Доклады конференции Baltimix-2006

Вид материала

Доклад

Содержание Контроль свойств составов для стяжки Самовыравнивающиеся составы для полов Особенности цементов для применения в составах ССС

Подобный материал:

• Программа конференции будет включать приглашенные доклады отечественных и иностранных, 25.03kb.
• Научная программа конференции включает научные доклады, пленарные доклады, стендовые, 62.76kb.
• Доклады и материалы, 5615.95kb.
• Программа конференции будет включать устные и стендовые доклады, а также доклады-презентации, 20.41kb.
• Доклады, представленные государствами-участниками, 1313.59kb.
• Доклады и их, 192.13kb.
• Научная программа конференции : Устные доклады Стендовые доклады, 32.76kb.
• Доклады, представляемые государствами-участниками в соответствии со статьей 9 Конвенции, 2355.92kb.
• Предварительная программа 20 июня 2006 г пленарные заседания (заказные и заявленные, 38.35kb.
• Iii всероссийская конференция «знания онтологии теории» с международным участием, 79.02kb.

2. Факторы высолообразования, относящиеся к составу бетона.

Эти факторы относятся к формированию капиллярной пористости в бетоне, которая должна быть минимальной, чтобы снизить объем поровой жидкости, доставляемой в единицу времени на поверхность изделия при сушке. Особенно это важно в начальный период твердения бетона, когда капиллярные поры ещё не перекрыты продуктами гидратации цемента - цементным гелем. Известными способами регулирования капиллярной пористости является выбор оптимального соотношения Ц/П и В/Ц, а также применение песков, характеризующихся "идеальной кривой просеивания", т.е. обеспечивающих минимальную воздушную пустотность, которая должна быть заполнена цементным тестом. Главным условием, относящимся к этой группе вопросов, является уменьшение содержания воды в растворной (бетонной) смеси при обеспечении её удобоукладываемости, что достигается либо специальными способами укладки смесей с низкими значениями В/Ц (вибрирование, прессование), либо снижением В/Ц за счет применения водоредуцирующих добавок (супер- и гиперпластификаторов). Оба эти пути являются эффективными способами снижения капиллярной пористости и, наряду с вышеперечисленными факторами, относящимися к составу цемента, ответственны за появление высолов. Определенную перспективу для уменьшения высолообразования на ранних стадиях твердения бетона может представить его объемная гидрофобизация, т.е. введение в состав бетонной смеси веществ, обеспечивающих высокий угол краевого смачивания. Сорбция таких гидрофобизирующих веществ продуктами гидратации цемента или их встраивание (в виде твердых частиц) в структуру пор придаёт поверхности пор гидрофобность и прекращает, или существенно снижает, скорость движения воды по капиллярам.

Важным фактором уменьшения высолообразования является оптимизация режима твердения - соблюдение тепло-влажностных условий. Режим твердения должен способствовать достижению максимальной степени гидратации цемента за возможно короткое время. Карбонизация в период формирования прочности, в том числе и искусственная карбонизация, рассматривается как положительный фактор, однако, она эффективна только в том случае, если поры бетона не полностью заполнены водой и отложение карбоната кальция происходят внутри бетона на каком-либо расстоянии от его поверхности, т.е., как уже отмечалось фронт сушки должен опережать фронт карбонизации. Тем не менее, быстрая сушка может привести к усиленному высолообразованию из-за низкого уровня гидратации цемента. Отрицательными факторами, способствующими высолообразованию, является возможность появления на свежеприготовленных изделиях конденсата, а также прямое попадание воды, например, дождя при неблагоприятных условиях хранения изделий [6].

Высолы, образовавшиеся на поверхности бетона, могут быть удалены механической чисткой, растворимые высолы (соли щелочных металлов) растворяются впоследствии дождями. Нерастворимые высолы на основе СаСО₃ со временем под действием карбонизации превращаются в более растворимый бикарбонат Са(НСО₃)₂ и постепенно также могут смываться с поверхности. В ряде случаев для предотвращения дальнейшего высолообразования поверхность бетона обрабатывают специальными преобразователями солей, превращающими растворимые соли, содержащиеся на поверхности и вблизи от неё, в менее растворимые. Часто основой таких преобразователей являются кремнефториды (фторсиликаты) Mg, Zn, Al, Pb.Такую обработку называют флюатированием. Известна также защита поверхности бетона от вторичного высолообразования пропиткой силиконовыми или акриловыми дисперсиями. В последнем случае на поверхности бетона образуется тонкая прозрачная полимерная пленка, предотвращающая на некоторое время вынос карбоната кальция на поверхность.

Заключение для производителей сухих строительных смесей:

При разработке рецептур, характеризующихся пониженной склонностью к высолообразованию (кладочных растворов, штукатурок, фасадных шпатлёвок и др.), в качестве наиболее значимых факторов целесообразно выделить следующие:

 Желательно использовать высокомарочный портландцемент (или шлакопортландцемент) марки не менее "500" по ГОСТ 10178), характеризующийся высокой начальной прочностью (не менее 25 МПа в 2 суток твердения при испытании по ГОСТ 310.4).

 Содержание щелочей в таком цементе не должно превышать 0,6% масс.

 В качестве активной минеральной добавки цемент должен содержать гранулированный доменный шлак.

 В составах, обеспечивающих пониженную склонность к высолообразованию, могут содержаться разные группы функциональных добавок, в том числе и органические полимеры, однако они не должны снижать активность цемента более чем на ~10%.

 Следует избегать применения противоморозных добавок, могущих быть причиной появления высолов.

 Обязательным условием при прочих равных условиях является необходимость минимизации величины В/Ц в растворной смеси, что достигается подбором состава растворной смеси, выбором "идеального" песка, применением водоредуцирующих добавок.

 Определённый эффект снижения склонности к высолообразованию может быть достигнут введением в состав сухой смеси гидрофобизирующих добавок.

Литература:

1. Инчик В.В. Высолы и солевая коррозия кирпичных стен.-СПб.: 1998.-324 с.

2. Сушка и увлажнение строительных материалов и конструкций. Всесоюзное совещание по интенсификации процессов по улучшению качества материалов. Профиздат, 1958.

3. Фрёссель Ф. Ремонт влажных и поврежденных солями строительных сооружений.-М.: Пэйнт-Медиа, 2006.-320 с.

4. Тейлор Х. Химия цемента.-М.: Мир, 1996.-560 с.

5. Брыков А.С., Данилов В.В., Корнеев В.И. Влияние гидратированных силикатов натрия на твердение цементных паст./ЖПХ.-2002.-Т.75.-№ 10.-С.1612-1614.

6. Bolte G., Dienemann W. Efflorescence on concrete products - causes and strateqies for avoidance./ZKG International, № 9, 2004 (volume 57), s.78-86.


Особенности разработки рецептур ССС для устройства полов

Медведева Ирина Николаевна, к. т. н., доцент кафедры строительных и специальных вяжущих веществ СПбГТУ,

Сухие смеси для устройства полов занимают II-III место по объему производства среди широкого ассортимента сухих строительных смесей. Модифицированные сухие смеси для полов включают набор материалов, в который входят составы для первоначального грубого выравнивания пола, так называемые стяжки, а также составы для самовыравнивающихся покрытий, предназначенные для отделки поверхности пола.

Разработку новых и корректировку действующих рецептур сухих строительных смесей для пола необходимо проводить с учетом условий эксплуатации пола: интенсивности механического, химического воздействий, проектируемой толщины пола.

Стяжки

Составы сухих смесей для стяжки предназначены для устройства полов толщиной 10-50 мм. В качестве основного минерального вяжущего используется высокоактивный портландцемент, с активностью через 24 часа твердения более 20 МПа. Применение портландцемента высокой активности обеспечивает, при минимальном содержании вяжущего в составе сухой смеси, достижение необходимой для технологического прохода по полу прочности не позднее, чем через 24 часа от начала затворения. Уменьшение доли вяжущего в составе стяжки снижает уровень усадочных деформаций при твердении, повышает устойчивость пола к трещинообразованию. Высокая активность портландцемента в составе обеспечивает согласованность протекания процессов испарения воды и структурообразования раствора, что снижает деформации при твердении. Быстротвердеющие составы сухих смесей для стяжки основаны на использовании смеси портландского и глиноземистого цементов.

В качестве заполнителя в составах для стяжки используется преимущественно грубозернистый кварцевый песок с максимальным размером зерна d=2,5 мм, что позволяет разработать состав для стяжки без дополнительного использования полимерного связующего. Использование в качестве заполнителя кварцевого песка с высоким содержанием тонких фракций приводит к необходимости сочетания в составе стяжки минерального и полимерного связующего (РПП). Оптимальное соотношение портландского цемента и заполнителя в составе стяжки 1:2 ÷ 1:3.

В качестве наполнителя в составах для пола используется известняковая мука и молотый мрамор, которые придают повышение подвижности растворным смесям, повышают плотность цементного камня.

В качестве обязательного компонента в составах для устройства полов используется добавка гидратной извести, процесс перекристаллизации которой вносит вклад в снижение усадочных деформаций.

Модифицирующие добавки, необходимые для обеспечения требуемого уровня свойств стяжки - суперпластификатор, водоудерживающая добавка, пеногаситель.

Дополнительное введение в состав стяжки полимерного связующего (РПП) приводит к некоторому замедлению кинетики твердения раствора, и поэтому, как правило, применяется в сочетании с добавкой-ускорителем твердения.

Контроль свойств составов для стяжки:

1. Дисперсность оценивается рассевом сухой смеси на двух контрольных ситах и позволяет оценить соотношение вяжущего и заполнителя в смеси.

2. Водопотребность подбирается по подвижности, которая оценивается по свободному растеканию растворной смеси из стандартного конуса по ГОСТ 310.4 (130-150 мм). Оптимальная водопотребность составов для стяжки В/Т=0,13÷ 0,15.

3. Время пригодности растворной смеси, которое оценивается по потере подвижности, не менее 30 минут.

4. Прочность при сжатии через 1 и 28 суток твердения.

5. Прочность при изгибе.

6. Прочность сцепления с основанием.

7. Деформации при твердении.

Следует отметить, что, наряду с составом сухой смеси, на качество готового покрытия оказывают влияние следующие факторы:

1. Качество подготовки основания. Неровности в основании должны быть предварительно выровнены, т.к. большие перепады по толщине стяжки, неравномерное высыхание покрытия могут привести к появлению трещин. Повышению качества покрытий служит использование предварительного грунтования поверхности основания водными дисперсиями полимеров.

2. Условия при твердении стяжки - отсутствие сквозняков, попадания прямых солнечных лучей и т.д.

Самовыравнивающиеся составы для полов

С применением самовыравнивающихся составов для полов формируются отделочные, поверхностные покрытия толщиной 1-10 мм. Составы растворных смесей характеризуются повышенной подвижностью, при этом быстро набирают прочность, не требуют тщательного шлифования затвердевшей поверхности.

Составы сухих смесей для самовыравнивающихся полов - это сложные многокомпонентные (10-14 компонентов) системы, в которых одновременно происходит взаимодействие между компонентами как на стадии растворной смеси, так и в затвердевших растворах.

Основной процесс, который обеспечивает формирование прочности в ранние сроки твердения (часы), минимизацию усадочных деформаций при твердении, быстрое химическое связывание воды в системе - образование фазы эттрингит С₃А· 3СаSО₄· 32H₂O и гексагональных гидроалюминатов кальция. Причем, образование эттрингита должно завершиться не позднее, чем через 24 часа от начала затворения. Синтез необходимого количества гидросульфоалюмината кальция обеспечивается наличием в составе сухой смеси комплекса компонентов: портландцемента (ПЦ), глиноземистого цемента (ГЦ), сульфата кальция и гидратной извести. Соотношение между ПЦ и ГЦ в составе определяется фазовым составом и свойствами каждого отдельного вида цемента.

В качестве сульфатного компонента, по данным [1] , для композиций на преимущественно портландском цементе рекомендуется использовать ангидрит, в составах на преимущественно алюминатном цементе - полуводный гипс. В работах компании Элотекс 2 предпочтение отдается a-СаSО₄· 0,5H₂O. Главным принципом при выборе сульфатного компонента для самовыравнивающихся полов является необходимость полного его связывания в фазу эттрингит не позднее 24 часов от начала затворения. Присутствие в затвердевшем цементном камне свободного сульфата кальция может привести к неконтролируемому расширению раствора, появлению трещин в покрытии пола.

Петрографический контроль скорости связывания a-СаSO₄· 0,5H₂O и ß-СаSO₄ · 0,5H₂O в составах для полов показал, что при их одинаковой дозировке в составе не зафиксировано различие во влиянии их на формирование ранней прочности, однако установлено наличие несвязанного a-СаSО₄· 0,5H₂O после 24 часов гидратации смеси. Таким образом, ß-СаSО₄· 0,5H₂O является наиболее предпочтительным сульфатным компонентом в составах для пола.

В качестве заполнителя в составах сухих смесей для самовыравнивающихся полов используется тонкий кварцевый песок dmax=0,315 мм или мраморный песок. Соотношение между вяжущими и заполнителем 1:1 ÷ 1:1,5. Предпочтение следует отдавать заполнителю с округлой формой частиц, что обеспечивает дополнительную подвижность растворным смесям.

Модифицирующие добавки для самовыравнивающихся полов: редиспергируемые полимерные порошки, водоудерживающие добавки, супер- или гиперпластификаторы, пеногасители, ускоритель твердения (Li₂CO₃), замедлитель схватывания - винная или лимонная кислота, наполнитель - тонкомолотый мрамор или известняковая мука.

Контроль свойств самовыравнивающихся полов:

1. Дисперсность по остатку на сите № 0,315.

2. Водопотребность, контролируется по подвижности, по свободному растеканию растворной смеси из конуса к прибору Вика 210-230 мм, В/Т=0,24-0,32.

3. Время пригодности - по подвижности, через 15 минут.

4. Прочность при сжатии через 1 и 28 суток.

5. Прочность при изгибе.

6. Прочность сцепления с основанием.

7. Деформации при твердении.

Литература:

1. Wohrmeyer C., Bier T., Amathieu L. Calcium aluminates for Demanding thin Bed mortars//14 International Baustofftoqung, 2000, Wiemar, Bundesrepablik, Deutsch ibausil, T.2, p.1143-1149.

2. Цюрбригген Р., Ланг Й., Бенг П. Самовыравнивающиеся составы для полов. Применение, продукты, механизмы и свойства./7-я международная научно-техническая конференция "Современные технологии сухих строительных смесей в строительстве".-М: 2005.-С.57-60.


Особенности цементов для применения в составах ССС

Никифоров Юрий Васильевич, к. т. н., Главный редактор журнала "Цемент и его применение",

Производство сухих строительных смесей ориентировано, главным образом, на применение общестроительного цемента в соответствии с ГОСТ 10178-85 и в последние годы по ГОСТ 31108-2003, гармонизированного с европейским стандартом.

В последние годы наблюдается значительный рост производства модифицированных сухих строительных смесей с использованием цемента.

В 2005 г. их производство достигло 2,7 млн. т при емкости российского рынка 2,9-3,1 млн. т.

Только в 2005 г. построено 13 технологических линий по производству сухих строительных смесей общей мощностью 514 тыс. т/год.

Ассортимент продукции цементного производства в последние годы стабилизировался. Доля портландцемента в общем выпуске цемента составляет около 92%, в том числе доля портландцемента без добавок составляет 30%. Средний процент ввода добавок составляет около 11%.

Шлакопортландцемент в общем объеме производства цемента составляет около 6,5%, и выпускается он, в основном, маркой "400".

В общем объеме выпуска цемента цемент марки "400" составляет около 59%, марки "500" - 35%, марок "550" - "600" - 0,5%.

Оценивая в целом качество выпускаемой продукции, следует отметить, что ее ассортимент удовлетворяет потребности строительной индустрии, в том числе и потребителей сухих строительных смесей.

Стандартов на специальный цемент для применения при производстве сухих строительных смесей не существует и в ряд ли следует их разрабатывать, учитывая очень широкую номенклатуру и области применения.

Требования стандартов к характеристикам цемента легко контролируется: они практически все отражены в паспорте на цемент, выдаваемого при отгрузке.

Следует обратить внимание на химические характеристики, такие как содержание оксида магния и сульфата кальция.

В стандартах содержание щелочей не ограничено. Только в стандарте 10178-85 сказано, что при использовании нефелинового шлама в качестве сырьевого компонента содержание щелочей не должно в сумме превышать 1,2%. В новом стандарте даже этого упоминания не содержится.

Тем не менее, щелочи существенно влияют на качество цемента. Кроме возможного образования выцветов на поверхности изделия, они оказывают влияние на темп твердения вяжущего, и его реологию (вязкость, пластичность, удобоукладываемость). Особенно следует обратить внимание на возможность появления ложного схватывания цемента.

Для производства сухих строительных смесей любого назначения целесообразно использовать цемент с минимально возможным содержанием щелочей. К химическим характеристикам относятся также содержание иона хлора (Cl^-) и хрома (Cr⁺⁶).

Содержание иона хлора ограничивается 0,1%, а ограничения Cr⁺⁶ не предусмотрено, хотя Cr⁺⁶ оказывает влияние на цвет вяжущего и экологические характеристики при помоле цемента.

При оценке строительно-технических характеристик цемента, кроме требований приведенных в стандартах, следует учитывать некоторые не стандартизированные характеристики.

Ложное схватывание цемента - это преждевременная частичная или полная потеря подвижности цементного теста, которую возможно устранить при механическом воздействии. Проявление ложного схватывания, устраняемого механическим воздействием, не считается нарушением стандарта, но оно является не желательным явлением при применении сухих строительных смесей.

Причиной ложного схватывания является переход гипса при помоле цемента вследствие повышенной температуры в цементной мельнице из двуводной модификации в полуводную форму. Из-за разной растворимости этих соединений при затворении цемента полугидрат быстро растворяется, и жидкая фаза перенасыщается по отношению к двухгидрату.

Образование CaSO₄ 2H₂O из перенасыщенного раствора ведет к появлению ложного схватыванию I типа, которое может быть устранена удлинением времени перемешивания.

Ложное схватывание II типа связано с образованием гидросульфоалюминатов различного состава и в меньшей степени отражается на повышенности смесей.

Разработанные методики позволяют достаточно четко определять наличие явления ложного схватывания.

В паспорте на цемент следует указывать наличие или отсутствие явления ложного схватывания. При применении сухих строительных смесей большое значение имеет темп твердения вяжущего, который характеризует скорость формирования прочной структуры цементного камня.

По ГОСТ 10178-85 марка общестроительного цемента определяется по результатам его испытания в 28 суточном возрасте. Испытание через 3 суток твердения предусмотрено только для быстротвердеющих цементов.

В новом ГОСТ е 31108-2003 требования к темпу твердения нормированы (в 2-х или 7 суточном возрасте) для цементов всех типов и классов.

Таким образом, при оценки прочностных характеристик по ГОСТ 10178-85 показатели в 2 и 7 суточном возрасте не играют никакой роли при назначении марки цемента, но учитываются при назначении класса прочности по ГОСТ 31108-2003.

Следует учитывать, что изделия приготовленные с использованием сухих строительных смесей, твердеют в атмосферных условиях, поэтому корреляция с результатами испытаний при пропаривании отсутствует.

Для повышения темпа твердения цемента его производители повышают содержание C₃S, C₃A и тонкость помола, оптимизируют гранулометрический состав и содержание гипса. При разработке рецептур смесей ремонтных составов, составов для устройства полов, гидроизоляционных составов и других необходимо контролировать раннюю прочность цемента - через 1 сутки.

Водопотребность вяжущего характеризуется величиной водоцементного отношения, обеспечивающая заданную консистенцию цементного теста, растворной или бетонной смеси.

На повышение водопотребности вяжущего значительно влияют: дисперсность цемента и минеральные добавки осадочного происхождения. Химико-минералогический состав клинкера практически не сказывается на величину водопотребности. Только повышение C₃A несколько ее повышает. Введение пластификаторов значительно снижает водопотребность цемента. Сульфатостойкость изделия обеспечивается применением сульфатостойких вяжущих материалов. Основной причиной сульфатной коррозии является образование в твердеющем камне тригидросульфоалюмината кальция (эттрингита, 3 CaO Al₂O₃ 3CaSO₄ 32H₂O). Образование эттрингита сопровождается значительным увеличением объема и, как следствие, внутренних напряжений в цементом камне, что приводит к нарушению его структуры.

Другой причиной сульфатной коррозии может быть выделение оксида кальция из состава ранее сформировавшихся соединений необходимого для образования эттрингита.

Потеря CaO сформировавшимися соединениями, приводить к снижению их гадравлической активности.

Для повышения сульфатостойкости используют клинкера с пониженным коэффициентом насыщения, ограниченным содержанием алюминатов кальция и цементы, содержащие активные гидравлические добавки.

Химические и строительно-технические характеристики сульфатостойкого цемента нормируются специальным стандартом - ГОСТ 22266-94.

Морозостойкость цемента определяется характером его поровой структуры. Различают микропоры (< 2 нм), мезопоры (2-50 нм) и макропоры (>50 нм).

Наиболее опасными для морозостойкости цемента являются мезопоры, которые образуются вследствие испарения свободной воды и промерзают.

Макропоры образуются вследствие вовлечения воздуха при перемешивании цемента. Они обычно заполнены воздухом и не снижают морозостойкость цемента.

Для повышения морозостойкости цемента обычно используют низкоалюминатный клинкер, оптимизируют содержание гипса и дисперсность цемента.

Водоотделение цемента характеризуется количеством воды, отделившейся при расслоении цементного теста.

Повышенное водоотделение раствора приводит к снижению его прочности.

Водоудерживающая способность цемента возрастает при увеличении его дисперсности, содержание C₃S и содержания активных гидравлических добавок.

Методика определения водоотделения предусмотрена ГОСТ 310,6.

Тепловыделение цемента является следствием экзотермической реакцией гидратации клинкерных минералов. Особенно следует учитывать характер тепловыделения цемента при изготовлении массивных бетонных сооружений. В начальный период твердения на тепловыделение цемента влияют содержание C₃A и дисперсность.

Для снижения разогрева массивных бетонных конструкций используют цементы, приготовленные в соответствии со стандартами для гидротехнических сооружений.

Учитывая, особенности использования цементов при производстве сухих строительных смесей можно рекомендовать следующие характеристики:

- цементы должны характеризоваться высоким темпом твердения, что обеспечивается достаточно высокой удельной поверхностью (>4000 см²/г) и оптимальным химико-минералогическим составом клинкера;

- следует применять бездобавочные цементы или цементы с невысоким содержанием активных минеральных добавок;

- для исключения значительных колебаний активности цемента следует применять бездобавочные цементы или цементы с невысоким содержанием активных минеральных добавок;

- цементы должны содержать оптимальное количество гипса и его содержание должно строго ограничиваться технологической картой производства;

- использоваться должны цементы, содержание минимально возможное количество щелочей.

Введение в действие Федерального Закона "О техническом регулировании" позволяет разрабатывать и использовать стандарты предприятия (третий уровень регулирования), которые разрабатываются, согласовываются и утверждаются самими предприятиями - производителями и потребителями.

Эти стандарты предприятия носят инициативный характер.