беседки, скульптуры, вазы, садовая мебель, мангалы и барбекю, место для костра, различные формы искусственного камня, садовые дорожки и площадки, подпорные стенки, небольшие строения и т.д., используются различные по составу цементные растворы, в состав которых обязательно входят какие-либо пассивные и/или активные наполнители.
При изготовлении сухих смесей специалисты выполняют требования определенных стандартов в том числе и по наполнителям.
В нашем случае при работе в саду важнее использовать практические советы и опыт бывалых мастеров, которые мы и учитываем.
В ранее опубликованных статьях на страницах kamsaddeco.com (в частности тут ) уже приводились основные параметры и свойства добавок и наполнителей, а также их объемные количества в составах смесей для различного применения.
К наполнителям, входящим в состав сухих строительных смесей, относятся: кварцевый песок, песок из шлаков, зола-унос, кварц молотый, горный песок, крошка из кирпича, мраморная и доломитовая мука, мел. В декоративные составы также в качестве наполнителя включают вермикулит, мелкую мраморную крошку, молотое стекло и другие компоненты.
Наполнители должны содержать как можно меньше примесей, ухудшающих адгезию раствора. Так глина в песке в количестве 1,0-1,5% ухудшает адгезию клея примерно в два раза.
Для изготовления садового декора обычно в состав бетона входит мелкая гранитная крошка или промытый отсев.
Подбор наполнителей в состав смеси
Теперь еще несколько важных моментов в подборе наполнителей, входящих в состав сухих строительных смесей. Их необходимо учитывать при самостоятельной дозировке.
Применительно к наполнителям специалисты используют понятие «гранулометрический состав» или «модуль крупности». Для чего нужны эти характеристики?
В предыдущей главе указывалось, что надо стараться подготовить оптимальный состав сухой смеси с целью экономии средств и получения максимальных механических показателей.
Пористый наполнитель, входящий в состав сухих строительных смесей
Иногда некоторые жалуются, что их изделия разваливаются уже через несколько лет эксплуатации. Обычно при подготовке раствора вода льется «на глаз». Мало кто предупреждает, что надо не спешить и выждать. Пористый наполнитель (вспученный перлит, торф или мох) должен полностью насытиться и перестать забирать из раствора воду. Она необходима для полной гидратации цемента.
Этот момент также надо учитывать при введении в состав сухих смесей красителя для окраски бетона. Так, например, желтый железоокисный пигмент потребляет значительно больше воды, чем другие.
В то же время особенность рыхлых наполнителей можно использовать как положительное свойство при изготовлении больших декоративных поверхностей. Тут цель частичной или полной замены дорогостоящих эфиров целлюлозы. Эта процедура позволит увеличить открытое время отверждения без использования гидроизоляционной пленки.
Еще один очень важный параметр, влияющий на качество сухой смеси — это удельная площадь поверхности наполнителя.
Чем мельче наполнитель, тем больше его удельная площадь поверхности. В этом случае для достижения достаточной подвижности раствора требуется больше воды. Если, например, в смесь добавляется кварцевая мука, а количество воды и цемента остается прежним, то трещин не избежать.
♦ Большая удельная поверхность наполнителя требует дополнительного количества вяжущего.
Как подготовить состав сухой строительной смеси, чтобы получить мелкозернистый бетон
Для его изготовления применяются наполнители близкие по удельной поверхности к параметру цементного зерна. При этом по аналогии с цементом они начинают работать как активные вяжущие. При этом частично заменяют его работу. Здесь убиваем сразу трех зайцев. Экономим цемент, избегаем при этом образования трещин и получаем камень повышенной прочности.
Еще раз для сравнения несколько цифр: зерно обычного цемента в среднем составляет 40…80 мкм, у маршалита — 50…100 мкм, у золы — 12…25 мкм, у микрокремнезема — 2…10 мкм.
Из этих данных видно, что наиболее активные свойства имеет микрокремнезем. Его и золу чаще всего используют специалисты для частичной замены цемента. Кроме этого получаются более качественные характеристики искусственного камня.
Считается, что при отсутствии или малом количестве наполнителя размером менее 100 мкм цементный раствор формирует недостаточное количество кристаллов камня. А также имеет нежелательные аморфные и рыхлые образования, приводящие к потери прочности.
Надо также отметить, что размер зерна не полностью определяет требования по улучшению механических характеристик. Важен химический состав наполнителя. Так, например, добавка мела с таким же размером зерна уменьшит прочность камня в несколько раз.
Химическая активность SiO2 пока не отменялась.
И наконец еще одно правило. Подбирайте оптимальный состав наполнителей. Тогда получите и минимально возможное соотношение воды к суммарному вяжущему веществу. При этом получите максимальные механические свойства искусственного камня для своего садового декора.
Добавки для сухих строительных смесей
При изготовлении сухих строительных смесей, помимо вяжущих веществ, заполнителей и наполнителей, для регулирования технологических свойств применяют функциональные добавки.
Общие требования к модифицирующим добавкам для сухих строительных смесей
Независимо от состава и назначения, добавки к сухим смесям должны соответствовать комплексу требований:
В связи с повышенными требованиями к этим компонентам многие традиционные добавки не подходят для применения в сухих смесях, поэтому необходима разработка аналогов.
Виды полимерных и химических модифицирующих добавок
Пластификаторы
Применяются в большинстве сухих смесей, служат для снижения их водопотребности. Эти добавки востребованы при необходимости получения смеси высокой подвижности без потери прочности продукта после застывания. Составы используют для изготовления самонивелирующихся полов, инъекционных смесей, гидроизоляционных и ремонтных материалов.
Водоудерживающие добавки
Эти компоненты применяются практически во всех составах. Как правило, они являются производными целлюлозы или модифицированными крахмалами. В литьевых смесях такие добавки позволяют избежать расслоения и появления «цементного молока». В штукатурных составах препятствуют сползанию с вертикальных конструкций.
РПП (диспергируемые полимерные порошки)
Представляют собой высушенный латекс разных полимеров. Эти полимерные добавки в сухих строительных смесях выполняют функции клея или связующего. Обеспечивают повышение адгезии раствора к основанию. Отрицательной стороной применения является некоторое снижение прочностных характеристик конечного продукта.
Полимерное фиброволокно
Выполняет функции усилителя прочности на изгиб застывшего раствора, то есть повышения устойчивости к трещинообразованию. Не подходит для получения высокоподвижных составов.
Ускорители твердения и замедлители схватывания
Эти добавки применяются для ЦПС. Востребованы при изготовлении самовыравнивающихся полов, инъекционных составов, гидропломб. Представляют собой, как правило, соли металлов, выделяющие или поглощающие тепло при совместной гидратации с цементами. Сложность применения заключается в необходимости очень точной дозировки и правильного подбора соли или их сочетания. Для получения смеси с требуемыми характеристиками нужно создать сложную композицию, в которой каждый компонент выполняет определенную роль.