УДК 691.5

ИЗВЕСТКОВЫЕ ОТДЕЛОЧНЫЕ СОСТАВЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ ЗОЛЯ КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ

Логанина Валентина Ивановна
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Управление качеством и технология строительного производства»

Аннотация
Приведены сведения о влиянии добавки на основе золя кремниевой кислоты на структурообразование известковых композиций. Показано, что при введении добавки золя кремниевой кислоты в известковую смесь наблюдается ускорение набора пластической и механической прочности. Установлено, что в присутствии добавки золя кремниевой кислоты наблюдается уменьшение аморфной и возрастание кристаллической фазы.

Ключевые слова: золь кремниевой кислоты, известковые составы, стабильность золя, стойкость, структурообразование


CALCINED FINISHING COMPOSITIONS WITH ADDITIVES BASED ON SILICA SOL

Loganina Valentina Ivanovna
Penza State University of Architecture and Construction
doctor of technical Sciences, Professor, head of the "Department of quality Management and technology of building production"

Abstract
The data on the effect of additives on the basis of silica sol on structure of calcareous compositions. It is shown that the introduction of additives silica sol in lime mixture is observed acceleration set of plastic and mechanical strength. It was established that in the presence of additives of the silica sol, a decrease and an increase in the amorphous crystalline phase.

Keywords: lime compositions, silica sol, sol stability, stability, structure


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Логанина В.И. Известковые отделочные составы с применением добавки на основе золя кремниевой кислоты // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 8. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/08/37339 (дата обращения: 04.06.2017).

Традиционными материалами, на протяжении многих лет применявшимися для окрашивания, были известковые составы. Реставрация исторических зданий, сохранивших первоначальную отделку, вызывает определенные трудности, связанные с несовместимостью известковой штукатурки с современными отделочными материалами. Как показывает практика, наилучшие результаты при восстановлении поверхностей, оштукатуренных известковыми штукатурными растворами, достигаются при использовании красок, близких по составу к историческим аналогам, т.е. известковых.

Вместе с тем, применение для реставрации памятников архитектуры вышеуказанных составов вызывает определенные трудности, связанные со стоимостью краски, ее низкой эксплуатационной стойкостью, применением целевых добавок, поставляемых из-за рубежа, и т.д. Это вызывает необходимость поиска новых решений повышения стойкости известковых составов, предназначенных для реставрации и отделки зданий и сооружений.

Для повышения стойкости известковых отделочных состав в их рецептуру вводят нанодисперсные добавки[ 1,2,3 ]. В данной применялась добавка – коллоидная дисперсия на основе диоксида кремния. Для получения золя кремниевой кислоты применялся способ, основанный на ионообменной хроматографии. Жидкое стекло плотностью 1056 кг/м3 пропускали через ионообменную колонку с катионитом и получали золь кремниевой кислоты с рН 4,5…5,0 плотностью 1013-1030 кг/м3. Методом турбидиметрии выявлено, что радиус частиц золя плотностью 1027 кг/м3 до 5 сут составляет 17…25 нм, а 7… 19 сут – 57…140 нм [4].

Электрокинетический потенциал дисперсной системы, характеризующий его стабильность и определенный электрофоретическим методом, изменяется в зависимости от возраста золя кремниевой кислоты. Золь кремниевой кислоты стабилен в возрасте до 15 сут, электрокинетический потенциал составляет (–) 0,03…0,103 В. В дальнейшем наблюдается уменьшение электрокинетического потенциала. Величина толщины диффузного слоя в возрасте 1 сут составляет 29,5 нм, что предопределяет его стабильность.

Расчет среднеквадратического сдвига частицы  золя в соответствии с уравнением Эйнштейна-Смолуховского показал, что за 10 с среднеквадратический сдвиг частицы с радиусом 17 нм составил 1,89·10-5 м, что обуславливает высокую активность кремнезоля.

Установлено, что эффективными стабилизаторами для золя кремниевой кислоты являются желатин, поливиниловый спирт (ПВС) и катионитовый сополимер акриламида К-280.

Синтезируемая добавка на основе золя кремниевой кислоты была применена для модификации диатомита, в известковых отделочных составах [5 ].

При введении добавки золя в известковую смесь наблюдается ускорение набора пластической прочности. Спустя 48 ч после затворения пластическая прочность состава с добавкой золя SiO2 (отношение И:Золь = 1:1) составила τ=0,09 МПа, а у контрольного состава – τ=0,01 МПа

Введение добавки золя кремниевой кислоты способствует повышению прочности при сжатии известковых растворов. Так, прочность при сжатии при введении 2%-ного золя кремниевой кислоты при соотношении И:З=1:1 в возрасте 28 сут твердения составляет Rсж =1,7 МПа, а контрольного (без добавки золя) – 0,85 МПа. Повышение концентрации золя вызывает больший прирост прочности. При введение в рецептуру 4%-ного золя при соотношении И:З=1:1 прочность при сжатии составляет Rсж =1,98 МПа. Дальнейшее увеличение содержания золя кремниевой кислоты в рецептуре известковых отделочных покрытий при соотношении И:З=1:1,25 и И:З=1:1,5 вызывает незначительный прирост прочности. Установлено, что по комплексу физико-механических свойств оптимальным является соотношение известь:золь = 1:1 при использования 2%-ного золя. Применение двухпроцентного золя кремниевой кислоты обусловлено его жизнеспособностью, хотя 4%-ный золь дает большее увеличение прочности.

Для исследования реакций, происходящих в процессе структурообразования известковых отделочных композиций в присутствии добавки золя кремниевой кислоты, был проведен качественный рентгеноструктурный анализ на дифрактометре марки Thermo Scientific модели ARL X’TRA.

На рентгенограмме образца на основе известково-песчаного состава выявлены пики с межплоскостными расстояниями 4.916Ǻ, 3.115Ǻ, 2.629Ǻ, 1.928Ǻ, 1.797Ǻ, 1.688Ǻ, 1.556Ǻ, 1.483Ǻ, 1.419Ǻ, указывающие на содержание Са(ОН)2; пики, характерные для кальцита, образующегося в результате карбонизации извести: 3.857Ǻ, 3.040Ǻ, 2.493Ǻ, 2.098Ǻ, 1.913Ǻ, 1.876Ǻ, 1.622Ǻ, 1.608Ǻ, 1.602Ǻ, 1.529Ǻ. Выявлены также пики с межплоскостными расстояниями 4.267Ǻ, 3.349Ǻ, 1.829Ǻ, 1.549Ǻ, 1.543Ǻ, 1.449Ǻ, 1.383Ǻ, принадлежащие β-кварцу. Идентифицируются линии, соответствующие каолиниту Al2O32SiO22H2O – 7.177Ǻ, 4.491Ǻ, 3.571Ǻ, 2.567Ǻ, 2.343Ǻ, 1.981Ǻ [33, 94].

Гидрослюда, гетит, гематит присутствуют в небольших количествах, очевидно, как примесь к суглинку: K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O – гидрослюда типа иллита с d = [10.5- 9.5; 5.0; 4.50; …3.50- 3.49; 3.34; 3.095- 3.10; 2.86- 2.88; 2.56- 2.57;…1.49- 1.505] Ǻ; α-Fe2O3 – гематит с d=[2.69- 2.71; 2.50- 2.51; 1.69; 1.84…; 1.48; 1.451- 1.454;…] Ǻ; FeOOH или Fe2O3 H2O с d= [4.16- 4.18; 2.45- 2.46; 2.69- 2.70; 1.720…; 2.18- 2.19; 1.56- 1.55; 1.455 Ǻ.

Анализ рентгенограмм образца с добавкой золя кремниевой кислоты показал, что присутствуют минералы, характерные для состава №1, однако появляются линии гидросиликата кальция C-S-H (II) с d = 2.847Ǻ, 2.381Ǻ, 2.130Ǻ, 2.109Ǻ, 1.628Ǻ, 1.526Ǻ, свидетельствующие о взаимодействии извести с золем кремниевой кислоты при обычной температуре. Интенсивность пиков, указывающих на содержание извести Са(ОН)2, снижается по сравнению с контрольным составом.

Все пробы содержат кристаллическую и аморфную фазы. В пробе контрольного состава (без добавок) присутствуют две фазы – аморфная и кристаллическая с соотношением фаз 28% и 72%. В присутствии добавки золя кремниевой кислоты наблюдается уменьшение аморфной фазы и возрастание кристаллической, составляющее соответственно 24 и 76%.

На основании проведенных исследований разработана рецептура мастичных красочных составов, содержащих известь-пушонку, молотый суглинок, золь кремниевой кислоты, стабилизатор золя, сульфат алюминия, воду, а также рецептура декоративных штукатурных отделочных составов, включающих известь-пушонку, песок фракции 0,314-0,14мм, золь кремниевой кислоты, стабилизатор золя, сульфат алюминия, воду. В табл.1 приведены характеристики отделочных составов и покрытий на их основе.

Установлено, что по технологическим и эксплуатационным свойствам разработанные составы является более конкурентоспособным по сравнению с прототипом. Когезионная и адгезионная прочность известкового красочного состава значительно выше и составляют соответственно 1,7…1,9 МПА и 1,0…1,2 МПА, в то время как у прототипа – 0,8…1,3 МПА и 0,6…0,8 МПа. По жизнеспособности при хранении в открытых емкостях (7…9 ч) состав-прототип превосходит разработанный красочный состав, жизнеспособность которого составляет 5…7 ч. Разработанный красочный состав характеризуется замедленными сроками высыхания. Время высыхания до степени 5 составляет 47…50 мин, в то время как у состава-прототипа – 22…31 мин.

Когезионная и адгезионная прочность известкового декоративного штукатурного состава также выше, чем у состава прототипа, и составляют соответственно 1,5…1,7 МПА и 0,8…1,0 МПА, в то время как у прототипа – 0,7…1,2 МПА и 0,5…0,7 МПа. По жизнеспособности при хранении в открытых емкостях (8…10 ч) состав-прототип превосходит разработанный декоративный штукатурный состав, жизнеспособность которого составляет 6…8 ч. Предлагаемый штукатурный состав соответствует по водоудерживающей способности прототипу, которая составляет 98%. Разработанные составы являются экономичнее состава-прототипа, так, например, расход штукатурного состава при нанесении в 1 слой толщиной 10 мм составляет 1,1…1,3 кг/м2, а у состава-прототипа – 1,5…1,7 кг/м2.

Таблица 1. Технологические и эксплуатационные свойства отделочных составов

Наименование показателя

Величина показателя красочного состава

Величина показателя декоративного штукатурного состава

разрабо-танного

отечественного прототипа

прототипа «Holvi»

разработанного

отечественного прототипа

Адгезионная прочность Rсц, МПа

1,0…1,2

0,6…0,8

0,8…1,0

0,8…1,0

0,5…0,7

Когезионная прочность Rсж, МПа

1,7…1,9

0,8…1,3

1,5…1,7

1,5…1,7

0,7…1,2

Жизнеспособность при хранении в открытых ёмкостях, час

5…7

7…9

6…8

6…8

8…10

Время высыхания до степени «5» при (20±2)ºС, мин, не более

47…50

22…31

40…43

52…55

24…34

Водоудерживающая способность, %

98

98

Рекомендуемая толщина одного слоя, мм

1…5

1…5

1…5

5…15

10…20

Расход отделочного состава при

нанесении в 1 слой толщиной: – 1 мм, кг/м2

– 10 мм, кг/м2

0,6…0,8

1,0…1,2

0,5…1

1,1…1,3

1,5…1,7

Наличие трещин вследствие усадки

нет

нет

нет

нет

нет

Удобоукладываемость

хорошая

хорошая

хорошая

хорошая

хорошая

Стойкость Пк к статическому воздействию воды при (20±2)ºС, ч

>72

24

24

>72

24

Коэффициент паропроницаемости µ, мг/м·ч·Па

0,056

0,069

0,051

0,011

0,014

Стоимость, руб.

40

55

130

38

50


Библиографический список
  1. Логанина В.И., Кислицына С.Н., Макарова Л.В., Садовникова М.А. Реологические свойства композиционного известкового вяжущего с применением синтетических цеолитов//Известия высших учебных заведений. Строительство. –2013. –№ 4. –С. 37-42.
  2. Логанина В.И.,Петухова Н.А., Акжигитова Э.Р. Разработка органоминеральной добавки для сухих строительных смесей// Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова.–2011.–№3.– С.8-12
  3. Логанина, В.И. Свойства известковых композитов с силикатсодержащими наполнителями / В.И.Логанина, Л.В. Макарова, К.А. Сергеева// Строительные материалы. – 2012.-№3. – С.30-35
  4. Логанина В.И., Давыдова О.А., Симонов Е.Е. Влияние активации диатомита на свойства известковых композиций// Известия вузов. Строительство.–2011.–№3.–С.20-24
  5. Логанина В.И., Давыдова О.А., Симонов Е.Е. Исследование закономерностей влияния золя кремниевой кислоты на структуру и свойства диатомита// Строительные материалы.–2011.–№12.– С.63-66


Все статьи автора «Логанина Валентина Ивановна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: