УДК 691. 56: 666.92
Логанина В.И., Пучков Р.Ю.
Пензенская государственная
архитектурно-строительная академия
В настоящее время в производстве строительных и отделочных работ всё большее применение находят сухие смеси. Большинство потребляемых в настоящее время сухих смесей производятся либо на основе гипса, либо на базе серийно выпускаемых цементов марок ПЦ-400 и более. Это не всегда оправдано, так как отдельные виды вяжущих находятся за пределами многих регионов и требуют транспортировки их к потребителю, что повышает стоимость строительных работ. Вместе с тем, сырьевая база многих регионов располагает достаточными месторождениями местных пород для организации производства сухих строительных смесей на их основе.
Исходя из сложившейся ситуации, нами сделана попытка создания сухой смеси на базе местных материалов Пензенского региона. В качестве основных компонентов сухой смеси используются известь и глина различного минералогического состава. Между известью и глиной установлено оптимальное соотношение, составляющее соответственно 1:3. [3].
Поскольку гидратированные глинистые минералы считаются инертными, для интенсификации гидратации смеси нами предложено использовать обезвоженную (дегидратированную) глину. Для активизации процесса твердения совместно измельчённая смесь глины и извести затворялась раствором кальцинированной соды. В результате обменных реакций между составляющими сухой смеси и содой образуется карбонат кальция (Са СО3), обуславливающий рост прочности покрытия на ранней стадии твердения.
В ходе эксперимента применяли глины Иссинского и Бессоновского месторождений. В качестве активного компонента сухой смеси использовалась комовая негашеная известь активностью 65%. Смесь извести и глины в соотношении 1:3 измельчали в шаровой мельнице до величины удельной поверхности Sуд= 4000 см2/г. Исходная смесь затворялась водным раствором соды. Содержание соды не превышало 1% от массы сухой смеси, водотвердое соотношение составляло В/Т = 0,55. Для регулирования реологических характеристик в рецептуру смеси вводили 50%-ную водную дисперсию поливинилацетата (клей ПВА) в различных процентных соотношениях, считая на сухое вещество.
В процессе проведения эксперимента определяли пластическую прочность, которую измеряли с помощью конического пластометра КП-3 при твердении на плотном и пористом основаниях, водоудерживающую способность в соответствии с ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные», а также кинетику водопоглощения по массе и по объему. Замеры пластической прочности осуществлялись в течение двух суток. В качестве пористого основания использовалась подложка из кирпича глиняного обыкновенного. Результаты исследований представлены на рис. 1,2,3,4.
Установлена пониженная пластическая прочность всех составов, твердеющих на плотном основании, особенно в первые сутки (рис. 1).
Рис. 1 Изменение пластической прочности во времени
(на плотном основании)
1- контрольный состав на основе глины Иссинского месторождения; 2- контрольный состав на основе глины Бессоновского месторождения; 3- состав на основе Иссинской глины без содержания соды; 4- состав на основе Иссинской глины с содержанием 10% ПВА; 5- состав на основе Иссинской глины с содержанием 20 % ПВА; 6- состав на основе Иссинской глины с содержанием 30% ПВА.
Наиболее высокие показатели пластической прочности за первые сутки показал контрольный состав на основе Иссинской глины -0, 34 МПа (рис. 1, кривая 1). Контрольный состав на основе Бессоновской глины за тот же период показал более низкий результат -0,19 МПа (рис. 1, кривая 2). На наш взгляд, это объясняется высоким числом пластичности Бессоновсой глины, равным 18, в то время как число пластичности Иссинской глины составляет 12. Кроме того, Иссинская глина содержит в себе большее количество карбоната кальция по сравнению с глиной Бессоновсого месторождения, что приводит к ускорению реакции твердения. В возрасте двух суток пластическая прочность контрольных составов на основе Иссинской и Бессоновской глины практически одинакова и составляет 3,34 МПа. Отсутствие в составе соды Na2CO3 приводит к снижению пластической прочности образца, составляющей в возрасте 2-х суток 0,277 МПа (рис.1, кривая 3).
Введение в состав смеси добавки ПВА вызывает пластифицирующий эффект. При этом с увеличением содержания добавки ПВА наблюдается закономерное снижение пластической прочности. Так, пластическая прочность смеси с содержанием 10% ПВА на плотном основании составляет в возрасте 2-х суток 1, 322 МПа (рис. 1, кривая 4), а с содержанием 20% ПВА — 0,25 МПа (рис. 1, кривая 5), с содержанием 30 % ПВА — 0,19 МПа (рис.1, кривая 6).
Рис. 2. Изменение пластической прочности во времени
(на пористом основании).
1- контрольный состав на основе глины Иссинского месторождения; 2- контрольный состав на основе глины Бессоновского месторождения; 3- состав на основе Иссинской глины без содержания соды; 4- состав на основе Иссинской глины с содержанием 10% ПВА; 5- состав на основе Иссинской глины с содержанием 20 % ПВА; 6- состав на основе Иссинской глины с содержанием 30% ПВА.
На рис. 2 представлены результаты испытаний пластической прочности на пористом основании. В целом сохраняется та же тенденция набора пластической прочности, как и на плотном основании. Наибольшие показатели у контрольного состава на основе Иссинской глины — 5,22 МПа (рис.2,кривая 1).
Пластическая прочность контрольного состава на основе глины Бессоновского месторождения вследствие ее большей пластичности в первые сутки твердения несколько ниже — 1,88 МПа (рис. 2 кривая 2). Однако на вторые сутки процесс твердения активизировался, пластическая прочность сравнялась с показателями контрольного состава на основе Иссинской глины и составила 5,22 МПа (рис. 2, кривые 1,2). В составе, где отсутствуют кальцинированная сода, скорость набора пластической прочности более низкая (рис. 2, кривая 3).
Анализ экспериментальных данных, приведенных на рис.1 и 2, свидетельствует о том, что пластическая прочность составов на пористом основании заметно выше, чем на плотном основании. Это объясняется капиллярным отсосом влаги пористым основанием, из-за чего повышается жесткость смеси. Контрольные составы сравнительно быстро набирали пластическую прочность, отдавая влагу впитывающему основанию, тогда как составы с добавкой ПВА оставались более подвижны, сохраняя в массиве смеси больше воды. В подтверждение этому нами была оценена водоудерживающая способность. Результаты испытаний представлены в таблице 1.
Анализ данных, приведенных в табл.1, показывает, что смеси с добавкой ПВА обладают выраженной водоудерживающей способностью, превышающие нормативные, равные 95%. Применение добавки ПВА приводит к увеличению жизнеспособности раствора на основе предлагаемой сухой смеси. Так, контрольный состав на основе Иссинской глины имеет самый короткий инкубационный период, и жизнеспособность такого раствора не превышает 60 минут. Композиции на основе Иссинской глины, в состав которых вводили добавку ПВА, обладали увеличенным сроком инкубационного периода. Например, если жизнеспособность раствора с содержанием 10% добавки ПВА составляет около двух часов, то составы с содержанием 20% и 30% ПВА от массы сухой смеси обладают жизнеспособностью 4 и 6 часов соответственно при условии, если состав хранится в массиве и испарение влаги сведено к минимуму.
На рис.3 приведены результаты кинетики водопоглощения. Наибольшим водопоглощением обладает контрольный состав на основе глины Бессоновского месторождения. Так, через 1 час водопоглощение по массе составило 46,33% , а через 7 часов — 47,82% (рис. 3, кривая 2). Составы на основе глины Иссинского месторождения отличаются более умеренным водопоглощением. Величина водопоглощения контрольного состава на основе Иссинской глины через 7 часов составила 39,73% (рис.3, кривая 1).
Для расширения сырьевой базы приготовления сухой смеси исследовалась возможность применения добавки казеинового клея. Водопоглощение образца на основе Иссинской глины, в состав которого ввели 1% казеинового клея от массы сухой смеси, составило 38, 47% (рис. 3, кривая 7), что несколько меньше, чем у контрольного состава. У образца с содержанием казеинового клея 5% от массы сухой смеси насыщение материала водой происходило более интенсивно и составило Wm= 40, 96% (рис. 3, кривая 8).
Композиции, в состав которых вводили добавку ПВА, характеризуются более низким водопоглощением по сравнению с контрольным образцом (рис. 3, кривые 4, 5, 6).
Рис.3 Кинетика водопоглощения по массе.
1- контрольный состав на основе глины Иссинского месторождения; 2- контрольный состав на основе глины Бессоновского месторождения; 3- состав на основе Иссинской глины без содержания соды; 4- состав на основе Иссинской глины с содержанием 10% ПВА; 5- состав на основе Иссинской глины с содержанием 20 % ПВА; 6- состав на основе Иссинской глины с содержанием 30% ПВА; 7- состав на основе Иссинской глины с содержанием 1% казеина от массы сухой смеси; 8- состав на основе Иссинской глины с содержанием 5% казеина от массы сухой смеси.
На рис. 4 представлена кинетика водопоглощения по объему. Самая большая степень заполнения материала водой отмечается у контрольного состава на основе Бессоновской глины — 47,33% (рис.4, кривая 2). Таким образом, можно предположить, что составы на основе Бессоновской глины будут менее пригодны при эксплуатации покрытия во влажных условиях.
Водопоглощение составов с содержанием казеинового клея 1% и 5% от массы сухой смеси составило соответственно 46,40% и 45,74%. Отмечается возрастание водопоглощения, особенно в последние часы (рис. 4, кривые 7,8). Наименьшие показатели водопоглощения наблюдаются у составов с содержанием поливинилацетатной дисперсии, причем с увеличением содержания ПВА снижается степень насыщения материала водой.
Рис.4 Кинетика водопоглощения по объему.
1- контрольный состав на основе глины Иссинского месторождения; 2- контрольный состав на основе глины Бессоновского месторождения; 3- состав на основе Иссинской глины без содержания соды; 4- состав на основе Иссинской глины с содержанием 10% ПВА; 5- состав на основе Иссинской глины с содержанием 20 % ПВА; 6- состав на основе Иссинской глины с содержанием 30% ПВА; 7- состав на основе Иссинской глины с содержанием 1% казеина от массы сухой смеси; 8- состав на основе Иссинской глины с содержанием 5% казеина от массы сухой смеси.
Так, водопоглощение композиций, в составе которой 10 % добавки ПВА, составляет 43,33 %; с содержанием 20% ПВА W0= 40,37%, а с содержанием 30 % ПВА — всего 39,22% (рис. 4, кривые 4, 5, 6).
При нанесении состава на поверхность время высыхания при температуре 20о С до степени 1 (от «пыли») составляет 20-30 минут, до степени 3 — 40-60 минут. Для создания фактурной поверхности и повышения декоративной выразительности в состав сухой смеси можно вводить слюду, кварцевый песок, декоративную крошку. Образующееся покрытие является матовым и характеризуется равномерной окраской.
Библиографический список
- Эффективные сухие строительные смеси на основе местных материалов/ Демьянова В.С., Калашников В.И., Дубошина Н.М. и др.- М.: АСВ, Пенза: ПГАСА, 1999. — 181 с.
- Козлов В.В. Сухие строительные смеси: Учебное пособие. — М.: Издательство АСВ, 2000. — 96 с.
- Сухие смеси для отделки стен зданий на базе местных материалов. /Орентлихер Л.П., Логанина В.И., Пичугин А.М., Пучков Р.Ю.// Известия вузов. Строительство. 2001. — № 7. — С. 39-42.
