Медведева Ирина Николаевна, к. т. н., доцент кафедры строительных и специальных вяжущих веществ СПбГТУ

Сухие смеси для тонкослойных самовыравнивающихся полов разрабатываются с использованием в качестве заполнителя - тонкодисперсных молотых наполнителей: молотого мрамора, известняка, маршалита и т.д. Применение тонкодисперсных (dmax

  • применение наиболее эффективных водоредуцирующих добавок;
  • применение ускорителей твердения;
  • применение сульфата кальция, обеспечивающего ускоренное формирование фазы эттрингита (С3А· 3СаSO4· 32H2O) в начальные сроки (часы от начала затворения) твердения;
  • повышение содержания редиспергируемых полимерных порошков, сдерживающих деформации усадки.
  • Работа проводилась на примере двух составов для устройства полов: 1 - на преимущественно портландцементе с добавкой глиноземистого цемента; 2 - на глиноземистом цементе с добавкой портландцемента.

    В качестве основных вяжущих веществ использовались ПЦ 500-Д0 (Осколцемент) и глиноземистый цемент Фондю (Франция). В качестве наполнителя использовался микрокальцит МК-160.

    Для снижения водопотребности, повышения подвижности растворных смесей для полов в их состав вводят пластификаторы.

    За последние годы появились добавки - гиперпластификаторы на основе поликарбоксилатов, обладающие более высоким пластифицирующим действием по сравнению с суперпластификаторами на основе сополимеров меламинсульфокислоты и формельдегида. Исследование взаимозаменяемости суперпластификаторов в составах сухих смесей для устройства полов проводилось с использованием девяти видов карбоксилатных суперпластификаторов Melflux PP200F, Melflux PP100F, Melflux 2651F, Melflux 1641F, Melflux 2641F (Германия) и ViscoCrete 105p, ViscoCrete 106 Vp, ViscoCrete 120 Vp, ViscoCrete 125 Vp (Швеция) на свойства смесей для самовыравнивающихся полов.

    Испытания проводились на составах, приготовленных как преимущественно на цементе Фондю, так и на портландцементе. Влияние добавок гиперпластификаторов на подвижность смесей для полов представлено в таблице.

    Таблица

    Добавка На Фондю На портландцементе
    Подвижность, мм Подвижность через 15 мин., мм Подвижность, мм Подвижность через 15 мин., мм
    Без суперпластификатора 65 50 65 50
    Melflux PP200F 125 110 140 145
    Melflux PP100F 136 135 140 135
    Melflux 2651F 130 115 145 115
    Melflux 1641F 145 127 155 153
    Melflux 2641F 140 110 155 145
    ViscoСrete 105p 152 145 145 145
    ViscoСrete 106 Vp 125 120 130 135
    ViscoСrete 120 Vp 115 110 125 135
    ViscoСrete 125 Vp 120 115 135 120


    Применение поликарбоксилатных гиперпластификаторов повышает подвижность растворных смесей в 2-2,5 раза. Сравнение действия гиперпластификаторов различных марок на подвижность и прочность составов для полов позволило установить, что, в зависимости от содержания основного вяжущего (ПЦ или ГЦ), эффективны различные марки пластификаторов. Так, в составах на преимущественно ПЦ наибольшее повышение подвижности и прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения, обеспечивают следующие добавки: Melflux 1641F, Melflux 2641F, Melflux PP100F. Применение этих гиперпластификаторов не только повышает подвижность, сохраняет жизнеспособность растворных смесей, но и повышает прочность в первые сутки твердения на ?50%, а через 28 суток - на 5,7 МПа по сравнению с составом без суперпластификатора.

    В составах преимущественно на Фондю наиболее эффективны Melflux PP100F, ViscoСrete 105p, Melflux 1641F, которые, наряду с высокой подвижностью, жизнеспособностью растворных смесей повышают прочность растворов по все сроки твердения.

    В качестве ускорителя твердения в композициях на основе смешанных вяжущих портландского и глиноземистого цементов применяют добавку карбоната лития. Перебои в поставках, высокая стоимость добавки вызывают необходимость поиска заменителей. В настоящей работе проведены сравнительные испытания трех добавок: карбоната лития, формиата кальция и активного гидроксида алюминия (Ачинский глиноземный комбинат). Добавки вводились в состав смесей в одинаковом количестве. Оценивалось их влияние на подвижность, жизнеспособность растворных смесей и прочностные свойства.

    Как в составах преимущественно на портландцементе, так и в составах на глиноземистом цементе, введение добавок-ускорителей мало изменяет начальную подвижность растворных смесей, обеспечивает жизнеспособность смесей в течение 15 минут, при этом отмечено, что добавка Li2CO3 обладает пластифицирующим действием, не снижает, а в составах на преимущественно портландцементе - повышает подвижность растворных смесей через 15 минут от начала затворения.

    Исследование кинетики набора прочности составами с добавками-ускорителями твердения показало, что формиат кальция не является ускорителем твердения для композиций на основе смеси портландского и глиноземистого цементов. Активный гидроксид алюминия (Ачинский глинозем), также как добавка Li2CO3, ускоряет твердения в ранние сроки и повышает прочность к 28 суткам по сравнению с другими составами ~ на 10 МПа. Таким образом, активный гидроксид алюминия может быть рекомендован в качестве ускорителя твердения составов для самовыравнивающихся полов.

    Твердение составов, основанных на смеси портландского, глиноземистого цементов, гидратной извести и гипса, связано с образованием в начальные часы твердения (до 24 часов от начала затворения) фазы эттрингит. Причем скорость образования фазы эттрингит зависит не только от активности портландского и глиноземистого цементов, но и от растворимости и скорости растворения различных модификаций сульфата кальция.

    Исследовано влияние четырех различных модификаций сульфата кальция на свойства составов для самовыравнивающихся полов: природного гипса СаSO4·2H2O (Новомосковского месторождения, I с), природного ангидрита СаSO4 (Порецкого месторождения), a- и ß-СаSO4·0,5H2O.

    Содержание сульфата кальция в рецептурах сухих строительных смесей для полов, как правило, не превышает 6-7% масс. Оценено влияние содержания сульфата кальция различных модификаций в количестве 3-9% масс. на подвижность растворных смесей для устройства полов как преимущественно на портландцементе, так и глиноземистом цементе. Установлено, что независимо от модификации сульфата кальция в составах преимущественно на портландцементе введение до 9% сульфата кальция (в пересчете на безводную модификацию) не снижает подвижность и жизнеспособность растворных смесей. В составах преимущественно на цементе Фондю введение до 5% сульфата кальция любой модификации не снижает подвижности растворных смесей. При введении более 5% ß-СаSO4·0,5H2O отмечено резкое снижение подвижности растворных смесей для полов. Таким образом, при разработке рецептур сухих смесей для пола на преимущественно цементе Фондю с повышенным (>5% масс.) содержанием сульфатного компонента рекомендуется использовать a-СаSO4·0,5H2O.

    Реакция образования эттрингита сопровождается тепловыделением. Для контроля скорости образования эттрингита в исследуемых системах анализировалось изменение температуры при твердении сухих смесей с добавками одинакового количества различных модификаций сульфата кальция.

    Для большинства композиции тепловыделение заканчивается через 19-25 часов от начала затворения, и только в композиции на преимущественно портландцементе с добавкой СаSO4·H2O - через 35 часов. Тепловыделение составов на преимущественно глиноземистом цементе с добавками a- и ß-СаSO4·0,5H2O и СаSO4 завершается на 3-5 часов раньше по сравнению с составами на портландцементе. Максимальная температура эффекта тепловыделения в составах на глиноземистом цементе на 6-8 °С выше по сравнению с составами на портландцементе, что согласуется с результатами испытания времени достижения прочности, необходимой для технологического прохода по полу. Составы на глиноземистом цементе набирают необходимую прочность через 3 часа от начала затворения, на портландцементе - через 11 часов.

    Сравнение кинетики твердения составов для полов, содержащих различные модификации сульфата кальция, показало, что в композициях на преимущественно Фондю добавки a- и ß-СаSO4·0,5H2O обеспечивают наиболее высокую величину прочности как в ранние, так и в поздние сроки твердения (на ~ 5-7 МПа), по сравнению с составами с добавками СаSO4 и СаSO4 · H2O. В составах на преимущественно портландцементе с добавками a- и ß-СаSO4·0,5H2O и СаSO4 скорость набора прочности примерно одинакова.

    Петрографический контроль наличия непровзаимодействовавших модификаций сульфата кальция через 24 часа твердения составов для полов показал, что добавки ангидрита и двуводного гипса остаются в малоизмененном состоянии, что может явиться причиной появления трещин в составах для полов в поздние сроки твердения.

    Таким образом, с учетом исследования влияния различных модификаций сульфата кальция на подвижность, тепловыделение, кинетику твердения составов для полов, независимо от соотношения ПЦ/ГЦ в составе смеси, наиболее эффективно применение полуводных модификаций сульфата кальция. Причем, в рецептурах на преимущественно глиноземистом цементе с содержанием сульфата кальция >5% рекомендуется использование a-СаSO4·0,5H2O.