Сировинна база для виробництва сухих будівельних сумішей в Україні.

Кількість пропонованих в даний час сухих будівельних сумішей обчислюється десятками тисяч. Наскільки забезпечена сировинна база для виробництва СБС в Україну - про це і піде мова далі.


Будь-яка держава зацікавлена ??в тому, щоб вироблені в країні продукти як можна менше залежали від поставок сировини з-за кордону. Кількість пропонованих в даний час сухих будівельних сумішей обчислюється десятками тисяч. Наскільки забезпечена сировинна база для виробництва СБС в Україну - про це і піде мова далі.
Склад сумішей
Сухі будівельні суміші - це змішані в заводських умовах складні комбінації мінеральних в'яжучих, наповнювачів, полімерних сполучних і модифікуючих добавок.
Мінеральні в'яжучі - портландцемент, високоглиноземний (високоалюмінатний) цемент, вапно, гіпс;
Наповнювачі - кварцовий пісок, крейда, вапняк, мармурова крихта, керамзит, перліт, вермикуліт, Маршалла, доломіт, крейда, каолін, пемза, цеоліт, фібра та ін Для забезпечення стабільно високої якості сумішей наповнювачі повинні бути строго фіксованою дисперсності;
Полімерні сполучні - дисперсійні полімерні порошки, водорозчинні полімери, клеї й ін Полімерні єднальні можуть бути не тільки на органічній основі, а й силіконові (на основі силіконових смол) і силікатні (на основі калійного скла) штукатурки;
Модифікуючі добавки - водоутримуючі, воздухововлекающие, армуючі, антівспенівателі, добавки, що підвищують морозостійкість сумішей, їх стійкість до високих температур, повітро-і водостійкість, сповільнювачі схоплювання, прискорювачі схоплювання, загусники, порообразователі, пластифікатори, гідрофобізатори, поверхнево-активні речовини та ін
Крім цих добавок до складу сумішей можуть бути додані компоненти, що надають матеріалам легкоукладальність, високі адгезійні властивості, а покриттям - твердість.
До складу окремих видів сухих будівельних сумішей може бути введено одночасно більше десятка додаткових компонентів, зазвичай вони займають у загальному обсязі суміші досить малу частку (1-5%).
Найпростіші суміші - будівельні клеї, найскладніші - системи для наливних підлог, а також системи теплоізоляції.
Мінеральні в'яжучі та наповнювачі в основному впливають на експлуатаційні характеристики одержуваних із сумішей матеріалів. Вони забезпечують високу міцність при стисканні, але не можуть працювати на вигин і розтягування, а також мають недостатню адгезію до матеріалів, не всмоктують воду. Для поліпшення цих властивостей в'яжучі мінеральні застосовують у комбінації з полімерними зв'язуючими і модифікуючими добавками. Вони визначають реологічні характеристики і адгезійні властивості будівельних розчинів на основі сухих сумішей.
Проте спеціальні добавки помітно збільшує, вартість сумішей, на модифікуючі добавки доводиться 40-60% їх собівартості.
Причина низької вартості багатьох вітчизняних і зарубіжних сумішей криється в навмисно низькому вмісті модифікуючих добавок, їх там менше 1%. Відповідно, низький вміст модифікуючих добавок призводить до погіршення якості сумішей.
Важливою складовою ціни імпортних будівельних сумішей є транспортні витрати. Очевидно, що більш вигідно використовувати місцеві мінеральні в'яжучі та імпортні модифікуючі добавки. Вітчизняна промисловість дотримується саме такої політики ще й тому, що в України модифікуючі добавки та органічні зв'язуючі практично не виробляють.
Найбільш пріоритетним для українських виробників є випуск високотехнологічних модифікованих сумішей, вони більш конкурентоспроможні. Передові компанії прагнуть обмежити випуск сумішей універсального призначення і замість цього розширити асортимент високоспеціалізованих сумішей для конкретного застосування.
Найпершим завданням українських виробників сухих сумішей є позбавлення від диктату іноземних виробників за рахунок розвитку власного виробництва високоякісних компонентів сумішей.
Мінеральні в'яжучі речовини
Мінеральні в'яжучі - це в основному цемент, вапно, гіпс. Україна цілком забезпечена їх запасами.
Найчастіше використовують портландцементи, високоалюмінатние цементи та гіпс. При спільній гідратації цементу і гіпсу утворюється мінерал еттрінгіт, наявність якого може зруйнувати матеріал, отриманий з сухої суміші, тому таку суміш використовують рідко. Гідратовану вапно (пушонку) використовують переважно як добавку (5-30%) до цементних матеріалами.
Цемент
Цемент - один з самих затребуваних будівельних матеріалів. Його випускають понад 20 українських підприємств - в Івано-Франківську, Києві, Миколаєві, Одесі, Харкові та інших містах. За даними Державного комітету статистики виробництво цементу в Україну в I півріччі 2006 року склало 5,7 млн. тонн.
В якості цементної сировини використовують карбонатні породи (вапняки, мергелі, крейда), гіпси і глини, родовища яких є практично на всій території України. Найбільші їх запаси зосереджені у Донецькій, Івано-Франківській, Львівській, Рівненській, Харківській, Хмельницькій, Чернігівській областях та в Автономній республіці Крим.
Вапно
Основною сировиною для виробництва вапна є природні карбонатні породи (вапняки) і крейда .
Чим вищий вміст у вапняку карбонату кальцію, тим більш високоякісна вапно можна виробити з нього.
вапнякове борошно поставляють підприємства Львівської, Одеської, Сумської та Хмельницької областей, крейда - Волинська, Донецька і Луганська області.
Гіпс
Гіпс (від грец. gypsos - крейда, вапно) - мінерал, водний сульфат кальцію.
Зараз в Україні розвідано близько сорока родовищ гіпсу, їх сукупні запаси складають близько п'ятисот мільйонів тонн. Основні родовища розташовані в Донецькій, Івано-Франківській, Хмельницькій та Чернівецькій областях.
Товарний гіпс (алебастр) випускають підприємства в Донецькій, Івано-Франківській, Київській, Львівській, Тернопільській, Хмельницькій, Чернівецькій та інших областях.
Якщо зачинити порошок гіпсу водою (50-70% від маси гіпсу), утворюється пластичне тісто, яке швидко схоплюється і твердне. У міру висушування міцність гіпсового каменю підвищується. При твердінні гіпс збільшується в об'ємі на 0,3-1%.
Наповнювачі
Наповнювачі є важливим компонентом будівельних сумішей на основі цементу, так як замішування цементу при твердінні дає усадку, і в тілі утворюється каменю можуть утворюватися тріщини .
Найчастіше в якості заповнювача використовують - природний кварцовий пісок, мармурову або гранітна крихту, гранули полімерів.
України володіє найбільшими в Європі запасами кварцового піску. Розвідані запаси пісків становлять 220 млн. т. Близько тридцяти родовищ пісків можна нарахувати в Донецькій, Київській, Миколаївській, Одеській, Харківській, Херсонській, Чернігівській та інших областях.
На відміну від в'яжучих на основі цементу, гіпсові в'яжучі можна застосовувати без наповнювачів, не боячись появи тріщин, так як вони не дають усадки. Однак для модифікування властивостей гіпсових сухих сумішей наповнювачі застосовують і для них. Це можуть бути керамзит, тирса, стружки, шлаки.
Серед наповнювачів зустрічаються і не занадто порошкоподібні. Наприклад, в сухих сумішах зрідка використовують спучений вермикуліт. Можуть бути і армуючі волокна, вони покращують міцність покриття на розтяг і вигин.
Для додання штукатурним і кладочним сумішей теплоізолюючих властивостей в їх склад вводять легкі пористі заповнювачі: вермикуліт, керамзит, перліт.
- Вермикуліт отримують спученням ( в 15-20 разів) при випалюванні природних гідрослюд.
- керамзит - в результаті спучування при випалюванні легкоплавких глин.
- для отримання перліту спучують при випалюванні вулканічну породу - перліт.
Якщо зерна заповнювача суттєво відрізняються один від одного за розміром, то покриття здобуває нерівномірну структуру і малоестетичну вигляд. У якісних матеріалах розкид розмірів зерен не перевищує 10%.
Для отримання кольорових покриттів застосовують мінеральні щелочеустойчівие пігменти: охру, мумію, жовтий сурик, зелену окис хрому, ультрамарин, перекис марганцю, графіт, палену кістка, блакитний і зелений фталціановие пігменти і багато інших.



Полімерні єднальні
Дисперсійні порошки
По відношенню до води полімерні зв'язуючі можна розділити на три групи: водорозчинні, водорозчинні і сполучні на неводному основі. До водорозчинних належать такі полімери як метилцелюлоза, полівініловий спирт. Як водорозбавляються полімерів використовують редиспергуємі у воді порошки на основі вінілових ефірів, акрилатів і інших полімерів. А поліуретанові і епоксидні сполучні відносяться до матеріалів на неводному основі.
Водорозчинні полімери в чистому вигляді мають досить обмежене застосування у виробництві сухих будівельних сумішей. Ще рідше застосовують полімери на неводному основі. Тому, розглядаючи полімерні зв'язуючі найбільше уваги ми будемо приділяти редиспергуємі порошків, тим більше, що часто вони представляють собою композицію, до складу якої входять як водорозчинні, так і неводні сполучні.
Редиспергуємі порошки одержують шляхом розпилювальної сушки полімерного латексу. У результаті утворюються крихітні гранули, що представляють собою матрицю з водорозчинного полімеру (полівініловий спирт), у яку вкраплені нерозчинні у воді дисперсійні частинки. Після сушіння гранули покривають засобом, що не дозволяє їм склеюватися під час зберігання.
При заутворі водою порошки швидко редіспергіруются (причому, набагато швидше, ніж набухають і розчиняються водорозчинні полімери) і утворюють розгалужуються еластичні містки і мембрани, доповнюючи мінеральну матрицю полімерним в'яжучим . Така терпка композиція відрізняється покращеними реологічними властивостями.
Це не єдина перевага редиспергуємі порошків.
Вони комплексно впливають на мінеральну в'язке:
- збільшують адгезію (зчеплення) покриття з основою;
- підвищують еластичність покриття та його міцність на вигин. Навіть 1-2% полімерної добавки призводить до збільшення міцності покриттів при згині в 5-8 разів;
- збільшують стійкість покриттів до впливу деформаційних навантажень і стирання, знижують тріщиностійкість.
Модифікація мінеральних в'яжучих редиспергуємі порошками забезпечує значне утримання води, що сприяє кращій гідратації цементу. При цьому зменшується капілярний перенесення води, що призводить до збільшення морозостійкості складів.
Характеристики покриттів сильно залежать від хімічної природи полімерного в'яжучого. Наприклад, покриття на основі акрилових та поливинилацетатні дисперсій відрізняються підвищеною стійкістю до ультрафіолетових променів, хорошою паропроникністю, стійкістю до високих температур (до 90 ° С), а стирол-акрилові і бутадієн-стирольні штукатурки стійкі до високого вмісту вологи.
Про усіх полімерних матеріалах, що вживаються для виготовлення сухих будівельних сумішей розповісти неможливо. Їх занадто багато, і щодня винаходяться нові. Розповімо про найбільш популярних.
Акрилати
Найбільш часто основою для виготовлення редиспергуємі порошків служить поліакрилат. Так уже склалося історично. Для розширення номенклатури добавок і забезпечення їх необхідних властивостей його застосовують у вигляді співполімерів або сумішей зі стиролом, лаурати, вінілверсататамі, вінілхлоридом, полівінілацетатом або поліетиленом. Найбільш велика частка стирол-акрилатних латексів.
Акрилові штукатурки відрізняються багатою колірною гамою (150 і більше відтінків).
Ефіри целюлози
З водорозчинних сполучних найчастіше застосовують ефіри целюлози, серед яких найбільше популярна водорозчинна метилгидроксиэтилцеллюлоза .
Кожна молекула цього полімеру може утримувати до 20 тисяч молекул води. Сила тяжіння води настільки велика, що вона практично не випаровується і не вбирається матеріалом основи. У той же час вона дещо нижча енергії дифузії води в гідратіруемие частинки цементу, що дозволяє йому відбирати цю воду. Це дає можливості розчину набирати необхідну міцність навіть при нанесенні тонким шаром.
Добавка 0,3-0,4% метилгидроксиэтилцеллюлозы збільшує водоутримання цементу до 98-99% при температурі 20 ° С. До того ж поліпшуються тиксотропні властивості цементного розчину (здатність не стікати з вертикальних стін), Добавка ефірів целюлози перешкоджає седиментації (випадання в осад) часток цементу нераціонального зернового складу, покращує легкоукладальність розчинів за рахунок підвищення їх пластичності.
Полівінілацетату
Незважаючи на те, що перші спроби модифікації цементних сумішей полімерами полягали в додаванні до води замішування дисперсії полівінілацетату, вона в чистому вигляді мало придатна для створення редиспергуємі порошків.
У процесі утворення вінілацетатний плівки відбувається значна (до 10%) усадка, що призводить до розтріскування покриття.
полівінілацетат руйнується (омилюваного) у лужному середовищі, а тому його композиції з цементом і вапном не витримують ніякої критики, особливо у вологому середовищі.
Версатати
Можливим способом розширення областей застосування ПВА-дисперсій є сополимеризация ПВА з іншими мономерами, одним з яких є вінілверсатат.
Неодекановая, версатіковая або версатановая кислота являє собою насичену монокарбоксіловую кислоту розгалуженої структури з десятьма атомами вуглецю і є маловязким рідким мономером з типовим ефірним запахом. Її основне застосування - модифікація полімерних латексів, використовуваних для виробництва емульсійних фарб, цементних добавок і т.п.
Сополимер вінілацетату з вінілверсататом має ряд істотних переваг в порівнянні з традиційно використовуваними акрилатними і акрилат-стирольним єднальними дисперсіями, а саме:
- він стійкий до дії лужного середовища.
- легко полімеризується з іншими мономерами.
- термін служби покриттів на основі вінілацетат з вінілверсататом мало не вдвічі вище, ніж покриттів з акрилат-стирольним латексами (до 10 років).
- більш високою стійкістю до дії УФ-випромінювання в силу повної відсутності ароматичних фрагментів у полімерного ланцюга.
Добавки
Крім мінеральних і полімерних в'яжучих у сухих будівельних сумішах застосовують масу модифікуючих добавок. Серед них є дуже екзотичні.
Роль модифікуючих добавок у сухих будівельних сумішах можна порівняти з роллю спецій в кулінарії. Нікчемні кількості речовин надають сухим сумішам особливі, потрібні властивості та якості і роблять їх привабливими для виконання конкретних видів робіт.
Особливістю використання модифікуючих добавок у сухих будівельних сумішах є технологія їх введення. Якщо в бетони і розчини добавки можна вводити з водою замішування в рідкому вигляді, то в сухі будівельні суміші добавки вводять виключно у вигляді порошків. Добавки повинні рівномірно розподілятися в сухих сумішах і не бути сильно гігроскопічні.
У принципі, будь-яка речовина можна розглядати як добавку до будівельних сумішей. В патентах різних країн світу зафіксовано застосування більше 10 тисяч різних добавок самої різної природи. Це значно ускладнює класифікацію відомих добавок. Крім того, деякі добавки можуть виконувати одночасно кілька функцій, що ще більше ускладнює класифікацію. Наприклад, гідрофобізуючі добавки сприяють утворенню пористої структури покриттів за рахунок повітровтягнення, що, у свою чергу, покращує теплофізичні властивості покриттів.
Можна прийняти приблизно таку класифікацію:
Регулятори реологічних властивостей будівельних розчинних сумішей
Пластифікатори
Найбільш важливими для будівельних розчинів є водопонижувальних добавки, або пластифікатори, що дозволяють досягти достатньої текучості при меншій кількості води.
Як пластифікаторів застосовують поверхнево-активні речовини, що мають у своєму складі функціональні групи різного ступеня полярності. Вони створюють навколо частинок подвійний електричний шар, що притягає до частинок багатошарову "шубу" з молекул води. Вода, зосереджена навколо частинок, створює свого роду гідродинамічну мастило. Крім того поверхнево-активний "екран" сприяє уповільненню швидкості затвердіння цементної маси.
Розрізняють:
- гіперпластифікаторів;
- суперпластифікатори;
- сильнопластифікуючі пластифікатори;
- слабопластіфіцірующіе