Затвердевшие растворы должны обладать определенной плотностью, заданной прочностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, 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 более 1200 кг/м. К легким относят растворы с плотностью менее 1500 кг/м3; их приготовляют на легких пористых заполнителях с насыпной плотностью менее 1200 кг/м3.
Тяжелые растворы плотны, прочны, морозостойки и теплопроводны. В отличие от тяжелых, легкие растворы малотеплопроводны благодаря наличию пор, заполненных воздухом. Они достаточно прочны, но не всегда морозостойки. Поэтому применяют их не для наружных, а для внутренних штукатурок и устройства подготовок под полы. Плотность раствора зависит также и от зернового состава заполнителя. Наибольшая плотность заполнителя и раствора будет при определенном соотношении между количеством зерен различной крупности. Прочность строительного раствора характеризуют маркой, которую определяют по пределу прочности при сжатии стандартных образцов-кубов, изготовленных из рабочей растворной смеси и испытанных после 28-суточного твердения (ГОСТ 5802—86). По пределу прочности при сжатии (кгс/см2) для растворов 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, 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. Вяжущее вещество в виде теста в растворной смеси твердеет, образуя плотный камень, соединяющий зерна заполнителя в монолит. Следовательно, прочность раствора будет находиться в зависимости от прочности образовавшегося камня и прочности его сцепления с заполнителем. Прочность раствора весьма зависит от активности вяжущего. При прочих равных условиях, чем прочнее вяжущее, тем прочнее и раствор.
Раствор должен твердеть в определенных (оптимальных) условиях. Так, цементные растворы хорошо твердеют во влажных условиях, рост их прочности протекает постепенно, в первое время — интенсивно, затем нарастание прочности со временем снижается, но долго продолжается. Отделочные растворы имеют относительно невысокую прочность, в то время как минимальная марка цемента — 300. В таких растворах большой расход цемента недопустим. Для снижения стоимости раствора и сохранения свойств растворной смеси применяют не один цемент, а два вида вяжущих: цемент и известь или цемент и глину. Известковые растворы твердеют в сухих условиях, рост их прочности протекает очень медленно, прочность их невысокая. Гипсовые растворы твердеют только в сухих условиях и быстро.
На прочность раствора влияет прочность заполнителя. Так, прочность раствора на заполнителе из прочных горных пород на 25...50 % выше, чем раствора на слабых (пористых) заполнителях. Случайная (неправильная) форма и шероховатая поверхность заполнителя обеспечивают прочное сцепление с вяжущим. Поэтому растворы на таких заполнителях имеют более высокую прочность, чем растворы на заполнителях округлой формы с гладкой поверхностью зерен. Посторонние примеси в заполнителе (глина, ил, пыль) снижают сцепление вяжущего с заполнителем, а значит, снижают прочность раствора. Частицы глины при смачивании их водой набухают, вызывают изменение объема затвердевшего раствора с образованием трещин. Сульфаты натрия или кальция, содержащиеся в заполнителе, разрушают цементный камень в растворе.
На свойства раствора, и в частности на его прочность, влияет количество воды затворения, которое характеризуют водовяжущим (водоцементным) отношением — числом, которое получают при делении массы воды затворения на массу вяжущих материалов. Например, для приготовления раствора потребовалось 100 кг воды и 200 кг вяжущего; разделив 100 на 200, получим 0,5. Полученное число и есть водовяжущее отношение.
В зависимости от вида вяжущего различают водоцементное, водогипсовое, водоизвестковое отношение и т. д. Установлено, что с увеличением водовяжущего отношения выше определенного предела прочность раствора снижается. Несмотря на это, при приготовлении растворов воды берут больше, чем это требуется для химической реакции твердения. Увеличенный расход воды в растворной смеси вызывается следующим: растворная смесь с малым количеством воды малоподвижна (жестка), работать с ней очень трудно; при твердении раствора с его наружной поверхности испаряется вода, эту потерю компенсирует избыток воды в растворе; материал основания, на которое наносят растворную смесь, поглощает воду, что также компенсирует избыток воды в растворе.
Растворная смесь должна быть однородной, хорошо перемешанной, чтобы после затвердения стать прочным раствором. Поэтому установлены минимальные сроки перемешивания растворной смеси в растворосмесителе; чрезмерно длительное перемешивание компонентов растворной смеси не дает заметного увеличения прочности раствора. Прочность в значительной степени зависит от условий твердения. Понижение температуры замедляет реакцию гидратации вяжущего, а замораживание раствора на ранней стадии твердения приводит к резкому падению его прочности из-за разрывов контактов между кристаллами вяжущего при замерзании воды. В условиях жаркого климата или при сушке раствора нагревательными приборами растворная смесь пересыхает, быстро испаряет воду, обезвоживается, при этом прекращается гидратация вяжущего, раствор теряет прочность, осыпается. Во избежание этого поверхность раствора необходимо смачивать водой.
Твердение вяжущих, а значит, и растворов протекает во времени иногда быстро (гипсовое вяжущее), чаще медленно (цемент), иногда очень медленно (известь). С течением времени прочность раствора повышается. В цементных растворах это связано с гидратацией и кристаллизацией цементных минералов; в известковых растворах прочность растет в результате карбонизации и кристаллизации извести, в глиняных — за счет испарения воды при их высыхании.
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. Принято считать водонепроницаемым раствор, пропускающий малое количество воды, которое полностью испаряется с его поверхности, не оставляя мокрых пятен. Чем раствор менее порист, чем он плотнее, тем он меньше пропускает воду. 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 7,07х7,07Х7,07 см в насыщенном водой состоянии, различают следующие марки раствора по морозостойкости: Мрз 10, 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, введенные добавок и условий твердения. Морозостойкими должны быть растворы для наружных штукатурок, для кладок наружных стен, для подстилающих слоев наружных облицовок. Строительные растворы для наружных штукатурок и каменных кладок наружных стен имеют марки по морозостойкости: 10, 15, 25, 35 и 50. Во влажных успениях эксплуатации растворы по морозостойкости должны имен. более высокие марки: 100, 150, 200 и 300.
Изменением объема, за редким исключением, сопровождается твердение вяжущих веществ. При твердении пшенные 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.
Усадка — уменьшение объема раствора при твердении. Усадка раствора зависит от вида вяжущего, водовяжущего отношения, соотношения количества вяжущего и заполнителя, от времени и условий твердения раствора. С увеличением количества вяжущего, приходящегося на единицу объема раствора, а также с увеличением водовяжущего отношения усадка раствора увеличивается. Быстрая усадка нарастает в начальной стадии твердения раствора, затем рост ее уменьшается и постепенно затухает. У цементных растворов усадка практически прекращается через 3 мес от начала твердения. Как правило, усадка — нежелательное явление, особенно в штукатурных, мозаичных растворах, в подстилающих слоях облицовки.
Деформации усадки вызывают напряжения между штукатуркой и основанием, между раствором и облицовкой, что приводит не только к появлению трещин, но и к разрушению штукатурки и облицовки. Для уменьшения усадки раствора берут минимально необходимое количество вяжущего и воды, вводят в растворную смесь различные молотые добавки (известняк, песок, шлак). Чем жирнее раствор, тем усадка его больше, тощие растворы практически не дают усадки. Затвердевший раствор должен прочно сцепляться с основанием, обладать малой величиной и равномерностью деформации под действием нагрузок, изменений объема в процессе твердения, последующих изменений влажности и температуры среды, окружающей затвердевший раствор.
Статья подготовлена при содействии компании СМК
