Краткое введение в рецептуры сухих строительных смесей

Чтобы более полно понять из чего состоят сухие строительные смеси (ССС), как формируется их состав, какие компоненты на что влияют, разберемся непосредственно с самим составом цемента.

Что такое цемент?

Не будем сильно углубляться в химические процессы, как получения самого цемента, так и в дальнейшем формульных составляющих полимеров и модификаторов входящих в состав ссс. Итак, цемент: берем 75 % известняка (мел, ракушечник, мрамор) добавляем 25% глины (глинистые сланцы, суглинки). Тщательно это дело смешиваем сухим или мокрым способом. Мокрый способ к слову более затратен, но в процессе перемешивания получается более однородная гомогенная масса, что в конечном итоге влияет на качественный показатель цемента. Однако этот способ дороже. У сухого способа свой плюс - он дешевле. Но клинкерная масса несколько отличается в плане однородности и характеристик, нежели как в предыдущем случае.

Полученную массу, смешанную тем или иным способом спекают. Технология температурного спекания имеет определенные стадии:

1. Сушка до 200 градусов Цельсия убираем воду;
2. Разогрев до 650 градусов Цельсия убираем органику;
3. Декарбонизация 1200 градусов Цельсия распад алюмосиликатов (тугоплавких термических элементов);
4. Экзотермическая реакция 1300 градусов Цельсия твердосплавное спекание элементов;
5. Спекание 1470 градусов Цельсия плавление клинкерных минералов;
6. Охлаждение до 1000 градусов Цельсия образование спечённого клинкера.

Затем клинкер перемалывается в мелкий порошок, к которому в процессе помола добавляют гипс. Гипс требуется в основном для регулировки сроков схватывания. Чем тоньше помол, однородней структура, тем больше активность микрочастиц цемента, тем выше активность цемента. Далее, для улучшения его качеств и показателей, обеспечения необходимых характеристик добавляются - добавки, которые, кстати, снижают его стоимость. В качестве добавок водят некоторые компоненты доменного производства, продуктов обжига, окисления или каких либо измельченных минералов. То есть чем-то схожие по своей характеристике с цементом, но их активность несравнимо ниже и они служат больше такими разбавителями концентрата цемента с минимальной потерей его свойств, но со значительным увеличением объема. То есть показатель Д20 например в ПЦ400Д20 говорит о том что там 20% добавок, а если Д0 то как бы этих добавок там нет … ну, почти нет.

Производители ССС зачастую ставят себе в плюс то, что они используют высококачественный цемент, например ПЦ500Д0, но не говорят какое его рецептурное количество. Это понятно. А большая часть технологов под давлением экономического аспекта и конкурентной стоимости закладывают минимальное допустимое количество этого цемента. Вроде как высокая активность, поэтому и положить можно не много в рецептуру. На самом деле цемент – вяжущее. Чем его ближе к норме, а лучше норма, тем смесь получается более качественная. Добавки в ней работают лучше. Поэтому не надо смотреть какой цемент в смеси используется ПЦ500, ПЦ400 Д0 или Д20. Можно взять ПЦ500Д0 в рецептуре его количество увеличить добавками (зола уноса, доломит) и получится в итоге ПЦ500Д40 что по своей сути будет хуже и непредсказуемей в смеси чем ПЦ400Д20 положенного в том же объёме. И повлияет на прочностные и адгезионные показатели. Зато эластичность и мягкость будут на высоте.

С цементом немного разобрались. Цемент в составе смеси является основным продуктом. Без него смеси нет. Он и клеит, и скрепляет, и создает пластичность.

Кварцевый песок

Далее идём к кварцевому песку, т.е. наполнителю. Зачастую видим на упаковке надпись - кварцевый песок. То есть песок высокой однородности по химическому составу, высокой степени очистки. Именно эти показатели понимаются под кварцевым песком. А по сути, используются во всех смесях, за исключением некоторых мозаичных клеев и декоративных штукатурок обычный так называемый строительный песок. Речной, карьерный и т.д. Месторождение, вернее место добычи выбирается из расчёта уменьшения потерь на отсеве крупной фракции (пгс), наименьшего содержания глинистых и органических включений, ну и понятно гранулометрии. Отношения мелкого к крупному и наоборот. Всё. Песок привозится на предприятие его переработки или непосредственно к производителю, где он, песок, просеивается на черновую. Затем высушивается методом температурного обжига, при котором убирается вся органика, затем опять просеивается и оставляется только необходимая фракция песка для производства.

Скажем, на основе моего предприятия, выбирался песок с рассевом до 1.25 мм. Теперь уже дело производителя, как разделить эту фракцию и получить необходимый гранулометрический рассев. Кто посерьезнее может сделать например 0-0.3, 0.3-0.7, 0.7-1.25 и потом закладывать разные процентовки различных фракций. Так как я опираюсь на свой опыт, то мы делаем 0-0.5, 0.5-1.25. Такой рассев был выбран нами из-за территориального вида песка и его ценовой составляющей потому как в итоге мы имели 70% мелкого и 30% крупного песка. Что было оптимально для основной массы клеевых составов, но вносило свою специфику на кладочные и штукатурные составы.

Песок складируется в силоса, которые естественным способом охлаждаются и далее поступают в замес (смеситель) в зависимости от рецептурной гланулометрии. В смесителе происходит смешивание цемента, песка и полимеров. Именно там формируется состав смеси, который потом поступает на фасовку в мешки. Охлаждение необходимо потому как многие полимеры разрушаются при температуре 60-80 градусов, а в летнее время песок из сушки выдается в бункера и под 100 градусов.

Гранулометрия

Теперь о гранулометрии. Что это такое. Это подбор разно размерных частиц так, чтоб вместе они составляли как можно более однородную массу с минимумом пустот. Гланулометрия влияет на многие показатели как то прочность, адгезия, пластичность и т.д. Это стандартный, классический подход. Многие небольшие заводы делают смеси, не учитывая фактор гранулометрии. Ставят одно сито на фракцию например 1.25 мм, так и в смесь пускают то что насеяли.

К цементу с песком очень часто, а некоторые компоненты и всегда, добавляются реологические добавки, как то гипс, пушонка (известь), зола уноса (продукт отработки ТЕЦ). Кстати известь идет в обязательном порядке ко всем смесям евро класса. Она придает цементным составам эластичность и повышает их трещиностойкость, но снижает прочностные показатели.

Итак, смешав цемент, песок в необходимой пропорции мы уже можем получить клей, штукатурку, кладочный состав или что то еще. Возьмем, например 40 кг цемента и 60 кг песка – клей, 30 кг цемента и 70 кг песка – штукатурка, 25 кг цемента и 75 песка – кладка. И так далее.

Добавка (пластификатор, усилитель адгезии, модификатор) целлюлоза

Но. Это не то, что нам надо. Разбираемся дальше. Цементная смесь превращается в прочный раствор, только тогда когда в ее составе содержится вода. Воды нет, схватывание останавливается, получается песок с пылью. Поэтому если смесь крошится в руках после затвердевания, то либо мало цемента, либо мало добавок, который связывает воду в нем. Что это за добавка? Ее называют пластификатором, усилителем адгезии, модификатором, и как только не называют. Но по большому счету это загуститель – бумага. Целлюлоза. Но понятно не в том виде, в котором мы её знаем, а переработанная промышленностью в белый активный порошок. Бывают целлюлозы простые и модифицированные.

Простые дешевле. Они обладают различными вязкостными показателями, которые подбираются под тот или иной состав. Штукатурки, например и грубые полы делают на целлюлозах с низкой вязкостью. Клея на более высоковязких. Загущение у них выше, адгезивные показатели и стабильность плёнки тоже высокие. Так же делятся по скорости растворения, показателю влагоудержания. Скорость загущения или набухания в зависимости от модификации целлюлозы может быть разная. Зачастую это и определяет временную паузу между временем затворения и промеса и повторного промеса перед началом работы. Хорошие производители отдают предпочтение модифицированным целлюлозам. Их плюс в том, что они дополнительно модифицированы элементами на самом деле улучшающие влагоудержание, клеящую способность, устойчивость к сползанию и т.д. Но даже самая модифицированная целлюлоза остаётся целлюлозой, со своим основным назначением. А для выделения того или иного свойства смеси требуется добавлять в состав необходимые компоненты. Но можно понадеяться и на целлюлозу просто. Так дешевле.

Есть определённый процент ниже, которого производитель не должен добавлять в свою смесь метилцелюлозу. Но рынок играет так – цемента меньше целюлозы по норме, цемента по норме целюлозы по минимуму. В общем, то на то. Главное вбить цену товара в требование валового рынка. Метилцелюлоза, кстати на объем сухой смеси зачастую является самым дорогим элементом.

Дорогие клея, где ценник серьезен, сделаны с учетом рекомендаций производителей полимеров. У них не принято отступать от инструкций. Сказано для клея внутренних работ на недеформированные основания на 200 кг цемента надо 2 кг целлюлозы, то так и будет. А у нас сделают 200/1, в лучшем случае. Чем это опасно. Для хорошо подготовленного основания и нормальной влажности и температуре – по большому счёту ни чем. Ну конечно если отделочник с водотвёрдым отношением не ошибётся. В работе тяжелее будет, да и тиксатропность условная. Но если жарко или основание воду сильно впитывает, а прогрунтовать сэкономили, … получаем адгезию 0.2 вместо 0.5 и марку 50 вместо заявленной 150. И не факт что клей плохой. Просто он не терпит отклонений от идеального использования. Ни чуть. А отклонения всегда есть. Всегда. Значит процент ошибок больше. Самое страшное, когда этими процентовками играют на материалах строительных, несущих, которые сильно впитывают воду – ячеистых бетонах любых видов. Там стенки могут от ветра рушиться. И домики коробочкой складываться. Лично наблюдал. А если уже построенный дом тряханёт слабым землетрясением, то получим песочницу из кубиков.

Завершая про целлюлозу можно привести несколько рецептур т.к. мы дошли до уже нормального комплекса составляющих простых рецептур. Штукатурка цемент 200-280 кг цемента, 800-720 кг песка крупно фракционного, и целлюлозы 1 кг. Получим марку 100-150 (10-15МПа) и адгезию к основанию порядка 0.5 МПа, даже чуть выше. Кстати чем не кладочный состав для строительного кирпича? Клей. Для плитки. Для внутренних работ. Цемент 340-400 кг, песок мелкофракционный 658 – 598 кг, метилцелюлозы 2 кг. Получим марку 150 (15МПа) и адгезию порядка 1 МПа. Правда, тиксатропность никакая – сползание приличное, но при укладке снизу вверх без проблем. Это рецептуры чистые скажем так.

А можем клей сделать так. Цемент 340 кг, Песка 640 кг, Извести (пушонки) 10 кг (загустили, смягчили), золы уноса 7 кг (добавили большей мягкости, повысили однородность), метилцелюлозы 2 кг. И получим относительно тиксатропный, эластичный клей с адгезией 0.5МПа и маркой 150 (15МПа), но укладка тоже только снизу вверх. Не хватает нам чего-то.

РПП – редиспергируемый порошок

Переходим к следующему важному компоненту – полимерному модификатору. РПП – редиспергируемый порошок. Что это такое? Очень упрощенно - берем акриловую массу или просто краску на акриловой основе, разводим водой. А потом через форсунку распыляем её, но в процессе распыления убираем всю воду. Остаётся порошок, который при соединении с водой становится однородной эластичной массой. После застывания этой массы с водой уже реакция не происходит. Если этот порошок добавить в цементно-песчаную смесь, то он свяжет частички гидратированного цемента и песка эластичной связкой длинной или короткой с определёнными свойствами. Это придаст цементной смеси определённые свойства. Производители РПП дополнительно модифицирую свою продукцию различными соединениями, которые создают нужные свойства для конечного продукта.

Здесь есть два важных показателя, это температура плёнкообразования и температура стеклования. Первая это температура выше, которой создается устойчивая полимерная плёнка. Если происходит сушка полимера при температуре ниже заявленной, то устойчивой плёнки не будет, образуются трещины и не однородности. А температура стеклования это температура, при которой эластичная плёнка полимера становится хрупкой. Но он не прямо зависим от указанной температуры, так как находится уже в связки с раствором и поддержан вяжущим и метилцеллюлозой. Но все равно, чем температура стеклования ниже, тем лучше устойчивость к цикличности перепадов температур.

По большому счёту это все. Это тот необходимый объём элементов, чтоб создать практически любой продукт, который нам нужен.

Сейчас химическая промышленность предлагает различные дополнительные добавки: компенсаторы усадки, суперпластификаторы, антивспениватели, порообразователи, загустители и т.д. Все эти компоненты уже просчитаны в количественном отношении для смесей, и эти показатели идут в рекомендациях к их применению. Кстати сказать, для придания высоких свойств тиксатропности, повышенной стойкости к сползанию не надо брать специализированный РПП, а достаточно в состав смеси ввести, скажем, эфир крахмала, что будет дешевле, чем специализированный РПП и лучше. Хотя производители РПП с этим могут поспорить. Маркетинг.

Зимние смеси

Ещё дополню. Зимние смеси. В Северных регионах фасадные работы, строительные и отделочные в неотапливаемых помещениях не останавливаются даже при -20 градусов. И смесями в это время также строители хотят работать, потому что это удобно. Но цементная смесь при температуре ниже 5 градусов уже начинает вести себя не стандартно, а при 0 градусов и вообще может катастрофически сократить открытое время. Выход есть – например, пищевая добавка Е238. Консервант для пищевых продуктов под названием муравьинокислый кальций, а для цементных растворов Формиат кальция. Это добавка в разной концентрации к сухой смеси служит как ускоритель схватывания, анти морозная добавка, усилитель прочности. Добавляя этот модификатор в смесь, мы можем понизить температуру использования смеси гарантированно до -10 градусов, а с особыми рекомендациями по использованию до -15 градусов. В условиях Южных регионов с мягкими зимами можно сохранить производство фасадных работ на весь зимний срок.

Всё. Дальше играет роль уже позиционирование на рынке, ценовая ниша, норма прибыли и т.д. Чистая продажа бренда.

Заключение

Немного коснусь производителей полимеров. Есть заводы, находящиеся в Европе. Они делают качественный продукт, но ограниченным количеством. Их производство не может в полной мере охватить все производства на Евразийском континенте. Поэтому зачастую нехватку своих продуктов компенсируют валовым продуктом из Китая. Он ничуть не хуже. Иногда даже и лучше, если сравнивать, например поставку продукта на исходе срока годности из Европы и свежего продукта из Китая. Но всё-таки контроль качества в Европе выше. И именно Европейские полимеры в Европейских смесях работают, так как и должно быть. Но, например Европейские производители, ставят свои заводы уже и в Сибири. Вести туда из Европы полимеры? И качество европейского бренда в зауральском регионе уже приближено к местным производителям. Ну, отличается, конечно, рецептурно, нормами контроля, но всё же разница есть.

Коснёмся немного производства продуктов для другого бренда. Например, какая-нибудь крупная сеть заказывает себе линейку смесей под своим брендом. Можно конечно утверждать, что они выбирают лучшие составы по приемлемым ценам, договариваются на объём, тем самым снижая дополнительно процент прибыли производителя и т.д. Но по факту можно вспомнить мультфильм как барин на базар принёс овечью шкурку и попросил сшить ему шапку. А две? А три? А четыре могёшь? И так далее. Тут так же - нужен продукт такой-то по цене не выше такой, характеристики такие-то. Ну и то, что получаем, сами понимаете.

Совет кстати, как посчитать цену. В нормальном клее цемента в мешке должно быть не ниже 30% (прикиньте цену цемента на рынке и посчитайте), полимера ну ни как не меньше 15 рублей, упаковка и логистика рублей 20 потянет, песок считайте по 50 копеек за килограмм, ведь он же сушится, сеется. Так что давайте прикинем: цемент 25/100*30*4,5=33,75 рублей, полимер 15 рублей, упаковка и логистика 20 рублей, песок 8,75 рублей. Получаем 77,5 рублей. Прибавляем 50% на производственные затраты и хотя бы 10% на прибыль. Имеем в итоге 127,87 рублей за 25 кг. Это цена минимальная нормального простого клея для любого производителя местного уровня. Но это так – для интереса.

В основу статьи легли материалы:
Выступление коммерческого директора ООО "Маска" Винникова Р.Г.