CC BY
12УДК 691.5
А.А. ПОЛЬНИКОВ, инженер (polnikovaa@mail.ru), Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Особенности определения качества сухой строительной смеси
Свойства материалов, полученных из сухих строительных смесей, определяются качеством самих сухих смесей. Взаимодействие одних и тех же компонентов в составе сухой строительной смеси и в составе готовой растворной смеси имеют различный характер. При приготовлении, транспортировке и хранении сухой смеси доминируют законы зернового распределения, обусловленные сегрегацией и силами электростатического взаимодействия. С момента затворения сухой смеси водой и до непосредственного применения растворной смеси происходит процесс взаимодействия компонентов при получении раствора с заданными свойствами.
Стабильность сохранения свойств сухой и растворной смесей во времени различна. Готовая к употреблению смесь применяется в пределах срока ее жизнеспособности или открытого времени, что легко определяется оператором по изменению технологических свойств смеси. Но до применения качество смеси не очевидно, и потребитель является заложником непрогнозируемого изменения свойств сухой смеси в период времени от ее производства до применения. Гарантии предприятий—изготовителей сухой смеси в лучшем случае сводятся к декларации качества технологии производства, но никак не качества продукции. Признанных методов определения качества сухой смеси как полуфабриката нет. Они заменяются лабораторным анализом готовой к употреблению смеси.
В связи с этим возникают следующие вопросы:
— как определить качество сухой смеси при входном контроле или при покупке;
— какие изменения могут произойти с сухой смесью в период времени от ее производства до применения;
— как оценить недостаточное качество смеси и предъявить претензию продавцу или производителю.
Для ответа на эти вопросы необходимо разработать новые методы определения свойств сухой строительной смеси, основанные на изучении процесса преобразования сухой смеси при различных воздействиях на нее.
В затворенном водой состоянии различные изначально сухие вещества одного назначения, но разных марок могут придавать растворным смесям относительно близкие технологические свойства. Но какие качества имеет сухая строительная смесь до смешивания с водой? Уже миновало время секретов базовых рецептур смесей, но до сих пор производители не указывают на упаковках смесей их состав.
Предположим, что дозирование компонентов в технологии производства безукоризненно стабильно. Это самое важное. Ответственные производители контролируют этот этап производства особо тщательно и имеют для этого необходимые технические средства. Если не соблюдать этого требования, то каждый раз из смесителя будет выходить новая смесь с неопределенной рецептурой и негарантированными свойствами.
Далее следуют технологические процессы, которые в производстве либо упрощаются, либо не поддаются контролю. К этим процессам относятся: смешивание, сбрасывание смеси в фасовочные агрегаты, фасовка
различных объемов, транспортировка, хранение, частичное применение смеси из целой упаковки. Все эти процессы, относящиеся только к сухому состоянию смеси, должны иметь операционный контроль.
Предполагается, что при механическом контакте сухих компонентов с различными свойствами в силу электростатических, молекулярных и атомарных связей происходит объединение различных компонентов в достаточно устойчивые структуры. Эти образования могут перераспределяться при дальнейшем воздействии на них абразивных процессов, сегрегации, окисления, адсорбции, кольматации, флокуляции и др. Эти процессы в различной степени способны влиять на процентное соотношение и свойства компонентов в единице объема смеси. Смесь будет пригодна к употреблению по своему назначению, если в ней сохранится основное устойчивое свойство (ОУС). Сущность этого понятия заключается в выделении из ряда свойств смеси одного наиболее характерного свойства, которое обеспечивает заявленные физико-химические и технологические параметры смеси, наиболее полно и точно соответствующие будущим эксплуатационным условиям. Проектирование сухой смеси по методу определения ОУС является гарантией качества изделия, изготовленного из этой смеси.
Методом определения ОУС выявляется характер изменения свойств рассматриваемой смеси в диапазоне технологической вариации ее состава и выделяются области устойчивых свойств с границами критических взаимосвязей компонентов смеси. Из всех свойств выделяется одно наиболее устойчивое основное свойство. На его основе создается состав смеси, наиболее отвечающий требованиям к готовому изделию. Имеющийся опыт производства и эксплуатации строительных растворов позволяет предварительно выделить набор устойчивых свойств смеси. Определение границ критических взаимосвязей компонентов смеси может быть произведено с использованием теории структуризации управления качеством материалов и принципом совмещения [1]. При этом определяется совокупность точек устойчивого свойства и подбирается состав комплексного модификатора в пределах выполнения конкретных требований к растворной смеси. Составляется серия диаграмм показателей смеси.
В процессе твердения строительного модифицированного раствора происходит образование микрополей с неравнозначными физико-химическими, электростатическими и другими свойствами. Эти микрополя находятся в одном фазовом состоянии, располагаются в непосредственной близости друг от друга и до какого-то времени не имеют выраженных границ раздела. Различные характеристики микрополей фаз могут позитивно сказываться на технологических свойствах сухой смеси при ее затворении водой и при применении растворной смеси, но иметь отрицательные показатели при дальнейшей эксплуатации готового изделия. Элементы структуры микрополя зарождаются в свободнодисперс-ной среде и трансформируют свои особенности при пе-
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
""40 февраль 2010 ЩдЙЗЗМ&ЙЫ
реходе в связнодисперсную массу, продолжая влиять на скрытую непрерывность превращений. Совокупный электростатический потенциал микрополей замыкается на фазовой границе и обусловливает электростатическую компоненту расклинивающего давления в межфазовой зоне [2]. При этом имеется возможность мгновенного увеличения локальной энергии вследствие дальнейшего преобразования частиц раствора и инверсии состояния поверхности зерен раствора [3]. Этот процесс может сопровождаться стремительным ростом температуры микроскопической капсулы в сотни раз и являться причиной необратимых и, самое главное, бесконтрольных изменений свойств компонентов.
Редиспергирование и выравнивание характеристик микрополей позволяет устранить зачатки очагов электростатического напряжения при физико-химическом преобразовании строительного раствора. В результате этого снижается опасность образования дефектов готового изделия. Одним из надежных способов исключения последствий многих негативных явлений в сухой смеси является дозирование и смешевание такого объема компонентов, из которого перед применением может быть приготовлена разовая порция растворной смеси. Однако для многих смесей, особенно для смесей финишного применения, это чаще всего невозможно. Объем упаковки сухой смеси, как правило, превышает объем разового приготовления растворной смеси. Поэтому качество растворной смеси, приготовленной из большой порции сухой смеси, может изменяться по единицам объема от излишне высокого до недопустимо низкого.
Авторами проведено исследование характера агрегации водоудерживающих веществ Culminai C8564 (Hercules Aqualon) и метилцеллюлозы МЦП—100 (По-лицелл). При испытании смеси моделировались условия транспортирования смеси в упаковке и проверялось поведение компонентов. Для этого производилось высокоамплитудное низкочастотное встряхивание пакета смеси, аналогичное воздействию на верхние мешки штабелей при перевозке автотранспортом. После послойного анализа исследуемых объемов смесей отклонение процентного отношения Culminal C8564 составило в среднем 2%, а метилцеллюлозы — 14%. С полной уверенностью можно утверждать, что при использовании части смеси большой упаковки, например 20 кг из биг-бэга вместимостью 500 кг, в каждой порции будет получаться растворная смесь с различными свойствами.
В период от производства до применения на сухую смесь может быть оказано разнообразное воздействие в виде вибрации, изменения статического и динамического давления на слой, продолжительного хранения, высокой влажности и переменной температуры окружающего воздуха, периодической ударной нагрузки и перераспределении состава смеси при многократном перекладывании упаковки. На основе анализа указанных воздействий можно определить характерный отклик смеси на данное воздействие и разработать соответствующий метод контроля ее состояния.
Такими методами контроля состояния сухой строительной смеси могут быть:
— сравнение цветового фона приобретаемой смеси с базовым цветовым фоном (по фирменной цветовой линейке предприятия-изготовителя);
— определение удельного веса сухой смеси в свободно насыпном состоянии;
— отделение относительно крупных компонентов смеси и определение их массового процентного содержания методом рассева;
— определение продолжительности времени осаждения находящихся во взвешенном состоянии мелкодисперсных порошков после высыпания сухой смеси в стеклянный цилиндр;
— измерение угла насыпного конуса смеси;
— определения способности к намагничиванию компонентов смеси;
— глубина погружения конуса в смесь, уплотненную встряхиванием;
— определение продолжительности времени смачивания распыленной на поверхность воды порции смеси;
— флуоресцентный контроль;
— спектрометрический контроль.
Также могут быть использованы особые методы контроля смеси по свойствам, присущим какому-либо значимому компоненту, или в смесь может быть введен компонент-индикатор, реагирующий на определенные реактивы. Такие методы[3], должны быть секретами фирмы, защищающими производителя на обширном рынке сухих смесей от подделок.
Приведенные примеры сравнительной оценки сухой строительной смеси способствуют определению соответствия продукции свойствам, обозначенным предприятием-изготовителем. Отличие контролируемых параметров от технических условий изготовителя позволит отсортировать негодную смесь до ее использования и защитить права потребителя.
Ключевые слова: сухая строительная смесь, контроль качества
Список литературы
1. Дорошко Т.П. Принцип совмещения обжига зернистых смесей. Самара: СГАСУ, 2004. 104 с.
2. Зимон А.Д. Коллоидная химия. М.: Агар, 2003. 320 с.
3. Дорошко Г.П. Введение в температурный анализ свойств материалов. Самара: СГАСУ, 2007. 396 с.
А.В. Ушеров-Маршак
БЕТОНОВЕДЕНИЕ
лексикон
М.: РИФ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ», 2009. 112 с.
Издание подготовлено в виде толкового словаря, ориентированного на формирование понятийно-терминологического аппарата бетоноведения - одной из динамично развивающихся, сложных и специфических областей материаловедения. Учтены тенденции международной интеграции науки о бетоне и его технологии.
«Бетоноведение: лексикон» содержит более 650 терминов и понятий, 150 аббревиатур международно признанных словосочетаний, наиболее часто употребляемых в профессиональной научно-технической литературе и нормативных документах. Особенность издания состоит в насыщенности информацией физико- и коллоидно-химического характера в связи с возрастающей ролью этих знаний при обосновании составов, структур, свойств, технологических процессов получения и службы бетона.
Издание рассчитано на широкий круг представителей науки, образования, в том числе учащихся вузов и колледжей, практики строительной сферы.
Цена 1 экз. без почтовых услуг 250 р., НДС не облагается Книгу можно заказать с сайта издательства
www.rifsm.ru
Тел./факс: (495) 976-20-36, 976-22-08 e-mail: mail@rifsm.ru
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
AÜ февраль 2010 41"
