Определение эксплуатационных характеристик строительных растворов из сухих строительных смесей с добавками направленного действия

Изучение эксплуатационных свойств строительных растворов с целью выявления механизма влияния отдельных добавок на структурообразование затвердевшей растворной массы осуществлялось путем сопоставления прочностных и других показателей стандартных образцов, изготовленных с различными видами заполнителя. Результаты экспериментальных исследо- ва-ний роли минеральных и полимерных добавок приведены ниже. На первом этапе была уточнена зависимость сорбционного увлажнения от вида и состава затвердевшего строительного раствора из сухой смеси (рис. 3.16). Как следует из приведенных данных, величина сорбционного увлажнения в большей степени зависит от расхода цементного вяжущего и времени насыщения. Так, при расходе цемента 35 % этот показатель почти в два раза выше, чем при расходе цемента 20%.

Зависимость сорбционного увлажнения от вида и состава затвердевшего раствора

Рис. 3.16. Зависимость сорбционного увлажнения от вида и состава затвердевшего раствора:

1 - расход цемента 20%; 2 - то же, 25 %; 3 - то же, 30%; 4 - то же, 35 %

Особый интерес представлял вопрос влияния количества минеральных добавок на величину сорбционного увлажнения затвердевшего строительного раствора. Результаты этих испытаний, приведенные на рисунке 3.17, показывают, что введение отходов асбестоцементного производства негативно сказывается на величине сорбционного увлажнения. Это объясняется наличием дополнительного количества гидратированного цемента на волокнах асбеста. В то же время добавка проникающей композиции дегидрол приводит к снижению величины сорбционного увлажнения, что проявляется за счет кольматации пор и уменьшении общей открытой пористости затвердевшего строительного раствора из сухой смеси.

Зависимость сорбционного увлажнения затвердевшего раствора при расходе цемента 20%

Рис. 3.17. Зависимость сорбционного увлажнения затвердевшего раствора при расходе цемента 20%:

  • 1 - добавка ОАЦП 20%; 2 - то же, 10%; 3 - без добавки; 4 - добавка дегидрола 5 %;
  • 5 - то же, 10%

К одним из важнейших эксплуатационных свойств любых материалов, в т.ч. и затвердевших строительных растворов, являются изменения характеристик при воздействии воды и водных сред. Так, влажность материала определяется содержанием в нем влаги, отнесенным к массе материала в сухом состоянии. По этому показателю строительные растворы из сухих смесей мало отличаются от обычных композиций, приготовленных по традиционным технологиям. Для выяснения особенностей водопоглощения затвердевшего строительного раствора на первом этапе была изучена смачиваемость минеральных порошков строительной смеси. Установлено, что добавка отходов АЦП способствует повышению водопоглощения на 50-70 %, Этот факт объясняется наличием волокнисто-трубчатой структуры асбеста и высокой внутренней пористости отходов АЦП (рис. 3.18).

Смачиваемость минерального порошка с добавками в сухой строительной смеси

Рис. 3.18. Смачиваемость минерального порошка с добавками в сухой строительной смеси:

1 - без добавок; 2-е добавкой ПВА; 3-е добавкой дегидрола; 4-е добавкой ОАЦП

Учитывая тот факт, что свойства затвердевшего строительного раствора в большей степени зависят от его пористой структуры, которая в свою очередь может быть оценена по величине водопоглощения, были проведены комплексные исследования по определению водопоглощения и влиянию рецептурных факторов на эти показатели. На рис. 3.19 представлены кривые зависимости водопоглощения от состава строительного раствора из сухой смеси с различными минеральными и полимерной добавками. Показано, что минимальным водопоглощением обладают составы с введением полимерной добавки ПВА. Введение отходов асбестоцемента приводит к увеличению величины водопоглощения почти в полтора-два раза.

Далее были проведены исследования по выяснению степени влияния отдельных видов добавок на свойства строительного раствора. На рис. 3.20 и 3.21 представлены графики влияния расхода добавок ПВА и дегидрола на водопоглощение затвердевшего строительного раствора.

Водопоглощение затвердевшего раствора с минеральными добавками

Рис. 3.19. Водопоглощение затвердевшего раствора с минеральными добавками:

1 - с добавкой ПВА; 2 — без добавок; 3 - с добавкой дегидрола; 4 - с добавкой ОАЦП

Водопоглощение затвердевшего строительного раствора с добавками

Рис. 3.20. Водопоглощение затвердевшего строительного раствора с добавками: количество дегидрола:

1-5 %; 2-3 %; 3-1 %; 4 - без добавки

Водопоглощение затвердевшего строительного раствора с добавками

Рис. 3.21. Водопоглощение затвердевшего строительного раствора с добавками: количество ПВА:

1-1,0%; 2-0,75 %; 3-0,5 %; 4-0,25 %; 5 - без добавки

Как следует из анализа приведенных кривых, введение дегидрола в состав сухой строительной смеси положительно влияет на водопоглощение, существенно уменьшая этот показатель для затвердевшего раствора во всех рецептурных интервалах. Этот факт объясняется проникающим действием дегидрола и проявлением кольматации пор. Аналогичный эффект отмечен и при введении ПВА, обеспечивающего не только кольматациою пористого пространства материала, но и придающего гидрофобизирующий эффект затвердевшему строительному раствору.

Таким образом, для снижения величины водопоглощения и, следовательно, снижения пористости, необходимо введение комплекса добавок, способствующих не только достижению одного какого-либо качества строительного раствора, а получению материала с оптимальным набором эксплуатационных свойств. Однако, для выяснения комплексного воздействия добавок на свойства строительного раствора из сухой смеси с различными компонентами необходимо было выяснить влияние каждой составляющей в сочетании с другими вводимыми веществами на водные свойства затвердевшего конгломерата. На рис. 3.22 представлены кривые водопоглощения затвердевшего строительного раствора с бинарными добавками направленного действия, которые показывают, что при введении ПВА и деги- дрола величина водопоглощения минимальная. Отмечена также минимальная гигроскопичность этих составов, т.е. способность капиллярно-пористого материала поглощать из влажного воздуха водяные пары. Известно, что при добавлении отходов асбестоцемента существенно увеличивается водопоглощение, одна- кодобавка ПВА и дегидрола способна снизить эти показатели на 60-75%. Таким образом, комплексное использование добавок направленного действия в сухих строительных смесях позволяет осуществлять регулирование структурных параметров затвердевшего строительного раствора и получать более плотную упорядоченную структуру материала.

Водопоглощение затвердевшего строительного раствора из сухой смеси с добавками

Рис. 3.22. Водопоглощение затвердевшего строительного раствора из сухой смеси с добавками:

  • 1 - добавка ПВА+дегидрол; 2 - то же, + ОАЦП; 3 - добавка дегидрол + ОАЦП;
  • 4 - без добавки

Кроме того, применение комплексных добавок способствует повышению водоудерживающей способности, что очень важно для полной гидратации цемента в растворной композиции для достижения максимальной прочности после твердения. На рис. 3.23 представлены графики водоудерживающей способности строительного раствора с минеральными добавками, из которых следует, что увеличение расхода отходов АЦП способствует высокой водоудерживающей способности. В то же время, добавки дегидрола и ПВА обеспечивают повышенное значение водоудержания при меньшем расходе отходов асбестоцемента, что создает условия для регулирования всех рецептурных параметров.

Зависимость водоудерживающей способности от содержания ОАЦП

Рис. 3.23. Зависимость водоудерживающей способности от содержания ОАЦП:

  • 1 - без добавок; 2 - добавка дегидрола 2,5 %; 3 - то же, + 1 % ПВА;
  • 4 - то же, + 2% ПВА

Важными эксплуатационными характеристиками затвердевших строительных растворов из сухих смесей являются влагоотдача, т.е. способность материала отдавать влагу в окружающую среду (высушиваться). Показано, что по этому показателю строительные растворы с добавками обладают хорошей способностью к высушиванию и практически ничем не отличаются от стандартных растворов, приготовленных по традиционной технологии.

Поскольку увлажнение материала изменяет некоторые свойства и, прежде всего, снижает его прочность, были выполнены соответствующие исследования по определению водостойкости. Для численной оценки этого показателя, характеризуемого коэффициентом размягчения Кразм., определяли пределы прочности образцов-балочек в сухом и насыщенном водой состоянии. Коэффициент размягчения вычисляли по формуле: Кразм = RHac./Rcyx., где RHac. - предел прочности при сжатии материала в насыщенном водой состоянии; Rcyx. - предел прочности при сжатии сухого материала. Материала с коэффициентом размягчения 0,8 и более относятся к водостойким. В табл. 3.6 представлены свойства строительных растворов с различными полимерными добавками.

Таблица 3.6

Свойства растворов из сухих смесей с полимерными добавками

состава

Содержание

добавки

Предел прочности, МПа

Водопо- глощение по массе, %

Коэффициент размягчения

при

сжатии

при

изгибе

1

2

3

4

5

6

метшшеллюлоза

1

0,00

4,25

1,08

8,5-13,8

0,52

2

0,25

4,38

1,13

8,3-12,6

0,62

3

0,50

4,57

1,28

6,2-10,3

0,74

4

0,75

4,71

153

6,1-8,5

0,81

5

1,00

4,75

1,72

5,0-7,4

0,88

ПВА

6

0,00

4,25

1,08

8,5-13,8

0,52

7

0,25

4,31

1,17

8,1-12,2

0,57

8

0,50

4,46

1,53

5,8-9,6

0,82

9

0,75

4,88

1,79

5,4-7,1

0,87

10

1,00

5,92

2,04

3,9-5,8

0,89

1

2

3

4

5

6

11

Виннапас

0,00

4,25

1,08

8,5-13,8

0,52

12

0,25

4,42

1,85

8,3-12,4

0,64

13

0,50

4,67

1,64

5,9-10,1

0,77

14

0,75

5,03

1,73

5,7-8,2

0,83

15

1,00

5,79

1,89

4,3-6,4

0,86

Анализируя приведенные данные, следует отметить, что введение полимерной добавки ПВА в количестве 0,5 % от массы цемента способствует повышению коэффициента размягчения до требуемых параметров (0,8) и уменьшению водопоглощения затвердевшего строительного раствора почти в два раза. При расходе этой полимерной добавки в количестве 1,0% отмечается увеличение водостойкости до 0,89 при одновременном повышении прочности при сжатии и изгибе.

Для многих эксплуатационных условий важным показателем является водонепроницаемость, т.е. способность материала не пропускать через себя воду под давлением. Она определяется на специальных приборах и численно характеризуется количеством воды, прошедшей за единицу площади образца определенной толщины при заданном давлении. Повышенные требования по водонепроницаемости предъявляются к материалам для гидротехнических сооружений (плотины, причальные стенки и др.), трубам, резервуарам, выполняемых обычно из бетона и железобетона (кроме труб и резервуаров из стали). В нашем случае этот показатель может быть заменен на паро- проницаемость затвердевшего раствора. Показано, что введение дегидрола существенно снижает этот показатель для всех исследуемых рецептур (рис. 3.24).

В соответствии с приведенными в главе 2 методическими рекомен-дациями по назначению рецептур и качественных характеристик строительных растворов из сухих смесей, был осуществлен комплекс испытаний образцов и определены основные свойства различных составов.

Влияние содержания добавки дегидрола на паропроницаемость затвердевшего раствора

Рис. 3.24. Влияние содержания добавки дегидрола на паропроницаемость затвердевшего раствора:

1 - расход цемента 25 %; 2 - то же, 20 %; 3 - то же, 15 %

Основные показатели этих свойств приведены в табл. 3.6 и 3.7, а также проиллюстрированы на графиках в разделах 3.2-3.4. Дополнительными характеристиками могут быть эксплуатационные показатели прочности строительного раствора при изменениях температуры в широком диапазоне - от -30 °С до +30 °С. В этом случае для водонасыщенных образцов материала отмечено резкое снижение прочности при сжатии и изгибе, однако, после подъема температуры до -15 °С процесс почти выравнивается (рис. 3.25, 3.26).

Обеспечение требуемых параметров прочности строительного раствора при изгибе может быть осуществлено за счет введения определенного количества микроармирующей добавки - отходов асбестоцемента. На рис. 3.27 представлены кривые влияния расхода асбестоцемента на прочность при изгибе при комплексном введении добавок направленного действия.

Влияние температуры твердения строительного раствора на прочность при сжатии

Рис. 3.25. Влияние температуры твердения строительного раствора на прочность при сжатии:

1 - без добавки; 2 - с добавкой

Влияние температуры твердения строительного раствора на прочность при изгибе

Рис. 3.26. Влияние температуры твердения строительного раствора на прочность при изгибе:

1 - без добавок; 2 - с добавкой

Влияние расхода ОАЦП в составе сухой растворной смеси на предел прочности при изгибе

Рис. 3.27. Влияние расхода ОАЦП в составе сухой растворной смеси на предел прочности при изгибе:

1 - без добавок; 2 - добавка дегидрола 1 %; 3 - то же, 3 %; 4 - то же, 5 %

Прочность строительных растворов из сухих смесей оценивается не только по физическим свойствам самих материалов, но и показателями возможностью сцепления с основой для штукатурных составов и соединительной или адгезионной прочности для кладочных композиций. При этом важным моментом является температура наружного воздуха, при которой производятся строительно-монтажные или каменные работы. На рис. 3.28 представлены кривые влияния температуры твердения строитель-ного раствора на прочность сцепления с каменной поверхностью.

Так, при отрицательных температурах прочность сцепления достигается, в основном, за счет замерзания воды, находящейся в растворе и на каменной поверхности. При положительных температурах отмечается нарастание прочности по мере повышения температур, однако при достижении 25-30 °С адгезионная прочность почти не растет по причине интенсивного высыхания раствора. Обезвоживание

Влияние температуры твердения строительного раствора на прочность сцепления с бетонной поверхностью

Рис. 3.28. Влияние температуры твердения строительного раствора на прочность сцепления с бетонной поверхностью

1 - без добавки; 2 - с добавкой

приводит к снижению степени гидратации и, как следствие, к неполному набору прочности цемента. Введение добавок направленного действия оказывает положительное влияние на свойства затвердевшего строительного раствора и обеспечивает повышение адгезионной прочности во всем диапазоне исследуемых температур. Кроме того, применение минеральных добавок (ОАЦП) и дегидрола способствует повышению сопротивляемости материала к воздействию эксплуатационных нагрузок. В результате проведенных опытов выявлена зависимость деформации затвердевшего строительного раствора от длительности и характера воздействующих усилий на сжатие и растяжение при изгибе (рис. 3.29). Таким образом, в результате проведенных исследований установлено влияние на величину деформации строительного раствора с минеральными добавками направленного действия таких факторов, как количество цемента, содержание отходов асбестоцементного производства и дегидрола, а также степень уплотнения и условия твердения. Показано, что введение минеральных добавок существенно снижает величину деформации при всех воздействующих факторах.

Деформации ползучести затвердевшего строительного

Рис. 3.29. Деформации ползучести затвердевшего строительного

раствора:

А - без добавок; Б - с добавкой ОАЦП и дегидрола; 1 - при нагрузке, составляющей 20% от разрушающей; 2 - то же, 40% от разрушающей; 3 - то же, 80% от разрушающей

Полученные качественные зависимости позволяют осуществлять регулирование составов строительных растворов в целях снижения процесса усадки и трещино-образования. Практические величины усадки и деформации при воздействующих факторах могут быть опреде-лены по стандартным формулам с учетом вида заполнителей и минеральных добавок, а также расхода цемента при оптимальной (расчетной) влажности.

Таким образом, можно сделать вывод о достаточно высоких эксплуатационных параметрах строительных растворов из сухих смесей с добавками направленного действия по сравнению с контрольными составами, приготавливаемыми без специальных добавок. Отмеченные высокие характеристики прочности, водостойкости, адгезионной способности, трещиностойкости и других показателей достигаются за счет микроармирующего эффекта при введении ОАЦП, проникающей и кольматирующей роли добавки дегидрола и гидрофобизирующей и связывающей способности ВАЗ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >