Властивості розчинів і розчинних сумішей

До атегорія: Вибір будматеріалів

Властивості розчинів і розчинних сумішей

Для успішного застосування в тій чи іншій області розчини повинні володіти певними, необхідними властивостями: щільністю, міцністю, морозостійкістю, водонепроникністю, зміною обсягу при твердінні і в окремих випадках хімічну стійкість. Розчини з необхідними властивостями отримують шляхом підбору складу розчинної суміші. При цьому враховують необхідність надання певних властивостей самої розчинної суміші, що диктуються технологією виробництва робіт. Основні властивості розчинної суміші - рухливість, водоудержі- вающая здатність і нерасслаіваемость.

Властивості розчинів. За щільністю розчини поділяють на важкі і легкі. До важких відносять розчини з середньою густиною 1500 кг / м3 і більше. Їх готують на щільних заповнювачах з насипною щільністю більше 1200 кг / м3. Легкі розчини готують на пористих заповнювачах з насипною щільністю менше 1200 кг / м3; середня щільність таких розчинів менше 1500 кг / м3.

У важких розчинів, як правило, велика міцність, легкі ж розчини мають меншу теплопровідність в зв'язку з наявністю повітряних пір. Зате вони менш морозостійкі, тому їх застосовують частіше для штукатурення приміщень або пристрою підготовки під підлоги.

Міцність розчинів характеризується маркою. Марка розчину визначається межею міцності при стисненні стандартних зразків-кубів, які виготовляють з робочої розчинної суміші і відчувають після 28-добового тверднення при температурі 25 ° С відповідно до ГОСТ 5802-78. За міцністю при стисканні (кг / см2) для розчинів встановлені марки 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200 і 300. Розчини марок 4 і 10 виготовляють переважно на вапна і місцевих в'яжучих. Міцність розчинів при розтягуванні в 5. 10 разів менше їх міцності при стисненні.

На міцність розчинів впливають: активність в'яжучого речовини, якість наповнювачів, кількість води, умови приготування і тверднення, час твердіння.

В'язка речовина, що знаходиться в розчинної суміші у вигляді в'язкого тесту, твердне, утворюючи щільний камінь, який з'єднує частки заповнювача. Тому міцність розчину буде визначатися як міцністю затверділого тесту в'яжучого, так і міцністю його зчеплення з заповнювачем.

Міцність затверділого в'яжучого залежить від його активності (марки) і відповідності умов твердіння розчину оптимальними умовами твердіння в'яжучого. Так, для успішного твердіння цементних розчинів необхідно підтримувати вологість розчину тривалий час - до декількох тижнів, так як зростання його міцності відбувається поступово, проте швидкість наростання міцності з часом падає (рис. 1). Гіпсові розчини тверднуть швидко і вимагають сухих умов твердіння. Вапняні розчини тверднуть повільно, вимагають сухих умов твердіння і мають невисоку міцність.

Більшість розчинів, використовуваних в обробних роботах, повинні мати відносно невисоку марку 25 ... 50, в той час як мінімальна марка цементу - 300. Тому, щоб зменшити витрату цементу і знизити вартість розчину, зберігши необхідні властивості розчинної суміші, застосовують два в'яжучих: цемент і вапно (або глину).

Мал. 1. Графік наростання міцності при стисненні цементного розчину, що твердіє в нормальних умовах

Міцність розчину в значній мірі залежить від міцності заповнювача. Так, міцність розчину з заповнювачем з міцних гірських порід може бути на 25 ... 50% вище, ніж при використанні наповнювачів з низькою міцністю (шлак і інші пористі заповнювачі).

Неправильна форма і шорстка поверхня заповнювача забезпечують краще зчеплення його з твердеющим в'язким. Розчини на таких заповнювачах при інших рівних умовах мають більш високу міцність, ніж при заповнювачах з округлою формою і окатанной поверхнею зерен.
Присутність в заповнювачі сторонніх домішок (наприклад, глини), як правило, зменшує зчеплення наповнювачів з в'язким і знижує міцність розчину. У деяких випадках домішки викликають зміна обсягу зат- вір девшего розчину. Так, набухання частинок глини при змочуванні їх водою призводить до утворення тріщин в розчині. Домішки сульфатів натрію або кальцію в заповнювачі руйнують цементний камінь.

На міцність і інші властивості розчину впливає також кількість води замішування. Його прийнято характеризувати водовяжущім ставленням, т. Е. Числом, яке виходить при розподілі маси води замішування на масу в'яжучих матеріалів. Залежно від виду в'яжучого матеріалу розрізняють водо-цементне, водоізвестковое ставлення і т. Д.

Встановлено, що зі збільшенням водовяжущего відносини вище певної межі міцність розчину зменшується. Однак при приготуванні будівельних розчинів води беруть більше, ніж це потрібно для забезпечення хімічної реакції затвердіння в'яжучого речовини.

Зазвичай водовяжущее відношення близьке до 0,5, хоча для повної гідратації цементу досить, щоб водо-цементне відношення було близько 0,2.

Необхідність збільшення кількості води в суміші розчину викликається наступним: працювати з розчинною сумішшю, що містить малу кількість води, дуже важко, так як вона дуже жорстка; надлишок води в суміші розчину повинен компенсувати її втрати від випаровування з зовнішньої поверхні і від поглинання води матеріалів підстави, на яке наноситься розчин.

Для того щоб розчин був міцним, всі його складові повинні бути добре перемішані, а суміш - однорідною. Технічні умови встановлюють мінімальний термін перемішування суміші розчину в растворосмесителе. На міцність розчину впливають і умови тверднення. Зниження температури уповільнює реакцію твердіння в'яжучого речовини, а заморожування розчину на ранній стадії тверднення призводить до різкого зниження його міцності через порушення структури твердіє в'язкого, але він не набрав ще достатньої міцності. Швидке випаровування води при сушінні розчину нагрівальними приладами або в умовах жаркого клімату може привести до того, що в поверхневому шарі її виявиться недостатньо для гідратації в'яжучого і такий розчин буде обсипатися. Щоб цього не сталося, поверхня розчину необхідно змочувати.

Водонепроникність розчину має велике значення в таких конструкціях, як зовнішня штукатурка будівель, штукатурка або підстильний шар під облицювання керамічною плиткою у ванній кімнаті, спеціальні гідроізоляційні штукатурки промислових споруд. Абсолютно водонепроникних розчинів немає і прийнято вважати водонепроникним розчин, що пропускає гакое кількість води, яке повністю випаровується з його поверхні, не залишаючи мокрих плям. Найменше пропу- j екают воду щільні розчини, т. Е. З великою середньою щільністю.

Водонепроникність можна підвищити, додаючи в розчин при його приготуванні гидрофобизирующие (церезит, бітум, синтетичні смоли) або ущільнюють (рідке скло) добавки.

Морозостійкість розчину в більшій мірі залежить. від його щільності і водонепроникності. Чим вони більші, тим більше морозостійкий розчин. Вимогам морозостійкості повинні задовольняти розчини для зовнішніх штукатурок і підстилаючих шарів при зовнішнім облицюванні. Для будівельних розчинів встановлені марки по морозостійкості Мрз 10 ... 300.

Твердіння більшості в'яжучих супроводжується зміною обсягу. Так, гіпсові в'яжучі збільшують. свій обсяг, вапняні в'яжучі та більшість цементов- зменшують. Виняток становлять спеціальні розширюються і безусадочние цементи.

Зменшення обсягу розчину, викликане зміною обсягу твердіє в'язкого, називають усадкою розчину. Усадка крім виду в'яжучого матеріалу залежить від співвідношення кількості в'яжучого і заповнювача, водовяжушего відносини і від часу і умов твердіння розчину.

Усадка розчину збільшується зі збільшенням кількості в'яжучого матеріалу, що припадає на одиницю об'єму розчину, а також зі збільшенням водовяжущего відносини. Особливо швидко деформації усадки наростають в початковій стадії твердіння розчину, потім їх зростання поступово зменшується і загасає. У цементних розчинів усадка практично припиняється через 90 ... 100 дн. Абсолютна усадка коливається в значних межах: для звичайних розчинів вона становить 0,1 ... 0,4 мм / м; в граничних випадках вона може досягати декількох міліметрів на 1 м довжини.

В штукатурних, облицювальних і мозаїчні ;; роботах усадка - небажане явище, тому що деформації усадки викликають напруги між шаром розчину і підставою або облицюванням, що може привести до появи тріщин і руйнування розчину. Щоб усадку зменшити, розчини готують з мінімально необхідною кількістю в'яжучого матеріалу, застосовують також різні добавки.

Властивості розчинних сумішей. Рухливість розчинної суміші характеризує її здатність розтікатися під дією власної ваги або доданих до неї зовнішніх сил.

Мал. 2. Прилад для визначення рухливості розчинної (а) і мозаїчної (б) сумішей: 1 - посудина для розчину, 2 - еталонний конус, 3 - пусковий гвинт, 4 - шкала, 5 - ковзний стрижень, 6 - власники, 7 - штатив, 8 - усічений металевий конус, 9 - ручки, 10 - лапки

Для визначення рухливості розчинної суміші застосовують прилад (рис. 2, а), що складається з штатива з прикріпленими до нього власниками, в яких може ковзати стрижень. До нижнього кінця стрижня прикріплений еталонний конус висотою 180 мм і діаметром підстави 150 мм, масою (300 + 2) м Для випробування розчин перемішують, наповнюють їм посудину приблизно на 1 см нижче його країв. Розчин ущільнюють, штикуем 25 разів сталевим стрижнем діаметром 10 ... 12 мм, і струшують посудину 5 ... 6 разів легким постукуванням об стіл. Прилад встановлюють на горизонтальну поверхню (стіл) і перевіряють свободу ковзання стержня конуса в власниках. Стрижень з конусом піднімають у верхнє положення, закріплюють його пусковим гвинтом і встановлюють на штатив посудину з розчином. Опустивши пусковий гвинт, доводять вістря конуса зіткнення з розчином, закріплюють стрижень гвинтом і записують відлік за шкалою. Потім відпускають гвинт, надаючи конусу можливість вільно занурюватися в розчин, і після закінчення занурення конуса записують другий відлік по шкалі. Різниця в сантиметрах між другим і першим відліками дає глибину занурення конуса.

Рухливість мозаїчної і бетонної сумішей визначають за допомогою форми-конуса (рис. 2, б) висотою 300 мм, внуттреннімі діаметрами нижнім - 200 мм, верхнім - 100 мм. Форма-конус завантажується випробуваної сумішшю і ущільнюється штикуванням (ГОСТ 10181.1-81). Після цього форму-конус знімають і вимірюють різницю між висотою форми-конуса і мозаїчної або бетонної суміші. Значення цієї величини (см) служить показником рухливості.

Рухливість суміші залежить від її складу: в першу чергу від кількості води і в'яжучого, а також від виду в'яжучого і співвідношення між в'язким і заповнювачем. За інших рівних умов жирні розчинні суміші більш рухливими худих. Вапно і глина дають більш рухливі суміші, ніж цементи.
Вид в'яжучого матеріалу і склад розчину зазвичай задаються в залежності від необхідної міцності розчину і умов експлуатації відповідних поверхонь будівлі або приміщення. Рухливість розчинної суміші регулюють, зменшуючи або збільшуючи кількість в'яжучого і води замішування. Збільшуючи в розчинної суміші кількість води і в'яжучого, отримують більш пластичні, удобоукладиваемой розчинні суміші, але при цьому збільшується усадка розчину.

При додаванні в розчинну суміш води і незмінній кількості в'яжучого рухливість суміші збільшується, але знижується міцність розчину, зростає його пористість. Тому при збільшенні кількості води слід пропорційно збільшувати витрату в'яжучого.

У деяких випадках не доцільно збільшувати витрата дорогого, наприклад цементного, в'яжучого, а можна поліпшити рухливість суміші додаючи більш дешеве в'яжучий, наприклад вапно або глину. В цьому випадку друге в'яжучий буде грати роль неорганічної пластифицирующей добавки. У тих цементних розчинах, де добавка вапна і глини не допускається, застосовують органічні пластифікатори - поверхнево-активні речовини, наприклад сульфитно дріжджову бражку (СДБ).

Водоутримуюча здатність характеризує здатність розчинної суміші утримувати воду. Це властивість має велике значення при нанесенні розчину на пористі підстави, а також при її транспортуванні. Якщо розчинну суміш з малою водоудерживающей здатністю нанести, наприклад, на цегляну або шлакобетонну кладку, то вона швидко збезводнити. Це відбудеться тому, що дрібні пори підстави мають здатність засмоктувати в себе воду і разом з нею частки в'яжучого. Розчин в цьому випадку виходить менш щільним і значно менш міцним. Щоб компенсувати втрату води, нанесений розчин доводиться періодично зволожувати протягом декількох днів.

Водоутримуючу здатність розчинної суміші прийнято характеризувати зміною рухливості розчину після відсмоктування з нього води через фільтрувальну лійку при розрідженні 6,65 кПа протягом 1 хв.
Водоутримуюча здатність розчину залежить від співвідношення води і в'яжучого і від кількості в'яжучого в розчині. Коли розчин містить достатню кількість в'яжучого, вода, утворюючи адсорбційні оболонки на розвиненій поверхні тонкодисперсних частинок в'яжучого, міцно утримується на них. Хорошим прикладом цього є глиняне тісто, видалити з якого воду вкрай важко.

Розшаровуваність спостерігається при транспортуванні розчинної суміші автомашинами або по трубопроводах за допомогою розчинонасосів. При цьому суміш розділяється на тверду і рідку фази: тверда фаза - пісок і в'язка речовина осідають, рідка - вода збирається вгорі. У трубопроводі така суміш утворює пробки, усунення яких пов'язане з великими втратами робочого часу.

Перевірити розчин на розшаровуваність можна наступним чином. Розчин укладають у відро шаром висотою близько 30 см і визначають глибину занурення еталонного конуса. Через 30 хв знімають верхню частину розчину (близько 20 см) і вдруге визначають глибину занурення конуса. Різниця значень занурення конуса для розшаровуються розчинів близькою до нуля, при середній розшаровується - знаходиться в межах 2 см. Розбіжність показань більше 2 см вказує, що розчин сильно розшаровується.

Щоб попередити розшаровування розчинних сумішей, потрібно правильно підбирати їх склад. Якщо в розчині співвідношення заповнювача і в'яжучого матеріалу підібрано правильно, то тісто в'яжучого заповнює всі порожнечі між зернами заповнювача і обволікає рівномірним шаром кожну його частинку; така розчинна суміш, володіючи водоудерживающей здатністю, не розшаровується. Пластифицирующие добавки також підвищують водоутримуючу здатність розчинових сумішей і зменшують їх розшаровуваність.