8.9.3 Затвердевшие растворы и их свойства

Основными показателями качества затвердевших растворов являются: средняя плотность, прочность на сжатие и растяжение при изгибе (для растворов самонивелирующихся стяжек), морозостойкость, прочность сцепления с основанием, прочность клеевого соединения и др., которые должны быть обеспечены в проектном возрасте. За проектный возраст растворов принимают:

• 7 суток, если они приготовлены без применения гидравлических вяжущих;

• 28 суток, если они приготовлены с применением гидравлических вяжущих.

Плотность строительных растворов определяется в основном видом и плотностью используемого заполнителя. В зависимости от средней плотности строительные растворы подразделяются на тяжелые (средняя плотность в проектном возрасте 1500 кг/м³ и более) и легкие (менее 1500 кг/м³). В тяжелых растворах используют плотные заполнители с насыпной плотностью не менее 1500 кг/м³. Легкие растворы приготавливают на пористых заполнителях с насыпной плотностью менее 1200 кг/м³.

Для строительных растворов в большинстве случаев требуется сравнительно невысокая прочность на сжатие. Поэтому при их изготовлении особенно эффективно использование низкомарочных и смешанных цементов, местных вяжущих и разнообразных отходов производства (зол, шлаков, извести- и гипсосодержащих продуктов).

Зависит прочность раствора, прежде всего, от активности вяжущего, водосодержания, длительности и условий твердения (температуры и влажности окружающей среды) и других факторов. Определяется, как правило, на образцах-кубиках с длиной ребра 7,07 см в возрасте, установленном стандартом. Прочность растворов для самонивелирующихся стяжек, облицовочных и штукатурных определяют испытанием образцов-балочек размером 40х40х160 мм. В зависимости от прочности на сжатие в проектном возрасте установлены марки растворов: М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200

Для растворов, подвергающихся в процессе эксплуатации попеременному замораживанию и оттаиванию, нормативным показателем является морозостойкость. На величину морозостойкости влияют вид вяжущего, водовяжущее отношение, качество заполнителя, условия твердения, пористость слоя и основания. Повысить морозостойкость растворов можно путем введения воздухововлекающих и других добавок. По морозостойкости растворы подразделяются на марки: F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200.

8. 9.4 Разновидности растворов

Кладочные и монтажные растворы. Вид и состав таких растворов зависят главным образом от расчетных напряжений и условий эксплуатации кладки (табл.8.7) .

Таблица 8.7. Составы растворов для каменных конструкций

Марка вяжущего	Составы растворов марок
	200	150	100	75	50	25	10
Составы цементно-известковых растворов (цемент:известь:песок) для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений до 60% и для фундаментов в маловлажных грунтах
500	1:0,2:3	1:0,3:4	1:0,5:5,5	1:0,8:7	-	-	-
400	1:0,1:2,5	1:0,2:3	1:0,4:4,5	1:0,5:5,5	1:0,9:8	-	-
300	-	1:0,1:2,5	1:0,2:3,5	1:0,3:4	1:0,6:6	1:1,4:10,5	-
200	-	-	-	1:0,1:2,5	1:0,3:4	1:0,8:7	-
150	-	-	-	-	-	1:0,3:4	1:1,2:9,5
100	-	-	-	-	-	1:0,1:2	1:0,5:5
50	-	-	-	-	-	-	1:0,1:2,5
Составы цементно-известковых растворов (цемент:известь:песок) для надземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений более 60% и для фундаментов во влажных грунтах
500	1:0,2:3	1:0,3:4	1:0,5:5,5	1:0,8:7	-	-	-
400	1:0,1:2,5	1:0.2:3	1:0,4:4,5	1:0,5:5,5	1:0,9:8	-	-
300	-	1:0,1:2,5	1:0,2:3,5	1:0,3:4	1:0,6:6	1:1:10,5	-
200	-	-	-	1:0,1:2,5	1:0,3:4	1:0,8:7	-
150	-	-	-	-	-	1:0,3:4	1:1:9
100	-	-	-	-	-	1:0,1:2	1:0,5:5
Составы цементных растворов (цемент:песок) для фундаментов и других конструкций, расположенных в водонасыщенных грунтах и ниже уровня грунтовых вод
500	1:3	1:4	1:5,5	1:6	-	-	-
400	1:2,5	1:3	1:4,5	1:5,5	-	-	-
300	-	1:2,5	1:3	1:4	1:6	-	-
200	-	-	-	1:2,5	1:4	-	-

В надземных конструкциях, работающих при небольших нагрузках можно использовать более дешевые местные вяжущие (известь, известково-пуццолановое вяжущее и др.). Для монтажа крупноблочных и крупнопанельных стен следует применять портландцемент, шлакопортландцемент и портландцементы с органическими добавками.

Соответственно расчетным напряжениям и условиям эксплуатации назначаются и марки растворов – от М10 до М200. Для монтажа несущих железобетонных конструкций марка цементного раствора должна быть не ниже марки бетона этой конструкции. Горизонтальные и вертикальные швы в стенах из крупных блоков и панелей расшивают растворами марки 50. При производстве работ в зимних условиях используют раствор на одну- две марки выше.

Подвижность растворной смеси выбирают в зависимости от ее назначения. Так, например, при кладке стен из пустотелого кирпича или камней керамических подвижность назначается 7…8 см, из полнотелого кирпича и бетонных камней – 8…12 см, монтаже стен из панелей и крупных блоков – 5…7 см, для заливки пустот в кладке и подачи растворной смеси растворонасосом – 12…14 см. Для получения растворов необходимой подвижности и водоудерживающей способности в их состав вводят неорганические и органические пластификаторы. Если работы выполняются в зимнее время, то применяют химические добавки, понижающие температуру замерзания раствора и ускоряющие набор его прочности.

В качестве заполнителя для тяжелых кладочных и монтажных растворов применяют кварцевый песок по ГОСТ 8736. При этом для кладки стен из камней правильной формы песок должен быть крупностью до 2,5 мм, а модуль крупности - находиться в пределах 1,5…2,5.

Штукатурные растворы различают для подготовительного слоя (обрызг), основного (грунт) и накрывочного (накрывка). Толщина подготовительного слоя составляет, как правило, не более 5 мм, основного – 5…7 мм и накрывочного – не более 2 мм. Для каждого слоя растворная смесь готовится отдельно и ее подвижность должна составлять:

• для подготовительного слоя

• при ручном нанесении – 8…12 см;

• при механизированном способе нанесения – 9…14 см;

• для основного слоя – 7…8 см;

• для накрывочного слоя

• без применения гипсового вяжущего – 7…8 см;

• с применением гипсового вяжущего – 9…12 см.

В качестве заполнителя для штукатурных растворов применяют природный песок групп «очень мелкий», «мелкий» и «средний» с модулем крупности не более 2,0. При этом крупность зерен не должна превышать для подготовительног и основного слоев 2,5 мм, отделочного слоя (накрывки) – 1,25 мм.

Свойства различных слоев штукатурной системы должны быть согласованы между собой таким образом, чтобы на поверхностях раздела между слоями и основанием не возникали напряжения вследствие усадки и температурного расширения. Для этого необходимо, чтобы прочность верхнего слоя была меньше прочности нижнего или оба слоя имели одинаковую прочность.

Растворы для обычных штукатурок подразделяют на цементные, известковые, цементно-известковые, известково-гипсовые и др. Рекомендуемые составы растворов в зависимости от вида оштукатуриваемой поверхности и условий эксплуатации приведены в табл. 8.8 и 8.9.

Таблица 8.8. Рекомендуемые составы для подготовительного и основного слоев

Вид оштукатуриваемой поверхности	Вид и состав растворов
	Цементный	Известковый	Цементно-известковый	Известково-гипсовый
Наружная штукатурка стен, цоколей, карнизов и т.п., подвергающихся систематическому увлажнению, а также внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха свыше 60%
Для подготовительного слоя (обрызг)
Каменные и бетонные	1:2,5…1:4	-	1:0,3:3…1:0,5:5	-
Для основного слоя (грунт)
Каменные и бетонные	1:2…1:3	-	1:0,7:2,5…1:1,2:4	-
Наружная штукатурка стен, не подвергающихся систематическому увлажнению, и внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60%
Для подготовительного слоя (обрызг)
Каменные, бетонные, деревянные и гипсовые	-	1:2,5…1:4	1:0,5:4…1:0,7:6	1:0,3:2…1:1:3
Для основного слоя (грунт)
Каменные, бетонные, деревянные и гипсовые	-	1:2…1:3	1:0,7:3…1:1:5	1:0,5:1,5…1:1,5:2

Таблица 8.9. Рекомендуемые составы растворов для отделочных слоев

Вид грунта	Вид и состав раствора
	Цементный	Известковый	Цементно-известковый	Известково-гипсовый
Наружная штукатурка стен, цоколей, карнизов и т.п., подвергающихся систематическому увлажнению, а также внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха свыше 60%
Цементный и цементно-известковый	1:1…1:1,5	-	1:1:1,5…1:1,5:2	-
Наружная штукатурка стен, не подверженных систематическому увлажнению, и внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60%
Цементный и цементно-известковый	-	-	1:1:2…1:1,5:3	-
Известковый и известково-гипсовый	-	1:1…1:2	-	1:1:0…1:1,5:0

Декоративные растворы предназначены для отделки лицевых поверхностей фасадов зданий и интерьеров помещений с целью создания художественно-декоративного эффекта на отделываемой поверхности и архитектурной выразительности зданий и сооружений. Такие растворы должны обладать не только ярко выраженными декоративными свойствами, но и необходимой степенью подвижности, иметь хорошее сцепление с отделываемой поверхностью, мало изменяться в объеме при твердении, чтобы не вызывать образования трещин, высокой светостойкостью. Кроме того для фасадной отделки зданий и сооружений – повышенной водостойкостью и морозостойкостью. Требования по водо- и морозостойкости устанавливаются, как правило, в проектной документации с учетом реальных условий эксплуатации зданий и сооружений.

В качестве вяжущих для изготовления декоративных растворов используют белый и цветные цементы, известь, гипсовые и полимерные вяжущие и др.

Заполнителем служит чистый кварцевый песок и каменная крошка из декоративных горных пород. Они должны отвечать требованиям ГОСТ 22856 по цвету, зерновому составу, прочности, морозостойкости и содержанию пылевидных частиц. Цвет заполнителя характеризуется основным цветом и оттенком. При этом в определении цвета вторым словом является основной цвет, а первым – оттеночный. Например, светло-зеленый, темно-коричневый и т.п. Для придания отделочному слою блеска в состав раствора вводят в небольших количествах слюду, вермикулит или дробленое стекло.

Красящие вещества или пигменты используются в основном природные или искусственные, отличающиеся повышенными щелочестойкостью и атмосферостойкостью (охра, умбра, сурик железный, мумия, графит, ультрамарин и др). Они должны быть измельчены до полного прохода через сито с 1600 отв/см² и остатка на сите с 3600 отв/см² не более 2%.

К разновидностям декоративных растворов можно отнести «жидкие обои» или японские декоративные штукатурки. Они были изобретены в Японии около 350 лет назад и основой для них служили шелковые волокна. В настоящее время основой для таких материалов служат синтетические и хлопковые волокна, кварцевый песок и др. Кроме того, в их состав входят вяжущее вещество, наполнители, красители. Такие составы можно наносить на стены и потолки как мастерком, так и набрызгом. Они не только преображают внешний вид помещений, но и улучшают его акустические характеристики.

Декоративная отделка фасадов и интерьеров может выполняться также путем обработки подготовленных поверхностей клеящими составами с последующим нанесением декоративной крошки из природных или искусственных материалов. В качестве клеящих составов применяют коллоидный цементный клей, гипсополимерцемент, цементоперхлорвинил и др. После нанесения декоративной крошки, затвердевания и высыхания клеящего слоя поверхность, как правило, обрабатывают прозрачным бесцветным лаком.

Сухие строительные смеси представляют собой тщательно приготовленные в заводских условиях смеси различного назначения, состоящие из минеральных вяжущих, заполнителей и наполнителей строго выдержанной гранулометрии и полимерных модифицирующих добавок. Кроме того, для придания специальных свойств в их состав могут входить еще более 20 ингредиентов (ускорители или замедлители твердения, порообразователи, окрашивающие, пластифицирующие, гидрофобизирующие и другие добавки).

Минеральными вяжущими веществами в таких смесях используются портландцемент (обычный, белый и цветной), известь, гипсовые и др.

Заполнителем служат чистые мытые кварцевые или полиминеральные пески определенного фракционного состава. Для декоративных штукатурных растворов дополнительно используются декоративные фракции особого гранулометрического состава: кальцит, мрамор, известняк, слюда и пигменты. Для уменьшения плотности сухих строительных смесей и усиления изолирующей способности дополнительно используются легкие заполнители – перлит, вермикулит, пеностекло и др.

Наполнитель получают тонким помолом, как правило, горных пород – известняка, доломита, мрамора, мела, диатомита, трепела, опоки и др. до размера зерен не более 100 мкм. Высокая дисперсность наполнителя обусловливают улучшение удобоукладываемости и водоудерживающей способности, увеличение плотности и прочности покрытия на сжимающие и ударные нагрузки, а также повышение его термостойкости и снижение деформативности.

Особая роль в сухих строительных смесях принадлежит модифицирующим добавкам и редиспергируемым полимерным порошкам. Введение их в состав сухих строительных смесей позволяет заранее прогнозировать и изменять в широких пределах технологические, физико-механические и другие свойства таких смесей, определять области и условия их применения. При этом номенклатура модифицирующих добавок и редиспергируемых полимерных порошков на сегодняшний день достаточно велика и частично приведена в разд. 8.3.3. Однако вид, состав, дозировка и другие их технологические параметры в большинстве случаев являются авторскими разработками конкретных фирм по производству сухих строительных смесей.

Сухие строительные смеси по ГОСТ 31189-2003 классифицируются по ряду признаков, в т.ч. по назначению: выравнивающие, облицовочные, напольные, ремонтные, защитные, кладочные, монтажные, декоративные, гидро- и теплоизоляционные, грунтовочные.

Выравнивающие смеси по способу нанесения подразделяют на штукатурные и шпаклевочные. Облицовочные – на клеевые и шовные. Напольные – на выравнивающие и несущие. Ремонтные – на поверхностные и инъекционные. Защитные – на ингибирующие, санирующие, биоцидные, огнезащитные, коррозионно-защитные, морозозащитные, радиационно-защитные. Гидроизоляционные – на поверхностные и проникающие. Проникающие – на инъекционные и капиллярные.

На место производства строительных работ такие смеси доставляются в расфасованном виде (в бумажных мешках по 5…50 кг, в полипропиленовых биг-бэгах – 500…2000 кг). Для использования их по назначению достаточно добавить необходимое количество воды согласно рекомендациям производителя.

Акустические растворы представляют собой разновидность легких растворов с плотностью 600…1200 кг/м³. Применяют их для поглощения звука и снижения уровня шума в помещениях. Заполнителями являются преимущественно однофракционные пески крупностью 3…5 мм пористой структуры из пемзы, шлаков, вспученных перлита и вермикулита, керамзита и др. Вяжущими служат портландцемент, шлакопортландцемент, известь, гипсовые и их смеси. Состав смеси должен быть таким, чтобы обеспечить создание в структуре затвердевшего раствора открытых незамкнутых пор. Чаще всего соотношение вяжущего и заполнителя составляет 1:4.