Строительные растворы — это смеси из вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя, приобретающие в результате процесса твердения однородную камнеподобную структуру. До затвердевания их называют растворными смесями и используют для каменной кладки стен, фундаментов и оштукатуривания поверхностей различных конструкций. По виду вяжущих веществ и добавок различают растворы цементные, известковые, цементно-известковые, цементно-глиняные и некоторые другие комбинации
Свойства строительных растворов
Удобоукладываемость – это свойство растворной смеси легко укладываться плотным и тонким слоем на пористое основание и не расслаиваться при хранении, перевозке и перекачивании растворонасосами. Она зависит от подвижности и способности смеси.
Подвижность смесей характеризуется глубиной погружения металлического конуса (массой 300 г) стандартного прибора. Подвижность назначают в зависимости от вида и отсасывающей способности основания. Для кирпичной кладки подвижность раствора составляет 9-13 см, для заполнения швов между панелями и другими сборными элементами – 4-6 см, а для вибрирования бутовой кладки – 1-3 см.
Водоудерживающая способность – это свойство растворной смеси сохранять воду при укладке на пористое основание, что необходимо для сохранения подвижности смеси, предотвращения расслоения и хорошего сцепления раствора с пористым основанием. Водоудерживающую способность увеличивают путем введения в растворную смесь неорганических дисперсных (состоящих из мелких частиц) добавок и органических пластификаторов. Смесь с этими добавками отдает воду пористому основанию постепенно, при этом он становится плотнее, хорошо сцепляется с кирпичом, отчего кладка становится прочнее. Удобоукладываемую растворную смесь получают, если правильно назначен зерновой состав ее твердых составляющих, определяемой соотношением песка, вяжущего и дисперсной добавки. Тесто вяжущего заполняет пустоты между зернами песка и равномерно покрывает песчинки тонким слоем, уменьшая внутреннее трение. С удобоукладываемой растворной смесью удобно работать, в результате повышается производительность труда. От удобоукладываемости растворной сети зависит качество каменной кладки. Правильно подобранная растворная смесь заполняет неровности, трещины, углубления в кирпиче или камне, поэтому получается большая площадь контакта между раствором кирпичом (камнем), в результате прочность и монолитность кладки возрастает. Увеличивается долговечность стен.
Основным свойством строительных растворов являются: прочность (марка) к заданному сроку твердения, сцепление с основанием, морозостойкость и Деформативные характеристики: усадка в процессе твердения, влияющая на трещиностойкости, модуль упругости, коэффициент Пуассона.
Прочность при сжатии определяют испытанием образцов-кубиков с длиной ребра 7,07 см в возрасте, установленном в стандарте или технический условиях на данный вид раствора. Изготовление образцов из растворной смеси подвижностью менее 5 см производят в обычных формах с поддоном, а из смеси с подвижностью 5 см и более – в формах без поддона, установленных на основании-кирпиче (покрытой смоченной водой газетной бумагой).
Прочность смешанных растворов зависит от количества введенной в раствор извести или глины. Оптимальная добавка известкового или глинистого теста, позволяющие получить удобоукладываемые растворные смеси и плотные растворы, соответствует максимуму на кривых прочности (см. В.Г. Микульского Строительные материалы, с. 307 — график влияния дисперсных добавок (извести, глины) на прочность растворов состава (цемент : песок 1-1; 2-1:4; 3-1:5; 4-1:6; 5-1:9) для растворных смесей разного состава – от жирных 1:3 до «тощих» состава 1:9; состав указан в объемных частях – цемент : тесто : песок.
На основании Закономерностей, управляющих прочностью растворов, составлены таблицы рекомендованных составов разных марок, которыми широко пользуются на практике.
Строительные растворы по прочности в 28-суточном возрасте при сжатии делят на марки: 4, 10 25, 50, 75, 100, 150, 200. Растворы марок 4 и 10 изготовляют на воздушной и гидравлической смеси и др.
Понижение температуры замедляет рост прочности растворов.
Следовательно при низких положительных температурах прочность раствора в возрасте 28 сут составляет 55-72% от марки.
Поэтому в зимнее время широко применяют растворы с химическими добавками (поташа, нитрата натрия) понижающим температуру замерзания раствора и ускоряющими набор его прочности. Зимой марку раствора для каменной кладки (без тепляков) и монтажа крупнопанельных стен обычно повышают на одну ступень против марки при летних работах (например, 75 вместо 50).
Морозостойкость раствора характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают насыщения водой стандартные образцы-кубики размером 7,07х7,07х7,07 см (допускается снижение прочности образцов не более 25% и потеря массы не свыше 5%).
Строительные растворы для каменной кладки наружных стен и наружной штукатурки имеют марки по морозостойкости: F10, F15, F25, F35, F50, причем марка повышается для влажных условий эксплуатации. В таких условиях растворы удовлетворяют и более высоким требованиям по морозостойкости: F 100, F 150, F 200, F 300. Морозостойкость растворов зависит от вида вяжущего вещества, водоцементного отношения, введенных добавок и условий твердения.
Классификация строительных растворов
По плотности в сухом состоянии растворы делят: на тяжелые сплотностью 1500 кг/м3 и более, для их изготовления применяют тяжелые кварцевые или другие пески; легкие растворы, имеющие плотность менее 1500 кг/м3 , заполнителями в них являются легкие пористые пески из пемзы, туфов, шлаков, керамзита и других легких мелких заполнителей.
По виду вяжущего строительные растворы бывают: цементные, приготовленные на портландцементе или его разновидностях; известковые — на воздушной или гидравлической извести, гипсовые — на основе гипсовых вяжущих веществ — гипсового вяжущего, ангидритовых вяжущих; смешанные — на цементно-известковом вяжущем. Выбор вида вяжущего производят в зависимости от назначения раствора, предъявляемых к нему требований, температурно-влажностного режима твердения и условий эксплуатации здания или сооружения.
По назначению строительные растворы делят: на кладочные для каменных кладок и кладки стен из крупных элементов; отделочные для штукатурки, изготовления архитектурных деталей, нанесение декоративных слоев на стеновые блоки и панели; специальные, обладающие некоторыми ярко выраженными или особыми свойствами (акустические, рентгенозащитные, тампонажные и т.д.). Специальные растворы имеют узкое применение.
По физико-механическим свойствам растворы классифицируют по двум важнейшим показателям: прочности и морозостойкости, характеризующим долговечность раствора. По величине прочности при сжатии строительные растворы подразделяют на восемь марок: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200. Растворы М4 и 10 изготовляют на местных вяжущих (воздушной и гидравлической извести и др.). По степени морозостойкости в циклах замораживания растворы имеют девять марок морозостойкости: от F10 до F300.
Состав раствора обозначают количеством (по массе или объему) материалов на 1 м3 раствора или относительным соотношением (также по массе или объему) исходных сухих материалов. При этом расход вяжущего принимают за 1. Для простых растворов, состоящих из вяжущего и не содержащих минеральных добавок (цементных или известковых растворов) состав будет обозначен, например, 1:6, т. е. на 1 ч. вяжущего приходится 6 ч. песка. Состав смешанных растворов, состоящих из двух вяжущих или содержащих минеральные добавки, обозначают тремя цифрами, например 1:0,4:5 (цемент:известь:песок). Однако следует учитывать, что в цементных смешанных растворах за вяжущее принимают цемент совместно с известью.
В качестве мелкого заполнителя применяют: для тяжелых растворов — кварцевые и полевошпатовые природные пески, а также пески, полученные дроблением плотных горных пород; для легких растворов — пемзовые, туфовые, ракушечные, шлаковые пески. Для обычной кладки кирпича, камней правильной формы, в том числе и блоков, наибольший размер зерен песка не должен превышать 2,5 мм; для бутовой кладки, а также замоноличивания стыков сборных железобетонных конструкций и для песчаного бетона — не более 5 мм; для отделочного слоя штукатурки— не более 1,2 мм.
Минеральные и органические добавки применяют для получения удобоукладываемой растворной смеси при использовани портландцементов. В качестве эффективных минеральных добавок в цементные растворы вводят известь в виде теста. Добавка извести в цементных растворах повышает водоудерживающую способность, улучшает удобоукладываемость и дает экономию цемента. В качестве неорганических дисперсных добавок применяют активные минеральные добавки — диатомит, трепел, молотые шлаки и т. д.
Поверхностно-активные добавки используют для повышения пластичности растворной смеси и уменьшения расхода вяжущего, вводят в растворы десятые и сотые доли процента от количества вяжущих. В качестве поверхностно-активной органической добавки применяют сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ), гидролизированную боенскую кровь (ГК), мылонафт, гидрофобнопластифицирующую добавку «флегматор» и др.
Требования к качеству вяжущих, заполнителей, добавок и воды такие же, как и к материалам, применяемым для приготовления бетонов.
Применение строительных растворов
- Цементные растворы нередко используются в каменной и кирпичной кладке в случаях, когда конструкция расположена ниже уровня подпочвенных вод, а также для оштукатуривания цоколей, наружных стен, карнизов, заливания стяжек пола. Для помещений с влажностью выше 60% это оптимальный тип строительного раствора.
- Глиняные смеси обычно используют как кладочные — для труб, очагов и печей, а также для наземной части строений, не подверженной воздействию влаги. Пластичность материала обуславливает малую степень усадки, однако и твердеет такой состав относительно медленно.
- Сложные растворы — в состав которых входит несколько типов вяжущих веществ — наиболее популярны благодаря тому, что они обладают достоинствами смесей на основе различных компонентов. Они также обладают более высокой прочностью по сравнению с простыми растворами и широко используются для кладочных и штукатурных работ. Наиболее часто в данной категории находят применение цементно-известковые смеси.
Специальные строительные растворы
- Для заполнения швов в сборных железобетонных конструкциях используют составы на основе цемента и кварцевого песка без применения добавок, провоцирующих развитие коррозии (СНиП 2.03.11-85), подвижность их составляет 7–8 см. Маркировка применяемого раствора должна соответствовать маркировке бетона, из которого изготовлены соединяемые элементы.
- Инъекционные растворы содержат в своем составе цемент и песок и применяются для заполнения каналов предварительно напряженной конструкции. Их прочность соответствует маркам М300 и выше. Также материал отличается водоудерживающей способностью и морозостойкостью. Для уменьшения вязкости строительной смеси данного типа могут использоваться мылонафт или присадки СДБ.
- В состав гидроизоляционных растворов входят цемент марок М400 и выше и кварцевый или искусственный тяжелый песок. Если изготовленные из такого материала конструкции будут подвержены воздействию агрессивной среды, в них также добавляют сульфатостойкий портландцемент — обычный или пуццолановый. Для обеспечения водонепроницаемости швов и стыков раствор замешивают на воднепроницаемом расширяющемся цементе.
- Тампонажные растворы необходимы для тампонирования скважин. Все типы данной категории составов быстро схватываются и обладают высокой водоотдачей. Заполняя пустоты и трещины в горной породе, они способны противостоять напору подземных вод и проявлять устойчивость к воздействию агрессивной среды. В зависимости от условий, в которых будет использоваться раствор, он может быть изготовлен на основе пуццоланового, сульфатостойкого портландцемента или шлакопортландцемента — для агрессивных сред — или на основе тампонажного портландцемента — если воды напорные.
- Акустические растворы обладают звукопоглощающими свойствами и используются для оштукатуривания стен. В качестве вяжущих в них добавляют гипс, портландцемент, известь или их смесь, а также каустический магнезит. В роли наполнителя выступает легкий песок фракцией 3–5 мм из шлака, пемзы, керамзита и других веществ.
- Рентгенозащитные растворы также применяются для штукатурных работ — в рентген-кабинетах. Вяжущие в них — цемент и портландцемент, а наполнители — измельченный барит и другие тяжелые горные породы. Также в состав материала включают литий, водород и кадмий.
Песок и глина в строительных растворах
Пески-заполнители бывают природные (тяжелые) — кварцевые, полевошпатные — либо искусственные. Крупность песков должна соответствовать толщине шва и характеру кладки. Так, для бутовой кладки применяют песок с зернами не крупнее 5 мм, а для кирпичной — не крупнее 3 мм. Зернистость песка приблизительно определяют на ощупь. Размеры зерен крупного песка более 2,5 мм, среднего — от 2 до 2,5 мм, мелкого — менее 1,5 мм. В строительных растворах заполнители обычно занимают 60-65% объема. Для растворов марок 25 и 50 допускаемая загрязненность песков глиной и пылью не более 10 %, для раствора марки 10 — до 15 %. При необходимости песок промывают. В качестве легких заполнителей применяют пески ракушечные, шлаки котельные и доменные гранулированные, керамзитовый песок. В зависимости от плотности искусственный песок подразделяют на марки по насыпной плотности от 250 до 1100 (цифры означают насыпную плотность песка, кг/м3). Глина вводится в известковые и цементные растворы в виде добавки в количествах по объему к цементу 1:1. Добавка глины улучшает зерновой состав, повышает водоудерживающую способность, улучшает удобоукладываемость, увеличивает плотность раствора. Глина состоит из различных минералов, поэтому бывает разного цвета. Различают тощие, средние и жирные глины. Тощие обычно применяют в чистом виде, средние и жирные добавляют в раствор в меньшем количестве.
Приготовление кладочных строительных растворов
Кладочный раствор можно готовить в бетономешалке емкостью 0,15 м3 либо вручную. Цементный раствор готовят практически аналогично бетону. В металлический либо деревянный ящик из досок толщиной 25–30 мм с обитым кровельным железом днищем размерами 1×0,5 м или 1,5×0,7 м и высотой 0,2–0,25 м сначала засыпают ровным слоем необходимое количество ведер песка, сверху — полное ведро цемента. Далее смесь перелопачивают до однородной по цвету массы, поливают из лейки отмеренным количеством воды и продолжают перелопачивать до получения однородного состава. . Приготовленный раствор должен быть израсходован в течение 1,5 часов, чтобы он не потерял прочности.
Песок для приготовления раствора необходимо предварительно просеять через сито с ячейками 10×10 мм (для каменной кладки). О соотношении песка и цемента для растворов и штукатурки читайте — Здесь. Раствор из известкового теста готовят сразу, перемешивая его с песком и водой до однородного состава. Цементно-известковый раствор готовят из цемента, известкового теста и песка. Известковое тесто разводят водой до густоты молока и процеживают на сите с ячейками 10×10 мм. Из цемента и песка готовят сухую смесь, затворяют известковым молоком до требуемой густоты (консистенции теста). Цементно-глиняный раствор готовят аналогично цементно известковому.
Отделочные растворы.
Различают отделочные растворы — обычные и декоративные.
· Отделочные растворы приготовляют на цементах, цементно-известковых, известковых, известково-гипсовых вяжущих. В зависимости от области применения отделочные растворы делят на растворы для наружных и внутренних штукатурок. Составы отделочных растворов устанавливают с учетом их назначения и условий эксплуатации. Эти растворы должны обладать необходимой степенью подвижности, иметь хорошее сцепление с основанием и мало изменяться в объеме при твердении, чтобы не вызывать образования трещин штукатурки.