Строительство и архитектура/4. Современные строительные материалы

К.т.н. Загороднюк Л.Х., аспирант Кудинова А.И.,

аспирант Сумской Д. А., студентка Чувакова К.С.,

студент Дмитриев Ю.А.

Белгородский государственный технологический университет

им. В. Г. Шухова, Россия

Особенности проектирования составов сухих строительных смесей

Сухие строительные смеси представляют собой весьма сложную полиминеральную композицию, состоящую из значительного количества компонентов, а физико-химические процессы в них обусловлены взаимодействием в системе « минеральное вяжущее – полимерное связующее – наполнитель - модифицирующие добавки - вода». Оптимальный выбор компонентов смешиваемой высоконаполненной дисперсной системы, как показали многочисленные исследования, гарантирует получение материала с требуемыми эксплуатационными характеристиками.

Строительные растворы на основе сухих смесей кардинальным образом отличаются от традиционных строительных растворов, что предопределяет специфические подходы к методу проектирования, обеспечивающие все этапы жизненного цикла строительных растворов на основе сухих смесей: сухих (порошкообразных) смесей, свежеприготовленного строительного раствора и затвердевшего раствора [1].

Оптимизация структуры и подбор вещественного состава различных искусственных конгломератов, как правило, осуществляется общим методом проектирования [2,3]. Создание строительных материалов различного назначения с эффективными свойствами требует методов индивидуального проектирования их состава с обеспечением требуемых структур. Для обеспечения гарантированного качества и долговечности службы строительных растворов на основе сухих смесей различного функционального назначения требуется разработать надежные принципы проектирования составов их.

Проектирование оптимального состава сухих смесей является одной из основных технологических операций.

При проектировании составов сухих смесей в лабораторных условиях следует с предельно допустимой точностью моделировать реальные эксплуатационные условия.

Предлагаемый нами метод проектирования строительных растворов на основе сухих смесей включает шесть этапов:

1. Составление задания на проектирование состава строительного раствора на основе сухой смеси с обоснованием главных показателей: технологических, физико-механических, строительно-эксплуатационных.

2. Подбор сырьевых материалов с позиций их доступности, целесообразности и обеспечения требуемого уровня качества готовой продукции.

3. Определение основных свойств сырьевых компонентов и обоснование их применения.

4. Проектирование минерального состава сухих строительных смесей.

5. Модификация сухих строительных смесей различными органическими, органоминеральными добавками в соответствии с заданными техническими свойствами: сухой смеси, технологическими параметрами растворной смеси и техническими характеристиками затвердевшего раствора.

6. Пробные замесы в лабораторных условиях и испытания образцов с предельно возможным моделированием натурных условий с выявлением оптимальных составов и корректировка составов с рациональным расходом сырьевых компонентов;

7. Апробирование и корректировка установленного состава в производственных условиях.

Задание на проектирование включает главные показатели строительно-эксплуатационных свойств с учетом тщательного анализа условий работы строительного раствора на основе сухих смесей в конструкции или в сооружении. При этом, необходимо учитывать характеристику природно-климатического района строительства, область применения и условия службы материала, технические характеристики смесей, требования по долговечности и т.д. Если необходимые данные отсутствуют, то следует собрать необходимые данные с выявлением реальных эксплуатационных условий и особенностей службы материала в летний и зимний периоды, скорость и размеры температурных перепадов, влажностные условия работы материала, возможные агрессивные воздействия и т.д.

Принятие сырьевых материалов является ответственной частью проектирования составов. При выборе материалов необходимо руководствоваться доступностью материалов в данном регионе, экономической целесообразностью использования их, нормативной документацией на сырьевые материалы, а также и нестандартными методами, отражающими специфические свойства используемых материалов в строительных растворах на основе сухих смесей. Особенности минеральных компонентов, их подготовка к использованию обеспечивает важную основу физико-химических и физико-механических показателей строительного раствора и затвердевшего минерального камня и, в конечном счете, долговечность конечного материала.

От рациональности выбора сырьевых компонентов и их взаимодействий в созданной системе будет определяться строительно-технологические и эксплуатационные свойства раствора.

Выбор составляющих компонентов сухих строительных смесей, определение основных свойств сырьевых ингредиентов и обоснование их применения обеспечивает получение продукции стабильного качества с требуемым уровнем строительно-технических свойств, отвечающей требованиям современного строительного рынка.

Разработку составов смесей следует проводить на основании теоретических положений и экспериментальных данных, полученных на конкретных сырьевых материалах, методом постепенного приближения заданных параметров к требованиям технического задания. В зависимости от плотности и прочности смеси производят подбор оптимального гранулометрического состава заполнителей для сухих строительных смесей с целью создания наиболее плотной упаковки для плотных растворных смесей [4] или же наименее плотной упаковки, обеспечивающей наибольшую пористость для теплоизоляционных растворов [5].

Учитывая, что сухие строительные смеси это многокомпонентные системы, то дальнейшую оптимизацию - модификацию сухих смесей различными органическими, органоминеральными добавками, в соответствии с заданными свойствами сухой смеси, а также технологическими параметрами растворной смеси, и техническими характеристиками конечного продукта - затвердевшего раствора, следует осуществлять методом математического планирования по многофакторным планам [4,5]. Следует учитывать особенности влияния отдельных функциональных добавок в системе, так повышение дозировок отдельных добавок может привести к изменению свойств общей системы, составляющие элементы системы проявляют свои свойства по линейным зависимостям изменений свойств, при изменении концентрации компонентов. Использование этого метода позволяет, исходя из технологической и экономической целесообразности, варьируя расходом функциональных добавок, установить минимальное их использование, обеспечивающего получение материала с требуемыми свойствами и снижения себестоимости модифицированных смесей.

Изготовление пробных замесов проектного состава осуществляют в лабораторных условиях по полученным математическим расчетным значениям. При необходимости проводятся уточняющие эксперименты. Посредством лабораторных испытаний устанавливают качество сухой смеси, растворной смеси и отформованного раствора по всем требуемым свойствам в зависимости от назначения. Если математические значения и реальные практические результаты совпадают, то работу над созданием требуемого состава считают законченной.

Разработанный и проверенный в лабораторных условиях состав требует проверки в производственных условиях. Разработанная рецептура, отвечающая требованиям технического задания, проходит апробацию на производственной линии. Выпускается опытная партия, которая проходит испытания в независимой лаборатории. При получении положительного заключения на полученный материал, разработанный состав запускается в серийное производство.

Предложенная методика проектирования составов сухих строительных смесей различного функционального назначения позволила получить продукцию с гарантированными и стабильными показателями качества, при оптимальном расходе минеральных и органических компонентов, которая обеспечила высокую технико-экономическую эффективность строительных растворов и успешную реализацию в условиях возрастающей конкуренции на строительном рынке.

Литература:

1. Лесовик В.С., Загороднюк Л.Х., Гайнутдинов Р. Специфика твердения строительных растворов на основе сухих смесей. Вестник Центрального регионального отделения РААСН.- Белгород: РААСН, БГТУ им. В Г.. Шухова, 2014. – С 93-98.

2. Росс, Х. Штукатурка: практическое руководство. Материалы, техника производства работ, предотвращение дефектов./ Х. Росс, Ф. Шталь.- СПб.: РИА «Квинтет», 2006.- 173 с.

3. Справочник по бетонам и растворам./ А.П. Чехов, А.М. Сергеев, Г.Д. Дибров. - 2-е изд.перераб. и доп. – Киев, Будiвельник, 1979, 256с.

4. Загороднюк, Л.Х. Эффективные строительные смеси для теплоизоляционных работ: монография/ Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина.-Белгород: Изд-во БГТУ, 2010.-181с.

5. Загороднюк, Л.Х. Сухие теплоизоляционные смеси на композиционных вяжущих: монография/ Л.Х. Загороднюк. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2014.-216с.