шпоры итоговый экзамен / 18 вопрос

Вопрос №18

2.11.3. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), приме­няемые в качестве добавок к цементам и бетонам, по их дейст­вию принято делить на: 1) пластифицирующие; 2) замедляющие схватывание и твердение; 3) воздухововлекающие; 4) антивспенивающие; 5) гидрофобизующие; 6) водоудержи-пающие (загустители) и др. Часто одно и то же поверхностно-активное вещество дает несколько эффектов одновременно, од­нако, один из них обычно является преобладающим.

Пластифицирующие добавки повышают подвиж­ность бетонной смеси и, тем самым, позволяют получить задан­ную подвижность при меньшем расходе воды В. Если при этом сохранить расход цемента Ц неизменным (понизить В/Ц), то возрастет прочность бетона, если же сократить расход цемента (при В/Ц=сonst) - снизится стоимость бетона (при условии, что стоимость добавки не превысит стоимости сэкономленного цемента).

По эффективности действия эти добавки делят на пласти­фикаторы, позволяющие снизить расход воды В на 5...15 % и суперпластификаторы, позволяющие снизить В на 20.. .30 %.

Суперпластификаторы (СП) не содержат вредных приме­сей. Их получают на химических предприятиях как товарный продукт. Концентрацию СП повышают до 1 % и более без ущерба для бетона. Если же концентрацию суперпластификато­ров ограннчить 0,2...0,3 %, то степень водопонижения будет та­кой же, как у обычных пластификаторов. Из суперпластификаторов наиболее эффективными явля­ются:

1. СМФ - водорастворимые сульфонированные меламин-формальдегидные

2, СНФ - водорастворимые сульфонированные нафталин-формальдегидные смолы

Оба типа представляют собой линейные полимеры с по-НТОряющимися сульфатными группами Их получают

аштезом из мономерных продуктов с последующим сульфиро-м;ишем

Механизм действия пластификаторов. Существует не­сколько теорий, объясняющих механизм действия пластифика­торов. Первичным актом этого механизма, выступающим во всех теориях, является адсорбция добавок на поверхности твер­дых частиц и придание новых свойств этой поверхности, кото­рые зависят от соотношения между гидрофильными и гидро­фобными группами в молекулах ПАВ. Многие ПАВ в растворе диссоциируют на ионы. При этом на функциональных группах, которых в молекулах полимерных ПАВ (полиэлектролитах) мо­гут быть десятки тысяч, образуется заряд в результате отщепле­ния и перехода в раствор тех или иных ионов.

Антифрикционная теория объясняет пластифицирующий . эффект тем, что адсорбционная пленка на поверхности частиц уменьшает силы трения между ними, выступая в роли сма­зочной прослойки.

Дефлокуляционная теория предполагает, что в отсутствии добавок частицы цемента под влиянием сил молекулярного при- I тяжения слипаются (притяжение частиц друг к другу сильнее, чем к воде) и образуют жесткую коагуляционную структуру -пространственный каркас из агрегированных частиц (флокул). В результате снижается подвижность бетонной смеси.

Гидрофобизационная теория основана на том, что гидро­фобные радикалы в адсорбционных оболочках частиц занимают существенно большую суммарную площадь, чем гидрофильные полярные группы. Поэтому общим итогом адсорбции является гидрофобизация поверхности частиц. Приобретая водоотталки­вающие свойства частицы перестают удерживать воду на своей поверхности. Молекулы этой воды, будучи не связанными с твердой поверхностью, приобретают подвижность, характерную для жидкости.

■Воздухововлечение хотя и несколько снижает прочность бетона, в то же время повышает его морозостойкость. Это связано с возрастанием доли замкнутых пор, и снижением капил­лярной пористости. По средним оценкам, истинная пористость бетона возрастает на 3...5 % (абс), а водопоглощение снижается! на 10... 15 % (абс). Уменьшение сквозной капиллярной порис­тости придает бетонам повышенную водонепроницаемость и стойкость против коррозионного разрушения. ;

Вовлечение воздуха повышает удобоукладываемость бетонной смеси, что позволяет уменьшить В/Ц и частично или] полностью скомпенсировать потерю прочности.

В качестве воздухововлекающих добавок используются ПАВ различного химического строения, как простые, например,-натриевые соли жирных или алкиларилсульфоновых кислот, так и довольно сложного химического состава. В продажу поступа­ют: щелочной сток производства капролактама (ЩСПК); смола омыленная водорастворимая (ВЛХК); понизитель вязкости фе-нольный лесохимический (ПФЛХ); лесохимическая добавка (ЛХД); нейтрализованный черный контакт (НЧК); контакт чер­ный нейтрализованный рафинированный (КЧНР); сульфатный черный щелок (ЧЩ); подмыльный щелок (ПМЩ) и др.

Антивспениватели применяют совместно с пласти­фикаторами, когда воздухововлекающий эффект последних яв­ляется нежелательным. Важно только обеспечить совмести­мость компонентов в таком комплексе. Для добавок типа МТС-1 в качестве пеногасителей используются высшие жирные спирты - фракции С₁₀.-.С₁₂. В качестве антивспенивателей для пласти­фикатора НИЛ-21 рекомендованы пропинол Б-400, полиэфиры марки лапрол 2003 и 5003-25-10, кремнийорганические жидко­сти 115-99 и 139-104, а также технический рыбий жир (ТРЖ).

Гидрофобизующие кремнийорганические соединения (ГКС), используемые в качестве растворимых в воде добавок к бетону приведены в табл. 2.7. Добавление ГКС к цементному клинкеру облегчает помол и сообщает цементу водоотталкивающие свойства, что позволяет хранить его длительное время без потери активности. Облегчается пневмотранспорта цемента вследствие уменьшения его склонности к комкованию К повышению способности к аэрации. В бетонную смесь ГКС

шюдят в растворе с водой затворения.

Силиконаты и алюмосиликонаты натрия обладают уме­ренно выраженным пластифицирующим и воздухововлекающим действием и в оптимальных дозировках (0,1...0,3 % от массы цемента) позволяют снизить водопотребность бетонной смеси на 13... 16 % при сохранении заданной подвижности. Пластифи­цирующий эффект тем значительнее, чем крупнее углеводород­ные радикалы в молекуле ГКС.

Введение ГКС снижает расслаиваемость и водоотделение, задерживает потерю подвижности. При повышении дозировки сверх оптимальной потеря подвижности ускоряется и смесь схватывается в короткие сроки. Эта двойственность обусловлена противоположным действием отдельных фрагментов молекулы; увеличение молекулярной массы радикалов ведет к замедлению потери подвижности, а наличие группы ONa- к ее ускорению.

Прочность бетона с увеличением дозировки силиконатов иалюмосиликанатов натрия от 0 до 0,2 % возрастает в среднем на 15...25 %, а при последующем увеличении количества добавок начинает снижаться.

Положительное влияние ГКС на морозостойкость связано с образованием системы условно-замкнутых пор,

При этом улучшаются все основные свойства клеящего

состава.

1. При тонкослойном нанесении цементных растворов на поглощающие влагу основания (кирпич, бетон и т. п.) они до­вольно быстро обезвоживаются, так как вода частично уходит в основание и частично испаряется. При этом растворы теряют пластичность и клеящую способность и становятся непригод­ными для разравнивания и исправления дефектов, Метилцеллюлоза, введенная в количестве 0,1... 1 %, сообщает растворам вы­сокую водоудерживающую способность и препятствует как ис­парению, так и отсасыванию воды основанием, обеспечивая равномерность и полноту гидратации вяжущих.

2. Производные целлюлозы увеличивают вязкость жидкой фазы раствора и, тем самым, загущают его.

3. Возрастает время, в течение которого можно исправлять положение керамической плитки после ее установки без потери конечной адгезионной прочности.

4. В результате испарения воды на открытой поверхности раствора образуется твердая корка, препятствующая прилипа­нию плитки. Время до образования корки, называемое «откры­тым временем», существенно возрастает.

5. Керамическая плитка, установленная на обычную рас­творную смесь (без добавки), под действием собственного веса сполчает вниз и требует исправления своего положения. По той же причине сползает вниз свеженанесенный штукатурный рас­твор, особенно при большой толщине слоя. Производные цел­люлозы исключают сползание.

6. Возрастает адгезия на контакте раствора с основанием и алюмосиликанатов натрия от 0 до 0,2 % возрастает в среднем ни 15...25 %, а при последующем увеличении количества добавок

Положительное влияние ГКС на морозостойкость связано с образованием системы условно-замкнутых пор.