Естественно, что свойства свежеприготовленной растворной смеси и затвердевшего раствора совершенно различны. Основными свойствами растворной смеси являются удобоукладываемость, пластичность (подвижность), водоудерживающая способность и расслаиваемость, а затвердевших растворов — плотность, прочность и долговечность. Правильный выбор области применения растворов всецело зависит от их свойств.
Свойства растворных смесей. Удобоукладываемость — свойство растворной смеси легко укладываться плотным и тонким слоем на пористое основание и не расслаиваться при хранении, транспортировании и перекачивании насосами. Она зависит от пластичности (подвижности), водоудерживающей способности смеси и способности расслаиваться.
Пластичность смеси характеризуют ее подвижностью, т.е. способностью растекаться под действием собственного веса или приложенных к ней внешних сил. Подвижность почти всех растворных смесей определяют глубиной погружения (в см) стандартного конуса массой (300 ± 2) г. Высота конуса — 180 мм, диаметр основания — 150 мм, угол при вершине — 30 о (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Приборы для определения подвижности растворной смеси в лаборатории (а) и на рабочем месте (б): 1 — штатив; 2 — сосуд для раствора; 3 — конус; 4 — трубка; 5 — стрелка; 6 — шкала.
Подвижность растворной смеси зависит прежде всего от количества воды и вяжущего, вида вяжущего и заполнителя, соотношения между вяжущим и заполнителем.
Водоудерживающая способность — свойство растворной смеси удерживать воду при укладке ее на пористое основание (кирпич, шлакоблоки, бетон и т. п.), а также при ее транспортировании. Водоудерживающую способность увеличивают путем введения в растворную смесь неорганических дисперсных добавок и органических пластификаторов. Смесь с такими добавками отдает воду пористому основанию постепенно, при этом раствор становится плотнее, хорошо сцепляется с основанием, повышается его прочность.
Расслаиваемость — способность растворной смеси разделяться на твердую и жидкую фракции при транспортировании и перекачивании ее по трубам и шлангам. Растворную смесь часто перевозят автосамосвалами и перемещают по трубопроводам с помощью растворонасосов. При этом не редки случаи, когда смесь разделяется на воду (жидкая фаза), песок и вяжущее (твердая фаза), в результате чего в трубах и шлангах могут образоваться пробки, устранение которых связано с большими потерями труда и времени.
Если состав растворной смеси подобран правильно и водовяжущее отношение назначено верно, то растворная смесь будет подвижной, удобоукладываемой, она будет обладать хорошей водоудерживающей способностью и не будет расслаиваться. Пластифицирующие добавки как неорганические, так и органические повышают водоудерживающую способность растворных смесей и уменьшают их расслаиваемость.
Жизнеспособностью называют свойство растворной смеси сохранять необходимую удобоукладываемость от начала ее приготовления до укладки в конструкцию. Она зависит от состава смеси и температуры наружного воздуха. Жизнеспособность цементных растворов составляет обычно 2–4 ч и зависит от сроков схватывания цемента. Известковые растворы на гидратной извести имеют жизнеспособность 6–10 ч, смешанные цементно-известковые — 4–6 ч.
При повышенной температуре растворные смеси, содержащие портландцемент, следует расходовать в течение 2 ч. Продлить их жизнеспособность до 12–20 ч можно введением до 2–3% добавки УПБ, комплексной добавки ЛСТ — 0,4% + УПБ — 1%.
Свойства растворов. Затвердевшие растворы должны обладать определенной плотностью, заданной прочностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью и постоянством объема (и в отдельных случаях — химической стойкостью).
Плотность раствора зависит от вида и химического состава заполнителя. Истинная плотность обычных цементно-песчаных растворов составляет 2600–2700 кг/м3. По средней плотности, как известно, строительные растворы подразделяют на тяжелые и легкие. Растворы плотностью 1500 кг/м3 и более относят к тяжелым; для их приготовления используют плотные заполнители с насыпной плотностью не менее 1500 кг/м3; легкие приготовляют на пористых заполнителях с насыпной плотностью менее 1200 кг/м3.
Прочность строительного раствора характеризуют маркой, которую определяют по пределу прочности при сжатии стандартных образцов-кубов размером 70,7x70,7x70,7 мм, изготовленных из рабочей растворной смеси и испытанных после 28-суточного твердения. По пределу прочности при сжатии(кгс/см2) длярастворов установлены марки:4,10, 25, 50, 75, 100, 150, 200 и 300. Малопрочные растворы марок 4 и 10 получают из местных вяжущих и извести. Прочность растворов при изгибе примерно в 5 раз, а при растяжении в 10 раз меньше прочности при сжатии. Прочность раствора прежде всего зависит от активности и количества вяжущего, от количества воды, качества заполнителей, тщательности приготовления раствора, условий и продолжительности твердения.
При укладке на плотное основание прочность раствора R 28 зависит от активности цемента — R Ц, МПа, и цементно-водного отношения Ц/В и определяется по формуле:
R 28 = 0,4 R Ц(Ц/В – 0,3).
При укладке на пористое основание вода отсасывается, и в растворе остается примерно одинаковое количество воды, независимо от ее первоначального содержания. В этом случае прочность раствора R 28 зависит от активности вяжущего R Ц, его расхода Ц, т/м3, и определяется по формуле:
R 28 = К R Ц(Ц – 0,05) + 4,
где К — коэффициент, принимаемый для мелкого песка равным 0,5–0,7, для среднего — 0,8 и для крупного — 1,0.
Интенсивность твердения растворов зависит от температуры. Примерное значение предела прочности раствора на портландцементе от прочности раствора, затвердевшего при 20 оС в возрасте 28 суток, приведено в табл. 8.1.
Таблица. 8.1
Влияние температуры на интенсивность твердения раствора, в %
| Температура твердения, °С | Возраст образцов, сут. | Температура твердения, °С | Возраст образцов, сут. | ||||||||
| - | |||||||||||
| - | |||||||||||
| - | - | ||||||||||
| - | - | ||||||||||
| - | - | ||||||||||
Медленней набирают прочность растворы на пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе, особенно при температуре ниже 15 оС. Относительная их прочность составляет от прочности растворов на портландцементе, приведенной в табл. 8.1, 30% при температуре твердения 0 оС, 70% — при 5 оС, 90% — при 9 оС.
Водонепроницаемость строительного раствора важна для наружных штукатурок зданий, стяжек на балконах, подстилающего слоя под керамическую плитку пола в ванной комнате, для специальных гидроизоляционных штукатурок и т. д. Поскольку затвердевший раствор содержит поры, следовательно, абсолютно водонепроницаемых растворов нет.
Для повышения водонепроницаемости при приготовлении в раствор вводят добавки — уплотняющие (жидкое стекло) и гидрофобизирующие (полимерные смолы, битум, церезит).
Морозостойкость характеризует долговечность строительного раствора. В зависимости от числа циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдержат образцы-кубы размером 70,7x70,7x70,7 мм в насыщенном водой состоянии, различают следующие марки раствора по морозостойкости: F10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и 300. В значительной степени морозостойкость раствора зависит от его плотности и водонепроницаемости, от вида вяжущего, водоцементного отношения, введенных добавок и условий твердения.
Изменение объема, за редким исключением, сопровождается твердением вяжущих веществ. При твердении гипсовые вяжущие увеличиваются в объеме, известковые вяжущие и большинство цементов — уменьшаются. Исключение составляют расширяющиеся и безусадочные цементы. Изменение объема твердеющего вяжущего вызывает изменение объема твердеющего раствора.