Текст книги "Сухие строительные смеси (состав, технология, свойства)"

3 Разновидности сухих строительных смесей в современном строительстве

3.1 Классификация сухих строительных смесей

Ассортимент сухих смесей на отечественном рынке широк. Еще в 1999 г на территории России выпуск общестроительных сухих смесей осуществлялся чуть более тридцатью предприятиями в объеме 240 – 260 тыс. т. В 2002 г количество предприятий увеличилось почти в пять раз и производительность составила более 800 тыс. т. Наряду с продукцией ведущих зарубежных производителей «Knauf», «PCI» (Германия), «Fexima», «Lohja», «Raute Dry Mix» (Финляндия), «Serett», «Super Carocol» (Франция) и др. зарекомендовали себя товары отечественных фирм «ANKER», «ВЕФТ», «ДИОЛА», «КОНСОЛИТ», «КРЕПС», «ПЕТРОМИКС», «СТАРАТЕЛИ» и т.д.[80].

В 2004 году введен ГОСТ 31189 – 2003 «Смеси сухие строительные. Классификация» [81], который распространяется на смеси, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте зданий и сооружений. Это первый документ из комплекта нормативных актов, разработка которых ведется отечественными исследователями с учетом гармонизации российских и международных стандартов развитых зарубежных стран.

Классификация сухих строительных смесей осуществляется по назначению и является наиболее полной из приводимых ранее (рисунок 7) [62, 70, 82].

Из представленного разнообразия видов сухих смесей специалистами выделяется особая группа – сухие строительные смеси общестроительного назначения. Доля их производства в общем объеме выпуска составляет более 90 %.

Далее в разделе рассматривается ассортимент продукции отечественных и зарубежных фирм-производителей смесей общестроительного назначения.

Рисунок 7 – Классификация сухих смесей по основному назначению

3.2 Номенклатура сухих строительных смесей

Выравнивающие сухие смеси предназначены для выравнивания стен и потолков. Они подразделяются на штукатурные (для выравнивания стен и потолков, придания декоративных свойств) и шпаклевочные (для выравнивания стен и потолков с последующим шлифованием) [81].

Штукатурные и шпаклевочные смеси являются самыми производимыми продуктами из всего ассортимента сухих смесей. Практически все предприятия отрасли выпускают данные материалы. Многие считают, что именно с производства этих смесей начала зарождаться современная отрасль сухих смесей в России. Одно из первых упоминаний о централизованном применении сухих штукатурных смесей датировано еще 1974 годом, и тогда это были очень простые (2 – 3 компонентные) смеси по сравнению с современными продуктами [83]. Это объясняется тем, что практически ни одно современное строительство не обходится без применения штукатурных растворов.

Выбор той или иной штукатурной смеси зависит, в первую очередь, от назначения и дальнейших условий эксплуатации. Если отделке подлежит деревянная поверхность, то чаще всего используют гипсоизвестковые штукатурные смеси, кирпичная кладка – известковогипсовые, для наружных работ и мест с повышенной влажностью – цементно-известковые или цементные.

Широкий ассортимент штукатурных и шпаклевочных смесей на российском рынке представлен такими компаниями как «Ветонит», «Knauf», «Юнис», «Вефт», «Петромикс» и т.д.

Большим спросом на отечественном рынке пользуется практически весь ассортимент шпаклевочных смесей, представленный торговой маркой «Ветонит», это: Ветонит КР, Ветонит ЛР Плюс, Ветонит Т, Ветонит Л, Ветонит ВХ и т.п. Соответствующее применение данных смесей позволяет проводить отделку стен и потолков сухих и влажных помещений. При этом толщина отделочного слоя в зависимости от характера поверхности может варьироваться от 1 до 5 мм, расход составлять порядка 1,2 кг/м² на каждый 1 мм толщины. Использование данных материалов рекомендуется при условии устоявшейся температуры не менее 10 °C, т.к. ее понижение приводит к замедлению процессов твердения [84, 85].

Помимо широко известных продуктов фирмы «KNAUF» гипсовых штукатурок (ротбанд и гольбанд) и шпаклевок (унифлот, фугенфюллер, финиш-паста, флизшпахтель, дюннэстрих, нивелиршпахтель) в практике строительства применяются смеси на основе цемента, такие как КНАУФ-Зокельпутц, КНАУФ-Унтерпутц и КНАУФ-Цементпутц. Отмечается значительное повышение объемов продаж данных марок, что объясняется, по мнению производителей, модернизацией рецептур в 2003 г. и достигнутой небывалой трещиностойкостью [86].

Широкий ассортимент выравнивающих смесей на рынках Москвы и Санкт-Петербурга представлен фирмами «ANKER» и «Старатели».

Значительным интересом у контрафактных умельцев пользуются штукатурные и шпаклевочные смеси «Юнис», характеристики которых представлены в таблице 1 [87].

Таблица 1 – Характеристики смесей марки «Юнис»

Комплексное обслуживание при производстве отделочных работ предоставляет ООО «Старатели». Помимо широкого спектра производимых ими смесей предлагается применение автоматизированных устройств, поставляемых также данной компанией. Ассортимент выравнивающих штукатурных и шпаклевочных смесей представлен следующими марками: шпаклевочные – «Фасадная», «Базовая», «Базовая ПЛЮС», «Фасадно-финишная», «Финишная» (гипсовая), Финишная КР» (полимерная), «Масляно-клеевая», «Акриловая»; штукатурные – «Гипсовая», «Белая гипсовая», «Гипсовая для машинного нанесения». При поставке продукции производитель гарантирует шестимесячный срок годности [88].

В последние годы ВНИИСТРОМом им. П. П. Будникова в творческом союзе с рядом предприятий, таких как ЗАО «Комбинат «Гипсопродукт»» (г. Бокситогорск), СП «ТИГИ КНАУФ» и др., выпускающих сухие смеси в городах Красноярск, Тула, разработана широкая номенклатура конкурентоспособных модифицированных сухих смесей с характеристиками, представленными в таблице 2 [89].

Таблица 2 – Технические свойства отделочных растворов

Облицовочные сухие смеси предназначены для отделки поверхности конструкций зданий и сооружений штучными отделочными изделиями. Они подразделяются на клеевые (для крепления на поверхности конструкций отделочных штучных изделий из искусственных и природных материалов) и шовные (для заполнения швов между облицовочными изделиями) [81].

Облицовочные клеевые сухие смеси на российском рынке представлены широкой номенклатурой продукции отечественных фирм: АНТЦ «Алит» (АЛИТ СПР1в, 1вэ, 1вн, 1вб), ООО «ВЕФТ» ( «МОНОЛИТ» Р-21, 23, 25), ЗАО «ЕК Кемикал» (ЕК 2000, 3000), Опытный завод сухих смесей («БИРСС» стандарт 26Н, универсал 26, огнеупор 26О, эластик 58, суперэластик 57, стандарт 27, профессионал 27, гидрофикс 27С, гидрофлекс 27С, мраморит 26, мраморит 26 экспресс), ООО «Петромикс» ( Петромикс К, КС, КУ), ООО «Химстройсмесь», ООО «Kimeg», ООО «Мираж», ООО НПП «Радиант», ООО «Старатели», ООО «ЮНИС», «ANKER» и др; и зарубежных производителей – «Ветонит», «SAMSUNG CORPORATION», «ELOTEX» и др. Сводная характеристика облицовочных клеевых сухих смесей представлена в таблице 3 [80, 90, 91].

Таблица 3 – Облицовочные клеевые сухие смеси

Ориентировочные составы сухих клеевых композиций представлены на рисунке 8.

Активное использование сухих клеевых смесей во многом определено успехами отечественной отрасли производства и применения отделочных покрытий с использованием декоративных штучных керамических материалов (плитка, керамогранит и т.д.), объемы производства которых пока также не перекрывают существующую потребность в России [92]. Повышен интерес и к отделке фасадов жилых, административных и общественных зданий. Несмотря на качество исходных материалов, конечный результат во многом определяется человеческим фактором. При производстве отделочных клеевых работ не всегда учитываются многие нюансы (незнание, игнорирование, экономия и т.п.), накопленный комплекс которых в итоге приводит к необратимым последствиям (опадание плиток, отслоение). Это, по мнению потребителей, вина производителей клеевых композитов. Для решения данной проблемы существуют инструкции на типовые работы [93, 94].

Рисунок 8 – Базовые рекомендуемые составы клеевых смесей различных фирм

Необходимость правильного выбора шовных сухих отделочных смесей велика. При использовании той или иной марки должны учитываться как объективные факторы (условия эксплуатации покрытия, физико-механические характеристики), так и субъективные, подчеркивающие эстетический облик отделочной композиции.

Выбор соответствующего цвета шовной композиции напрямую зависит от цветовой гаммы штучного отделочного материала. Так, затирки для швов «Ветонит» представлены на отечественном рынке шестнадцатью цветами для кафельных и тремя – для напольных плиток [88]. Данные материалы пригодны для заделки швов толщиной 2-5 мм, при этом расход составляет в среднем 0,7 – 1,5 кг/м² для кафельных плиток, и толщиной 3-12 мм с расходом 1 – 8 кг/м² для напольных плиток, и они не предназначены для бассейнов.

Широко известны отечественные продукты «МОНОЛИТ Р-37», выпускаемые ООО «ВЕФТ» и ООО «Kimeg» с двадцатью разными оттенками. Основные эксплуатационные показатели некоторых отечественных облицовочных шовных смесей представлены в таблице 4 [41].

Таблица 4 – Эксплуатационные показатели облицовочных шовных смесей

Ремонтные сухие смеси предназначены для восстановления геометрических и эксплуатационных показателей бетонных, железобетонных и каменных конструкций. Они подразделяются на поверхностные (для восстановления геометрических и эксплуатационных показателей конструкций их поверхностной обработкой) и инъекционные (для устранения внутренних дефектов и восстановления эксплуатационных показателей конструкций зданий и сооружений) [82].

Широкое применение ремонтных сухих смесей в России в последние годы обусловлено накопившимся значительным количеством жилых и общественных зданий, промышленных конструкций и корпусов, памятников архитектуры и древнего зодчества, нуждающихся в поверхностном ремонте, частичной или полной реконструкции и реставрации.

Одними из самых известных материалов данного типа являются ремонтные смеси серии «EMACO». Благодаря высокой надежности, прочности и потребительским свойствам эти смеси успешно использовались для ремонта покрытий аэропортов России [97], на объектах РАО «ЕЭС» [99] и т.д. Данная продукция выпускается ЗАО «Ирмаст – Холдинг» по лицензии итальянской фирмы «МАС». Наибольшей популярностью у потребителей пользуются пять марок, это: S80 – тиксотропный тип, относящийся к компенсирующим усадку, непроницаемым материалам высокой прочности и обладающим повышенным сцеплением с бетоном и сталью; S88 – наливной тип, отличающийся исключительной прочностью даже в высокоагрессивной среде; SFR – материал, содержащий гальванизированные стальные волокна, обладающий исключительной механической стойкостью к динамическим нагрузкам, высокой прочностью на изгиб и сжатие; S90 – однокомпонентная цементная смесь, модифицированная полимерами для ремонта конструкций, испытывающих нагрузки от движения транспортных средств.

Широкий ассортимент ремонтных и в то же время защитных смесей представлен ЗАО «Антикорстрой» серии «РИКАВЕРОН», сводная характеристика которых представлена в таблице 5 [98].

Таблица 5 – Материалы серии «РИКАВЕРОН»

Отечественный рынок наполнен и рядом других сухих ремонтных смесей как отечественного, так и импортного производства, применяемых для ремонта строительных конструкций в различных областях промышленности: ЛАХТА – ремонтный состав (ЗАО «РАСТРО»), ремонтные материалы серии «БАРС» (АООТ «Цемдекор»), Sika MonoTop-612 («Sika»), Репаратуршпахтельмассе («KNAUF») и т.д. [100 – 102].

Кладочные сухие смеси предназначены для кладки стен и перегородок из мелкоштучных изделий [82].

Данный вид сухих смесей пока не нашел широкого применения на территории РФ. В большинстве случаев такие работы ведутся на базе традиционных растворов.

Кладочные растворные сухие смеси состоят из портландцемента, известипушонки в качестве пластификатора, кварцевого песка (крупностью до 5 мм) и многофункциональных химических добавок [195]. Рекомендуемые составы представлены в таблице 6 [103].

Таблица 6 – Рецептуры сухих смесей для кирпичной кладки и клея для пористого бетона, в процентах

Широкий ассортимент кладочных смесей представлен ОАО «Опытный завод сухих смесей», выпускающим такие продукты, как «БИРСС ПОРОБЕТОН 26Я», БИРСС ИЗОТЕРМ ПБ» и БИРСС ТЕРМОФИКС 51». Пользуются спросом на рынке также такие смеси, как клей для блоков из ячеистого бетона Р–67 (ООО «Kimeg»), сухая смесь кладочная декоративная ДССК (ОАО «Цемдекор»), ПЕТРОМИКС «КБ» (ООО «Петромикс»), «Фарвест – Строитель» (ООО «Химстройсмесь»), смесь для кладки блоков из ячеистого бетона «МОНОЛИТ Р-67» (ООО «ВЕФТ») и т.д.

Анализ выпускаемых смесей показал, что в своем большинстве они характеризуются прочностью при сжатии 50-200 кгс/см², прочность сцепления при этом составляет 5-10 кгс/см², а водоудерживающая способность не менее 90 % [81].

Данные смеси позволяют работать с материалами, произведенными по высокому классу точности, и выполнять кладку с тонкими швами (2 – 3 мм, максимум 5мм), в результате чего сводятся к минимуму теплопотери через швы кладки. Ориентировочный расход смеси составляет 3,0 – 7,5 кг раствора на 1 м² в зависимости от толщины слоя.

При работе с материалами меньшего класса точности (сильно поврежденные поверхности, наличие углублений) толщина контактного слоя может достигать 3 – 10 мм [196].

Монтажные сухие смеси предназначены для выполнения монтажных работ при установке строительных конструкций и изделий, омоналичивания стыков между ними, крепления анкеров и др. [82]. Область применения и составы отдельных отечественных монтажных смесей представлены в таблице 7 [81].

Таблица 7 – Монтажные сухие строительные смеси

Анализ физико-механических характеристик показывает, что данную группу смесей можно условно разделить на две. Первая – для монтажа высокоответственных конструкций. Такие смеси отличаются повышенными качественными показателями. Для них марка по морозостойкости в среднем составляет F 300, прочность при сжатии не менее 40 МПа, а прочность сцепления с основой 2-3 МПа. Вторая – для монтажа мелкоштучных изделий и малоответственных конструкций. Здесь морозостойкость обычно не превышает F 50, а прочность при сжатии варьируется от 5 до 15 МПа.

Расход смеси при монтаже напрямую зависит от характера монтируемой поверхности. Так, при монтаже газобетонных блоков толщина слоя обычно находится в пределах 3 – 5 мм и расход смеси составляет 3-5 кг на 1 м². При монтаже крупных сооружений со значительно неровной поверхностью толщина наносимого слоя может составлять более 35 мм, при этом расход смеси будет значительным.

Известный зарубежный продукт данного типа «Ceresit CX-5» (Польша) пользуется популярностью во всей Европе. Данный материал является практически водонепроницаемым, морозостойким, безусадочным, развивающим прочность на сжатие более 40 МПа и применяемым для ускоренной анкеровки и крепления металлических и полимерных элементов к цементосодержащим поверхностям. Другой известной маркой является «Бетонфикс» (производство Index S.p.A. (Италия), предназначенный для крепления и заделки металлодеталей в бетоне.

Представленные в данном разделе сухие смеси обладают рядом отличительных свойств от традиционных растворов и бетонов. Они характеризуются повышенной водоудерживающей способностью, пониженной водопотребностью, различными сроками схватывания, интенсивностью набора прочности и др. Наличие специфических особенностей смесей позволяет получить конечные материалы (штукатурное покрытие, кладочный шов и т.д.) с высокими эксплуатационными показателями.

Трудно судить об оптимальности рецептур рассмотренных выше сухих смесей. Однако отсутствие современных основополагающих принципов и методик проектирования составов эффективных строительных смесей ведет к разработке рецептур без учета индивидуальных особенностей всех слагаемых компонентов, что вызывает повышенный расход добавок-модификаторов. Это позволяет достичь качественных характеристик смеси и раствора, но в то же время существенно сказывается на стоимости продукции. Поэтому эффективность сухой строительной смеси определяется высокими качественными показателями при минимальной себестоимости, достигаемой рационально разработанным составом смеси.

3.3 Компоненты для производства сухих строительных смесей

Сырьевая база для производства смесей обширна, начиная от высококачественного минерального сырья и заканчивая отходами различных производств (таблица 8).

Таблица 8 – Материалы для приготовления сухих строительных смесей

Широкое применение в производстве сухих строительных смесей нашел портландцемент различных марок и его разновидности: белый и цветной, ШПЦ, ППЦ, сульфатостойкий, гидрофобный и пластифицированный, быстротвердеющий. На основе представленных вяжущих выпускается широкий ассортимент отечественных смесей.

Наряду с вышеуказанными вяжущими при изготовлении сухих строительных смесей применяются также вяжущее (цемент) низкой водопотребности (ВНВ или ЦНВ), представляющие собой тонкомолотые клинкерные цементы, характеризующиеся высокой прочностью и другими улучшенными свойствами.

Глиноземистый цемент применяется в основном для получения быстротвердеющих и жаростойких строительных растворов [67 – 69].

Значительной популярностью у отделочников пользуются смеси на основе гипсового вяжущего, которое должно удовлетворять требованиям ГОСТ 125-79, для штукатурных и шпаклевочных смесей исключительно для внутренней отделки [70]. Благодаря белизне гипсовых смесей и быстрому набору прочности они весьма удобны и целесообразны для комплексной отделки. Все больше находят применение водостойкие гипсовые вяжущие [71], отвечающие требованиям соответствующих ТУ, которые применяются в смесях для отделки внутренних помещений с повышенной влажностью.

Строительная известь, используемая в производстве сухих смесей, может быть представлена в виде извести-кипелки или извести-пушонки и должна соответствовать требованиям ГОСТ 9179-77 [72]. Она применяется в сухих смесях широкого профиля в качестве добавки к основному вяжущему.

Широкое применение в сухих смесях для устройства бесшовных финишных промышленных полов с готовой ровной поверхностью нашли магнезиальные вяжущие [73]. Рациональное их использование позволяет достичь высокой прочности, уменьшения или полного отсутствия усадки, значительной стойкости к агрессивным средам и т.д.

Из химических вяжущих наибольший интерес для сухих смесей представляет силикат-глыба – прозрачный стекловидный сплав щелочных силикатов, чаще всего силиката натрия. Из-за слабой растворимости в воде силикат до недавнего времени использовался только в жаростойких бетонах и растворах [74].

Несмотря на то, что использование полимерных клеев в сухих композициях известно было задолго до появления современных строительных смесей, существенное их применение отмечено только в последние три десятилетия. Химическая промышленность развитых стран Запада быстро освоила выпуск водорастворимых порошкообразных полимеров. Полимерные связующие – это дисперсионные (ДПП) или редисперсионные (РПП) полимерные порошки. Их получают методом распылительной сушки водных синтетических дисперсий на базе гомо– и сополимеров винилацетата, бутадиен-стирольных полимеров, акрилатных и стирол-акрилатных. Это продукция известных западных фирм «Клариант», «Аквалон», «Элотекс», «Родиа» и др.

На основе ДПП с тонкомолотыми наполнителями (мелом, мраморной и доломитовой мукой) готовят шпаклевки для финишной отделки стен, потолков и порошковые краски. Содержание ДПП в смесях обычно не превышает 8 % по массе. Номенклатура вяжущих веществ для ССС огромна. Правильный выбор и оптимальное содержание данного компонента в составе во многом определяет качественные характеристики и условия эксплуатации смесей. В то же время, специалистами отмечается не всегда рациональное использование серийно выпускаемых высокопрочных вяжущих веществ и необходимость частичного перехода на местные наполненные вяжущие направленного спектра действия.

При производстве сухих строительных смесей применяют заполнители крупностью зерен 0,16-5,0 мм, т.е. строительные пески и иногда мелкий щебень крупностью до 15 мм. Строительный песок для сухих смесей должен быть сухой, чистый и иметь оптимальный зерновой состав в соответствии с назначением изготовляемой сухой смеси.

Для разных слоев раствора нужны зерна песка различного размера. Для верхнего слоя должны быть от 0,3 до 1,2 мм, для первых слоев грунта допускают зерна с размером до 2,5 мм. Для увеличения прочности раствора лучше использовать остроребристый песок, шероховатая поверхность которого обеспечивает хорошее сцепление с вяжущим.

Отмечена возможность использования некондиционных заполнителей в производстве смесей и строительных растворов благодаря оптимизации их гранулометрического и качественного составов.

Наполнители вводятся в сухие смеси с целью снижения расхода вяжущего и получения более плотного раствора, для повышения водоудерживающей способности. Кроме того, наполнители являются неотъемлемыми компонентами клеевых составов, паст, шпаклевок и т.д. В качестве наполнителей применяют активные минеральные добавки природного происхождения, а также золу-унос, молотый известняк, мел, шлаки, кирпичную крошку и многие другие.

Если в растворе не достает частиц наполнителя крупностью от 30 до 100 мкм, то цементный гель создает не только кристаллические, но и аморфные образования, несравнимые по прочности с цементным камнем.

Наибольшей активностью в цементе обладают зерна крупностью до 30 мкм, которые и образуют основную часть кристаллов из цементного геля. Поэтому не рекомендуется вводить в растворные смеси инертные наполнители крупностью менее 30 мкм, тогда как введение наполнителей крупностью от 30 до 100 мкм является эффективным [62].