Модификаторы в строительной технологии (стр. 4 )

– создание и применение химических добавок - один из реальных путей совершенствования технологии и получения бетонов с заданными свойствами;

– отечественные суперпластификаторы по своим технико-экономическим показателям близки к лучшим зарубежным образцам;

– обоснованность применения суперпластификаторов должна подкрепляться технико-экономическими расчетами.

Массовое применение суперпластификаторов должно осуществляться с всесторонним анализом их эффективности и учетом стоимости добавки. Принятые наименования добавок не всегда точно отражают суть модификатора, его функциональное назначение. В первую очередь это относится к суперпластификаторам, особенно если они применяются в комплексе с другими химическими добавками, и этот комплекс обеспечивает проявление эффекта синергизма в цементных системах с существенным улучшением основных физико-технических свойств бетона (морозостойкость, коррозиестойкость, водонепроницаемость и др.), что позволяет применять его при строительстве объектов различного назначения, особенно работающих в тяжелых условиях.

Для уточнения наименования химических добавок предлагается модификаторы, которые надежно проявляют в цементных системах несколько положительных эффектов (например, эффекты редуцирования, гидрофобизации, значительного повышения прочности, морозостойкости и другие на основе проявлений эффекта синергизма ингредиентов химической добавки), называть "высокоэффективными модификаторами", а полученные бетоны - "высокоэффективными модифицированными бетонами". В некоторых случаях возможно применение алогизма "супер", тогда такие добавки и бетоны будут соответственно наименоваться "супермодификаторы" и "супермодифицированные бетоны". Кстати, немецкие специалисты фирмы Rhein-Chemotechnik GmbH модификаторы аналогичного действия называют "Hyper" – "сверх", например модификатор Hypcrflow 2000 (FM), который применяют для получения высокопрочных бетонов (≥В65) или бетонов "самоуплотняющихся".

Исходя из научно-практического опыта предприятий стройиндустрии по применению химических добавок можно определить ряд высокоэффективных модификаторов (супермодификаторов), отвечающих современным требованиям производства бетонов различного назначения. К числу таких комплексных химических добавок предлагается отнести органоминеральную добавка (ОМД), состоящую из ГПД плюс ННХК; комплексную органоминеральную добавку (КОМД-С), состоящую из КОД-С плюс нитрит натрия; органоминеральную добавку (КОД-СТ), состоящую из КОД-С плюс тиосульфат натрия; битумную металлорганическую дисперсию (БМД-С); суперпластификатор С-3 плюс КОД-С, суперпластификатор "10-03" плюс соль неорганической кислоты. Указанные высокоэффективные добавки применяются в различной отпускной форме – в виде водных растворов или твердых продуктов (таблеток, гранул, порошков).

Добавка ГПД (разработчик МИСИ им. Куйбышева – , , ) представляет собой прямую эмульсию кубовых остатков синтетических жирных кислот (КОСЖК) в 50%-ном водном растворе сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), т. е. она состоит из компонентов, содержащих гидрофобизирующие и гидрофилизирующие функциональные группы. Такой комплекс позволяет устранить нежелательные свойства гидрофобизаторов и гидрофилизаторов.

КОД-С – прямая эмульсия соапстока в 30%-ном водном растворе СДБ в соотношении 1:1 в пересчете на сухое вещество. Эти компоненты в бетонной смеси оказывают друг на друга синергируюшее действие (усиление) в направлении увеличения удобоукладываемости бетонной смеси от 3-4 см ОК до 16-18 см [9, 12].

Введение в состав бетонной смеси, предназначенной для изготовления центрифугированных труб, 0,2% КОД-С от массы цемента позволяет снизить расслаиваемость бетонных смесей; уменьшить в 3-4 раза количество отжимаемого внутрь трубы цементно-песчаного шлама, сливаемого в отстойник канализации; сократить продолжительность центробежного формования труб на 15%; увеличить оборачиваемость форм; повысить водонепроницаемость в 3-4 раза и улучшить товарный вид изделий. При сохранении заданной подвижности бетонной смеси модификатор – КОД-С уменьшает расход цемента без снижения прочности при сжатии на 8-12%, капиллярный подсос пропаренных изделий на 42-45%, водопоглощение на 30-33%, а при одинаковом расходе цемента увеличивается прочность бетона при сжатии на 25-35%.

Эффективность ГПД и КОД-С можно значительно повысить, применяя их в комплексе с солями неорганических кислот. Наибольшая эффективность достигается при совмещении ГПД с нитрит-нитрат-хлоридом кальция – получается модификатор ОМД и КОД-С с нитрит-натрием - модификатор КОМД-С. Добавки ОМД и КОМД-С вызывают синергический эффект в сторону роста удобоукладываемости (до O. K. - 20-22 см), прочности (на 30-40%), водонепроницаемости (на 1-2 степени), морозостойкости и долговечности (в 2-3 раза и более).

Влияние на цементные системы солей неорганических кислот (хлорида кальция; нитрата кальция; нитрат- нитрит – хлорида кальция и других) рассмотрены в трудах , и других исследователей. Действие на бетон комплексных добавок, состоящих из ПАВ и электролитов, в основном рассматривается как сумма функциональных действий отдельных компонентов в процессах формирования структуры цементного камня. Действие комплексных добавок – сложный, многогранный процесс, требующий дальнейшего изучения. указывает, что для более точного понимания закономерностей действия комплексных добавок, нужно учитывать особенности их воздействия на бетоны, обусловленные взаимным влиянием каждого компонента в подобных композициях [13, 14].

Научно-практический интерес представляют исследования, в которых отмечается, что эффект гидрофобизации межпоровых мембран с течением времени не исчезает. Гидрофобизированные бетоны имеют больший "запас" клинкерного фонда, чем бетоны без добавок. Бетоны с гидрофобизирующей добавкой, служившие в конструкциях дороги в течение 20 лет и испытанные затем на морозостойкость, после 250 циклов имели еще коэффициент морозостойкости 0,78-0,96 [9].

Следует отметить, что ранее были проведены исследования гидрофобизированных бетонов, и при этом не было обнаружено признаков их разрушения после 1500 циклов замораживания и оттаивания.

Применение гидрофобизирующих добавок позволяет изготавливать эффективные литые (самоуплотняющиеся) бетонные смеси для устройства дорожных покрытий, а также производить бетонирование дорог способом раннего замораживания бетона.

Гидрофобизирующие добавки улучшают теплотехнические свойства бетона. Наиболее эффективными в этом отношении, как показали исследования, проведенные , , и другими, являются битумная эмульсия (БЭ) и битумная металлорганическая дисперсия (БМД-С). Применение этих добавок обеспечивает улучшение теплофизических характеристик бетона, используемого для устройства теплых полов в животноводческих помещениях. Установлено, что интенсивность поглощения физиологического тепла животных гидрофобно-поризованным керамзитобетоном в процессе эксплуатации этого материала в конструкции пола в 2,6 раза меньше, чем древесиной.

Как было показано выше, в области разработки и использования суперпластификаторов в свое время достигнуты определенные успехи. Однако объем применения высокоэффективных добавок в технологии бетонных работ пока еще находится в неудовлетворительном состоянии. Это, в первую очередь, связано с дефицитностью исходных продуктов для производства суперпластификаторов типа "10-03" и С-3, а с другой стороны – с их высокой стоимостью. Поэтому для дальнейшего расширения границ применения и увеличения объема производства железобетонных изделий и конструкций и возведения монолитных сооружений с использованием супепластификаторов необходимо было изыскать пути разработки подобных добавок из недефицитного сырья, имеющего сравнительно невысокую стоимость. При этом требовалось провести всестороннее исследование влияния новых типов суперпластификаторов на свойства цементных систем. В связи с этим ВНИИжелезобетоном и ИНХП АН бывшей Азербайджанской ССР при непосредственном участии был разработан качественно новый суперпластификатор под условной маркировкой "40-03" из побочных продуктов нефтехимии, отличающийся высокой эффективностью и сравнительно низкой стоимостью [15].

Функциональные возможности суперпластификаторов и гидрофобизирующих добавок увеличиваются в случае их совместного применения. Наибольшая эффективность выявлена у комплексных добавок С-3 плюс КОД-С, С-3 плюс КОМД-С. Эти многокомпонентные добавки позволяют получать бетоны с заданными свойствами. При этом достигается экономия расхода суперпластификатора до 50%, что снижает стоимость бетона.

Шагом вперед в технологии модифицированных бетонов можно назвать разработанный МИСИ им совместно с НИИЖБом и КазГАСА способ приготовления многокомпонентных химических добавок, в частности гидрофобизирующего действия, в виде сухого совмещенного продукта (брикетов, гранул, таблеток, гранулированного порошка и т. д.). В основу технологии таких добавок могут быть положены различные способы, в том числе агломерация, которая как способ окускования мелких материалов широко распространена на различных предприятиях многих отраслей экономики. , , рассматривая вопросы теории и практики агломерирования порошкообразных силикатных материалов (портландцементные смеси, стекольная шихта, фарфорофаянсовые массы, аглопорит, керамзит и др.), отмечают его эффективность [16, 17].

На практике наибольшее применение получили гранулированные модификаторы, разработанные совместно с , , [18, 19]. В основе способа грануляции добавок из жидких компонентов лежит процесс их естественного высыхания на сильно развитой поверхности минеральных частиц золы-уноса. Зола-унос, имеющая развитую поверхность (до 4000 см2/г), обеспечивает интенсивное испарение воды при совмещение с водным раствором добавки. Продолжительность испарения воды из гранулированного порошка до влажности 5-8% составляет 6-8 ч. Модификаторы в виде гранул хорошо растворяются в воде, что обеспечивает требуемую технологичность их применения в технологии строительных материалов [9].