Delist.ru

Эффективные цементные штукатурные растворы с полыми стеклянными микросферами (30.06.2009)

Автор: Пашкевич Анастасия Александровна

Теоретически обоснованы и количественно установлены значения пластической прочности и предельного напряжения сдвига для штукатурных растворов во времени, общей пористости цементной матрицы затвердевшего раствора от общей пористости раствора.

Практическая значимость

Получены и оптимизированы составы эффективных цементных штукатурных растворов с полыми стеклянными микросферами, отличающиеся пониженной плотностью (до 0,8 г/см3), водопотребностью и повышенным сопротивлением паропроницанию по сравнению с традиционными штукатурными растворами.

Разработана технология получения и применения штукатурных растворов с ПСМС и суперпластификатором, включающая дозирование компонентов по массе, перемешивание, набрызг, грунтование и накрывку при оштукатуривании поверхности.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих научно-практических конференциях: Всероссийская конференция «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы. Нефть и газ европейского Северо-Востока» (г. Ухта, УхГТУ, 2006 г.); на юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Института строительства и архитектуры МГСУ (Москва, МГСУ, 2006 г.); на 4-й и 5-й международных научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности» (Москва, МГСУ, 2006, 2007 гг.); на научно-технической конференции с международным участием, посвященной 50-летию НИИСФ «Строительная физика в ХХI веке» (Москва, НИИСФ, 2006 г.), на V международной конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов (Волгоград, ВолГАСУ, 2009 г.), на семинаре «Построим малоэтажную Россию» в рамках Круглого стола «Третий Всероссийский день строительного кирпича», ЦВК «Экспоцентр» (Москва 2009 г.), на заседании кафедры строительных материалов МГСУ (Москва, 2009 г.).

Внедрение результатов исследований. На основании исследований были разработаны и введены в действие: «Технологический регламент на приготовление и применение штукатурного раствора с полыми стеклянными микросферами», Москва, 2005 г., «Штукатурный раствор с полыми стеклянными микросферами», ТУ 4140-073-02066525-2005, Технические условия», Москва, 2005 г., внедрение которых в г. Ижевске позволило получить экономический эффект свыше 75 тыс. рублей.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 124 наименования, и 3 приложения. Работа изложена на 151 страницах текста, иллюстрирована 26 рисунками, имеет 33 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обобщение современных достижений и нормативных требований показало, что в настоящее время практически нет штукатурных растворов, имеющих среднюю плотность меньше 800 кг/м3. Широко используют штукатурные растворы, обладающие высокими средней плотностью и теплопроводностью, что приводит к снижению теплотехнической однородности ограждающей конструкции, и, как следствие, утолщению наружных стен. Известно, что использование традиционных облегчающих заполнителей (вспученного перлитового песка и вспученного вермикулитового песка) для строительных растворов не позволяет их получить с заданными характеристиками из-за высокой водопотребности и расслаиваемости.

Сейчас применяются сверхлегкие высококачественные цементные тампонажные и кладочные растворы с высокой однородностью структуры за счет применения в их составе полых стеклянных микросфер – ПСМС. Предположено, что введение в состав штукатурного раствора полых стеклянных микросфер позволит получить облегченный раствор однородной структуры плотностью менее 800 кг/м3 со стабильными свойствами. Получение такого материала и его использование приведет к улучшению совместимости растворной смеси с материалом конструкции, повышению теплотехнической однородности ограждающей конструкции, будет обеспечено повышение термического сопротивления за счёт одинаковых коэффициентов температурного линейного расширения и теплопроводности. Эффективно использование цементного штукатурного раствора с ПСМС при строительстве стен из мелкоштучных изделий. Применение такого раствора позволит обеспечить однородность однослойной конструкции. Оштукатуривание обычными растворами поверхности стены из мелкоштучных блоков средней плотностью 500, 600 кг/м3 приведет к неоднородности по плотности и коэффициенту линейного расширения, существенно снизит теплозащиту стены.

До настоящего времени не изучены структура и свойства штукатурных растворов и камня с ПСМС. Не исследовались пористость, паропроницаемость, прочность сцепления с подложкой, реологические свойства, водоудерживающая способность штукатурных растворов с полыми стеклянными микросферами. Также не изучались вопросы влияния подвижности штукатурных растворов на структуру и свойства.

На основе анализа научно-технической литературы высказана научная гипотеза о повышении эффективности цементных растворов. Традиционные облегченные цементные штукатурные растворы на вспученном вермикулитовом и вспученном перлитовом песках имеют большую водопотребность, расслаиваются, обладают низкой прочностью, высокой паропроницаемостью. Было предположено, что использование цементного штукатурного раствора с полыми стеклянными микросферами позволит повысить теплотехническую однородность стены, значительно увеличить прочность, термическое сопротивление, снизит теплопроводность и паропроницаемость за счет использования суперпластификатора, большой удельной поверхности, шаровидной формы и низкой средней плотности полых стеклянных микросфер. Это позволит снизить трудовые и энергетические затраты, повысить эксплуатационную надежность, увеличить теплотехнические показатели стен. Кроме того, низкая паропроницаемость даст возможность равномерно снижать влажность штукатурного раствора, что приведет к снижению влажностных и усадочных деформаций.

В исследованиях использовалось исследовательское оборудование: рентгеновский дифрактометр JDX-10 PA, установки Tas-Plus (Германия), растровые электронные микроскопы-микроанализаторы САМSKAN (Великобритания) и CAMEBAX (Франция, США). Реологические исследования проводились на коническом пластометре КП-1. Прочность на сжатие определялась на 10-и 20-тонных гидравлических прессах, а на растяжение при изгибе - на МИИ-100.

В работе при определении свойств строительных растворов испытывались образцы-призмы с размерами 4х4х16 см. Использовались вспученный перлитовый песок (ВПП) завода «Стройперлит» (г. Мытищи Московской области) марки М-75, насыпной плотностью 75 кг/м3. Применялся вспученный вермикулитовый песок (ВВП) производства АООТ «ДЗТИ» (г. Дмитров Московской обл.) насыпной плотностью 130 кг/м3, а также полые стеклянные микросферы со средним размером - 25 мкм из натрийборосиликатного стекла, суперпластификатор С-3. ПСМС выпускаются на заводе «Стеклопластик» (г. Андреевка Московской обл.). Они имели среднюю плотность 0,26 г/см3, насыпную 0,13 г/см3, коэффициент заполнения объема 0,65, прочность при объемном сжатии 10,5 МПа. Толщина стенки этих микросфер 1…2 мкм. Растворы имели погружение конуса – ПК=4…8, 8…10, 10…14 см. Применялся портландцемент ПЦ 500-Д0 Старооскольского завода.

Известно, что традиционные цементные штукатурные растворы на вспученном вермикулитовом и вспученном перлитовом песках имеют рыхлую структуру, расслаиваются, обладают низкой прочностью, высокой паропроницаемостью за счет большой водопотребности. Введение в штукатурный раствор полых стеклянных микросфер и суперпластификатора уплотнило структуру благодаря существенному снижению водопотребности. Это значительно увеличило прочность при сжатии, изгибе, сцепления с основанием, термическое сопротивление, снизило теплопроводность и паропроницаемость (табл. 1, 2).

Анализ структуры камня штукатурных и кладочных растворов с полыми стеклянными микросферами, вспученными перлитовым и вермикулитовым песками показал, что структура материала с ПСМС более плотная за счет существенно более низкого В/Ц. Так, при плотности раствора 1,1 г/см3, что соответствует расходу ВПП и ВВП 50 % от массы портландцемента, для ПСМС - 10 % (с использованием СП), В/Ц последнего меньше более чем в 6 раз. Это обеспечивает существенное преимущество в свойствах камня с микросферами по сравнению с раствором с ВПП и ВВП. Результаты приведены в табл. 1, 2, 3, 4.

Свойства штукатурных растворов на традиционных заполнителях

с ПК 10…14

г/см3 * В/Ц

г/см3 **** ? сух,

г/см3 ******

Изгиб Сжатие

ПЦ-100; ВПП-15 1,31 1,04 44,4 42 0,4 5,1 0,9 0,48 1,3

пц-100; впп-30 1,17 1,9 81,25 84 0,15 3,2 0,64 0,35 1,16

пц-100; впп-50 1,1 3,25 113 120,5 0,06 1,1 0,51 0,31 1,09

пц-100; ввп-15 1,35 0,87 42,39 40,9 0,35 4,8 0,92 0,51 1,31

пц-100; ввп-30 1,2 1,45 72,46 70,7 0,15 3,1 0,69 0,37 1,19

пц-100; ввп-50 1,12 2,35 113,46 110 0,08 1,2 0,52 0,32 1,11

*- средняя плотность штукатурного раствора; ** - влажность по массе; *** - водопоглощение по массе; **** - средняя плотность затвердевшего раствора сухого; ***** - теплопроводность затвердевшего раствора сухого; ****** - средняя плотность затвердевшего раствора, хранившегося в нормальных условиях.

Прочность при сжатии и изгибе затвердевших растворов с ПСМС возрастает по мере уменьшения подвижности раствора, то есть при снижении количества воды затворения для одинакового расхода микросфер.

Штукатурные растворы с полыми стеклянными микросферами имеют однородную структуру после перемешивания в течение 4 часов после их приготовления. С увеличением расхода микросфер от 10 до 50 % однородность растворов немного снижается: изменения плотности по высоте увеличиваются с 0,5 % до 4,4 % соответственно. Растворы с суперпластификатором имеют повышение средней плотности по высоте только на 2,9 %. Причем, при снижении ПК раствора от 10...14 до 4...8, раствор становится более стабильным за счет уменьшения количества воды.

Физико-механические свойства штукатурных растворов с ПСМС

г/см3* В/Ц

Wвл., % ** Wвод. ., % *** Прочность, МПа

Изгиб Сжатие

ПК 10…14 см

пц-100; ПСМС-10 1,05 0,61 28,9 33,8 3,5 11,5

пц-100; ПСМС-30 0,95 1,1 49,6 60,1 1,2 3,2

пц-100; ПСМС-50 0,85 1,85 74,5 82 0,9 1,9

пц-100; ПСМС-10; СП-1 1,1 0,53 20 28,7 3,8 13,5

загрузка...