Ранее проведенные исследования [4 – 6] подтверждают эффективность введения в рецептуру ССС нанодисперсных добавок – золя кремниевой кислоты, синтезированных гидросиликатов кальция (ГСК), способствующих повышению стойкости известковых покрытий.

В продолжение проведенных исследований с целью регулирования структурообразования и повышения стойкости плиточного клея на цементной основе предложено вводить в его рецептуру синтезированные алюмосиликаты [7 – 9]. Для проведения исследований в работе применялся Вольский портландцемент марки 400 и добавка в виде синтезируемых алюмосиликатов. Синтез алюмосиликатов заключался в их осаждении из раствора сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ (производства ООО «АЛХИМ» г. Тольятти) добавлением силиката натрия с модулем М=2,7 с последующим промыванием водой осадка и высушиванием при температуре 110^◦С.
Экспериментально подобрано оптимальное содержание синтезируемой добавки в составе ССС – 20% от массы вяжущего.

Синтезируемая добавка представляет собой порошок белого цвета с насыпной плотностью 568,15 кг/м³, характеризуется высокой активностью, составляющей более 350 мг/г.

При введении синтезированных алюмосиликатов в рецептуру цементного теста наблюдается ускорение сроков схватывания. Так, у цементного теста без добавки начало и конец схватывания составляют соответственно 2ч 30мин и 5ч, а у композиционного вяжущего с применением синтезируемой добавки, – 40мин и 1ч 30 мин.

На рисунке 1 приведены экспериментальные данные оценки прочности цементных образцов в зависимости от дисперсности вводимой добавки. Для изготовления образцов водоцементное отношение В/Ц составляло В/Ц=47%. Образцы твердели в воздушно-сухих условиях.

Рисунок 1 – Кинетика твердения в воздушно-сухих условиях цементных образцов с применением в рецептуре синтезируемой добавки разной дисперсности: 1 – контрольный образец; 2 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 1,03 м²/г); 3 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,69 м²/г); 4 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,31 м²/г); 5 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,1 м²/г).

Анализ полученных данных, приведенных на рисунке 1, свидетельствует, что дисперсность синтезируемой добавки, применяемой в рецептуре ССС, влияет на структурообразование цементного камня. Так, применение в рецептуре цементного камня синтезируемой добавки с дисперсностью S_уд = 1,03 м²/г и S_уд = 0,69 м²/г приводит к повышению прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 90 суток воздушно-сухого твердения на 7 – 17,8% по сравнению с образцами на основе контрольных составов (без добавки). Однако, применение в рецептуре цементного камня добавки на основе синтезированных алюмосиликатов с удельной поверхностью S_уд = 0,31 м²/г и S_уд = 0,1 м²/г приводит к снижению прочности при сжатии цементных образцов. В возрасте 90 суток воздушно-сухого твердения прочность образцов снизилась соответственно на 34,9 – 30,9 % по сравнению с образцами на основе контрольных составов (без добавки). Очевидно, изменение кинетики твердения образцов при воздушно-сухих условиях прямо пропорционально значению удельной поверхности исследуемой добавки, т.е. исследуемая добавка создает более благоприятные условия твердения композиционного вяжущего при высоких значениях дисперсности.

Изучен характер изменения водопоглощения цементного камня в зависимости от дисперсности синтезируемой добавки на основе алюмосиликатов. Полученные данные приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Кинетика водопоглощения цементных образцов с применением в рецептуре синтезируемой добавки разной дисперсности: 1 – контрольный образец; 2 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 1,03 м²/г); 3 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,69 м²/г); 4 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,31 м²/г); 5 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,1 м²/г).

Анализируя данные рисунка 2 установлено, что водопоглощение цементного камня, в рецептуре которого содержится добавка на основе синтезированных алюмосиликатов, обратно пропорционально дисперсности вводимой добавки. Так, синтезируемая добавка с удельной поверхностью S_уд = 0,69 м²/г обладает меньшим водопоглощением, чем добавка с удельной поверхностью S_уд = 0,1 м²/г на 9,6%.

Проведенные исследования свидетельствуют, что синтезированные алюмосиликаты обладают водоудерживающим и структурообразующим действием и могут применяться в рецептуре плиточных клеев взамен зарубежных модифицирующих добавок.

В строительной практике применения блоков, а также панелей из ячеистого бетона или пенобетона для их защиты от внешних воздействий широко использовался  раствор, поризованный пеной, т.е. тот же пенобетон, но с объемной массой 1500 кг/м³ и прочностью при сжатии около 8 МПа. Этот раствор обладал достаточной адгезией, позволяющей выполнять отделку пенобетонных стен после тепловой обработки блоков или панелей. В ходе наших исследований было предложено улучшить составы защитных растворов путем введения в них полимерных добавок. Количественная величина добавок регламентировалась полимерцементным отношением на основе значений П:Ц 0,7; 0,10; 0,15 и 0,20. Эти количества полимеров применяли и для закладки испытательных образцов.

О применении натуральных полимерных добавок в цементных растворах известно почти сто лет. В настоящее время в полимерцементных композициях все большее применение находят водные дисперсии полимеров – дисперсии и латексы. Это продукты дисперсной полимеризации и сополимеризации различных мономеров: винилацетата, винилхлорида, винилденхлорида, стирола и др.

Полимербетон и его свойства характеризуются наличием двух активных составляющих: органического связующего вещества и минерального вяжущего. Варьируя количественными и качественными показателями применяемых полимеров, можно получить материал с теми или иными новыми свойствами. Мы в своих опытах использовали поливинилацетатную дисперсию и дивинилстирольный латекс на основе синтетического каучука. Эти добавки способствуют повышению прочности при растяжении, морозостойкости, адгезии, водопроницаемости и др.

Прочностные и деформативные характеристики имеют решающее значение в оценке пригодности раствора для защитно-отделочных покрытий пенобетонных стен, поскольку от них зависят трещиностойкость и долговечность покрытий.

Оптимальным количеством полимера, вводимого в цементно-песчаный раствор для улучшения его  прочности и деформативности, считается от 7 до 20% от веса вяжущего в пересчете на сухое вещество. На прочностные показатели полимерцементного раствора значительное влияние оказывает водоцементное отношение и температурно-влажностные условия твердения. Наиболее благоприятными условиями твердения следует считать воздушно-сухие условия при температуре +18 – +25^оС и влажности 50-60%. Именно при таких условиях хранились образцы для их  испытаний на сжатие, растяжение и сдвиг.

Составы растворов и результаты испытания на сжатие приведены в таблице.

Кроме 28-дневного возраста, прочность при сжатии определяли после 7-дневного, 60-дневного и 180-дневного хранения образцов в воздушно-сухих условиях. При этом по мере увеличения содержания полимера в растворе отмечалось более быстрое возрастание прочности в начальный период твердения (рис.).

Рис.   Прочность при сжатии пенополимерцементных растворов в зависимости от П:Ц

На этом же графике видно, что при увеличении П:Ц более 0, 15, составы на латексе снижают прочность при сжатии. Рост прочности на всех этапах твердения при увеличении полимерцементного отношения до 0,15 объясняется пластифицирующими свойствами полимерных добавок. Кроме того, полимерная добавка увеличивает водоудерживающую способность раствора, что способствует в условиях воздушно-сухого хранения образцов более полной гидратации цемента по мере роста П:Ц. Некоторое снижение прочности при сжатии растворов с латексом при П:Ц = 0,20 объясняется преобладанием в цементном камне эластичных и податливых частичек каучука. В пенополимерцементных растворах это аномальное явление наблюдается уже при П:Ц = 0,15. На наш взгляд это можно объяснить тем, что более тонкие межпоровые перегородки пенораствора, пронизанных глобулами каучука, обладают большей податливостью, чем скелет тяжелого раствора.

Пенополимерцементные растворы на латексе СКС-65ГП исследуемого состава по прочности пригодны для защитно-отделочных покрытий при П:Ц от 0,07 до 0,20.