УДК 691.5

ВЛИЯНИЕ ДОЗИРОВКИ СУПЕР- И ГИПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ НА РЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНЫХ СУСПЕНЗИЙ

Гуляева Екатерина Владимировна1, Калашников Владимир Иванович2, Ерофеева Ирина Владимировна3
1ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, к.т.н.,
2ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, д.т.н.,
3ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, аспирант

Аннотация
Приведены результаты исследований влияния дозировок различных пластифицирующих добавок на изменение реотехнологических свойств цементных суспензий. Обоснована низкая эффективность применения суперпластификаторов и гиперпластификаторов при заниженных дозировках.

Ключевые слова: гиперпластификаторы, дозировка добавки, расплыв смеси, реология, суперпластификаторы, цементные суспензии


INFLUENCE OF DOSAGES OF SUPERPLASTICIZERS AND HYPER-PLASTICIZERS ON THE RHEOLOGICAL PROPERTIES OF CEMENT SUSPENSIONS

Gulyaeva Ekaterina Vladimirovna1, Kalashnikov Vladimir Ivanovich2, Erofeeva Irina Vladimirovna3
1Penza State University of Architecture and Construction, candidate of technical sciences
2Penza State University of Architecture and Construction, doctor of technical sciences
3Penza State University of Architecture and Construction, postgraduate student

Abstract
This paper presents results of a influence of dosages of different plasticizers on the rheological properties of cement suspensions. The low efficiency of the use of superplasticizers and hyper-plasticizers at low dosages justified.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Гуляева Е.В., Калашников В.И., Ерофеева И.В. Влияние дозировки супер- и гиперпластификаторов на реотехнологические свойства цементных суспензий // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/52347 (дата обращения: 30.09.2017).

Рынок производителей добавок на основе поликарбоксилатов за последние 10 лет в Европе и России значительно вырос. Добавки данной группы выпускаются как в сухом, так и жидком виде. К сожалению, в России они выпускаются только в жидком виде, что существенно сужает область их применения, для домола товарных цементов с сухим cуперпластификатором (СП). К тому же многие отечественные производители не указывают концентрацию добавок; у некоторых добавок она колеблется от 170 до 300 г/л, т.е. потребитель платит за воду. При этом в технических условиях на добавки указывается ее заниженная дозировка, например, в пределах 1% по жидкому веществу от массы цемента, а в пересчете на сухое вещество дозировка составит 0,2-0,35%, что является не только недостаточным для получения бетонов с подвижностью П5, но и для более низкой.

В порошково-активированных бетонах нового поколения марок М 200-М 600, разработанных на кафедре «Технология строительных материалов и деревообработка» Пензенского ГУАС, принципиально новая рецептура [1-4], ориентированна на повышение эффективности действия супер- и гиперпластификаторов (ГП) в бетонах. Она радикально изменена как в бетонах обычных марок (М200-М600), так и в известных высокопрочных  и особовысокопрочных (М 800-М 1200) [5].

Задача исследования заключалась в определении влияния вида и количества СП на растекаемость цементных суспензий. В ходе эксперимента использовался портландцемент Красноярский М 500 Д0, Мордовский М 500 Д0 Н, десять видов СП на поликарбоксилатной основе различных отечественных и зарубежных производителей. Количество СП варьировалось от 0,2% до 0,9% от массы цемента в пересчете на сухое вещество. Использование очень низких дозировок СП в количестве 0,2% от массы цемента на сухое вещество было связано с тем, что во многих рекламных проспектах и в научных статьях низкие дозировки СП в диапазоне 0,04-0,2% считаются эффективными и для реологии, и для экономики производства бетонов. Ошибочным в таких публикациях является то, что реологическое действие проверяется на цементах, или в лучшем случае на «жирных» цементно-песчаных растворах, а результаты переносятся на бетонные смеси [6, 7].

Перемешивание цементных смесей осуществлялось миксером при скорости вращения 300-600 об/мин. Важно было оценить не только текучесть суспензии, но и сохраняемость её во времени, т.е. жизнеспособность. Текучесть цементных суспензий определялась по диаметру расплыва из конуса Хегерманна. Конус Хегерманна при помощи воронки заполнялся суспензией. Затем он медленно вертикально поднимался таким образом, чтобы содержимое могло равномерно вытечь на стеклянное основание. Смесь равномерно растекалась по основанию без встряхивания. После растекания штангенциркулем измерялся диаметр расплыва. Затем смесь заливалась обратно в чашу для перемешивания и после перемешивания через установленный промежуток времени в 15-45 минут повторно заливалась в конус для определения расплыва. Нормированный расплыв пластифицированных суспензий из него был принят в диапазоне 240-370 мм, что соответствовало относительной текучести Г равной 4,76-12,7. Оценка эффективности действия пластификаторов осуществлялась по сохраняемости текучести пластифицированной суспензии во времени и по водоредуцирующему эффекту (ВЭФ). Результаты экспериментов представлены в таблице.

Как видно из представленных данных ГП Melflux, вводимый в количестве 0,9% от массы цемента, показал очень высокий водоредуцирующий эффект, равный 2,89 на Красноярском цементе и 2,77 на Мордовском. Следует отметить, что расплыв из конуса Хегерманна, определенный через 30 минут после первого измерения уменьшился всего на 6-8,7%.

Таблица. Влияние вида и дозировки СП и ГП на реотехнологические свойства цементных суспензий

Наименование

Вид СП и ГП

В/Ц с ГП

В/Ц без ГП

Расплыв
с ГП, мм

Расплыв без ГП, мм

ВЭФ

после перемешивания

через

15; 30; 45 мин

1

2

3

4

5

6

7

8

Красноярский
цемент ПЦ 500Д0

Melflux5581F0,9% от Ц

0,185

0,52

315

295; 293; -

296

2,81

Melflux5581F0,2% от Ц

0,25

0,52

311

153;  -;  -

296

2,08

Sika ViscoCrete-20GOLD 0,9% от Ц

0,185

0,52

297

311;321;311

296

2,81

Sika ViscoCrete-20GOLD 0,2% от Ц

0,26

0,52

311

317;311;308

296

2,0

Хидетал 9γ

0,9% от Ц

0,185

0,52

297

291;260;  -

296

2,81

Хидетал 9γ

0,2% от Ц

0,425

0,52

216

-

296

1,22

Хидетал 9γ (935) 0,9% от Ц

0,22

0,52

260

310;315; -

296

2,36

Хидетал 9γ (935) 0,2% от Ц

0,43

0,52

210

296

1,2

Хидетал 9α

0,9% от Ц

0,21

0,52

280

Загустела

296

2,47

Хидетал 9 α

0,2% от Ц

0,3

0,52

242

-

296

1,73

Хидетал 9 β

0,9% от Ц

0,27

0,52

262

265;285;-

296

1,92

Одолит К

0,9% от Ц

0,25

0,52

265

370;-; -

296

2,08

Одолит К

0,2% от Ц

0,325

0,52

262

-

296

1,6

Бетон Пласт 02 Гипер 0,9% от Ц

0,21

0,52

298

305; -; -

296

2,47

Бетон Пласт 02 Гипер 0,2% от Ц

0,275

0,52

222

240; – ; -

296

1,89

При уменьшении количества добавки до 0,2% водоредуцирующий эффект понизился до показателя 2,08 и 2,127, а расплыв суспензии через 15 минут на Красноярском цементе уменьшился в 2,03 раза и составил 153 мм.

Продолжение таблицы

1

2

3

4

5

6

7

8

Мордовцемент
ПЦ500 Д0Н

Melflux5581F0,9% от Ц

0,18

0,5

380

    -; -;360

250

2,77

Melflux5581F0,2% от Ц

0,235

0,5

300

          -

250

2,127

Sika ViscoCrete-20GOLD 0,9% от Ц

0,2

0,5

250

310;320;320

250

2,5

Sika ViscoCrete-20GOLD 0,2% от Ц

0,272

0,5

250

250; 220;-

250

1,83

Хидетал 9γ

0,9% от Ц

0,21

0,5

290

     -; -;210

250

2,38

Хидетал 9γ

0,2% от Ц

0,4

0,5

250

         -

250

1,25

Одолит Т

0,9% от Ц

0,21

0,5

280

-;220; -

250

2,38

Одолит Т

0,2% от Ц

0,275

0,5

260

-;-;200

250

1,8

ВКГЦ-75-05

Melflux5581F0,9% от Ц

0,18

0,4

300

-; -; 300

300

2,22

Melflux5581F0,5% от Ц

0,2

0,4

340

-; -; 340

300

2

Melflux5581F0,2% от Ц

0,2

0,4

340

-; -; 260

300

2

Применение отечественного ГП Хидетал 9γ, производимого компанией СКТ Стандарт, взятого в количестве 0,9%, позволило получить высокий водоредуцирующий эффект.

У смесей с добавками Хидетал 9γ (935) и Хидетал 9 β при дозировке 0,9% диаметр расплыва из конуса Хегерманна увеличился через 15 и 30 минут после первого измерения. У цементной суспензии с добавкой Хидетал 9α, взятой в том же количестве через 15 минут наблюдалась полная потеря текучести. Введение добавок серии Хидетал в количестве 0,2% значительно снижает водоредуцирующий эффект, что свидетельствует о невозможности использования их при малых дозировках.

При использовании в Красноярском цементе добавки Sika ViscoCrete-20GOLD в количестве 0,2%, пришлось повысить В/Ц с 0,185 до 0,2, а в Мордовском для получения одинакового расплыва с 0,2 до 0,272 по сравнению с суспензиями с 0,9% СП. Следует отметить, что даже после выдержки суспензий с Красноярским цементом в течение 30-45 минут текучесть практически не изменилась. Это, вероятно, было связано с большим избытком воды, взятым для получения необходимой текучести при содержании СП, равным 0,2% по сравнению с суспензией, в которой содержание ГП составляло 0,9 %, а количество воды уменьшено на 40%. Подобный эффект при избытке наблюдался и на отечественной добавке Бетон Пласт 02 Гипер, производимой компанией «САМХИМИ» г. Новокуйбышевск.

А.И. Лопатко и Е.В. Кобзевым [8] также было проведено исследование влияние количества пластифицирующей поликарбоксилатной добавки на свойства ТМЦ и установлено, что с увеличением дозировки СП свыше 0,65% вязкость системы снижается в 8 раз в области малых значений скорости сдвига, что подтверждает наши исследования.

Согласно литературным данным [9] в зависимости от условий синтеза получают поликарбоксилаты с различными длинами боковых полиэфирных цепочек и с различным значением дзетта-потенциала. Это позволяет создавать материалы с разными соотношениями стерических эффектов и анионной активности. Уменьшение пластифицирующего и замедляющего эффектов, характерных для поликарбоксилатов, связывают с изменением соотношения длин основной и боковых цепей.

Таким образом, в ходе экспериментов обоснована низкая эффективность применения СП и ГП при заниженных дозировках.


Библиографический список
  1.  Калашников В.И. Что такое порошково-активированный бетон нового поколения//Строительные материалы. 2012. № 10. С. 70-71.
  2. Калашников В.И. Основные принципы создания высокопрочных и особовысокопрочных бетонов//Популярное бетоноведение. 2008. № 3. С. 102-107.
  3. Калашников В.И., Валиев Д.М., Гуляева Е.В., Володин В.М. Высокопрочные порошково-активированные пропариваемые песчаные бетоны нового поколения//Известия высших учебных заведений. Строительство. 2011. № 5. С. 14-19.
  4. Калашников В.И. Как превратить бетоны старого поколения в высокоэффективные бетоны нового поколения//Бетон и железобетон. 2012. № 1. С. 82.
  5. Боччи А., Моро С., Дземиниани Н. Инновации– результат успешного партнерства//CPI. Международное бетонное  производство. 2011. №1. С. 32-35.
  6. Захаров С.А. Оптимизация составов бетонов высокоэффективными поликабоксилатными пластификаторами//Строительные материалы. 2008. №3. С.42-43.
  7. Нецветаев Г.В., Давидюк А.Н. «Гиперпластификаторы Melflux для сухих строительных смесей и бетонов»//Строительные материалы. 2010. №3. С. 38-40.
  8. Лопатко А.И. Влияние фазовой гетерогенности кварцевого компонента и пластифицирующих добавок на реологические свойства композиционного вяжущего/ А.И. Лопатко, Е.В. Кобзев //Секция 1. Актуальные проблемы строительного комплекса: строительные материалы и технологии. С. 187-191.
  9. Пустовгар А.П., Бурьянов А.Ф., Василик П.Г. Особенности применения гиперпластификаторов в сухих строительных смесях//Строительные материалы. 2010. №12. С. 61-64.


Все статьи автора «Калашников Владимир Иванович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: