Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Современные представления о гидрофобных сухих строительных смесях для отделочных покрытий 13
1.1 Техническое состояние и перспектива развития отрасли производства и применения сухих строительных смесей 13
1.2 Факторы, определяющие долговечность отделочных покрытий 17
1.3 Классификация и принцип действия и гидрофобизиру-ющих добавок 19
1.4 Атомно-молекулярное моделирование сложных систем гидратационного твердения 32
ГЛАВА 2 Объекты, методы и методики исследования 44
2.1 Характеристика исходных компонентов 44
2.2 Атомно-молекулярное моделирование 48
2.3 Физико-химические методы анализа 49
2.4 Исследование строительно-технических свойств материалов 49
2.5 Математическое планирование эксперимента 50
ГЛАВА 3 Молекулярное моделирование структуры компнонетов сухих строительных смесей 52
3.1 Атомно-молекулярное моделирование исходных компонентов 53
3.2 Моделирование цементно-наполненных систем, модифицированных гидрофобными ПАВ 57
3.3 Прогнозирование свойств модифицированных цементно-наполненных вяжущих 61
3.4 Выводы по главе 3 66
ГЛАВА 4 Модификация цементно-наполненных систем и сухих строительных смесей на их основе 67
4.1 Влияние минеральных наполнителей на реологические свойства цементного теста 67
4.2 Влияние минеральных наполнителей на структурные и физико-механические характеристики цементного камня 70
4.3 Объемная гидрофобизация наполненных вяжущих 79
4.3.1 Влияние модифицирующих добавок на свойства цементно-наполненного теста 81
4.3.2 Механические характеристики гидрофобизиро-ванных систем 82
4.3.3 Влияние добавок на гидрофизические свойства вяжущего 89
4.4 Сравнительная эффективность гидрофобизаторов .98
4.5 Выводы по главе 4
ГЛАВА 5 Разработка составов сухих строительных смесей на основе гидрофобных наполненных вяжущих 104
5.1 Исследование гидрофобного эффекта во времени 116
5.2 Выводы по главе 5 122
ГЛАВА 6 Экономическая часть 124
Основные выводы 130
Список использованных источников
- Факторы, определяющие долговечность отделочных покрытий
- Физико-химические методы анализа
- Моделирование цементно-наполненных систем, модифицированных гидрофобными ПАВ
- Механические характеристики гидрофобизиро-ванных систем
Введение к работе
Актуальность работы
Современное строительство характеризуется ускоренными темпами возведения гражданских и промышленных зданий различного функционального назначения. Создание таких объектов требует использования огромного разнообразия сухих строительных смесей для отделочных покрытий, назначение которых не только формирование архитектурного облика, но и защита конструкций от внешних агрессивных сред. Основной причиной разрушения строительных материалов является воздействие влаги. Вода, проникающая в капиллярно-пористую структуру материала, мигрируя в полости, не только разрывает его изнутри при отрицательных температурах, но и приводит к массопереносу отдельных компонентов. Поэтому важным условием надежности и долговечности отделочных покрытий является повышение их водоотталкивающих свойств, что достигается введением в состав смеси эффективных поверхностно-активных веществ гидрофобного типа.
Современные сухие строительные смеси (ССС) имеют многокомпонентный состав, поэтому выбор гидрофобных добавок должен осуществляться с учетом свойств их минеральных составляющих. Этот выбор возможен при использовании современных методов моделирования, позволяющих не только определить наиболее рациональную область применения гидрофобных добавок, но и прогнозировать ориентировочный срок службы материалов на основе ССС.
В этой связи актуальной научной и практической задачей является разработка гидрофобных сухих строительных смесей для отделочных покрытий с применением методов атомно-молекулярного моделирования.
Цель работы - разработка эффективных составов гидрофобных сухих строительных смесей с учетом природы минеральных компонентов и поверхностно-активных веществ.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
разработать энергетические модели гидрофобных поверхностно-активных веществ;
выполнить молекулярное моделирование структуры отделочных покрытий из гидрофобных сухих строительных смесей, исходя из природы поверхностно-активного вещества (ПАВ) и минеральных компонентов;
разработать схемы рациональной упаковки минеральных частиц в смешанных цементах с учетом структурных особенностей компонентов;
исследовать процесс твердения гидрофобизированных цементно-наполненных систем;
разработать рациональные составы отделочных гидрофобных сухих строительных смесей и определить их строительно-технические свойства;
определить технико-экономическую эффективность разработанных составов гидрофобных сухих строительных смесей.
Научная новизна работы:
впервые с использованием метода атомно-молекулярного моделирования разработаны модели структуры распределения поверхностно-потенциальной энергии в молекулах ПАВ и сложных минеральных систем;
экспериментально подтверждена правомерность использования разработанных атомно-молекулярных моделей по критерию минимума свободной энергии системы при проектировании составов сухих строительных смесей с повышенным сроком службы;
теоретически обосновано и экспериментально определено сродство Na-содержащих гидрофобизаторов к поверхности минеральных компонентов в зависимости от их природы. Установлено высокое сродство гидрофобизаторов на основе олеатов натрия к основным минеральным компонентам сухих строительных смесей, а стеаратов натрия - к кислым;
показано, что использование цементно-наполненной системы рационального состава, содержащей 12% наполнителя, позволяет повысить однородность поровой структуры камня, снизить средний размер открытых капиллярных пор более чем в 3 раза и увеличить прочность при сжатии на 10-13%;
предложен комплексный критерий долговечности отделочных покрытий из гидрофобных сухих строительных смесей, учитывающий изменения гидрофизических характеристик в условиях воздействия циклического замораживания и оттаивания.
Достоверность научных выводов и результатов работы обеспечена применением современного оборудования для стандартных испытаний, корректностью постановки задач, принятых допущений, достаточным объемом исходных данных и результатов исследований, удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, использованием комплекса современных физико-химических методов анализа.
Фактический материал и методы исследований
Для обработки результатов исследований применялись статистические и математические методы. Разработка молекулярных термодинамических моделей произведена методом атомно-молекулярного моделирования специализированным программным комплексом. Изучение структуры проводилось с помощью оптических наблюдений, рентгенофазового анализа, методов дилатометрии и электронной микроскопии.
В качестве исходных компонентов применялись: портландцемент ПЦ 500-Д0, дисперсные компоненты различной минеральной природы, химические функциональные добавки и поверхностно-активные вещества гидрофобного типа. Исследования проводились на оборудовании кафедры «Технология строительного производства», ИЦ «Оренбургстройиспытания» и института микро- и нанотехнологий ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».
Практическая значимость работы
-
Разработаны составы сухих строительных смесей на основе оптимизированных смешанных вяжущих с повышенными гидрофизическими характеристиками (Патент № 2499777). Достигнуто снижение водопоглощения более чем в 2 раза, капиллярного подсоса влаги – на 65% и повышение морозостойкости с 75 до 100 циклов.
-
Проведена оценка гидрофобного эффекта во времени методом ускоренного старения. Доказано снижение числа плановых ремонтов разработанных отделочных покрытий в два раза.
-
Определена технико-экономическая оценка результатов диссертационной работы и подтвержден экономический эффект практического использования разработанных составов сухих строительных смесей.
Внедрение результатов исследований
Результаты проведенных исследований внедрены в производственный процесс при изготовлении промышленных составов сухих строительных смесей различного функционального назначения с повышенными водоотталкивающими свойствами торговой марки «ГРИМИС» (г. Оренбург).
Аналитические и научно-технические материалы использованы при разработке нормативного документа ТУ 5745-001-56100665-2012 «Смеси сухие строительные различного функционального назначения «ГРИМИС».
Результаты научно-практических исследований диссертационной работы использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 270800.62 – Строительство.
Работа выполнена в рамках госбюджетных НИР («Рациональное использование сырьевых ресурсов Оренбуржья и утилизация отходов производства» № 01990000128 и «Проектирование и разработка эффективных составов сухих строительных смесей» № 01201000572) на кафедре технологии строительного производства Оренбургского государственного университета при поддержке областного гранта в сфере научной и научно-технической деятельности.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы были представлены на следующих научно-технических конференциях, форумах, совещаниях: региональная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов Оренбургской области (Оренбург, 2009, 2010, 2011 и 2012); 68-ая Всероссийская научно-техническая конференция по итогам НИР «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре» (Самара, 2010); Международная научно-техническая конференция «Современные технологии сухих смесей в строительстве «Mix BUILD» (Москва, 2009, 2010); конкурс работ молодых ученых в рамках XV Академических чтений РААСН «Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии» (Казань, 2010); Internationale Baustofftagung. Ibausil - Institut fr Baustoffkunde der Bauhaus-
Universitt (Weimar, 2009, 2012); Всероссийская научно-техническая конференция МГТУ (Магнитогорск, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013); Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых (Пенза, 2009, 2010, 2011); Международный семинар-конкурс молодых ученых и аспирантов, работающих в области вяжущих веществ, бетонов и сухих смесей (Москва, 2010); конкурс научно-исследовательских работ аспирантов и молодых ученых «ЭВРИКА» (Новочеркасск, 2010, 2011, 2012); научно-техническая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения профессора А. Ф. Полякова (Уфа, 2011); Всероссийский молодежный образовательный форум «СЕЛИГЕР» (Тверская обл., 2011); Международный форум по нанотехнологиям (Казань, 2011); I и III региональный молодежный инновационный конвент Оренбургской области (Оренбург, 2011, 2013); II Всероссийская научно-практическая конференция «Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона» (Саратов, 2012); II Всероссийский форум молодых ученых Приволжского федерального округа (Уфа, 2012); Международная научно-техническая конференция «Инновационные строительные технологии, теория и практика» (Оренбург, 2013).
Экспонаты по результатам НИР отмечены дипломами и грамотами на следующих выставках: областная выставка научно-технического творчества молодежи «НТТМ» (Оренбург, 2010, 2011, 2012, 2013); Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи «НТТМ» (Москва, 2011, 2012); Международная выставка в рамках VII форума межрегионального сотрудничества Казахстана и России (Усть-Каменогорск, 2010); IX ярмарка бизнес-ангелов и инноваторов в рамках IV Российского Форума «Российским инновациям – российский капитал» (Оренбург, 2011); Всероссийская выставка в рамках V Российского форума «Российским инновациям – российский капитал» (Нижний Новгород, 2012).
Публикации
Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 38 научных публикациях, включающих 4 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, и получен 1 патент.
На защиту выносятся:
- разработанные атомно-молекулярные модели гидрофобных поверхно
стно-активных веществ и компонентов минеральных систем;
- закономерности изменения строительно-технических свойств сме
шанных цементов в зависимости от их состава, природы минеральных ком
понентов и содержания различных гидрофобных ПАВ;
- метод оценки гидрофобного эффекта во времени и долговечности от
делочных покрытий из сухих строительных смесей по их гидрофизическим
показателям в процессе циклического замораживания-оттаивания.
Структура и объм диссертации:
Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка источников и приложений. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 69 рисунков, 22 таблицы, список источников из 173 наименований и 4 приложения.
Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту, докторанту, к.т.н., доценту Дергунову С.А. за помощь в проведении экспериментальных и теоретических исследований при выполнении диссертации, а также всему коллективу кафедры технологии строительного производства Оренбургского государственного университета за оказанное содействие при выполнении работы.
Факторы, определяющие долговечность отделочных покрытий
Для оценки качества строительных материалов на основе цемента наряду с механическими показателями важное значение имеет долговечность, которая не является абсолютной величиной, остающейся неизменной в течение времени. Структура и свойства отделочных покрытий подвержены постоянным изменениям не только под воздействием окружающей среды, но и в результате происходящих внутри физико-химических процессов. Вследствие этого система стремится к более низкому энергетическому уровню (упорядочению структуры). Еще в работах Ребиндера П.А., Штарка И., Невила А.М. отмечено, что скорость внутренних преобразований зависит не только от условий эксплуатации, но и от технологических и конструктивных мер защиты [8, 160, 161].
Долговечность отделочных покрытий напрямую влияет на ожидаемый срок службы, т.е. при надлежащем уходе в течение предусмотренного периода эксплуатации покрытие устойчиво к внешним воздействиям, однако объективные методики оценки увеличения срока службы отсутствуют. Поэтому этой проблеме необходимо уделять все больше внимания. Ранее исходили из того, что покрытия не требуют пристального ухода, если соблюдаются основные правила технологии строительно-отделочных работ и эксплуатации. Но опыт последних лет показал, что даже соблюдение всех норм не гарантирует отсутствие дефектов, которые чаще всего носят скрытый внутренний характер, и важным моментом является проведение своевременных работ по их выявлению [8].
Условно все факторы, определяющие долговечность композиционных строительных материалов, можно классифицировать следующим образом: физические (перепады температуры, воздействие воды); химические (агрессивное воздействие солей, кислот); биологические (бактерии, плесени, грибки); механические (механический износ).
Большинство данных факторов без доступа влаги мало ощутимы в процессе эксплуатации строительных материалов. Однако их проявление с прямым воздействием воды существенно отражается на деструктивных изменениях структуры, поэтому вода является наиболее агрессивным фактором. Миграция её в полости материалов, большинство из которых представляют собой капиллярно-пористые тела, переход из одного агрегатного состояния в другое и т.д., способствует накоплению дефектов и разрушению. В связи с этим проблема защиты строительных материалов от агрессивного воздействия влаги является актуальной и первостепенной задачей с целью повышения их срока службы. Для решения данной проблемы применяется комплекс мероприятий, включающих в себя создание конструктивной и активной защиты с использованием различных дорогостоящих гидроизоляционных материалов. Это сказывается на увеличении сроков строительства, усложнении технологии и повышении себестоимости [8].
Более современным подходом к повышению защитных свойств и созданию первичной эффективной преграды к прямому воздействию влаги является применение технологичных отделочных материалов с повышенными гидрофобными характеристиками, что достигается посредствам объемной и поверхностной гидрофобизации конструкций и материалов. При этом повышается стойкость при воздействии агрессивных факторов и отрицательных температур, однако возможно проявление потери прочности, снижение адгезии, усложнение технологии производства конструкций и материалов.
В связи с этим необходимо рассмотреть современные тенденции в использовании различных гидрофобизаторов с учетом их химического состава, строения и механизма взаимодействия минеральными компонентами строительных материалов.
Классификация и принцип действия гидрофобизирую-щих добавок Способность твёрдого тела смачиваться или не смачиваться водой определяется, главным образом, химической природой его поверхности. Относительной характеристикой смачивания является значение краевого угла смачивания (), образуемого поверхностью капли жидкости с поверхностью твёрдого тела. Все твёрдые тела, у которых 90 (соs 0), считаются смачивающимися, т.е. гидрофильными, при 90 (соs 0) - несмачивающимися, т.е. гидрофобными. Поэтому гидрофобность материала является главным фактором, определяющим его водоотталкивающие свойства.
Физико-химические методы анализа
По содержанию примесей (глинистых, пылеватых, илистых, органических, слюды и т.д.) песок удовлетворяет требованиям нормативной документации и может использоваться в строительных работах [60].
Песок укладывается в допустимые ограничения, содержание зёрен крупностью свыше 5 и менее 0,16 мм не превышает значений, указанных для песков класса. Химический состав: SiO2 – 85,5-92,7 %; Na2O – 0.02-0.09 %; SO3 – до 0,42 %; K2O – 0,16-0,92 % [61].относится к группе крупных песков (Мк=2,57), полный остаток на сите № 0.63
Наполнители вводятся в сухие смеси с целью снижения расхода вяжущего и получения более плотного раствора, для повышения во-доудерживающей способности. Кроме того, наполнители являются неотъемлемыми компонентами клеевых составов, паст, шпаклевок и т.д.
В качестве наполнителей применяют дисперсные 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 30…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 30…100 мкм является эффективным [158].
В связи с отсутствием в отечественной нормативной документации требований по тонкости помола к наполнителям для сухих строительных смесей данные материалы измельчались до величины удельной поверхности, близкой к цементу, при этом Sуд цемента = (1,05-0,95) Sуд наполнителя.
В качестве наполнителей использовались молотые песок Архи-повского месторождения и известняк Кондуровского месторождения (Sуд3000 см2/г). Выбор наполнителей обусловлен широкой распространенностью в производстве цементно-наполненных вяжущих и сухих строительных смесей на их основе и доступностью для Оренбургского промузла.
Средний химический состав известняков: SiO2– 2,16-2,42%; Al2O3 – 0,58-0,66%; Fe2O3 – 0,10-0,12%; CaO – 54,2-54,56%; MgO – 0,65-0,84%; п.п.п – 42,14-42,4% [61].
Для улучшения гидрофобных свойств минеральной системы применялись порошковые гидрофобизаторы различных химических основ. Для проведения исследований были выбраны чистые химические реактивы, паспортные характеристики представлены в таблице 2.3. Таблица 2.3 – Характеристики гидрофобных добавок № п/п Наименование Химическая формула Эмпирическая формула Внешний вид Массовая доля катио-на,% Температура плавления, С, 1 Стеарат цинка [CH3(CH2)i6COO]2Zn С36H70O4Zn Однородный порошок белого цвета без механических примесей 10,2-11,0 115
Выбор данных реактивов связан с распространенностью при изготовлении комплексных гидрофобизаторов на их основе [66-68].
Для модификации промышленных рецептур использовался премикс содержащий: суперпластификатор С-3, водоудерживающий реагент – эфир целлюлозы Bermocoll CCA 425 и редисперсионные полимерные порошки марок Rhoximat PA 021, Movilit Pulver DM2072P, DA 1200
Атомно-молекулярное моделирование Компьютерное моделирование минеральных систем проводилось при помощи программы HyperChem 7.0 - комплексный программный продукт, предназначенный для задач молекулярного моделирования. Он включает в себя программы, реализующие методы молекулярной механики, квантовой химии и молекулярной динамики. Силовые поля, которые могут использоваться в HyperChem - это ММ+ (на базе ММ2), Amber, OPLS и BIO+.
Изучение структуры порового пространства гидрофобизиро-ванного камня на основе смешанных цементов проведено на электронном микроскопе фирмы Jeol Brightscan марки JSM – T20.
Рентгенофазовый анализ продуктов гидратации портландцемента в присутствии минеральных наполнителей различной природы с гидрофобизирующими добавками проводился на рентгеновском ди-фрактометре марки D2 Phaser.
Моделирование цементно-наполненных систем, модифицированных гидрофобными ПАВ
По величине линейной усадки можно судить о стойкости камня к деструкционным изменениям, вызываемым миграцией влаги из полости вовне. Можно отметить, что введение наполнителей до 20% не влияет на линейную усадку систем, дальнейшее увеличение дозировки значительно изменяет данную характеристику, так ввод песка с 20 до 40 % снизил показатель на 0,265 мм/м, а ввод известняка с 30-40% - на 0,157 мм/м.
Как видно из результатов, полученных при анализе цементно-наполненных систем методом рентгенофазового анализа, отмечается увеличение доли новообразований, активно прореагировавших с зернами наполнителя, что является основной причиной снижения усадочных деформаций при твердении (рисунок 4.11,4.12).
Область эксплуатации того или иного смешанного вяжущего определяется по изменениям его прочности в процессе насыщения водой - по коэффициенту размягчения. Влияние наполнителей на водостойкость вяжущего представлено на рисунке 4.13. происходит снижение водостойкости камня. Значение коэффициента размягчения для чистого цемента составило 1,00. Введение в смесь известняка до 40% практически не сказывается на водостойкости камня, линейно понижает коэффициент размягчения с величины 1,00 до 0,94. По мере увеличения в системе песка водостойкость снижается с 1,00 до 0,84. Данный характер изменения коэффициента размягчения связан с уменьшением доли цемента в смешанных вяжущих. Сводная таблица результатов эксперимента представлена в приложении Б.
Как видно из полученных результатов, введение наполнителей различной минеральной природы и структуры в состав смешанных вяжущих во многом определяет физико-механические характеристики композитов, что не противоречит результатам исследований ряда авторов [125,158,159].
Анализ экспериментальных данных позволяет выбрать наиболее оптимальный состав по строительно-техническим характеристикам. Цементно-наполненные вяжущие, содержащие 12% известняка и песка, приняты за минеральную основу для дальнейших исследований.
Целью дальнейших исследований стало определение оптимального содержания добавок-модификаторов в составах наполненных вяжущих.
Проведена предварительная оценка эффективного применения гидрофобизирующих добавок в разработанных смешанных вяжущих по их строительно-техническим характеристикам, результаты представлены в таблице 4.2. Таблица 4.2- Строительно-технические характеристики гидрофо-бизированных наполненных вяжущих
Результаты предварительных исследований показали, что стеа-рат и олеат натрия в сравнении с другими ПАВ гидрофобного типа в меньшей степени снижают прочностные показатели и повышают гидрофизические характеристики. Это делает их более приемлемыми для разработки гидрофобизированных цементно-наполненных систем, что также подтверждает правомерность выводов атомно-молекулярного моделирования.
Исходя из этого дальнейшее комплексное исследование процесса гидрофобизации проводилось модификацией добавками стеарата и олеата натрия.
Выбранные гидрофобизаторы вводились в порошковом виде в количестве 0,25-1,00% от массы вяжущего, перемешивались в быстроходном смесителе до однородного состояния. 4.3.1 Влияние модифицирующих добавок на свойства цементно-наполненного теста
На рисунке 4.14 отражено влияние гидрофобных добавок на нормальную густоту теста на основе цемента и цементно-наполненных систем. Введение стеарата натрия до 0,5% повышает НГ с 30% до 35%, дальнейшее увеличение содержания добавки не сказывается на данной характеристике. Олеат натрия планомерно повышает показатель по мере увеличения дозировки с 30% до 37%. В ряде работ доказано снижение водопотребности системы по мере увеличения дозировки гидрофобизаторов, однако отмечена склонность к проявлению эффекта водоотделения, что сказывается на возрастании величины НГ для сохранения необходимой подвижности теста [16,43].
Механические характеристики гидрофобизиро-ванных систем
В связи с тем, что наиболее агрессивным фактором разрушения внутренней структуры отделочных материалов является значительное расширение воды при воздействии отрицательных температур, исследование основных гидрофизических характеристик во времени проводилось в условиях попеременного замораживания и оттаивания.
Для оценки долговечности отделочных покрытий на основе базовых и модернизированных составов введен критерий долговечности (Кд), учитывающий изменения гидрофизических характеристик в условиях воздействия циклического замораживания и оттаивания: где,1?иЬм- гидрофизические показатели базового и модернизированного составов; І - гидрофизический показатель; П - общее число гидрофизических показателей. Значение критерия долговечности для строительных материалов Кд 1 свидетельствует об эффективности модернизации составов при соблюдении условия:
Для оценки долговечности гидрофобного эффекта приняты следующие показатели: водопоглощение, водопоглощение при капиллярном подсосе, сорбция влаги из воздуха, высолообразование.
Процесс высолообразования оценивался долей поверхности образца, покрывшейся закристаллизованными водорастворимыми минералами, содержащимися в камне, в процессе испытания.
Показатели гидрофобизированных составов рассчитывались в процентном изменении улучшения или ухудшения свойств (таблица 5.4,5.5). Таблица 5.4 – Гидрофизические показатели штукатурных составов
По величине относительных изменений гидрофизических характеристик через 50, 75 и 100 циклов замораживания и оттаивания построены лепестковые диаграммы гидрофобного эффекта разрабо танных составов по отношению к базовым (рисунок 5.13,5.14).
Как видно из графиков, совокупные значения гидрофизических свойств составов, модернизированных гидрофобными наполненными вяжущими, в 2,0-4,5 раза выше по отношению к базовым даже с учетом воздействия отрицательных температур. После 75 циклов замораживания и оттаивания минимальное значение Кд для модернизированного отделочного штукатурного состава равно 2,5, поверхностно-ремонтного - 3,0.
Учитывая климатический район Оренбургской области IIIА, сухую зону влажности, средний переход температуры воздуха через 0 оС - 60 [130], принят поправочный коэффициент 0,8 (для районов с более мягким или жестким климатом коэффициент изменяется соответственно в меньшую или большую сторону) [143]. Таким образом, Кд для отделочных покрытий - 2,0 и для ремонтных - 2,4.
В основу расчета прогнозируемого срока службы отделочных покрытий принята методика, рекомендованная ГУП «НИИМОС-СТРОЙ» [129], с учетом полученного критерия долговечности.
Ориентировочный срок службы (Д) для базовых составов составляет 21 год. По рекомендациям за 20 лет службы традиционной штукатурки предусмотрено 6 плановых ремонтов [144]. Улучшение гидрофизических свойств, как определяющих долговечность материала, в соответствии с рассчитанным критерием долговечности уменьшает число плановых ремонтов до 3 для модернизированных отделочных штукатурных составов и до 2,5 - ремонтных.
1. Модернизация базовых промышленных составов сухих строительных смесей разработанными гидрофобизированными цементно-наполненными системами, позволила повысить эксплуатационные показатели, такие как, водопоглощение, капиллярный подсос, морозостойкость. Достигнутые значения соответствуют требованиям со 123 временной нормативной документации для отделочного штукатурного и ремонтного составов.
2. Предложен комплексный подход к оценке долговечности отделочных покрытий, позволяющий прогнозировать срок их эксплуатации. Доказано снижение числа плановых ремонтов более чем в 2 раза для модернизированных составов в процессе эксплуатации с учетом климатических особенностей региона по сравнению с базовыми промышленными рецептурами.
Экономическая эффективность процессов гидрофобизации строительных материалов зачастую носит скрытый характер. Себестоимость конечного продукта увеличивается за счет ввода добавок, и потребитель основывается на первоначальной цене, однако, эффект от использования гидрофобизированных материалов связан с более высокой долговечностью (более длительный срок эксплуатации, снижение затрат на проведение плановых ремонтов). Поэтому необходимо обосновать экономическую эффективность результатов НИР по расчетам затрат не только на изготовление и применение, но и эксплуатацию разработанных составов сухих строительных смесей, представленных в таблице 6.1.
