Сухі будівельні суміші - новий напрямок в розвитку промисловості будівельних матеріалів України

Карапузов Є. Та Ін. Сухі будівельні суміші - новий напрямок в розвитку промисловості будівельних матеріалів України // Будмайстер. 2001. №14. C.24-25

Доцільність створення конкурентоспроможних полімермінерапьних сухих сумішей як матеріалу повної заводської готовності підтверджена закордонною і вітчизняною практикою будівництва.

Сухі суміші, у порівнянні з традиційними розчинами і бетонами, мають ряд переваг:

- мінімум доводочних технологічних операцій для приведення сухих сумішей у робочий стан (замішування з водою);

- зменшення на 5-7 % відходів розчинів у результаті порційного дозування;

- економія на 10-15 % цементу за рахунок застосування пластифікуючих та водоутри-муючих добавок;

- стабільність складу сухих сумішей у результаті точного дозування компонентів та ефективності їх змішування;

- підвищення в 1,5-3 рази продуктивності праці робітників за рахунок досягнення високих пластичних властивостей розчинних сумішей та механізованого їх нанесення на бздоблювальні поверхні;

- зменшення на 10-15 % транспортних витрат і підвищення якості робіт при одночасному зниженні трудомісткості технологічних процесів.

Завдяки зазначеним перевагам і унікальним властивостям сухі суміші мають широку сферу застосування у будівництві: вирівнювання стін і стель, улаштування підлог, облицювальні, фарбувальні, мурувальні, гідроізоляційні, теплоізоляційні, відбудовні і реставраційні роботи.

Виробництво сухих будівельних сумішей в Україні розпочато в 1997 року і постійно розвивається. За даними виробників полімерів для сухих сумішей, обсяг споживання сухих сумішей на душу населення в 2000 році становив: у Німеччині - 60 кг, у Фінляндії - ЗО кг, в Угорщині і Польщі - ЗО кг, у Швеції -20 кг, в Україні - 6 кг.

Згідно з маркетинговим аналізом, обсяг виробництва і споживання вітчизняних сухих сумішей в Україні у 2000 році становив близько 160 тис. тонн і приблизно така ж кількість завезена. Очікується, що у 2005 році ця цифра має зрости до 1,0 млн. тонн.

На сьогодні обсяг виробництва сухих сумішей різного призначення за кордоном становить: у Німеччині - 8,0, а у Польщі -понад 2,0 млн. тонн на рік.

Проблема створення спеціалізованих виробництв з випуску сухих сумішей і повного забезпечення вітчизняного будівництва високоефективними і конкурентоспроможними полімермінеральними матеріалами обумовила постановку і вирішення таких завдань:

- створення вітчизняних високоефективних полімермінеральних матеріалів різного призначення і технології їх виготовлення;

- визначення можливості застосування у

складі сухих сумішей полімермінеральних композицій із сировини, що є в Україні;

- організацію спеціалізованих виробництв полімермінеральних сухих будівельних сумішей з високими фізико-механічними, технологічними і експлуатаційними характеристиками;

- розробка ресурсо- і енергозберігаючих технологій і технічних рішень виконання оздоблювальних, мурувальних, відбудовних, гідро- та теплоізоляційних робіт і використання ефективних сухих сумішей;

- розробка нормативно-технічної документації на виробництво і застосування розроблених полімермінеральних матеріалів у будівництві.

Для вирішення цих завдань необхідно було провести наукові і прикладні дослідження за такими напрямками:

- встановлення особливостей поведінки дисперсних полімерних порошків з різним вмістом інгредієнтів (вінілацетат-етилен, вінілацетат-етилен-вініл-лаурат, полівінілхлорид-етилен-силан-силаксан та ін.) у сухих будівельних сумішах;

- дослідження впливу інгредієнтів на фізико-механічні і технологічні властивості сухих полімермінеральних сумішей;

- застосування у складі полімермінеральних сухих композицій компонентів, що є в Україні (цемент, гіпс, вапно, крейда, доломіт, зола-винос, піски, в тому числі унікальні за властивостями з родовищ Харківської обл. та

ін.);

- оптимізація рецептур і технології виготовлення полімермінеральних композицій з використанням експериментально-статичного моделювання;

- оцінка токсиколого-гігієнічних, радіологічних і екологічних властивостей полімермінеральних сухих сумішей, технології їх виробництва і застосування у будівництві. Принциповою відмінністю полімермінеральних композицій від звичайних розчинів і бетонів є можливість їх використання при нанесенні тонкими шарами. Ці покриття, як правило, працюють з основою як єдина конструкція. Тому такі показники як адгезія, деформативність, тріщиностійкість, міцність на розтяг при згині, ударна міцність, здатність до стирання та ін. є визначальними в процесі експлуатації.

Проведені за допомогою електронної мікроскопії дослідження взаємодії порошкових полімерів, зокрема вінілацетату, модифікованого етиленом, полівінілхлориду в сполученні з етиленом і вініллауратом з мінеральними зв'язуючими і наповнювачами підтвердили їх ефективну взаємодію. Утворення плівок (шарнірів) полімеру між частками наповнювачів і мінеральних зв'язуючих додає системі цілий ряд позитивних властивостей, характерних для тонкошарових покриттів. Використовуючи цей ефект, були встановлені залежності впливу кількісного і якісного складу полімерів на основні фізико-механічні показники полімермінеральних композицій. Зміна кількості та якості полімерів дала можливість регулювати ад-гезійну міцність покриттів у межах 0,5 - 2,0 МПа практично до будь-яких поверхонь (бетон, цегла, метал, скло, дерево та ін.), що значно розширило галузь застосування полімермінеральних композицій і дало змогу розробити принципово нові конструктивно-технологічні рішення тепло- і гідроізоляції конструкцій, обробки поверхонь, влаштування підлог, відновлення конструкцій спеціального призначення. Значне поліпшення таких показників як міцність на розтяг при згині, ударна міцність, паропроникність, здатність до стирання і цілий ряд реологічних показників дало змогу принципово змінити традиційні технології ведення оздоблювальних, теплоізоляційних, гідроізоляційних, відбудовних і реставраційних робіт.

Вперше у вітчизняній практиці при розробці рецептур полімермінеральних композицій з визначеною галуззю застосування досліджено і враховано не тільки ефект впливу полімеру на властивості цих матеріалів, але й ефект взаємодії на межіі між матрицею адгезиву і основи. Особливо цей ефект проявився на основах з підвищеним водопоглинанням (керамічна плитка, цементно-піщаний розчин та ін.). Полімер проникає всередину основи, забезпечуючи механічне анкерування. При цьому відбувається зрощування мінеральних в'яжучих покриття і основи і, як наслідок, значне поліпшення експлуатаційних властивостей тонкошарових покриттів.

Також вперше в Україні для одержання конкурентоспроможних полімерних композицій із заданими властивостями застосовано метод експериментально-статичного моделювання. Особливо ефективним цей метод виявився при розробці полімерних композицій спеціального призначення, зокрема для покриттів, що постійно піддаються динамічним навантаженням (аеродроми, бруківки, паркінги, гідроспоруди та ін.). Слід наголосити, що рецептури полімерних покриттів підсилено поліпропіленовою фіброю. В такому сполученні вихідних компонентів вдалося одержати покриття з дуже високим опором до удару, стирання і дії перемінних навантажень. Об'ємне армування в сполученні з порошковими полімерами цілком забезпечує технологічні та експлуатаційні вимоги.

Проведені дослідження з оцінки експлуатаційних параметрів полімермінеральних матеріалів дали змогу створити оригінальні методики оцінки як самих матеріалів, так і покриттів на їхній основі.Комплекс досліджень з проблеми створення ефективної технологи виробництва сухих будівельних сумішей дав змогу розробити ряд принципово нових техно-I логічних схем з використанням серійного і нестандартного вітчизняного устаткування. Продуктивність таких виробничих ліній може варіюватися від 5 до 100 тис. тонн за рік.

Отримані авторами закономірності стали теоретичною основою для створення високоефективних полімермінеральних сумішей з використанням в якості в'яжучих і наповнювачів вітчизняних інгредієнтів (цемент, гіпс, вапно, вапнякове борошно, доломіт, слюдяний концентрат, пісок, каолін, перліт, бентонітова глина, відходи гірничо-збагачувальних комбінатів та ін.).

Результати проведених комплексних лабораторних, натурних і технологічних досліджень розроблених сухих полімермінеральних сумішей свідчать про їхні високі фізико-механічні та експлуатаційні характеристики. У зв'язку із цим сухі суміші знаходять широке застосування у будівництві в Україні при проведенні оздоблювальних, гідро- і теплоізоляційних, відбудовних і реставраційних робіт.

Полімермінеральні сухі суміші і технологія їх виробництва і застосування в практиці будівництва пройшли санітарно-гігієнічну і радіологічну оцінку у ведучих науково-гігієнічних центрах, погоджені Міністерством охорони здоров'я України і рекомендовані до використання у будівництві. Ці суміші і матеріали на їхній основі є конкурентоздатними і за своїми споживчими властивостями не поступаються аналогічним матеріалам з ближнього і далекого зарубіжжя.

Запропонована технологія виготовлення сухих сумішей складається з підготовки матеріалів, їх дозування, примусового перемішування і розфасування.

На діючих в Україні підприємствах-виробниках сухих полімермінеральних сумішей використовується електронне дозування і комп'ютерне забезпечення технологічного процесу. Це дає змогу здійснювати контроль за точним відтворенням рецептур, черговістю подачі компонентів і дотриманням режимів їх переробки. Також здійснено керування процесом підготовки сировини (сушка, транспортування і сортування наповнювачів, в'яжучих і добавок), подачі готової продукції до пакувально-навантажувальних ліній, системою вентиляції і пиловидалення, що забезпечує контроль за технічними і технологічними параметрами виробництва. Лінії упаковки продукції в біг-бени, в паперові мішки, ділянка підготовки і подачі стиснутого повітря забезпечені власними локальними блоками логіки. Запропоновані авторами міні-установки потужністю до 5 тис.тонн мають невисоку вартість, не вимагають значних виробничих і складських приміщень. Планування їх може бути виконано як за вертикальною, так і за горизонтальною схемами, що дає можливість розміщувати їх у приміщеннях висотою 5-7 м і площею 150-250 м2. Установки такого типу можуть оснащуватися електричними сушильними агрегатами або працювати на готовій сировині. Технологічна лінія включає таке основне устаткування як змішувач для готування сухих сумішей, бункери для просіювання компонентів і наповнювачів, транспортери для подачі компонентів у змішувач і подачі готової продукції в бункер фасувальної машини, фасувальну машину.

Позитивними якостями розроблених технологій виготовлення сухих сумішей є контроль сировини і готової продукції на всіх стадіях виробництва, автоматизоване керування процесом, відсутність стічних вод, викиди в атмосферу шкідливих речовин не перевищують граничних концентрацій.

З метою організації масового впровадження полімермінеральних композицій на будівельних об'єктах розроблено і передано будівельникам технології і технічні рішення улаштування покриттів із застосуванням сухих сумішей.

В основі технологічних рішень лежить концепція, яка полягає в тому, що оптимальні технологічні результати досягаються при можливості регулювання структурно-реологічних, адгезійно-деформаційних, технологічних параметрів і параметрів по міцності полімермінеральних композицій шляхом введення дисперсних полімерних порошків, поверхневоактивних речовин, наповнювачів, суперпластифікаторів, прискорювачів та сповільнювачів твердіння, піногасників, гідрофобізаторів. Ці технологічні рішення знайшли відображення в проекті державних будівельних норм "Влаштування покритпв із застосуванням сухих будівельних сумішей", у довідковому посібнику "Сухі будівельні суміші" та інших технологічних матеріалах, в яких регламентується технологія виконання ізоляційних, оздоблювальних, мурувальних, відбудовних робіт. На сьогодні є все необхідне для повного забезпечення капітального будівництва України вітчизняними сухими будівельними сумішами і відмови від постачання аналогічних імпортних матеріалів.