Разработка рецептуры плиточного клея класса C2TE

Классификация плиточных клеев по EN 12004

Европейский стандарт EN 12004 устанавливает требования к клеевым смесям для керамической плитки и классифицирует их по нескольким параметрам. Согласно данному стандарту, цементные клеи обозначаются буквой C и подразделяются на три основных класса в зависимости от прочности сцепления с основанием.

Помимо основной классификации, стандарт предусматривает дополнительные характеристики, обозначаемые буквенными индексами. Индекс T указывает на тиксотропность состава, то есть способность клея сохранять форму на вертикальной поверхности без сползания. Индекс E означает увеличенное открытое время работы с клеем.

Требования к клею класса C2TE

Плиточный клей класса C2TE представляет собой улучшенную цементную клеевую смесь с повышенными эксплуатационными характеристиками. Данная маркировка расшифровывается следующим образом: C2 обозначает улучшенный класс с прочностью сцепления не менее 1,0 МПа, T указывает на тиксотропные свойства, а E свидетельствует об увеличенном открытом времени.

Базовая рецептура плиточного клея C2TE

Разработка рецептуры плиточного клея класса C2TE начинается с определения оптимального соотношения основных компонентов. Базовая рецептура включает вяжущее, наполнители и модифицирующие добавки, каждая из которых выполняет определенную функцию в формировании свойств готового клея.

Основные компоненты и их функции

Портландцемент

Портландцемент является основным вяжущим компонентом в составе плиточного клея. Для производства клея класса C2TE рекомендуется использовать портландцемент класса прочности 42,5 или 52,5. Содержание трехкальциевого силиката в цементе должно составлять не менее 55 процентов для обеспечения требуемой ранней прочности. Содержание цемента в рецептуре обычно находится в диапазоне 38-42 процента от общей массы.

Кварцевый песок

Кварцевый песок выполняет функцию заполнителя и регулятора консистенции клеевой смеси. Для клея класса C2TE используется песок с узким фракционным составом 0,1-0,6 мм. Содержание глинистых частиц не должно превышать 3 процентов, а влажность песка перед использованием должна быть снижена до 0,2-0,5 процента путем сушки при температуре топочных газов 600-800 градусов Цельсия.

Гидроксипропилметилцеллюлоза

HPMC является водорастворимым эфиром целлюлозы, обеспечивающим водоудержание и тиксотропность клеевой смеси. Молекулы HPMC образуют пленку на поверхности цементных частиц, замедляя испарение воды и обеспечивая достаточное время для гидратации цемента. Для клея C2TE применяется HPMC с вязкостью 100000-150000 мПа·с в количестве 0,2-0,4 процента от массы сухой смеси. Увеличение содержания HPMC приводит к повышению открытого времени работы с клеем.

Роль редиспергируемых полимерных порошков

Редиспергируемые полимерные порошки являются ключевым компонентом в составе современных плиточных клеев класса C2. РПП получают путем распылительной сушки водных полимерных эмульсий с добавлением защитных коллоидов и антислеживающих агентов. При смешивании с водой РПП повторно образует полимерную дисперсию, свойства которой близки к свойствам исходной эмульсии.

Механизм действия РПП в цементной матрице

В процессе твердения клея полимер из РПП образует пленку, которая связывает частицы гидратированного цемента в единую структуру. Полимерная фаза создает мостики между зернами цементного камня, повышая прочность на изгиб и растяжение. Одновременно происходит заполнение пор цементной матрицы, что снижает водопоглощение и повышает морозостойкость клея.

Влияние содержания РПП на свойства клея

Содержание РПП в рецептуре напрямую влияет на адгезионные и деформационные характеристики плиточного клея. При содержании РПП 2,5-3,0 процента обеспечивается прочность сцепления на уровне 1,2-1,5 МПа, что соответствует требованиям класса C2. Увеличение содержания РПП до 3,5-4,0 процентов повышает адгезию до 1,5-1,8 МПа и улучшает эластичность клея, однако это приводит к увеличению стоимости рецептуры.

Лабораторные испытания

Лабораторные испытания разработанной рецептуры плиточного клея C2TE проводятся в соответствии с методиками, установленными стандартом EN 12004-2. Испытания включают определение основных эксплуатационных характеристик на специально подготовленных образцах.

Подготовка образцов для испытаний

Для испытаний используются бетонные плиты размером 300×300×50 мм, изготовленные из бетона класса C25/30. Плитки из керамогранита размером 50×50 мм приклеиваются к бетонному основанию испытуемым клеем слоем толщиной 3 мм с помощью зубчатого шпателя. После приклеивания образцы выдерживаются в стандартных условиях при температуре 23±2 градуса Цельсия и относительной влажности 50±5 процентов.

Определение адгезии после 28 дней

Базовое испытание адгезии проводится после 28 дней твердения образцов в нормальных условиях. Отрыв плитки осуществляется с использованием разрывной машины, оснащенной специальным захватом. Усилие отрыва прикладывается перпендикулярно к поверхности плитки со скоростью 250±50 Н/с. Для достоверности результатов испытывают не менее 6 образцов, исключая максимальное и минимальное значения.

Испытание адгезии после водонасыщения

Образцы выдерживают 7 дней в нормальных условиях, затем полностью погружают в воду при температуре 23±2 градуса Цельсия на 21 день. После извлечения из воды образцы выдерживают на воздухе 7 часов и проводят испытание на отрыв. Данное испытание моделирует условия эксплуатации плиточного покрытия во влажной среде, например в бассейнах или душевых помещениях.

Испытание адгезии после термообработки

После 14 дней твердения в нормальных условиях образцы помещают в сушильный шкаф при температуре 70±3 градуса Цельсия на 14 дней. Это испытание имитирует условия эксплуатации при повышенных температурах, характерных для систем теплого пола или помещений с нагревательным оборудованием. Охлаждение образцов перед испытанием проводят в течение 4 часов при комнатной температуре.

Испытание адгезии после циклов замораживания-оттаивания

Образцы после 7 дней твердения в нормальных условиях погружают в воду на 21 день при температуре 23±2 градуса Цельсия. Затем образцы подвергают 25 циклам замораживания-оттаивания. Один цикл включает охлаждение до минус 15±3 градуса Цельсия в течение не менее 6 часов и последующее оттаивание в воде при температуре 15±3 градуса Цельсия в течение не менее 6 часов. Это наиболее жесткое испытание, моделирующее условия эксплуатации облицовки на фасадах зданий.

Определение открытого времени

Открытое время определяют путем нанесения клея на бетонное основание зубчатым шпателем и выдержки в течение заданного времени перед приклеиванием плитки. Для класса C2TE клей должен обеспечивать прочность сцепления не менее 0,5 МПа после 30 минут выдержки. Испытание проводят при температуре 23±2 градуса Цельсия и относительной влажности 50±5 процентов.

Определение сползания на вертикальной поверхности

Тиксотропные свойства клея оценивают путем приклеивания керамических плиток размером 200×200 мм на вертикальную поверхность. Клей наносят слоем 5 мм с помощью зубчатого шпателя. Через 1 минуту после приклеивания измеряют смещение плитки. Для класса C2TE сползание не должно превышать 0,5 мм.

Масштабирование производства

Переход от лабораторной рецептуры к промышленному производству плиточного клея C2TE требует тщательного планирования технологического процесса и выбора соответствующего оборудования. Масштабирование включает несколько критических этапов, каждый из которых влияет на качество конечного продукта.

Подготовка сырьевых компонентов

Первый этап промышленного производства включает подготовку кварцевого песка. Песок с естественной влажностью 5-8 процентов подается в барабанную сушилку, где происходит снижение влажности до 0,2-0,5 процента при температуре топочных газов 600-800 градусов Цельсия. После сушки песок проходит через систему вибрационных сит, обеспечивающих разделение на фракции и удаление крупных включений размером более 1 мм.

Портландцемент поступает на производство в силосы навалом или в мягких контейнерах типа биг-бэг. Хранение цемента осуществляется в герметичных силосах с системой аэрации для предотвращения слеживания. Влажность цемента контролируется и не должна превышать 1 процент. Редиспергируемые полимерные порошки и эфиры целлюлозы хранятся в отдельных бункерах в отапливаемом помещении при температуре не ниже 15 градусов Цельсия.

Система дозирования компонентов

Точность дозирования компонентов является критическим фактором, определяющим стабильность качества продукции. Современные производственные линии оснащаются весовыми дозаторами с погрешностью не более 0,5 процента. Дозирование песка и цемента осуществляется с использованием тензометрических весов, установленных на расходных бункерах. Для малых добавок применяются шнековые питатели с высокоточными весовыми датчиками.

Процесс смешивания

Смешивание компонентов плиточного клея осуществляется в лопастных или гравитационных смесителях с объемом рабочей камеры от 1000 до 5000 литров. Для клея класса C2TE рекомендуется использование двухвальных лопастных смесителей, обеспечивающих интенсивное перемешивание. Время смешивания составляет 3-5 минут при частоте вращения лопастей 60-80 оборотов в минуту.

Последовательность загрузки компонентов в смеситель влияет на качество готовой смеси. Рекомендуется следующий порядок загрузки: песок, цемент, редиспергируемый полимерный порошок, гидроксипропилметилцеллюлоза и прочие добавки. Такая последовательность обеспечивает равномерное распределение полимера и целлюлозного эфира в объеме смеси. После загрузки всех компонентов проводится сухое смешивание в течение 3 минут.

Контроль однородности смеси

Однородность готовой смеси контролируется путем отбора проб из разных участков объема смесителя после окончания цикла перемешивания. Пробы отбирают из верхней, средней и нижней частей смесителя в количестве не менее 5 образцов по 200 грамм каждый. Содержание цемента в пробах не должно отличаться более чем на 3 процента от среднего значения. Коэффициент вариации содержания полимера не должен превышать 5 процентов.

Система упаковки готовой продукции

Готовая клеевая смесь из смесителя подается в промежуточный бункер, откуда поступает на автоматическую упаковочную линию. Современные линии обеспечивают фасовку в клапанные или бесклапанные мешки весом 25 или 50 кг с погрешностью не более 0,5 процента. Производительность упаковочной линии должна соответствовать производительности смесителя и составляет обычно 30-50 мешков в час.

Контроль качества при масштабировании

Система контроля качества при масштабировании производства включает входной контроль сырья, контроль технологического процесса и контроль готовой продукции. Каждый этап контроля направлен на обеспечение стабильности характеристик плиточного клея и соответствия требованиям стандарта EN 12004.

Входной контроль сырья

Портландцемент контролируется по активности, срокам схватывания и тонкости помола. Активность цемента определяется по прочности на сжатие образцов-балочек размером 40×40×160 мм после 28 дней твердения. Для клея класса C2TE рекомендуется использовать цемент с активностью не менее 42,5 МПа. Сроки начала и конца схватывания должны находиться в пределах 120-360 минут.

Кварцевый песок контролируется по фракционному составу, содержанию глинистых частиц и влажности. Фракционный состав определяется методом ситового анализа на наборе сит с размерами ячеек 1,0; 0,63; 0,315; 0,16 и 0,08 мм. Остаток на сите 1,0 мм не должен превышать 0,5 процента, а прохождение через сито 0,08 мм должно составлять не более 10 процентов. Содержание глинистых частиц определяется методом отмучивания и не должно превышать 3 процента.

Контроль технологического процесса

Температура топочных газов в сушильном барабане контролируется непрерывно с помощью датчиков температуры. Оптимальная температура газов составляет 600-800 градусов Цельсия. Влажность песка после сушки определяется каждые 2 часа лабораторным методом высушивания при температуре 105 градусов Цельсия до постоянной массы.

Точность дозирования компонентов проверяется калибровкой весового оборудования не реже одного раза в смену. Калибровка осуществляется с использованием эталонных гирь класса точности M1 в диапазоне от 10 до 100 процентов номинальной загрузки дозатора. Результаты калибровки заносятся в журнал и анализируются для выявления тенденций отклонений от заданных значений.

Контроль готовой продукции

Готовый плиточный клей контролируется по адгезии, времени коррекции, водоудержанию и консистенции растворной смеси. Адгезия определяется на образцах, приготовленных из каждой десятой партии продукции. Время коррекции оценивается по сохранению способности к приклеиванию плитки после выдержки клея на основании в течение 30 минут. Водоудержание должно составлять не менее 95 процентов для обеспечения полной гидратации цемента.

Вопросы и ответы