7. Строительные растворы

7.1. Основные понятия и классификация

Строительный раствор – это искусственный каменный материал, получаемый затвердеванием рационально составленной смеси вяжущего, мелкого заполнителя, воды и добавок. В большинстве случаев от раствора не требуется высокой прочности, так как он, как правило, применяется в тонких слоях и, например в случае использования в качестве кладочного раствора, скрепляет между собой более прочные кирпичи и камни, причем прочность кладки в целом зависит не столько от прочности раствора, сколько от того, как он заполняет все неровности и швы в кладке, и чем тоньше слой раствора, тем более низкой может быть его прочность. Поэтому основным свойством этого материала является пластичность (удобоукладываемость) растворной смеси. Поскольку растворную смесь часто укладывают на пористое основание, то большое значение имеет ее водоудерживающая способность. Адгезия (сцепление) раствора к основанию имеет определяющее значение для приклеивающих составов. Для гидроизоляционных растворов основной характеристикой является водонепроницаемость. Указанных свойств у растворов добиваются не увеличением расхода вяжущего, что неэффективно, а применением различных добавок. Среди них важнейшими являются тонкодисперсные минеральные вещества или наполнители (известь, зóлы, тонкомолотые шлаки, дисперсные отходы камнедробления и камнеобработки), которые значительно повышают пластичность и водоудерживающую способность растворов.

По виду вяжущего растворы делят: на цементные, известковые, гипсовые, смешанные (цементно-известковые, известково-гипсовые и т.п.).

По плотности различают тяжелые (обычные) растворы (плотность 1500 – 2200 кг/м³) и легкие растворы (плотность менее 1500 кг/м³). В легких растворах обычный песок заменяют шлаковым песком или другим мелким пористым заполнителем.

По назначению растворы бывают кладочные, монтажные, штукатурные, специальные (декоративные, теплоизоляционные и др.).

7.2. Свойства растворов

Под удобоукладываемостью растворной смеси понимают ее способность укладываться на основание тонким однородным слоем. Удобоукладываемость характеризуется подвижностью, которая определяется как глубина погружения металлического конуса массой 300 г в растворную смесь под действием собственного веса, выраженная в сантиметрах. Например, для кладочных растворов подвижность должна быть в пределах 9-13 см, монтажных растворов – 4-6 см и т.д. Как и в бетоне, подвижность растворной смеси определяется расходом воды. В то же время с целью достижения необходимой водоудерживающей способности в составе раствора необходимо достаточное количество тонкодисперсных наполнителей, которое может скомпенсировать относительно небольшой расход вяжущего. В настоящее время для специальных растворов с высокими требованиями по водоудерживающей способности (выравнивающие, приклеивающие составы и т.п.) используют высокоэффективные органические добавки, например эфиры целлюлозы и другие.

Основными свойствами раствора в затвердевшем состоянии являются прочность, сцепление раствора с основанием, морозостойкость и др. Прочность строительного раствора определяется на образцах 707070 мм, которые при подвижности смеси более 5 см изготавливаются в формах без дна, установленных на пористое основание – кирпич, покрытый смоченной водой бумагой. По среднему значению предела прочности на сжатие серии из трех образцов в возрасте 28 суток определяют марку раствора (М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200, М300).

Н.А. Попов предложил определять прочность строительных растворов (в МПа)в возрасте 28 суток по формуле

,

где R_ц – активность цемента, МПа; Ц – расход цемента в тоннах на 1 м³ песка; К – эмпирический коэффициент, зависящий от качества песка и минеральной добавки, а также тщательности смешивания раствора. В первом приближении для цементно-известковых растворов в случае крупного песка К = 2,2; среднего – К = 1,8; мелкого – К = 1,4.

В тощих растворах с мелкопористой структурой на их прочность заметно влияет объем воздушной фазы, поэтому прочность таких растворов можно определить по предложенной в 1896 г. формуле Фере

,

где К – коэффициент, учитывающий активность цемента, крупность песка и другие факторы и наиболее просто определяемый опытным путем; С_ц, В, V_воз – абсолютные объемы цемента (С_ц = Ц/_ц), воды и воздуха.

На прочность растворов, особенно смешанных и состоящих из большого числа компонентов, сильно влияет качество перемешивания. Тщательное перемешивание обеспечивает при минимально необходимых расходах вяжущего и воды требуемую подвижность смеси и прочность раствора.

Сцепление раствора с основанием зависит от многих факторов и, как правило, возрастает в логарифмической зависимости от прочности раствора. Поэтому более эффективное улучшение адгезионных свойств раствора и повышение его сцепления с основанием достигаются за счет введения в состав раствора водорастворимых полимерных добавок (поливинилацетата, поливиниловых спиртов и др.).

По морозостойкости растворы делят на марки: F 10, F 15, F 25, F 35, F 50, F 75, F 100, F 150, F 200, F 300. Морозостойкость раствора в основном зависит от тех же факторов, что и морозостойкость бетона. Значительное повышение морозостойкости раствора достигается применением поверхностно-активных (воздухововлекающих) добавок.