Что такое строительные связующие смеси.
Строительные связующие смеси являются наиболее важным компонентом строительных химикатов, который преобразует жидкую форму строительных материалов, то есть строительный раствор, в твердую форму с ожидаемыми свойствами. Такое действие возможно благодаря множеству технологических процессов, используемых в строительстве. От заливки бетонных потолков до штукатурки, выравнивания и покраски. Принцип работы прост! Строительные материалы готовятся к работе в виде жидкого или полужидкого раствора, а после завершения «мокрых» работ процесс схватывания, то есть затвердевания связующего материала, переводит их в окончательное состояние или предназначено для дальнейшей обработки. В строительстве используется много разных связующих. Примерами являются цемент, гипс, известь или полимерная дисперсия. Каждое связующее имеет свои характеристики связывания и, следовательно, свои преимущества и недостатки.
Схватывание и сушка
Ключом к пониманию плюсов и минусов любого связующего является различение двух отдельных процессов: схватывания и сушки. Легче для начала, сушка.
Высыхание - это испарение воды.
Все мокрое, оставшееся на воздухе (не плотно закрытое) медленно сохнет. Мы знаем это по жизни, мы вешаем выстиранную одежду на сушилку, чтобы снять ее на следующий день, и стакан воды, оставленный на столе, через несколько дней будет пустым. То же самое и со строительным раствором, который готовится на водной основе. Сушка происходит быстрее, когда воздух сухой и есть сквозняк, и медленнее, когда влажность высокая, а окна и двери закрыты.
С другой стороны, склеивание - это процесс отверждения клея.
Различные связующие имеют разные химические механизмы и характеристики процесса схватывания. Стоит знать ключевые особенности каждого вяжущего, чтобы использовать строительную химию с головой, и знать, как использовать их преимущества и каких ошибок не допускать.
Очень важно понимать, что существуют разные отношения между процессами сушки и схватывания с разными связующими. Например, в случае гипса и цемента слишком быстрое высыхание невыгодно, поскольку для схватывания требуется вода, тогда как в случае полимерной дисперсии для правильного схватывания необходимо полное высыхание. Подробнее о таких зависимостях позже в статье.
Цемент – самое распространенное строительное связующее в мире
Цемент - безусловно, самый широко используемый строительный клей в мире. Цемент - это основа для производства бетона, из которого сегодня строится большинство зданий в мире. На основе цемента производятся кладочные растворы, стяжки полов, штукатурки, плиточные клеи и многое другое. Цемент имеет множество преимуществ, и чтобы получить от него максимальную отдачу, стоит разобраться в специфике его эксплуатации.
Цемент - это вяжущее, производимое в сыпучем и сухом виде из правильно обработанных минералов. Механизм схватывания цемента полностью основан на его контакте с водой. Поэтому, чтобы приготовить раствор для цементных изделий, рассыпчатый порошок следует смешать с водой, которая позволит ему связываться.
Процесс схватывания цемента будет продолжаться до тех пор, пока цемент находится в контакте с водой, т.е. раствор будет влажным.
В случае стандартного цемента предполагается, что полное схватывание занимает 28 дней, в то время как в первую неделю он набирает около 70% своей прочности. С другой стороны, быстро схватывающийся цемент набирает большую прочность в первые дни схватывания. В первую очередь в цементном растворе важно следить, чтобы он не слишком быстро высыхал, так как это ограничит процесс склеивания. Поэтому при заливке строительных элементов их часто регулярно поливают водой для обеспечения надлежащего склеивания.
Также стоит помнить о постепенном увеличении прочности цемента в течение первых 4 недель и следовать рекомендациям производителей относительно механических нагрузок, таких как пешеходное или колесное движение. Цементный раствор на начальной стадии схватывания хоть и кажется твердым, но еще может не иметь достаточной прочности.
Отрицательным свойством цементного вяжущего является его усадка при схватывании. Из-за этого явления в цементные растворы насыпаются крупные зерна, то есть песок, а мелкозернистые цементные покрытия можно наносить только тонкими слоями. Более толстые просто лопаются. С другой стороны, мелкозернистые самовыравнивающиеся стяжки являются результатом взаимодействия цемента с другим вяжущим, например, ангидритом.
Дополнительные свойства цемента, на которые стоит обратить внимание, - это способность оставлять трудноотмываемые загрязнения. Особенно на белых и шероховатых поверхностях, что следует учитывать, например, при укладке плитки. Также он вреден для кожи и дыхательных путей при продолжительном контакте. По этой причине при работе с цементным раствором всегда следует пользоваться перчатками, а в пыльных местах - масками.
Еще один печально известный факт о цементе - это его ответственность за выбросы парниковых газов. Для сжигания цемента требуется высокая температура, и, кроме того, химический процесс преобразования известняка выделяет углекислый газ. Только на производство цемента приходится до 10% всех мировых выбросов. Несомненно, цемент приносит много пользы, удешевляя жилищное строительство, но при этом оказывая огромное негативное влияние на климат.
Гипс – натуральное связующее
Гипс - еще одно минеральное связующее, во многом похожее на цемент. Прежде всего, как и цемент, он сделан в виде сухого порошка и требует контакта с водой для склеивания. Поэтому аналогично для приготовления раствора гипсовый продукт смешивают с водой в соответствующих пропорциях. Однако есть два важных отличия от цемента. Во-первых, штукатурка не сохраняет прочности при намокании. По этой причине его практически не используют для изготовления элементов конструкции. Во-вторых, время схватывания гипса намного короче, потому что в естественном виде оно составляет от нескольких минут до нескольких десятков минут, а в изделиях с замедлителем схватывания - до нескольких часов.
Как и в случае с цементными растворами, гипсовые растворы следует защищать от слишком быстрого высыхания, в то время как из-за относительно короткого времени схватывания это касается, скорее, изделий, наносимых тонкими слоями, то есть в основном гипсовой штукатурки. В такой ситуации важно не вызывать сквозняков в первые часы после нанесения финишного покрытия. Возможны ситуации, когда штукатурка не успевает схватиться должным образом, потому что она слишком быстро сохнет и отслаивается.
Еще одна особенность гипса, о которой упоминалось в начале, заключается в том, что гипс во влажном виде не имеет полной прочности. Это может привести к тому, что по истечении времени схватывания, пока раствор еще влажный, он будет пластичным и легко повреждается. Это не является дефектом продукта, и в этом случае необходимо дождаться полного высыхания затвердевшего раствора и достижения заданной твердости. Чаще всего такая ситуация касается растворов без песка, то есть гипсовых финишных покрытий и некоторых клеев для гипсокартона.
Что касается эксплуатационных характеристик, стоит упомянуть, что кристаллы связанного гипса, контактирующие с раствором, ускоряют его схватывание, поэтому грязные инструменты для гипсового раствора могут сократить время схватывания гипсового изделия.
Известь – связующее с историей
Самым популярным вяжущим издавна в строительстве является так называемая строительная известь. То есть гашеная известь. Это порошкообразная известь, получаемая путем гашения негашеной извести небольшим количеством воды. Негашеную известь получают путем обжига известняка.
Исторически гашеная известь была наиболее распространенным строительным вяжущим, используемым в основном для изготовления кладочных и штукатурных растворов, а также для изготовления так называемой штукатурки. Сегодня она широко используется как один из компонентов многих смесей, таких как стяжки, цементно-известковые или гипсовые штукатурки.
Наиболее распространенный химический механизм связывания извести - это процесс, называемый карбонизацией, который представляет собой синтез углекислого газа из воздуха. Скорость этого процесса зависит от количества углекислого газа, поэтому в отапливаемых помещениях и тех, где постоянно находятся люди, известь будет быстрее связываться.
Обычно известь застывает медленно. Известковые штукатурки достигают полной твердости в среднем через несколько месяцев.
Сегодня известь редко используется в качестве самостоятельного связующего. Он скорее смешан с другими. Прямо как в цементной и известковой штукатурке. С другой стороны, доступные известняковые покрытия часто основаны на гипсе и имеют только добавку извести.
Полимерная дисперсия
Полимерная дисперсия, безусловно, является одним из самых молодых связующих в строительстве, и именно ему мы обязаны многими инновационными строительными материалами из группы готовых к использованию материалов, которые неуклонно набирают популярность в последнее десятилетие. Полимеры, используемые в строительных клеях, представляют собой пластмассы, изготовленные из мономеров, полученных из нефти. Как полистирол и полиуретан, используемые для утепления зданий. Соответствующим образом выбранные полимеры используются для приготовления так называемой полимерной дисперсии, то есть суспензии полимерных частиц в воде. Частицы полимера, равномерно распределенные в воде, сливаются вместе по мере высыхания дисперсии и потери воды из раствора. И из этого механизма связывания проистекают наиболее важные характеристики рассеивания для производительности.
Прежде всего, очень важно, чтобы раствор был полностью сухим, чтобы правильно склеить изделия на основе полимерной дисперсии. Если такой раствор не высохнет, продукт не достигнет ожидаемых механических свойств. По этой причине дисперсионные / полимерные продукты никогда не затвердеют под водой, как цемент. Более того, толстыми слоями (более 0,5 см) они обычно не работают, потому что такие слои могут долго сохнуть. Также по этой причине готовые изделия могут долго склеиваться, в помещениях с малым сквозняком - без окон и внешних дверей. С другой стороны, это же свойство позволяет продавать эти продукты в виде готового раствора в плотно закрытом ведре, что предотвращает высыхание и схватывание перед использованием продукта.
Существует множество различных полимерных дисперсий с разными свойствами. Некоторые из них более гибкие, другие - менее, некоторые из них создают водонепроницаемые покрытия после схватывания, некоторые больше подходят для использования в клее, другие - в краске.
Ангидрит
Ангидрит - это особый вид гипса, который с химической точки зрения требует большего количества воды для схватывания. Поэтому большинство его характеристик и функциональных параметров аналогичны описанной выше штукатурке.
Однако из-за этой разницы время схватывания ангидрита намного больше. Связывание здесь может длиться даже 2-3 дня. Раствор продуктов на основе ангидрита обычно намного более жидкий. Именно поэтому ангидрит в качестве связующего в основном используется для изготовления стяжек. Благодаря большему количеству воды, чем в гипсовых растворах, они обладают хорошей текучестью. Его часто добавляют к другому популярному вяжущему - цементу в цементные стяжки.
Ангидрит также можно использовать в качестве наполнителя в гипсовых изделиях, таких как гипс. Из-за некоторого содержания ангидрита эти продукты могут значительно затвердеть в первые 2-3 дня, поскольку ангидрит все еще связывается.
Эпоксидная смола
Эпоксидные смолы в большинстве своем представляют собой двухкомпонентные связующие. Приготовлен в виде двух различных подходящих химических компонентов, которые при смешивании подвергаются процессу связывания и придают материалу уникальные свойства. Их процесс связывания основан не на испарении воды или реакции с водой (как в случае с цементом), а на реакции между двумя компонентами. Продукты на основе эпоксидных смол вряд ли можно будет смешивать с чем-либо еще, потому что ингредиенты были тщательно отобраны и это могло испортить их свойства.
Время схватывания эпоксидных изделий может сильно различаться и выбирается в зависимости от области применения и технологии работы. Например, с мгновенными клеями он схватывается за считанные минуты.
Эпоксидные смолы используются, в том числе, для производства клеев и отделочных слоев для полов. В последнее время в производстве мебели также стали использовать смолу, благодаря которой можно получить интересные декоративные эффекты.