На главную Обратная связь Карта сайта
Главная




(351) 247-87-17
232-33-51
polbeton@mail.ru
www.pol-beton.ru
ICQ: 493-705-348

ПРАЙС ЛИСТ



Прайс/Типовое предложение


Галерея покрытий



Суперпластификаторы в бетоне: анализ химии процессов (Часть 1)

Суперпластификаторы в бетоне: анализ химии процессов

А.И. ВОВК, доктор техн. наук, директор НТЦ «Полипласт Новомосковск»

Часть 1

Если еще два десятилетия назад необ­ходимо было доказывать технико-эконо­мическую целесообразность применения синтетических химических добавок, то сейчас не только дальнейшее развитие бетоноведения, но и ставшие уже при­вычными технологии, материалы, на­правления (самоуплотняющиеся бетоны, вяжущие низкой водопотребности, без­дефектные бетоны и т.д.) невозможны без применения специально синтезиро­ванных добавок. Причем требования к этим добавкам в отношении комплекса обеспечиваемых характеристик и вели­чины достигаемого эффекта все время возрастают.

Наиболее показательно в этом смысле развитие пластификаторов. Начав с исполь­зования легкодоступного побочного про­дукта ЦБК (технических лигносульфонатов) с их ограниченными возможностями в пла­не пластификации (особенно при низких значениях В/Ц) и водоредуцирования, че­рез разработку и внедрение эффективных, но ограниченных в плане усовершенствова­ния свойств, нафталин- и меламинфор-мальдегидных добавок к концу XX в. при­шли к поликарбоксилатным добавкам, ха­рактеризующимся широким диапазоном свойств бетонов, с практически неограни­ченными возможностями модифицирова­ния структуры.

Но тенденция приоритетного примене­ния синтетических добавок относится не только к суперпластификаторам. Если рань­ше в качестве стабилизаторов (регуляторов вязкости и нерасслаиваемости) использо­вали исключительно производные природ­ного вещества - целлюлозы, то теперь все шире (особенно в самоуплотняющихся бе­тонах) начинают использовать микробио­логически синтезированные полисахариды. Известны также попытки применения по­добных полисахаридов в качестве эффек­тивных замедлителей схватывания.

Анализ последних тенденций в области создания добавок  показывает, что клас­сические регуляторы сохраняемости под­вижности и ускорители твердения, эффек­тивность которых оказалась низкой на дан­ном этапе развития технологии бетонов, пытаются заменить синтетическими добав­ками на основе поликарбоксилатов строго заданной структуры.

Как видим, в области синтеза и практического применения синтетических суперпластификаторов достигнут уровень, позволяющий начинать обсуждение технических характеристик пластифицированных бетонных смесей с использованием классической материаловедческой зависимости «структура - свойства». К сожалению, о влиянии молекулярной структуры суперпластификаторов на характеристики бетона (зрелого материала) известно гораздо меньше, и в рассуждениях о дальнейшей «судьбе» добавок в цементных системах присутствует много устаревших и ошибочных положений.
     Нечеткость существующих представлений подтверждает статья А.В. Ушерова-Маршака: «...что же происходит с добавкой после окончания пластифицирующего действия? Робко обсуждались предположения о разрушении молекулы ПАВ щелочной средой поровой жидкости, их размещение на контактах гидратирующихся цементных зерен, о формировании сложных органо-минеральных гидратов и т.п. ...» [2].
     Безусловно, причиной сомнений и отсутствия полной ясности является сложность задействованной системы, ее анизотропность и гетерогенность (как по составу неорганической части, так и вследствие наличия органической добавки в неорганической системе), необходимость изучения даже не на микро-, а на наноуровне. Но не в меньшей степени виноваты и наше плохое знакомство с последними научно-техническими публикациями, слабая осведомленность о достижениях в смежных областях науки.
      Можно ли говорить «о разрушении молекулы ПАВ щелочной средой поровой жидкости» (жидкой фазы цементных систем)? Принципиально такое возможно, и этот эффект используется для создания суперпластификаторов с улучшенной сохраняемостью или регулирования воздухововлечения в процессе длительной транспортировки бетонной смеси. Но для этого в полимерные молекулы специально вводят особо лабильные (гидролитически неустойчивые) сложноэфирные связи, тогда как уже для отщепления боковых цепей обычных поликарбоксилатных суперпластификаторов требуются очень жесткие условия: ЮМ КОН, 150°С, 3 часа]. Можно добавить, что в случае нафталинформальдегидных суперпластификаторов (далее - полиметиленнафта-линсульфонатов (ПНС)) деструкция наблюдалась также только либо в условиях гидро-термального синтеза, либо при интенсивном механохимическом воздействии. Да и достаточно вспомнить чрезвычайно жесткие условия синтеза ПНС, чтобы усомниться в возможности их деструкции в мягких условиях поровой жидкости.
     Если проблема химической устойчивости суперпластификаторов представляется надуманной, то другие - механизм (способ) связывания добавки, места ее локализации на стадии существования бетонной смеси и способ встраивания в структуру твердого тела - являются существенными, но не до конца изученными.
     В наше время непреложным фактом является адсорбция суперпластификаторов на продуктах гидратации цемента. В 80-х годах прошлого века еще обсуждалась воз-можность адсорбции на высокодисперсных безводных минералах портландцементного клинкера, но серия исследований итальянских и канадских ученых с использованием безводных растворителей типа ДМСО однозначно показала нереальность такого предположения. При отсутствии в растворителе воды (а, следовательно, исключении гидратации минералов портландцемента) адсорбция на клинкерных мономинералах отсутствовала, тогда как на предварительно гидратированном С35 (С5Н-фаза) или гидроалюминатах кальция из раствора адсорбировались существенные количества добавки. Принципиально эти результаты были воспроизведены нами в НИИЖБ, отличия наблюдались лишь в методологии.
    Могут ли суперпластификаторы адсорбироваться на других компонентах бетонной смеси: щебне, песке и, тем более, тонкомолотых минеральных добавках? Принципиально этот процесс возможен, но прямой эксперимент показал, что на 5Ю2 (как на аморфном, так и на размолотом кварце) адсорбция ПНС составила -0,1 мкМ/м2 или -0,2 мкМ/г [12], что на два порядка ниже чем на продуктах гидратации портландцемента. Адсорбция суперпластификаторов на гидролитически устойчивых оксидах и гидроксидах металлов выше, но все равно, на порядок и более уступает значениям адсорбции добавок на продуктах гидратации цемента (см. таблицу).

 

Адсорбция ПНС на ряде оксидных фаз
ФазамугГ, мкМ/м2Г,мкМ/га, мг/г
ТО,3,578,74,66х8,66хх
А1Д0,91,201,08х2,0ХХ
А!(0Н)э1,00,730,73х1,3ХХ
5Ю22,00,100,20х0,4ХХ
С4АН„2,1513,9ХХ19,9ХХ55
С.АН,0,4132,9ХХ13,5ХХ25
С4АНЯ5,59,9ХХ54,3ХХ100
ОАН.--54,3ХХ100
С4АНЯ-12,5ХХ 50
С,АНЙ-27,2ХХ -
|С5Н78,70,1бхх12,8ХХ23,6

- пересчет величин по приведенным в статьях данным хх ~ расчет выполнен автором для Мп = 1840

Необходимо также иметь в виду, что механизм адсорбции суперпластификато­ров на продуктах гидратации цемента и ми­неральных заполнителях принципиально различен. В первом случае наблюдается не­обратимая хемосорбция, тогда как во вто­ром - обратимая физическая адсорбция.

 

                                                                                        Пополнение в семействе ЛИНАМИКС
      Бурное развитие монолитного строительства обусловило чрезвычайную актуальность двух направлений технологии бетонов: обеспечение длительной сохраняемости подвижности и производство высокопрочных бетонов. Часто эти направления в практической деятельности заводов пересекаются, что делает решение поставленной задачи еще более сложным.
     Известны классические способы решения проблемы сохраняемости подвижности за счет использования в комплексе с суперпластификаторами замедлителей типа ЛСТ, мелассы, НТФ и аналогичных соединений. Однако такие композиции способны обеспечивать либо умеренный эффект (до 2 час), либо вызывают существенное и длительное замедление твердения.
     Компанией «ПОЛИПЛАСТ» разработана новая высокоэффективная добавка семейства ЛИНАМИКС - ЛИНАМИКС СП-180, способная обеспечить длительную сохраняемость подвижности (на 3 часа и более) с последующим интенсивным набором прочности. ЛИНАМИКС СП-180 представляет собой многокомпонентную комплексную добавку с тщательно подобранным соотношением компонентов, способную селективно влиять на процессы гидратации и структурообразования минералов портландцемента.
     Основные достоинства добавки:
- узкий диапазон оптимальных дозировок (0,7-0,9%);
- низкая чувствительность к минералогическому и вещественному составу цементов;
- высокая пластифицирующая и водоредуцирующая способность;
- обеспечение заявленного технического эффекта (сохраняемость не менее 3 час.) в широком диапазоне: расходов цемента (350-550 кг/м3) значений В/Ц (0,28-0,55) исходной подвижности (марка по подвижности ПЗ-П5);
- быстрый набор прочности после первых суток гидратации или в условиях электропрогрева;
- прочность бетона в марочном возрасте при неизменном В/Ц возрастает на 10% и более;
- отсутствует коррозионное воздействие на арматуру.
    Добавка ЛИНАМИКС СП-180 разрешена к применению в дорожном строительстве, а также отлично зарекомендовала себя в составах высокопрочных бетонов, содержащих микрокремнезем.
    Сопоставление с импортными добавками поликарбоксилатного типа для монолитного строительства показало безусловное преимущество ЛИНАМИКС СП-180 с точки зрения надежности обеспечения комплекса технических эффектов: величины исходной подвижности при заданном значении В/Ц, длительности сохраняемости, прочности в раннем и 28-суточном возрасте.

                                                                                                                                                                                                                                                       Технологии бетонов 2007.