VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В настоящее время в России интенсивно развиваются различные отрасли экономики, в том числе и строительный комплекс. В этой связи приоритетным направлением строительной отрасли является внедрение новых высокоэффективных конкурентоспособных технологий строительных материалов, в том числе и производство сухих строительных смесей.

Сухие строительные смеси являются современными строительными материалами, изготовленными с предельно точным соотношением компонентов. В качестве последних выступают минеральные наполнители, минеральные вяжущие и добавки.

К штукатурным смесям предъявляются такие требования как трещиностойкость, прочность сцепления с основанием, долговечность. Гидроизоляционные смеси дополнительно должны обладать водонепроницаемостью.

Анализ факторов, влияющих на процесс проникновения жидких сред в цементный камень, показывает, что основную роль в формировании гидроизоляционных свойств цементного камня играют характеристики его поровой структуры − общее количество пор, их радиус, кривизна и замкнутость, которые в свою очередь, зависят от размера и стабильности существования в гидратированном цементе образующихся при твердении гидратных фаз.

Для получения максимально плотной структуры гидроизоляционного материала необходимо, чтобы в процессе его твердения формировалось большое количество мелкодисперсных и стабильно существующих в гидратированном цементе кристаллов эттрингита.

Анализ и обобщение полученных экспериментальных данных показывают возможность более широкого использования наполненных вяжущих с микронаполнителями различной природы, что позволяет целенаправленно регулировать свойства цементных систем, экономить природные сырьевые ресурсы за счет использования отходов других отраслей производства, а также расширить выпуск сухих строительных смесей с максимальным использованием местного сырья.

Наполнители совместно с цементом участвуют в формировании микроструктуры матричной основы. Зерна наполнителя создают дополнительную поверхность, на которой могут располагаться гидратные новообразования, что способствует росту кристаллов гидратных соединений и их уплотнению, а также входят в состав новообразований. Преимущества структуры цементной матрицы с наполнителем состоят в том, что в ней локализуются внутренние дефекты (микротрещины, макропоры и капиллярные поры), а также в том, что их количество и размеры уменьшаются и снижается концентрация напряжений [3].

В ходе выполнения исследовательской работы решалась задача подбора минерального наполнителя в составе сухой смеси с обеспечением повышенной трещиностойкости и морозостойкости штукатурного покрытия.

В качестве минерального наполнителя были использованы: тонкомолотый шлак (Ш) (ООО «Мечел-Материалы» г. Челябинск), микрокремнезем конденсированный (МК) (ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат»), диатомитовая мука (ДМ) (Камышловское месторождение Свердловской области).

Для подбора вида минерального наполнителя были изготовлены составы смесей: контрольный – в соотношении Ц:П=1:3 и с содержанием наполнителей 10 и 20% от массы вяжущего. Вода затворения подбиралась опытным путем с обеспечением постоянства расплыва конуса на встряхивающем столике.

Для оценки трещиностойкости из составов с разными видами минерального наполнителя были изготовлены образцы–балочки 40х40х160 мм. По истечении 28 суток твердения в нормально-влажностных условиях образцы испытывались на изгиб и сжатие (таблица 1).

Таблица 1

Результаты испытания образцов-балочек

Номер состава	Ш, %	МК, %	ДМ, %	Прочность, МПа		Коэффициент трещиностойкости, kтр
				при изгибе	при сжатии
0	―	―	―	3,05	20,12	0,15
1	10	―	―	5,04	14,74	0,34
2	20	―	―	5,51	15,16	0,36
3	―	10	―	6,92	31,62	0,22
4	―	20	―	7,38	24,02	0,31
5	―	―	10	3,93	16,92	0,23
6	―	―	20	1,94	11,18	0,17

При испытании на изгиб в составах с микрокремнеземом зафиксирован прирост прочности в 2 раза. В составах с молотым шлаком прочность увеличилась в 1,5 раза. В смеси с диатомитовой мукой содержанием 10% увеличение произошло на 0,9 МПа, а при содержании 20% прочность снизилась на 1 МПа.

При расчете коэффициента трещиностойкости составы с молотым шлаком и с содержанием микрокремнезема 20 % более чем в 2 раза превышают значения контрольных образцов.

По результатам проведенных исследований более эффективным минеральным наполнителем является микрокремнезем, который образуется как побочный продукт при производстве ферросилиция и осаждается на рукавах электрофильтров. Большую часть микрокремнезема образуют частички аморфной двуокиси кремния почти идеальной круглой формы средним размером около 0,1 мкм и удельной поверхностью 16–22 м²/г.

Положительное влияние микрокремнезема на структуру и физико-механические характеристики цементного камня обусловлено двумя причинами: пуццоланической активностью микрокремнезема и высокой дисперсностью его частиц. Кремнезем вступает в реакцию с гидроксидом кальция, высвобождаемым в процессе гидратации силикатных фаз цемента, с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция.

Модификация цементных смесей дисперсионными порошкообразными полимерами обеспечивает значительное удержание воды, что способствует лучшей гидратации цемента. При этом цемент в большей степени реализует свои возможности гидравлического вяжущего, что проявляется в повышении прочности, адгезии к основе и снижению влагопоглощения.

Оптимальное количество равномерно распределенных доменов смолы в порах минерального вяжущего усиливают слабые места цементного каркаса. Этим обуславливается не только значительное увеличение адгезии к различным основам, но и повышение прочности составов при изгибе. При этом модифицированные полимерами составы обладают повышенной способностью к деформации, что снижает их трещиностойкость.

В данной работе модификация полученного состава сухой смеси проводилась редисперсионным полимерным порошком Vinnapas RE 524. Содержание добавки апробировалось в количестве 1,0; 2,0; 3,0% от массы сухих компонентов. В качестве стабилизирующей добавки вводилось 0,02% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) .

Разработанные затвердевшие смеси характеризуются маркой по водопроницаемости W12 (при содержании 1% Vinnapas RE 524) и выше, что обуславливает их высокую коррозионную стойкость. При этом минимальная адгезионная прочность составила 2,5 МПа, что удовлетворяет требованиям ГОСТ.

Такие свойства разработанных композиций, как непроницаемость в сочетании с высокими прочностными показателями позволяют использовать их для производства сухих гидроизоляционных смесей.

Список использованных источников:

1. Колоколова С. И., Помазан Д. А., Хабибрахманова И. И., Солонина В. А. Подбор минерального наполнителя в составе сухой смеси для наружной отделки с обеспечением высоких эксплуатационных характеристик // Сборник материалов XV научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, соискателей и магистрантов ТюмГАСУ. – В 2-х т. – Т. I. – Тюмень: РИО ТюмГАСУ, 2015. – С. 61-64.

2. Карапузов Е.К., Лутц Г., Герольд Х. Сухие строительные смеси. Справочное пособие. — К.: Техника, 2000г. – 226 с.

3. Мошковская С.В. Разработка составов сухих смесей гидроизоляционного назначения: автореферат дис. канд.техн.наук: 05.17.11: защищена 28.04.2008 – Москва, 2008 – 18 с.

Код для цитирования: Скопировать