Технология сухих строительных смесей

Известковые вяжущие из-за низкой прочности изделий применяются лишь в смеси с другими вяжущими.

Сухие строительные смеси (ССС) - это смеси вяжущих веществ с различными добавками, приготовленные в заводских условиях и оптимизированные по составу. В отличие от классической простой смеси вяжущее+кварцевый песок современные многокомпонентные сухие строительные смеси за счет подбора различных добавок позволяют получить совершенно иные качественные результаты.

Преимущества современных сухих строительных смесей состоят в следующем:

  • - широкая номенклатура составов;
  • - стабильность составов;
  • - всесезонность и длительные сроки хранения;
  • - значительное повышение производительности труда (примерно в 2-5 раз).

Основные виды сухих строительных смесей:

  • - штукатурные смеси (цементные, гипсовые);
  • - клеи или адгезивы (для приклеивания керамических плиток);
  • - кладочные смеси (системы для устройства полов);
  • - шпатлёвки и заполнители (затирки для швов).

Модифицированные сухие строительные смеси — это сухие

строительные смеси, содержащие различные функциональные добавки (преимущественно до 2-5 %).

В настоящее время разработано и выпускается промышленностью огромное количество новых видов ССС различного назначения и применения. Следует подчеркнуть, что в условиях достаточно жесткой конкуренции производителей, точный состав большинства ССС представляет коммерческую тайну.

Современные предприятия по производству ССС имеют приятный внешний облик, они весьма компактны благодаря оснащению современным компактным и в то же время высокопроизводительным высокотехнологичным оборудованием, в первую очередь - мельницами, позволяющими получать ультра- и нанодисперсные порошки необходимых материалов. На этих предприятиях созданы хорошие условия труда для персонала, они относительно безопасны и не представляют большой угрозы окружающей среде благодаря наличию современных систем улавливания пыли и газа (рис. 2.34).

Предприятия по производству сухих строительных смесей

Рис. 2.34. Предприятия по производству сухих строительных смесей: а, б- общий вид; в - компьютеризованный центр управления

Классификация ССС осуществляется по различным принципам: состав смесей, условия и область их применения и т.д. Классификация ССС по виду вяжущего:

  • - ССС на минеральных связующих;
  • - ССС на органических связующих;
  • - ССС на полимерцементных связующих.

Классификация ССС по области применения:

  • 1) общестроительные (немодифицированные растворные и бетонные сухие смеси, кладочные растворные смеси, штукатурные смеси, шпатлёвки для стен, смеси для устройства полов и др.);
  • 2) специальные строительные (гидроизоляционные смеси, клеи и затирки для керамических настенных и напольных плит, ремонтные составы, сухие грунтовки, сухие краски и т.д.);
  • 3) нестроительные (жаростойкие, огнеупорные составы и огнезащитные составы; кислотоупорные, буровые растворные, тампонажные и литейные формовочные смеси и др.).

Классификация ССС по условиям применения:

  • - для внутренних и наружных работ;
  • - применение в условиях низких и отрицательных температур;
  • - использование при повышенных и высоких температурах;
  • - применение в условиях водопритока и т.д.

Состав модифицированных ССС включает в себя 4 основные группы компонентов:

  • - минеральные вяжущие;
  • - инертные наполнители;
  • - модифицирующие добавки для получения специальных свойств (в т.ч. водоудерживающие);
  • - полимерные связующие.

Минеральные вяжущие вещества используются в составе ССС как отдельно, так и в комбинации друг с другом. Известь в качестве основного вяжущего используется очень редко (лишь в специализированных составах для реставрации исторических зданий). Сухая строительная смесь в виде композиции гипс+портландцемент также используется мало (только для устройства безусадочных полов с жесткой поверхностью, т.к. при их совместной гидратации образовавшийся эттрингит может привести к разрушению получаемых изделий). Композиция известь+портландцемент (5-30 % извести) обычно способствует значительному улучшению основных физико-химических свойств строительного раствора.

Наполнители - природные материалы определенного состава и дисперсности, добавляемые в ССС для сокращения расхода вяжущих (без заметного уменьшения прочности) и уменьшения усадочной деформации. Основные наполнители - это преимущественно известняковая мука и кварцевый песок. В теплоизоляционных штукатурных ССС используются также пористые наполнители (керамзит, перлит, вермикулит, пенополистирол и т.д.). Наполнители должны иметь определенный размер фракций. Особые требования предъявляются к содержанию примесей, в первую очередь - глинистых (даже незначительные примеси глины существенно уменьшают адгезию раствора, соединения алюминия способны влиять на процесс гидратации цемента, а некоторые другие примеси инициируют разрушение дорогостоящих органических добавок). С целью обеспечения стабильности качества ССС обычно используют наполнители из одного месторождения.

Модифицирующие добавки (модификаторы), вводимые в ССС, предназначены для получения определенных технических и технологических характеристик этих материалов (в первую очередь — потребность удержания воды в затворенном растворе). Это связано с тем, что в результате впитывания некоторой части воды в основание (а также испарения), время пребывания цемента в фазе геля существенно сокращается, следовательно, степень гидратации уменьшается и, как следствие, снижается прочность. При введении, например, даже небольших количеств (0,02-7 %) водорастворимых эфиров целлюлозы (каждая молекула полимера может удерживать до 20000 молекул воды) вода в растворе фактически заменяется гомогенным желеобразным раствором метилцеллюлозы, в котором частички цемента и заполнителя находятся во взвешенном состоянии. Высокая водоудерживающая способность такой системы способствует полной гидратации цемента и позволяет раствору набирать необходимую прочность (полимер после ухода воды остается в виде тончайшей пленки на поверхностях между цементным камнем и наполнителем).

Полимерные связующие в составе ССС - это дисперсионные порошки полимерных частиц (на основе сополимеров винилацетата и этилена, винилхлорида, стирол-акрилата и т.п.), используемые для получения конечных материалов с теми или иными свойствами, которые недостижимы при использовании только традиционных минеральных вяжущих. Как и минеральные вяжущие, они предназначены для упрочнения изделий, но имеют совершенно иной механизм действия. Этот механизм заключается в следующем: полимерные связующие при диспергировании водой образуют двухфазные системы, а в процессе гидратации по мере расходования воды ее остатки концентрируется в порах цементного камня. В этих порах концентрируются и полимерные частицы, образуя эластичные «мостики», которые работают на растяжение и изгиб несравненно лучше, чем цемент. В итоге комбинация минеральных и полимерных вяжущих дает возможность производства ССС с повышенной прочностью конечных изделий и улучшенной адгезией (в т.ч. и к металлу, дереву, пластику, глазурованной плитке), а также с управляемыми характеристиками (пластичность, гидрофобность, текучесть и т.д.).

Основные требования к вяжущим и добавкам, используемым для производства ССС, зависят от ее вида и назначения (табл. 2.9).

Таблица 2.9 - Основные требования к вяжущим и добавкам

Г руппа

Наименование компонентов (состав)

Основные

требования

Минеральные

вяжущие

Гипсовые вяжущие (Г-2 ч- Г-22) в составе ССС (70-90 % масс.)

Быстрое схватывание

Известь гидратная кальциевая высокодисперсная (d < 0,6 мм, MgO < 5 %, непогасившиеся зёрна - 2-3 %, влажность - менее 5 %)

  • - Замедление начала схватывания;
  • - повышение трещиностойкости

Портландцемент высокопрочный бездобавочный (ПЦ Д-0 марки «500»), быстротвердеющий (прочность через 2 сут. > 25 МПа), высокодисперсный (SYR> 4500 см2/г)

  • - Быстрое схватывание;
  • - ранняя прочность

Глинозёмистый цемент

  • - Быстрое схватывание;
  • - ранняя прочность

Заполнители и наполнители

Заполнители - в основном известняковая мука и кварцевый песок (до 80 % объёма смесей) заданного состава, дисперсности, плотности и влажности

  • - Сокращение расхода вяжущих;
  • - уменьшение усадочной деформации (~ в 10 раз)

Наполнители - высокодисперсные минеральные (перлит - d < 1 мм, р = 0,01-0,1 г/см3) и органические материалы d ~ 0,05-0,16 мм (стекло-, полипропиленовые и др.волокна до ~ 1,5 кг/м3 раствора)

- Улучшение фракционного состава заполнителя(прочность изделий возрастает, хотя доля вяжущего остается прежней)

Модифицирующие добавки

Инертные вещества - вещества, не реагирующие с компонентами ССС, способные к гомогенному распределению в объеме смеси, негигроскопичные, быстро растворимые и быстро диспергируемые (2-10 мин)

  • - Получение конечных изделий с заданными характеристиками;
  • - ускорение или замедление схватывания;
  • - ускорение твердения;
  • - уменьшение усадки;
  • - биостойкость и т.д.

Наиболее важной задачей в технологии модифицированных ССС является подбор модификаторов для увеличения прочности изделий, регулирования сроков схватывания и т.д. (табл. 2.10).

Таблица 2.10 - Составы модифицирующих добавок

Модификаторы

Состав

Страна

Водоудерживающие

  • - Метилцеллюлоза (МЦ-100) и натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ);
  • - этилоксиэтилцеллюлоза (ЭОЭЦ);
  • - метилгидроксиэтилцеллюлоза (МГЭЦ)

Россия,

Швеция,

Г ермания, США

Воздухововлекающие

  • - Анионоактивные ПАВ;
  • - сульфонат олефина

Россия.

Г ермания

загущающие

  • - На основе эфира крахмала;
  • - на основе бентонитовых глин

Россия.

Г ермания

Пластифицирующие

  • - Нафталинформальдегидные (С-3);
  • - меламинформальдегидные и поликарбоксилатные

Россия.

Г ермания

Редиспер- гируемые полимерные порошки (РПП)

  • - На основе сополимеров винилацетата;
  • - на основе бутадиенстирольного латекса;
  • - на основе акрилата

Г ермания, Швейцария, США. Франция

Пеногасители

  • - Углеводороды;
  • - полигликоли на аморфном кремнеземе

Россия

При этом многие модификаторы являются достаточно дорогими импортными материалами, и составы их представляют собой коммерческую тайну (хотя вполне возможно, что они могут быть лишь тонкоизмельченными дешевыми и доступными материалами, производимыми также и на отечественных предприятиях).

Технология сухих строительных смесей достаточно проста и включает следующие основные стадии:

  • - сушка и фракционирование заполнителей (песков);
  • - сушка и размол минеральных наполнителей;
  • - дозировка вяжущих компонентов (гипс, известь, цемент);
  • - дозировка модифицирующих добавок;
  • - смешение вяжущих с модифицирующими добавками;
  • - герметичная упаковка (в основном в бумажных мешках).

Блок-схема и принципиальная технологическая схема производства ССС представлены на рис. 2.35 и 2.36.

Блок-схема получения сухих строительных смесей

Рис. 2.35. Блок-схема получения сухих строительных смесей

Принципиальная технологическая схема производства ССС

Рис. 2.36. Принципиальная технологическая схема производства ССС:

1 -узел загрузки; 2 - конвейер; 3 - сушилка; 4 - узел аспирации; 5 и 10 - питатели; 6 - элеватор; 7 - вибросито; 8 и 12 - бункеры; 9 - фильтр; 11 и 13 - дозаторы; 14 - смеситель; 15 - фасовочная машина

При этом основные компоненты (гипсовое и известковое вяжущие) из узла загрузки (1) попадают по наклонному конвейеру (2) в сушильный барабан (3), где и сушатся до минимального содержания остаточной влажности. Высушенные компоненты по элеватору (6) поступают на сито (7), подситовая фракция далее - в бункеры (8). С помощью питателей компоненты перемещаются в дозатор (11). Модифицирующие добавки из бункера добавок (12) также поступают в дозатор (13), далее - в смеситель (14), где смешиваются с основными компонентами. Смесь расфасовывается в мешки с помощью фасовочной машины (15).

Технологическая схема производства гипсо-известковой сухой строительной смеси на ООО «Бергауф Лаишево» (Татарстан) на основе Аракчинского гипсового вяжущего представлена на рис. 2.37.

Предприятие выпускает смеси десятков наименований, в которых основными компонентами являются вяжущие (гипсовые и известковые) и песок. Одна из марок смесей, например, имеет следующий ориентировочный состав, %: гипс:песок:известняк:перлит.гидратная известь:модификаторы - 50:37:11:1:1:(0,01-0,2). При этом кварцевый песок и известняковая мука служат заполнителями, перлит предназначен для уменьшения плотности, модификаторы (опагель, «Samsung», винная кислота) - для регулирования тех или иных свойств раствора смеси (для замедления схватывания, увеличения во- доудержания раствора и т.д.). Начало схватывания раствора смеси составляет более 1 ч, прочность изделий на сжатие и изгиб - 6,1 и 2,5 МПа, водопоглощение - 22 %.

Следует отметить, что предприятия компания «Бергауф» являются одними из самых современных и высокотехнологичных. Они выпускают более 40 наименований продуктов для всех видов отделочных работ: клей для плитки, штукатурки, шпатлевки, наливные полы, грунтовки и т.д. Компания, кроме того, имеет в своем арсенале один из лучших в стране научно-исследовательских центров по разработке инновационных продуктов, у которых нет аналогов на рынке.

Основными аппаратами в производстве сухих строительных смесей являются смеситель, сушилка для компонентов, классификатор и некоторые другие (рис. 2.38). При этом отличительной чертой смесителей является их способность достаточно быстро гомогенизировать порошки исходных компонентов, которые существенно отличаются как по размеру (преимущественно до 5 мм), так и по плотности (от 0,5 до 4 г/см3).

Технологическая схема получения ССС (ООО «Бергауф Лаишево», Татарстан)

Рис. 2.37. Технологическая схема получения ССС (ООО «Бергауф Лаишево», Татарстан)

Основное оборудование предприятий по производству ССС

Рис. 2.38. Основное оборудование предприятий по производству ССС: а - дозатор, б - барабанная сушилка, в - смеситель компонентов, г - машина упаковочная

Основные показатели качества сухих строительных смесей определяются их видом и назначением:

  • - растворные смеси (ГОСТ 28013): подвижность, водоудерживающая способность (90-95 %), расслаиваемость (не более 10 %), плотность (тяжелые - р > 1500 кг/м3, легкие - р < 1500 кг/м3);
  • - шпатлевки (ГОСТ 10277): цвет, внешний вид, условная вязкость, способность шлифоваться, прочность при ударе;
  • - плиточной клей: остаток на сите (н.б. 0,5 %); прочность на отрыв (н.м. 5 МПа); образование засыхающей пленки (не ранее 10 мин); сползание плитки (н.б. 0,5 мм); время для корректировки (н.м. 10 мин);
  • - изделия: прочность при сжатии (М4-М200), морозостойкость (F10-F100), средняя плотность.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >