Строительство и архитектура/4.Современные строительные материалы

Д.т.н. Пименов А.Т., к.т.н. Игнатова О.А., Фоменко В.В., Попков А.А.

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, Россия

Снижение усадки стяжек для полов

Растворы для выполнения стяжек предназначены для устройства полов толщиной до 50 мм. В качестве основного минерального вяжущего традиционно используется высокоактивный портландцемент. Применение портландцемента высокой активности обеспечивает достижение необходимой прочности не позднее, чем через 24 часа от начала затворения. Высокая активность портландцемента в составе обеспечивает протекание процессов структурообразования раствора, что обеспечивает набор прочности при твердении.

При этом необходимо учитывать, что причиной снижения долговечности цементных стяжек является образование усадочных трещин. Быстротвердеющие составы растворов для стяжки основаны на использовании смеси портландского и глиноземистого цементов. В качестве обязательного компонента в составах для устройства полов используется добавка гидратной извести, процесс перекристаллизации которой вносит вклад в снижение усадочных деформаций. Следует отметить, что наряду с составом растворов на качество стяжки оказывают влияние: качество подготовки основания. Неровности основания должны быть предварительно устранены, так как большие перепады по толщине стяжки, неравномерное высыхание покрытия могут привести к появлению трещин. А также условия твердения стяжки — отсутствие сквозняков, попадания прямых солнечных лучей.

Этот факт вызывает необходимость снижения стоимости растворов, предложения по замене высокоактивного портландского и глиноземистого цементов и извести промышленными отходами. К тому же, уменьшение доли вяжущего в составе раствора снижает уровень усадочных деформаций при твердении, повышает устойчивость пола к трещинообразованию.

Снижение усадки и перевод ее в расширение достигается применением расширяющихся и напрягаемых компонентов. Их отличительной особенностью является объемное расширение в процессе твердения. При ограничении деформаций расширения (твердение в стесненных условиях) в напрягающемся растворе появляются собственные напряжения сжатия (самонапряжения). Безусадочными считаются цементы, у которых линейное расширение незначительно ε = 0,2-0,3%, расширяющиеся - до 0,7%, самонапрягающие – свыше 0,7%. Расширяющиеся цементы и добавки увеличивают объём твердеющей смеси после схватывания и на ранних этапах твердения (до 7 суток). При применении напрягающегося раствора формируется напряженно-деформированное состояние, противоположное тому, что имеет место при усадке в традиционных стяжках для полов. Теоретическое и практическое направление применения расширяющихся цементов – гидросульфоалюминатное или оксидное расширение. Условием расширения первого типа является образование эттрингита (3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*31H₂O) при использовании глиноземистого цемента, или добавок алюминатов и гипса. Существенным недостатком напрягаемых цементов, полученных при указанном расширении, является быстрое схватывание цементного теста, что затрудняет их применение в монолитном строительстве. Основой оксидного расширения является применение добавок оксидов MgO и CaO. Эффект расширения может быть до 0,4%.

В данной работе предложен комплексный подход к повышению трещиностойкости растворов для стяжек – совместное введение расширяющегося компонента, и химических соединений, предотвращающих испарение воды и компенсирующих усадочные деформации растворов для стяжек. В качестве расширяющегося компонента были выбраны высококальциевая зола канско-ачинских бурых углей Новосибирской ТЭЦ-3, в качестве гидрофобизатора – воздухововлекающая кремнийорганическая добавка /1/. Химический состав высококальциевой золы: SiO₂ -31,51, Al₂O₃-7,50, Fe₂O₃-14,16, CaO-26,85; CaOсв-4,21; MgO-4,79; SO₃-12,87; ППП-1,04, % по массе. Остаток на сите 008 - 1,4%; нормальная густота - 0,3; сроки схватывания начало - 60 конец - 110 мин; равномерность изменения объема - выдерживает. Высококальциевая зола обладает гидравлической активностью, но при ее гидратации возникают деформации расширения. Поскольку зола содержит CaOсв и SO₃ расширение может происходить в результате гашения CaOсв и образования эттрингита. Предлагаемый состав №2, в отличие от составов 1, 3, 4, 5, содержащих указанные добавки по отдельности (см. рисунок) позволяет снизить усадочные деформации в практически в два раза по сравнению с известными.

Для оценки трещиностойкости растворов предложен метод определения усадочных деформаций и предельной растяжимости /2/. Предельную растяжимость предложено определять на свободноусаживающихся и «напряженных» образцах-кольцах.

ε_пр =εпр + Δε_п + _{Δεп , (мм/м)}

ε_пр – предельная растяжимость раствора в связанном состоянии;

εпр - предельная растяжимость определенная стандартным методом;

Δε_п - доля предельной растяжимости, обусловленная ползучестью;

Δε_п - доля предельной растяжимости, обусловленная сцеплением с основанием.

Предполагаемые комплексные мероприятия позволяет оценить и уменьшить трещинообразование на начальном этапе твердения раствора и обеспечить низкий уровень окончательной усадки стяжки для полов.

Литература:

1.Игнатова, О.А.Снижение усадки монолитных бетонов / О.А.Игнатова, Е.А. Полянская// Экология и новые технологии в строительном материаловедении. Международный сборник научных трудов/отв.ред А.П. Пичугин. НГАУ.- Новосибирск, 2010.- С.18-20.

2. Михайловский В.П., Пименов А.Т. Способ определения предельной растяжимости строительного материала. Авторское свидетельство № 670887.Бюллетень изобретений №24 от 11.07.79