По области применения сухие строительные смеси подразделяют на три основные группы: общестроительные, специальные строительные, нестроительные. Особое место в этой классификации занимают общестроительные (конструкционные, отделочные смеси), в частности смеси для устройства полов. Наливные полы являются одним из самых сложных и чувствительных к колебаниям качества сырья видов сухих смесей. Главными критериями хорошего качества являются: достаточное, но не слишком продолжительное время растекания массы; отсутствие или хотя бы минимальные величины усадки или расширения массы; отсутствие седиментации (расслоения) крупных и мелких фракций; создание условий для равномерного удаления остаточной воды; отсутствие трещин при отвердевании массы; незначительное количество пены.

Для получения сухих строительных смесей для устройства стяжек использовались следующие материалы: разработанное ранее композиционное вяжущее [1-3] в качестве вяжущего; отходы флотационного обогащения железных руд фракции 0…0,315 мм в качестве минерального наполнителя; отходы флотационного обогащения железных руд фракции 0,5…0,9 мм в качестве мелкого заполнителя; отходы флотационного обогащения железных руд фракции 2…5 мм в качестве крупного заполнителя.

Разработанное ранее композиционное вяжущее вещество было получено совместным помолом (30 мин) в вибрационной мельнице портландцемента марки ЦЕМ I 42,5 H, ОАО и отходов флотационного обогащения железных руд, и последующим введением комплекса тщательно подобранных химических добавок. Подбор оптимальных составов сухих смесей и исследование влияния отдельных компонентов на технологические и физико - механические свойства получаемых на их основе растворов осуществлялось методом математического планирования эксперимента. Крупный заполнитель (отход флотационного обогащения железных руд фракции 2…5 мм) вводился во все смеси в количестве 10 %. В качестве факторов варьирования были приняты расходы композиционного вяжущего, отходов флотационного обогащения железных руд фракций 0…0,315мм и 0,5…0,9 мм. В соответствии с матрицей планирования были рассчитаны 17 составов сухих строительных смесей для эксперимента, содержащих цемент типа ЦЕМ І 42,5 Н, отход флотационного обогащения железных руд фракции 0…0,315мм, отход флотационного обогащения железных руд фракции 0,5…0,9мм, а так же отход флотационного обогащения железных руд фракции 2…5 мм в количестве 10 % во всех составах. Выходными параметрами для подбора оптимального состава служили средняя плотность и средняя прочность на сжатие.

Было заформовано 17 серий образцов, которые выдерживались в нормальных условиях твердения в течение 28 суток, после чего были определены их физико-механические характеристики.

После статистической обработки результатов экспериментов получены математические модели изменения физико-механических свойств растворов для устройства стяжек:


Анализ влияния исследуемых факторов на среднюю плотность раствора согласно уравнения регрессии представлены на (Рисунок 1,а). Оптимальным является состав, содержащий около 20% наполнителя. 

Комплексное влияние исследуемых факторов на среднюю плотность раствора по уравнению регрессии анализировалось по номограмме (Рисунок 1,а). Номограмма позволяет оптимизировать технологический процесс и эффективно им управлять. При использовании номограммы можно поддерживать на заданном уровне выходной параметр, изменяя соответствующим образом факторы, входящие в уравнение регрессии. Таким образом, меняя соотношение компонентов сухой смеси, можно обеспечить требуемую плотность раствора при оптимальном соотношении компонентов смеси.

Уравнение регрессии прочности раствора на сжатие имеет вид:


Комплексное влияние исследуемых факторов на среднюю прочность раствора по уравнению регрессии анализировалось по номограмме (Рисунок 1,б). Содержание наполнителя в количестве около 20% обеспечивает максимальную прочность при оптимальных параметрах.

Выявленные закономерности изменения свойств растворов для наливных полов на основе полученных математических зависимостей и их графические интерпретации позволяют дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности, а также в их совокупности на изменение системы «состав- свойства» и рекомендуются для расчета производственных рецептур сухих смесей и прогнозирования их физико- механических свойств.

В результате анализа экспериментальных данных (Рисунок 1,а. и 1,б.) определены оптимальные дозировки минеральных компонентов смеси: вяжущего (композиционного вяжущего)– 27±1%,наполнителя (отхода флотационного обогащения железных руд фракции 0…0,315мм) – 18±1 %, мелкого заполнителя (отхода флотационного обогащения железных руд фракции и фракции 0,5…0,9 мм) – 35±1 % и крупного заполнителя (отхода флотационного обогащения железных руд фракции 2…5 мм – 10±1%.

Затвердевший раствор для наливных полов на основе этой рецептуры имеет выходные параметры: плотность – 2220 кг/м3, прочность при сжатии – 18,69 МПа.

Разработанный оптимальный состав сухой смеси для самовыравнивающихся напольных покрытий испытаны в соответствии с требованиями ГОСТ 31356-2007, ГОСТ 5802-86. Результаты физико-механических испытаний смеси приведены в Табл.1 и соответствуют требованиям ГОСТ 31357-2007 и ГОСТ 31358-2007.

		Значение показателя		бования
Наименование показателей                      Результаты испытаний			ГОСТ 31357-2007, ГОСТ 31358-2007		Обозначения
1 Качество смеси в сухом состоянии
1.1. Влажность, %	0,2			0,3
1.2.Наибольшая крупность зерен заполнения, Днаиб, мм	0,5-0,9		Не более 5
1.3.Содержание зерен наибольшей крупности, %	5		Не более 5
2 Качество смеси, готовность к употреблению
2.1.Подвижность, расплыв кольца, см	17,5		15-18		РкЗ
2.2.Сохраняемость первоначальной подвижности, мин	45			45
2.3.Водоудерживающая способность, %	99		Не менее 90
3 Качество затвердевшего раствора
3.1.Прочность на сжатия, МПа	25,4		Не ниже В15 (М200)
3.2.Водопоглощение, %	14			15
3.3.Прочность сцепления с основанием, МПа	0,9		Не менее 0,6
3.4.Истираемость, см3	2,0		Не более 12		класс-А12
3.5.Деформации усадки, мм/м	0,7		Не более 1,0

Таким образом, в результате проведенных исследований разработаны и предложены рациональные составы сухих строительных смесей для самовыравнивающихся напольных покрытий с использованием в составе техногенного сырья – отходов флотационного обогащения хвостов мокрой магнитной сепарации железных руд в качестве минерального наполнителя, крупного и мелкого заполнителей. Разработанное композиционное вяжущее вещество, используемое для приготовления сухих напольных смесей, содержит в своем составе отходы флотационного обогащения хвостов мокрой магнитной сепарации железных руд. Использование значительных объемов отходов горнорудной промышленности в составах сухих строительных смесей - одно из наиболее рациональных путей их. Установлено, что физико-механические показатели напольных  покрытий отвечают нормативным требованиям, что позволяет рекомендовать разработанные составы для апробирования в промышленных условиях.

Список литературы

1.     Шаповалов, Н.А. Микроструктура продуктов гидратации цемента, содержащего отходы флотационного обогащения железных руд/ Н.А. Шаповалов, Л.Х. Загороднюк, А.Ю. Щекина, М.С. Агеева// Вестник БГТУ им. Шухова. – 2013. №5.- С. 57-63.

2.     Шаповалов, Н.А. Исследование возможности использования отходов флотации железных руд для получения смешанных цементов/ Н.А. Шаповалов, Л.Х. Загороднюк, И.В. Тикунова, А.Ю. Щекина, О.И. Ширяев, А.А. Крайний, Д.Ю. Попов, А.И. Городов// Фундаментальные исследования. - 2013, №10 (часть 8). - С. 1718-1723.

3.     Shapovalov, N.A.Enriched Waste Products of Neon-Ferrous Oxidised Quartzites-A Mineral Cement Mixtures Storage/ N.A. Shapovalov, L.H. Zagorodnuyk, A.Y. Shchekina // World Applied Sciences Journal. 2013.Т.25.№3. С.529-535.