Модификаторы в строительной технологии (стр. 17 )

Функции носителя органических ПАВ выполняют в данном случае тонкодисперсный резиновый порошок (ТДРП) и зола-унос. Альтернативой золе-уносу может быть тонкоизмельченный известняк, соответствующий ГОСТ 16557-71 "Минеральный порошок". Операция подсушки в технологии модификаторов типа КМФ отсутствует, что связано с увеличенным расходом золы-уноса, которая вследствие развитой поверхности обеспечивает удаление влаги без дополнительной сушки.

Совмещение ингредиентов в агломерированные модификаторы выполняется в порядке: приготовление прямой эмульсии – совмещение с ТДРП – повторное диспергирование с ускорителем твердения – совмещение полученной дисперсии с золой – агломерация полученной смеси в гранулированный порошок модификатора.

Научный интерес представляет разработанная КарГТУ () схема образования гранул модификаторов типа ГКМ (рисунок 8). Практика показывает, что данный подход распространяется и на модификатор типа КМФ.

1 – зерно золы; 2 – адсорбционная пленка, состоящая из
прямой эмульсии; 3 – ТДРП

Рисунок 8 – Схема образования гранулированных
модификаторов типа ГКМ и КМФ

Как видно из рисунка 8 зерно золы, имея развитую поверхность, адсорбирует ПАВ (эмульсию), адсорбционные пленки, склеиваясь между собой, образуют гранулы. Поскольку размеры ТДРП значительно меньше размеров золы (в 1,5-3 раза), зерна резинового порошка как бы "застревают" в неровностях поверхности золы. Дальнейшее перемешивание полученной смеси приводит к тому, что вследствие развития адсорбции ПАВ образуются сетчатые пленки. Эти пленки играют двоякую роль: прикрепляют ТДРП к поверхности золы и склеивают полученные агломераты (зола + ТДРП) в гранулы агломерированного порошка.

Гранулированные модификаторы вследствие образования гидрофобной сетчатой оболочки обладают водоотталкивающими свойствами, то есть гидрофобностью, что обеспечивает сохранность гранул от гигроскопического разрушения при хранении.

В бетоносмесителе при получении бетонной смеси гидрофобные сетчатые оболочки разрушаются, ингредиенты добавок выполняют свое предназначение как модификаторов бетонной смеси и бетона. Данное положение согласуется с результатами научных исследований , , [2, 3, 5, 63].

Применение тонкоизмельченной золы в технологии комплексных гидрофобизирующих добавок обеспечивает, судя по высоким характеристикам модифицированных цементных систем, углубление процессов не только на микро - и макроуровне, но и на наноуровне – уровне надмолекулярных структур. Поэтому применение домолотых зол можно рассматривать как элемент нанотехнологии в производстве высокоэффективных гидрофобизированных бетонов для возведения объектов, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.

Разработанные способы получения комплексных гидрофобизирующих модификаторов типа КМФ и ГКМ в гранулированной отпускной форме можно рассматривать как технологичный вариант получения высокоэффективных гидрофобизированных модифицированных бетонов.

В заключение следует отметить, что в ближайшей перспективе наиболее эффективными будут добавки-модификаторы в виде гранулированных порошков, включая агломераты в цветовом оформлении. Они решат проблему получения цементного камня и бетона с требуемыми гарантированными характеристиками, а разработанная технология и способы получения добавок позволят быстро внедрить в производство многокомпонентные модификаторы полифункционального назначения, которые могут существенно улучшить также технико-экономические и экологические показатели заводов ЖБИ.

3. 3 Способ приготовления водонераспускаемых гидрофобных трегеров

Впервые определение "гидрофобный" было предложено в 40-х годах прошлого столетия. Гидрофобный цемент создан в 1947 году профессором при участии действительного члена Академии строительства и архитектуры . Производство гидрофобного цемента было освоено промышленностью строительных материалов Советского Союза с 1950 года. На основе советского опыта было начато изготовление этого цемента и за рубежом.

Термин "гидрофобизированный" состоит из двух слов: греческого hydor – влага, вода, и phobos – страх, боязнь, то есть гидрофобный цемент обладает свойствами, обеспечивающими водоотталкивание (слабое взаимодействие с водой, частный случай лиофобности).

Гидрофобизация цемента в то время являлась принципиально новым научно-техническим решением, дающим возможность улучшить ряд свойств цементов, бетонов и строительных растворов по отношению к действию воды на разных стадиях изготовления и применения этих материалов [3].

Изготовление гидрофобизированных бетонов на основе гидрофобного цемента с целью предохранения от вредного действия воды и агрессивных растворов носит преимущественно эмпирический характер.

Создание модифицированной структуры сводилось к образованию "вкрапленников" поверхностно-активных веществ гидрофобизирующего действия, от количества которых, как показывает практика, зависит гидрофобный эффект. При этом долговечность бетона в определенной степени зависит от процессов массопереноса в его теле воды или водных растворов агрессивных солей. Снижение фильтрационных характеристик (водопроницаемости, капиллярного подсоса, водопоглощения) можно достичь путем увеличения дозировок гидрофобизирующих добавок. Однако, как показывает практика [1, 2, 5 9], данный технический прием, повышая сопротивляемость бетона проникновению воды в структуру цементного камня, приводит к резкому снижению его прочности и повышению ползучести. Решением этого конфликта может стать совместное применение гидрофобизирующих комплексных модификаторов и гидрофобных водонераспускаемых органоминеральных трегеров (носитель) в виде гранул определенного гранулометрического состава, позволяющее увеличить содержание гидрофобизатора более 10% от массы вяжущего в единице объема цементного камня без потери его прочности.

Применение гидрофобных трегеров совместно с комплексными гидрофобизирующими модификаторами позволит на новом уровне управлять процессами влагомассопереноса, уменьшить разрушительное действие процесса коррозии и корразии цементного материала [5, 9] и увеличить долговечность бетона и железобетонных изделий и конструкций.

Совместное применение гидрофобизирующих комплексных модификаторов и гидрофобных трегеров, названных комплексным гидрофобизирующим модифицированием, позволяет получить цементный камень с сетчатым распределением комплексного гидрофобизатора на поверхности цементных зерен. Образующаяся в цементном камне сетчатая структура гидрофобизатора не препятствует дальнейшей гидратации цемента и способствует получению мелкокристаллических плотных новообразований, обеспечивающих высокую долговечность материала. Зерна гидрофобного трегера, не оказывая заметного влияния на гидратацию и твердение цемента, углубляют и усиливают процессы гидрофобизации цементных систем на микро - и макроуровне и выполняют демпфирующую роль в развитии деструктивных процессов [64, 65].

При участии ученых Карагандинского технического университета ( , ) и ТОО "НИИстромпроект" (Алматы) разработаны способы приготовления гидрофобных водонераспускаемых трегеров. К этим способам относятся:

– грануляция;

– криотехнология;

– экструзия.

Кратко рассмотрим указанные способы.

Грануляция

Технологическая схема приготовления гранулированных гидрофобных (водонераспускаемых) трегеров приведена на рисунке 9.

Расходные емкости: 1 – КОСЖК; 2 – минерального порошка; 3 – портландцемента; 4 – волокнистого наполнителя; 5 – воды; 6 – питатели; 7 – питатель для подачи компонентов в барабанный гранулятор; 8 – гранулятор; 9 – пост опудривания готовых гранул; 10 – пост упаковки готовой продукции

Рисунок 9 – Технологическая схема приготовления гранулированных гидрофобных (водонераспускаемых) трегеров ГТ-М

В основе ее разработки лежит технологическая схема приготовления гранулированных комплексных добавок.

Основные операции изготовления гидрофобных трегеров:

– разогрев КОСЖК до 80-90°С (до приобретения хорошей жидкотекучести);

– подача в барабанный гранулятор минерального порошка и портландцемента в соотношении 1:0,1;

– подача расплава КОСЖК и грануляция с получением гранул не более 5 мм;

– подача воды для упрочнения гранул, которая взаимодействует с цементом и придает им прочность и водонераспускаемость;

– ввод в состав гранул волокнистого наполнителя с целью повышения сохранности гранул при совмещении (перемешивании) их с основными компонентами бетонной смеси;

– опудривание готовых гранул цементом, для улучшения их совместимости с компонентами смеси и обеспечения однородности распределения гидрофобного трегера в объеме бетонной смеси;

– упаковка гидрофобных трегеров в крафт-мешки, складирование и хранение на складе готовой продукции.

В случае необходимости в технологический процесс может включаться операция подсушки полученных в грануляторе гидрофобных трегеров. Пост подсушки оборудуется сразу после гранулятора.

Назначение состава гидрофобных трегеров производят с учетом конъюнктуры строительного рынка, стоимости и наличия сырьевых материалов. Составы гранулированных водонераспускаемых гидрофобных трегеров приведены в таблице 11. В качестве минерального порошка использовали золу Карагандинской ТЭЦ с удельной поверхностью 3500 см2/г или мелкие пески Кулайгирского месторождения с модулем крупности 1,5-2, удовлетворяющие стандартным требованиям. В качестве волокнистого наполнителя применяли акриловые и полиамидные полимерные волокна.

Свойства полученного гидрофобного трегера анализировали по результатам лабораторных испытаний образцов бетона, изготовленных в виде кубов 10х10х10 см.

Таблица 11 – Характеристики гранулированных водонераспускаемых гидрофобных трегеров

Компоненты	Содержание, мас., %
1 вариант	2 вариант	3 вариант	Прототип
Кубовые остатки синте­тических жирных кислот	30	33,2	35	30
Минеральный порошок	35	36,5	40	30
Портландцемент	6	6,5	12	–
Волокнистый накопитель	5	8,6	10	–
Технические лигносульфонаты	–	–	–	30
Вода	Остальное
Примечание: Прототип – контрольный состав бетона с комплексной химической добавкой по авторскому свидетельству № 000 С04И13/24, 1973

Технологический регламент приготовления гранулированного трегера включает общие требования к полученному продукту, которые приведены в таблице 12 [ 61].