Технология устройства монолитных полов на основе магнезиальных растворов при различных температурах (стр. 2 )

Существенным недостатком, по причине которого магнезиальный цемент мало применяется в строительстве, является склонность к перекристаллизации магнезиального камня через несколько месяцев после начала твердения, что приводит к снижению прочностных характеристик, изменению объема и растрескиванию. Исследования по модифицированию магнезиального вяжущего путем введения комплексных тонкодисперсных минеральных добавок проведенные в ЮУрГУ, позволили улучшить ряд технологических и эксплуатационных свойств, в сравнении с бездобавочным вяжущим. Это дало возможность для более широкого применения магнезиальных полов в строительстве.

Смеси для устройства монолитного пола, обладая свойствами высокой подвижности и перекачиваемости, позволяют значительно снизить трудоемкость работ за счет использования высокопроизводительного смесительного и растворонасосного оборудования (рис. 1).

Этим требованиям отвечает магнезиальный раствор с мелким минеральным заполнителем, однако до настоящего времени были известны лишь технологии монолитного магнезиального пола на основе ксилолита, фибролита и бетона. Также неисследованными оставались вопросы приготовления и транспортирования магнезиальных смесей, что приводило к невозможности получения материала с требуемыми характеристиками при условии оптимального выбора технологического оборудования по наибольшей производительности и наименьшим трудозатратам.

Во второй главе исследованы технологические и физико-механические характеристики магнезиальных растворов на минеральном заполнителе при твердении в условиях положительной температуры: прочность, скорость набора прочности, водостойкость, истираемость.

Для исследований применялось магнезиальное вяжущее, модифицированное комплексной минеральной добавкой (молотый доменный шлак в количестве 10 %, и тальк в количестве 6 % от массы каустического магнезита), повышающей долговечность и водостойкость магнезиального камня.

Оптимальным решением является получение структуры магнезиального раствора, обладающей высокими прочностными свойствами и характеризующейся низким расходом магнезиального цемента и хлористого магния, как самых дорогих компонентов системы.

Исследования проводились на составах с маркой по подвижности П3 которая соответствует осадке стандартного конуса 11-12 см.

Выбор для исследований марки раствора с высокой подвижностью, а также подбор гранулометрического состава песка обусловлен применением магнезиального раствора для технологии «наливных» полов с использованием современных средств механизации строительного производства, и в частности различных моделей растворосмесительных насосов.

С целью получения математических моделей изучаемых технологических процессов и их статистического анализа использовалось математическое планирование эксперимента, включающее выбор и обоснование плана эксперимента, проведение опытов по выбранному плану с необходимым количеством повторов, математическую обработку результатов экспериментов с целью получения регрессионных зависимостей и их анализа.

Учитывая уже известные свойства магнезиального вяжущего, значимыми факторами были выбраны: цементно-песчаное отношение по массе (Ц:П), крупность песка, плотность раствора хлористого магния. Откликами послужили: прочность на сжатие в 1, 3, 7, 28, 90, и 180-суточном возрасте, темп твердения, коэффициент водостойкости.

По полученным результатам эксперимента (табл. 1) были составлены уравнения регрессии (1).

Таблица 1

Исследование свойств магнезиального раствора

Крупность песка, мм	Ц:П	Плотность затворителя, г/см³	Прочность на сжатие в различном возрасте, Мпа	Коэффициент водостойкости	Расход затворителя З:Ц
1 сут	3 сут	7 сут	28 сут	90 сут	180 сут
0,63–0	1:1	1,15	12,5	20,0	26,9	37,2	43,4	45,7	0,62	0,63
2,5–0	1:1	1,15	14,9	23,9	31,0	41,3	42,1	42,9	0,44	0,63
0,63–0	1:3	1,15	6,3	11,8	15,8	22,2	25,3	28,6	0,75	1,17
2,5–0	1:3	1,15	4,2	7,7	11,6	12,4	16,4	19,2	0,57	1,17
0,63–0	1:1	1,25	14,5	27,5	33,9	38,6	38,9	39,9	0,45	0,63
2,5–0	1:1	1,25	12,3	22,1	30,7	42,8	44,1	45,5	0,68	0,63
0,63–0	1:3	1,25	5.0	6,1	11,7	21,1	22,6	23,2	0,54	1,17
2,5–0	1:3	1,25	5,7	6,9	14,9	19,9	20,3	21,2	0,78	1,17
0,63–0	1:2	1,20	9,8	14,0	18,9	24,0	29,3	32,1	0,46	0,86
2,5–0	1:2	1,20	7,3	14,0	21,3	25,5	28,3	31,7	0,70	0,86
1,25–0	1:1	1,20	18,4	27,6	27,6	39,9	42,5	44,1	0,65	0,86
1,25–0	1:3	1,20	5,2	7,6	9,3	17,7	18,9	21,1	0,43	1,17
1,25–0	1:2	1,15	9,0	16,4	22,0	36,5	38,7	39,8	0,58	0,86
1,25–0	1:2	1,25	8,1	10,2	15,6	25,7	27,4	29,6	0,56	0,86
1,25–0	1:2	1,20	6,7	17,8	23,5	27,9	29,2	31,4	0,60	0,86

Rсж1= 8,756 – 0,377 Х1 – 4,597 Х2 – 0,82 Х12– 0,196 Х1Х2 –

– 0,262 Х1Х3 + 2,380 Х22 – 0,82 Х32;

Rсж3= 15,287– 7,977 Х2 – 0,7 Х3 – 0,793 Х12 + 2,457 Х22 –

– 1,508 Х2Х3 – 4,193 Х32;

Rсж7= 17,882 + 0,263 Х1 – 7,92 Х2 + 3,265 Х12 – 1,752 Х22 –

– 0,946 Х2Х3 + 2,131 Х32;

Rсж28= 27,053– 10,283 Х2– 2,417 Х12 – 2,429 Х1Х2 + 1,121 Х1Х3 + (1)

+ 0,65 Х22 + 3,850 Х32;

Rсж90= 30,093– 1,517 Х2 – 10,75 Х3– 1,26 Х1Х2 + 2,733 Х1Х3 –

– 1,888 Х22 + 1,638 Х2Х3;

Rсж180= 32,511 – 0,9 Х1– 10,48 Х3– 1,68 Х1Х2 + 1,911 Х1Х3 –

– 1,775 Х22 + 1,975 Х2Х3;

Кв= 0,560 + 0,035 Х1 + 0,023 Х2 + 0,031 Х12 +

+ 0,104 Х1Х3 + 0,021 Х32,

где Rсж1, Rсж3, Rсж7, Rсж28, Rсж90, Rсж180 – прочность на сжатие в возрасте 1,3,7,28, 90 и 180 суток соответственно, Кв – коэффициент водостойкости, Х1 – крупность песка, Х2 – цементно-песчаное отношение по массе, Х3 – плотность раствора хлористого магния, г/см3.

Наибольшее влияние на прочностные характеристики оказывает доля магнезиального вяжущего в растворе, что отражает цементно-песчаное отношение. Чем выше содержание вяжущего, тем выше прочность. Плотность затворителя, в отличие от цементно-песчанного отношения, не оказывает такого однозначного влияния на прочность: при высоком содержании магнезиального вяжущего в смеси (Ц:П=1:1, 1:2) наблюдается зависимость прироста прочности от увеличения плотности затворителя, а при снижении доли содержания магнезиального вяжущего в растворной смеси плотность затворителя не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на прочность. Это свойство связано с оптимальным соотношением магнезита и хлористого магния в системе магнезиального вяжущего. Высокая прочность наблюдается в составах с большим долевым содержанием магнезиального цемента при затворении его растворами различной плотности. В составах же с относительно малым содержанием магнезиального цемента при повышении плотности затворителя наблюдается эффект пресыщения системы магнезиального раствора хлористым магнием, это приводит к снижению прочности и повышению гигроскопичности, что подтверждается также и работами предыдущих исследователей.

Темп твердения исследуемых составов магнезиального раствора составил: в 1-е сутки – от 22 до 38 % от R28, в 3-е сутки – от 33 до 68 % от R28, в 7-е сутки – от 50 до 88 % от R28 (рис. 2), и имеет следующую зависимость (до 28 суток твердения):

Y(x) = – 5,44.10-7Х6 + 7,89.10-5.Х5 – 0,004Х4 + 0,12.Х3 –

– 1,78Х2 + 15,94Х + 16,63 (2)

где Y – темп твердения, % от R28; Х – время выдерживания образца, сут.

При исследовании водостойкости магнезиального раствора выяснилось, что в целом она ниже, чем водостойкость магнезиального бетона, и находится в пределах Кв= 0,44…0,78 (против 0,8…0,95 у магнезиального бетона, при одинаковом процентном содержании модифицирующих добавок в магнезиальном цементе). Низкая водостойкость магнезиального раствора по отношению к магнезиальному бетону объясняется отсутствием структурообразующего эффекта крупного заполнителя и приближается к водостойкости магнезиального цемента, связывающего зерна заполнителя. С повышением плотности затворителя повышается водостойкость магнезиального раствора. При плотности раствора хлористого магния 1,15 г/см3 на водостойкость оказывают влияние и содержание магнезиального цемента, и крупность песка: чем меньше в размерах зерна песка и чем меньше содержание цемента, – тем выше водостойкость. При плотности затворителя 1,20 г/см3 водостойкость не зависит от перемен значений выбранных факторов влияния, а при плотности 1,25 г/см3 водостойкость зависит только от размеров зерен песка: чем больше размер зерен, – тем выше водостойкость. Следовательно водостойкий магнезиальный раствор можно получить с цементно-песчанным отношением не более 1:2, плотностью затворителя 1,20…1,25 г/см3 и используя заполнитель наибольшей крупности.