Строительные растворы

Строительные растворы представляют собой составленные в нужных пропорциях смеси вяжущего вещества, мелкого заполнителя, воды и специальных добавок, которые способны превращаться через определенное время в камневидное тело.

〉 В основу групповой классификации строительных растворов положены следующие ведущие признаки: плотность раствора, вид вяжущего вещества, назначение и физико-механические свойства растворов.

〉 Основными свойствами строительных растворов являются удобоукладываемость, подвижность, водоудерживающая способность, прочность и долговечность.

Различают строительные растворы в зависимости от вида вяжущего:

1. Воздушные растворы способные твердеть в сухих условиях. К таким растворам относят гипсовые растворы, глиняные и другие.

2. Гидравлические растворы способные твердеть во влажных условиях или в воде. К таким растворам относят цементные.

Приготовленные растворы  на одном вяжущем материале принято называть простыми, а с использованием нескольких видов вяжущих-смешанными. В зависимости от объемной массы в сухом состоянии растворы делят на тяжелые и легкие. Для приготовления легких растворов используют легкие заполнители. Такие растворы имеют объемную массу не более 1200 кг/м³.

Для приготовления тяжелых растворов используют тяжелые заполнители,поэтому объемная масса таких растворов имеет 1200 кг/м³  и более. Строительные растворы используются в строительных работах в зависимости от их свойств, к которым по мимо объемной массы можно относить и прочность, подвижность а также водоудерживающая способность растворной смеси.

Прочность раствора характеризует его марка. Марку раствора определяют методом испытаний контрольных образцов, представляющие собой кубики с гранью 7,07 см, изготовленные из данного раствора. Как правило кубики испытывают в возрасте 28 дней. Таким образом для строительных растворов установлено восемь марок :- 4, 10, 25, 75, 100, 150, 200, 300.

Требуемая прочность строительных растворов обеспечивается необходимым количеством определенного вяжущего вещества, а также подбором гранулометрического состава заполнителя. Для того чтобы было удобно работать со строительным раствором он должен обладать пластичностью. Пластичность раствора характеризуется подвижностью растворной смеси.

Рисунок №1. Конус стандартный для определения подвижности раствора

Подвижность растворной смеси можно определить по глубине погружения в нее под действием силы тяжести стандартного жестяного конуса (смотри рисунок №1) высотой  15 см и углом при вышине 30°, масса конуса 300 г. Подвижность раствора зависит от состава ,то есть от соотношения между заполнителем и вяжущим веществом , их вида, а также от массы воды.

Масса воды определяется водовяжущим отношением, которое представляет собой число, показывающее  сколько массовых( объемных ) частей воды в растворе должно приходиться на одну массовую (объемную) часть вяжущего вещества.

Составы простых строительных растворов обозначают отношением двух чисел, например:

известковый штукатурный раствор состава 1:3. Это означает что в таком составе на одну часть извести приходится три части заполнителя. Другими словами первое число ( в данном случае единица) выражает одну массовую или объемную часть вяжущего вещества. Второе число показывает сколько объемных или массовых частей заполнителя приходится на одну часть вяжущего.

Составы смешанных строительных растворов состоят из трех чисел например, 1: 0,2: 3. Первое число-единица выражает одну часть основного вяжущего вещества, второе число выражает сколько частей дополнительного вяжущего необходимо взять кроме основного вяжущего. Третье число выражает число частей заполнителя приходящиеся на одну часть основного вяжущего.

Например состав 1: 0,2 :3  цементно-известкового раствора означает что для приготовления такого раствора необходимо взять 1 часть цемента, 0,2 извести и трех частей песка.

Кроме выше сказанного строительные растворы в зависимости от назначения могут быть :

1. Кладочные ,

2. Отделочные,

3. Специальные строительные растворы.

Кладочный раствор

Составы кладочных растворов  и вид исходного вяжущего зависят от характера конструкций и условий их эксплуатации. Растворы для каменных кладок и для кладки крупных элементов стен и их монтажа  приготовляют на вяжущих следующих видов:

На портландцементе и шлакопортландцементе -применяют для монтажа стен из панелей и крупных бетонных и кирпичных блоков, для изготовления виброкирпичных панелей и крупных блоков, для обычной кладки на растворах высоких марок а также для кладки выполняемой способом замораживания. На основе извести, если не требуются растворы высоких марок и местных вяжущих( известково-шлаковых и известково-пуццолановых)-для малоэтажного строительства. Растворы на местных вяжущих не следует применять при температуре ниже 10°С. Растворы на местных вяжущих не следует применять при температуре ниже 10°С. Растворы на пуццолановом и сульфатостойком портландцементе, применяют для конструкций работающих в условиях воздействия агрессивных и сточных вод.

Строительные кладочные растворы изготовляют трех видов: цементные, цементно-известковые и известковые. Цементные растворы применяют для подземной кладки и кладки ниже гидроизоляционного слоя, когда грунт насыщен водой, то есть в тех случаях, когда необходимо получить раствор высокой прочности и водостойкости.

Цементно-известковые растворы представляют собой смесь цемента, известкового теста, песка и воды.Эти растворы обладают хорошей удобоукладываемостью, высокой прочностью и морозостойкостью. Цементно-известковые растворы применяют для возведения подземных и надземных частей зданий.

Известковые растворы обладают высокой пластичностью, хорошо сцепляются с поверхностью и имеют малую усадку. Они отличаются довольно высокой долговечностью, но не являются медленнотвердеющими. Известковые растворы применяют для конструкций, работающих в надземных частях зданий, испытывающих небольшое напряжение. Состав известковых растворов зависит от качества применяемой извести.

Подвижность кладочных растворов принимают в зависимости от их назначения и способа укладки в следующих пределах: для заполнения горизонтальных швов при монтаже стен из бетонных и виброкирпичных панелей и для расшивки вертикальных и горизонтальных швов -5…7 см. Для изготовления крупных блоков из кирпича, заполнения горизонтальных швов при монтаже стен из бетонных блоков, блоков из кирпича, бетонных камней и камней из легких пород ( туфы, пемза и другие)-9…13 см.

Для бутовой кладки -4…6 см, а для заливки пустот в ней -13…15 см.Расход цемента при приготовление растворов на  1 м³ песка при подборе состава раствора устанавливают в зависимости от требуемой долговечности и условий эксплуатации. Для цементно-известковых растворов  норма цемента на 1 м³ песка -не менее 75 кг. Для надземной кладки с относительной влажностью воздуха помещений свыше 60% и кладки фундаментов во влажных грунтах расход цемента в цементно-известковых растворах должен составлять не менее 100 кг на 1м³ песка.

Указанные расходы цемента относятся к песку в рыхло-насыщенном состоянии при естественной влажности 1…3%. Кладочные растворы для кладки камней правильной формы  приготовляют на песке с крупностью зерна до 2,5 мм.  Растворы для кладки бутовых камней приготовляют на песке с крупностью зерен до 5 мм.

Для получения растворов необходимой подвижности и водоудерживающей способности в из состав водят органические или неорганические пластификаторы. Применение добавок для кладки ниже наивысшего уровня грунтовых вод не допускается. Для каменной кладки наружных стен используют цементно-известковые растворы марок: для зданий при относительной влажности воздуха помещений -60% и менее-не ниже М10.

При повышении влажности до 75 % марка раствора должна быть не менее М25, а при влажности 75% и более, марка раствора не менее М50. Для подземной каменной кладки и кладки цоколей ниже гидроизоляционного слоя используют цементные и цементно-известковые растворы не ниже М25…50.

При армированной кладке стен марка растворов по прочности должна быть следующая: при сухих условиях эксплуатации ( относительная влажность воздуха помещений до 60%) не менее М25, а во влажных ( относительная влажностьвоздуха помещений выше 60%) не менее М50. Для кладки столбов, простенков, перемычек,карнизов, сводов и других частей зданий применяют растворы М25 …50.

Для заполнения горизонтальных швов при монтаже стен из панелей используют растворы не ниже М100 для панелей из тяжелого бетона и не ниже М50 для панелей из легкого бетона. При кладке стен из панелей крупных блоков и обычной каменной кладки в зимних условиях марка раствора по прочности назначается в зависимости от температуры наружного воздуха и с учетом несущей способности конструкции.

В растворы применяемые при монтаже стен из бетонных и виброкирпичных панелей и крупных блоков в зимних условиях широко применяют химические добавки , способные понижать температуру замерзания раствора и ускорять набор его прочности. Для таких целей в растворные смеси вводят поташ в количестве 10…15% от массы воды затворения, нитрит натрия в количестве 5…10%, хлорид кальция, аммиачная вода и другие.

Для приготовления кладочных растворов можно воспользоваться приведенной таблицей №1.

Таблица №1. Состав и марки цементно-песчанных а также цементно-известковых растворов.

 

Отделочные растворы

Отделочные растворы приготовляют на цементах, цементно-известковых, 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 вызвать образования трещин штукатурки.

Подвижность отделочных растворов и предельная крупность применяемого песка для каждого слоя штукатурки различны. Подвижность раствора для подготовительного слоя при механизированном нанесении составляет от 6 до 10 см, а при ручном нанесении от 8 до 12 см. Наибольшая крупность песка при этом не должна превышать 2,5 мм.

Отделочные слои растворов содержащих гипс, должны иметь большую подвижность ( 9…12 см) чем растворы без содержания гипса( 7…8 см). Для регулирования сроков схватывания в гипсовые растворы вводят замедлители твердения. Для отделочного слоя применяют мелкие пески крупностью не более 1,2 мм.Для увеличения подвижности штукатурных растворов вводят в смесь  органические пластификаторы.

Для наружных штукатурок каменных и монолитных бетонных стен зданий с относительной влажностью воздуха помещений до 60% применяют цементно-известковые растворы а для деревянных и гипсовых поверхностей в районах с устойчиво-сухим климатом применяют известково-гипсовые растворы.

Для наружной штукатурки цоколей, поясков карнизов и других участков стен, подвергающихся систематическому увлажнению, применяют цементные и цементно-известковые растворы на портландцементах.  Для внутренней штукатурки стен и перекрытий здания при относительной влажности воздуха помещений до 60% применяют известковые, гипсовые, известково-гипсовые  и цементно-известковые растворы.

Декоративные растворы

Декоративные цветные растворы применяют для заводской отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и крупных блоков, для отделкимфасадов зданий и элементов городского благоустройства а также для штукатурок внутри общественных зданий. Декоративные растворы, применяемые для отделки железобетонных панелей должны быть не менее М50, а для отделки панелей из легких бетонов -не более М50. Марка отделочных растворов по морозостойкости должна быть не менее F35.Водопоглощение растворов с заполнителями из кварцевого песка должно быть не более 8%, а растворов с заполнителями из пород с пределом прочности ниже 40МПа-не более 12%.

Для приготовления декоративных растворов в качестве вяжущих применяют : портландцементы ( обычный, белый и цветной) для отделки слоистых железобетонных панелей и панелей из бетонов на легких пористых заполнителях. Известь или портландцемент ( обычный, белый и цветной) применяют для лицевой отделки панелей из силикатного бетона и для цветных штукатурок фасадов зданий. Известь и гипс применяют для цветных  штукатурок внутри зданий.

В качестве заполнителей для цветных декоративных растворов используют промытый кварцевый песок и песок, получаемый дроблением гранита, доломита, мрамора известняка, туфа и других белых и цветных горных пород. Для придания отделочным слоям блеска, вводят в состав растворов до 1% слюды или до 10% дробленного стекла. В качестве красителей применяют щелочестойкие и светостойкие природные и искусственные пигменты, такие как охра, сурик железный, оксид хрома, ультрамарин и другие.

Подбор состава декоративного раствора производят опытным путем. Подвижность декоративных растворов аналогична подвижности растворов для обычной штукатурки. Подвижность декоративных растворов для отделки панелей и крупных блоков устанавливают техническими условиями на изготовление этих изделий.

Водоудерживаемая способность, подвижность и атмосферостойкость декоративных цветных растворов повышают путем введения в растворную смесь гидрофобизующих добавок ( мылонафта) или пластифицирующей добавки СДБ. Иногда применяют сухие растворные смеси, которые на месте работ затворяют водой. Для подбора ориентировочных  составов штукатурных  цементно-известковых и цементно — глиняных растворов для штукатурки по кирпичу, камню и бетону можно воспользоваться таблицей-2.

 

Таблица№2. Ориентировочные составы цементно-известковых и цементно — глиняных растворов для штукатурки по кирпичу, камню и бетону

Для подвальных помещений или с повышенной влажностью которые подвергаются в процессе эксплуатации систематическому  увлажнению используют отделочные растворы на основе портландцемента.

 

Таблица№2. Известково-песчаные растворы для различных слоев штукатурки

Для штукатурки внутренних стен в состав таких растворов используют легкие  заполнители. Для облицовки керамических плит например могут быть использованы тощие цементные растворы состава 1:3 или 1:4 с добавкой пластификаторов, реже извести.

Для производства мозаичных работ используют террацевые строительные растворные смеси в которых в качестве заполнителя используют песок и крошку от дробленных горных пород с зерном до 15 мм.

Приготовление растворов

Строительные растворы приготовляют двух видов :  в виде готовых растворных смесей необходимой подвижности и сухих растворных смесей, требующих перед употреблением смешивания с водой и в необходимых случаях введения специальных добавок.

Строительные растворы готовят в централизованном порядке на бетонорастворных заводах или растворосмесительных узлах. Приготовление растворов на механизированных приобъектных или передвижных установках производят лишь при малых объемах работ и отдаленном расположении централизованного производства раствора. Целесообразность изготовления и поставки сухих растворных смесей устанавливают с учетом условий перевозки и производства работ.

Составы растворов для получения заданной марки следует подбирать любым обоснованным способом, обеспечивающим получение заданной прочности раствора к определенному сроку твердения при наименьшем расходе цемента. При этом необходимо обеспечивать подвижность и водоудерживающую способность растворной смеси, соответствующие условиям применения раствора. Подобранный состав необходимо уточнить контрольными испытаниями.

Дозирование вяжущих материалов производят по массе. Сухие растворные смеси с известью -пушонкой, без цемента и активных минеральных добавок можно приготовлять на песке с естественной влажностью а при введении цемента или активных минеральных добавок -только с просушенными добавками или песком. Приготовление раствора производят в растворосмесителях периодического и непрерывного действия.

Продолжительность перемешивания обычных растворов -1,5…2,5 мин, легких растворов -2,5…3,5мин и растворов с гидравлическими или другими добавками-до 5 минут.В смесителях новейших конструкций продолжительность перемешивания растворов составляет всего 30-40 сек. Строительные растворы перевозят в специально оборудованных автоцистернах с автоматической разгрузкой или автосамосвалах.

на строительных площадках растворы подают и транспортируют насосными станциями и растворонасосами. Для предотвращения преждевременного схватывания растворной смеси во время транспортирования и хранения в растворную смесь вводят в качестве добавок замедлители схватывания. Контроль качества заключается в проверке качества исходных материалов, их точное дозирование и времени перемешивания.Кроме того определяют удобоукладываемость и прочность раствора в определенные сроки твердения.

Фото-1. Приготовление растворов прямо на строительном объекте

Строительные растворы как правило готовят на растворо-смесительных заводах или прямо на строительном объекте в ручную или с помощью бетономешалок.

Если строительный раствор приготовлен на вяжущем веществе с малыми сроками схватывания, например на гипсовом вяжущем, то тогда используют замедлители схватывания.

 

 

 

 

Таблица №3. Ориентировочный расход цемента для приготовления 1 м³ раствора

 

Специальные строительные растворы

К специальным относят растворы для заполнения швов между элементами сборных железобетонных конструкций,инъекционные растворы, растворы для полов, гидроизоляционные тампонажные, аккустические  и рентгенозащитные.

〈 Расторы для заполнения швов между элементами сборных  железобетонных конструкций приготовляют на портландцементе и кварцевом песке подвижностью 7…8 см. Растворы для заполнения швов между элементами сборных железобетонных конструкций приготовляют на портландцементе и кварцевом песке подвижностью 7…8 см. Растворы, воспринимающие расчетную нагрузку должны иметь марку равную прочности бетона соединяемых конструкций, а растворы не воспринимающие расчетную нагрузку -не менее М100. В тех случаях, когда в швах имеется арматура или закладные детали, растворы не должны содержать добавок вызывающих коррозию металла в частности хлористого кальция.

〈 Инъекционные растворы представляют собой цементно-песчаные растворы или цементное тесто, применяемое для заполнения каналов предварительно напряженных конструкций. К инъекционным растворам предъявляются повышенные требования по прочности ( не менее М300), водоудерживающей способности  и морозостойкости.

Для уменьшения вязкости раствора используют добавки СДБ или мылонафта в количестве до 0,2% от массы цемента. Для инъекционных растворов применяют цемент М400 и выше.

〉 Гидроизоляционные растворы приготовляют на цементах повышенных марок ( М400 и выше) и кварцевом песке или искусственно полученные путем дробления плотных горных пород. Для устройства гидроизоляционного слоя, подвергающегося воздействию агрессивных вод, в качестве вяжущих веществ для раствора применяют сульфатостойкий портландцемент и сульфатостойкий пуццолановый портландцемент.

Ориентировочный состав растворов для гидроизоляционной штукатурки 1:2,5 или 1:3,5( цемент и песок по массе). Для заделки трещин и каверн в бетоне и для устройства штукатурки по бетону или каменной кладке путем торкретирования или обычным способом используют цементные растворы с добавками полимеров или битумных эмульсий.

При необходимости обеспечить водонепроницаемость швов и стыков в сооружении применяют гидроизоляционные растворы приготовленные на водонепроницаемом расширяющемся цементе.

〉 Тампонажные растворы применяют для тампонирования нефтяных скважин. Они должны обладать высокой однородностью, водостойкостью, подвижностью, сроками схватывания, соответствующими условиями нагнетания раствора в скважину. А также достаточной водоотдачей под давлением с образованием в трещинах и пустотах горных пород плотных водонепроницаемых тампонов прочностью, противостоящей напору подземных вод, стойкостью в агрессивной среде.

В качестве вяжущих для тампонажных растворов применяют портландцемент, при агрессивных водах-шлакопортландцемент, пуцолановый портландцемент, и сульфатостойкий портландцемент. А при наличии напорных вод применяют тампонажный портландцемент. Состав тампонажных растворов назначают в зависимости от гидрогеологических условий типа крепи и способа ведения тампонажных работ. При проходке горных выработок с замораживанием  и креплением бетоном используют цементно-песчано-суглинистые растворы  с добавкой до 5% хлористого кальция.

〉 Акустические растворы применяют в качестве звукопоглощающей штукатурки для снижения уровня шумов. Их плотность 600…1200 кг/м³. В качестве вяжущих используют портландцемент, шлакопортландцемент, известь, гипс или их смеси и каустический магнезит. Заполнители служат однофракционные пески крупностью 3…5 мм из легких пористых материалов : пемзы, шлаков, керамзита и других. Количество вяжущего и зерновой состав заполнителя в акустических растворах должны обеспечивать открытую незамкнутую пористость раствора.

〉 Рентгенозащитные растворы применяют для штукатурки стен и потолков  рентгеновских кабинетов. В качестве вяжущих используют портландцемент и шлакопортландцемент, а в качестве заполнителей -барит и другие тяжелые породы в виде песка  крупностью до 1,25 мм и пыли. Для улучшения защитных свойств в рентгенозащитные растворные смеси вводят добавки содержащие легкие элементы : водород,кадмий, литий,борсодержащие вещества.