От «Гарцовки» – к модифицированным сухим смесям

  Стремление к росту производительности труда в строительстве привело к созданию многих производств по выпуску цементно-песчаной сухой смеси, так называемой «гарцовки». Она вполне пригодна для кладки и штукатурки при нанесении слоями толще 10-20 мм. Цемент как минеральное вяжущее хорошо работает на сжатие, а кварцевый песок с правильно подобранным ситовым составом оптимально дополняет это важное свойство. Но как быть, если цементно-песчаный раствор должен сопротивляться усилиям растяжения и изгиба, да при этом наноситься тонкими слоями? Как предотвратить унос воды из строительного раствора в основу и ее испарение, что исключает полную гидратацию цемента? Как обеспечить адгезию сложным, например, плохо впитывающим воду основам? Ответ на эти вопросы был найден еще в начале века.
   В 1912 году на германском химическом концерне «Хёхст» был изобретен способ получения водорастворимой целлюлозы с помощью едкого натра и эфиров, в результате чего с 20-х годов началось производство таких эфиров целлюлозы, как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), метилгидроксиэтилцеллюлоза (МГЭЦ), метилгидроксипропилцеллюлоза (МГПЦ) и других продуктов, обладающих замечательной водоудерживающей способностью. Если КМЦ неплохо зарекомендовала себя как обойный клей или добавка для нещелочных систем, например, гипсовых, если ГЭЦ применяется вплоть до косметики и фармакологии, то МГЭЦ стала важнейшим компонентом в строительных материалах на основе цемента, прежде всего в сухих строительных смесях.
   Порошкообразные эфиры целлюлозы являются основными модифицирующими добавками практически для всех видов сухих смесей. При дозировке всего 0,1–0,5% к весу смеси они обеспечивают значительное удержание воды в массе раствора. Водный раствор МГЭЦ не уходит бесконтрольно в основу и в атмосферу, он служит скользящей смазкой между частицами минеральных компонентов. Благодаря этому строительный раствор дольше, до 20–30 минут после его нанесения, сохраняет пластичную консистенцию и клеящую способность при оптимальном водоцементном отношении. Обладая загущающими свойствами, эфиры целлюлозы препятствуют седиментации частиц наполнителей. Гидратация цемента происходит значительно полнее, в том числе на границе с основой и с атмосферой, при отвержении раствор набирает большую прочность как при сжатии, так и при изгибе. Специальные марки МГЭЦ и МГПЦ обработаны для придания им тиксотропирующих и фиксирующих свойств, поэтому с модифицированного или плиточного клея плитка не сползает даже под дополнительной нагрузкой. Плиточник может начинать облицовку с любой точки стены без закрепляющих плитку приспособлений.
   Эфиры целлюлозы устойчивы до температуры +1200С, их можно дозировать в сухие цементно-песчаные смеси непосредственно в условиях цементного производства. Свойства эфиров целлюлозы МГЭЦ и МГПЦ приведены в табл. 1.

   Модифицированный добавками плиточный клей после сухого выдерживания обладает прочностью при отрыве от бетона около 0,5 МПа, что соответствует нормативу ЕН 1438 и существенно превышает этот показатель для «гарцовки». Плиточный клей такого класса выпускается и применяется для внутренних работ в сухих помещениях. Такой уровень модификации характерен также для выравнивающих штукатурок, кладочных клеев для ячеистого бетона, напольных стяжек и ряда других смесей. Во многих случаях цементно-песчаному раствору необходимо придавать еще более высокую прочность при отрыве в сложных условиях эксплуатации. Для фасадных красок, штукатурок, шпаклевок и клеев, особенно работающих в цокольной области, для водоизолирующих масс, самонивелирующихся полов, эластичных плиточных клеев, клеев и армирующих масс для пенополистирола применяются совместно и эфиры целлюлозы, и редиспергируемые порошки. Важными характеристиками сополимерных порошков служат минимальная температура пленкообразования, размер частиц смолы, щелочестойкость, наличие или отсутствие пластификаторов. Чем ниже минимальная температура пленкообразования, тем длиннее сезон использования сухих смесей. С некоторыми порошками можно изготавливать смеси и для зимних работ. Дозировка дисперсионных порошков составляет 1% и выше в зависимости от требований к сухой смеси и от потребительских возможностей рынка стройматериалов. Замес сухих смесей на основе цемента, содержащих термопластичный полимерный порошок, рекомендуется производить при температуре не выше +40 – +500С.
   При затворении сухой смеси в воде редиспергируемый порошок превращается в клеевую полимерную дисперсию, которая при отвержении раствора создает «резиновые мостики» в его порах и на границе с основой. Они имеют прочность при разрыве не менее 5 МПа и эластично армируют цементный камень. С помощью дисперсионных порошков сухим смесям придаются и некоторые специальные свойства, например разжижающие, гидрофобизирующие.
   Кроме чисто механических, важными преимуществами модифицированных сухих смесей являются их нечувствительность к морозу при транспортировке и хранении, а также исключение проблем с утилизацией тары.
   Для получения гибких и особо трещиностойких материалов применяют, так называемые, двухкомпонентные системы, а именно: заранее приготовленную модифицированную цементную смесь затворяют не в воде, а в разбавленной полимерной дисперсии. Полимерные дисперсии находят широчайшее применение и как самостоятельное вяжущее (связующее) в производстве лаков, красок и стройматериалов. Воднодисперсионные материалы успешно вытесняют продукцию на основе органических растворителей, являясь физиологически и экологически более безопасными. В свою очередь, полимермодифицированные сухие смеси позволяют оптимально сочетать полезные свойства как минеральных, так и органических вяжущих. Ряд рецептур модифицированных смесей включает в себя и другие химические добавки, например, порообразователи, антивспениватели, пластификаторы, диспергаторы, регуляторы схватывания и т.д.
   Уникальные свойства, присущие сложным эфирам целлюлозы, позволяют эффективно использовать их при производстве следующих строительных материалов:
   - клеи для облицовочной плитки, расшивочные массы;
   - системы скрепления теплоизоляции и строительные клеи;
   - саморастекающиеся массы для наливных полов;
   - растворы для ремонта бетона;
   - все виды выравнивающих и отделочных штукатурок;
   - дисперсионные и известково-цементные краски;
   - герметизирующие шламы;
   - шпатлевки.
   Введение очень незначительных количеств эфиров целлюлозы в строительные материалы позволяет:
   • улучшить клеящую способность;
   • формировать водоудерживающую способность;
   • регулировать реологические процессы;
   • эффективно регулировать такие параметры качества как формоустойчивость и эластичность;
   • повысить стабильность к температурным воздействиям;
   • существенно снизить норму расхода.
   Для различных областей применения разработаны различные марки МГЭЦ ®Tylose и МГПЦ ®Mecellose. Правильный выбор не обходимой марки является важным фактором для получения наилучших результатов качества строительных материалов (табл. 2).

   Таким образом, переход от изготовления «гарцовки» к более ценным смесям становится большим шагом на пути к внедрению технологий мирового уровня. В настоящее время в России и государствах-участниках СНГ выпуск модифицированных сухих строительных смесей быстро развивается, хотя импорт по-прежнему значительно превышает собственное производство.
   Применение сухих смесей в сочетании с передовыми технологиями обеспечивает значительный прирост качества и производительности работ, снижает затраты на строительство, ремонт и эксплуатацию объектов. Интеграция промышленности стройматериалов России и стран СНГ в мировую индустрию материалов для строительства, в частности использование продукции признанных в мире производителей химических добавок позволяет преодолевать имевшее место отставание и развивать производство продукции высокого качества.