Слайд 1: Вступ
Що таке будівельні розчини?
Будівельні розчини — це композиційні матеріали, які відрізняються від бетонів відсутністю крупного заповнювача та наносяться на основу тонким шаром. Вони є одними з найбільш поширених матеріалів у сучасному будівництві.
Основні види:
- Традиційні розчини для мурувальних та штукатурних робіт.
- Модифіковані розчини з покращеними властивостями.
- Розчини на основі сухих будівельних сумішей, що інтенсивно розвиваються в Україні.
Слайд 2: Тема 1. Вихідні матеріали - В'яжучі речовини
Класифікація в'яжучих:
Для отримання розчинів використовують вапняні, гіпсові, цементні та змішані в'яжучі (цементно-вапняні, вапняно-гіпсові). Вибір в'яжучого залежить від вимог до розчину, умов твердіння та експлуатації.
Рекомендації щодо застосування в'яжучих:
| Застосування | Марка розчину | Рекомендоване в'яжуче |
|---|---|---|
| Наземні конструкції при вологості до 60% | 4 і 10 | Вапно повітряне та гідравлічне, вапняно-шлакова суміш. |
| Наземні конструкції при вологості до 60% | 25 і більше | Портландцементи: звичайний, пластифікований, гідрофобний. |
| Монтаж крупноблочних і крупнопанельних стін | 25 і більше | Портландцементи: пластифікований і гідрофобний. |
| Конструкції, що зводяться способом заморожування | 10 | Портландцементи: звичайний та пуцолановий. |
| Внутрішнє опорядження будівель | 25 і більше | Гіпсове в'яжуче марок Г-3 і більше. |
Слайд 3: Спеціальний цемент для будівельних розчинів
Для мурувальних, облицювальних та штукатурних робіт призначений спеціальний цемент для будівельних розчинів.
- Склад: Його отримують сумісним помелом портландцементного клінкеру (не менше 20%), гіпсу, активних мінеральних добавок і дисперсних наповнювачів (кварцовий пісок, вапняк та ін.).
- Марка: Повинен мати марку за міцністю на стиск не менше 200.
- Властивості:
- Водовідділення цементного тіста не повинно перевищувати 30% за об'ємом.
- Початок тужавлення – не раніше 45 хв, кінець – не пізніше 12 год.
- Тонкість помелу: просіювання крізь сито №008 не менше 88% маси.
- Покращення: Якість покращується при введенні пластифікуючих, гідрофобізуючих та повітровтягуючих добавок.
Слайд 4: Заповнювачі, добавки та класифікація
- Заповнювачі: Застосовують природні кварцові або польовошпатові піски, а також дроблені піски зі щільних і пористих порід (пемзові, керамзитові, перлітові).
- Найбільший розмір зерен для кладок – до 5 мм.
- Для звичайних штукатурок – до 2,5 мм, для оздоблювального шару – до 1,2 мм.
- Добавки: Використовують неорганічні й органічні пластифікатори, мікронаповнювачі, прискорювачі твердіння та інші. Вапно використовують у вигляді вапняного тіста густиною $\rho_{0}=1400~K\Gamma/{M}^{3}$.
- Класифікація за густиною:
- Важкі розчини: середня густина понад 1500 кг/м³.
- Легкі розчини: середня густина менше 1500 кг/м³, використовуються пористі піски.
Слайд 5: Виробництво будівельних розчинів
Способи виготовлення:
Розчини виготовляють на бетонорозчинних заводах або пересувних установках у вигляді:
- Готових розчинових сумішей потрібної рухливості.
- Сухих сумішей, які замішують водою безпосередньо перед використанням.
Технологічний процес:
- Підготовка матеріалів (відсів домішок, підігрівання піску).
- Дозування компонентів.
- Ретельне перемішування.
Обладнання:
- Для перемішування застосовують змішувачі примусової дії та турбулентні змішувачі.
- Турбулентний змішувач створює високі градієнти швидкостей, що забезпечує рівномірний розподіл добавок (фібра, пігменти) та дозволяє одержувати якісні рухливі розчини.
- Тривалість перемішування зазвичай складає 1,5-2 хв.
Слайд 6: Тема 2. Мурувальні розчини
Призначення:
Застосовують при кам'яному і цегляному муруванні, монтажі залізобетонних конструкцій, замонолічуванні колон тощо.
Типи:
- Найбільш поширені змішані цементно-вапняні та цементно-глиняні розчини.
- Цементні розчини без добавок доцільні для конструкцій нижче рівня грунтових вод.
- Вапняні розчини застосовують у малоповерховому будівництві.
Орієнтовні склади змішаних мурувальних розчинів (цемент : вапно/глина : пісок)
| Марка розчину | Марка цементу | Склад (об'ємні частки) |
|---|---|---|
| 25 | 400 | 1 : 1,4 : 10,5 |
| 50 | 400 | 1 : 0,9 : 8 |
| 75 | 400 | 1 : 0,5 : 5,5 |
| 100 | 400 | 1 : 0,4 : 4,5 |
Слайд 7: Добавки в мурувальних розчинах та зимові роботи
Зола-виносу:
- Використовується як активна мінеральна добавка для звичайної кам'яної кладки.
- В цементних розчинах оптимальний вміст золи – 100-200 кг/м³.
- В цементно-вапняних розчинах золою можна заміняти частину вапна, заощаджуючи до 40-70 кг вапняного тіста на 1 м³ розчину.
Протиморозні добавки:
Для забезпечення набору міцності в зимовий час використовують хімічні добавки:
- Нітрит натрію
- Поташ
- Нітрит-нітрат-хлорид кальцію (ННХК)
- Хлориди натрію і кальцію
Орієнтовна міцність розчинів з добавками при температурі -6...-15°C:
| Добавка | Кількість (% від маси цементу) | Міцність через 28 діб (% від марки) |
|---|---|---|
| Поташ | 10 | 50 |
| Нітрит натрію + поташ | 5 + 5 | 40 |
| Хлористий натрій + хлористий кальцій | 3.5+1,5 або 3+4,5 | 45 або 25 |
Слайд 8: Штукатурні розчини: основи та властивості
Структура штукатурного покриття:
- Набризк (підготовчий шар): товщина до 5 мм по цеглі/бетону, до 9 мм по дереву; забезпечує зчеплення з основою.
- Грунт (основний шар): товщина 5-7 мм; служить для вирівнювання поверхні.
- Накривка (оздоблювальний шар): товщина до 2 мм; застосовується у поліпшених видах штукатурок.
Основні вимоги:
- Задана рухомість (9-14 см).
- Не розшаровуватися.
- Забезпечувати необхідну міцність і зчеплення з основою.
Рухомість суміші залежно від способу нанесення:
| Призначення розчину | Глибина занурення конуса, см (механізоване нанесення) |
|---|---|
| Набризк | 9...14 |
| Грунт | 7...8 |
| Покривний шар | 9...12 (з гіпсом), 7...8 (без гіпсу) |
Слайд 9: Види штукатурних розчинів
- Цементні: для зовнішніх штукатурок і приміщень з вологістю >60%. Склад (цемент:пісок) для грунту – 1:2:3.
- Цементно-вапняні: для фасадів та будь-яких внутрішніх приміщень; вапно підвищує пластичність.
- Вапняні: для внутрішніх робіт при вологості до 60%. Повільно тверднуть.
- Вапняно-гіпсові: для штукатурення дерев'яних поверхонь всередині приміщень; гіпс прискорює твердіння.
- Гіпсові: для внутрішніх робіт (вологість до 60%), забезпечують високу адгезію та тріщиностійкість.
Орієнтовні склади (цемент : вапно : пісок):
| Вид штукатурки | Призначення | Цементно-вапняний розчин |
|---|---|---|
| Зовнішня (зволожувана) | Грунт | 1 : 0,7...1 : 2,5...4 |
| Внутрішня (вологість <60%) | Грунт | 1 : 0,7...1 : 3...5 |
Слайд 10: Декоративні розчини
Призначення:
Використовуються для зовнішнього і внутрішнього опорядження будівель, а також для обробки лицьових поверхонь стінових панелей і блоків.
В'яжучі для декоративних розчинів:
- Лицьові поверхні ЗБ панелей: Кольорові портландцементи.
- Фасади цегляних споруд: Вапно, кольорові портландцементи.
- Інтер'єри: Гіпсополімерцемент (ГПЦВ), цементно-колоїдний клей (КЦК).
Приклади складів кольорових штукатурок (% маси):
| Колір | Компоненти |
|---|---|
| Білий | Гашене вапно (10), Портландцемент (7), Пісок мармуровий (70), Мука мармурова (13). |
| Синій | Вапняне тісто (20), Портландцемент (4), Пісок кварцовий (74), Ультрамарин (0,5), Оксиди хрому (1,5). |
| Теракотовий | Гашене вапно (15), Портландцемент (10), Мелений цегляний щебінь (15), Сурик залізний (2), Пісок кварцовий (58). |
Слайд 11: Види декоративних фактур
- Сграфіто: Виконується з вапняно-піщаних сумішей. Малюнок створюється шляхом продряпування верхнього шару штукатурки до оголення нижнього шару іншого кольору.
- Теразитові розчини: Виготовляються з сухих кольорових сумішей. Фактура залежить від крупності зерен заповнювача (дрібно-, середньо- та крупнозернистий теразит).
- Каменевидні штукатурки: Імітують гірські породи. Як заповнювач використовують крихту відповідної породи. Після затвердіння поверхню обробляють каменярськими інструментами, піскоструминними апаратами або протравлюють 10-15% розчином соляної кислоти для кращого оголення крихти.
Слайд 12: Сучасні декоративні штукатурки
Тонкошарові фасадні штукатурки:
- Це готові порошкоподібні або пастові суміші товщиною 1-3 мм.
- Виконують декоративну та захисну функції, стійкі до атмосферних впливів.
- Види:
- Мінеральні: на основі портландцементу.
- Акрилові: на основі водної дисперсії акрилових смол, гідрофобні, але старіють під впливом УФ-променів.
- Силікатні: на основі рідкого скла, еластичні, паропроникні, стійкі до біологічної корозії.
- Силіконові: на основі кремнійорганічної смоли, здатні до самоочищення під впливом опадів.
"Венеціанська штукатурка":
Імітує полірований мармур завдяки нанесенню декількох напівпрозорих шарів з подальшим залізненням і поліруванням. Сучасні склади містять акрилові зв'язуючі.
"Рідкі шпалери":
Декоративна штукатурка на основі целюлозного волокна і клейового зв'язуючого. Дозволяє отримувати суцільне безшовне покриття.
Слайд 13: Спеціальні розчини: Гідроізоляційні та Торкрет
Гідроізоляційні розчини:
- Призначення: Створення водонепроникних покриттів, зачеканювання швів, влаштування торкретних оболонок.
- В'яжучі: Окрім звичайних цементів, використовують спеціальні:
- Водонепроникний розширний цемент (ВРЦ).
- Водонепроникний безусадочний цемент (ВБЦ).
- Гіпсоглиноземистий розширний цемент (ГГРЦ).
- Добавки: Для підвищення водонепроникності застосовують мікронаповнювачі, пластифікатори, а також кольматуючі добавки, такі як хлориди заліза, алюмінію і кальцію.
Торкрет-розчини (набризк-розчини):
- Це розчини, що наносяться методом пневматичного розпилення на поверхню.
- Мають вищу міцність, морозостійкість та водонепроникність порівняно зі звичайними штукатурками.
Слайд 14: Спеціальні розчини: Кислотостійкі
- Призначення: Застосовуються для захисних футеровок хімічних реакторів та вкладання хімічно стійких матеріалів.
- Склад: Виготовляють з суміші кислотостійких заповнювачів (кварцовий пісок, андезит, базальт) і дисперсних наповнювачів з кремнефторидом натрію ($Na_{2}SiF_{6}$), замішаної на рідкому склі.
- В'яжуче: Рідке скло – водний розчин лужних силікатів ($R_{2}O\cdot nSO_{2}$).
- Процес твердіння: Відбувається в результаті хімічної взаємодії кремнефториду натрію і рідкого скла з утворенням колоїдного гідрогелю кремнієвої кислоти.
- Обмеження: Недостатньо стійкі до фтористоводневої кислоти, киплячої води, водяного пару та лугів.
Слайд 15: Спеціальні розчини: Жаростійкі
- Призначення: Зберігають свої властивості при тривалій дії високих температур; застосовуються для кладки пічних та інших теплових агрегатів.
- В'яжучі:
- Портландцемент (до 1200°С).
- Глиноземистий цемент (до 1800°С).
- Рідке скло (до 1300°С).
- Заповнювачі:
- До 800°C: андезити, базальти, доменні шлаки, керамзит.
- До 1700°C: шамот, хроміт, корунд.
- Принцип дії: Жаростійкість досягається введенням тонкомелених мінеральних добавок (шамот, зола-виносу), які хімічно зв'язують вільний оксид кальцію (СаО), що утворюється при нагріванні цементного каменю.
Слайд 16: Спеціальні розчини: Теплоізоляційні та для Підлог
Теплоізоляційні розчини:
- Мають низьку теплопровідність та середню густину не більше 500 кг/м³.
- Застосовуються для кладочних швів (попереджають утворення "містків холоду") та як штукатурні покриття.
- Заповнювачі: Пористі матеріали, такі як керамзитовий, перлітовий та вермикулітовий піски, а також пінополістирольні гранули.
Розчини для підлог:
- Цементно-піщані: Для влаштування стяжок (марки М100-М200) та укладання плитки.
- Мозаїчні: Виготовляються із застосуванням білого або кольорового портландцементу і крихти з твердих порід (мармур, граніт). Поверхня після обробки має містити 75-80% кам'яних заповнювачів.
- Ксилолітові: Виготовляються із суміші магнезіального в'яжучого (каустичний магнезит) і деревної тирси.
Слайд 17: Спеціальні розчини: Безусадочні, Ін'єкційні, Тампонажні
Безусадочні та розширні розчини:
- Призначення: Омонолічування збірних ЗБ елементів, ремонт конструкцій, гідроізоляція.
- Способи отримання: Застосування спеціальних розширних цементів або добавок, що викликають утворення гідросульфоалюмінатів кальцію, гідратацію оксидів кальцію і магнію, або утворення газової фази.
Ін'єкційні розчини (Цементація):
- Призначення: Укріплення тріщинуватих скельних грунтів, ущільнення тунельних облицювань, заповнення каналів у попередньо напружених ЗБК.
- Вимоги: Висока в'язкість, мінімальне водовідділення, марка не менше М300.
Тампонажні розчини:
- Призначення: Цементування нафтових та газових свердловин для закріплення обсадних труб та ізоляції пластів.
- Вимоги: Контрольовані строки тужавлення, стійкість до агресивних вод, високої температури та тиску.
Слайд 18: Полімерні розчини
Визначення:
Це композиційні матеріали, в яких роль в'яжучого виконують синтетичні полімери (смоли). Відрізняються високим вмістом мінеральних наповнювачів.
Основні типи полімерних в'яжучих:
Термореактивні смоли (найпоширеніші):
- Фуранові (на основі фурфуролу).
- Фенолоальдегідні (продукти поліконденсації фенолу з альдегідами).
- Поліефірні (продукти поліконденсації кислот і спиртів).
- Епоксидні (мають високу міцність до 130 МПа, водо- і хімічну стійкість, чудову адгезію).
Властивості:
- Висока міцність (на стиск 50-125 МПа), зносостійкість та ударна міцність.
- Висока хімічна стійкість до багатьох агресивних середовищ.
- Максимальна температура експлуатації – 150-180°С.
Слайд 19: Полімерцементні розчини (ПЦР)
Визначення:
Це композиційні матеріали, основу яких складає цементна матриця, в якій розподілений полімер. Полімер вводиться у вигляді водних дисперсій, розчинів або порошків.
Механізм модифікації (за моделлю Й. Охама):
- Диспергування: Полімерні частинки розподіляються в цементному тісті й осідають на поверхні продуктів гідратації.
- Заповнення пор: Частинки полімеру заповнюють капілярні пори та коагулюють, утворюючи ущільнений шар.
- Утворення плівок: Полімер зв'язується на продуктах гідратації, утворюючи безперервні плівки або мембрани, що створюють єдину матричну фазу з цементним гелем.
Слайд 20: Властивості та застосування полімерцементних розчинів
Ключові властивості ПЦР порівняно зі звичайними розчинами:
- Підвищена міцність на розтяг і згин: Збільшення може сягати 2-3 разів.
- Підвищена адгезія (зчеплення): Міцність зчеплення з різними основами зростає в 3-8 разів.
- Покращена легкоукладальність та водоутримуюча здатність.
- Збільшена стійкість до стирання (у 20-50 разів) та ударна міцність.
- Підвищена морозостійкість та водонепроникність за рахунок зниження пористості.
- Недолік: Деякі ПЦР (наприклад, на основі ПВАД) мають знижену водостійкість і втрачають міцність при високій вологості.
Області застосування:
- Покриття для підлог (промислових, адміністративних).
- Ремонт дорожніх та аеродромних покриттів.
- Клеючі композиції для плитки, теплоізоляції.
- Гідроізоляційні та антикорозійні покриття.
- Як основа для сухих будівельних сумішей різного призначення.