Кокаева Г.А., Адылканова М.А., Сапанов А., Жиенбекова М., Бакотова А., Кенжалина А.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева

Модификация сухих строительных смесей полимерными дисперсионными порошками

В результате появления новых конструктивно-технологических систем зданий и сооружений и конструкционных материалов, совершенствования технологических процессов в строительстве произошло существенная переоценка подходов к выбору материалов, используемых для отделочных и монтажных работ.

Качество, надежность и долговечность – вот основные требования, которые предъявляются сегодня к строительным материалам. Этим требованиям полностью отвечают модифицированные сухие смеси, которые становятся неотъемлемой частью современного строительства.

Модифицированные сухие смеси представляют собой смесь минеральных вяжущих, минеральных наполнителей строго фиксированной дисперсности, полимерных связующих и модифицирующих химических добавок.

Именно благодаря модификации сухих смесей появились современные строительные технологии, в частности тонкослойная: тонкие штукатурки, самонивелирующиеся стяжки для полов, клеевые составы для кладки и облицовочных работ, гидроизоляция и другие.

Существует два способа модификации сухих смесей. Более простой способ модификации – введение в состав сухих смесей эфиров целлюлозы.

Такая степень модификации достаточна для кладочных (блоки из ячеистого бетона) клеевых составов, выравнивающих штукатурок для внутренних работ, клеев для укладки плитки при внутренних работах в сухих помещениях и другие. Более сложный способ модификации – введение в состав сухих смесей полимерных дисперсионных порошков различной химической природы.

Материалы, эксплуатирующиеся в сложных условиях (наружные защитно-отделочные штукатурки, шпатлевки и штукатурки специального назначения, самонивелирующиеся стяжки для полов, гидроизоляционные составы, клеевые составы для приклеивания утеплителя и армирующей сетки, клеи для укладки плитки во влажных помещениях и др.), должны иметь: высокую адгезию к основаниям; низкое водопоглощение; водоотталкивающий эффект; высокую паропроницаемость; низкую усадку; высокую износостойкость; повышенную трещиностойкость; хорошую стойкость к ударным нагрузкам. Выполнение этих требований можно обеспечить только благодаря введению в сухие смеси наряду с эфирами целлюлозы полимерных дисперсионных порошков.

На физико-механические характеристики модифицированных полимерными порошками сухих смесей оказывают влияние следующие факторы: химическая природа полимерного дисперсионного порошка; свойства минерального вяжущего; соотношение «полимер : минеральное вяжущее»; условия твердения полимерминеральной смеси.

Введение полимерных дисперсионных порошков приводит к изменению физико-механических показателей растворов (рисунок 1). В результате испытаний установлено, что при добавлении полимерного дисперсионного порошка в небольшом клоичестве (П/Ц менее 0,1) прочность такого раствора по сравнению с традиционным раствором снижается.

Такой эффект наблюдался и при модификации цементных растворов водными дисперсиями полимеров, в частности поливинилацетатной дисперсией. При увеличении содержания дисперсионного порошка до П/Ц = 0,18 ÷ 0,2 прочность раствора при сжатии возрастает. При П/Ц > 0,2 прочность при сжатии начинает уменьшаться.

Набор же прочности при изгибе происходит гораздо интенсивнее, чем при сжатии. При П/Ц > 0,2 прочность при изгибе стабилизируется и дальнейших ее изменений не наблюдается.

Интенсивное увеличение прочности сцепления с основанием также наблюдается до значения П/Ц = 0,2, а затем замедляется. Таким образом, наибольший практический интерес, в зависимости от назначения, представляют полимерминеральные составы с П/Ц от 0,05 до 0,2.

Рисунок 1 – Зависимость прочности на сжатие R_сж (1), прочности на растяжение при изгибе R_изг (2) и прочности сцепления с основанием R_сц (3) композиции (цемент : песок = 1 : 3) от полимерцементного отношения после 28 сут. выдержки в воздушно-сухих условиях.

Введение достаточно больших количеств дисперсионного порошка позволяет достичь высокого сцепления полимерминеральных составов также с древесиной, металлом, поливинилхлоридом. Оно составляет 1,2; 1,0; 0,7 МПа, соответственно. Известно, что у цемента адгезия к таким нетрадиционным материалам отсутствует. Модификация сухих смесей дисперсионными порошками приводит к существенному повышению не только прочности сцепления с различными основаниями, но и их способности к деформации. В связи с этим можно получать плиточные клеи, способные деформироваться вместе с основанием. Это очень важно, потому что нарушение структуры и разрушение обычных растворов происходит вследствие усадки, например, бетонного основания и различных коэффициентов линейного расширения основания и плитки. Высокая деформируемость модифицированных сухих смесей особенно существенна для материалов, эксплуатирующихся в местах повышенных термовлажностных и термоциклических нагрузок, а именно: при наружной отделке зданий и сооружений, а также при их применении в многослойных конструкциях полов. На рисунке 1 представлены физико-механические характеристики растворов, полученных с использованием дисперсионных порошков на основе сополимеров винилацетат-этилен.

Также при применении для модификации сухих смесей дисперсионных порошков на основе сополимеров дивинилстирола, которые обладают повышенной эластичностью и небольшой прочностью, абсолютная величина прочностных показателей и характер их изменения с увеличением полимерцементного отношения резко отличаются. При этом отношение прочности при сжатии раствора на основе данной полимерминеральной композиции к его прочности при изгибе увеличивается (рисунок 2)

Рисунок 2 – Зависимость отношения прочности на сжатие к прочности на растяжение при изгибе от полимерцементного отношения и природы полимерного дисперсионного порошка: 1 – сополимер дивинилстирол; 2 – сополимер поливинилацетат-этилен.

Нужно отметить, что растворная смесь на основе модифицированных дивинилстирольными дисперсионными порошками сухих смесей отличается высокой пластичностью и удобоукладываемостью. Применение такой смеси на строительном объекте приведет к снижению трудоемкости процесса и увеличению производительности труда. Кроме того, конечный продукт в этом случае отличается низким модулем упругости и повышенной прочностью к ударным нагрузкам.

Таким образом, модификация, в конечном итоге, дает возможность управлять технологическими и физико-механическими свойствами сухих смесей.