» » Отечественный гиперпластификатор для бетона.


Отечественный гиперпластификатор для бетона.

Отечественный гиперпластификатор для бетона. Введение Как известно при приготовлении бетонных смесей для монолитного и сборного железобетона используются различные химические добавки, позволяющие регулировать как свойства бетонных смесей, так и характеристики затвердевающего бетона. При этом в настоящее время практически используется только один вид химических добавок, а именно пластификатор, который позволяет повысить удобоукладываемость бетонных смесей или же увеличить прочность бетона за счет водоредуцирующего эффекта. На втором месте по объему использования находятся замедлители схватывания бетонных смесей, поскольку проблема транспортирования бетонных смесей достаточно актуальна в больших городах из-за заторов автотранспорта. Часто замедлители схватывания совмещают с пластификаторами, создавая комплексные добавки. Ускорители твердения бетона используются достаточно редко, поскольку ускорение твердения за счет тепловой обработки значительно эффективнее и дешевле. Другие добавки - замедлители твердения, повышающие морозостойкость и коррозионную стойкость, гидрофобизаторы и прочие используются еще более редко. Хотелось бы отметить, что согласно действующим нормативным документам( в частности ГОСТ 24211-2008), пластифицирующие добавки разделяют на пластифицирующие и суперпластифицирующие. К сожалению эта классификация очень условна и фактически любую пластифицирующую добавку можно отнести как к первому так и ко второму типу просто изменив ее дозировку.

Например при дозировке добавки С-3 равной 0,2% она переведет бетонную смесь из осадки конуса 2-4 сантиметра в смесь с осадкой конуса 10-12 сантиметров и может считаться пластификатором, а при дозировке 0,6% она доведет бетонную смесь до осадки конуса 22-24 сантиметра и уже может быть отнесена к суперпластификаторам. При этом прочность через 3 суток нормального твердения и после тепловой обработки( как предписывает ГОСТ 24211-2008) в сравнении с бетонной смесью без добавки не снизится. Аналогичная ситуация с водоредуцирующими добавками и с добавками повышающими прочность. В связи с изложенным с точки зрения автора необходимо в новой редакции ГОСТ 24211 объединить пластифицирующие и водоредуцирующие добавки в один вид, а именно пластифицирующе-водоредуцирующие и установить для них единые критерии эффективности, в том числе по прочности в начальный период твердения бетона начиная с 12 часов твердения при 20 градусах. Основные принципы производства Авторскому коллективу в 1983 году была поставлена задача создать пластификатор для высокопрочных самоуплотняющихся бетонов не уступающий зарубежным и отечественным, но более дешевый и главное более доступный по сырью, поскольку наиболее качественное сырье для таких пластификаторов(меламин) было весьма дорого, а нафталин являлся дефицитным продуктом[4]. Одним из главных условий при постановке задачи являлась также возможность производства нового пластификатора на имевшейся установке по производству добавок для бетона, которая была оснащена достаточно простым оборудованием, позволявшем наладить производство в так называемых полевых условиях. К моменту начала работы по созданию новой добавки у авторского коллектива уже был опыт создания пластифицирующих добавок. К примеру создание добавки 40-03, которая была значительно дешевле аналога (добавки С-3), поскольку вместо нафталина в производстве использовались нафталинсодержащие отходы нефтепереработки. Имелся также опыт по промышленному производству добавки 10-03 на основе меламина на собственной установке небольшой производительности.

Общеизвестно, что существенным недостатком производства нафталин - и меламин-формальдегидных пластификаторов является многостадийность и сложность процесса производства, высокая стоимость и дефицитность исходных реагентов. Поэтому в качестве основы для новой добавки были выбраны существовавшие в то время пластификаторы на углеводной основе. Эти добавки были достаточно эффективны, но они существенно замедляли скорость твердения бетонов в раннем возрасте и при тепловой обработке. Было предложено решать эту проблему за счет модификация углеводов непосредственно в процессе их синтеза продуктами попутных химических реакций. За основу производства новой добавки была принята реакция конденсации формальдегида, а в качестве катализатора предложено использовать гидроокись кальция. На основе проведенных исследований были установлены оптимальные параметры процесса производства, в том числе температура процесса и соотношение компонентов[1]. Практическая реализация технологии В результате экспериментов была разработана так называемая «Базовая добавка КФ»( что расшифровывается как «конденсированный формальдегид»), проведены сравнительные испытания полученной добавки с различными пластификаторами (табл. 1), а также определены свойства бетонных смесей и прочность бетона в зависимости от ее дозировки ( табл. 2). Способы получения добавки были защищены авторскими свидетельствами на изобретения[2,3]. Как видно из таблиц добавка КФ по своим свойствам не уступает добавкам на основе нафталина и меламина, поскольку позволяет получать самоуплотняющиеся бетонные смеси с осадкой конуса 21…25 сантиметров и бетоны марки М 600 - М800.

Из таблицы 2 видно также, что пластификатор КФ позволяет снижать водо-цементное отношение до 40% , что сравнимо с современными добавками на поликарбоксилатной основе. Нет сомнения, что при использовании крупного заполнителя кубовидной формы из высокопрочных пород добавка обеспечит получение бетонов с прочностью 120-150МПа. Целью дальнейших работ по совершенствованию базовой добавки КФ было найти способы сохранения ранней прочности бетона и повышенной жизнеспособности бетонных смесей. При анализе литературных источников было выяснено, что блокировка активных центров трехкальциевого алюмината в цементе позволяет увеличивать сроки схватывания цементных систем, а также и то что некоторые соединения аминов активируют трехкальциевый силикат и ускоряют реакцию гидратации. При попытке реализовать эти принципы при синтезе добавки КФ оказалось, что дозирование аминов должно проводиться настолько тщательно, что это практически не реализуемо. Как альтернатива нами было предложено провести синтез добавки КФ таким образом, чтобы образование аминов происходило в процессе самой реакции конденсации. Оптимальная температура процесса синтеза, найденная в процессе проведенных экспериментов составила 60-80 градусов и что очень важно реакция синтеза могла осуществляться при атмосферном давлении. Результаты испытания полученной добавки в представлены в таблице 3. Проведение работ в этом направлении позволило разработать еще несколько модификаций базовой добавки, которые в частности обеспечивали: - повышение стойкости к сульфатной агрессии в 2 раза (коэффициент стойкости повысился с 0,63 до 1,2) - снижение газонепроницаемости на два порядка (с 8.10 до 1,4.10 Был разработан технологический регламент и технические условия на производство добавок серии КФ. Промышленный выпуск был налажен на вышеупомянутой установке в цехе пластификаторов одной из войсковых частей Минобороны.

Всего в период с 1985 по 1990 годы с применением пластификаторов серии КФ было произведено и уложено в бетонные конструкции Минобороны ( взлетно-посадочные полосы аэродромов, подземные и прочие сооружения) около 500 тысяч кубометров бетона марок от М400 до М800. Выводы 1. В отличие от пластификатора С-3 и 10-03, которые являются аналогами японской добавки Mighty100 и немецкой Melment F10, добавка КФ это полностью отечественная разработка. Способы ее получения защищены авторскими свидетельствами на изобретения[2,3]. 2. Для производства добавки не требуется дефицитное и дорогостоящее сырье. Процесс производства осуществляется в одну стадию при атмосферном давлении и температуре 60 - 80 градусов и не требует сложного оборудования[1]. 3. Себестоимость производства добавок типа КФ в 2-3 раза ниже, чем у нафталин-формальдегидных пластификаторов и в 10-20 раз ниже для добавок на основе поликарбоксилатов. Список литературы 1. Илингин О. В., Сердюк В. Н., Башлыков Н. Ф., Несветайло В. М., Богомолов Е. М., Бабаев Ш. Т. Исследования по созданию новых эффективных материалов для специальных сооружений // Отчет по НИР шифр 2М № 18105 Рейсмус-42// Военно-инженерный Краснознаменный институт имени А. Ф.Можайского, 1987 2. Давыдов А. Л., Илингин О. В., Сердюк В. Н., Башлыков Н. Ф. Способ приготовления бетонной смеси // Авторское свидетельство СССР № 221463 с приоритетом от 15.01.1984 года// Войсковая часть 89515, 1985 3. Илингин О. В., Сердюк В. Н., Давыдов А. Л., Башлыков Н. Ф. Способ приготовления бетонной смеси // Авторское свидетельство СССР № 221708 с приоритетом от 25.06.1984 года// Войсковая часть 89515,1985 4. Илингин О. В., Сердюк В. Н., Несветайло В. М., Богомолов Е. М. и другие. Материалы заявки на соискание премии Ленинского комсомола в области науки и техники// Войсковая часть 52690,1986 В. М. Несветайло, канд.

техн. наук, главный специалист

dle