Полимерные связующие - дисперсионные полимерные порошки, водорастворимые полимеры, клеи и др. Полимерные связующие могут быть не только на органической основе, но и силиконовые (на основе силиконовых смол) и силикатные (на основе калийного стекла) штукатурки;

Модифицирующие добавки - водоудерживающие, воздухововлекающие, армирующие, антивспениватели, добавки, повышающие морозоустойчивость смесей, их устойчивость к высоким температурам, воздухо- и водостойкость, замедлители схватывания, ускорители схватывания, загустители, порообразователи, пластификаторы, гидрофобизаторы, поверхностно активные вещества и др.

Кроме этих добавок в состав смесей могут быть добавлены компоненты, придающие материалам удобоукладываемость, высокие адгезионные свойства, а покрытиям - твердость.
В состав отдельных видов сухих строительных смесей может быть введено одновременно более десятка дополнительных компонентов, обычно они занимают в общем объеме смеси достаточно малую долю (1-5 %).
Самые простые смеси - строительные клеи, самые сложные - системы для наливных полов, а также системы теплоизоляции.

Минеральные вяжущие и наполнители в основном влияют на эксплуатационные характеристики получаемых из смесей материалов. Они обеспечивают высокую прочность при сжатии, но не могут работать на изгиб и растяжение, а также имеют недостаточную адгезию к материалам, не впитывающих воду. Для улучшения этих свойств минеральные вяжущие применяют в комбинации с полимерными связующими и модифицирующими добавками. Они определяют реологические характеристики и адгезионные свойства строительных растворов на основе сухих смесей.
Однако специальные добавки заметно увеличивает, стоимость смесей, на модифицирующие добавки приходится 40-60 % их себестоимости.

Причина низкой стоимости многих отечественных и зарубежных смесей кроется в намеренно низком содержании модифицирующих добавок, их там менее 1 %. Соответственно, низкое содержание модифицирующих добавок приводит к ухудшению качества смесей.

Немаловажной составляющей цены импортных строительных смесей являются транспортные расходы. Очевидно, что более выгодно использовать местные минеральные вяжущие и импортные модифицирующие добавки.

Минеральные вяжущие вещества

Минеральные вяжущие - это в основном цемент, известь, гипс.
Чаще всего используют портландцементы, высокоалюминатные цементы и гипс. При совместной гидратации цемента и гипса образуется минерал эттрингит, наличие которого может разрушить материал, полученный из сухой смеси, поэтому такую смесь используют редко. Гидратированную известь (пушонку) используют преимущественно как добавку (5-30 %) к цементным материалам.

Цемент

Цемент - один из самых востребованных строительных материалов.
В качестве цементного сырья используют карбонатные породы (известняки, мергели, мел), гипсы и глины, месторождения которых есть практически на всей территории России.

Известь

Основным сырьем для производства извести являются природные карбонатные породы (известняки) и мел.
Чем выше содержание в известняке карбоната кальция, тем более высококачественная известь можно выработать из него.

Гипс

Гипс (от греч. gypsos - мел, известь) - минерал, водный сульфат кальция. 
Если затворить порошок гипса водой (50-70 % от массы гипса), образуется пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет. По мере высушивания прочность гипсового камня повышается. При твердении гипс увеличивается в объеме на 0,3-1 %.

Наполнители

Наполнители являются важным компонентом строительных смесей на основе цемента, так как затворенный цемент при твердении дает усадку, и в теле образующегося камня могут образовываться трещины. 
Чаще всего в качестве заполнителя используют - природный кварцевый песок, мраморную или гранитную крошку, гранулы полимеров.

В отличие от вяжущих на основе цемента, гипсовые вяжущие можно применять без наполнителей, не боясь появления трещин, так как они не дают усадки. Однако для модифицирования свойств гипсовых сухих смесей наполнители применяют и для них. Это могут быть керамзит, опилки, стружки, шлаки.

Среди наполнителей встречаются и не слишком порошкообразные. Например, в сухих смесях изредка используют вспученный вермикулит. Могут быть и армирующие волокна, они улучшают прочность покрытия на растяжение и изгиб.
Для придания штукатурным и кладочным смесям теплоизолирующих свойств в их состав вводят легкие пористые заполнители: вермикулит, керамзит, перлит,
- вермикулит получают вспучиванием (в 15-20 раз) при обжиге природных гидрослюд.
- керамзит - в результате вспучивания при обжиге легкоплавких глин.
- для получения перлита вспучивают при обжиге вулканическую породу - перлит.

Если зерна заполнителя существенно отличаются друг от друга по размеру, то покрытие приобретает неравномерную структуру и неэстетичный вид. В качественных материалах разброс размеров зерен не превышает 10 %. Для получения цветных покрытий применяют минеральные щелочеустойчивые пигменты: охру, мумию, желтый сурик, зеленую окись хрома, ультрамарин, перекись марганца, графит, жженую кость, голубой и зеленый фталциановые пигменты и многие другие.

Полимерные связующие

Дисперсионные порошки
По отношению к воде полимерные связующие можно разделить на три группы: водорастворимые, водоразбавляемые и связующие на неводной основе. К водорастворимым относятся такие полимеры как метилцеллюлоза, поливиниловый спирт. В качестве водоразбавляемых полимеров используют редиспергируемые в воде порошки на основе виниловых эфиров, акрилатов и других полимеров. А полиуретановые и эпоксидные связующие относятся к материалам на неводной основе.

Водорастворимые полимеры в чистом виде имеют довольно ограниченное применение в производстве сухих строительных смесей. Еще реже применяют полимеры на неводной основе. Поэтому, рассматривая полимерные связующие больше всего внимания мы будем уделять редиспергируемым порошкам, тем более, что часто они представляют собой композицию, в состав которой входят как водорастворимые, так и неводные связующие.
Редиспергируемые порошки получают путем распылительной сушки полимерного латекса. В результате образуются крохотные гранулы, представляющие собой матрицу из водорастворимого полимера (поливиниловый спирт), в которую вкраплены нерастворимые в воде дисперсионные частички. После сушки гранулы покрывают средством, не позволяющим им склеиваться во время хранения.

При затворении водой порошки быстро редиспергируются (причем, намного быстрее, чем набухают и растворяются водорастворимые полимеры) и образуют разветвляющиеся эластичные мостики и мембраны, дополняя минеральную матрицу полимерным вяжущим. Такая вяжущая композиция отличается улучшенными реологическими свойствами.
Это не единственное преимущество редиспергируемых порошков.

Они комплексно воздействуют на минеральное вяжущее:
- увеличивают адгезию (сцепление) покрытия с основанием; 
- повышают эластичность покрытия и его прочность на изгиб. Даже 1-2 % полимерной добавки приводит к увеличению прочности покрытий при изгибе в 5-8 раз;
- увеличивают устойчивость покрытий к воздействию деформационных нагрузок и истиранию, снижают трещиностойкость.

Модификация минеральных вяжущих редиспергируемыми порошками обеспечивает значительное удержание воды, что способствует лучшей гидратации цемента. При этом уменьшается капиллярный перенос воды, что приводит к увеличению морозостойкости составов.

Характеристики покрытий сильно зависят от химической природы полимерного вяжущего. Например, покрытия на основе акриловых и поливинилацетатных дисперсий отличаются повышенной стойкостью к ультрафиолетовым лучам, хорошей паропроницаемостью, устойчивостью к высоким температурам (до 90°С), а стирол - акриловые и бутадиен-стирольные штукатурки устойчивы к высокому содержанию влаги.

Обо всех полимерных материалах, употребляющихся для изготовления сухих строительных смесей рассказать невозможно. Их слишком много, и ежедневно изобретаются новые. Расскажем о наиболее популярных.

Акрилаты

Наиболее часто основой для изготовления редиспергируемых порошков служит полиакрилат. Так уж сложилось исторически. Для расширения номенклатуры добавок и обеспечения их необходимых свойств его применяют в виде сополимеров или смесей со стиролом, лауратами, винилверсататами, винилхлоридом, поливинилацетатом или полиэтиленом. Наиболее велика доля стирол-акрилатных латексов.

Эфиры целлюлозы

Из водорастворимых связующих чаще всего применяют эфиры целлюлозы, среди которых наибольшее популярна водорастворимая метилгидроксиэтилцеллюлоза.

Каждая молекула этого полимера может удерживать до 20 тысяч молекул воды. Сила притяжения воды настолько велика, что она практически не испаряется и не впитывается материалом основы. В то же время она несколько ниже энергии диффузии воды в гидратируемые частицы цемента, что позволяет ему отбирать эту воду. Это позволяет раствору набирать необходимую прочность даже при нанесении тонким слоем.

Добавка 0,3-0,4 % метилгидроксиэтилцеллюлозы увеличивает водоудержание цемента до 98-99 % при температуре 20°С. К тому же улучшаются тиксотропные свойства цементного раствора (способность не стекать с вертикальных стен), Добавка эфиров целлюлозы препятствует седиментации (выпадению в осадок) частиц цемента нерационального зернового состава, улучшает удобоукладываемость растворов за счет повышения их пластичности.

Поливинилацетаты

Несмотря на то, что первые попытки модификации цементных смесей полимерами заключались в добавлении к воде затворения дисперсии поливинилацетата, она в чистом виде мало пригодна для создания редиспергируемых порошков. 
В процессе образования винилацетатной пленки происходит значительная (до 10 %) усадка, что приводит к растрескиванию покрытия.

Поливинилацетат разрушается (омыляется) в щелочной среде, а потому его композиции с цементом и известью не выдерживают никакой критики, особенно во влажной среде.

Версататы

Возможным способом расширения областей применения ПВА-дисперсий является сополимеризация ПВА с другими мономерами, одним из которых является винилверсатат.

Неодекановая, версатиковая или версатановая кислота представляет собой насыщенную монокарбоксиловую кислоту разветвленной структуры с десятью атомами углерода, и является маловязким жидким мономером с типичным эфирным запахом. Ее основное применение - модификация полимерных латексов, используемых для производства эмульсионных красок, цементных добавок и т.п.

Сополимер винилацетата с винилверсататом имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционно используемыми акрилатными и акрилат - стирольными связующими дисперсиями, а именно: 
- он устойчив к действию щелочной среды. 
- легко полимеризуется с другими мономерами. 
- срок службы покрытий на основе винилацетат с винилверсататом чуть ли не вдвое выше, чем покрытий с акрилат – стирольными латексами (до 10 лет).
- более высокой устойчивостью к действию УФ-излучения в силу полного отсутствия ароматических фрагментов в полимерной цепи.

Добавки

Кроме минеральных и полимерных вяжущих в сухих строительных смесях применяют массу модифицирующих добавок. Среди них есть весьма экзотические. 
Роль модифицирующих добавок в сухих строительных смесях можно сравнить с ролью специй в кулинарии. Ничтожные количества веществ - придают сухим смесям особые, нужные свойства и качества и делают их привлекательными для выполнения конкретных видов работ.

Особенностью использования модифицирующих добавок в сухих строительных смесях является технология их введения. Если в бетоны и растворы добавки можно вводить с водой затворения в жидком виде, то в сухие строительные смеси добавки вводят исключительно в виде порошков. Добавки должны равномерно распределяться в сухих смесях и не быть сильно гигроскопичными.

В принципе, любое вещество можно рассматривать как добавку к строительным смесям. В патентах различных стран мира зафиксировано применение более 10 тысяч различных добавок самой различной природы. Это значительно затрудняет классификацию известных добавок. Кроме того, некоторые добавки могут выполнять одновременно несколько функций, что еще больше затрудняет классификацию. Например, гидрофобизирующие добавки способствуют образованию пористой структуры покрытий за счет воздухововлечения, что, в свою очередь, улучшает теплофизические свойства покрытий.

Пластификаторы

Наиболее важными для строительных растворов являются водопонижающие добавки, или пластификаторы, позволяющие достичь достаточной текучести при меньшем количестве воды.
В качестве пластификаторов применяют поверхностно-активные вещества, имеющие в своем составе функциональные группы разной степени полярности. Они создают вокруг частиц двойной электрический слой, притягивающий к частицам многослойную "шубу” из молекул воды. Вода, сосредоточенная вокруг частиц, создает своего рода гидродинамическую смазку. Кроме того поверхностно-активный "экран” способствует замедлению скорости отвердения цементной массы.

Водоудерживающие добавки

Для гидратации цемента (т.е. превращения цемента в цементный камень) необходимо наличие определенного количества воды в растворе, если же вода впитывается в основание или плитку, цемент плохо схватывается. Водоудерживающие добавки замедляют испарение воды и не дают ей впитываться в основание. 
В качестве водоудерживающих добавок издавна применяют водорастворимые полимеры - эфиры целлюлозы, поливиниловый спирт, полиэтиленоксид, полисахариды, ксантан, сукциногликан.

Стабилизаторы

Эти добавки обеспечивают снижение водоотделения, улучшение тиксотропных свойств, увеличение времени переработки строительных растворов.

Для этого применяют водорастворимые эфиры крахмала, тонкодисперсную аморфная окись кремния (аэросил), бентониты.

Регуляторы схватывания и твердения

Добавки, регулирующие сроки схватывания - вещества, ускоряющие или замедляющие процессы структурообразования строительных растворов.

Ускорители схватывания и отверждения необходимы в том случае, когда требуется, чтобы затворенная смесь затвердевала уже через 3-6 часов по окончании работ, например, при укладке ровнителей для пола или напольной плитки, чтобы по свежеуложенному полу можно было ходить. В некоторые составы добавляют и ускоритель твердения, как правило, формиат кальция, а также алюминат натрия, фторид натрия, карбонат калия, аморфная окись алюминия, карбонат лития, тонкодисперсный аморфный кремнезем.

Замедлители схватывания и отверждения добавляют, если нужно увеличить время, в течение которого раствор еще не теряет прочности схватывания, например, при работе в жаркую погоду.

Это различные фосфаты, сахара, декстрин, соли лимонной и винной кислот, дигидросульфат калия.

Регуляторы структуры

Воздухововлекающие добавки
Воздухововлекающие добавки - поверхностно-активные вещества, которые способствуют вовлечению в строительный раствор при его перемешивании пузырьков воздуха, и созданию равномерной поровой структуры. 
Они дают возможность растворам "дышать”, то есть впитывать и отдавать влагу, что очень важно для штукатурок и шпаклевок. Это обязательный компонент любых штукатурных смесей. Побочный эффект - повышение морозостойкости покрытий.

Используют ионогенные и неионогенные поверхностно-активные вещества, лаурилсульфат натрия, алкенсульфаты натрия, этоксилированные жирные спирты, продукты полимеризации окиси пропилена и этилена, олефинсульфонаты
Кроме них еще используют газообразующие добавки - вещества, способные выделять газ за счет химического взаимодействия с продуктами гидратации цемента, например, алюминиевую пудру.

Уплотняющие добавки

Способствуют повышению водонепроницаемости покрытий.
Это нитрат кальция, сульфат алюминия, хлорид железа, нитрат железа, аморфная окись кремния, бентонит.
Добавки специального назначения

Гидрофобизаторы

Гидрофобизаторы вводят в состав для:
- повышения водоотталкивающих свойств; 
- для вовлечения в нее мельчайших пузырьков воздуха; 
- для улучшения подвижности бетонной смеси.

В качестве гидрофобных добавок обычно используют поверхностно-активные вещества, имеющие многоатомные неполярные углеводородные цепочки.

Это могут быть стеараты кальция, цинка, алюминия, олеаты и абиетаты натрия, силиконы.

Добавки, повышающие стойкость к биологической коррозии 
Повышение биостойкости к биологической стойкости обеспечивают оловоорганические соединения, соли фтористой и кремнефтористой кислот, пентахлорфенолят натрия, пиритион цинка, соли высших жирных аминов

Ингибиторы коррозии стали

Для повышения коррозионной стойкости стальной арматуры используют нитрит натрия, фосфаты, бораты щелочных металлов, декстрин, крахмал.

Противоморозные добавки

Противоморозные добавки обеспечивают работоспособность строительных растворов при отрицательных температурах. Для смесей на основе цемента чаще применяют формиат натрия. 
Наряду с формиатом используют ацетат и нитрит натрия, нитрит-нитрат кальция, карбамид, карбонат калия.
Добавка позволяет: 
- достичь набора проектной прочности строительных растворов при температурах до -20 градусов; 
- увеличить подвижность и обеспечить длительную жизнеспособность растворов.

Пеногасители

Антивспениватели, или, добавки снижающие пенообразование ограничивают попадание пузырьков воздуха в растворы, что позволяет улучшить состояние поверхности и механические свойства покрытий.
При создании, например, ровнителей для пола, они просто необходимы для того, чтобы на поверхности затвердевшего пола не образовывались так называемые кратеры. 
Используют полиолы, силиконы, аморфный оксиде кремния.