Подпишитесь на наши новости.

Email:


Подписаться

Никитина Ольга Витальевна, аспирант, Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск; научный руководитель — канд. техн. наук, доцент Л. А. Аниканова; «Модифицированные вяжущие вещества для реставрационных сухих строительных смесей»

Аннотация

В работе представлены результаты исследований по получению известково-кремнеземистого вяжущего для реставрационных сухих строительных смесей. При получении известково-кремнеземистого вяжущего предложен способ замены гипсового компонента на фторангидрит (ФТА) — отход производства плавиковой кислоты. Изучено влияние ФТА на основные свойства вяжущего и реставрационных сухих строительных смесей на его основе. В работе рассмотрен один из способов повышения водостойкости разработанных составов, с использованием разработанной гидрофобизирующей жидкости — ПСК (полимер-силикатная композиция), предназначенной для поверхностной обработки пористых оснований.
Ключевые слова: известково-кремнеземистое вяжущее; модифицированное вяжущее; фторангидрит; рентгенографический анализ; водостойкость.
В соответствии с концепцией развития России до 2020 г. большое внимание уделяется строительным материалам на основе местного сырья, с хорошими эксплуатационными характеристиками, которые обеспечивают высокую энергоэффективность, экологическую безопасность и низкую стоимость.
В настоящее время существует достаточно широкая номенклатура отделочных материалов, в том числе и сухих строительных смесей на основе модифицированных гипсовых, гипсосодержащих, композиционных вяжущих, использование которых позволяет получать безусадочные строительные материалы с регулируемыми свойствами. Однако одной из основных проблем таких материалов остается низкая водостойкость и невысокая прочность.
В связи с этим востребованными могут являться модифицированные фторангидритовые вяжущие, предназначенные для реставрации кирпичной кладки зданий старой застройки. Дело в том, что одной из причин разрушения кирпичных стен является покрытие фасадов зданий плотными штукатурными растворами с использованием цемента. В случае их использования влага, задерживаясь в стенах, вызывает разрушение каменных стен за счет большой разницы в коэффициентах температурных линейных расширений материалов, ослабления структурной связи в штукатурном растворе и натяжения в плоскости соприкосновения между штукатурными и кладочными растворами. Кроме того, цементные штукатурные растворы, как более прочные, разрушают поверхность каменных кладок, поэтому для сохранения кирпичных стен фасады должны быть восстановлены составами, имеющими химическое сродство с подложкой и соответствующие ей по пористости [1].

Оптимальные известково-кремнеземистые составы

Ранее авторами представлены реставрационные составы на основе известково-кремнеземистых вяжущих и технология реставрационных работ зданий старой застройки. Разработанные составы имеют химическое и физическое сродство с подложкой, однако могут использоваться только в качестве подмазок и заполнения неглубоких сколов кирпича в связи с невысокой прочностью. Оптимальные составы представлены в табл. 1.

Диаграмма прочностных характеристик известково-кремнеземистых составов

Состав и качественные характеристики кислого ФТА СХК

 

Следует отметить, что, используя в качестве наполнителей кирпичную пыль и керамзитовую пыль, можно получить составы, твердеющие в нормальных и во влажных условиях. Прочностные характеристики разработанных известково-кремнеземистых составов представлены на рис. 1.
При введении в качестве микронаполнителя кирпичной пыли с удельной поверхностью S = 4200 см2 / г получены составы с прочностью 1,1 МПа, при введении керамзитовой пыли — с прочностью 1,0 МПа при хранении над водой. При этом прочностные характеристики образцов в естественных условиях твердения показали меньшее значение прочности — 0,6 и 0,75 МПа соответственно. Использование пигментов в виде сурика железного и охры, совместно с известково-кремнеземистым вяжущим, позволяет получить состав, который по цвету идеально подходит к цвету кирпичной кладки.
С целью повышения прочностных характеристик разработанных составов, в качестве модифицирующего компонента использован фторангадрит. Выбор катализатора твердения обоснован влиянием его на скорость процесса структурообразования фторангидритового вяжущего. Нами установлено, что сульфитные добавки обеспечивают ранний набор прочности вяжущего, сульфатные добавки обеспечивают набор прочности в более поздние сроки (28 сут.). В работе в качестве катализатора твердения использован водный раствор сульфата натрия.
Исходя из химического состава ФТА (табл. 2) следует, что данное вяжущее имеет высокую плотность, прочность, является безусадочным вяжущим и может выполнять функцию дополнительного вяжущего вещества и микронаполнителя в реставрационном составе. В работе использован ФТА Северского химического комбината (СХК) после стадии нейтрализации остаточных кислот избытком извести-пушонки. По результатам экспериментальных данных (рис. 2) установлено, что полученные составы являются медленно твердеющими, резкий набор прочности образцов начинается с возраста 7 сут. Максимальные прочностные характеристики имеют составы с добавкой 46 % ФТА в возрасте 7 сут., при этом прочность образцов на сжатие составляет 6 МПа, и составы с добавкой 31 % ФТА в возрасте 28 сут. с прочностью на сжатие 12,5 МПа. Оптимальные составы модифицированного вяжущего представлены в табл. 3.

Оптимальные составы модифицированного вяжущего

Проведенный рентгенофазовый анализ разработанных составов, представленный на рис. 3, показал, что основными структурообразующими компонентами составов с оптимальным количеством ФТА являются двугидрат сульфата кальция с d (4,77; 3,18; 2,61; 2,15) и низкоосновные гидросиликаты с d (7,9; 6,4; 3,84; 3,36). Образование высокоосновных гидросиликатов и эттрингита не выявлено.
С целью повышения водостойкости разработанных составов было исследовано влияние гидрофобизатора аквасила и разработанной автором ПСК, методом окунания в раствор с последующей сушкой образцов в естественных условиях.
Из результатов экспериментальных данных, представленных на рис. 4, следует, что водостойкость высокопрочного состава при помещении готовых затвердевших образцов в раствор ПСК увеличилась в 1,5 раза. При этом водопоглощение снизилось на 17 %. При использовании в качестве гидрофобизатора 20‑процентного раствора стирол-акрилового латекса данные показатели изменяются несущественно.

Диаграмма прочностных характеристик разработанных составов

Рентгенограмма состава 1 из табл. 3

 

 

Эффект от обработки ПСК затвердевших образцов был обнаружен с помощью электронно-микроскопического анализа. По результатам электронно-микроскопических снимков установлено, что поверхность контрольного образца (образец 1, табл. 1) до стадии поверхностной обработки (рис. 5) представлен иглообразными кристаллами двуводного гипса, мелкокристаллической структурой, состоящей из низкоосновных гидросиликатов и крупных частиц наполнителя, в виде нерастворимого ангидрита и частиц кирпичной пыли. Результаты микроскопических исследований образцов, обработанных ПСК (рис. 6а), показывают, что структура образца представляет собой систему агрегированных комплексов на поверхности структурообразующих компонентов. Однако пористость достаточно высока.

Влияние гидрофобизаторов на водопоглощение (а) и водостойкость (б) состава 1 табл. 3

 

Электронно-микроскопический снимок контрольного образца

 

Обработка модифицированной ПСК (ПСКм) (рис. 6б) приводит к уплотнению образующихся на поверхности комплексов, уплотнению ее структуры и уменьшению пористости, за счет этого происходит повышение прочности и водостойкости.

Выводы

Таким образом, по результатам проведенных исследований установлено, что использование фторангидрита для получения модифицированных вяжущих, предназначенных для реставрационных сухих строительных смесей, позволяет

Электронно-микроскопические снимки образцов

не только экономить гипсовое сырье (особенно в регионах с его отсутствием), но и получать вяжущие с высокими эксплуатационными характеристиками.

Литература

1. Аниканова Л.А. Способы реставрации кирпичной кладки зданий старой застройки / Л.А. Аниканова, О.В. Никитина, Т.Е. Дизендорф, О.М. Лоскутов, И.В. Байгулова // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2010, № 5 (136). С. 42–43.

2. Никитина О.В. Композиционные вяжущие вещества для сухих строительных смесей // О.В. Никитина, Л.А. Аниканова, А.И. Кудяков, Х.‑Б. Фишер // Международный сборник научных трудов «Ресурсосберегающие технологии и эффективное использование местных ресурсов в строительстве». Новосибирск, 2013. С. 258–260.


Информационные партнеры