Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Состав и основные способы улучшения свойств наливных полов
1.2. Опыт применения полимерных модифицирующих добавок 22
1.2.1. Механизм действия суперпластификаторов и их влияние 22
1.2.2. Механизм действия добавок водоудерживающего и стабилизирующего действия на основе эфиров целлюлозы 27
1.2.3. Механизм действия редиспергируемых полимерных порошков 32
1.3. Рабочая гипотеза. Цели и задачи исследования 37
ГЛАВА 2. Методика исследований и материалы
2.1. Методика экспериментальных исследований 39
2.2. Материалы 47
ГЛАВА 3. Влияние различных полимерных добавок модификаторов на свойства цементного камня
3.1. Влияние различных суперпастификаторов на свойства цементного камня 52
3.2. Влияние комплексной полимерной добавки на свойства цементного камня 74
3.3. Выводы по главе 3 85
ГЛАВА 4. Состав и основные свойства композиций для наливных самовыравнивающихся полов
4.1. Влияние добавок модификаторов на свойства полимерцементных композиций для наливных полов 88
4.2. Влияние тонкого наполнителя на свойства полимерцементных композиций для наливных полов 118
4.3. Методика расчета состава наливного самонивелирующегося пола на портландцементном вяжущем веществе
4.4. Выводы по главе 4 137
ГЛАВА 5. Состав и свойства быстротвердещегося наливного пола
5.1. Разработка состава быстротвердеющего наливного пола 138
5.2. Выводы по главе 5 153
Основные выводы 154
- Механизм действия суперпластификаторов и их влияние
- Методика экспериментальных исследований
- Влияние различных суперпастификаторов на свойства цементного камня
- Влияние добавок модификаторов на свойства полимерцементных композиций для наливных полов
Введение к работе
Актуальность. Повышение требований к качеству и долговечности строительной продукции в 21 веке ориентирует отраслевую науку, проектировщиков, строителей и производителей строительных материалов на разработку и применение новых материалов, снижение материалоемкости строительных конструкций и трудоемкости технологических операций. Одним из перспективных направлений строительного материаловедения является разработка, производство и применение сухих строительных смесей (ССС) - по-лимерцементных композиций различного назначения.
Трудоемкость отделочных работ составляет до 40 % трудозатрат на возведение гражданских зданий. Особое внимание в отделочных работах уделяют полам, поскольку именно качество полов определяет не только эстетический, но и функциональный комфорт помещения. При строительстве и реконструкции зданий и сооружений именно работы по устройству полов -многослойной композиционной конструкции - являются не только трудоемкими, но и технологически сложными. Поэтому в последние годы широкое распространение получили самовыравнивающиеся или самонивелирующиеся составы для устройства различных стяжек, за которыми в литературе закрепилось название «наливной пол». Особое место занимают стяжки для окончательного выравнивания оснований под чистый пол. Толщина таких финишных стяжек составляет обычно от 3 до 10 мм, и к ним предъявляются повышенные требования по ограничению усадочных деформаций для обеспечения трещиностойкости.
Рецептура ССС включает смесь минеральных вяжущих веществ, мелкого заполнителя, тонкодисперсного наполнителя и набора из трех - семи функциональных добавок. Добавки вводятся с целью обеспечения необходимых технологических и строительно-технических свойств растворных смесей и строительных растворов.
К наливному полу предъявляется жесткие требования по ограничению усадочных деформаций, адгезии к основанию. Смесь должна обеспечивать высокую текучесть и достаточную жизнеспособность в процессе укладки. Ограничение усадочных деформаций, повышение адгезии, регулирование текучести, жизнеспособности обеспечивается введением нескольких функциональных добавок, именно поэтому наливные полы являются самыми многокомпонентными ССС, рецептура которых включает в себя до 11 составляющих. Именно многокомпонентность рецептуры, обилие добавок на отечественном рынке при отсутствии научно обоснованных, экспериментально подтвержденных и проверенных многолетней эксплуатацией закономерностей «состав-структура-свойства» для описываемых полимерцементных композиций затрудняют работу практиков по созданию современных наливных полов, конкурентоспособных в сравнении с импортными аналогами. Таким образом, разработка научно обоснованных принципов рецептурно — технологического регулирования ССС для наливных полов является актуальной проблемой.
Цель и задачи исследования. Развитие научных представлений о процессах структурообразования модифицированных полимерцементных вяжущих и ССС на их основе для наливных полов с целью управления прочностью и собственными деформациями посредством рецептурного регулирования.
В соответствии с поставленной целью необходимо:
изучить влияние суперпластификаторов отечественного и импортного производства с различной химической основой на текучесть смеси, развитие собственных деформаций и формирование прочности цементного камня, разработать критерии и оценить эффективность суперпластификаторов;
установить основные закономерности формирования прочности и развития собственных деформаций модифицированного комплексной полимерной добавкой цементного камня;
изучить процессы формирования структуры полимерцементных композиций на основе портландцемента и разработать методику расчета составов многокомпонентного вяжущего для наливного пола с компенсированной усадкой;
изучить процессы формирования структуры полимерцементных композиций на основе портландцемента, глиноземистого цемента, гипсового камня, выявить основные закономерности формирования прочности и развития собственных деформаций, разработать методику расчета составов для быст-ротвердеющих наливных полов.
Научная новизна работы состоит в том, что:
развиты научные представления о влиянии модифицирующих добавок на формирование прочности и развитие собственных деформаций цементного камня и ССС для наливных полов с различной интенсивностью твердения;
разработаны критерии оценки эффективности суперпластификаторов по изменению текучести смеси и усадочных деформаций цементного камня, гидратационной активности цемента в присутствии суперпластификатора, и произведена количественная оценка критериев эффективности различных по химическому составу суперпластификаторов в сочетании с отечественными цементами;
доказана возможность и эффективность управления формированием прочности и развитием собственных деформаций растворов на основе портландцемента посредством применения комплексного модификатора полифункционального действия, включающего суперпластифицирующую и стабилизирующую добавки, редиспергируемые полимерные порошки и расширяющую добавку сульфоалюминатного типа;
установлена определяющая роль суммарного содержания ангидрида серной кислоты в составе полимерцементного вяжущего на величину деформаций расширения ССС;
/
выявлена возможность управления в широком диапазоне свойствами
растворов на основе гипсоглиноземистого расширяющегося цемента посред
ством модифицирования его портландцементом в сочетании с полимерными
добавками.
Практическая значимость результатов работы:
разработана методика оценки влияния суперпластификаторов на текучесть смеси, гидратационную активность и усадку цемента, предложены критерии для выбора эффективного суперпластификатора для производства наливных полов на конкретном портландцементе;
разработана методика расчета состава трехкомпонентного вяжущего портландцемент-глиноземистый цемент-гипсовый камень для компенсации усадочных деформаций наливных полов на портландцементной основе в сочетании с этилогидроксидэтилцеллюлозой и сополимером винилацетата;
разработаны рецептуры наливных полов на основе портландцемента с расширяющей добавкой (РД) со временем готовности под последующие операции 24 ч; на основе гипсоглиноземистого расширяющегося цемента, модифицированного портландцементом, со временем готовности под последующие операции 6 ч.
Реализация результатов. Разработанные рецептуры и методики используются ООО «Технология и Материалы», г. Ростов-на-Дону, при производстве ССС для наливных полов и текущего контроля качества.
Достоверность результатов исследований и выводов подтверждается непротиворечивостью основным положениям строительного материаловедения и обеспечена использованием стандартных методов испытаний, применением поверенного испытательного оборудования и средств измерений. При обработке экспериментальных данных использованы методы математического планирования и обработки результатов с применением современной вычислительной техники и программного обеспечения. Количество кон-
трольных образцов-близнецов, используемых в экспериментах, обеспечивает доверительную вероятность 0,95 при погрешности не более 10 %.
Апробация. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
Международных научно-практических конференциях «Строительство-2002» - «Строительство-2006» (г. Ростов-на-Дону);
2-й и 3-й Международных научно-практических конференциях "Бетон и железобетон в третьем тысячелетии" (г. Ростов-на-Дону, 2002,2004 г.г.);
в межкафедральных сборниках научных трудов «Железобетон, строительные материалы и технологии в третьем тысячелетии-2001», «Железобетон, строительные материалы и технологии в третьем тысячелетии-2005» (РГСУ, г. Ростов-на-Дону).
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ общим объемом 1 п. л., в том числе без соавторов - 4.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит их введения, 5 глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста, содержит 26 таблиц, 59 рисунков, библиографию из 121 наименования и 3 приложения.
На защиту выносятся:
методика и результаты исследований влияния различных по химическому составу суперпластификаторов отечественного и импортного производства на структурообразование и свойства цементного камня и раствора и предложенные критерии эффективности применения суперпластификаторов;
результаты исследования структурообразования модифицированного комплексной полимерной добавкой полифункционального действия цементного камня с учетом вида и дозировок компонентов добавки;
результаты исследований формирования прочности и развитие усадочных деформаций полимерцементных композиций для наливного пола;
.у
методика расчета многокомпонентного вяжущего и разработанные рецептуры для наливных полов с различным сроком готовности под последующие операции.
Основной объём экспериментальных исследований выполнялся в 2002-2005 г.г. на кафедре "Технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики" Ростовского государственного строительного университета и в испытательной лаборатории завода сухих модифицированных смесей ООО "Технология и материалы" (г. Батайск, Ростовская обл.).
tf>
Механизм действия суперпластификаторов и их влияние
Функция полимера в цементно-полимерной композиции в зависимости от дозировки может быть следующей: 1. Органический полимер выступает как модификатор твердения цемента и не образует собственных фаз в составе композиционного материала. Действие таких полимеров основано на их сорбции поверхностью цементных минералов. Концентрация таких полимеров в системе мала и в пересчете на по-лимерцементное отношение (П/Ц) как правило не превышает 0,01. Примером таких композиций являются цементные растворы и бетоны, содержащие су-перпластифицирующие добавки. 2. Водорастворимый органический полимер является модификатором процесса гидратации цемента, в том числе за счет образования собственной коллоидной фазы. Содержание полимера в этом случае выше и может достигать величины П/Ц=0,1. В качестве полимерного компонента системы, например, применяют водорастворимые эфиры целлюлозы, эфиры крахмала. 3. Органический полимер в виде водной дисперсии или редиспергируемого порошка является самостоятельным вяжущим, формирующим, наряду с неорганическим вяжущим, структуру композиционного материала. При содержании полимера в пределах, характеризуемым отношением П/Ц=0,1-0,3, сплошной фазой в композиционном материале является неорганическая цементная матрица, содержащая распределенные частицы органического полимера. При большем содержании полимера (П/Ц 0,3) в системе появляются пространственные полимерные образования, и формируется гибкая полимерная структура. [39]. В качестве редиспергируемого полимерного порошка применяются различные сополимеры винилацетата, эпоксидные смолы, бу-тадиенстирольный каучук и др. Как известно, влияние полимерных добавок на свойства полимерце-ментных композиций достаточно значительное, поэтому для придания необходимых технологических свойств наливным полам следует подобрать рецептуру сухих строительных смесей. Грамотно разработанная рецептура сухой смеси для наливных полов является одним из гарантов качества и определяющим условием при успешной реализации в условиях жесткой и все возрастающей конкуренции на отраслевом рынке [83]. В справочной литературе и технических буклетах фирм-производителей химических добавок можно найти описание так называемых базовых рецептур наливных полов. Однако на практике, в условиях реального промышленного производства эти базовые рецептуры требуют доведения до производственных составов, что требует значительных затрат на исследовательские работы. Фирмы, предлагающие подобные базовые рецептуры указывают: "Рецептура является теоретической и составлена, исходя из общих представлений об основных компонентах... В любом случае мы рекомендуем провести самостоятельные исследования, которые являются необходимыми для подбора совместимости компонентов..." Такая рецептура "является только рекомендуемой ... и служит как предложение без гарантии" [83]. Основные причины необходимости разработки составов и методик расчета полимерцементных композиций для наливных полов: 1. Базовые рецептуры в абсолютном большинстве случаев составлены на основе местных сырьевых материалов тех стран, где "прописаны" фирмы-производители химических добавок. Очевидно, что базовые сырьевые компоненты, на которых предстоит работать отечественным производителям, по своим составам и свойствам значительно отличаются от использованных при составлении базовых рецептур. Это относится как к вяжущим веществам, так и к заполнителям или наполнителям. 2. Как правило, в состав базовых рецептур фирмы-производители включают строго определенный и весьма ограниченный перечень химиче ских добавок, тогда как производитель должен иметь возможность использо вания добавок разных фирм - с тем, чтобы прийти к оптимальному соотно шению цена и качество. 3. Кроме того, производитель сухих строительных смесей должен кор ректировать качественный и количественный состав своих ССС в случае смены поставщика базовых материалов (вяжущих, заполнителей, наполните лей), так как они могут существенно отличаться друг от друга по составу и свойствам. Необходимость оптимизации рецептур может быть продиктована нестабильным качеством сырьевых компонентов. Кроме того, полимерцементные композиции для наливных полов обладают существенным недостатком - усадочными деформациями. Этот факт требует дополнительных мероприятий, направленных на устранение негативных последствий усадочных деформаций цементного камня, модифицированного полимерами с целью повышения технических и эксплуатационных свойств наливных полов. Проблема усадочных деформаций присуща большой номенклатуре строительных материалов, основой которых является цементный камень, т.к. усадка - это естественное свойство цементного камня (соответственно раствора, бетона), выражающееся в уменьшении объема в процессе твердения. Усадка может вызывать значительные внутренние напряжения в камне, что является причиной образования характерных усадочных трещин и последующего разрушения камня [32]. Исследования отечественных и зарубежных ученых на протяжении многих лет были направлены на изучение природы усадочных деформаций цементного камня [24, 26, 33, 42, 44, 69, 96, 101]. Обзор литературных дан SJ ных, посвященный изучению природы усадочных деформаций позволил выделить 4 вида усадки: 1. Усадка при высыхании (влажностная) свежеуложенного бетона -капиллярная усадка в пластичном состоянии раствора: начальная усадка при относительной влажности окружающего воздуха 45-90 % вызывается преимущественно действием капиллярных сил. При относительной влажности менее 20 % усадка обуславливается как капиллярными силами, так и удалением пленочной воды с эффектом поверхностного сжатия твердой фазы. 2. Контракционная (химическая, аутогенная) усадка, вызываемая гидратацией цементного камня вследствие уменьшения объема новообразований относительно первоначального объема вступающих в реакцию веществ, т.е. цемента и воды. Контракционная усадка наиболее проявляется в первые 2—4 суток твердения цемента и бывает весьма значительной. 3. Усадка при высыхании (влажностная), протекающая при испарении воды после образования кристаллического каркаса, т.е. после схватывания цемента. Усадка при высыхании связана с удалением молекул воды как из пространства между частицами, так и потерей межслоевой воды [42]. 4. Карбонизационная усадка в результате уменьшения объема, вызываемого превращением гидрооксида кальция в карбонат кальция в результате взаимодействия углекислого газа с гидроксидом кальция во влажной среде.
Методика экспериментальных исследований
При растворении в жидкой фазе твердеющей системы эфира целлюлозы вязкость водной фазы значительно возрастает. Время растворения (диспергирования) эфира целлюлозы зависит от двух основных факторов: размера частиц и степени полимеризации, при этом низковязкие материалы растворяются быстрее, чем высоковязкие [39]. Молекулы растворенной целлюлозы образуют аква-комплексы, прочно удерживающие воду. Эфиры целлюлозы удерживают воду силами межмолекулярного взаимодействия (силами Ван-дер-Ваальса) [51], примерно равной теплоте испарения и энергии капиллярной диффузии воды [39].
Современные добавки на основе модифицированных эфиров целлюлозы (метилцеллюлоза МЦ, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза и др.) характеризуются высокой щелочестойкостью и устойчивостью к действию растворов электролитов, что особенно важно при их использовании в растворных смесях на основе портландцемента, характеризующихся величиной рН 12. Эфиры целлюлозы как неионогенные ПАВ рассматриваются также в качестве защитных коллоидов, обладающих высокой стабилизирующей способностью. Наряду с водоудерживающим эффектом (основной целью применения такого типа добавок) полезное действие эфиров целлюлозы заключается в уменьшении седиментации растворных смесей. Это связано с общим загустевания жидкой фазы.
Другое свойство, которое обеспечивают эфиры целлюлозы, - это пластификация - улучшение обрабатываемости (удобонаносимости) [21, 38]. Строительные растворы гетерогенны, сплошной фазой в них являются водные растворы. Когда вода начинает расходоваться, резко повышается внутреннее трение и сопротивление сдвигу, из-за чего затрудняется нанесение раствора тонким слоем. Эфиры целлюлозы позволяют воде дольше играть роль скользящей смазки. [51]. Это свойство проявляется во время перемешивания смеси, затирки (разравнивания), укладки. Пластифицирующее действие эфиров целлюлозы связано также с воз-духововлечением, обусловленным их поверхностно-активными свойствами [39]. При больших дозировках этой добавки и интенсивном перемешивании растворной смеси воздухововлечение может оказаться весьма значительным. Применение модифицированных эфиров целлюлозы в растворных смесях, как правило, вызывает увеличение водоцементного отношения, при этом повышение В/Ц зависит также и от соотношения количества цемента и заполнителя. Защитные коллоидные свойства эфиров целлюлозы приводят к замедлению диффузных процессов и к неизбежному удлинению сроков схватывания (замедлению схватывания) твердеющих цементных систем, что необходимо учитывать при проектировании их составов.
Применение эфиров целлюлозы в качестве загустителей имеет температурные рамки из-за снижения вязкости при повышении температуры, вследствие чего гидратированная целлюлоза теряет сольватирующий слой, дегидратируется и флокулирует. Предельная рабочая температура, при которой происходит флокуляция эфира целлюлозы и значительное падение вязкости, - 60-70С. Флокуляция зависит также от наличия и концентрации электролитов в системе [38, 99].
Эфиры целлюлозы, участвуя в формировании цементной матрицы, образуют также и собственную дискретную фазу, тесно перемешанную с цементным гелем. Это делает возможным рассмотрение свойств растворных смесей как полимерно-цементных композиций, характеризующихся низкими значениями полимерцементного отношения (П/Ц). При обычном содержании эфиров целлюлозы в сухой смеси полимерцементное отношение не превышает 0,03 [38].
Кроме того, путем введения эфиров целлюлозы достигается хорошее сцепление с пористыми основаниями, при этом сцепление увеличивается с увеличением полимерцементного отношения [21, 112]. В большинстве случаев схватывание модифицированных систем замедляется по сравнению с обычными цементными системами: прочность на растяжении, изгиб и сжатие имеют тенденцию уменьшаться [114], а водопоглощение системы, модифицированной эфирами целлюлозы, возрастает с увеличением полимерцемент-ного отношения. Эфиры целлюлозы вызывают значительное набухание системы из-за поглощения воды, закупоривают капиллярные ячейки в модифицированных системах и, следовательно, уменьшают их проницаемость.
Усадка при высыхании систем, модифицированных водорастворимыми полимерами, обычно превышает усадку не модифицированных систем. Однако, по некоторым данным, модифицированные эфирами целлюлозы системы имеют усадку при высыхании [21, 114]. Но известны и совершенно противоположные результаты [62].
Исследователями: Черных Т.Н., Трофимовым Б.Я., Крамаром Л.Я., Урецкой У.А., Смирновым В.В., Плотниковой Е.М. и др. были проведены исследования влияния эфиров целлюлозы на свойства растворных смесей и растворов [99, 106]. Целью исследований было изучение влияния добавки эфиров целлюлозы на процессы гидратации и набор прочности цементных растворов. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: изучить влияние добавки на водоудерживаюшую способность растворных смесей; исследовать влияние добавки на интенсивность набора прочности раствора и полноту процессов гидратации. Исследователи сделали следующие выводы: водоудерживающая способность растворных смесей растет прямо пропорционально количеству добавки. Введением МЦ в пределах 0,1 % от массы сухих смесей водоудерживаюшую способность можно повысить с 95 до 99 %. При выявлении влияния эфиров целлюлозы на прочность растворов при сжатии установлено, что с увеличением количества добавки наблюдается существенное снижение прочности растворов.
Для выявления причины снижения прочности Черных Т.Н. и др. проводили дериватографический анализ растворов [106]. Анализ полученных данных позволил сделать вывод, что нет существенной разницы между количеством химически связанной воды в растворах с добавкой эфиров целлюлозы и без добавки. То есть вяжущее в присутствии эфиров целлюлозы гидрати-руют настолько же полно, что и без эфиров целлюлозы. Ренгенофазовый анализ также показал, что в возрасте 7 и 14 суток твердения в растворах без добавки и с добавкой эфиров целлюлозы выделяется примерно одинаковое количество Са(ОН)2, что также свидетельствуют о том, что эфиры целлюлозы не препятствуют гидратации цементного камня. Снижение прочности при сжатии растворов с добавлением эфиров целлюлозы авторы [62, 106] объясняют тем, что эфиры целлюлозы, находясь в объеме материала, распределяются по поверхности зерен заполнителя и тем самым снижают прочность сцепления песка с цементным камнем.
Влияние различных суперпастификаторов на свойства цементного камня
Практически все суперпластификаторы негативно влияют на усадочные деформации цементного камня, за исключением добавки melflux. Данная добавка регламентирована как компенсирующая усадку. На рис. 3.9-3.12 приведены зависимости деформаций цементных образцов ПЦ №1 и ПЦ №2 в сочетании с различными суперпластификаторами. Для оценки влияния суперпластификаторов на деформации с учетом изменения В/Ц были рассчитаны значения критерия S путем расчета «приведенной усадки» по формуле 3.6.
Как видно из рис. 3.9, добавка С-3 в количестве до 1,2 % немного повышает конечную величину усадочных деформаций портландцемента; с увеличением дозировки С-3 до 2 % деформации усадки увеличиваются более чем на 75 % независимо от вида цемента. Критерий S составил 1,335, что свидетельствует о том, что усадка цементного камня в сочетании с добавкой С-3 увеличивается более чем на 30 % независимо от вида цемента.
Суперпластификатор melment оказывает также негативное влияние на усадочные деформации цементного камня (рис. 3.10): величина усадочных деформаций цементного камня увеличивается или не изменяется, если количество melment ограничивается 1 %, однако при увеличении дозировки до 2 % резко возрастают деформации усадки. Данный результат получен при пониженном значении В/Ц, при приведении результатов к равному В/Ц критерий S=l,18-1,25, т.е. увеличение усадки составляет 18-25 % в зависимости от вида цемента.
Суперпластификатор peramin в количестве 0,8 % уменьшает усадочные деформации цементного камня (рис. 3.11). Но значение критерия S=l,26 показывает возможное возрастании усадки на 26 % при равных значениях В/Ц с цементом без СП. Проводить оценку влияния суперпластификатора peramin в меньшей дозировке не целесообразно, т.к. данный суперпластификатор при дозировке 0,8 % не проявил себя как водоредуцирующий.
Суперпластификатор melflux PP 100 F, представленный производителем как компенсирующий усадку, действительно обеспечивает снижение усадочных деформаций, хотя величина снижения зависит от типа цемента (рис. 3.12). Значительные деформации расширения цементного камня в ранние сроки твердения с добавкой melflux РР 100 F отмечается при дозировке до 0,8 %, однако с увеличением дозировки цементный камень проявляет усадку, хотя и величина ее меньше величины усадки цементного камня без СП. Кроме того, по критерию S=0,65 можно судить о снижении усадки почти на 35 %.
В результате анализа данных табл. 3.3 можно сделать следующий вывод: ни один из исследованных суперпластификаторов в сочетании с цементами указанных заводов не являются «универсальными», т.е. соответствующим по предложенным критериям эффективности в сочетании с любым цементом [73].
Показатель К, косвенно характеризующий гидрационную активность отечественных цементов, имеет величину меньше базовой для всех СП, что свидетельствует о блокирующем действие этих суперпластификаторов на процессы гидратации цемента и снижении прочности.
Как следует из представленных в табл. 3.3 данных, влияние СП на деформации усадки цемента очень значительно и зависит от конкретного цемента. Лишь некоторые суперпластификаторы в сочетании с отдельными цементами и при ограничении дозировки до 1 % не вызывают увеличения усадочных деформаций, а снижают их (критерий S 1) иногда очень существенно. - принятые обозначения: 0,2%ПЦ№1 - цементный камень ПЦ№1 с добавкой melflux РР 100 F в количестве 0,2% 0,5%ПЦ№1 - цементный камень ПЦ№1 с добавкой melflux РР 100 F в количестве 0,5% ПЦ№1 - цементный камень ПЦ№1 без СП ПЦ№2 - цементный камень ПЦ№2 без СП 0,8%ПЦ№1 - цементный камень ПЦ№1 с добавкой melflux РР 100 F в количестве 0,8% 1,2%ПЦ№1 -цементный камень ПЦ№1 с добавкой melflux РР 100 F в количестве 1,2% 1,6%ПЦ№1 -цементный камень ПЦ№1 с добавкой melflux РР 100 F в количестве 1,6% 0,5%ПЦ№2 - цементный камень ПЦ№2 с добавкой melflux РР 100 F в количестве 0,5% 0,8%ПЦ№2 - цементный камень ПЦ№2 с добавкой melflux РР 100 F в количестве 0,8%
Следует отметить, что суперпластификаторы оказывают влияние не только на величину деформаций, но и на кинетику усадки. Влияние суперпластификаторов на развитие усадочных деформаций проявляется в большей степени на ранней стадии твердения, о чем свидетельствуют данные рис. 3.13, где представлены значения деформаций усадки в координатах, которыми пользовался проф. Цилосани З.Н. [109]. На рис. 3.13 представлена зависимость деформаций усадки цементного камня от влажностного состояния, т.е. от изменения влажности образцов вследствие испарения свободной воды. Представленная зависимость наглядно демонстрирует тот факт, что резкое повышение деформаций усадки при относительно невысокой степени обезвоживания образцов свидетельствует, вероятно, о химической природе усадочных деформаций на этой стадии (контракционная усадка) [70].
Добавка melflux РР 100 F обладает компенсирующим усадку эффектом, и тем самым влияет на характер усадочных деформаций. Добавки melment и peramin практически не влияют на кинетику усадочных процессов при изменении влажности цементного камня. Добавки С-3 интенсифицируют процесс развития усадочных деформаций при высокой влажности образцов, т.е. интенсифицируют развитие химической усадки (контракционной) в ранние сроки твердения, что неблагоприятно для трещиностойкости конструкций и особенно тонкослойных покрытий, в частности стяжек в раннем возрасте [69, 70]
Влияние добавок модификаторов на свойства полимерцементных композиций для наливных полов
Широкое распространение в строительстве получили наливные самонивелирующиеся стяжки под полы. Стяжки являются обязательным элементом практически каждого пола и представляют собой слой, образующий жесткую, плотную ровную поверхность по неровным элементам перекрытия [3].
Обзор литературных данных показал, что в подавляющем большинстве случаев причиной выхода пола из строя является некачественное состояние стяжки: наличие в верхнем слое ослабленной зоны, высокая влажность, низкая адгезия материала стяжки к смежным элементам пола [2].
Кроме достаточной прочности, адгезии к нижележащим слоям стяжки должны быть и технологичными, т.е. характеризоваться отсутствием операций по разравниванию и шлифовке поверхности при устройстве.
Как известно, получение наливных полов с регламентированными требованиями невозможно без применения добавок полифункционального назначения. Исследования, отраженные в главе 3, были направлены на определение влияния добавок на деформации и прочность цементного камня. Анализ полученных результатов позволил выявить негативное влияние СП, МЦ и ВА на усадку цемента. При этом к наливным полам предъявляются жесткие требования по ограничению усадки. В связи, с чем очевидна необходимость применения расширяющей добавки в составе полимерцементных композиций для наливных полов.
С целью исследования влияния рецептурного регулирования на формирование прочности и развитие деформаций полимерцементных компози ций для наливных полов в лаборатории РГСУ был реализован пятифактор-ный эксперимент. В исследовании изучалось влияние: содержания добавки редиспергируемого порошка (сополимера винил-ацетата Vinnapas RE 523 Z) в дозировке от 0 до 5 %; содержания стабилизирующей добавки (МЦ Bermokoll Е 230) в дозировке от 0 до 0,4 %; содержания вяжущего в композиции в дозировке от 36 до 50 %; содержания расширяющей добавки (РД) сульфоалюминатного типа, состоящей из глиноземистого цемента (ГЦ) и гипсового камня (Г) в дозировке от 10 до 16%; отношения Г7ГЦ==6,5-8. Марки и дозировки полимерных добавок приняты по рекомендациям производителей для производства сухих строительных смесей для наливных полов. Тип, дозировка и состав расширяющей добавки приняты по литературным [45, 46, 51, 71] и экспериментальным данным Г.В. Несветаева. В исследуемых составах полимерцементных композиций для наливных полов дозировка суперпластификатора Melment F 10 принята 1 % от содержания вяжущего. В качестве откликов установлены следующие свойства растворной смеси и раствора: свободные деформации и прочностные характеристики полученного материала. План эксперимента отражен в табл. 4.1. Результаты исследования показаны в табл. 4.2. Водопотребность оценивалась путем определения текучести растворной смеси в соответствии с техническими условиями на наливные полы [122]. Полученные уравнения подвергались регрессионному анализу, включающего проверку адекватности и информационной ценности математического уравнения. При анализе полученных коэффициентов уравнения регрессии можно сделать вывод об относительной степени влияния каждого отдельного фактора на определенные свойства исследуемого материала. Как видно из полученных уравнений, прочность на сжатие и изгиб в большей степени зависят от фактора Хз, а именно от количества и качества вяжущего вещества. Кроме того, при анализе уравнения є можно сделать вывод, что свободные деформации образцов зависят в большей степени от фактора х5, т.е. от количества расширяющейся добавки, что свидетельствует о возможности регулирования деформаций расширения полимерцементных композиций. Принятые условные обозначения деформаций расширения (ємах), усадки в возрасте 120 сут (є о) и полной усадки (єпол) полимерцементных композиций отражены на рис. 4.1. На рис. 4.2 отражена динамика развития свободных деформаций композиций для наливного пола при содержании вяжущего 50 % (фактор хз на нижнем уровне). На рис. 4.3 показаны деформации наливного пола при содержании вяжущего 36 % (фактор х3 на верхнем уровне). На рис. 4.4 изображена зависимость деформаций наливного пола при содержании вяжущего 42 % (фактор Хз на основном уровне). Деформации расширения композиций наблюдаются при максимальном содержании расширяющейся добавки, причем величина расширения зависит от состава этой добавки, т.е. отношения глиноземистого цемента к гипсовому камню. Кроме того, максимальные величины расширения достигнуты в разные сроки твердения. В табл. 4.3 показаны сроки твердения (Т,сут), при которых зафиксировано максимальное расширение, а также значения максимальной величины расширения ємах и полной усадки єпол. Максимальные величины деформаций расширения наблюдается у составов 1-5, 1-4, ІІ-7, П-8 и Ш-7, содержащих РД в количестве 16 % (xs на верхнем уровне варьирования) при отношении ГУГЦ=6,5 (х4 на нижнем уровне варьирования). Состав РД характеризуется содержанием S03 и А120з, таким образом, с увеличением суммарного содержания SO3 в вяжущем наблюдается увеличение расширения.