Для реставрации фасадов зданий исторической застройки находят широкое применение известковые составы[1]. Однако, низкая эксплуатационная стойкость известковых покрытий приводит к увеличению межремонтных затрат. В работах [2,3,4,5] предлагается для повышения стойкости известковых покрытий вводить в рецептуру наноструктурирующие добавки.
В продолжение дальнейших исследований нами установлена возможность повышения стойкости известковых композиций введением синтезированных алюмосиликатов [ 6 ]. Синтез алюмосиликатов заключался в их осаждении из раствора сульфата алюминия Al2(SO4)3 добавлением силиката натрия. Химический состав синтезируемой добавки приведен в табл.1.
Таблица 1. Результаты химического анализа всех элементов присутствующих в синтезированной добавке
Химический состав синтезированного материала (вес.%) |
|||||||||
SiO2 | Al2O3 | Na2O | SO3 |
TiO2 |
Fe2O3 |
MgO |
CaO |
K2O |
å |
55.45 | 21.24 | 13.91 | 8.91 |
0.023 |
0.038 |
0.11 |
0.15 |
0.03 |
99.861 |
При оценке химического состава синтезированных алюмосиликатов установлено, что преобладают оксиды кремнезема, составляющие 55,45%.
Рентгенофазовый анализ выявил наличие кристаллической фазы (22%), представленной тенардитом и гиббситом, а также аморфной составляющей, представленной агрегатами наноразмерных кристобалитоподобных кристаллитов (78%).
Микроструктура полученной добавки была изучена с помощью электронного микроскопа при увеличении в 20 000 раз (рис.1.)
Рис.1. Микроструктура синтезированных алюмосиликатов
Установлено, что структура добавки представлена, в основном, частицами округлой формы размера 5,208-5,704µm, но встречаются частицы лещадной формы с размером 7,13-8,56µm. Удельная поверхность частиц, измеренная методом БЭТ, составляет Sуд=86,5±3,5 м2/г.
Гранулометрический состав синтезированных алюмосиликатов приведен в табл.2.
Таблица 2. Гранулометрический состав наполнителя
Фракция, мкм | Процентное содержание, % |
0,01-0,5 | 0,01 |
0,5-2,0 | 1,81 |
2,0-3,0 | 2,55 |
3,0-4,0 | 2,8 |
4,0-5,0 | 2,73 |
5,0-10,0 | 12,61 |
10,0-20,0 | 16,61 |
20,0-45,0 | 27,2 |
45,0-80,0 | 29,14 |
80,0-100,0 | 4,09 |
100,0-200,0 | 0,44 |
При оценке сорбционной емкости синтезированной добавки установлено, что процесс насыщения образцов влагой и влагоотдача описывается S-образными изотермами сорбции и десорбции, характерными для капиллярно-пористых материалов, хорошо смачиваемых водой. Сорбция влаги в интервале значений относительной влажности воздуха до 18% подчиняется закону Генри в соответствии с формулой (1), т.е. зависимость сорбционного увлажнения от величины относительной влажности воздуха близка к линейной:
W=k(φ) (1)
Рис. 2. Изотермы сорбции и десорбции для синтезированных алюмосиликатов
1-изотерма сорбции; 2-изотерма десорбции.
При повышении относительной влажности воздуха до 40% влагосодержание в образцах увеличивается в соответствии с уравнением Фрейндлиха [7]. Выпуклая часть изотерм (φ = 60-80%) указывает на присутствие внутри исследуемых образцов только адсорбированной влаги, состоящей из одного слоя молекул водяного пара. Повышение относительной влажности воздуха до 90% приводит к образованию на внутренней поверхности материала пленок адсорбированной влаги, состоящих из многих слоев молекул. Начиная с 80%-ной влажности происходит резкое возрастание сорбционного увлажнения, что свидетельствует о протекании процесса капиллярной конденсации [8].
Изотермы сорбции и десорбции совпадают только при очень малых и очень больших значениях относительной влажности воздуха. Изотермы сорбции располагаются ниже, чем изотермы десорбции и равновесное влагосодержание при одинаковом значении относительной влажности воздуха при десорбции влаги меньше, чем при сорбции влаги.
Синтезированные алюмосиликаты характеризуются высокой гидравлической активностью, составляющей более 350 мг/г [9]. Это свидетельствует о высокой активности взаимодействия добавки с известью, что подтверждается количеством связанной извести.
Для изучения закономерностей влияния синтезированных алюмосиликатов на свойства известковых композитов изготовлялись образцы на извести 1 сорта с активностью 84,4 %. Содержание добавки составляло 10% от массы извести. Готовились составы с водоизвестковым отношением В/И, равным В/И=1/1. Образцы твердели в воздушно-сухих условиях при температуре 18-20оС и относительной влажности воздуха 60-70%.
Установлено, что количество химически связанной извести в контрольных образцах в возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения составляет 46,5 %, а с применением синтезированных алюмосиликатов 50,03-55,28 % .
Результаты исследований свидетельствуют, что композиционное вяжущее, состоящее из извести-пушонки и синтезированных цеолитов в количестве 10% от массы извести, обладает большей водостойкостью по сравнению с известью-пушонкой. Так, коэффициент размягчения образцов, приготовленных на композиционном вяжущем, составляет Кразм=0,68, а на извести-пушонке – 0,31.
Таким образом, введение в рецептуру известковых отделочных составов синтезированных алюмосиликатов способствует повышению их стойкости.
Библиографический список
- Шангина Н.Н. Особенности производства и применения сухих строительных смесей для реставрации памятников архитектуры//Н.Н.Шангина, А.М.Харитонов //Сухие строительные смеси.–2012.–№3.–С.35-38
- Логанина, В. И. Перспективы изготовления органоминеральной добавки на основе отечественного сырья / В. И. Логанина, Н. А. Петухова, В. Н. Горбунов, Т. Н. Дмитриева // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2009. – № 9. – С. 36-39.
- Логанина В.И., Давыдова О.А Известковые отделочные составы на основе золь-гель технологии/ В.И.Логанина, О.А.Давыдова // Строительные материалы.–2009.– №3.–С.50-52
- Логанина, В. И. Оценка эффективности применения смешанослойных глин в рецептуре известковых отделочных составов / В. И. Логанина, Э. Р. Акжигитова // Вестник ВолгГАСУ. – 2013. – № 30(49). – С. 169-173.
- Логанина, В.И. Влияние технологии синтеза силикатных наполнителей на свойства известковых отделочных составов / В.И.Логанина, Л.В. Макарова, К.А. Папшева// Региональная архитектура и строительство. – 2011. – №2. – С.66-69
- Логанина В.И. Известковые отделочные составы с применением синтезированных алюмосиликатов./ В.И.Логанина, С.Н.Кислицына, И.В.Жерновский, М.А.Садовникова // Вестник БГТУ им.Шухова.– 2014.–№2.– С.55-57.
- Лопаткин А.А.Теоретические основы физической адсорбции/А.А.Лопаткин.-М.:Изд-во Моск.ун-та,1983.–339с.
- Гельфман,М.И.Коллоидная химия/М.И.Гелфман, О.В.Ковалевич, В.П.Юстратов.-СПб.:Лань,2008.–336с.
- Волженский А.В.,Стамбулко В.И.,Ферронская А.В. Гипсоцементнопуццолановые вяжущие, бетона и изделия.-М.:Стройиздат,1971.–317с.