4.3 Цементные растворы

Если сделать смесь цемента с водой и дать ей затвердеть, то через короткое время этот камень будет весь покрыт трещинами, которые образовались от той воды, которая не успела вступить в химическое взаимодействие с цементными частичками и испарилась. Это – усадка цементного камня, которая достаточно велика – до 1,8-2 мм/м. Чем тоньше порошок, тем большее количество воды требуется для его смачивания, тем больше воды испарится и тем большая усадка произойдёт после его высыхания. Поэтому ничего не делают из чистого цемента с водой, всегда добавляют в раствор более крупные частички песка или другого молотого компонента (как отощитель в глиняном тесте). Более крупные частички песка армируют матрицу из тонких частиц цемента и занимают объём, распределяя воду вокруг каждой частички тончайшими плёнками, удерживая её от быстрого испарения, способствуя более полной гидратации вяжущего. Как правило песка в растворы берут в 2-3 раза больше цемента, а в штукатурные растворы, которыми покрывают большие поверхности стен, песка, вводят до 5 раз больше цемента, чтобы не было усадки, т. е. трещин. И не последняя роль принадлежит экономии дорогого вяжущего.

Растворная смесь должна быть удобообрабатываемой, хорошо распределяться тонким слоем на поверхности кирпичной кладки или бетона и после отвердевания соответствовать требуемой марке по прочности и водонепроницаемости.

В зависимости от назначения различают растворы: кладочные – используются при кладке фундаментов и стен из кирпича или природного камня; монтажные – для заполнения и расшивки горизонтальных и вертикальных швов при возведении крупнопанельных зданий; штукатурные или отделочные – используют для выравнивания поверхностей стен и декоративной отделки строений; специальные – это гидроизоляционные, которые изолируют строение от намокания, акустические, способные гасить громкость звука или шума, кислотоупорные, жаростойкие и др.

Растворы в больших объёмах изготавливают на бетонорастворных заводах или растворосмесительных узлах и в готовом виде доставляют к месту строительных работ.

В наше время всё большее распространение находят сухие строительные смеси, которые имеют определённый состав, необходимые добавки и в небольших объёмах расфасованы. К ним добавляют расчётное количество воды, тщательно перемешивают и укладывают.

Главным свойством любого раствора является удобоукладываемость. Это способность растворной смеси хорошо распределяться по поверхности, заполнять трещины и неровности, хорошо сцепляться с поверхностью, на которую укладывается, и не давать большой усадки после отвердевания. Эти свойства зависят от количества воды, взятой для затворения смеси, от используемых добавок. Растворная смесь может быть подвижной, т. е. растекаться под собственной тяжестью или под действием вибрации, может быть литой и жёсткой, не растекаться при снятии конуса. Количество воды зависит от водоудерживающей способности смеси, от тонкости помола компонентов. Чем больше вяжущего, тем больше тонких частичек, тем скорее можно достичь пластичности, и усадки. Поэтому расход вяжущего всегда ограничен.

В качестве тонкодисперсных добавок вводят тонкомолотые горные породы с малой водоудерживающей способностью (плотные каменные породы) или используют поверхностно-активные вещества (ПАВ). Если раствор укладывают на пористое основание (кирпич), наоборот, надо ввести водоудерживающие добавки, сохраняющие пластичность раствора, для чего вводят глину или известь. При использовании растворов со слабой водоудерживающей способностью или с недостатком воды прочность может не достичь заданной величины. Раствор с хорошей водоудерживающей способностью отдаёт основанию излишнюю воду постепенно, становясь при этом плотнее и прочнее.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) – органические вещества, специально предназначенные для пластификации растворных и бетонных смесей. Эти вещества, обладая огромной удельной поверхностью и полярностью, в малых дозах способны снижать поверхностное натяжение воды, проникать в тончайшие водные плёнки, способствуя скольжению твёрдых частичек, их однородному перемешиванию и снижению расхода вяжущего. С их использованием отпала необходимость добавлять известь в раствор, снизилась усадка, возросла морозостойкость. Их коротко обозначают ЛСТ, СДБ, С-3, СП и др.

Добавки гидрофобно-пластифицирующего действия из синтетических жирных кислот не только пластифицируют, но и делают водоотталкивающими затвердевшие смеси. К ним относят: мылонафт, ГКЖ, ОП-7 и др.

Воздухововлекающие добавки вызывают в процессе перемешивания растворной смеси образование мельчайших воздушных пузырьков – микропену. Воздушные поры в цементном камне делают структуру пористой, более пластичной, теплозащитной и даже увеличивают морозостойкость, так как они не сообщающиеся, а обособленные. Воздухововлекающие добавки вводят даже в состав тяжёлых бетонов для повышения морозостойкости. К ним относят: ЦНИПС-1, СНВ, ГКЖ и др.