Модифицирующие добавки к сухим строительным смесям

Современное производство сухих строительных смесей немысли-мо без использования модифицирующих добавок. Несмотря на то, что основные процессы формирования свойств строительных растворов определяется взаимодействиями в системе <минеральное вяжущее - заполнитель - вода>, введение в такую систему неорганических и органических модифицирующих добавок позволяет изменять практически все характеристики материала и получать строительные растворы с заданными свойствами, предназначенные для применения в различных, включая экстремальные, условиях. Применение модифицирующих добавок в составах сухих строительных растворных смесей позволило изменять в широких пределах технологические свойства растворных смесей и строительно-технические свойства растворов и открыло возможность широкого применения тонкослойных технологий и технологий машинного нанесения, позволило изменять в широких пределах технологические свойства растворов. Номенклатура таких добавок на сегодняшний день велика: к ним относятся поверхностно активные вещества (ПАВ), водорастворимые полимеры, водные дисперсии полимеров, добавки - электролиты и др.
Применение модифицирующих добавок в составах строительных растворов и бетонов имеет свою достаточно давнюю историю. Использование в качестве добавок в известковые бетоны и кладочные растворы растительного масла, крови животных, белка, куриных яиц, молочных продуктов, отваров древес-ной коры и т.п. позволило сохранить до настоящего времени храмы древних российских городов Владимира и Суздаля, мечети Бухары и Самарканда, знаменитый Карлов мост г. Праги и др. Однако с появлением гидравлических вяжущих модифицирующие добавки, применявшиеся мастерами в старину, отошли на второй план и были незаслуженно забыты. И только с начала тридцатых годов XX века использование модифицирующих добавок в бетонах и растворах вновь входит в практику строителей, но уже на новом научно-техническом уровне. К настоящему времени во многих промышленно развитых странах доля используемых в строительстве бетонов и растворов, приготовленных с использованием модифицирующих добавок, достигла 90-95%.
Следует отметить, что производителями большинства добавок для производства сухих строитель-ных смесей являются зарубежные фирмы.
На сегодняшний день в России не существует специального нормативного документа, регламентирующего применение добавок в составах сухих строительных смесей. ГОСТ 28013-98 <Растворы строительные. Общие технические условия> устанавливает применение добавок в строительных растворах. Существует ГОСТ 24211-91 <Добавки для бетонов. Общие требования>. Однако в перечень модифицирующих добавок, используемых при производстве сухих строительных смесей, в настоящее время входят продукты, которые в силу различных причин не применялись на момент разработки данного нормативного документа. Особенностью использования модифицирующих добавок в сухих строительных смесях является технология их применения. Если для приготовления бетонных и растворных смесей добавки вводятся с водой затворения в виде растворов, дисперсий, эмульсий и суспензий, то для сухих строительных смесей добавки используются исключительно в виде порошков, которые наряду с общими требованиями, предъявляемыми к модифицирующим добавкам, должны обладать низкой гигроскопичностью и равномерно распределяться в сухих и растворных смесях.
В соответствии с основными принципами классификации модифицирующих добавок, изложенными в ГОСТ 24211-91, и с учетом специфики производства сухих строительных смесей, модифицирующие добавки для сухих строительных растворных смесей в зависимости от основного эффекта действия классифицируют следующим образом:модифицирующие добавкирегуляторы реологических свойств;модифицирующие добавки -регуляторы процессов схватывания и твердения;модифицирующие добавки - регуляторы структуры;модифицирующие добавки - специального назначения;модифицирующие добавки -полифункционального действия.
В таблице приведены модифицирующие добавки, наиболее широко используемые российскими производителями сухих строительных смесей.
Наиболее широкое применение в производстве сухих строительных смесей нашли модифицирующие добавки первого класса - регуляторы реологических свойств. Добавки данного класса используют для модификации сухих строительных смесей практически любого назначения.
Второй класс модифицирующих добавок - регуляторов сроков схватывания и твердения используют для модификации ремонтных составов, составов для устройства полов, составов для механизированного нанесения, сухих строительных смесей на основе гипсовых вяжущих и т.д.
Модифицирующие добавки третьего класса - регуляторы структуры используются для модификации ремонтных, гидроизоляционных, штукатурных и т.п. составов.
Модифицирующие добавки четвертого класса - придающие раcтворам специальные свойства используют для составов сухих строительных смесей, к которым предъявляются особые, функциональные требования по условиям применения или эксплуатации.
К сожалению, каждый класс модификаторов в отдельности не мо-жет наряду с основным эффектом действия изменить в нужном направлении другие важные технологичес-кие и строительно-технические свойства растворных смесей и растворов, а в ряде случаев даже ухудшают их. Поэтому применение модифицирую-щих добавок пятого класса - полифункционального действия позволяет ослабить или совсем исключить отрицательное действие отдельных компонентов, сохранив при этом положительный эффект их действия. Добавки данного класса нашли применение в составах для устройства полов, штукатурных составах ручного и машинного нанесения и особенно в составах сухих строительных смесей со специальными свойствами.
Рассмотренная система класси-фикации добавок касается различных типов сухих смесей как общестроительного назначения, так и узкоспециального: жароупорных, защищающих от ионизирующих излучений, химически стойких и т.п. В специальных смесях основной эффект достигается не за счет добавок, а в результате замены вяжущего, заполнителя или того и другого на специальные компоненты. Например, для получения растворов, защищающих от проникающих (ионизирующих) излучений, в зависимости от вида излучения используют в качестве заполнителя: барит, железные руды, металлический скрап в случае у-излучения и заполнители из гранул полимеров в случае нейтронного излучения. Добавки в таких смесях играют такую же роль, как и в общестроительных: регулируют реологические свойства, кинетику схватывая и твердения и т.п.
Строго говоря, в данной классификации модифицирующих добавок представлены не все добавки, применяемые при производстве сухих строительных смесей. Однако основные принципы данной классификации позволяют определить место существующих и вновь создаваемых модифицирующих добавок и помогут определять основные направления рационального применения различных добавок.

Класс
Вид
Основа добавки (3)
Основные эффекты от применения (4)

Регуляторы реологических свойств строительных растворных смесей
1. Пластифицирующие1.1. Гиперпластификаторы1.2. Суперпластификаторы1.3. Сильнопластифицирующие1.4. Слабопластифицирующие
Поликарбоксилаты, полиакрилаты, меламинсульфонаты, нафталинсульфонаты, лигносульфонаты
Увеличение подвижности или снижение водопотребности, снижение водоотделения, повышение прочности, непроницаемости и морозостойкости

2. Водоудерживающие
Водорастворимые эфиры целлюлозы, поливиниловый спирт, полиэтиленоксид полисахариды, ксантан, сукциногликан
Повышение водоудерживающей способности, снижение водоотделения

Стабилизирующие (структурирующие)
Водорастворимые эфиры крахмала, тонкодисперская аморфная окись кремния (аэросил), бентониты
Снижение водоотделения, улучшение тиксотропных свойств, увеличение времени переработки

Регуляторы схватывания и твердения
4.1. Замедлители схватывания
Фосфаты, сахара, декстрин, соли лимонной и винной кислот, дигидросульфат калия
Увеличение времени переработки

4.2. Ускорители - схватывания - твердения
Алюминат натрия, фторид натрия, карбонат калия Хлорид кальция, аморфная окись алюминия, карбонат лития, формиат кальция, тонкодисперсный аморфный кремнезем
Ускорение схватывания Ускорение набора прочности

Регуляторы структуры
5.1. Воздухововлекающие
Ионогенные и неионогенные поверхностно-активные вещества, лаурил сульфат натрия, алкенсульфаты натрия, этоксилированные жирные спирты. Продукты полимеризации окиси пропилена и этилена, олефинсульфонаты
Повышение морозостойкости, непроницаемости, стойкости в агрессивных средах, снижение средней плотности. Улучшение удобоукладываемости, повышение морозостойкости, снижение опасности высолов.

5.2. Уплотняющие
Нитрат кальция, сульфат алюминия, хлорид железа, нитрат железа, аморфная окись кремния, бентонит
Повышение водонепроницаемости

Специального назначения
6.1. Гидрофобизирующие
Стеараты кальция, цинка, аллюминия, олеатнатрия, полисилоксаны, силаны на твердых носителях
Снижение водопоглощения раствора, повышение морозостойкости и стойкости в агрессивных средах

Специального назначения
6.2. Повышающие адгезию
Редиспергируемые порошки сополимеров вин ил ацетата, этилена, акрилата, версатата, виниллаурата и винилхлорида, бутадиенстирола, бутилакрилат-стирола
Увеличение прочности сцепления с основанием, повышение водонепроницаемости

6.3. Повышающие стойкость к биологической коррозии
Оловоорганические соединения, соли фтористой и крем нефтористо и кислот, пентахлорфенолят натрия, пиритион цинка, соли высших жирных аминов
Повышение биостойкости

6.4. Ингибиторы коррозии стали
Нитрит натрия, фосфаты, бораты щелочных металлов, декстрин, крахмал
Повышение коррозионной стойкости арматурных сеток

6.5. Противоморозные
Карбамид, карбонат калия, формиат натрия, формиат кальция, нитрит нитрат кальция
Обеспечение твердения раствора при отрицательной температуре

6.6. Изменяющие электропроводность
Графитовая мука, коксовая пыль
Повышение электропроводности раствора (бетона)

6.7. Дисперсноармирующие
Асбест, стальная фибра, волокна целлюлозы, полиамида, базальта, полипропилена, графита
Увеличение прочности, повышение трещи нестойкости, улучшение тиксотропных свойств

6.8-Пеногасители (антивспениватели)
Полиолы, диолы силиконы, на аморфном оксиде кремния
Регулирование процессов пенообразования

Модифицирующие добавки полифункционального действия
7.1. Пластифицирующе-воздухововлекающие
Комп. совместимых органических и неорганических добавок пластифицирующего, структурирующего и гидрофобного действия
Снижение водопотребности и водопоглощения, повышение прочности и морозостойкости

7.2. Пластифицирующе -стабилизирующие
Комплекс совместимых органических и неорган, добавок пластифицирующего, ускоряещего и стабилизирующего действия
Снижение водоотделения, повышение ПОДВИЖНОСТИ, прочности и морозостойкости

7.3. Водоудерживающие - повышающие адгезию
Комплекс совместимых органических и неорганических добавок водоудерживающего, повышающего адгезию и стабилизирующего действия
Повышение водоудерживающей способности, прочности сцепления с различными основаниями, непроницаемости и морозостойкости

7.4. Гидрофобизирующие - уплотняющие
Комп. совместимых органических и неорган, добавок гидрофобизирующего и уплотняющего действия
Повышение прочности, непроницаемости, снижение водопоглощения