CC BY
138
Логанина В.И., Давыдова О.А., Карпова О.В.
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
E-mail: loganin@mail.ru
ИЗВЕСТКОВЫЕ СОСТАВЫ ДЛЯ РЕСТАВРАЦИИ И ОТДЕЛКИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
В статье изложены результаты исследования свойств известковых декоративных составов с применением зольсодержащей добавки, предназначенных для отделки и реставрации зданий и сооружений.
Ключевые слова: декоративные штукатурки, санация зданий, паропроницаемость отделочного слоя, адгезионная и когезионная прочность
Реставрация исторических зданий, сохранивших (в большей или меньшей степени) первоначальную отделку, вызывает определенные трудности, связанные с несовместимостью известковой штукатурки с современными отделочными материалами. Как известно, интенсивная карбонизация известковых составов происходит только в поверхностном слое, контактирующем с воздухом; поэтому прочность массива известковой штукатурки сравнительно невелика. Современные краски, предназначенные для нанесения на прочные подложки, сформированные на основе цементного или известково-цементного связующего с преобладанием цемента, малопригодны для окрашивания зданий, оштукатуренных известковыми составами. Лакокрасочные пленки, образуемые органическими красками на слабых подложках, быстро растрескиваются и отслаиваются, нередко вместе с мелкими фрагментами верхнего слоя известковой штукатурки.
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. Краски этого типа обладают высокой паропроницаемостью, не вызывают напряжений в материале штукатурки, не разрушают ее и не имеют склонности к отслаиванию в процессе эксплуатации
В настоящее время при проведении реставрационных работ для отделки применяют в основном известковые составы зарубежного производства, что удорожает стоимость работ и делает их зависимыми от импортных поставок.
Для повышения срока службы известковых покрытий в рецептуру краски вводят тонкомолотые минеральные добавки, однако измельче-
ние добавок до высокой степени дисперсности вызывает увеличение энергозатрат и не приводит к желаемым результатам. Стойкость известковых композиций может быть достигнута благодаря использованию высокоэффективных добавок в виде дисперсных систем - золей кремниевой кислоты, размеры которых составляют несколько нанометров.
Нами разработаны известковые составы с применением золя кремниевой кислоты, предназначенные для реставрации памятников архитектуры, зданий исторической застройки, а также внутренней отделки вновь возводимых объектов. Составы содержат известь-пушонку, песок фракции 0,16...0,315 мм, золь кремниевой кислоты, стабилизатор (поливиниловый спирт, желатин, катионитовый сополимер акрилами-да), сульфат алюминия [1]. Покрытия на основе разработанных известковых составов обладают повышенной трещиностойкостью, характеризуются когезионной и адгезионной прочностью, составляющей соответственно 1,5...1,9 МПа и 0,8...1,2 МПа, стойкостью к статическому воздействию воды не менее 72ч.
Для сохранения нормального микроклимата жилых помещений зданий материалы, применяемые для отделки, должны обладать определенной паропроницаемостью. Паропроница-емость покрытий определяли с помощью метода, основанного на определении количества водяных паров, прошедших через 1 см2 поверхности свободной пленки толщиной ё за время t при температуре 20±2оС.
Установлено, что сопротивление паропро-ницанию отделочных покрытий с добавками золя кремниевой кислоты, стабилизатора, сульфата алюминия по сравнению с составом без добавок увеличивается. Так, введение добавки золя кремниевой кислоты повысило сопротив-
ление паропроницанию отделочного состава толщиной 0,005м с 0,071 до 0,080м2-ч Па/мг. В целом, значения сопротивления паропрони-цанию отделочных покрытий увеличиваются также при совместном введении золя кремниевой кислоты и других добавок.
Рассмотрим возможность образования конденсата при использовании в качестве отделки предлагаемых составов при стационарных условиях диффузии водяного пара. Для сравнения был рассмотрен отечественный декоративный штукатурный состав [2]. Выполнен теплотехнический расчет наружной стены (рис. 1) для климатических условий г. Пензы.
Для проверки на наличие зоны конденсации внутри стены принятого конструктивного решения было определено ее сопротивление паропроницанию И.ур по формуле
V, 8.
^ ^ + Х'Т‘ + ^ , (1)
где Ивп - сопротивление влагообмену у внутренней поверхности ограждения, м2-ч-Па/мг;
8. - толщина 1-того слоя ограждающей конструкции, м;
- расчетный коэффициент паропрони-цаемости материала слоя ограждающей конструкции, м2/(м-ч-Па);
Инп - сопротивление влагообмену у наружной поверхности ограждения, м2-ч-Па/мг.
Поскольку величина сопротивления влаго-обмену у внутренней поверхности ограждения Ивп, м2-ч-Па/мг, значительно меньше сопротивления паропроницанию отдельных слоев ограждения, для практических расчетов принимали следующие значения этих сопротивлений [3]:
- у внутренней поверхности ограждения И.вп = 0,027 м2-ч-Па/мг;
- у наружной поверхности ограждения Инп = 0,013 м2-ч-Па/мг.
Были определены значения парциальных давлений водяного пара внутри и снаружи стены.
Для определения температуры ^, максимального парциального давления водяного пара Е. и действительного парциального давления е. водяного пара на границах слоев конструкции стены была разработана компьютерная программа. Результаты расчета для условий января месяца сведены в табл. 1.
При сравнении величин максимального парциального давления Е. водяного пара и ве-
личин действительного парциального давления е; водяного пара на соответствующих границах слоев для конструкции стены для условий г. Пензы видно, что все величины е; ниже величин Е., что указывает на отсутствие возможности конденсации водяного пара в ограждающей конструкции. Наличие с внутренней стороны стены декоративного штукатурного слоя предлагаемого состава способствует некоторому уменьшению парциального давления водяного пара е на границе 3 слоя по сравнению с прототипом (570.211 Па и 579.212 Па).
Для регулирования цветовой гаммы покрытий предложено вводить пигменты в отделочный состав, при этом содержание пигмента должно составлять 7 % от массы извести в соответствии с рекомендациями [10, 15, 33].
В табл. 2 приведены сравниваемые показатели технологических и эксплуатационных свойств отделочных составов на основе разработанной рецептуры и состава-прототипа. Установлено, что по технологическим и эксплуатационным свойствам разработанные составы являются более конкурентоспособными по сравнению с прототипом. Когезионная и адгезионная прочность известкового декоративного состава значительно выше и составляет соответственно 1,5...1,7 и 0,08.1,0 МПа, в то время как у прототипа -0,7...1,2 и 0,5...0,7 МПа. Отечественный состав-прототип обладает несколько большей жизнеспо-
Ш 2
1 - слой штукатурки толщиной 0,01 м (X = 0,7 Вт/м°С);
2 - кирпичная кладка из сплошного кирпича толщиной 0,51 м (X = 0,76 Вт/м°С, ц=0,11 мг/м ч Па);
3 - пенополистирол толщиной 0,14 м (X = 0,041 Вт/м°С, ^=0,05 мг/м ч Па);
4 - цементно-песчанный раствор толщиной 0,02 м (X = 0,76 Вт/м°С, ^=0,09 мг/м ч Па)
Рисунок 1. Вариант конструктивного решения наружной стены
Таблица 1. Значения парциального давления водяного пара на границе слоев конструкции в зависимости от ее конструктивного решения
Вид декоративного состава Номер слоя Температура на границе слоев т;, 0С Максимальное парциальное давление водяного пара Е;, Па Действительные парциальные давления водяного пара е^ Па
1 19,1-19,0 2210-2197 1285-1188
Отечественный 2 19,0-14,0 2197-1599 1188-579
прототип [41] 3 14,0-(-11,7) 1599-223 579-212
4 -11,7-(-11,9) 223-217 212-181
1 19,1-19,0 2210-2197 1285-1165
Предлагаемая 2 19,0-14,0 2197-1599 1165-570
штукатурка 3 14,0-(-11,7) 1599-223 570-211
4 -11,7-(-11,9) 223-217 211-181
Таблица 2. Технологические и эксплуатационные свойства отделочных составов
Наименование показателя Величина показателя декоративного штукатурного состава
разработанного отечественного прототипа
Адгезионная прочность Лсц, МПа 0,8-1,0 0,5-0,7
Когезионная прочность Лсж, МПа 1,5—1,7 0,7-1,2
Жизнеспособность при хранении в открытых емкостях, ч 6-8 8-10
Время высыхания до степени «5» при (20±2)оС, мин, не более 52-55 24-34
Водоудерживающая способность, % 98 98
Рекомендуемая толщина одного слоя, мм 5-15 10-20
Расход отделочного состава при нанесении в 1 слой толщиной: - 1 мм, кг/м2
- 10 мм, кг/м2 1,1—1,3 1,5—1,7
Наличие трещин вследствие усадки нет нет
Удобоукладываемость хорошая хорошая
Стойкость Пк к статическому воздействию воды при (20±2)оС, ч >72 24
Коэффициент паропроницаемости р, мг/(м-ч-Па) 0,011 0,014
Стоимость, руб. 38 50
собностью при хранении в открытых емкостях (8.10 ч) жизнеспособность разработанного состава составляет 6.8 ч. Разработанный состав характеризуется замедленными сроками высыхания.
Время высыхания до степени 5 составляет 52.55 мин, в то время как у состава-прототипа -24.34 мин. Покрытия на основе разработанного состава характеризуются повышенной стойкос-
тью к статическому воздействию воды, составляющему более 72 ч.
По результатам проведенных исследований разработаны нормативные документы производства известковых отделочных составов с кремнеземсодержащей добавкой. Отделочный состав прошел промышленное опробование при проведении реставрационных работ на объектах г. Пенза.
7.06.2011
Список литературы:
1. Логанина В.И., Давыдова О.А. Известковые отделочные составы на основе золь-гель технологии // Строительные материалы. 2009. №3. С. 50 - 51.
2. Клочанов П.Н., Суржаненко А.Е., Эйдинов И.Ш. Рецептурно-технологический справочник по отделочным работам -М.: Стройиздат, 1973. - 320 с.
3. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий - 5-е изд., пересмотр. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2006. -256 с.
Работа выполнялась в рамках госконтракта с Министерством образования и науки РФ
№ 13.G25.31.0092
Сведения об авторе:
Логанина Валентина Ивановна, заведующий кафедрой стандартизации, сертификации и аудита качества Пензенского государственного университета архитектуры и строительства,
доктор технических наук, профессор Давыдова Ольга Александровна, старший преподаватель кафедры стандартизации, сертификации и аудита качества Пензенского государственного университета архитектуры и строительства,
кандидат технических наук Карпова Ольга Викторовна, доцент кафедры стандартизации, сертификации и аудита качества Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, кандидат технических наук 440028, г. Пенза, ул. Г. Титова, 28, ауд. 2107, тел (8412) 929478, e-mail: loganin@mail.ru; _oda@mail.ru
UDC 691.175.746
Loganina V.I., Davydova O.A., Karpova O.V.
Penza state university of architecture and construction
LIME COMPOSITION FOR THE RESTORATION AND FINISHING OF BUILDINGS AND FACILITIES
The article presents the results of studies of the properties of limestone decorative compositions with zolcontaining supplements designed for finishing and restoration of buildings and structures.
Keywords: decorative plaster, decontamination of buildings, water vapor permeability finishing layer, adhesive and cohesive strength.
Bibliography:
1. Loganina V.I., Davydova O.A. Lime finishing formulations based on zol-gel technology // Building Materials. 2009. №3. P 50 - 51.
2. Klochanov P.N., Surzhanenko A.E., Eidinov I.Sh. Retsepturno-technology reference for finishing work - M.: Stroyizdat, 1973. - 320 p.
3. Fokin K.F. Building heatengineering enclosing parts of buildings - 5th ed., retrial. - M.: AVOCA-PRESS, 2006. - 256 p.
