Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

П. А. Ребиидер, С. В. Шестоперов, В. В. Стольников, М. И. Хигерович, Б. Г. Скрамтаев, 10. М. Бутт, В. И. Сорокер, Т. М. Беркович, Б. Д. Тринкер и другие установили, что некоторые свойства портландцементов могут быть улучшены, если ввести в них небольшое количество органических ПАВ. При этом, в частности, удается уменьшить потерю активности цемента при длительном хранении, снизить водопотребность, повысить пластичность растворных и бетонных смесей, уменьшить их расслаивание, водоотделение. Кроме того, введение ПАВ позволяет улучшить некоторые свойства затвердевших растворов и бетонов (морозостойкость, коррозионную стойкость и др.).

Все виды органических поверхностно-активных добавок в зависимости от их влияния на поверхностные свойства цементов и цементного камня разделяют на две основные группы: повышающие смачиваемость цементного порошка водой — гидрофильные, и понижающие ее — гидрофобные. В соответствии с этим портландцемеиты с гидрофильными добавками называют пластифицированными, а с гидрофобными добавками — гидрофобными. Изготовляют также пластифицированно-гидрофобиые цементы.

Пластифицирующие добавки можно вводить в различные виды портландцемента как при помоле клинкера с гипсом, так и при изготовлении растворных и бетонных смесей. По ГОСТ 10178—76 (с изм.) разрешается выпускать портландцемеиты различных видов и марок с пластифицирующими или гидрофобизирующими добавками по согласованию с потребителями. Предельное количество этих добавок в портландцемеитах—0,3% по массе вяжущего.

До недавнего времени в качестве пластифицирующей добавки чаще всего применяли концентраты ССБ. Сейчас применяют СДБ. Она, как и ССБ, состоит в основном из кальциевых солей лигносульфоновых кислот с примесью редуцирующих и минеральных веществ и воды. Свойства СДБ практически не отличаются от свойств ранее применявшейся ССБ. СДБ выпускают, подобно ССБ, в виде концентратов: жидких (КДЖ — концентрат дрожжевой жидкий) и твердых (КДТ — концентрат дрожжевой твердый). Свойства СДБ регламентированы ОСТ 81-79-74.

По ГОСТ 10178—76 (с изм.) раствор из смеси пластифицированного цемента с нормальным песком состава 1 :3 и В/Ц — 0,4 должен обладать такой пластичностью, при которой расплыв образца в виде конуса из этого раствора после 30 встряхиваний на встряхивающем столике был бы не менее 125 мм. Расплыв конуса из такого же раствора на портландцементе не превышает обычно 106—115 мм. Пластифицирующее действие различных добавок на портландцементы целесообразно также устанавливать при расплыве конуса 105—ПО мм, но при пониженном водоцементном отношении, что дает возможность оценивать влияние добавки на прочность вяжущего.

Пластифицирующие добавки позволяют получать бетоны или растворы заданной удобоукладываемости и прочности с пониженным расходом цемента (на 5—10 % меньше) по сравнению с бетонами, получаемыми на портландцементе без добавок. При одинаковом расходе пластифицированного цемента получают бетонные смеси равной подвижности, но при меньшем водоцементном отношении, что способствует увеличению плотности, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона.

Вместе с тем введение в цемент органических пластифицирующих добавок отрицательно отражается на скорости гидратации и твердения цемента, особенно в начальные сроки, хотя к 28 сут прочность бетонов на цементах с добавками и без них достигает одинаковых показателей. Это несколько осложняет применение пластифицированного портландцемента в заводском производстве бетонных и железобетонных изделий. Новые исследования показывают, что эффект пластификации в большой мере зависит от подбора той или иной добавки в зависимости от минерального состава и других свойств цемента, а также от количества вводимого пластификатора. Оптимально пластифицированные цементы характеризуются примерно такой же интенсивностью твердения, что и исходные. Это отрицательное влияние некоторых пластифицирующих добавок устраняется также одновременным вводом в бетонные смеси добавок — ускорителей твердения [СаС12) Са(гЮз)г и др.]. Например, по данным Б. Д. Тринкера, введение в бетонные смеси 0,15 % СДБ по массе цемента совместно с NaN03 или Na2S04 (0,5—1 %) не только устраняет замедление твердения, но и в несколько раз повышает морозостойкость бетона.

Пластифицированные портландцементы рекомендуются для бетонных и железобетонных конструкций и сооружений, подвергающихся систематическому замерзанию и оттаиванию или увлажнению в пресной воде и высыханию. При этом необходимо, чтобы цемент по своему химико-минеральному составу удовлетворял требованиям, предъявляемым к специальным видам портландцемента. Эти цементы, наряду с рядовым портландцементом, применяют также при возведении обычных монолитных бетонных и железобетонных конструкций, а также при заводском производстве изделий. Если изделия пропаривают, то режим обработки устанавливают опытным путем.

Введение в портландцементы различных гидрофобизирующих добавок предложено М. И. Хигеровичем и Б. Г. Скрамтаевым. В качестве таких добавок в настоящее время применяют многие вещества, в том числе мылонафт, асидол и др.

Мылонафт — мазеобразное вещество, состоящее преимущественно из натриевых солей нерастворимых в воде органических кислот, извлекаемых из отходов щелочной очистки керосиновых, соляровых и других дистиллятов нефти.

Асидол — густая жидкость, смесь нефтяных кислот, извлекаемых из щелочных отходов, образовавшихся при очистке масляных и соляровых дистиллятов нефти.

Асидол-мылонафт — мазеобразное вещество, смесь свободных нерастворимых в воде нефтяных кислот и их натриевых солей.

ГКЖ-94— полиэтилгидросилоксан, также кремнийорганическое вещество. Обычно они поступают потребителям в виде водной эмульсии. Порошковидные материалы имеют обозначение ГКП.

Гидрофобные добавки вводят в количестве 0,06—0,3 % по массе цемента, считая на сухое вещество. Точное дозирование добавок обязательно.

Гидрофобные поверхностно-активные добавки адсорбируются на зернах цемента в виде тончайших (мономолекулярных) слоев и образуют на их поверхности водоотталкивающую пленку, придающую цементу ряд особых свойств. При недостаточном количестве вводимой добавки цемент приобретает эти специфические свойства лишь частично, а при избыточном количестве увеличивается пористость цементного камня и снижается его прочность вследствие усиленного вовлечения воздуха в бетонную или растворную смесь. Поэтому при производстве гидро-фобизированного цемента оптимальное количество гидрофобных добавок выявляют опытным путем с учетом их свойств, а также клинкера и минеральных добавок. Гид-рофобизирующий эффект дают и такие вещества, как абиетат натрия (СНВ), омыленный древесный пек. Однако применять их менее целесообразно из-за повышенной способности к ценообразованию и вовлечению воздуха в бетонную смесь.

Цементы с гидрофобными добавками отличаются пониженными гигроскопичностью и капиллярным подсосом, способны длительное время сохранять активность при хранении даже в среде с повышенной влажностью воздуха и не превращаться в комки при кратковременном воздействии воды. По ГОСТ 10178—76 (с изм.), цементы с гидрофобизирующей добавкой не должны впитывать в себя воду в течение 5 мин с момента нанесения капли на поверхность вяжущего. В обычный цемент вода впитывается за 1—2 с.

Во время перемешивания растворной или бетонной смеси гидрофобные пленки легко удаляются с частиц цемента зернами заполнителей, в результате чего смесь приобретает способность нормально схватываться и твердеть. Более того, при этом увеличивается однородность смеси, повышается ее пластичность. Последнее объясняется прежде всего смазывающим действием гидрофобных пленок, уменьшающих трение между частицами смеси.

Пластифицирующий эффект гидрофобных добавок проявляется в большей мере в тощих бетонных или растворных смесях и особенно в смесях, содержащих заполнители с неблагоприятным зерновым составом.

В последние годы с успехом начали использовать комплексные гидрофобно-пластифицирующие добавки, содержащие наряду с гидрофобными функциональными группами также и гидрофильные, что придает  им   универсальность воздействия и на тощие, и на жирные растворные и бетонные смеси. Гидрофобные добавки влияют и на процессы твердения, способствуют образованию цементного камня с более однородной и мелкозернистой структурой. Растворы и бетоны на портландцементах с этими добавками характеризуются меньшей водопроницаемостью и повышенной морозостойкостью. Гидрофобные пленки на поверхности зерен цемента несколько замедляют процессы твердения, особенно в первые сроки, однако это с избытком компенсируется положительными свойствами гидрофобизмрованных цементов. Некоторое замедление скорости твердения гидрофобизмрованных цементов иногда устраняют вводом в них 0,5—1 % хлористого магния или сернокислого алюминия. Для этой же цели разработаны многокомпонентные гидрофобно-пластифицирующие добавки, включающие органические вещества, ускоряющие процессы твердения. Свойства таких добавок регламентированы нормативными документами.

Портландцементы с гидрофобными добавками целесообразнее всего применять при изготовлении бетонов для гидротехнического, дорожного, аэродромного и других видов строительства, где наиболее эффективно используются его специальные свойства (повышенная водонепроницаемость, стойкость против попеременного замерзания и оттаивания, увлажнения и высыхания и др.), Весьма рационально применять гидрофобизироваиный цемент для облицовки и оштукатуривания зданий. Это уменьшает опасность появления выцветов.