Корректирование свойств строительных материалов добавками. Добавки-пластификаторы в бетонных смесях (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра Строительного материаловедения и технологий

Курсовая работа

Минеральные, химические и

поверхностно-активные добавки

для строительных материалов

Корректирование свойств строительных материалов добавками.

Добавки-пластификаторы в бетонных смесях

Пояснительная записка

КР-2069823-08.03.01-СТп-11-17

Выполнил:

студент гр. СТ-14                                                                

Руководитель:

к. т.н., доцент                                                                        

Братск 2017

Содержание

Введение        4

1 Модифицированные лигносульфонаты. Классификация и механизм действия        5

2 Основные виды модифицированных лигносульфонатов, их характеристика и назначение        9

3 Свойства бетонных смесей и бетонов, модифицированных лигносульфонатами        12

4 Основные области применения модифицированных лигносульфонатов        14

5 Определение эффективности пластифицирущих добавок        16

6 Разработка руководства по применению добавок в бетоне        17

Заключение        27

Список использованных источников        28

       

Введение

Задача повышения эффективности и качества бетона и железобетона была и остается весьма актуальной и в полной мере не может быть успешно решена без использования в технологии бетона химических добавок.

Химические добавки, являясь одним из самых простых и доступных технологических приемов совершенствования свойств бетона, позволяют существенно снизить уровень затрат на единицу продукции, повысить качество и эффективность большой номенклатуры железобе-тонных конструкций, увеличить срок службы как конструкций, так и зданий и сооружений в целом. Поэтому применение химических добавок в технологии бетона в мировой практике уделяется огромное внимание

Развитие строительной индустрии в последнее десятилетие осуществляется под знаком все возрастающих требований по рациональному и эффективному использованию сырьевых и энергетических ресурсов. Это затрагивает в принципе развитие всех отраслей промышленности строительных материалов, и, прежде всего – изготовление сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

Практическое решение проблемы эффективного использования сырьевых и энергетических ресурсов в производстве сухих и готовых растворных и бетонных смесей, бетона и железобетона, как сборного, так и монолитного в полной мере возможно лишь при широком и всестороннем использовании химических добавок.

По прогнозам специалистов, доля бетонов с добавками в нашей стране в ближайшие годы должна возрасти до 50% и более. При этом основной упор, вероятно, будет сделан на производство и применение пластификаторов, комплексных добавок различного назначения, суперпластификаторов и противоморозных добавок.

Целью выполнения данной работы является закрепление знаний, полученных при изучении дисциплины «Минеральные, химические и поверхностно-активные добавки для строительных материалов».

1 Модифицированные лигносульфонаты. Классификация и механизм действия

Лигносульфонаты технические модифицированные (ЛСТМ) являются продуктом сульфирования содержащегося в древесине природного полимера - лигнина с добавкой карбамидной смолы в качестве модификатора и представляют собой полидисперсную соль коричневого цвета с запахом сернистых соединений. ЛСТМ не растворяются в органических растворителях, слабо растворимы в воде и хорошо растворимы в щелочах при нагревании. Температура плавления – 140 - 160 °С.

В соответствии с классификацией добавок по ГОСТ 24211-2008 суперпластификаторы (СП) относятся к добавкам, регулирующим свойства бетонных смесей, а в группе пластифицирующих добавок занимают первое место. Это обусловлено чрезвычайно высоким эффектом разжижения бетонной смеси без снижения прочности бетона во все сроки испытания.

По своему химическому составу все суперпластификаторы (СП) можно условно разделить на четыре группы:

– к первой группе относят СП на основе сульфированной меламиноформальдегидной смолы;

– ко второй группе относят добавки на основе продуктов поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида;

– третья группа объединяет продукты поликонденсации окси-карбоновых кислот;

– в четвертую группу включены модифицированные лигносульфонаты [1].

Классификация суперпластификаторов представлена в таблице 1.

Таблица 1– Классификация суперпластификаторов

Обозначение	Классификация суперпластификаторов	Относительная стоимость сухого поли - мера, %
По составу	По основному эффекту в механизме действия
НФ	На основе сульфированных нафталин-формальдегидных поликонденсатов	Электростатический	40
МФ	На основе сульфированных меламинфор-мальдегидных поликонденсатов	Электростатический	80
ЛСТ	На основе очищенных от сахара лигносульфанатов	Электростатический	20
П	На основе поликарбоксилатов и полиакрилатов	Стерический	100

Модифицированные лигносульфонаты, хотя и наименее эффективные из числа известных суперпластификаторов, но имеют не высокую стоимость, промышленное производство и применение ЛТМ (лигносульфонаты технические модифицированные) не вызывает особых сложностей благодаря доступности исходных материалов, простоте и невысокой стоимости необходимого оборудования.

Пластифицирующий эффект таких добавок обусловлен их принадлежностью к категории поверхностно-активных веществ, что приводит к образованию на поверхностях частиц цемента и тонкодисперсной фракции заполнителей мономолекулярных адсорбционных оболочек, снижающих внутреннее трение в бетонной смеси. Кроме того, наблюдается и пептизирующее действие добавки, противодействующее образованию флоккул из цементных частиц в процессе гидратации. Явление пептизации цементных частиц приводит в свою очередь к увеличению удельной поверхности частиц и оказывает положительное влияние на интенсивность процессов гидратации и структурообразования цементного камня. Продолжительность пластифицирующего эффекта зависит от многих факторов.

Модифицированные лигносульфонаты обладают высокой поверхностной активностью и значительно снижают поверхностное натяжение на границе вода-воздух, о чем свидетельствует сильное воздухововлечение добавки. Высокая степень пластификации смеси вызывает некоторое водовыделение, хотя за один час водовыделение из состава смеси с МЛСТ в три раза меньше, чем из смеси с СДБ.

Такие добавки, не изменяя состав продуктов твердения цемента, ускоряют скорость процесса гидратации и, при этом, зрелая структура цементного камня формируется в более раннем возрасте, чем для цемента без добавок. Следовательно, добавки играют роль катализатора в системе цемент-вода и ускоряют скорость взаимодействия минералов цемента с водой. Они не изменяют термодинамику процесса гидратации цемента, но влияют на кинетику взаимодействия минералов с водой и структурообразование цементного камня. Катализирующее влияние добавок процессов гидратации и твердения цемента проявляется благодаря их адсорбции и образованию моно - и полимолекулярных слоев на поверхности гидратированных частиц.

Значительной адсорбционной способностью обладают продукты гидратации С3А, например С3АН6, С3S и некоторые другие минералы цемента. Адсорбция добавок на поверхности новообразований цемента приводит к диспергированию частиц и значительному возрастанию их удельной поверхности. Например, при адсорбции технических лигносульфонатов удельная поверхность гидратированных частиц C3S возрастает до 70·103 м2/кг. В водной среде наблюдается значительное диспергирование C3S и проникновение лигносульфоната в межслоевое пространство фазы С-S-H. Фаза Са(OH)2 также необратимо адсорбирует добавку, что сопровождается диспергированием частиц. В результате возрастания площади гидратированных частиц и их диспергирования происходит их дезагрегация, уменьшается межфазовая энергия в системе «вода - твердое тело», освобождается большая часть воды, которая и обеспечивает пластифицирующий эффект добавки. Кроме того, образующиеся адсорбционные слои на поверхно - сти новообразований цемента способны сглаживать микрошероховатости частиц и уменьшать силу трения между ними (рисунок 1). [1].

I - частицы цемента; II - молекула

Рисунок 1 - Принцип действия модифицированных лигносульфонатов

Адсорбция добавок на поверхности гидратированных частиц цемента происходит в основном функциональными группами, которые располагаются вдоль поверхности твердой фазы. Часть этих функциональных групп остается неадсорбированной и поэтому гидрофилизирует цементное тесто, обеспечивая связанность цементсодержащей смеси при высокой степени пластификации, предотвращает водовыделение из ее состава. Адсорбция добавок на поверхности частиц цемента влияет на морфологию образования гидратных фаз и изменяет их форму: они становятся короче и тоньше, изменяется их анизотропия.

Образуется блочно-ритмичная структура гидратных фаз, однако в результате экранизации их поверхности добавками тормозится рост кристаллов, следовательно, структура цементного камня становится более дисперсной и мелкокристаллической. [2].