Будуємо Будиночок - § 36
Початок Книги Зміст
§ 36. Полімерцементні розчини
Розвиток хімічної промисловості та пошуки нових ефективних будівельних матеріалів привели останнім часом до широкого впровадження у будівельну практику бетонів та розчинів із полімерними добавками.
На відміну від звичайних розчинів, які полімерні добавки (ССБ, ГКЖ94 та ін) вносяться мікродозами. (0,05-0,20% маси цементу) і не змінюють значною мірою хімічні процеси твердіння і структуру цементного каменю і розчину, полімерна складова полімерцементних розчинів відносно велика (до 20% маси цементу) і виконує роль в'яжучого матеріалу на додаток до неорганічних в'язким матеріалам. Така добавка змінює структуру та властивості штучного каменю. У розчинах для оздоблювальних робіт найбільш поширені полівінілацетатна дисперсія (ПВА), синтетичний латекс, гідрофобізуюча рідина ГКЖ94 (ГОСТ 10834-76) та ін.
Полімерцементні розчини в порівнянні зі звичайним мають дрібнопористу структуру і меншу водопроникність (крім розчинів з полівінілацетатною дисперсією), підвищеною міцністю на розтяг і на вигин, при оптимальному розмірі полімерної добавки меншою усадкою, підвищеною адгезією, нижчим модулем пружності, а також залежно від виду полімеру. Більшість полімерних добавок (емульсії, латекси) мають повітрозтягувальну здатність. Тому при перемішуванні, особливо механічному, обсяг повітря полімерцементної суміші збільшується і пористість їх стає на 5—30% більше, ніж у звичайних цементних розчинів.
Полімерні добавки сприяють більш рівномірному розподілу пор в об'ємі розчину та різкому зменшеннюрозмірів пір. Якщо у звичайному цементному розчині зустрічаються пори розміром більше 1 мм і найбільша кількість пор має розміри від 0,2 до 0,5 мм, то в полімерцементному розчині розмір пор. не перевищує 0,5 мм і розмір 90-95% пір менше 0,2 мм. Зміну структури полімерцементного розчину пов'язують з особливостями утворення каменю полімерцементного. Вважають, що гідратація цементу в полімерцементних розчинах не відіграє вирішальної ролі у зміцненні каменю. На зміцнення структури сильно впливає сам полімер, який завдяки високим адгезійним властивостям пов'язує мінеральний заповнювач і цементні новоутворення в єдиний конгломерат, а значна частина цементу служить мікронаповнювачем.
Крім того, вода, що випаровується, просуваючись по капілярах, захоплює за собою частинки полімеру які, осаджуючись поступово на стінках капілярів, перекривають останні, утворюючи полімерні лінзи. Дрібнопориста структура полімерцементного каменю із замкнутими порами знижує водопроникність і підвищує морозостійкість. Найменшу водопроникність і підвищену морозостійкість мають полімерцементні розчини з добавкою латексу і ГКЖ94,,
Усадка полімерцементних розчинів залежить від співвідношення кількості полімеру та цементу (П/Ц). При I збільшення кількості полімеру усадка зменшується і при П/Ц=0,1 досягає найменших розмірів. При подальшому збільшенні кількості полімеру вона різко зростає і при П/Ц0,2 вже перевищує усадка звичайного цементного розчину.
Підвищена адгезія (клеюча здатність) полімерцементних розчинів пояснюється тим, що зчеплення розчину з поверхнею, що облицьовується, або облицюванням забезпечується не тільки зчепленням цементного каменю, а головним чином зчепленням полімеру, адгезія якого значно перевищує адгезію цементного.каменю. Адгезійні властивості полімерцементних розчинів з добавкою ПВА зростають пропорційно до збільшення кількості полімеру. Збільшення кількості піску в полівінілацетатцементному розчині знижує здатність клею розчину.
Для полімерцементних розчинів з добавкою бутадієнстирольного латексу максимальна здатність клеїть досягає при П/Ц=0,1. 0,15. Подальше збільшення кількості латексу призводить до зменшення здатності, що клеїть. На числове значення адгезії полівінілстиролцементних розчинів впливає і вид цементу: для цементу глиноземистого воно вище, ніж для портландцементу. Певне підвищення адгезії до бетонних поверхонь полівінілстиролцементного розчину досягається при попередньому змочуванні бетонної поверхні. Підвищені адгезійні властивості полімерцементних сполучних проявляються тільки при твердінні в повітряних умовах. При твердінні у воді адгезія не збільшується навіть при високому вмісті полімеру.
Висока адгезія полімеру позначається не тільки на величині сил зчеплення з іншими матеріалами, але змінює пружні властивості полімерцементного розчину. Прошарок полімеру, зв'язуючи складові розчину, підвищують опір розчину розтягуючим зусиллям, а так як при згинанні руйнування зразків і цементного розчину відбувається в розтягнутій зоні, то підвищується і міцність на вигин.
Крім того, полімерні в'яжучі матеріали, маючи більшу пружність, ніж неорганічні, збільшують пружні властивості полімерцементного розчину, зменшуючи його модуль пружності. Так, при П/Ц = 0,1 для отримання однакових деформацій до полімерцементного розчину треба докласти силу, вдвічі-втричі меншу, ніж до цементного.
Звідси випливає, що при рівному значенні деформації усадки напруги, що сколює, в зоні контактуполімерцементного розчину з іншим матеріалом (оброблювана поверхня, облицювання) будуть у дватри
в рази менше, ніж у звичайного цементного розчину. Другий важливий наслідок зменшення модуля пружності та підвищеної деформативної здатності полімерцементних розчинів – підвищення їх міцності при ударних навантаженнях.
Перераховані вище властивості полімерцементних розчинів (зменшена усадка, підвищені адгезія та пружність та менший модуль пружності) забезпечують різке підвищення міцності кріплення облицювальних матеріалів. Якщо для цементнопіщаних розчинів міцність зчеплення з керамічними плитками досягає максимуму в 7-9добовому віці, після чого зменшується до 28добового віку в 5-6 разів, то для полімерцементних розчинів характерне досягнення максимуму на 9-10е добу та відсутність її зниження надалі. Міцність кріплення плитки полімерцементним розчином у 28добовому віці майже в 20 разів більша за міцність кріплення цементнопіщаним розчином.
Ця властивість полімерцементних розчинів зумовила їх широке застосування як прошарок при облицювання поверхонь. Найбільш часто використовують для цієї мети розчини з добавкою полівінілацетатної дисперсії та латексу СКС65. Для кріплення внутрішнього облицювання рекомендується наступний склад полівінілцементного розчину (у частинах по масі):
Портландцемент марки 400-500. 1
Полівінілацетатна дисперсія. 0,2-0,4
Пісок річковий. 3
Хлористий кальцій. 0,01
Воду додають у кількості, необхідному для отримання розчинної суміші необхідної консистенції, тобто рухливості, що відповідає зануренню стандартного конуса на 5-6 см. При підборі кількості води замішування слід пам'ятати, що добавка ПВА підвищує рухливість суміші і тому В/Ц береться кількаменше, ніж звичайних цементних розчинів.
Добавка хлористого кальцію вводиться як стабілізатор для того, щоб попередити коагуляцію (злипання) полімерної дисперсії. Однопакувальна полівінілацетатна дисперсія досить стійка і її можна застосовувати без стабілізатора.
Для кріплення плиток у приміщеннях зі значною вологістю при експлуатації та кріпленні зовнішнього облицювання рекомендується склад бутадієнстиролцементного розчину (у частинах по масі):
Портландцемент марки 400-500. 1
Латекс СКС65. 0,2-0,4
Склад стабілізатора може бути наступний (у частинах масою): казеїн кислотний - 1; 25% водний розчин аміаку - 1; вода - 4. Склад готують, розчиняючи казеїн у суміші водного аміаку та води при температурі 70-80 ° С.
На відміну від розчинів з ПВА застосування стабілізатора в розчинах з латексом є обов'язковим. Кількість добавки стабілізатора уточнюють у лабораторії, оскільки його надлишок знижує міцність розчину. Кількість води замішування підбирають дослідним шляхом, щоб розчинна суміш мала рухливість, що відповідає зануренню стандартного конуса на 5-6 см. Зважаючи на те, що бутадієнстирольні латекси, стабілізовані казеїнатом амонію, викликають загусання суміші, В/Ц має бути дещо більше, ніж для звичайних цементів. розчинів.
Для влаштування покриттів підлог застосовують полімерцементні розчини на портландцементі. Дослідження показали, що добавка полімеру значно підвищує опір стирання. Зазвичай для цієї мети застосовують дисперсію ПВА та бутадієнстирольний латекс СКС65. Особливо ефективна добавка латексу, яка при П/Ц=0,20 знижує стирання в 4,5 рази. Дещо менший вплив дисперсії ПВА, яка при такому ж П/Ц знижує стирання приблизно в 3 рази. Подальше збільшеннядобавки полімеру практично мало змінює стирання і призводить до подорожчання покриття. Обидва полімери незначно змінюють колір розчину, що дозволяє застосовувати їх не тільки в кольорових піщаноцементних розчинах, але і в террацевих, суворо дотримуючись всіх складових. Оптимальний розмір добавки знаходиться в межах П/Ц = 0,15. 0,20.
Не слід застосовувати цю добавку в розчинах для іолів, що піддаються дії масла, оскільки воно різко знижує ефект, що досягається, а також при вологих умовах експлуатації. Бензин і вода істотно не впливають на стирання покриттів з добавкою обох полімерів.
Завдяки високим експлуатаційним якостям полімерцементні розчини застосовують і у штукатурних роботах. Штукатурки з латексноцементних складів мають непилячу поверхню покриття, мають високу стійкість у корозійних середовищах.
Для кращого зчеплення полівінілцементних розчинів з бетонними поверхнями рекомендується попередня ґрунтовка останніх 10-7% розчином дисперсії ПВА.
Останнім часом у оздоблювальних роботах широко використовується гіпсополімерцементна в'яжуча речовина (ГПЦВ). Воно являє собою композицію водної дисперсії полімеру (стабілізованого бутадієнстирольного латексу СКС65 або дисперсії ПВА) та гіпсоцементно-пуцоланової в'яжучої речовини. Застосовують його для зовнішньої та внутрішньої штукатурки, але найбільший ефект досягається при використанні в декоративних розчинах для оздоблення фасадів; використовують також при пристрої вирівнюючого шару під рулонні покриття та для кріплення керамічної та скляної плитки.
Найбільша міцність складів на ГПЦВ досягається при співвідношенні гіпсу і портландцементу 1,5: 1. Велике значення мають вигляд і кількість полімеру, що додається. Добавка кожного із зазначенихполімерів підвищує механічну міцність розчинів більш ніж 2 рази. Найкращі результати досягаються за П/Ц = 0,20. 0,25 для дисперсії ПВА та П/Ц=0,10. 0,15 для латексу СКС65.
Добавка дисперсії ПВА збільшує морозостійкість розчинів у 6-7 разів, а СКС65 - у 8-9 разів. Полімерна добавка збільшує рухливість розчинної суміші та дозволяє застосовувати розчини складу від 1:3 до 1:5 без зниження міцності.
Водов'яжуче відношення знаходиться в межах від 0,6 і трохи вище для будівельних розчинів до 0,9 для складів, що наносять пензлем або вудкою.
Для оздоблення фасадів рекомендовано наступний склад розчину на в'яжучому речовині ДПЦВ (у частинах по масі):
Портландцемент біла марка 300 і вище. 35-38
Високоактивна мінеральна добавка (біла сажа). 2-4
Стеарат кальцію. 0-2
Наповнювач (кварцовий пісок)…………………………….. 0-300
Водна дисперсія полімеру
(У перерахунку на суху речовину). ………………………… 15
Вода. до необхідної консистенції
Добавка стеарату кальцію, що входить до складу, служить стабілізатором полімеру і підвищує кольоростійкість покриття.
Готувати склади найдоцільніше в заводських умовах. У цьому випадку на заводі готують суміш сухих компонентів (складових ГПЦВ, пігментів, гідрофобної добавки) та окремо розчин водного дисперсного полімеру з включенням необхідних добавок. На об'єкті склади готують ретельно перемішуючи суху суміш з водною дисперсією полімеру. Для того щоб затримати початок схоплювання суміші, в неї при перемішуванні додатково вводять 2% клейовий сповільнювач або фосфат натрію. Такий склад при нормальній температурі придатний для вживання протягом 4-6 год.