Сухие строительные смеси: состав, применение, производство

В настоящее время применение сухих строительных смесей в строительном и ремонтном деле уже стало нормой не только в странах Западной Европы, но и в нашей стране. В виде сухих смесей поставляется масса необходимой для строительства и ремонта продукции: фуговки (смеси, предназначенные для затирки швов), различные штукатурные смеси, клеящие составы для керамической плитки и натурального камня, гидроизоляционные составы, - и это далеко не полный перечень. К сожалению, в силу того что строительная продукция в виде сухих смесей не так давно стала популярной на отечественном рынке, далеко не все покупатели могут правильно определиться при выборе продукции, часто используя в качестве единственного ориентира ее стоимость. Такой подход является в корне неверным. Что же надо знать и учитывать при покупке сухих строительных смесей?

Современные сухие строительные смеси – это продукция, производство которой основано на использовании наукоемких технологий, то есть далеко не банальная смесь песка и цемента. Именно поэтому применение таких смесей позволяет существенно увеличить производительность труда и его эффективность, а также получить отличные результаты, намного превосходящие результаты использования традиционных песочно-цементных смесей. Многокомпонентные сухие смеси очень разнообразны по своему составу, и производители держат в тайне точную рецептуру их изготовления. Но компоненты, которые входят в состав смесей, а также общие их свойства и принципы взаимодействия хорошо известны. Можно выделить четыре группы составляющих, которые входят в большинство современных строительных смесей: минеральные вяжущие средства, наполнители, полимерные связующие (действуют аналогично минеральным вяжущим средствам, но механизм действия существенно отличается) и различные добавки, используемые для придания специальных свойств (например, водоудерживающих).

Наиболее часто в качестве минерального вяжущего вещества в сухих смесях используется портладнцемент различных видов (серый, белый), высокоалюминатный цемент, способный быстро затвердевать, гипс (агидратный или полугидратный), а также различные комбинации вышеперечисленных материалов. В процессе совместной гидратации таких веществ, как гипс и цемент, в больших количествах образуется минерал эттрингит. Этот минерал способен оказывать разрушающее воздействие на материалы, которые получены из исходной сухой смеси. Поэтому смесь гипса и цемента применяется весьма ограниченно, как правило, она задействуется в процессе обустройства безусадочных полов с поверхностью повышенной жесткости. Также в современных сухих строительных смесях иногда в качестве добавки используется небольшое количество извести (ее доля в готовой смеси может составлять от 5 до 30 %). Ее добавление позволяет повысить перерабатывемость затворенного раствора. В качестве же основного вяжущего средства известь используется исключительно в узкоспециализированных смесях, которые предназначаются для проведения реставрационных работ со старыми зданиями.

Роль вяжущего вещества в смеси нельзя недооценивать. Если наполнитель отличается высоким качеством и правильно подобран, основные качества получаемой минеральной композиции (плотность, прочность, устойчивость к воздействию извне) зависят в большей степени именно от свойств вяжущего компонента. Правда, стоит отметить, что даже цементы одной торговой марки, использующиеся для изготовления сухих смесей, могут иметь немого разнящиеся свойства, если они принадлежат к различным партиям товара. Соответственно, свойства сухих смесей тоже незначительно отличаются. При этом рецептура, согласно которой они изготовлены, остается неизменной.

Также немаловажным показателем качества смеси является качество входящей в ее состав извести. Она должна соответствовать международному стандарту стабильности качества согласно системе DIN ISO 9001. Сертификат соответствия этой системе предприятие может получить только после того, как специальная комиссия проведет подробный анализ состояния оборудования, производственных помещений, всей необходимой технической документации, а также исследует качество исходного сырья. Право на получение сертификата необходимо доказать, но компании-производители, прошедшие сертификацию, гарантированно производят продукцию надлежащего качества. В случае, если предприятие решает внести в технологию производственного процесса какие-либо, даже самые незначительные изменения, оно обязательно сообщает об этом, и тогда комиссия собирается повторно. Это значит, что наличие на упаковке со строительной смесью или в сопутствующей технической документации знака ISO 9001 говорит о том, что данный продукт изготовлен предприятием, прошедшим тщательную проверку, и продукция внутри упаковки в точности соответствует тем качествам, которые на ней обозначены.

В качестве наполнителей в составе сухих строительных смесей, как правило, используются кварцевый песок или известняковая мука. Иногда вместо известняковой муки используется доломит, но такая практика не относится к числу рекомендуемых, так как в составе доломита зачастую повышена концентрация солей магния, а это, в свою очередь, может привести к образованию такого неприятного явления, как высолы. Если штукатурная сухая смесь предназначена для термоизоляции, в ее состав в качестве наполнителя часто вводится перлит, керамзит, вермикулит и другие пористые наполнители, в некоторых случаях даже гранулированный пенополистирол. Конечно, с точки зрения человека, не разбирающегося в строительстве профессионально, разница между видами наполнителя не столь очевидна и кажется не слишком заметной, но ее важность нельзя недооценивать. Ведь качество сухой смеси зависит и от размерного ряда гранул наполнителя, и от содержания в нем различных посторонних добавок. Все это очень сильно влияет на конечный результат работы со смесью. Например, даже минимально возможное содержание примесей глины может существенно снижать адгезию раствора, а некоторые растворимые соединения, наличие которых в растворе нежелательно, провоцируют разрушение органических добавок, некоторые из которых являются дорогостоящими и необходимыми для эффективной работы с раствором.

Более того, такое соединение, как активный оксид алюминия, иногда содержащийся в составе минерального наполнителя, способен повлиять на ход процесса гидратации цемента. Поэтому производители, которые беспокоятся о качестве выпускаемого продукта, предпочитают использовать в качестве исходного материала сырье из одного и того же месторождения. Это является гарантией качества получаемых в итоге сухих смесей. Также нельзя недооценивать важность таких характеристик наполнителя, как пористость и твердость. Как правило, составы, предназначенные для нанесения тонким слоем (клеи и тонкие штукатурки), содержат гранулы наполнителя не крупнее 0,6 мм. Составы же для нанесения толстым слоем (к ним относят практически все декоративные штукатурки) основаны на крупногранулированных наполнителях. Растворы для гладкого нанесения (расшивочные массы, шпаклевки) содержат зерна наполнителя, размер которых не превышает 0,1 мм. Оптимальным вариантом считается, если наполнитель содержит одинаковые доли различных фракций – именно в этом случае достигаются наиболее высокие механические показатели.

В состав многих сухих смесей включены различные добавки, так называемые модификаторы. Их применение обусловлено необходимостью достижения специальных технологических характеристик, например, способности удерживать воду в затворенном растворе уже после его нанесения на обрабатываемую поверхность. Ведь во многих случаях большая часть воды впитывается основанием и подвергается испарению с поверхности нанесенного раствора, что существенно сокращает расход времени на пребывание цементного раствора в гелевой фазе. Это, в свою очередь, понижает степень прочности раствора, так как уменьшает степень гидратации, а все недостатки такого рода склонны сказываться практически сразу после высыхания раствора.

Современные технологии позволяют решить эту проблему. Еще в начале двадцатого века немецкие ученые разработали метод получения водорастворимых эфиров целлюлозы. Эти полимеры обладают высокой водоудерживающей способностью (одна молекула полимера на двадцать тысяч молекул воды). Так как энергия удерживания воды полимером вполне сопоставима со скоростью ее потери вследствие испарения и диффузии в основу, она позволяет эффективно удерживать воду в растворе до полного впитывания ее цементом. Раствору таким образом обеспечивается необходимая прочность даже при условии его нанесения самым тонким слоем. Даже небольшое количество (0,02 – 7%) добавленного в сухую смесь полимера позволяет существенно продлить срок открытого времени и дает раствору возможность абсолютно равномерно пройти процесс гидратации по всему объему, что положительно влияет на качество поверхности. Количество метилцеллюлозы, необходимое для обеспечения нужной степени гидратации, определяется толщиной слоя цементного раствора. Чем он толще, тем меньший процент метилцеллюлозы необходимо вводить в состав сухой смеси. Именно поэтому на этикетке сухой смеси должны быть четкие указания и сведения о минимально допустимой толщине нанесения слоя раствора.

Но в то же время раствор с высоким уровнем содержания эфира целлюлозы неприменим для нанесения чересчур толстым слоем (больше 10 мм), так как он предназначен для тонкослойных работ и технологий. Если наносить его слоем толщиной больше 10 мм, может проявиться так называемый эффект «карамели». Такой эффект представляет собой нормально отвердевшую поверхность, под которой содержится не затвердевший раствор. Именно по этой причине в случае, если надо проводить отделку неровного основания, перепады которой составляют больше 10-15 мм, применяют двухкомпонентную систему материалов. Первый слой, накладываемый непосредственно на основу, предназначен для грубого выравнивания, а второй предназначен для тонкослойного нанесения и обеспечивает получение гладкого верхнего слоя. Это позволяет более тщательно подготовить поверхность и в конечном итоге еще и существенно снизить уровень затрат на строительные материалы.

Следующая группа добавок включает в себя всевозможные дисперсионные порошки. Они отличаются по своим физико-химическим свойствам от водорастворимых производных целлюлозы. Если их подвергнуть затворению водой, они образуют специфические двухфазные системы, в состав которых входят полимерные частицы (производные стирол-акрилата, винилхлорида, винилацетата и других сополимеров), диспергированные в воде. Эти компоненты способны активно влиять на конечный материал и существенно менять его основные характеристики, создавая эффект, который был бы невозможным в случае использования исключительно стандартных минеральных вяжущих компонентов.

Самым первым способом модифицирования различных цементных смесей с помощью полимеров было добавление в воду дисперсии ацетата (клей ПВА). Но от этой идеи быстро отказались, так как процесс образования винилацетатной пленки сопровождается весьма заметной усадкой, которая затрагивает до 10 % всей массы материала, а это неизбежно влечет за собой последующее растрескивание цемента.

После этого перешли к применению двухкомпонентных составов, включающих в себя песчано-цементную смесь, приготовленную отдельно в промышленных условиях, и жидкую полимерную дисперсию. Смешивались компоненты только непосредственно перед использованием на строительной площадке. Эти составы популярны и в настоящее время, они применяются на многих объектах, но основной минус такой технологии заключается в трудностях с доставкой водной дисперсии в холодное время года. Такая субстанция легко может потерять при замерзании все свои полезные свойства, поэтому ее транспортировка и приготовление раствора могут повлечь за собой различные трудности.

Но уже в 1953 году в Германии было открыто производство однокомпонентных сухих строительных смесей, состав и технология применения которых были разработаны специалистами компании Wacker. Однокомпонентная смесь представляла собой редиспергируемый порошок, который после затворения водой способен образовывать двухфазную систему, которой были свойственны все характеристики полимерной дисперсии.

Дисперсии имеют несвойственный метилцеллюлозе механизм действия. Они склонны образовывать в толще материала (цементного камня) своеобразные эластичные перемычки, которые намного более склонны растягиваться и изгибаться, чем цемент. Продукты строительной химии, основанные на использовании комбинированных полимерных и минеральных вяжущих веществ, обладают высокой степенью прочности, улучшенной адгезивностью, которая особенно хорошо проявляется во время взаимодействия с поверхностями из материалов, традиционно считающимися в строительстве проблемными (плитка, покрытая глазурью, пластик, металл, дерево). Кроме того, они довольно пластичны, и демонстрируют высокую гидрофобность и текучесть.

В качестве примера можно привести специальные выравнивающие растворы для полов, которые демонстрируют высокую способность к растеканию и могут образовывать абсолютно гладкие поверхности. Такие необходимые для них свойства обеспечиваются наличием в их составе комбинации специальных дисперсионных компонентов с комбинацией органических и синтетических пластификаторов. Клеевые составы, применяющиеся в процессе проведения разнообразных плиточных работ, также отличаются специфическими свойствами, а дисперсионные модификаторы, которые включены в их состав, делают условия работы с ними более комфортными, продлевают жизнеспособность затворенного раствора, и существенно повышают уровень тиксотропности материала, то есть придают ему способность безболезненно густеть в состоянии покоя, а при перемешивании снова переходить в жидкую форму.

Кроме того, такие компоненты часто выполняют функцию вяжущего вещества в тех случаях, когда вяжущей силы цементно-песчаного раствора оказывается недостаточно; как правило, такое происходит, когда необходимо компенсировать термическое напряжение, возникающее между основанием и облицовочным материалом. Это качество наиболее востребовано в случаях, когда производится отделка фасадных систем, которые подвержены существенным колебаниям температурного режима не только ежегодно, но и ежедневно, и при монтаже так называемых «теплых» полов, которые также подвержены существенным перепадам температур.

Материалы, в которых концентрация полимера очень высока (достигает 20-30 %), при затвердевании представляют собой не сплошную кристаллическую цементную решетку, а субстанцию, состоящую из отдельных фрагментов цементного камня, соединенных между собой эластичными полимерными связками. Эти материалы применяют преимущественно для обустройства гидроизоляции. Практически все крупные и известные фирмы-производители сухих строительных смесей включают в свой ассортимент специфические дисперсионные порошковые смеси, способные образовывать пленку на поверхности раствора уже при температуре около 0С, поэтому такие материалы могут применяться даже в условиях довольно низких температур. Некоторые марки порошков такого типа могут быть использованы даже в зимний период – температура пленкообразования достигает – 15С. Это делает их незаменимыми при проведении работ по отделке фасада, если температура не падает ниже -10С.

В целом же стоит отметить, что разработка и составление рецептов сухих строительных смесей – процесс сложный, длительный и трудоемкий, подразумевающий проведение длительных научно-исследовательских работ в лабораториях с самым современным оснащением, и с привлечением наиболее квалифицированных специалистов. Поэтому понятно. Что попытки самодеятельных мастеров в домашних условиях модифицировать цементную смесь не может увенчаться успехом. В нашей стране повсеместно практикуется технология разбавления цементной смеси клеем ПВА, что, как правило, не дает положительного результата, и даже наоборот, приводит к неприятным последствиям. Плитка, уложенная на такой «усовершенствованный» раствор, зачастую отваливается, особенно, если она уложена в помещениях с повышенным уровнем влажности (например, ванной комнате), так как под воздействием влаги поверхность винилацетатной пленки склонна к омылению в силу низкой устойчивости к щелочным растворам.

Сухие смеси, в большом количестве представленные на отечественном рынке строительных материалов, в основной своей массе отличаются дешевизной: стоимость продукции, произведенной на территории страны, существенно ниже стоимости аналогичной продукции, импортируемой из-за границы. Многим этот факт кажется естественным и не вызывает никаких подозрений. Ничто не заставляет покупателей сомневаться в качестве такой продукции, ведь кажется вполне естественным, что продукция, произведенная с использованием дешевой рабочей силы, местного сырья и не обложенная таможенными пошлинами, продается гораздо более дешево, чем ее западноевропейские аналоги. Но если задуматься, не все так просто, как кажется.

Как уже было сказано выше, процесс производства сухих редиспергируемых порошков очень сложен, высокотехнологичен, и дорого обходится компании-производителю. Поэтому во всем мире существует едва ли не более десяти фирм, профессионально занимающихся производством качественных модификаторов, используемых в строительной химии. Химические добавки, доказавшие свое высокое качество (торговые марки Clariant, Bayer, Finndisp и другие), являются далеко не дешевыми.

Стоимость готовых сухих смесей в первую очередь продиктована стоимостью компонентов, входящих в их состав. При этом расходы на минеральные компоненты отнюдь не составляют львиную долю затрат на производство смеси. Ценоопределяющими становятся именно химические добавки.

Так как экономия на минеральной составляющей смеси выглядит абсолютно нереально, единственный путь уменьшения стоимости продукции – грамотное составление рецептуры, но и оно не способно изменить стоимость конечного продукта в несколько раз (а именно такую разницу мы порой наблюдаем между стоимостью отечественных и импортных смесей). Понятно, что стоимость двух аналогичных специализированных смесей, которые обладают одинаковыми технологическими характеристиками и техническими свойствами, должна быть примерно на одном уровне.

При этом нередкой бывает ситуация, когда похожие по составу и аналогичные по назначению сухие смеси продаются по различной цене, даже в случае, если они изготовлены одной и той же компанией. Чем же объясняется разница стоимости, если технические показатели смесей (компоненты, прочность на растяжение и сжатие, уровень адгезии и прочие) одинаковы, и условия эксплуатации, обозначенные на упаковках, также совпадают?

Причина такой разницы зачастую кроется в том, что смеси, производимые иностранными компаниями, разрабатываются соответственно внутренней политике фирм-производителей. А она часто основывается экономических и социальных факторах страны в целом и ее отдельных регионов. Ведь очень небольшой процент зарубежных производителей может позволить такую роскошь, как простои в работе и бесполезную трату времени исполнителей, поэтому все ремонтно-строительные работы подчинены жестким графикам и принципу строжайшей экономии времени. Поэтому наиболее востребованными, естественно, являются быстросхватывающиеся строительные смеси, которые позволяют минимизировать затраты времени и сократить промежутки между выполнениями различных последовательных операций. Именно такие строительные составы содержат существенно больший процент модифицирующих добавок, намного быстрее схватываются и высыхают, но как раз за счет количества добавок-модификаторов отличаются более высокой стоимостью. В качестве примера можно привести нормативы, действующие на территории Германии: они гласят, что поверхность, которая подверглась процедуре выравнивания при помощи нивелирующей массы, должна быть готова к ходьбе по ней уже через три часа после завершения работ. Поэтому все материалы, которые производятся немецкими компаниями (такими как UTZ AG, Knauf, Dyckerhoff и другие), и рассчитанные на реализацию в ряде стран Западной Европы и на внутреннем рынке Германии, полностью соответствуют этим требованиям. На отечественном же рынке, где подобные нормативы не предусмотрены и нет предпосылок для их формирования в ближайшем будущем, часто реализуется продукция аналогичного предназначения, импортируемая из западноевропейских стран. Ее технические характеристики остаются такими же, но поверхность, обработанная с помощью этих смесей, становится пригодной для эксплуатации только по истечении восьми часов. Стоимость таких смесей, соответственно, является более низкой.

Товары этой же группы, выпущенные отечественными производителями, реализуются по еще более низкой цене. Но время, затрачиваемое на простой поверхности после обработки такой строительной смесью, увеличивается в разы, и достигает порой тридцати часов. Ведь именно за счет существенного снижения уровня концентрации в составе смеси модифицирующих компонентов, которые ускоряют схватывание и последующее затвердение строительного раствора, уменьшается ее рыночная стоимость, следовательно, такая продукция становится намного более доступной. Конечно, если Вам требуется сухая строительная смесь для работы на объекте, строительство или ремонт которого подчинены жестким временным рамкам, и при этом Вы располагаете необходимым количеством финансовых средств, скорее всего, Вы остановитесь на варианте покупки смеси с более высокой концентрацией модифицирующих добавок. Но если перед Вами стоит проблема как можно большего сокращения сметных расходов, а сроки сдачи объекта не поджимают, оптимальным вариантом для Вас станет выбор недорогой строительной смеси, которая потребует больших временных затрат на работы. Но как в первом, так и во втором случае можно быть уверенным в том, что конечный результат не принесет разочарования, так как и первая, и вторая смеси создадут на обработанной поверхности покрытие с аналогичными техническими и эксплуатационными характеристиками.

Главное – своевременно и максимально четко сформулировать все требования, предъявляемые к материалу в каждом отдельном случае, и предельно внимательно изучить все существующие технологические, эксплуатационные и ценовые характеристики сухих строительных смесей. Также следует помнить, что многие отечественные производители также производят строительные смеси, время отвердевания которых составляет не больше трех-четырех часов, но, как уже было сказано выше, ценовые показатели продукции такого рода настолько явно зависят от уровня концентрации в составе смеси модифицирующих добавок, что подобные материалы стоят не дешевле своих импортных аналогов.

Также следует помнить, что не лучшим вариантом станет частое и бездумное использование в процессе ремонта или строительства универсальных составов. Ведь, как правило, любая универсальная смесь по своим техническим характеристикам хуже, чем узкоспециализированные строительные смеси, а в случае равного качества – дороже. В универсальной смеси, которая соответствует по технологическим показателям специализированной смеси, содержание модифицирующих добавок намного выше, именно это и поднимает ее стоимость в несколько раз. А те задачи, для решения которых приобретаются такого рода материалы, часто не стоят затрачиваемых финансовых средств, ведь большинство полезных свойств универсального состава остаются невостребованными и нераскрытыми. А значит, их приобретение в данном случае лишено всякого практического смысла.

Сегодня на отечественном рынке строительных материалов уже успел сформироваться устойчивый спрос на сухие смеси, популярностью пользуется как отечественная продукция, так и импортируемая из-за рубежа. Отрадным видится тот факт, что качество предлагаемых сегодня смесей, изготовленных на территории страны, несравнимо выше, чем качество смесей, предлагаемых буквально несколько лет назад, а это свидетельствует о гораздо более высокой культуре производства. Тем не менее, маркетинговая политика отечественных компаний существенно разнится: некоторые предприятия сознательно выпускают только смеси, относящиеся к недорогому сегменту рынка, а некоторые берут равнение на западноевропейских производителей, выпуская строительные смеси, по качеству вполне сопоставимые с импортными, соответственно, обладающие более высокой рыночной стоимостью. Нельзя забывать и о том, что на территории страны существует масса представительств и дочерних предприятий иностранных компаний-производителей, также заинтересованных в покорении внутреннего рынка и производящих сухие смеси высокого качества, продающиеся по вполне адекватной цене.

Правда, высокий спрос на готовые сухие строительные смеси имеет и свою теневую сторону, так как продукция хорошего качества, производимая известными и зарекомендовавшими себя с наилучшей стороны компаниями, часто служит объектом подделывания. Так как подделываются самые хорошие и популярные смеси, вполне естественно, что покупаемые потребителями подделки совершенно не оправдывают ожиданий, ведь они абсолютно не соответствуют предъявляемым к качественной продукции требованиям. Но обнаружить это можно уже в тот момент, когда исправить что-либо уже практически невозможно, и приходится проделывать всю работу заново. Следствием таких инцидентов является не только разочарование потребителя, но и испорченный имидж и подмоченная репутация фирмы-производителя. Поэтому главное правило удачного приобретения строительной смеси – покупать продукцию только известных, проверенных, зарекомендовавших себя торговых марок и только у официальных дилеров фирм-производителей. Дополнительным фактором, свидетельствующим в пользу приобретения продукции у официальных представителей компаний-производителей, является тот факт, что только в этом случае Вы сможете оценить весь ассортимент, предлагаемый производителем, и выбрать именно тот продукт, который необходим. Ведь линейка продукции известных фирм часто весьма широка, и вопрос выбора может поставить Вас в тупик. И в этом случае помощь профессионально подготовленного консультанта действительно будет неоценимой, а такие специалисты всегда есть в каждой официальной дилерской компании.

В качестве последнего совета на тему правильного применения готовых сухих строительных смесей следует отметить, что конечный результат вашего труда по отделке любых поверхностей основывается не только на внимательном и взвешенном выборе состава, но и в правильно проведенной подготовке основания. Подготовка оснований настолько важный момент в процессе ремонта или строительства любого масштаба, что классифицируется как отдельный вид строительных работ, требующий определенных специфических технологических нормативов и требований. Необходимо правильно координировать и соотносить качества выбранного для отделочных работ состава с технологическими характеристиками слоев основы.