Составы на основе гидравлической извести для реставрации исторических зданий
Автор: Логанина В.И., Зайцева М.В.
Рубрика: Строительные материалы и изделия
Статья в выпуске: 2 т.26, 2026 года.
Бесплатный доступ
В статье приведены сведения о влиянии добавки метакаолина на свойства раствора на основе искусственной гидравлической извести, применяемого для реставрации зданий исторической застройки. Рассмотрено влияние добавки метакаолина на прочность при сжатии, прочность сцепления с кирпичной поверхностью. Установлено, что введение добавки метакаолина МК повышает прочность раствора на сжатие в условиях воздушносухого твердения в 1,859–2,0 раза в зависимости от возраста твердения. Выявлено повышение прочности сцепления с 0,3 МПа до 0,5 МПа при 10%ном содержании метакаолина.
Известь, метакаолин, прочность, штукатурный раствор
Короткий адрес: https://sciup.org/147253979
IDR: 147253979 | УДК: 691.5 | DOI: 10.14529/build260207
Hydraulic lime-based mortars for the restoration of historic buildings
The article presents information on the effect of metakaolin additives on the properties hydraulic lime-based mortars used for the restoration of historic buildings. The effect of metakaolin additives on compressive strength and adhesion to brick surfaces is considered. It has been found that the addition of metakaolin MK increases the compressive strength of mortar under air-dry conditions by 1.859–2.0 times, depending on the setting age. An increase in the adhesion strength from 0.3 MPa to 0.5 MPa has been revealed with a 10% content of methakaolin.
Текст научной статьи Составы на основе гидравлической извести для реставрации исторических зданий
Для реставрации зданий исторической застройки широкое применение находят известковые растворы благодаря своей совместимости со старыми материалами и воздухопроницаемости, что обеспечивает задержку влаги в конструкции [1, 2]. Несмотря на свою историческую значимость, известковые растворы обладают определенными недостатками, такими как выраженная пористость и ограниченная прочность на ранних стадиях [3–7].
В проектах реставрации предпочтение отдается гидравлической извести NLH, которая обладает рядом преимуществ, таких как быстрое схватывание, затвердевание, умеренная прочность, высокая паропроницаемость и хорошая адгезия к реставрируемому материалу [8–11].
В России гидравлическая известь имеет ограниченное применение. Для проведения реставрационных работ применяют гидравлическую известь зарубежного производства. В связи с этим актуальным является исследование возможности cоздания искусственной гидравлической извести HL на базе отечественных материалов, которая не уступала бы по своим свойствам натуральной гидравлической извести.
Материалы и методы исследований
Для приготовления сухой смеси применяли гашеную известь (пушонку) активностью 64–67 %, истинной плотностью 2230 кг/м3, насыпной плотностью 280 кг/м3, с удельной поверхностью 1000 м2/кг (ГОСТ 9179–18). В качестве заполнителя применяли сурский кварцевый песок фракции 0,14–0,315 с соотношением вяжущее : песок = 1:3. Плотность песка составляла 1527 кг/м3. Соотношение цемент:песок в растворе составляло 1:2. В качестве пуццолановой добавки в работе применяли высокоактивный метакаолин ВМК-45 ( S уд = 1700 м2/кг) с содержанием (в % по массе): SiO 2 – 53; Al 2 O 3 – 42 и пуццолановой активностью 1210 мг/г (ООО «Синерго», РФ). В качестве структурирующей добавки в рецептуру вводили микрокальцит марки КМ2 (ГОСТ 56775–2015). Содержание микрокальцита в рецептуре составляло 25 %.
Для разработки состава искусственной гидравлической извести также применяли белый цемент ПЦБ 1-500 Д0 (ГОСТ 965-89).
Водоцементное отношение составляло
В/Ц = 0,65. Образцы твердели в воздушно сухих условиях.
Прочность при сжатии образцов определяли с помощью испытательной машины типа ИР 5057–50 и рассчитывали по формуле
p
R = , (1)
сж где P – разрушающая сила, Н; F– площадь поперечного сечения образца до испытания, м2.
Прочность сцепления определяли методом отрыва шайб и вычисляли по формуле
p
Rадг = P , (2)
F где P – сила отрыва, Н; F – площадь контакта штампа с покрытием, м2.
В качестве подложки использовали керамический кирпич.
Усадочные деформации составов определяли с помощью оптического компаратора ИЗА-2 и вычисляли по формуле
ε= l0li ·100, (3)
l0
где l0 – длина образца (расстояние между реперами) в начальный период твердения, мм; li – длина образца в промежуточные периоды твердения, мм.
Водопоглощение образцов раствора определяли по ГОСТ Р 58767–2019 «Растворы строительные. Методы испытаний по контрольным образцам».
Результаты исследований
Составы раствора приведены в таблице. Результаты исследований приведены в таблице и на рис. 1–3.
Анализ результатов исследований, приведенный на рис. 1, показывает, что введение метакаолина МК значительно повышает прочность раствора на сжатие в условиях воздушно-сухого твердения. Увеличение прочности составляет в 1,859–2,0 раза в зависимости от возраста твердения, что обусловлено пуццоланическими свойствами метакаолина [12, 13].
Введение метакаолина в рецептуру раствора способствует повышению прочности сцепления
Составы растворов
|
Содержание компонентов, % |
|||
|
Цемент |
Известь |
Метакаолин |
Микрокальцит марки КМ2 |
|
25 |
50 |
0 |
25 |
|
25 |
48 |
2 |
25 |
|
25 |
46 |
4 |
25 |
|
25 |
42 |
8 |
25 |
|
25 |
40 |
10 |
25 |
Рис. 1. Влияние добавки метакаолина на прочность при сжатии известкового раствора: 1 – возраст раствора 28 суток твердения; 2 – возраст раствора 7 суток твердения
0.6
1 2 3 4 5
Рис. 2. Прочность сцепления растворов с кирпичной подложкой:
1 – контрольный состав (содержание метакаолина 0 %);
2 – содержание метакаолина 2,0 %; 3 – содержание метакаолина 4,0 %;
4 – содержание метакаолина 8,0 %; 5 – содержание метакаолина 10,0 %
Рис. 3. Усадочные деформации известкового раствора:
1 – контрольный состав (содержание метакаолина 0 %);
2 – содержание метакаолина 2,0 %; 3 – содержание метакаолина 4,0 %;
4 – содержание метакаолина 10,0 %
(см. рис. 2). По сравнению с контрольным образцом прочность сцепления увеличилась с 0,3 МПа до 0,5 МПа при 10%-ном содержании метакаолина, увеличение составляет 66,6 %. Повышение прочности сцепления объясняется пуццолановой реакцией метакаолина, которая усиливает образование геля гидросиликата кальция (C-S-H), улучшая микроструктуру и адгезионные свойства раствора.
На рис. 3 приведены значения деформаций известкового раствора. Выявлено, что усадка образцов уменьшается с увеличением дозировки МК, значительно снижает риск растрескивания отделочного слоя. Снижение усадки при введении добавки метакаолина составляет 7–33,3 %.
Водопоглощение образцов раствора на основе искусственной гидравлической извести с добавкой метакаолина составляет 35–37 %, в то время как у контрольных образцов – 38 %.
Сопоставление свойств раствора на основе искусственной гидравлической извести HL со свойствами раствора на основе натуральной гидравлической извести NHL показывает, что пред- лагаемая рецептура искусственной гидравлической извести обеспечивает требования национальных и международных нормативных документов. В соответствии с DIN 18550 растворы на основе гидравлической и высокогидравлической извести должны иметь минимальный предел прочности при сжатии, соответственно – 1,0 и 2,5 МПа. Штукатурные растворы на основе предлагаемой рецептуры обеспечивают паропроницаемость штукатурного отделочного слоя, отсутствие высолов на поверхности, влагостойкость, прочность сцепления с реставрируемым объектом.
Выводы
Установлено, что введение добавки метакаолина в рецептуру известкового раствора способствует повышению прочности сцепления отделочного слоя к кирпичной поверхности на 66,6 %, прочности на сжатие в условиях воздушно-сухого твердения – в 1,859–2,0 раза в зависимости от возраста твердения, снижению усадочных деформаций – на 7–33,3 % в зависимости от дозировки метакаолина.
