УДК 691.175

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕНОПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ НАРУЖНЫХ СТЕН ИЗ ПЕНОБЕТОНА

Гусев Николай Иванович¹, Кочеткова Майя Владимировна², Щеглова Анна Сергеевна³
¹Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н., профессор
²Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н., доцент
³Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент

Аннотация
Описана методика необходимых испытаний с целью оценки пригодности пенополимерцементных растворов для защитных покрытий наружных стен отапливаемых зданий из пенобетона.

Ключевые слова: водопроницаемость, долговечность раствора, морозостойкость, паропроницаемость, переменное увлажнение и высушивание, полимерные составляющие защитных растворов: ПВАД и латекс СКС-65ГП, прочность при осевом сжатии и растяжении, прочность сцепления раствора с пенобетоном

RESEARCH METHODS PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES FOAM-POLYMER-CEMENT SOLUTIONS TO PROTECT EXTERIOR WALLS OF FOAM

Gusev Nikolai Ivanovich¹, Kochetkova Maya Vladimirovna², Shcheglova Anna Sergeevna³
¹Penza State University of Architecture and Construction, Ph.D., Professor
²Penza State University of Architecture and Construction, Ph.D., Associate Professor
³Penza State University of Architecture and Construction, student

Abstract
A technique for the necessary tests to assess the suitability of foam-polymer-cement solutions for protective coating of exterior walls of heated buildings from foam concrete.

Keywords: adhesion strength of the solution with foam concrete, alternating wetting and drying, durability solution, frost, polymeric components of protective solutions, strength in axial compression and tension, water permeability, water vapor permeability

Библиографическая ссылка на статью:
Гусев Н.И., Кочеткова М.В., Щеглова А.С. Методика исследований физико-механических свойств пенополимерцементных растворов для защиты наружных стен из пенобетона // Современная техника и технологии. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: https://technology.snauka.ru/2014/12/5244 (дата обращения: 08.07.2026).

Физико-механические свойства материала для защитных покрытий пенобетона в различных условиях его эксплуатации в значительной степени зависят от многочисленных факторов, и прежде всего факторов, влияющих на зону контакта защитного покрытия и пенобетона.
В проведенных нами опытах использовался белый цемент. Этот выбор был обоснован наибольшей вероятностью применения подобных цементов для отделки панелей из пенобетона. Начало схватывания цемента соответствовало 1 часу, конец схватывания 2ч. 45 мин. В 28-дневном возрасте прочность цемента соответствовала марки 400. Песок применялся речной, прошедший для отсеивания опочного гравия через гидроклассификатор в карьере. Никаким другим промывкам и очисткам песок не подвергался. Модуль крупности песка составил М_кр=1,60. Содержание пылевидных частиц до 2%. В качестве полимерных добавок использовались:
В первом случае – поливинилацетатная дисперсия, пластифицированная дибутилфталатом. Сухой остаток – 49,8%, мономер – 0,18%, дибутилфтолат – 15%, вязкость 7,8 сек., рН – 4,96.
Во втором случае – синтетический латекс СКС-65ГП с содержанием сухого вещества 47,5%, незаполимеризированного стирола 0,08%, рН – 10,2 без наличия посторонних включений и коагулюма. Латекс стабилизирован в заводских условиях (марка Б) казеинатом аммония с добавлением неионогенного мыла ОП-7.
В качестве пенообразователя применялась гидролизованная кровь со стабилизатором пены медным купоросом.
Для определения прочности сцепления пенополимерцементного раствора с пенобетоном и выявления его защитных свойств после воздействия различных факторов, в исследованиях использовались кубы 10х10х10 см из пенобетона заводского изготовления с объемной массой 730 кг/м³, прочностью при сжатии 5 МПа.
По ГОСТ марка поризованного раствора должна составлять не менее 100% и не более 200% от проектной марки пенобетона. Соответственно нами использовался раствор с прочностью 5÷7МПа.
Все результаты, полученные в настоящем исследовании, представлены применительно к образцам 10х10х10 см.
Прочность при осевом растяжении определяли по методике ГОСТ на 6 образцах-кубах 10х10х10 см. Изготовление, хранение и подготовка образцов для испытания аналогично образцам для испытания на сжатие.
Динамический модуль упругости определяли ультразвуковым методом путем прозвучивания 12 образцов 10х10х10 см. Результаты опыта обрабатывали методом математической статистики. Модуль упругости при сжатии находили с помощью электротензометрии на призмах 4х4х16 см.
Прочность сцепления пенополимерцементных растворов с пенобетоном определялась на двухслойных образцах. Для исключения влияния состояния поверхности на прочность сцепления при проверке различных факторов, влияющих на сцепление, контактная поверхность кубов из пенобетона подвергалась шлифовке на наждачном круге. Полученные таким образом однородные поверхности обеспыливали и смачивали жидкой суспензией полимера. Полимер разбавляли водой с соотношением: 1 часть полимера, 5 частей вода. Полимер применяли тот же, что и в укладываемом пенополимерцементном растворе. Смачивание производили кистью за 5 мин. до нанесения растворов. Образцы хранили при t = +20^оС и влажности 50-60%.
Прочность сцепления находили двумя способами. Для определения прочности сцепления использовались специальные клинья, которыми раскалывали образец по линии контакта пенобетона с фактурным слоем (см. рисунок). Такой способ испытания отличается значительной простотой и дает хорошую сходимость результатов. Для получения возможности сравнения наших данных с фактическими данными по прочности сцепления, определенными по методике НИИЖБ, были проведены сравнительные испытания с вычислением соотношения К=

= 1,6. Значение К=1,6 будет использоваться при обработке результатов испытаний образцов на прочность сцепления.
Испытания двухслойных образцов производились после их высушивания до постоянного веса. Вместе с тем проверяли влияние на прочность сцепления переменного увлажнения и высушивания. За один цикл увлажнения и высушивания принималось замачивание образцов при полном погружении в течение 16 часов и последующего высушивания при температуре 105-110^оС в течение 8 часов. Перед испытанием на прочность сцепления образцы высушивали до постоянного веса.

Рисунок. Схема определения прочности сцепления при раскалывании

а – защитно-отделочный слой; б – образец из пенобетона.
1 – клинья; 2 – опоры пресса; 3 – подкладка из поролона.

Прочность сцепления в мокром и влажном состоянии проверялась без высушивания образцов после их хранения в воде и после увлажнения контактного слоя при капиллярном подсосе с гидроизоляцией боковых поверхностей образцов. Кроме того, прочность сцепления определяли после годичного хранения двухслойных образцов на открытом полигоне в атмосферных условиях.
Влагопроницаемость при капиллярном подсосе, усадку пенополимерцементных растворов и пенобетона вдоль поверхности панели (перпендикулярно направлению вспучивания), капиллярный подсос образцов 10х10х10 см из пенополимерцементных растворов, водопоглощение исследуемых растворов с увеличением продолжительности испытания до 144 часов определялся по методике ГОСТ 5802-86.
Образцы приняты 5х5х5 см, вместо рекомендованных 10х10х10 см, что увеличило их модуль поверхности с 0,6 до 1,2 и повысило, соответствующим образом, водонасыщение образцов.
Паропроницаемость пенополимерцементных растворов определяли на образцах-дисках диаметром 100 мм и толщиной 30 мм по методике, предложенной д.т.н. К.Ф. Фокиным.
Испытанию на морозостойкость подвергались как двухслойные образцы 10х10х10 см, так и образцы 5х5х5 см из пенополимерцементного раствора.
Учитывая способность применяемых полимеров к размягчению при повышенных температурах, а поверхность фасадов зданий может нагреваться до температуры около +70^оС ÷ +75^оС, были проведены испытания пенополимерцементных растворов на прочность при сжатии при температурах +20^оС, +50^оС, +70^оС, +90^оС, и +110^оС.
Температурные деформации определяли на образцах 4х4х16 см индикатором 0,001. Замеры выполняли при температуре -10^оС, +18^оС, +60^оС, и +100^оС. Перед замером образцы выдерживали не менее 2 часов при отклонениях температуры на ± 1^оС от номинального значения.
Влияние декоративных добавок на стойкость пенополимерцементных растворов к атмосферным воздействиям изучали на однослойных 5х5х5 см и двухслойных образцах 10х10х10 см.
В опытах испытывался пенополимерцементный раствор с объемной массой 1500 кг/м³
Пенополимерцементный раствор на основе поливинилацетатной дисперсии (ПВАД) готовится путем дополнительного введения полимерной составляющей. Количество воды, входящей в состав дисперсии, учитывалось при расчете количества воды затворения. Составы растворов в зависимости от П:Ц приведены в табл.1

Таблица 1.

П:Ц	Составляющие (кг)					В/Т	В/Ц
П:Ц	песок	цемент	вода	пенообразователь	ПВАД	В/Т	В/Ц
0,07	945	317	121	6	44,5	0,116	0,47
0,10	945	317	107	10	63,6	0,115	0,47
0,20	945	317	73,5	13	127,5	0,113	0,475

Пенополимерцементный раствор на основе латекса СКС-65ГП, стабилизированный казеинатом аммония готовился в растворомешалке. Было замечено, что при увеличении интенсивности перемешивания возрастает воздухововлечение. Так при П:Ц от 0,10 до 0,20 в смесителе с 240 об/мин. через 2 минуты смешивания можно было получить раствор с объемной массой 1100 кг/м³ без добавления пенообразователя. Составы и водопотребность растворов приведены в табл. 2.
Таблица 2.

П:Ц	Составляющие (кг)					В/Т	В/Ц
П:Ц	песок	цемент	вода	пенообразователь	латекс	В/Т	В/Ц
0,07	945	317	170	12	46,7	0,160	0,65
0,10	945	317	151	9,5	56,7	0,151	0,62
0,20	945	317	90	-	133,5	0,121	0,51

Растворы готовили с одинаковой подвижностью по расплыву конуса 150 мм. Зависимость водопотребности раствора от содержания полимера (П:Ц) при достижении одинаковой подвижности показана на графике (рис.2). Приготовление пенополимерцементых растворов производилось по единой технологии, сначала смешивали жидкие компоненты в течение 1 мин, а затем загружалась цементно-песчаная смесь. Продолжительность перемешивания для достижения одинакового значения объемной массы была различной и определялась опытным путем.

Библиографический список

Гусев Н.И., Кочеткова М.В., Паршина К.С. Наружные стены отапливаемых зданий из высокоэффективного материала // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 11 [Электронный ресурс]. URL:http://web.snauka.ru/issues/2014/11/40691.
Гусев Н.И., Кочеткова М.В., Алёнкина Е.С. Выполнение строительных процессов с применением растворов и бетонов // Современные научные исследования и инновации. – Май 2014. - № 5 [Электронный ресурс]URL:http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34554 (дата обращения: 17.05.2014).
Гусев Н.И. Технология создания строительной продукции [Текст] / Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова, Ю.П. Скачков. – Пенза: ПГУАС, 2014. – 147 с.
Гусев Н.И. Организационные основы строительных процессов [Текст] / Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова, В.И. Логанина. – Пенза: ПГУАС, 2014. – 271 с.
Гусев Н.И. Полимерцементные композиции для наружной отделки пенобетонных стен [Текст] / Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова, К.С. Паршина // Региональная архитектура и строительство. – 2014. – №2. –С. 74-78.
Гусев Н.И. Из опыта реставрации старых зданий [Текст] / Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова, К.С. Паршина // Региональная архитектура и строительство. – 2014. – №1. – С. 128-131.
Кочеткова М.В., Гусев Н.И., Щеглова А.С. Пенобетон – эффективный материал для наружных стен отапливаемых зданий // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL http://web.snauka.ru/issues/2014/12/41724.
Гусев Н.И., Кочеткова М.В., Щеглова А.С. Задачи исследования защитных свойств полимерцементных поризованных растворов для стен из пенобетона // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/41725.
Гусев Н.И., Щеглова А.С. Пенополимерцементные композиты на защите легкобетонных стен от воздействия окружающей среды // Современная техника и технологии. 2014. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/11/5040.
Гусев Н.И., Кочеткова М.В., Щеглова А.С. Предпосылки к выбору оптимальных композиций пенополимерцементных составов для защитно-отделочных покрытий стен из пенобетона // Современная техника и технологии. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/12/5043.

Все статьи автора «Кочеткова Майя Владимировна»