Модификаторы в строительной технологии (стр. 19 )

Такие явления изучал при хемосорбции ПАВ на поверхности гидрофильных твердых тел. Им было развито, ставшее классическим, учение Ленгмюра об ориентированном расположении молекул и установлено влияние химической фиксации полярных групп на эту ориентацию. Направленные наружу углеводородные цепи взаимодействуют друг с другом, создавая гидрофобные оболочки [54].

При анализе результатов исследований о влиянии гидрофобизирующих добавок на цементные материалы следует увязать их с современными представлениями о процессах гидратационного твердения неорганических вяжущих веществ.

Механизм действия суперпластификаторов, как видно из трудов , , Коллепарди, имеет свою специфику. Отметим научные воззрения , в которых механизм действия суперпластификаторов различных классов в цементных системах связывается с протеканием ряда процессов, в число которых вошли: а) адсорбция моно - или полимолекулярных ПАВ на поверхности, главным образом, гидратных новообразований; б) коллоидно-химические явления на границах раздела фаз в присутствии ПАВ; в) величина ς-потенциала.

Адсорбционная способность органических соединений зависит, в первую очередь, от длины углеводородной цепи и молекулярной массы соединения [31]. , исходя из того, что суперпластификаторы представляют собой смесь олигомеров и полимеров, содержащих молекулы различной степени полимеризации, установил большую адсорбционную активность высокомолекулярных соединений на гидрофильной поверхности цементных частиц. Адсорбция ПАВ на поверхности новообразований уменьшает величину межфазовой энергии, что облегчает дезагрегацию частиц вяжущего. При этом высвобождается большая часть воды, которая и обеспечивает пластифицирующий эффект. Кроме того, образовавшиеся адсорбционные слои способны сглаживать микрошероховатость частиц, уменьшая коэффициент трения между ними [1].

Определенный научный интерес в развитии теории механизма действия ПАВ представляет положение о возможных типах образования хемосорбционных слоев на поверхности цементных частиц в зависимости от расположения реакционно-способных групп в молекуле поверхностно-активного вещества в связи с величиной "посадочной площадки" на частицах цемента и толщины монослоя от молекулярной массы олигомера (рисунок 12).

а)

б)

в)

а – тип I – молекулы с реакционноспособными группами в боковой цепи; б – тип II – молекулы с активными концевыми группами; в – типы III-V – молекулы с боковыми и концевыми реакционноспособными группами

Рисунок 12 – Возможные типы образования хемосорбционных слоев на поверхности цементных частиц в зависимости от расположения реакционно-способных групп в молекуле ПАВ

Для характеристики и оценки эффективности ПАВ, особенно суперпластификаторов, ряд авторов придает немаловажное значение величине термодинамического потенциала поверхности частиц твердой фазы. Роль ς – потенциала сводится к тому, что вследствие адсорбции ПАВ частицы твердой фазы приобретают одноименный заряд (количественно оценивается величиной ς – потенциала), что приводит к их отталкиванию. В результате облегчается взаимное перемещение частиц и затрудняется их коагуляция, что и обусловливает пластифицирующий эффект в цементных системах [1].

4. 2 Влияние модификаторов на свойства смесей из клинкерных минералов

В опытах использовали чистые клинкерные минералы: трехкальциевый силикат (C3S), двухкальциевый силикат (C2S), трехкальциевый алюминат (С3А), четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF), тонкость помола которых была такой, что они полностью проходили через сито № 000 [7].

Подвижность теста из клинкерных минералов определяли по расплыву на стекле цилиндра диаметром 15 и высотой 20 мм после десяти встряхиваний исследуемой смеси.

Для определения сроков схватывания индивидуальных клинкерных минералов использовали прибор Вика, в котором вместо кольца для укладки исследуемого теста применяли форму – цилиндр диаметром 15 и высотой 20 мм.

Результаты определения подвижности и сроков схватывания цементного клинкера с химическими добавками приведены в таблице 13. Отношение массы воды к массе C3S, C2S и цемента было принято равным 0,42, а к С3А и C4AF – равным единице.

Таблица 13 – Влияние органоминеральной добавки (ОМД) на подвижность и сроки схватывания теста из индивидуальных клинкерных минералов

Минерал	Вид добавки и содержание, масс., %	Подвиж­ность, мм*	Сроки схватывания
начало	конец
ч	мин.	ч	мин.
C3S	Без добавки	46/100	0	26	0	37
0,3% ГПД+3% ННХК (ОМД)	56/122	1	45	2	25
0,3% ГПД	67/146	1	06	2	30
З% ННХК	50/109	2	24	3	30
C2S	Без добавки	66/100	1	02	2	50
0.3% ГПД+З% ННХК (ОМД)	75/100	2	50	5	00
0,3% ГПД	86/133	0	50	1	35
3%ННХК	67/100	2	45	4	45
C3A	Без добавки	30/100	0	23	0	35
0,3% ГПД+3% ННХК (ОМД)	65/217	0	17	0	27
0,3% ГПД	36/120	0	12	0	22
3%ННХК	53/177	1	27	2	27
C4AF	Без добавки	33/100	0	22	0	37
0,3% ГПД+3% ННХК (ОМД)	66/218	0	13	0	28
0,3% ГПД	38/112	0	14	0	23
3%ННХК	55/175	1	28	2	27
Портландце­мент, низкоалю­минатный	Без добавки	56/100	1	30	2	55
0,3% ГПД+3% ННХК (ОМД)	85/151	1	58	2	10
0,3% ГПД	80/143	2	15	3	40
3%ННХК	56/100	0	7	0	17
Примечание: «в числителе» абсолютные значения, «в знаменателе» относительные значения

Данные таблицы 13 позволили установить, что добавка ОМД и ее составляющие ГПД и ННХК изменяют подвижность и сроки схватывания клинкерных минералов. По эффективности влияния добавок на подвижность и сроки схватывания, исследуемые клинкерные минералы могут быть расположены по убыванию в ряды, которые показаны в таблице 14.

Таблица 14 – Ряды эффективности влияния добавки ОМД и ее составляющих ГПД и ННХК на подвижность и сроки схватывания индивидуальных клинкерных минералов

Вид добавки	Свойства клинкерных минералов	Ряд клинкерных минералов
ОМД	Подвижность	С3А = C4AF > C2S > C2S
Сроки схватывания	С3А = C4AF > C2S > C2S
ГПД	Подвижность	C3S > C2S > C2A = C4AF
Сроки схватывания	C3A = C4AF > C2S > C3S
НХК	Подвижность	C3A = C4AF > C3S > C2S
Сроки схватывания	C3A = C4AF > C3S > C2S

Можно отметить, что ОМД лучше пластифицирует С3А и C4AF, чем C3S и C2S. При этом ННХК усиливает действие ГПД на С3А и C4AF примерно на 40% без учета пластифицирующего действия ННХК, т. е. ННХК оказывает синергирующее действие на эмульсию ГПД в направлении увеличения подвижности.

и отмечают, что поверхностно-активные вещества незначительно адсорбируются на С3А и C4AF и поэтому хуже пластифицируют бетоны на высокоалюминатных цементах. В наших опытах ГПД также хуже пластифицирует С3А и C4AF, чем C3S.

Скорость структурообразования теста из С3А с химическими органоминеральными добавками была выше, чем у теста из C3S и C2S, т. е. результаты опытов согласуются с выводами и , что при введении в цемент добавка ННХК вступает в реакции соединения с С3А с образованием двойных солей, которые участвуют в формировании структуры цементного камня. С наибольшей скоростью выкристаллизовывается гидрохлоралюминат кальция.