Свойства строительных растворов

Основными свойствами растворной смеси являются подвижность, удобоукладываемость, водоудерживающая способность, а растворов — прочность и долговечность. Растворная смесь в зависимости от состава может иметь различную консистенцию — от жесткой до литой. Строительные растворы для каменной кладки, отделки зданий и других работ изготовляют достаточно подвижными.

Подвижность растворной смеси определяют глубиной погружения в смесь металлического конуса массой 300 г с углом при вершине 30°.

Рис. 5. Прибор для определения подвижности растворной (а) и мозаичной (б) смесей: 1 — сосуд для раствора, 2 — эталонный конус, 3 — пусковой винт, 4 — шкала, 5 — скользящий стержень, 6 — держатели, 7 — штатив, 8 — усеченный металлический конус, 9 — ручки, 10 — лапки

Удобоукладываемость — способность легко, с минимальной затратой энергии укладываться на основание тонким, равномерным по плотности слоем, прочно сцепляющимся с поверхностью основания. Растворная смесь, приготовленная на одном портландцементе, часто содержит мало цементного теста и получается жесткой, неудобоукладываемой. В таких случаях применяют добавки минеральных или органических поверхностно-активных пластификаторов.

Водоудерживающая способность характеризуется свойством раствора не расслаиваться при транспортировании и сохранять достаточную влажность в тонком слое на пористом основании. Растворная смесь, имеющая низкую водоудерживающую способность, при транспортировании расслаивается, а при укладке на пористое основание (керамический кирпич, бетон, дерево,) быстро отдает ему воду. Степень обезвоживания раствора может оказаться столь значительной, что воды будет недостаточно для твердения раствора и он не достигнет необходимой прочности. Повышают водоудерживающую способность минеральные и органические пластификаторы.

Прочность затвердевшего раствора зависит от активности вяжущего вещества и величины цементно-водного отношения. Прочность смешанных растворов зависит также от вводимых в них тонкомолотых добавок. Каждый состав цементного раствора имеет свое оптимальное значение добавки, при которой смесь обладает наилучшей удобоукладываемостью и дает раствор наибольшей прочности.

Прочность раствора характеризуется, как отмечалось, маркой. Марка раствора обозначается по пределу прочности при сжатии образцов размером 70,7×70,7×70,7 мм, изготовленных из рабочей растворной смеси на водоотсасывающем основании после 28-суточного твердения их при температуре 15...25°С.

Водонепроницаемость раствора имеет большое значение в таких конструкциях, как наружная штукатурка зданий, штукатурка или подстилающий слой под облицовку керамической плиткой в ванной комнате, специальные гидроизоляционные штукатурки промышленных сооружений. Абсолютно водонепроницаемых растворов нет и принято считать водонепроницаемым раствор, пропускающий такое количество воды, которое полностью испаряется с его поверхности, не оставляя мокрых пятен. Менее всего пропускают воду плотные растворы, т. е. с большой средней плотностью. Водонепроницаемость можно повысить, добавляя в раствор при его приготовлении гидрофобизирующие (церезит, битум, синтетические смолы) или уплотняющие (жидкое стекло) добавки.

Морозостойкость раствора в большей степени зависит от его плотности и водонепроницаемости. Чем они больше, тем более морозостоек раствор. Требованиям морозостойкости должны удовлетворять растворы для наружных штукатурок и подстилающих слоев при наружной облицовке. Для строительных растворов установлены марки по морозостойкости Мрз 10…300.

Уменьшение объема раствора, вызванное изменением объема твердеющего вяжущего, называют усадкой раствора. Усадка помимо вида вяжущего материала зависит от соотношения количества вяжущего и заполнителя, водовяжушего отношения и от времени и условий твердения раствора.

Усадка раствора увеличивается с увеличением количества вяжущего материала, приходящегося на единицу объема раствора, а также с увеличением водовяжущего отношения. Особенно быстро деформации усадки нарастают в начальной стадии твердения раствора, затем их рост постепенно уменьшается и затухает. У цементных растворов усадка практически прекращается через 90…100 дн. Абсолютная усадка колеблется в значительных пределах: для обычных растворов она составляет 0,1…0,4 мм/м; в предельных случаях она может достигать нескольких миллиметров на 1 м длины.

Расслаиваемость наблюдается при транспортировании растворной смеси автомашинами или по трубопроводам с помощью растворонасосов. При этом смесь разделяется на твердую и жидкую фазы: твердая фаза — песок и вяжущее вещество осаждаются, жидкая — вода собирается вверху. В трубопроводе такая смесь образует пробки, устранение которых связано с большими потерями рабочего времени.

В тех случаях, когда на строительной площадке по техническим или организационным причинам такие способы не могут быть реализованы, целесообразно в бетон вводить противоморозные добавки — вещества, понижающие температуру замерзания воды и способствующие твердению бетона при отрицательных температурах.

Применение бетонов с противоморозными добавками осуществляется при возведении монолитных бетонных и железобетонных сооружений, монолитных частей сборно-монолитных конструкций, замоноличивании стыков сборных конструкций, при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций в условиях полигона при установившейся среднесуточной температуре наружного воздуха и грунта не ниже 5 °С и минимальной суточной температуре ниже 0 °С.

В настоящее время наиболее эффективными и проверенными в производственных условиях противоморозными добавками являются добавки-электролиты: поташ П, НН1, ХК, НК, ННК, ННХК, их комплексы НК+ХН, НК+М, ННХК+М и другие. Все перечисленные добавки одновременно являются и добавками-ускорителями схватывания и твердения бетонов и растворов, однако их концентрация в «холодных» бетонах значительно (в 2...3 раза) превышает ту, которая необходима для ускорения процессов твердения бетонов при температуре выше 0 °С.

Кроме перечисленных к противоморозным добавкам также относятся: карбамид (мочевина), соединение нитрата кальция с мочевиной НКМ, нитрит натрия НН, ускоряющая противоморозная добавка УПДМ, формиат натрия спиртовой ФНС, Асол-К.

Гидробетон — С-ЗМ-15. Противоморозная добавка для бетонов и растворов с пластифицирующим действием. Жидкость темно-коричневого цвета 34...36 % концентрации. Обеспечивает твердение бетона при температуре до —15 °С.

Гидрозим. Жидкий антифриз для бетонов и растворов в виде раствора 50 % концентрации. Обеспечивает твердение бетона при температуре до —15 °С. Не вызывает коррозии арматуры в бетоне.

Лигнопан-4. Противоморозная добавка для бетона и железобетона с пластифицирующим действием. Водный раствор 40 % концентрации. Обеспечивает твердение бетона при температуре до -18 °С. Дозировка: 2 % при температуре до -5 °С, 3 % до -10 °С, 4 % до -15 °С.

ПОБЕДИТ-Антимороз. Противоморозная добавка для сухих строительных растворов, относящаяся к ускорителям. Рекомендуемая дозировка - 2...8 % массы компонентов сухой смеси в зависимости от температуры применения.

Аммиачная вода. Продукт (NH4OH), представляющий собой аммиачный газ NН3, растворенный в обычной воде.

Бетонсан (Betonsan). Сухая бессолевая противоморозная добавка, относящаяся к ускоряющим модификаторам, для строительных растворов. Обеспечивает твердение бетона при температуре до —10 °С. Дозировка: 1...2 % массы цемента.

Сементол Б (Cementol В). Противоморозная добавка-антифриз для бетонов и растворов. Обеспечивает твердение бетона при температуре до + 5 °С. Рекомендуется для бетонов на высокомарочном цементе с повышенной экзотермией. Дозировка: 0,2...0,8 % массы цемента.

Экономически рациональной противоморозной добавкой является аммиачная вода, так как по сравнению с водными раствора поташа и хлорида кальция имеет значительно меньший процент объёмного расширения и поэтому является наименее опасной в отношении возможных деформаций от расширения жидкой фазы с образованием льда.

В некоторых случаях не целесообразно увеличивать расход дорогостоящего, например цементного, вяжущего, а можно улучшить подвижность смеси добавляя более дешевое вяжущее, например известь или глину. В этом случае второе вяжущее будет играть роль неорганической пластифицирующей добавки. В тех цементных растворах, где добавка извести и глины не допускается, применяют органические пластификаторы — поверхностно-активные вещества, например сульфитно дрожжевую бражку (СДБ).

В качестве неорганических пластификаторов применяют и другие минеральные порошки: золы ТЭС, молотые шлаки, известняки и т. п.

Неорганические пластификаторы позволяют получить высококачественные (удобоукладываемые, нерасслаивающиеся) растворные смеси и увеличить прочность растворов при небольшом расходе цемента. Оптимальное количество неорганических пластифицирующих добавок увеличивается с повышением доли песка (соотношения песок: цемент) в растворной смеси.

В настоящее время для пластификации растворных смесей начинают применять суперпластификаторы — высокомолекулярные поверхностно-активные вещества, вводимые в растворную смесь в количестве до 1 % от массы цемента. Преимущество суперпластификаторов — сильная диспергация цемента в растворе: мелкие комочки цемента, которые трудно разбить механическим перемешиванием, распадаются на мельчайшие частицы под действием пластификатора, в результате чего увеличиваются поверхность вяжущего, удобоукладываемость и водоудерживающая способность растворной смеси.

Органические пластифицирующие добавки эффективны лишь для растворов с относительно большим расходом цемента (марок 100 и выше). Передозировка органических пластификаторов может привести к замедлению твердения раствора и снижению его прочности.

Органические пластификаторы, так же как и неорганические позволяют существенно сократить расход цемента. В некоторых случаях применяют совместно органические и неорганические пластификаторы.