Жилищное строительство остается приоритетной задачей для нашей страны. Это подкреплено государственной комплексной программой развития материально-технической базы строительной отрасли, предусматривающей наращивание объемов новых материалов и технологий. Над их разработкой трудятся в одной из ведущих научных организаций — РУП "Институт БелНИИС" Минстройархитектуры. О том, чего удалось достичь за последние несколько лет, корреспонденту "РСГ" рассказала кандидат химических наук, заведующая отделом строительной химии института Евгения Авнеровна Урецкая.

По отделке встречают

Одной из разработок отдела стали штукатурки и шпатлевки с использованием легких заполнителей. "Ячеистые бетоны, газобетоны, пенобетоны рекомендуется отделывать специальными строительными растворами, т. к. стандартная цементно-песчаная растворная смесь сразу отдает воду, и при твердении раствор становится хрупким, — пояснила Е. А. Урецкая. — Низкая паропроницаемость цементно-песчаного раствора вызывает увлажнение стенового материала, снижая тем самым его эксплуатационные характеристики".

Для улучшения теплозащитных характеристик и повышения теплотехнической однородности стены при возведении конструкций из легких изделий особое значение имеет применение штукатурок и шпатлевок на основе легких заполнителей, которые отличаются высокой паропроницаемостью и низкой теплопроводностью. В процессе исследований установлено, что применение карбоната кальция предпочтительнее, нежели использование доломита.

Как отметила Е. А. Урецкая, при выполнении штукатурных работ необходимо предварительно проводить определение такого показателя, как ползучесть растворной смеси. Дело в том, что со временем, пока раствор еще не потерял своих пластических свойств, под действием силы тяжести происходит смещение слоев раствора относительно друг друга, в результате чего могут возникать деформация и нарушение целостности штукатурного покрытия. К слову, разработанная легкая штукатурная смесь толщиной 20 мм не будет стекать с вертикальной поверхности.

Для улучшения теплозащитных характеристик и повышения теплотехнической однородности стены принято решение использовать пористые заполнители. Их получают разными способами. Однако те, что получены искусственным путем из природного сырья и отходов промышленности, отличаются особой стабильностью состава и свойств. Поэтому заполнители данной категории рекомендуются для использования в составах строительных смесей.

В работе над созданием состава применялись следующие легкие заполнители: вспученный перлитовый песок, вспученный вермикулит, керамзит, гранулы пенополистирола, отходы легких бетонов. Анализ показал, что каждый из этих материалов имеет свои преимущества.

Так, вспученный перлитовый песок находит широкое применение при изготовлении легких бетонов, тепло- и звукоизоляционных материалов, огнезащитных штукатурных покрытий и т. п. Он обладает наибольшей эффективностью среди неорганических пористых заполнителей с точки зрения понижения плотности строительных материалов, поскольку при измельчении его насыпная плотность не растет, а снижается.

Вспененный вермикулит, как показывает мировая практика, является простейшим и очень эффективным теплоизоляционным материалом. Важным его преимуществом является то, что он обладает текучестью, которая делает возможным равномерное заполнение любых форм. Также при повышенной температуре, возникающей при пожаре, вермикулит не выделяет никаких газов.

"Для решения поставленной задачи использовались отходы, полученные при производстве и применении ячеистого бетона, — рассказала заведующая отделом строительной химии. — Раствор на основе отходов ячеистого бетона наиболее близок по структуре и свойствам к основанию и является дешевым материалом, который не требует сложных процессов переработки. Аналогичными свойствами обладают и пористые органические заполнители — пенополистирол, имеющий, в основном, закрытую пористость. Он относится к ультралегким высокоэффективным заполнителям.

При выполнении настоящей работы были определены оптимальные соотношения вяжущего, наполнителя и заполнителя для получения легких штукатурных и шпатлевочных составов".

Передача теплоты через стены зданий и сооружений осуществляется главным образом за счет теплопроводности. В результате исследований удалось достичь коэффициента теплопроводности данного штукатурного состава 0,14–0,16 Вт/мЧоС. Основной же эксплуатационный показатель штукатурных и шпатлевочных составов — морозостойкость. Критерием ее оценки является сохранение составами после определенного количества циклов замораживания/оттаивания механической прочности на сжатие. Разработанные легкие штукатурки и шпатлевки выдержали от 35 до 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Составы, содержащие в качестве легкого заполнителя отходы ячеистого бетона, выдержали лишь 25 циклов.

"Легкие" полы? Легко!

Актуальной проблемой отечественного жилищно-гражданского строительства является снижение массы возводимых зданий. В настоящее время кирпичные здания имеют среднюю приведенную массу 2,5 т/м2, панельные — 2,0 т/м2 от общей площади. В мировой практике жилые и общественные здания, как правило, по этому показателю не превышают 1,0 т/м2. Проблема снижения массы здания в высотном строительстве имеет еще большее значение, т. к. строящиеся у нас "высотки" более чем в 2 раза массивнее зарубежных аналогов. В связи с этим, необходима замена ряда конструкций, выполненных из бетона, железобетона и кирпича, на конструкции из легких материалов, в частности, гипсовых.

Гипсовые материалы и изделия относятся к прогрессивным строительным материалам благодаря простоте, экономичности и малой энергоемкости производства гипсовых вяжущих. Использование составов на основе гипсовых вяжущих обусловлено во многом совокупностью положительных свойств, присущих только данной группе вяжущих. В первую очередь, это отсутствие усадочных деформаций, быстрый набор прочности, хорошие тепло- и звукоизоляционные свойства.

В отличие от цементных, гипсовые составы способны как поглощать влагу, так и выделять ее, сохраняя постоянную влажность в помещении и, тем самым, создавая комфортные условия для нахождения людей.

В связи с появлением широкого спектра модифицирующих добавок для производства строительных смесей появилась возможность применения гипсовых вяжущих для устройства полов.

"Пол представляет собой горизонтальный многослойный "пирог", каждый слой которого имеет определенное функциональное значение, — пояснила Е. А. Урецкая. — Особое место занимают наливные полы и самонивелирующиеся стяжки, которые ввиду их сложности готовятся только в виде сухих строительных смесей. Они представляют собой сложные многокомпонентные составы, характерной особенностью которых является способность к самонивелированию и быстрому набору прочности. Покрытия на их основе не требуют выравнивания после окончания процесса твердения и пригодны для последующего устройства различными видами отделочных материалов.

В подавляющем большинстве случаев причиной выхода пола из строя является некачественное состояние стяжки: наличие в верхнем слое ослабленной зоны, высокая влажность, низкая адгезия материала стяжки к смежным элементам пола.

Гипсовым изделиям присуща низкая водостойкость, которая проявляется в значительном падении прочности при увлажнении. Решение проблемы повышения водостойкости гипса возможно путем сочетания его с гидравлическими вяжущими, активными минеральными добавками, полимерными и химическими добавками и создания композиционных вяжущих, способствующих расширению областей применения изделий на их основе".

Для удешевления продукта и предотвращения растрескивания в процессе эксплуатации в состав вышеуказанных материалов вводили наполнители: кварцевый песок, доломитовую муку, мел. Стоит отметить, что при введении 30 % карбонатного наполнителя в систему прочностные показатели гипсового вяжущего увеличиваются на 35 %. С целью снижения трещинообразования и увеличения водостойкости гипсовой смеси в работе над ее составом использовали шлакопортландцемент. Важными функциональными добавками, обеспечивающими увеличение жизнеспособности растворной гипсовой смеси, являются замедлители схватывания. В работе для этой цели использовали лимонную кислоту и кальциевую соль N-полиоксиметиленаминовой кислоты. Действие замедлителей твердения гипсовых вяжущих основано на создании рН-среды, замедляющей растворимость полугидрата сульфата кальция и тем самым приостанавливающей процесс образования и стабилизации первичных гидратов кальция.

Сухие смеси для самонивелирующихся стяжек и наливных полов имеют более сложный состав, чем гипсовые штукатурка, шпатлевка или клей. Кроме вышеуказанных компонентов, гипсовые смеси для полов включают такие функциональные добавки, как суперпластификаторы, пеногасители, целлюлозные волокна.

Новые краски для кровли

Асбестоцементный шифер является одним из самых известных кровельных материалов. Его поверхность постоянно подвергается атмосферному воздействию, в результате чего на влажных поверхностях начинается рост грибков, лишайников. В связи с этим асбестоцементные кровельные листы окрашивают для повышения их декоративных свойств и увеличения срока службы.

"Порошковые краски занимают одно из ведущих мест в ассортименте лакокрасочной продукции, — напомнила Е. А. Урецкая. — Основными преимуществами порошковых красок и покрытий на их основе являются безотходная технология нанесения покрытия, отсутствие органических растворителей, простота и экономичность технологического процесса, высокое качество и долговечность покрытий.

С заменой лакокрасочного покрытия на порошковое долговечность изделий существенно возрастает, что объясняется структурными и физико-механическими свойствами полимерной пленки. В результате испарения растворителя в пленке лакокрасочного покрытия образуются поры, поэтому они менее долговечны. Полимерные порошковые покрытия пластичнее, более стойки к ударным нагрузкам и весьма эффективно защищают изделия от коррозии".

Как отметила Евгения Авнеровна, в результате применения порошковых красок достигается высокая экономическая эффективность производства: снижаются энергетические затраты на выпуск покрытий в связи с отсутствием растворителей; обеспечивается возможность механизации и полной автоматизации процесса, что позволяет уменьшить численность персонала и сэкономить производственные площади.

В настоящее время на предприятии ПРУП "Кричевцементношифер" развивается новое направление в области окрашивания асбестоцементных листов — использование для этой цели порошковых красок. Поверхность асбестоцементного шифера имеет свои специфические особенности, отличающиеся от других подложек, на которые традиционно наносятся порошковые краски. В связи с этим формирование полимерного порошкового покрытия на поверхности шифера является достаточно сложным.

"Процесс окраски изделия включает подготовку поверхности (удаление загрязнений, обеспыливание); нанесение грунтовки; предварительную сушку для снижения влажности шифера; нанесение порошковой краски; формирование пленки покрытия (оплавление, отверждение, охлаждение), — пояснила Е. А. Урецкая. — Эксплуатационные свойства порошкового покрытия оценивали после 150 циклов испытания на морозостойкость. При проведении данного исследования мы контролировали изменение прочности сцепления порошкового покрытия с основанием и прочности при изгибе асбестоцементного шифера с покрытием до и после испытаний. При многократном замораживании и оттаивании насыщенного водой шифера возникают напряжения, которые отражаются на прочностных показателях материала.

В результате испытаний установлено, что потеря прочности при изгибе асбестоцементных листов с полимерным порошковым покрытием после испытаний составляет около 2,5 %, а прочности сцепления с основанием — от 3,0 до 7,0 %. Изменений внешнего вида и цвета, появления трещин и шелушений не наблюдалось. Не установлено и изменения цвета у окрашенных асбестоцементных листов после воздействия светового излучения в течение 168 часов. Также успешно прошло испытание прочности покрытия на истирание".

Не наблюдается изменения внешнего вида полимерного порошкового покрытия после 50 циклов испытаний на устойчивость к воздействиям переменных температур от плюс 60 оС до минус 40 оС.

Взгляд в перспективу

Несмотря на значительные достижения в плане разработки отечественных аналогов дорогостоящим импортным материалам, на достигнутом в БелНИИСе не останавливаются. Сегодня в отделе строительной химии работают над созданием штукатурных составов, предназначенных для внутренней и наружной отделки блоков поризованной керамики и легких бетонов с использованием специальных комплексных добавок и количеством вяжущего (цемента), сниженном на 15–20 %. Это позволит существенно сократить затраты, ведь цемент относится к одному из самых дорогостоящих компонентов смеси. Работа над этим составом началась в декабре прошлого года, а завершить ее планируется через два года.

Вторая крупнейшая разработка отдела — выпуск конкурентоспособной импортозамещающей экологически чистой порошковой краски. В качестве подложек будут использоваться асбестоцементные листы, металл, черепица. Разработка полиэфирных порошковых красок ведется в тандеме с БНТУ, Институтом общей и неорганической химии НАН Беларуси и отечественной компанией МАВ. Стоимость новых материалов будет на 15–20 % ниже импортных за счет снижения энергетических затрат на их производство порядка 40 %.

Отдел строительной химии РУП "Институт БелНИИС" также активно сотрудничает с иностранными компаниями. Как отметила его руководитель, активно велась и продолжается работа с Финляндией, странами Балтии, Российской Федерацией.

Производство сухих смесей и полимерных порошковых красок развивается в технологии высокого уровня. Это касается рецептур высококачественной продукции и сервиса, предо-ставляемого организациями производителями, что позволяет достигнуть высокого качества строительных работ. Строить быстро и надежно без применения материалов современного технического уровня уже невозможно.