Подпишитесь на наши новости.

Email:


Подписаться

Лопатко Александра Игоревна, Белгородский государственный технический университет им. В.Г. Шухова; Научный руководитель – докт. техн. наук, проф. В.В. Строкова; «Сухие строительные смеси для самовыравнивающихся наливных полов на основе композиционного вяжущего и комплексного модификатора»

Аннотация

В проведенных исследованиях был выявлен характер изменения вязкости системы в зависимости от генетического типа кремнезема. Разработаны также составы сухих строительных смесей на основе композиционного вяжущего и комплекса добавок и предложена технологическая схема их получения.

Ключевые слова: композиционное вяжущее; комплексный модификатор; наливные полы; сухие строительные смеси.

Сухие смеси незаменимы в проведении высококачественных строитель­ных и отделочных работ с применением современных технологий, эффективных строительных систем, изделий и материалов.

Целесообразность замены традиционных материалов сухими строитель­ными смесями — материалами полной заводской готовности — подтверждена долголетней зарубежной и отечественной практикой строительства. Растворы и бетоны из сухих смесей по сравнению с традиционными растворами и бетонами обладают рядом преимуществ.

На основе проведенного анализа литературы было выявлено, что доля вос­требованности качественных ССС для наливных полов выше, чем объемы мате­риала, поступающего на рынок сегодня. В результате этого целью данной работы является разработка оптимальных составов сухих строительных смесей для налив­ных полов с учетом влияния генетических особенностей кварцевого компонента.

В состав ССС входят три основных компонента: вяжущее, наполнитель, модифицирующие добавки.

В данной работе использовались как традиционные материалы — природ­ные пески, так и нетрадиционное сырье в виде отсева дробления.

В качестве кварцевого компонента при приготовлении вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), помимо отсева дробления, кварцитопесчаника исполь­зовались осадочные породы — песок продукции ОАО «Вяземское карьероуправ­ление» и песок Разуменского месторождения.

При получении композиционных вяжущих применялись суперпластифи­каторы на различных химических основах — поликарбоксилатной и меламино­формальдегидной.

Использовался также портландцемент ЦЕМI 42,5 Н производства ЗАО «Белгородский цемент».

Для устройства самовыравнивающихся наливных полов основным кри­терием является высокая подвижность смеси. В связи с этим применение ВНВ наиболее оправданно.

Эффективность воздействия на структурированную систему механиче­ских факторов в сочетании с добавкой таких ПАВ для системы «ВНВ — вода» оценивалось методом совмещения полных реологических кривых, исследуемых в стационарном ламинарном потоке.

Установлено, что введение в состав ТМЦ добавок приводит к снижению предельного напряжения сдвига. Повышение содержания в суспензии добавки от 0,1 до 0,65 %, приводит к понижению предельного напряжения сдвига. Это подтверждает сделанные ранее наблюдения, показывающие, что адсорбция ПАВ происходит на наиболее активных участках поверхности частиц, где в отсутствие ПАВ образуются наиболее прочные контакты между частицами в структуре.

Наименьший эффект оказывает добавка на меламиноформальдегидной ос­нове, при максимальном содержании 0,35 %, при этом условно-статический пре­дел текучести снижается с 10 до 8 Па, а условно-динамический — с 70 до 45 Па. При использовании в качестве кварцевого наполнителя разуменского песка и пластификатора на меламиноформальдегидной основе максимальное снижение пределов текучести составляет для условно-статического с 10 до 3 Па, а для ус­ловно-динамического — с 70 до 19 Па. Для достижения указанных значений не­обходимо введение 0,65 % добавки. Введение модифицирующей добавки на основе поликарбоксилата в количестве 0,05 % повышает значения как условно-динами­ческого, так и условно-статического предела текучести. Дальнейшее увеличение концентрации такого модификатора до 0,2 % позволяет снизить условно-стати­ческий и условно-динамический пределы текучести до 3 и 8 Па соответственно.

Таким образом, оптимальной с точки зрения снижения структурной проч­ности и пределов текучести является добавка 0,2 % на поликарбоксилатной основе.

Выявлен характер изменения вязкости системы в зависимости от генети­ческого типа кремнезема, заключающийся в зависимости величины снижения вязкости от прочности единичного коагуляционного контакта. С увеличением энергии единичного коагуляционного контакта (кварц низкой степени метамор­физма) возрастает величина изменения реологических параметров, что обуслов­лено различной величиной высвобождаемой иммобилизованной воды. Установ­лено, что при введении оптимального с точки зрения снижения структурной прочности и пределов текучести количества пластификатора вязкость системы на основе кварца низкой степени метаморфизма на 40–50% ниже, чем на основе кварца осадочных пород.

Для установления причин зависимости активности природных и техно­генных песков различных видов от их генетических особенностей был проведен полнопрофильный рентгенофазовый анализ с использованием программ FullProf и MAUD. На основании асимметрии рентгеновских отражений сделан вывод, что исследуемые образцы кварца представлены двумя полиморфными модифика­циями — низкотемпературным α-кварцем и высокотемпературным β-кварцем. В качестве микроструктурной характеристики приведен усредненный размер областей когерентного рассеяния (ОКР) — бездефектных кристаллитов из кото­рых состоят минеральные зерна кварца (табл. 1).

Таким образом, установлена зависимость качества кварцевого компонента композиционного вяжущего от типа и количества полиморфных модификаций кремнезема в составе исходной породы. Показано, что при увеличении содержа­ния высокотемпературной полиморфной модификации β-кварца увеличивается

1

активность кремнезема по отношению к Са(ОН)2 в системе «кварцевый компо­нент — портландцемент», следствием чего является повышение активности ВНВ.

Анализ изменения фазового состава цементного камня на ВНВ-50 показал, что в ранние сроки твердения композиционных вяжущих происходит уменьше­ние количества свободного Са(ОН)2, что фиксируется по снижению интенсив­ности основных характерных отражений.

При этом количество наиболее растворимого компонента цементного кам­ня в прогидратированном ВНВ снижается в зависимости от типа пластификатора в следующей последовательности: Melment — Melflux. При этом в этой же после­довательности наблюдается увеличение прочности на кварце изученных генети­ческих типов, что обусловлено более быстрой гидратацией вяжущего благодаря более мелкодисперсному составу. Это позволяет ускорить и улучшить их взаи­модействие с клинкерными минералами при формировании новообразований.

Для исключения расслаивания смеси при подборе состава сухой строитель­ной смеси была рассмотрена возможность использования стабилизирующей до­бавки. Оптимальное количество добавки было определено методом «миниконуса».

Для определения оптимальных составов сухих строительных смесей раз­работку необходимо проводить в два этапа: выбор исходных материалов, об­ладающих необходимыми свойствами в конкретных условиях производства и применения, и определения оптимального соотношения между компонентами смеси, обеспечивающего:

а) условие подвижности смеси;

б) условия прочности затвердевшего раствора, вытекающие из проектных;

в) требования и особенности ее эксплуатации.

Все эти условия должны быть выполнены при минимальном расходе вя­жущего, так как это является основным критерием оптимального состава смеси.

Исходными данными для расчета состава являются: проектная прочность раствора на сжатии — марка, а также прочность к началу эксплуатации, требуе­мая подвижность бетонной смеси, условия и сроки твердения бетона.

Выводы

Таким образом, оптимальным составом сухой строительной смеси можно считать состав на ВНВ-50 и наполнителе в виде отсева дробления кварцитопес­чаника с комплексом добавок.

Экономия материальных затрат при использовании в качестве кварце­вого компонента отсева дробления кварцитопесчаника в составе сухой строи­тельной смеси для самовыравнивающихся наливных полов составил 53,7 % или 6340,88 тыс. руб.

Научная новизна данной работы состоит в разработке принципов проек­тирования сухой строительной смеси для самовыравнивающихся наливных по­лов, которая заключается в оптимизации составов и структуры на стадии под­бора компонентов смеси.

Была установлена также зависимость качества кварцевого компонента композиционного вяжущего от типа и количества полиморфных модификаций кремнезема в составе исходной породы.

Разработаны составы сухой строительной смеси на основе вяжущего низ­кой водопотребности и комплекса добавок. Предложена модернизация техноло­гической линии по производству сухих строительных смесей.

 


Информационные партнеры