Сухие строительные смеси с применением дисперсных отходов промышленности

Л. И. Дворкин  
В. В. Житковский 
В. В. Марчук  
 
 
 
 
 
 
 
Сухие строительные смеси  
с применением дисперсных  
отходов промышленности

 
 
Монография 
 
 
 
 
Под редакцией д. т. н., профессора  
Л. И. Дворкина 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Инфра-Инженерия 
Москва – Вологда 
2019 

УДК  691.53 
 ББК 38.3 
 
 Д  24 
 
 
Рецензенты: 
Соболь Х. С., доктор технических наук, профессор,  
Национальный университет «Львовская политехника» (г. Львов, Украина); 
Лаповская С. Д., доктор технических наук, Украинский  
научно-исследовательский и проектно-конструкторский  
институт строительных материалов и изделий (г. Киев, Украина) 
 
Дворкин Л. И. 
Д 24 
Сухие строительные смеси с применением дисперсных  
отходов промышленности: монография / Дворкин Л. И., 
Житковский В. В., Марчук В. В. – М.: Инфра-Инженерия, 
2019. – 312 с. 
 
ISBN 978-5-9729-0274-3 
 
 
В книге приведены экспериментальные исследования сухих 
модифицированных смесей и растворов на их основе с применением дисперсных техногенных продуктов: каменноугольной 
золы-уноса, гранитной аспирационной пыли и пыли клинкерообжигательных печей цементных производств.  
Показан комплекс эмпирических зависимостей характеристик 
реологических и технологических свойств модифицированных растворных смесей с применением дисперсных наполнителей  
и выполнен их анализ. Рассмотрены структурно-технологические 
свойства строительных растворов различного назначения с применением техногенных наполнителей и добавок-модификаторов. 
Приведена методика проектирования составов модифицированных 
сухих строительных смесей и растворов на их основе, а также  
рекомендации по оптимизации их технологических параметров. 
 
 
© Дворкин Л. И., Житковский В. В.,  
Марчук В. В., авторы, 2019 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2019 
 
 
ISBN 978-5-9729-0274-3 

ФЗ 
№ 436-ФЗ 
Издание не подлежит маркировке  
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

К одной из наиболее актуальных проблем строительного 
комплекса относится снижение энергоемкости материалов и изделий, уменьшения расхода дорогих материальных ресурсов. 
Традиционные цементные и смешанные растворы не позволяют 
обеспечить тонкий клеевой шов при кладке с применением стеновых камней и блоков, имеют низкую адгезию к керамическим 
материалам. Введение в состав таких смесей минеральных 
наполнителей вместе с современными добавками — полифункциональными модификаторами, позволяет существенно улучшить эксплуатационные свойства растворов при уменьшении их 
себестоимости. Современное строительство характеризуется все 
более широким применением сухих строительных смесей, тщательно дозированных и перемешанных в заводских условиях 
растворных и бетонных смесей, затворяемых водой на строительной площадке. 
При производстве строительных работ эффективность сухих 
смесей проявляется в высоком уровне механизации, существенном сокращении сроков строительства, снижении трудоемкости 
и производственных затрат, обеспечении высокого качества. 
В книге приведены результаты исследований сухих строительных смесей для кладочных и клеевых растворов, выполненных на кафедре технологии строительных изделий и материаловедения Национального университета водного хозяйства и природопользования (г. Ровно, Украина). Предложенные комплексные полифункциональные добавки позволяют обеспечить высокую прочность, трещино- и коррозионную стойкость наполненных растворов, их адгезию к поверхности.  
В работе предложены методика проектирования состава кладочных и клеевых сухих смесей, оптимальные рецептуры для типовых марок. Приведены некоторые рекомендации по технологии 
промышленного изготовления смесей. Авторы надеются, что монография вызовет интерес у широкого круга строителей и технологов, студентов профильных вузов, а также исследователей, работающих в области технологии сухих строительных смесей. 
 
 

1. СУХИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ  
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ 
 
1.1 Общая характеристика сухих строительных смесей 
 
Современное строительство характеризуется все более широким применением сухих строительных смесей — тщательно дозированных и перемешанных в заводских условиях растворных  
и бетонных смесей, которые замешиваются водой на строительной 
площадке [1…4]. 
При проведении строительных работ, эффективность сухих 
смесей проявляется в повышении уровня механизации, существенном сокращении сроков строительства, снижении трудоемкости и производственных затрат, обеспечении высокого  
качества. 
Сухие строительные смеси классифицируют по: 
 условиям применения;  
 наибольшей крупности зерен заполнителя;  
 виду вяжущего;  
 функциональному назначению;  
 способу нанесения.  
Вид вяжущего определяет условия применения и твердения  
сухих смесей, в том числе влажностный режим эксплуатации,  
морозостойкость, устойчивость к циклическому увлажнениювысушиванию.  
Гидравлические вяжущие применяют для смесей, эксплуатируемых в сухих и влажных условиях, а воздушные — в сухих условиях. 
По крупности заполнителей и наполнителей сухие смеси разделяют на крупнозернистые (0…5 мм), мелкозернистые (0…1,25 мм), 
тонкодисперсные (0…0,2 мм). 
По функциональному назначению смеси подразделяют на кладочные толстослойные и тонкослойные (толщина слоя до 5 мм  
и более 5 мм соответственно); штукатурные (тяжелые, легкие, 
особо тяжелые); шпаклевочные (выравнивающие, финишные); 
клеевые; затирочные (шовные) для узких и широких швов  

(до 6 мм и более 6 мм); напольные (для устройства стяжек,  
выравнивающих слоев (прослоек), финишных покрытий); ремонтные; изоляционные (гидро-, тепло-, звукоизоляционные); 
специальные (защитные, реставрационные, санирующие).  
По способу нанесения сухие смеси могут быть механизированного или ручного нанесения.  
Для изготовления сухих смесей в большинстве случаев  
применяют обыкновенный и белый портландцементы. Преимущественно используют портландцемент без минеральных добавок, который обеспечивает необходимую стабильность химикоминералогического состава и свойств вяжущего. При необходимости обеспечить ускоренное твердение смесей применяют  
цементы повышенной дисперсности. Белый цемент используют 
для изготовления шпатлевок, декоративных штукатурок и специальных видов клея. 
Для быстротвердеющих смесей, используемых для аварийноремонтных работ, расширяемых композиций, как вяжущее применяют глиноземистый цемент. 
Гипсовые вяжущие применяют в качестве добавки в цементные смеси и как основные структурообразующие компоненты  
в шпаклевочных и других отделочных смесях. 
Для повышения пластичности цементных смесей и регулирования других свойств в сухие смеси вводят гидратную известь. 
Влажность извести должна быть не более 2 %, высокие требования предъявляют к полноте гашения оксида кальция и зерновому 
составу извести. 
Полимерные вяжущие в сухих смесях применяют в порошкообразном состоянии. 
В качестве наполнителей сухих смесей применяют кварцевый песок, мел, известняк, микрокремнезем, каолин, доломит, 
легкие минеральные. 
Широкая номенклатура сухих смесей изготавливается с применением в качестве заполнителя кварцевого песка. Нежелательно, 
как правило, содержание в песке глинистых (более 0,5…1,5 %)  
и пылевидных примесей, которые резко повышают водопотребность смесей и усадку, снижая прочность сцепления покры- 
тий с основанием, оказывают негативное воздействие на их  
морозостойкость. В то же время некоторое увеличение в песке 

мелкозернистых фракций способствует повышению водоудерживающей способности смесей, их плотности. 
Для декоративно-отделочных составов вместе с кварцевым 
песком может применяться крошка горных пород (гранитная, 
мраморная и др.) с крупностью не более 2,5 мм. Вид порошкообразного наполнителя учитывает назначение сухой смеси.  
Для сухих смесей, предназначенных для растворов с высокой 
водонепроницаемостью, как наполнитель применяют бентонитовую глину. В сухих смесях находят также применение и органические волоконистые наполнители: полипропиленовые, акрилонитрильные, целлюлозные. Они оказывают позитивное влияние на прочностные характеристики материалов, повышают их 
трещиностойкость, снижают усадку. 
Массовая доля влаги в сухих смесях не должна превышать 1 %. 
Растворные смеси получают, смешивая сухие смеси и расчетный 
объем воды в соотношении, указанном в нормативной документации на сухую смесь или в инструкции по ее применению. Во время 
изготовления и применения растворные смеси не должны выделять 
в окружающую среду вредные вещества в объемах, превышающих 
предельно допустимые концентрации. 
Регулирование строительно-технологических и эксплуатационных свойств сухих смесей достигается введением различных 
химических добавок [3...7]. Для смесей, которые наносятся  
тонким слоем на пористые поверхности, важно обеспечить  
необходимую водоудерживающую способность. Быстрое поглощение воды основанием не только приводит к потере материалом пластичности, но и является причиной недостаточной 
гидратации вяжущего, снижения прочности, адгезии и морозостойкости. 
Модификация сухих смесей для улучшения их водоудерживающей способности, пластичности, жизнеспособности достигается 
введением добавок на основе эфиров целлюлозы — гидроксиэтил- 
и гидроксипропилметилцеллюлозы в количестве 0,05…0,5 %. 
Находит широкое применение метиловый эфир целлюлозы,  
хорошо растворимый в воде до плотности 1,29...1,31 г/см3,  
с насыпной массой 0,3…0,5 г/см3. При набухании в воде объем  
метилцеллюлозы увеличивается в десятки раз. Макромолекулы 
метилцеллюлозы даже в разбавленных водных растворах склонны 

к агрегации. Водные растворы стабильны при рН от 2 до 12.  
В водных растворах метилцеллюлоза обладает хорошими  
поверхностно-активными свойствами, при нагревании до температуры 35...36 °С наблюдается желатинирование. С понижением 
температуры до температуры желатинирования гель разрушается. 
Метилцеллюлоза способна сохранять свои свойства после растворения в воде, повторного высушивания и диспергирования. 
Для повышения водоудерживающей способности сухих смесей 
вводят также бентонитовые глины — природные алюмосиликаты, 
которые характеризуются высокой дисперсностью, набуханием, 
ионообменной способностью. Эти глины состоят из минералов 
группы монтмориллонита с общей формулой А12О3  4SiO2  nН2О. 
В производстве сухих смесей рекомендуется использовать бентонитовые глины, модифицированные органическими основаниями. 
Они оказывают менее значительное влияние на водоудерживающую способность строительных растворов, чем метилцеллюлоза. 
Вместе с бентонитовыми роль загустителей, связывающих свободную воду в растворных смесях, выполняют монтмориллонитовые 
глины, микрокремнезем и др. 
Как загустители совместно с эфирами целлюлозы в сухие смеси вводят часто эфиры крахмала в количестве 5…20 % от массы 
эфиров целлюлозы. 
Более высокий уровень модификации обеспечивается путем 
введения в состав сухих смесей редиспергируемых полимерных  
порошков (РПП), которые могут выступать в качестве добавки  
или самостоятельного полимерного вяжущего. Редиспергируемые 
порошки получают высушиванием водных дисперсий полимеров 
обычно методом распылительной сушки. Они способны при затворении водой создавать водные дисперсии, аналогичные исходным 
(редиспергировать). Модифицированные ими материалы начинают 
проявлять эластичные свойства, выдерживают большие деформирующие нагрузки, обладают повышенной устойчивостью к истиранию. Общая характеристика РПП приведена в табл. 1.1. 
В отличие от жидких и пастообразных продуктов модифицированные полимерами смеси устойчивы к воздействию низких 
температур и бактериальных загрязнений.  
Эффективными ускорителями твердения являются формиат 
кальция и его модификации используемые в количестве 1...4 %  

от массы вяжущего. В комплекс специальных химических добавок 
входят: диспергаторы, порообразователи, антивспениватели, 
гидрофобизаторы, консерванты и др. 
 
Таблица 1.1 
Общая характеристика РПП 

Наименование характеристик 
Значения (диапазон) 

Химическая природа 

Винилацетат — акрилат,  
винилацетат — этилен,  
винилацетат — версатат,  
бутилакрилат — стирол,  
стирол — акрилат 

Насыпная плотность, кг/м3 
140...500 

Содержание антикоагулянта, % 
10...15 

Содержание добавок против  
слеживания, % 
5...15 

Минимальная температура  
образования пленки, °С 
 0...25 

Средний размер частиц, мкм 
50...250 

Зольность, % 
0,5...13 

Характеристика редиспергированного продукта 

Содержание твердого вещества, % 
2...50 

Вязкость по Брукфильду, мПас 
(при 20 об/мин) 
500...5500 

Средний размер частиц, мкм 
0,01...0,5 

pH 30%-й дисперсии 
4...12 

 
 
 

1.2. Сухие строительные смеси  
для клеевых растворных смесей 
 
Клеевые смеси являются обычно полимерминеральными системами, содержащими минеральные вяжущие, наполнители  
и полимерные добавки, регулирующие физико-механические  
и реологические свойства растворных смесей и растворов. 
Клеевые смеси всех групп должны: 
 обеспечивать достаточную прочность сцепления облицовочных материалов с различными основаниями и сохранять этот показатель при воздействии различных эксплуатационных факторов — отрицательных температур, водной среды, статических и динамических нагрузок; 
 иметь длительный срок годности растворной смеси; 
 обладать высокой фиксирующей способностью (сопротивлением сдвигу плитки, установленной на растворную 
смесь); 
 иметь высокую клейкость к приклеиваемому облицовочному материалу и основанию; 
 обеспечивать продолжительность корректировки положения плитки. 
Большинство клеевых составов представляют собой смеси 
портландцемента и фракционированного песка преимущественно с двумя основными добавками: водоудерживающей — эфиром целлюлозы или крахмала и адгезионной — редиспергируемым полимером. При необходимости в смесь вводят и другие 
добавки — регуляторы свойств [1–6]. 
Основными показателями качества клеевых смесей являются: 
водоудерживающая способность, стойкость к сползанию, средняя плотность. Основным показателем качества затвердевших 
растворов является прочность клеевого соединения (адгезия).  
Согласно ГОСТ Р 56387−2015 клеевые смеси по способу 
применения подразделяют на следующие классы: С0 — для 
укладки плитки с нормальным водопоглощением (не менее 5 % 
по массе, только для выполнения внутренних работ); С1 — для 
выполнения внутренних и наружных работ и соответствующие 
минимальным нормируемым требованиям; С2 — применяемые 

для выполнения внутренних и наружных работ и соответствующие повышенным требованиям. Также клеевые смеси могут 
быть эластичными (S1), и высокоэластичными (S2), быстротвердеющими (F), с повышенной стойкостью к сползанию (Т)  
и с увеличенным открытым временем (Е). 
Клеевые смесям в сухом состоянии должны иметь влажность  
не более 0,3 % массы, наибольшая крупность зерен не должна 
превышать 0,63 мм.  
Водоудерживающая способность клеевых растворных смесей, готовых к применению, должна быть не менее 98 %. 
Стойкость к сползанию клеевых смесей характеризуется значением смещения под действием силы тяжести облицовочных 
плиток, уложенных на вертикальную или наклонную поверхность 
(для клеевых смесей класса Т значение смещения должно быть  
не более 0,5 мм, для смесей остальных классов — не более 
0,7 мм). 
Способность к смачиванию клеевых смесей характеризуется 
временем, в течение которого растворная смесь смачивает  
облицовочную плитку. Способность к смачиванию клеевых 
смесей должна быть не менее 20 мин., для клеевых смесей класса F — не менее 10 мин., клеевых смесей класса Е — не менее 
30 мин. 
Основным требованием к затвердевшим растворным смесям 
являются прочность клеевого соединения. В зависимости от условий применения прочность клеевых соединений должна соответствовать значениям, приведенным в табл. 1.2.  
Рецептуры клеевых смесей достаточно разнообразны. Общим 
для них является наличие портландцемента в количестве 
25...40 % и кварцевого песка — 25…75 %. Снижение расхода  
цемента и, частично, песка достигается введением дисперсного 
минерального наполнителя. В качестве наполнителя часто  
используют известняковую муку. 
Базовые составы типовых клеевых составов сухих строительных смесей приведены в табл. 1.3. 
Не менее эффективным наполнителем является зола-унос.  
Использование золы-уноса положительно сказывается на водоудерживающей способности растворных смесей, прочности растворов, их коррозионной стойкости, устраняет образование