24. Пластификаторы и суперпластификаторы. Рациональное применение суперпластификаторов.

Основным преимуществом суперпластификаторов является то, что при одинаковых значениях водоцементного отношения они значительно повышают подвижность бетонных и растворных смесей, не снижая прочностных показателей затвердевших смесей. Использование суперпластификаторов в составах сухих строительных смесей в комбинации с другими модифицирующими добавками позволяет создавать высокопрочные самонивелирующиеся строительные растворы, предназначенные как для ручного, так и для механизированного нанесения.

В России в соответствии с ГОСТ 24211-91 суперпластификаторы относятся к пластифицирующим добавкам 1-ой группы, обеспечивающим увеличение подвижности бетонной смеси от П1 с обеспечением осадки конуса 2-4 см до П5 без снижения прочности бетона во все сроки испытания. Различают суперпластификаторы, искусственно синтезированные и полученные в результате переработки сырья животного происхождения. В качестве суперпластификаторов животного происхождения используют казеин. Однако в настоящее время применение казеина, в силу ряда причин, ограничено во многих европейских странах, и поэтому в данной статье основное внимание уделено искусственно синтезированным суперпластификаторам.

В зависимости от химической основы различают следующие виды суперпластификаторов:

- суперпластификаторы на основе сульфированных меламинофор-мальдегидных соединений и комплексов на их основе;

- суперпластификаторы на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений и комплексов на их основе;

- супер пластификаторы на основе модифицированных лигносульфанатов;

- суперпластификаторы на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров.

Первые три вида известны с самого начала промышленного применения суперпластификаторов, поэтому их часто называют традиционными. Механизм действия традиционных суперпластификаторов упрощенно можно представить следующим образом. Так как суперпластификаторы относятся к поверхностно активным веществам, то их основное свойство заключается в том, что молекулы таких веществ адсорбируются на поверхности частиц цемента и формирующихся новообразований, образуя тончайший моно- или бимолекулярный слой, при этом уменьшается межфазовая энергия сцепления и облегчается дезагрегация частиц.

Вместе с тем освобождается иммобилизированная вода, которая играет роль пластифицирующей смазки. Кроме того, адсорбированный слой сглаживает микрошероховатость частиц, уменьшая тем самым коэффициент трения между частицами. И, наконец, создание одноименного электрического заряда в результате адсорбции суперпластификатора на поверхности частиц твердой фазы исключает возможность их сцепления за счет электростатических сил и тем самым снижает вязкость суспензии. В процессе гидратации с ростом кристаллов новообразований постепенно прекращается отталкивающие действие одноименного электрического заряда и строительный раствор теряет подвижность.

В отличие от традиционных суперпластификаторов, действие суперпластификаторов четвертого вида ввиду особенностей структуры используемых полимеров, в основном базируется на стерическом эффекте, благодаря которому снижается трение компонентов суспензии строительного раствора. Такие суперпластификаторы во многих зарубежных странах называют сверхсупер или гиперплатификаторами.

Применение различных видов суперпластификаторов в составах сухих строительных смесей при одинаковом водоцементном отношении способствует увеличению подвижности строительных растворов по сравнению с контрольным составом без супер пластификатора. Однако с течением времени данный эффект уменьшается или происходит его полное прекращение (табл.1). Различная продолжительность пластифицирующего эффекта при прочих равных условиях зависит в первую очередь от строения молекул различных суперпластификаторов и их принципов действия. Применительно к изменению прочностных характеристик, сравним прочность на сжатие строительных растворов с использованием суперпластификаторов различных видов и контрольного образца без суперпластификатора при равной подвижности строительного раствора равной 28 см.

Для получения равнопрочного бетона одинаковой подвижности с применением суперпластификатора и без него, на один кубический метр бетона затрачивается на 15 процентов меньше цемента. Это достигается за счёт снижения количества воды затворения, но благодаря применению пластификатора сохраняется нужная подвижность бетона.

• Увеличение окончательных прочностных характеристик до 25 процентов.

• Благодаря улучшенной удобоукладываемости отпадает необходимость вибрирования свежеуложенного бетона!

• Возможность без особых проблем заливать густоармированные конструкции: узкие опалубки стен, колонны и так далее.

• Получение бетона повышенной плотности (высокая непроницаемость), что положительно сказывается на водонепроницаемости железобетонных изделий и железобетонных конструкций в целом.

• Повышение морозостойкости вплоть до F350 и трещиностойкости.

• Снижается усадка твердеющего бетона или железобетонных изделий.

• Возможность получать высокопрочные железобетонные изделия и бетоны, с показателями прочности на сжатие свыше 100МПа! К примеру: классический бетон марки 350 обладает прочностью на сжатие всего лишь 25 МПа. То есть - в четыре раза меньшей. Причём, полученный бетон превышает марку используемого при затворении цемента.

При выборе добавки-суперпластификатора руководствуются главным условием получить максимальный экономический эффект с учетом требований, предъявляемых к конкретным изделиям в конкретных условиях.

В результате использования суперпластификаторов значительно увеличивается подвижность бетонных смесей при увеличении прочности готового материала, что повышает удобоукладываемость и дает возможность использовать литьевую технологию формования изделий; снижается расход воды затворения при сохранении подвижности, что повышает стойкость материала к гидрофизическим воздействиям, в частности морозостойкость; уменьшается расход цемента до 20 %; сокращаются затраты энергии в 1,4…2,4 раза при тепловлажностной обработке изделий; возникает возможность изготавливать высокопрочный бетон при умеренном расходе цемента; сокращается время формования изделий без применения виброуплотнения или со значительным снижением его интенсивности, что увеличивает производительность и улучшает условия труда.