Поликарбоксилаты добавка в бетон

Поликарбоксилаты добавка в бетон

Поликарбоксилатная основа для добавок в бетоны суперпластифицирующего, суперводоредуцирующего типа.

Высокоэффективная поликарбоксилатная основа (производства ПАО «Пигмент») для получения добавок в бетоны. КРАТАСОЛ FLOWCAST отличается высоким водоредуцирующим эффектом, обуславливает быстрый набор прочности бетона.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

КРАТАСОЛ FLOWCAST применяется для получения высокоэффективных добавок для производства железобетонных конструкций и изделий, позволяет получать бетонные смеси любой подвижности, в т.ч. самоуплотняющиеся. Добавка особенно эффективна при производстве высокопрочных бетонов (В40 и выше), позволяет при этом значительно экономить цемент.

КРАТАСОЛ FLOWCAST может применяться в качестве водоредуцирующего компонента для получения добавок для товарного бетона.

ПРЕИМУЩЕСТВА

  • Высокий водоредуцирующий эффект – от 20 до 40 % (в зависимости от применяемой дозировки добавки).
  • Применение Кратасол Flowcast позволяет повысить прочность бетона более чем на 25 %.
  • Низкие дозировки Кратасол Flowcast для получения высокопрочных бетонов (для среднеалюминатных цементов введение добавки в дозировке 0,15-0,20 % по сухому продукту от массы цемента позволяет получать высокоподвижные бетоны П5 класса прочности В30 и выше).
  • Позволяет значительно экономить затраты при укладке бетона (добавка позволяет снизить время вибрации или полностью отказаться от вибрации при получении самоуплотняющегося бетона).
  • Обеспечивает высокие значения ранней и конечной прочности.
  • Позволяет значительно экономить тепловую энергию при применении тепловлажностной обработки без использования ускорителей.
  • Отсутствие хлоридов позволяет применять добавку для производства армированных и преднапряженных изделий

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

Добавка является концентрированным раствором (содержание поликарбоксилата — 50±1 %) водоредуцирующего поликарбоксилата собственного синтеза. Рекомендуется при использовании на производстве получение раствора меньшей концентрации (20-30 %) для обеспечения точности дозирования добавки.

Кратасол Flowcast вводится в бетонную смесь вместе с водой затворения, предпочтительно с последней третью воды затворения. Нельзя вводить добавку в сухую смесь. После введения добавки в бетонную смесь необходимо обеспечить достаточное время перемешивания для равномерного распределения добавки в бетонной смеси.

При необходимости обеспечения нормируемого воздухововлечения в бетонную смесь, рекомендуется использование пеногасителей, при этом необходимо предварительно провести соответствующие лабораторные испытания (для выбора вида и количества пеногасителя).

В случае необходимости дополнительного повышения морозостойкости бетона рекомендуется совместное использование Кратасол Flowcast и Аэромикс.

При необходимости повышения сохранности подвижности бетонной смеси (например, при использовании для получения добавок для товарного бетона) рекомендуется совместное использование водоредуцирующей добавки Кратасол Flowcast и поликарбоксилатных добавок, регулирующих сохранность подвижности бетонной смеси, Кратасол Flowret.

Кратасол Flowcast не сочетается с добавками на основе полиметиленнафталинсульфонатов.

ДОЗИРОВКА

Для получения водоредуцирующего эффекта более 20 % — рекомендуемая дозировка составляет 0,15÷0,3 % по сухому веществу от массы цемента.

Диапазон рекомендуемых дозировок добавки может быть расширен. Дозировка добавки зависит от:

  • химико-минералогического состава цемента (содержание С3А, сульфатов, щелочей и т.д.);
  • качества применяемых заполнителей (содержание илистых, глинистых и т.д.);
  • вида выпускаемой смеси (подвижность, класс прочности и т.д.).

Оптимальную дозировку добавки устанавливают при проведении лабораторных подборов. При этом подбор состава бетона производят по ГОСТ 27006 любым методом, удовлетворяющим проектным требованиям, предъявляемым к бетону и бетонной смеси, с последующей корректировкой свойств за счет снижения расхода воды и оптимизации дозировки добавки. Рекомендуется осуществлять дозирование с погрешностью не более ±2 %. В случае длительного хранения или использования больших объемов добавки необходимо проводить периодическую гомогенизацию раствора добавки барботированием сжатым воздухом или перемешиванием.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

ПОЛИКАРБОКСИЛАТЫ: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

В последние годы в строительной практике при изготовлении бетонов нового поколения все большее применение находят высокоэффективные поликарбоксилатные суперпластификаторы. Они интенсивно исследуются многими ведущими фирмами, уже выпускающими в промышленных масштабах целый ряд подобных добавок, получивших коммерческое название «гиперпластификаторы», поскольку реальные возможности снижения водоцементного отношения (до 40%) и разжижения бетонной смеси у них значительно выше, чем у традиционных полиметиленнафталинсульфонатов (ПНС) и полиметиленмеламинсульфонатов (ПМС).

В основу молекулярного дизайна при создании высокоэффективных водорастворимых карбоцепных суперпластификаторов положена такая химическая модификация карбоксилсодержащих полимеров, которая позволяет ввести в эти макромолекулы длинные боковые олигоалкиленоксидные цепи через образование соответствующих сложноэфирных или амидных групп. Это обеспечивает практически неограниченные возможности контроля химического и физического поведения полимеров и их взаимодействия с цементными частицами посредством изменения длины основной и боковой цепи, электрических зарядов, плотности боковых цепей, свободных функциональных групп.

В литературе описаны многочисленные подобные карбоцепные полимеры, по форме макромолекулы получившие название «гребнеобразных».

В частности, особую роль эти суперпластификаторы приобрели при изготовлении самоуплотняющихся (8СС) и самонивелирующихся (8ЬС) бетонных смесей, реактивных порошковых бетонов (КРС), которые открывают новый весьма перспективный этап в технологии бетонов. Собственно, лишь с появлением поликарбоксилатных суперпластификаторов стало реальным широкое производство и применение этих модифицированных бетонов.

Как правило, основой карбоцепных полимеров служат акрилаты и метилметакрилаты. Впервые эти добавки были получены в начале 80-х годов и достаточно быстро завоевали заметное место на рынке. Строение их молекулы представлено на рисунке.

Здесь К! — Н, СН3; К2 — полиэфирные цепи; X — полярные (например, СМ) или ионные группы (например, 8О3).

В самом общем виде, химический состав современных поликарбоксилатных суперпластификаторов смешанной функциональности нового (уже четвертого с момента их появления) поколения можно представить следующей структурной формулой:

Однако, возможно использование и других мономеров. Так, например, химическое строение полученных российскими специалистами карбоксилсодержащих сополимеров оксиэтилированного аллилового спирта и малеиновой кислоты можно выразить следующей формулой:

Оптимизацию химического состава, молекулярной массы и молекулярно-массового распределения таких карбоксилсодержащих суперпластификаторов осуществляют, используя при синтезе бинарных сополимеров как индивидуальные производные оксиэтилированного аллилового спирта с различным числом звеньев окиси этилена, так и смеси этих производных, взятых в разных молекулярных соотношениях. В частности, варьирование температуры синтеза карбоцепных сополимеров и его продолжительности, концентрации мономерной смеси и инициатора радикальной полимеризации позволяет оптимизировать такие характеристики бинарных сополимеров, как молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, а также выход готового продукта.

Читать еще:  Как сделать фактурную штукатурку из шпаклевки

Как известно, механизм действия традиционных суперпластификаторов связан с их адсорбцией на гидратных новообразованиях (прежде всего, гидроалюминатах), причем продолжительность пластифицирующего действия обеспечивается избытком суперпластификатора в жидкой фазе. Образование адсорбционного слоя приводит к дефлокуляции, изменению электрокинетического потенциала и, как следствие, к увеличению объема дисперсионной среды и сил электростатического отталкивания.

В основе действия поликарбоксилатов лежит другой механизм — стерическое отталкивание боковых цепей адсорбированных макромолекул (см. рис.) при отсутствии ярко выраженного влияния ^-потенциала на пластифицирующую способность.

Важно подчеркнуть, что поликарбоксилаты адсорбируются преимущественно на гидросульфоалюминатах, но дальнейшее фазообразование приводит к практически полному подавлению пластифицирующего действия за счет «перекрывания» зон стерических эффектов. Таким образом, при «проектировании» молекулы суперпластификаторов важно учесть конкурентные скорости адсорбции и гидратации-фазообразования для того, чтобы обеспечить необходимую продолжительность их действия и, следовательно, сохраняемость бетонных смесей. Поэтому современные продукты содержат, как правило, молекулы нескольких типов, действие каждого из которых начинается в строго определенное время.

Оптимизация химической структуры поликарбоксилатов за счет применения нанотехнологий («сборки» молекул заданного строения) обеспечивает лучшее использование всего вводимого количества суперпластификаторов, что заметно снижает их дозировку, а также позволяет минимизировать их чувствительность по отношению к химическому составу цемента. Так, например, уменьшение водопотребности бетонной смеси определяется электрическими зарядами и боковыми цепями, сохраняемость, связанная со скоростью адсорбции полимеров на частицах цемента, — функциональными мономерами, а развитие ранней прочности бетона — формой (конфигурацией) полимерной молекулы, в целом.

Следует иметь в виду еще один важный аспект, связанный с использованием поликарбоксилатов. Эти продукты имеют достаточно высокую поверхностную на границе раздела «жидкость-газ», т.е. проявляют заметное воздухововлекающее действие. Поэтому все промышленные формы поликарбоксилатных суперпластификаторов содержат компоненты, подавляющие этот эффект!’Это важно учитывать, если появляется необходимость применения воздухововлекающих добавок для повышения морозостойкости бетона, поскольку при этом можно использовать только специальные их виды.

Другой особенностью проектирования состава бетона с поликарбоксилатами является необходимость увеличения доли песка в смеси заполнителей и особые требования к гранулометрии заполнителей, в целом.

Поликарбоксилаты обеспечивают весьма высокую сохраняемость бетонной смеси, что делает их весьма привлекательными для монолитного строительства и при продолжительном транспортировании бетонной смеси. В то же время, отсутствие заметного влияния специальных видов поликарбоксилатов на кинетику твердения в процессе ТВО открывает перспективу их применения и в индустрии сборного железобетона. Понятно, что подход к «конструированию» их молекулы при этом меняется: в первом случае важно замедлить схватывание и ускорить набор прочности сразу после укладки, а во втором — обеспечить хорошую удобоукладываемость при максимальном снижении водосодержания бетонной смеси, что, в свою очередь, обеспечивает высокую скорость твердения и значительное повышение прочности бетона.

Эти новые возможности позволили развить концепцию всеобъемлющего контроля характеристик бетона (То1а1 РегГогтапсе СоШго! — ТРС), начиная от реологии свежеприготовленной смеси и заканчивая долговечностью и другими строительно-техническими свойствами конструкции, а также придти к новому рубежу -направленному синтезу «адаптивных», приспособленных к требованиям технологии и исходным материалам, поликарбоксилатов («ТаПог» тас!е Рпх1ис1:8).

Это особенно важно в условиях, когда, в силу известных и понятных причин, значительно возрастает объем применения смешанных цементов, минеральных добавок, наполнителей, вторичного сырья («зеленых» цементов и бетонов), наноматериалов и других продуктов, заметно повышающих адсорбцирнную емкость твердой фазы.

Три других новых направления развития поликарбоксилатов — создание «сшитых», «гиперразветвленных» и гибридных («привитых») продуктов. Схематически эти новые «семейства» изображены на рисунках.

«Сшитые» поликарбоксилаты за счет регулирования скорости гидролитического расщепления двух основных цепей в щелочной среде позволяют в очень широком диапазоне регулировать сохраняемость бетонной смеси, поскольку количество «активного» продукта в жидкой фазе может постоянно «подпитываться» при конвертировании основного продукта в «нормальные» поликарбоксилатные гиперпластификаторы.

Годовое потребление поликарбоксилатов в мировой промышленности строительных материалов составляет сегодня около 150 тыс. т (для сравнения: суммарное потребление ПНС и ПМС — 550 тыс.т, а лигносульфонатов — 700 тыс.т), однако несомненно, что с учетом всех возможностей этих продуктов и существующей сырьевой базы — это только начало.

ПОЛИКАРБОКСИЛАТЫ: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

В последние годы в строительной практике при изготовлении бетонов нового поколения все большее применение находят высокоэффективные поликарбоксилатные суперпластификаторы. Они интенсивно исследуются многими ведущими фирмами, уже выпускающими в промышленных масштабах целый ряд подобных добавок, получивших коммерческое название «гиперпластификаторы», поскольку реальные возможности снижения водоцементного отношения (до 40%) и разжижения бетонной смеси у них значительно выше, чем у традиционных полиметиленнафталинсульфонатов (ПНС) и полиметиленмеламинсульфонатов (ПМС).

В основу молекулярного дизайна при создании высокоэффективных водорастворимых карбоцепных суперпластификаторов положена такая химическая модификация карбоксилсодержащих полимеров, которая позволяет ввести в эти макромолекулы длинные боковые олигоалкиленоксидные цепи через образование соответствующих сложноэфирных или амидных групп. Это обеспечивает практически неограниченные возможности контроля химического и физического поведения полимеров и их взаимодействия с цементными частицами посредством изменения длины основной и боковой цепи, электрических зарядов, плотности боковых цепей, свободных функциональных групп.

В литературе описаны многочисленные подобные карбоцепные полимеры, по форме макромолекулы получившие название «гребнеобразных».

В частности, особую роль эти суперпластификаторы приобрели при изготовлении самоуплотняющихся (8СС) и самонивелирующихся (8ЬС) бетонных смесей, реактивных порошковых бетонов (КРС), которые открывают новый весьма перспективный этап в технологии бетонов. Собственно, лишь с появлением поликарбоксилатных суперпластификаторов стало реальным широкое производство и применение этих модифицированных бетонов.

Как правило, основой карбоцепных полимеров служат акрилаты и метилметакрилаты. Впервые эти добавки были получены в начале 80-х годов и достаточно быстро завоевали заметное место на рынке. Строение их молекулы представлено на рисунке.

Читать еще:  Как сделать кашпо из бетона

Здесь К! — Н, СН3; К2 — полиэфирные цепи; X — полярные (например, СМ) или ионные группы (например, 8О3).

В самом общем виде, химический состав современных поликарбоксилатных суперпластификаторов смешанной функциональности нового (уже четвертого с момента их появления) поколения можно представить следующей структурной формулой:

Однако, возможно использование и других мономеров. Так, например, химическое строение полученных российскими специалистами карбоксилсодержащих сополимеров оксиэтилированного аллилового спирта и малеиновой кислоты можно выразить следующей формулой:

Оптимизацию химического состава, молекулярной массы и молекулярно-массового распределения таких карбоксилсодержащих суперпластификаторов осуществляют, используя при синтезе бинарных сополимеров как индивидуальные производные оксиэтилированного аллилового спирта с различным числом звеньев окиси этилена, так и смеси этих производных, взятых в разных молекулярных соотношениях. В частности, варьирование температуры синтеза карбоцепных сополимеров и его продолжительности, концентрации мономерной смеси и инициатора радикальной полимеризации позволяет оптимизировать такие характеристики бинарных сополимеров, как молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, а также выход готового продукта.

Как известно, механизм действия традиционных суперпластификаторов связан с их адсорбцией на гидратных новообразованиях (прежде всего, гидроалюминатах), причем продолжительность пластифицирующего действия обеспечивается избытком суперпластификатора в жидкой фазе. Образование адсорбционного слоя приводит к дефлокуляции, изменению электрокинетического потенциала и, как следствие, к увеличению объема дисперсионной среды и сил электростатического отталкивания.

В основе действия поликарбоксилатов лежит другой механизм — стерическое отталкивание боковых цепей адсорбированных макромолекул (см. рис.) при отсутствии ярко выраженного влияния ^-потенциала на пластифицирующую способность.

Важно подчеркнуть, что поликарбоксилаты адсорбируются преимущественно на гидросульфоалюминатах, но дальнейшее фазообразование приводит к практически полному подавлению пластифицирующего действия за счет «перекрывания» зон стерических эффектов. Таким образом, при «проектировании» молекулы суперпластификаторов важно учесть конкурентные скорости адсорбции и гидратации-фазообразования для того, чтобы обеспечить необходимую продолжительность их действия и, следовательно, сохраняемость бетонных смесей. Поэтому современные продукты содержат, как правило, молекулы нескольких типов, действие каждого из которых начинается в строго определенное время.

Оптимизация химической структуры поликарбоксилатов за счет применения нанотехнологий («сборки» молекул заданного строения) обеспечивает лучшее использование всего вводимого количества суперпластификаторов, что заметно снижает их дозировку, а также позволяет минимизировать их чувствительность по отношению к химическому составу цемента. Так, например, уменьшение водопотребности бетонной смеси определяется электрическими зарядами и боковыми цепями, сохраняемость, связанная со скоростью адсорбции полимеров на частицах цемента, — функциональными мономерами, а развитие ранней прочности бетона — формой (конфигурацией) полимерной молекулы, в целом.

Следует иметь в виду еще один важный аспект, связанный с использованием поликарбоксилатов. Эти продукты имеют достаточно высокую поверхностную на границе раздела «жидкость-газ», т.е. проявляют заметное воздухововлекающее действие. Поэтому все промышленные формы поликарбоксилатных суперпластификаторов содержат компоненты, подавляющие этот эффект!’Это важно учитывать, если появляется необходимость применения воздухововлекающих добавок для повышения морозостойкости бетона, поскольку при этом можно использовать только специальные их виды.

Другой особенностью проектирования состава бетона с поликарбоксилатами является необходимость увеличения доли песка в смеси заполнителей и особые требования к гранулометрии заполнителей, в целом.

Поликарбоксилаты обеспечивают весьма высокую сохраняемость бетонной смеси, что делает их весьма привлекательными для монолитного строительства и при продолжительном транспортировании бетонной смеси. В то же время, отсутствие заметного влияния специальных видов поликарбоксилатов на кинетику твердения в процессе ТВО открывает перспективу их применения и в индустрии сборного железобетона. Понятно, что подход к «конструированию» их молекулы при этом меняется: в первом случае важно замедлить схватывание и ускорить набор прочности сразу после укладки, а во втором — обеспечить хорошую удобоукладываемость при максимальном снижении водосодержания бетонной смеси, что, в свою очередь, обеспечивает высокую скорость твердения и значительное повышение прочности бетона.

Эти новые возможности позволили развить концепцию всеобъемлющего контроля характеристик бетона (То1а1 РегГогтапсе СоШго! — ТРС), начиная от реологии свежеприготовленной смеси и заканчивая долговечностью и другими строительно-техническими свойствами конструкции, а также придти к новому рубежу -направленному синтезу «адаптивных», приспособленных к требованиям технологии и исходным материалам, поликарбоксилатов («ТаПог» тас!е Рпх1ис1:8).

Это особенно важно в условиях, когда, в силу известных и понятных причин, значительно возрастает объем применения смешанных цементов, минеральных добавок, наполнителей, вторичного сырья («зеленых» цементов и бетонов), наноматериалов и других продуктов, заметно повышающих адсорбцирнную емкость твердой фазы.

Три других новых направления развития поликарбоксилатов — создание «сшитых», «гиперразветвленных» и гибридных («привитых») продуктов. Схематически эти новые «семейства» изображены на рисунках.

«Сшитые» поликарбоксилаты за счет регулирования скорости гидролитического расщепления двух основных цепей в щелочной среде позволяют в очень широком диапазоне регулировать сохраняемость бетонной смеси, поскольку количество «активного» продукта в жидкой фазе может постоянно «подпитываться» при конвертировании основного продукта в «нормальные» поликарбоксилатные гиперпластификаторы.

Годовое потребление поликарбоксилатов в мировой промышленности строительных материалов составляет сегодня около 150 тыс. т (для сравнения: суммарное потребление ПНС и ПМС — 550 тыс.т, а лигносульфонатов — 700 тыс.т), однако несомненно, что с учетом всех возможностей этих продуктов и существующей сырьевой базы — это только начало.

Экспериментальные материалы на примерах введения поликарбоксилатных добавок в бетон

Влияние добавки Мурапласт FK63.3

На примере экспериментального материала с добавкой поликарбоксилата Мурапласт FK63.3 представляется возможность следующих обобщений.

  • 1. Минеральный продукт, каким является цементный камень, и органический компонент (супер-, гиперпластификатор) — малосовместимые объекты, в связи с чем нередко имеют место замедление темпов твердения и снижение конечной прочности пластифицированного бетона, причем это снижение находится в прямой зависимости от количества введенного ПАВ. В то же время возможность уменьшения расхода воды при сохранении требуемой удобоукладываемости позволяет в итоге не только нейтрализовать указанные недостатки, но и значительно повысить прочность и плотность бетонов.
  • 2. Механизм действия пластифицирующих добавок вряд ли существенным образом связан с какими-либо химическими превращениями. Взаимодействие между цементом и ПАВ имеет, скорее, физическую, а точнее, электростатическую природу. При введении в цементную систему полярные молекулы ПАВ адсорбируются активными точками клинкерных зерен, удерживаются своими полярными группами на поверхности гидратирующихся цементных частиц, создают стерический эффект отталкивания, являющийся сегодня основной причиной длительного сохранения жизнеспособности бетонных смесей.
  • 3. Не совсем ясна суть явления «посадочное место» для полимерной добавки.
Читать еще:  Можно ли класть плитку на гипсовую штукатурку

Как же осуществляется электростатическое взаимодействие (контакт) макромолекул с твердой фазой — поверхностью исходных (безводных) клинкерных частиц: на предварительно адсорбированном слое ионов кальция или гидратированной экранной оболочке, и даже на высокодисперсных гидроновообразованиях вне цементного зерна?

Существует мнение, что традиционные суперпластификаторы (С-3) адсорбируются на гидратных новообразованиях (преимущественно гидроалюминатах), поликарбоксилаты же — на гидросуль- фоалюминатах. Если это так, то в чем заключается причина такой избирательности адсорбционных действий? Уточнение отмеченных аспектов важно как для понимания механизма явления, так и рационального применения пластифицированных бетонов.

Представление относительно адсорбции «посадочного места» полимера (добавки) на гидратированных продуктах (в том числе гидроалюминатах и гидросульфоалюминатах) вступает в некоторое противоречие с экспериментом:

  • • не заметны принципиальные отличия пластифицирующего действия поликарбоксилатной добавки, например Мурапласта FK63.3 (Bauchemie Russia, г. Санкт-Петербург), в различных дисперсных минеральных системах (рис. 3.24), где возникновение указанных гидратированных продуктов маловероятно;
  • • образование гидратированных соединений возможно после определенного подготовительного (индукционного) периода для химических преобразований, в то время как пластифицирующий эффект проявляется мгновенно;
  • • задержка с введением в цементный состав пластифицирующей добавки должна оказывать более благоприятное действие на разжижающий эффект вследствие повышения в системе количества гидратированных продуктов, что также не нашло опытного подтверждения;
  • • «лежалые» цементы, бесспорно, содержат в своем составе гамму гидратированных новообразований (гидросиликатов, гидроалюминатов и др.), однако их пластифицирующий результат оставляет желать много лучшего.

Однако решающее влияние на пластифицирующее действие оказывают дисперсность минеральных частиц, соответствие формирующегося на границе раздела фаз поверхностного заряда размеру и массе зерен. Например, пластификация просматривается даже в случае применения обычного немолотого кварцевого песка — здесь введение пластификатора приводит не к повышению связности и текучести смеси, а к ее мгновенному водоотделению и расслоению.

«Посадочными местами» макромолекул полимерной добавки, по всей вероятности, являются не гидроалюминаты и гидросульфоалю- минаты, а другие энергетически ненасыщенные зоны, в роли которых выступают скопления заряженных вакансий, атомы внедрения

Рис. 3.24. Действие поликарбоксилатного гиперпластификатора в различных минеральных системах

и замещения, различные функциональные группы, микродефекты, разрывы химических связей, атомная «шероховатость», в том числе активные центры клинкерных минералов — неустойчивые связи ионов кальция.

Адсорбированные молекулы добавки совместно с высокоорганизованной «полярной» средой формируют на границе раздела фаз пространственный двойной электрический слой с мощным электро- кинетическим потенциалом, обеспечивающим электростатическое отталкивание частиц цемента (и иных тонкодисперсных минеральных продуктов), раздвижку, пластификацию, повышенную текучесть составов.

Механизм действия пластифицирующих добавок, а также сопровождающие твердение цементных систем свойства и явления (начальное расширение, периодические спады структурной прочности, снижение пластической прочности при введении хлористого кальция или, наоборот, лавинообразное упрочнение структуры при использовании ускорителя схватывания — поташа, «ложное» схватывание цемента и многое другое), как и сам процесс гидратации цементных минералов и структурообразования цементного камня, — звенья одной цепи. Особенностями кристаллохимического строения силикатов кальция, «замороженности» состояния и тем самым метастабильности их высокотемпературной структуры и определяется электроповерхностный характер их взаимодействия с теми или иными компонентами.

На рис. 3.25 и 3.26 представлены кривые пластической прочности (тепловыделения) цементного теста на новороссийском портландцементе с различными В/Ц и содержанием пластифицирующих добавок С-3 и упомянутого гиперпластификатора. Минимальное содержание добавок не оказывает заметного влияния на качественный

Рис. 3.25. Кинетика структурной прочности цементного теста с различным

Рис. 3.26. Кинетика структурной прочности и тепловыделения цементного теста с гиперпластификатором Мурапласт FK63.3

ход процесса. В то же время анализ кривых структурной прочности и тепловых эффектов свидетельствует о независимости процесса твердения цементных систем и времени наступления гидратации (отмечены на рис. 3.25 и 3.26 пунктирными линиями) от присутствия пластифицирующих добавок.

В присутствии поликарбоксилатов имеет место «стерическое» отталкивание боковых цепей адсорбированных макромолекул. Макромолекулами добавки покрывается незначительная часть поверхности клинкерных частиц (рис. 3.27), а их основная часть участвует в обычной гидратации. При пониженной вязкости системы сопровождающие твердение явления (самоорганизация системы, «скачки» структурной прочности и др.) делают контроль этих явлений невозможным принятыми методами испытаний.

Для гиперпластификаторов важна степень «свежести» цемента. На рис. 3.26 показано, что применение пластифицирующих добавок для «лежалых» цементов малоэффективно. В процессе длительного хранения происходит гидратация цемента влагой окружающей среды, снижение количества поверхностных активных центров, ухудшение условий адсорбционного взаимодействия молекул ПАВ с твердой фазой, соответственно, уменьшение пластифицирующего эффекта.

В то же время повышенное содержание пластифицирующей добавки резко снижает интенсивность структурообразования, ухудшая конечные прочностные свойства бетонов, способствуя их различию по слоям. Причина этого явления очевидна, поскольку механизм действия пластификатора (электростатическая раздвижка клинкерных зерен с мощным одноименным поверхностым зарядом) и естественный структурообразующий процесс (самоорганизация системы под действием развивающегося в межзерновых пустотах вакуума) имеют «обратное действие».

Целесообразность повсеместного и безоглядного использования данных пластифицирующих таких продуктов вызывает сомнение. Для ответственных несущих конструкций применение органических и синтезированных пластификаторов должно быть ограничено. Во

Рис. 3.27. Схема адсорбции (1) и общий вид макромолекул поликарбонатной добавки (2), блокирующих поверхность цементного зерна (поданным В.Р. Фаликмана) всяком случае, необходимо учитывать возможность деструкции микробетона в эксплуатационный период.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector