Золовмісні мурувальні розчини з добавкою поліфункціона-льного модифікатора

Строительство и архитектура / 4. Современные строительные материалы

Дворкін Л.Й., д.т.н., Гарніцький Ю.В., к.т.н., Риженко І.М., інженер

Національний університет водного господарства та природокористування, м.Рівне, Україна

ЗОЛОВМІСНІ МУРУВАЛЬНІ РОЗЧИНИ З ДОБАВКОЮ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНОГО МОДИФІКАТОРА

До найбільш актуальних проблем будівельного комплексу України відноситься зниження енергоємності матеріалів і виробів, зменшення витрати дорогих матеріальних ресурсів, до яких відноситься у першу чергу портладцемент, підвищення якості та культури будівельних робіт. Зниження енергоємності найбільш масових будівельних матеріалів – бетонів та розчинів, досягається комплексом технологічних заходів, у тому числі і широким застосуванням такої ефективної техногенної сировини, як зола-виносу. До прогресивних напрямів застосування золи-виносу відноситься використання її у сухих сумішах.

Технологічний процес кам'яної кладки – один з найбільш поширених і трудомістких у будівництві. Зменшити трудозатрати та поліпшити якість мурувальних робіт можна шляхом використання сухих будівельних сумішей (СБС) для приготування розчинів. До складу таких СБС доцільно вводити золу-виносу теплових електростанцій [1], що дозволяє не тільки зменшити вартість розчинів, але і поліпшити їх будівельно-технічні властивості, зокрема збільшити пластичність, зменшити водовідділення і висолоутворення. До складу золовмісних мурувальних сумішей окрім цементу, золи і піску також вводять добавки, які збільшують пластичність розчину, перешкоджають його розшаруванню, регулюють інші нормовані властивості. Такими добавками можуть бути вапно-пушонка або вапняно-карбонатний пил, однак найбільше поширення отримали хімічні добавки – повітровтягувальні, суперпластифікатори, комплексні.

Технологічна ефективність мурувальних розчинів визначається їх водопотребою і стійкістю до розшарування. Важливе значення мають також період "життєздатності" (термін придатності за [2]), тобто збереження пластичності в часі, здатність до повітровтягування в процесі приготування (збільшує морозостійкість, рухливість) і повітроутримання в процесі транспортування і використання.

Найбільш індустріальним є мурування бетонними каменями з важкого, легкого чи ніздрюватого бетону. Для зменшення товщини шва, забезпечення необхідного зчеплення з основою доцільним є використання у якості модифікуючої добавки для такого розчину редиспергованого полімерного порошку (РПП) “Mowilith” у комплексі з порошкоподібним суперпластифікатором, наприклад “Поліпласт СП-3”.

Для вивчення впливу вмісту і складу такого поліфункціонального модифікатора (ПФМ) на властивості мурувальних розчинних сумішей були виконані експериментальні дослідження за трьохрівневим трьохфакторним планом В₃. Використовували портландцемент ПЦ-І-500 виробництва ВАТ “Волинь-цемент”, золу Бурштинської ТЕС, пісок дрібний з М_кр=1,6. Долю золи у в’яжучому приймали постійною і рівною 40%. Умови планування експерименту наведені в табл. 1, а отримані обробкою експериментальних даних математичні моделі (в кодованому вигляді) властивостей розчину – в таблиці 2.

Таблиця 1

Умови планування експерименту

№ з/п	Фактори	Кодоване позначення	Рівня варіювання
№ з/п	Фактори	Кодоване позначення	-1	0	+1
1.	Вміст ПФМ, % маси в’яжучого	Х₁	0,5	1,0	1,5
2.	Масова доля СП-3 у складі ПФМ	Х₂	0,25	0,5	0,75
3.	Масове співвідношення піску і в’яжучого	Х₃	2,5	4	5,5

Аналіз отриманих рівнянь дозволяє зробити висновки, що очікувано найбільш істотне зниження водопотреби має місце при переважанні у складі ПФМ суперпластифікатора (рис. 1). При своєму максимальному вмісті у складі ПФМ найбільш істотний вплив СП-3 позначається вже при дозуванні ПФМ 0,5% маси в’яжучого (зменшення водопотреби близько 15%). Найбільше зменшення водопотреби при вмісті ПФМ 1,5 % склало 25,5%.

Таблиця 2

Математичні моделі властивостей мурувальних розчинів

№ з/п	Властивість	Математична модель
1	Водопотреба, л/м³	В = 232,4-20,9Х₁-22,3Х₂+39Х₃+6,91Х+5,91Х+ +13,41Х-7,5Х₁Х₂-10,0Х₁Х₃-8,75Х₂Х₃ (1)
2	Водовідділення, %	Ввд.= 1,04+0,07Х₁+0,44Х₂+0,45Х₃-0,01Х+ +0,04Х-0,09Х+0,24Х₁Х₂ (2)
3	Повітровтягування, %	Пв = 2,41-0,50Х₂+0,28Х₃-0,034Х-0,234Х+ +0,034Х-0,30Х₁Х₂+0,20Х₁Х₃-0,125Х₂Х₃ (3)

Редиспергований полімерний порошок у прийнятій області варіювання факторів суттєво слабше виявляє пластифікуючі властивості. При дозуванні ПФМ 0,5% і максимальному вмісті РПП у його складі зниження водопотреби не перевищує 5%, при дозуванні 1,5% воно склало близько 10%. При однаковому вмісті СП та РПП зниження водопотреби виявилось нижчим, ніж це випливає з умови адитивності.

Про вплив суперпластифікаторів на водовідділення розчинових, як і бетонних сумішей неоднозначний. Так, за даними В.Г.Батракова [3] суміші з СП у порівнянні з непластифікованими сумішами аналогічної рухливості характеризуються більшою зв’язністю і меншим водовідділенням. В той же час спостерігається схильність таких сумішей до розшарування. Відповідно до наших експериментальних даних при дозуванні СП до 0,7% водовідділення розчинових сумішей збільшується незначно, а потім має тенденцію до росту. Введення ПФМ із максимальним вмістом РПП забезпечують зниження водовідділення у всьому інтервалі дозувань. Збільшення вмісту СП у складі ПФМ помітно збільшує водовідділення (рис.2).

Рис. 1. Залежність водопотреби розчинової суміші (кг/м³) від вмісту та складу ПФМ

Рис. 2. Залежність водовідділення розчинової суміші (%) від вмісту та складу ПФМ

Отримане рівняння повітровтягування розчинової суміші відбиває відомий висновок, що в рухливих сумішах суперпластифікатори сприяють видаленню повітря. Спільне введення СП-3 і РПП запобігає зазначеному негативному ефекту (рис. 3). Це можна пояснити, головним чином, повітровтягувальною здатністю полімерних добавок. Із збільшенням вмісту РПП до максимального у суміш втягується додатково більше 1% повітря і сумарний повітровміст в них зростає до 3%.

Рис. 3. Залежність повітровтягування розчинової суміші (%) від вмісту та складу ПФМ

Для розчиних сумішей практичне значення має збереження їх рухливості у часі. На рис. 4 наведені дані про зміну рухливості мурувального розчину при n=П/Ц=4, В/В’яж=0,8 при температурі 20±2°С. Найменший темп падіння рухливості мають суміші з добавкою РПП без СП-3, а найбільш високий – суміші тільки з СП-3. Збільшення дозування ПФМ, який містить обидва компоненти, сприяє деякій стабілізації рухливості. Подовжений період “життєздатності” розчинних сумішей з добавкою РПП та ПФМ можна пояснити впливом полімерних порошків на сповільнення строків тужавлення цементного тіста і менш інтенсивною кінетикою росту пластичної міцності.

Рис.4. Впив добавки ПФМ на втрату рухливості мурувального розчину:

1 - СП-3=0,5% маси в’яжучого; 2 - СП-3 – 1,5%;

3 - СП-3 - 0.25%; РПП - 0.25%; 4 - без добавок;

5 - СП-3 – 0,75%; РПП – 0,75%; 6 - РПП – 0,5%; 7 - РПП – 1,5%.

Таким чином, виконані експериментальні дослідження мурувальних розчинів з комплексною добавкою “суперпластифікатор + РПП” дозволяють зробити висновок про доцільність її введення у золовмісні сухі суміші для збільшення рухливості розчину, збереження її в часі, зменшення водовідділення та збільшення повітровтягування. Співвідношення компонентів у комплексній добавці слід приймати від 2 : 3 до 1 : 1. Вміст добавки залежить від необхідної рухливості розчину і може становити 1...1,5%.

Література:

1. Рыженко И.Н., Дворкин Л.И., Гарницкий Ю.В. Структурообразование кладочных растворов на основе сухих цементно-зольных смесей. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Зб.наук праць. Вип. 16.- Рівне, 2008.- с.90...95.

2. ДСТУ-П Б.2.7-126:2006 Суміші будівельні сухі модифіковані. Загальні технічні умови.

3. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. - М.: Стройиздат, 1990. - 400 с.