Свойства штукатурных растворов

В строительстве используют разного вида материалы и изделия, создаваемые на основе вяжущих. Это бетоны и растворы, битуминозные материалы, а также искусственные каменные изделия заводского изготовления (фасонные детали зданий, стеновые и потолочные панели, различного вида плитки и т. п.).

Поскольку мы ведем речь о штукатурке, то и рассмотрим только относящиеся к ней строительные растворы.

Эти растворы по составу и свойствам сходны с бетонными смесями. Разница в том, что в бетонах наряду с песком обязательно присутствуют крупные заполнители – гравий, щебень. В строительные растворы вводят только мелкие заполнители. Ведь назначение этих растворов значительно более тонкое, чем бетонов: заполнение швов, соединение штучных материалов в кладке, покрытие поверхностей тонким защитным или декоративным слоем.

Строительные растворы различаются:

а) по виду вяжущего: цементные, известковые, сложные, смешанные;

б) по свойствам вяжущего: воздушные и гидравлические;

в) по роду заполнителей: тяжелые (с обыкновенными песками) и легкие (с песками пемзовыми, шлаковыми и т. п.).

Используют и специальные растворы, например: гидроизоляционные, звукопоглощающие, декоративные.

Всем растворам присущи восемь характеризующих их свойств:

1. Плотность – масса раствора в естественном состоянии в определенном объеме (например, масса 1 м³).

2. Прочность – способность сопротивляться различным механическим воздействиям: ударам, изломам. Ее принято характеризовать пределом прочности при сжатии образцов кубиков размером 70,7×70,7×70,7 мм в возрасте 28 дней. В зависимости от того, при каком давлении кубик разрушается, определяют марку прочности. Для строительных растворов установлены следующие марки: 200, 150, 100, 50, 25, 10, 4, 2.

3. Пористость – степень плотности массы раствора, степень наличия пустот в данном объеме. Это условие, как мы увидим дальше, влияет на целый ряд последующих свойств.

4. Теплопроводность – способность пропускать тепло. Пористость играет здесь большую роль. Известно, что воздух – плохой проводник тепла. А именно он заполняет замкнутые поры. Следовательно, чем больше в растворе таких пор, тем меньше его теплопроводность.

5. Водопоглощение.

6. Водопроницаемость. Здесь снова на первый план выступают пористость, характер пор. Замкнутые поры не поглощают воду, не пропускают ее сквозь слой раствора. Если же поры в наполнителях открытые, они могут превратить наш искусственный камень в настоящую каменную губку.

7. Морозостойкость – способность противостоять разрушающему воздействию низких температур. Раствор должен набрать определенную прочность до того, как он замерзнет. Не успевший схватиться, он при оттаивании потеряет прочность.

8. Пластичность, удобоукладываемость – способность раствора сохранять приданную ему форму, не расслаиваться, не трескаться при затвердении, не осыпаться. Пластичность определяется, главным образом, свойством вяжущего и зерновым составом заполнителя.

Пластичность не надо смешивать с консистенцией раствора, зависящей от количества воды в растворе.

Существуют вполне определенные нормы густоты, подвижности раствора. В условиях стройки обязательно нужно проверять, отвечает ли имеющаяся у вас масса (привезенная с центрального растворного узла или приготовленная на месте) установленным нормам.

Для этого существует простое приспособление – конус СтройЦНИЛ с углом в вершине 30° и массой 300 г (рис. 22).

На теле конуса имеются деления. Погружая конус в приготовленный раствор, рабочий смотрит, на какую глубину он опустился.

Растворы, имеющие различное назначение (для обрызга, первого или второго слоя грунта, накрывочного слоя), отличаются и разной глубиной погружения. Эти данные указаны в табл. 2, 3 и 4.

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Прочность раствора зависит, прежде всего, от вяжущего. Самые прочные – цементные растворы. Причем чем выше марка цемента, тем прочнее раствор.

Но в жилищно‑гражданском строительстве при производстве штукатурных работ цементные и тем более высокомарочные цементные растворы применяются сравнительно редко. Дело в том, что цемент дорогой. А более простые, дешевые вяжущие дают растворы, вполне обеспечивающие требования, предъявляемые к большинству объектов жилищно‑гражданского строительства.

Цементные растворы необходимы при отделке наружных стен и помещений с повышенной влажностью. Жилые помещения с нормальной влажностью штукатурят, применяя так называемые сложные или смешанные растворы. Сложные растворы содержат цемент и какое‑нибудь другое вяжущее (например, цементно‑известковые растворы). Смешанные растворы затворяют несколькими вяжущими, но без цемента (например, известково‑гипсовый раствор).

Не надо думать, что раствор будет прочнее, если поместить в него много вяжущего. Во всем нужна строгая мера. Так называемые жирные растворы с большим количеством вяжущего при затвердении дают большую усадку, что далеко не всегда допустимо. А тощие растворы с малым содержанием вяжущего отличаются небольшой усадкой.

Роль заполнителей

Поскольку усадка – очень серьезная помеха на пути к прочности штукатурного покрытия, остановимся подробней на причинах, порождающих ее.

Усадка зависит от характера затвердения вяжущего и от количества и состава заполнителей. Дело в том, что вода, входящая в раствор, не идет целиком на химическую реакцию. Какая‑то часть ее просто заполняет пустоты между зернами песка, а потом испаряется, оставляя в затвердевшей массе пустоты.

Если к моменту испарения воды вяжущее еще не приобрело достаточной прочности, то масса за счет образовавшихся пустот дает усадку.

Предотвратить это помогает правильный подбор заполнителей. Важно, чтобы зерна их как можно плотнее соприкасались друг с другом, образуя своеобразный каркас, препятствующий усадке. Тогда и медленно твердеющие растворы не потеряют в объеме.

Не наблюдается усадка в растворах с быстросхватывающимися вяжущими (гипс и др.). Затвердение таких растворов наступает раньше полного испарения воды.

Поскольку при штукатурных работах прочность раствора имеет даже меньшее значение, чем отсутствие усадки, то небольшой избыток заполнителя менее опасен, чем избыток вяжущего.

Мы заговорили о песке – одном из составляющих любых растворов – и видим, что он оказывает существенное влияние на качество штукатурки, как, естественно, и другие компоненты раствора: заполнители, добавки, вода. Остановимся подробнее на всех этих составляющих и их влиянии на свойства строительных растворов.

Прежде всего, продолжим разговор о песке. На крупных растворных узлах существует правило не просто отмерять любые пески в нужном количестве, но и знать, какими свойствами песок обладает.

Для этого определяют объем пустот в песке и крупность его зерен. Для разных слоев раствора нужны песчинки разного размера. Для верхнего (накрывочного) слоя они должны быть 0,3–1,2 мм, для первых слоев грунта допускаются размером до 2,5 мм.

Для определения пустот берут большую стеклянную мензурку (вместимостью 1,5 л), наливают туда 0,4 л воды. Затем тонкой струйкой всыпают строго отмеренный 1 л песка. Предположим, что уровень воды в мензурке поднялся до отметки 1,1 л. Но мы брали 0,4 л воды и 1 л песка, а получили в сумме не 1,4 л, а на 0,3 л меньше. Эта цифра и покажет нам объем пустот в песке между его зернами, который заняла вода.

Крупность зерен определяют последовательным просеиванием определенного количества песка через сита с разной крупностью ячеек. Обычно берут сита с ячейками 1,2 и 0,3 мм. Пропускают 2 кг песка.

Если на первом сите осталось больше 1 кг песка он считается крупным. Если через сито с ячейками 0,3 мм пройдет свыше 1 кг, то песок считается мелким. В остальных случаях средним по крупности.

Для более точного определения состава песка по крупности зерен используют целый набор сит с крупностью ячеек от 0,15 до 5 мм.

Для прочности раствора лучше использовать остроребристый песок – горный, шероховатая поверхность которого обеспечивает хорошее сцепление с вяжущим, особенно при известковых растворах. В штукатурных растворах применение остроребристого песка следует считать обязательным для известковых растворов, допуская круглый, обкатанный песок лишь для цементных.

Лучшим песком считается песок кварцевый.

Пески делятся на горный – с угловатыми зернами; овражный – с еще более угловатыми зернами; речной – с закругленными зернами; морской – тоже с закругленными зернами, более мелкими, чем в речном.

Кроме конфигурации зерен, пески отличаются и наличием примесей. Органические примеси и глина отрицательно влияют на свойства раствора. В горном песке всегда присутствуют примеси глины. В овражном – верхний слой загрязнен, а ниже, где песок промыт грунтовыми водами, – чистый. Морской песок содержит соли и органические остатки. Речной – наиболее чистый. Все это следует учитывать при составлении растворной массы. Для проверки качества песка берут 3 %‑ный раствор каустической соды и взбалтывают в нем такое же количество песка. Через сутки цвет жидкости покажет пригодность песка: если он лишь слегка желтоватый – в нем нет органических примесей, он пригоден для раствора; желтый и темно‑бурый цвета говорят о непригодности песка.

Удалять органические примеси трудно. Водой их не вымоешь – нужно или прокаливание, или промывка щелочами, а это дорого. С удалением глины дело проще: она успешно вымывается водой.

Уже говорилось выше, что по взятому заполнителю различают тяжелые и легкие растворы (их еще называют, соответственно, холодными и теплыми).

Тяжелые растворы – плотностью 1500 кг/м³ и выше. Легкие – плотностью ниже 1500 кг/м³.

Применяемые в качестве заполнителя природные речные или горные пески обладают большой плотностью, отсюда и большая масса раствора.

Легкий (теплый) раствор получают, используя в качестве заполнителя искусственный шлаковый или пемзовый песок – пористый материал, а также некоторые доменные шлаки, асбест и даже заполнители органического происхождения – древесно‑угольная мелочь, опилки, фибра, костра и др.

Обязательное составляющее раствора – вода. Прежде всего, она должна быть чистой, питьевой, не содержать значительных минеральных включений.

Важно вводить в раствор определенное количество воды. Возьмешь ее больше нормы – масса будет жидкой, станет стекать со стен, а высохнув, штукатурка окажется недостаточно прочной. При недостатке воды раствор плохо ложится на поверхность и отслаивается.

Хорошо работать с пластичным раствором, а получение его зависит не только от использования нужного количества воды. Помогают так называемые пластификаторы.