Сухие смеси в строительном производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

СУХИЕ СМЕСИ В СТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Сухие смеси с добавками полимеров

Модификация строительных материалов органическими веществами в форме водных дисперсий известна с давних времен. Наши предки интуитивно пришли к выводу о том, что известь и другие минеральные вяжущие приобретают большую прочность, если к ним добавлять некоторые природные органические продукты, к которым относятся добавки, типа термопластичного латекса, способствующие модификации цементных растворов и бетонов. Эти добавки вводились с водой затворения при их приготовлении на стройках.

Дисперсионные материалы

В 40-х и 50-х годах в строительстве использовались гомополимерные винилацетатные дисперсии (клей ПВА), Недостатками клея ПВА как добавки к стройматериалам являются его высокая температура пленкообразования, что, в свою очередь, заставляет химиков вводить в него пленкообразователи и пластификаторы, а также склонность пленки ПВА к омылению. Поэтому вскоре эти полимеры были полностью вытеснены сополимерными дисперсиями со значительно лучшими техническими характеристиками.

Фирма Ваккер-Хеми располагает очень широким набором мономеров. В соответствии с видом исходных мономеров производимые сегодня полимеры Виннапас делятся на большие группы: это полимеры с виниловым эфиром, этиленом, винилхлоридом, акрилатом и другими исходными мономерами. Благодаря очень низкой температуре стеклования этилена можно в комбинации с винилацетатом производить очень мягкие и гибкие, но при этом устойчивые против омыления в среде цементных составов, долговечные сополимеры.

Уже в 1957 году впервые в мире фирмой Ваккер-Хеми начато промышленное производство превращенных в порошки дисперсии - дисперсионных порошков. В течение 40 лет данная фирма является крупнейшим в мире производителем порошкообразных полимерных вяжуших для сухих строительных смесей (доля в мировом производстве составляет более 45%).

Область применения порошков

Область применения дисперсионных порошков Виннапас довольно разнообразная.

Типичными областями дисперсий и порошков Виннапас являются:

· клеи для облицовочной плитки, расшивочные массы;

· системы полной теплоизоляции на основе пенополисти-

· рола или минеральных плит и строительные клеи;

· саморастикающиеся массы для наливных полов;

· растзоры для ремонта бетона;

· все виды шг/катурок;

· дисперсионные и известково-цементные фаски;

· герметизирующие шламы:

· затирочные и шпаклевочные массы.

Производство дисперсий и порошков

Дисперсии состоят из диспергированных в воде тонких частиц полимера размерами 0,1 до 3 мкм. Они производятся методом эмульсионнополимеризации. Для стабилизации дисперсий используются эмульгаторы, функциональные мономеры и так называемые антикоагулянты, например, поливиниловый спирт. Наряду с технологией полимеризации при атмосферном давлении, например, при производстве стирол-акрилатных дисперсий, фирма Ваккер-Хеми в самых крупных в мире масштабах применяет и технологию полимеризации под давлением. В этом случае газообразные мономеры, например, этилен, сополимеризуются с другими мономерами под давлением до 100 бар.

Кроме того дисперсии Виннапас используются и как самостоятельные вяжущие в пастообразных дисперсионных клеях для облицовочной плитки, дисперсионных красках, штукатурках, массах для наливных полов, расшивочных массах и т.д.

Один из этих видов строительных материалов - дисперсионные плиточные клеи. Они поставляются на стройки в готовом к применению пастообразном виде, не требуют замеса с водой и поэтому очень технологичны при переработке. Благодаря применению синтетической дисперсии в качестве самостоятельного вяжущего они проявляют высокую степень деформируемости и клеющую способность, поэтому позволяют решать проблемы склейки в сложных условиях.

Диспергируемые порошки

После начала применения синтетических дисперсий в качестве нового поколения связующих возникла также потребность в искусственной смоле, не содержащей воды, но эмульгирующейся при ее добавлении.

Ответом на эту потребность стала разработка диспергируемого порошка, тем самым потребители были избавлены от необходимости транспортировать и хранить на складе воду.

Преимуществом новых продуктов являются: простота упаковки, складирования, а также морозоустойчивость и уменьшена веса диспергируемые порошки в комбинации с гидратирующимися вяжущими материалами дают возможность производить готовые улучшенные синтетические смеси, которые необходимо лишь замешивать а воде.

Это позволяет избежать случайных ошибок при замешивании и упрощает использование материалов. Кроме того, отпадает необходимость в дорогостоящей утилизации жестяных или пластмассовых упаковок.

Диспергируемые порошки и механизм их действия

В 1959 году фирма Ваккер-Хеми представила первый сополимерный диспергируемый порошок Виннапас 50/25 VLZ. В последние годы акцент в исследовании синтетических дисперсии был сделан на сополимеризации винилацетата и этилена, что в конечном итоге привело к созданию современных дисперсий Виннапас Е. Технологические преимущества сополимерных дисперсий на базе винил-ацетата- этилена в качестве связующих были использованы и для дальнейшей разработки диспергируемых порошков: в 1970 году появилась возможность дополнения спектра предлагаемых порошков первым диспергируемым порошком на основе сополимеров винилацетата и этилена ЕРМZ 0. Из этого продукта выросло семейство серии RЕ 526 Z «универсальный» или RЕ 530 Z «фиксирующий».

Новые методы строительства, такие, как системы теплоизоляции с наполнителями, требуют соответствующих связующих: эти потребности Ваккер-Хеми удовлетворяют посредством RЕ 545 Z, мягкого к эластичного винилацетат-этиленового порошка с низкой температурой стеклования.

На Базе тех же смол в 1981 году был разработан фиксирующий модифицированный мягкий RЕ 546 Z. С 1980 года производится диспергируемый порошок Виннапас RI 538 Z, первый тройной сополимер в виде диспергируемого порошка с гидрофобизирующими свойствами.

Знания, приобретенные в процессе разработки этого продукта, привели к получению, нового диспергируемого порошка на основе тройного сопопилера - гидрофобизирующего связующего. Добавка 2...3% RЕ 551 Z позволяет создавать известково-цементную штукатурку, сравниваемую по капиллярной влагоемкости с синтэтическими штукатурками, без ухудшения проницаемости для водяных паров.

В 1985 году после интенсивных исследовательских работ был создан диспергируемый порошок Виннапас RЕ 523 Z. Этот реологически нейтральный диспергуруемый порошок особенно хорош для изготовления саморастекающихся шпаклевок нового поколения, но применим также и в продуктах для стеновых работ.

Диспергируемые порошки представляют собой дисперсии, высушенные методом распылительной сушки. При размешивании в воде они снова образуют стабильную дисперсию, характеристики которой сравнимы с характеристиками исходной дисперсии.

Не каждая дисперсия пригодна для изготовления редиспергируемого порошка. Важным критерием качества диспергеруемого порошка является размер частиц после диспергирования. Он определяет силу сцепления и тем самым действие порошковой добавки.

Поэтому химики и технологи стараются получить для диспергируемых порошков по возможности то же распределение частиц по размерам, что и в исходной дисперсии, используя подходящие исходные дисперсии и подбирая соответствующие условия распыления через сопла. Практически достигли этого в современных порошках, например, RЕ 545Z.

Как действуют диспергируемые порошки?

После редиспергирования диспергируемые порошки снова действуют как связующие, т.е. в процессе сушки или схватывания они склеивают пигменты и наполнители и повышают сцепление с органической или неорганической основой. Содержание в них водорастворимых антикоагулянтов улучшает способность удерживать воду - существенное преимущество при модификации гидратирующихся вяжущих материалов. Гидратирующимся вяжущим материалам для отверждения необходимо определенное количество воды. Если такие системы наносятся тонким слоем, то вода может уйти через основу или же испариться. Вследствие этого воды может не хватить для гидратации и, тем самым, для нарастания прочности.

Добавка диспергируемого порошка действует трояко: она повышает способность раствора удерживать воду, посредством образования пленки уменьшает испарение её, и укрепляет раствор в качестве дополнительного связующего.

Гибкий полимер делает жесткий и хрупкий каркас цементного раствора более эластичным и понижает модуль упругости. Поэтому при нагрузках раствор быстро деформируется. Добавка органических связующих повышает адгезию и когезию клеев и шпаклевочных масс, улучшает прочностные характеристики при изгибающих нагрузках и износоустойчивость. При увеличении содержания синтетических веществ возрастает пластичность. Соотношение органических и неорганических вяжущих материалов описывается коэффициентом «пластик/цемент» или «пластик/гипс».

Механизм действия и применение вяжущих в продуктах строительной химии

В отличие от твердого окаменевшего цемента, термопластичные полимеры типа дисперсий и дисперсионных порошков представляют собой мягкие материалы.

Полимеры проявляют отличную клейкость к самым ранообразным материалам даже при нанесении тонких слоев. В очень многих случаях только добавки полимера позволяет обеспечить хорошую адгезию раствора к сложным основам, которые плохо держат покрытия или облицовку. Это очень важное требование выдвигается при многих видах строительных и реставрационных работ. В качестве уникальных полимеров можно назвать приклеивание плитки тонким слоем клея на старую плитку или приклеивание ленопопистирола для теплоизоляции на бетон и на старую штукатурку. В таких случаях без модификации было бы вообще невозможно достаточное сцепление цементных растворов с основой.

После затворения сухой смеси, модифицированной дисперсионным порошком, он вначале мгновенно и полностью редиспергируется. Частицы полимерной дисперсии распределены статистически среди частиц цемента и наполнителя в свежеприготовленном растворе. Когда же образуется водно-цементный гель и при этом расходуется вода, а также часть воды испаряется и впитывается основой, то частицы дисперсии стекаются и образуют пленки. Эти полимерные домены или пленки, находятся зачастую в полостях и микропустотах отвердевшего раствора, которые обычно являются ослабляющими участками раствора или бетона.

Если при этом учесть, что прочность при разрыве этих полимермерных пленок более 5 Н/мм', т.е. значительно превышает прочность при разрыве отвердевшего цемента, то становится понятно, что добавка полимеров в наиболее слабые места цементной системы, а именно поры, практически армирует их. этим и объясняется повышение прочности на растяжение при изгибе и на отрыв от основы. Пленки полимера проявляют очень хорошую адгезию к затвердевшему цементу, этим обеспечивается закрепление и присоединение усиливающих структуру полимерных пленок. На некоторых прикладных примерах можно продемонстрировать положительное воздействие модификации цементных сухих смесей дисперсионным порошком.

Комбинации дисперсий и порошков с цементом

Самым значительным вяжущим в строительстве является цемент. Общеизвестны такие свойства цементных продуктов, как высокая прочность при сжатии и хорошая атмосфероустойчивость. Недостатками являются низкая прочность при изгибе и растяжении.

Цемент отверждается в результате гидратации, при этом расходуется определенная часть использованной для затворения воды. Вода в течение всего процесса отверждения должна иметься в наличии. Если имеющегося количества воды не достаточно для гидратации, то цемент теряет по крайней мере часть своих свойств. Это особенно относится к применению в тонких слоях и на маленькой поверхности, например, в случае нанесения известково-цементной краски, шпаклевки, тонкослойного клея и ремонтных замазок, Вода быстро поглощается впитывающей основой или испаряется. Не полностью схватившийся цемент лишь частично работает как вяжущее, что проявляется в повышенной усадке, недостаточной прочности, потери адгезии к основе и излишней чувствительности затвердевшего раствора к влаге.

Во всех случаях работы с тонкими слоями отчетливо проявляются преимущества модификации цементных смесей дисперсионными порошками. Отдавая воду дисперсия образует пленки и снабжает этой водой цемент. Полимер в зиде диспергированного порошка наряду с другими применяемыми добавками обеспечивает настолько значительное удерживание воды, что она намного дольше сохраняется для лучшей гидратации цемента. Специальные дисперсии и дисперсионные порошки могут снизить водоцементное отношение, что также ведет к повышению прочности при сжатии. Обе эти системы в их комбинации придают растворам принципиально новые свойства, вообще не достижимые, при использовании обоих вяжущих в отдельности.

Порошковые строительные клеи

строительный порошок цемент раствор

Клеящие растворы должны обеспечивать достаточное сцепление соединяемых компонентов даже при нанесении тонким слоем. Добиться этого с помощью немодифицированного цементного раствора без соответствующей предварительной основы, как правило, невозможно. Сцепление возможно при введении в раствор диспергируемых порошков. Устойчивость диспергируемых порошков к воздействию омыляющих реагентов имеет решающее значение для сцепления кипящего раствора после воздействия сырости и мороза. Устойчивые к воздействию омыляющих реагентов полимеры могут быть получены путем сополимеризации винилацетата с другими подходящими мономерами.

1 Клей для плитки. Тонкослойный клей в значительной мере вытеснил из употребления толстые слои из раствора. Тонкослойные клеи состоят в основном из цемента и песка с добавлением 0,5% эфира целлюлозы, служащего для удержания влаги и в качестве вспомогательного вещества при работе с клеем. Улучшения качества клея и сцепления достигается добавлением диспергируемых порошков. Это особенно важно при покрытии закаленной плиткой или на сложных основах.

Предотвращение нарушения целостности отдельного покрытия возможно за счет замены хрупких клеевых швов на швы, которые должны обладать способностью к деформации, т.е. уменьшающие внутренние напряжения. Добавки полимерных вяжущих, порошков Виннапас, позволяют создать раствор с большей пластичностью. Для модификации клеев для плитки хорошо зарекомендовали себя порошки на основе сополимера с этиленом.

2 Клеи для изоляционных плит, порошковые клеи для теплоизоляции с наполнителями, шпаклевки. Данные клеи аналогичны порошковым клеям для плиток. Однако для хорошего сцепления с полистирольными изоляционными плитами необходимо повысить содержание диспергируемых порошков, поскольку у этих материалов различный коэффициент расширения. Для данной цепи рекомендуется использовать мягкие типы порошков (RЕ 543 Z, RЕ 545 Z, RЕ 546 Z, RЕ 547 Z).

В шпаклевках и штукатурках целесообразно применять порошки с гидрофобными свойствами (RI 538 Z, RI 551 Z, RI 552 Z)

3. Тонкослойные строительные растворы для газобетона и силикатного кирпича. Растворные швы между стеновыми блоками должны быть очень тонкими, чтобы уменьшить теплопотери. Кроме того тонкие швы уменьшают опасность возникновения трещин в штукатурке. Поэтому для удобства в работе и увеличения сцепления вводят диспергируемые порошки серии RE.

Сухие смеси для ремонта и санирования бетона

Наряду с улучшенной адгезией к стали и старому бетону, ремонтный раствор должен иметь модуль упругости ниже, чем у ремонтируемого старого бетона. Кроме этого, предел прочности на растяжение при изгибе ремонтного раствора должен быть как можно выше. Благодаря модификации модуль упругости ремонтного раствора снижается с увеличением дозировки полимеров, а предел прочности на растяжение при изгибе отчетливо повышается. Многие из применяемых в строительстве смесей для сухого торкретирования модифицированы дисперсионными порошками. Даже когда сухая смесь затворяется с водой буквально в считанные доли секунды непосредственно перед соплом, происходит очень быстрое и практически полное редиспергирование дисперсионных порошков.

Следующий положительный эффект модификации полимерами в форме дисперсий и дисперсионных порошков проявляется в том, что значительно уменьшается проникновение хлоридов и углекислоты, поэтому находящаяся а отремонтированном бетоне арматура лучше защищена от коррозии.

Смеси для саморастекающихся наливных полов

Модификация сухих смесей полимерами очень важна для наливных полов. В напольных стяжках и саморастекающихся полах, наряду с улучшением адгезии к основе и повышением гибкости, в значительной степени улучшаются также износостойкость, вязкость и, тем самым, долговечность.

Кроме этого, благодаря правильной комбинации дисперсий и дисперсионных порошков с разжижителями и другими добавками можно достичь значительно лучшей растекаемости и глянцевой поверхности таких масс.

Минеральные штукатурки и системы полной теплоизоляции

Для модификации минеральных штукатурок имеются специальные дисперсионные порошки, которые придают растворам сильно гидрофобный (водоотталкивающий) характер. Во всех ведах минеральных штукатурок и в теплоизолирующие штукатурках модификация дисперсионными порошками гидрофобного действия дает целый ряд преимуществ например, улучшенную технологичность переработки, повышенную вязкость, лучшую адгезию, повышенную гибкость, в 10...20 раз уменьшенное водопоглащение и воддотталкивающий эффект. Благодаря меньшей потребности в воде для затворения штукатурки достигается, наряду с повышенной долговечностью, также и пониженная склонность штукатурки к высолам и загрязнению.

Длительные испытания образцов на полигонах показывают, что такой эффект пониженного водопоглащения на практике сохраняется десятилетиями.

Принципиальное улучшение свойств всех сухих строительных смесей благодаря их модификации полимерными дисперсионными порошками и дисперсиями сочетается с улучшенной технологичностью переработки. Так, например, растворы по своей консистенции становятся значительно пластичнее, тягучее менее склонными к сворачиванию и намного лучше наносимыми.

Бесцементные отделочные материалы

1 Фасадные краски и штукатурки.

Используя диспергируемые порошки в качестве связующих можно изготавливать фасадные краски натуральных цветов, что особенно применимо для уникальных объектов (старинных). Отделочные материалы поставляемые в виде сухих смесей, экологически безвредны, поскольку не содержат растворителей и практически не имеют запаха. Лучше всего в этой области зарекомендовал себя диспергируемый порошок Виннапас RI 538 Z

2. Шпаклевки для заделки швов и декоративные.

Выравнивающие массы, грунтовки можно готовить, используя диспергируемые порошки в качестве связующих. Которые улучшают и облегчают нанесение шпаклевок на поверхности. Кроме того повышается прочность и износостойкость. За счет введения полимеров типа RI 538 Z, RI 551 Z , RI 552 Z шпаклевки приобретают гидрофобизирующие свойства.

Гипсосодержащие строительные материалы

В зависимости от состава, свойства и возможного применения различают следующие основные сорта гипсов: отделочный и штукатурный.

Главным недостатком гипсосодержащих строгальных материалов следует считать чувствительность к воде, обусловленную относительно высокой растворимостью гипса (около 2.5 г на 1 л воды). Уже небольшое повышение влажности гипсовых продуктов ведет к существенной потере прочности. Поэтому гипсовые продукты в принципе не применяются для наружных работ.

Добавка дисперсионного порошка в гипсопесчаный раствор дает ярко выраженное улучшение свойств, из них прежде всего следует назвать улучшение технологичности переработки. Уже с 2% дисперсионного порошка Виннапас RI 551 Z прочность на растяжение при изгибе возрастает более чем на 50%, а деформируемость - многократно.

Модифицированные дисперсионными порошками гипсопесчаные растворы отличаются от немодифицированных отчетливым улучшением адгезии как к органическим, так и к неорганическим основам.

Применение дисперсионных порошков Виннапас в гипсопесчаных растворах приводит лишь к незначительному замедлению схватывания. Скорость Капиллярного водопоглащения несколько понижается, однако значительного уменьшения водопоглощения в целом не происходит, хотя и отмечается существенное улучшение водостойкости. Кроме того, добавка дисперсионных порошков Виннапас улучшает свойства гипсоизвестковых систем, которые преимущественно применяются как штукатурки для стен. У данных материалов улучшаются технологические свойства, а также повышается прочность на растяжение при изгибе и диформируемость. Количество вводимого дисперсионного порошка при этом должно быть более 2%, чтобы достичь оптимальных свойств продуктов. Добавка дисперсионного порошка Виннапас RI 551 Z позволяет гипсоизвестковые штукатурки даже для наружных работ, благодаря его сильному и долгосрочному гидрофобному действию.

Гидрофобное действие дисперсионного порошка основывается не на гидрофобизирующих добавках к полимеру, а на синтезе полимера, поэтому при щелочном активировании достигается надежное и равномерное водоотталкивающее действие При необходимости и можно применять модификации этого порошка, обладающие дополнительными полезными свойствами: антивспенивающими, тиксотропными, водоудерживающими, воздухововлекаюшими и т.д.

При производстве гипсоволокнистых, гипсокартонных ппит и других гипсовых строительных изделий, рекомендуется применять дисперсии, в частности акрилатстирольную Виннапас SAF 54 в комбинации с гидрофобизатором Ваккер ВS 15 для улучшения таких свойств, как водостойкость, механическая прочность, водоотталкивание.

Модификация минеральных штукатурок достаточным количеством гидрофобизируощих дисперсных порошков позволяет выдержать критерии для гидрофобных отелочных материалов по ДИН 18550/1. Введение гидрофобизирующего дисперсионного порошка, в количестве около 1...2% в рецептуру штукатурок, повышает прочность на растяжение при изгибе. При увеличении дозировки возрастающее количество воздушных пор препятствует дальнейшему приросту этого показателя. Поэтому введение оптимального количества гидрофобизирующих средств ведет к созданию достаточного и стабильного количества пор, тем самым отпадает необходимость в использовании воздухо-вовлекающих добавок.

Размещено на Allbest.ru