УДК 691.5

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ СЖАТИИ И ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНЫХ РАСТВОРОВ

Махамбетова Камажай Нурабуллаевна1, Булгаков Андрей Валерьевич2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент

Аннотация
Статья посвящена исследованию влияния современных гидрофобизирующих добавок на прочность при сжатии и водопоглощение цементно-песчаных растворов. Проведенные исследования показали высокую эффективность исследованных гидрофобизирующих добавок на основе металлоорганических соединений и позволили выявить наиболее эффективную добавку – стеарата цинка, который снижает водопоглощение цементно-песчаных растворов, как в ранние сроки, так и в нормативные сроки насыщения водой по сравнению с контрольным составом. Нормативная прочность цементно-песчаного раствора со всеми исследуемыми гидрофобизирующими добавками не уступает прочности при сжатии цементного раствора без добавок.

Ключевые слова: водопоглощение, гидрофобизирующие добавки, прочность при сжатии, цементно-песчаный раствор


STUDY OF THE INFLUENCE OF MODERN WATERPROOFING ADDITIVES ON THE STRENGTH AT COMPRESSION AND WATER ABSORPTION OF CEMENT-SAND MORTAR

Makhambetova Kamagay Nurabullaevna1, Bulgakov Andrey Valeryevich2
1Penza state University of architecture and construction, Candidate of technical Sciences
2Penza state University of architecture and construction, Student

Abstract
The article is devoted to research of influence of modern waterproofing additives on the strength at compression and water absorption of cement-sand mortar. Studies have shown high efficiency of the studied waterproofing additives based on organometallic compounds and allowed to identify the most effective additive is zinc stearate, which reduces the water absorption of cement-sand mortar, as in the early stages and within the statutory period of saturation with water in comparison with the control composition. The normative strength of the cement-sand mortar with all the studied water-repellent additives does not inferior to the strength at compression of cement mortar without additives.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Махамбетова К.Н., Булгаков А.В. Исследование влияния современных гидрофобизирующих добавок на прочность при сжатии и водопоглощение цементно-песчаных растворов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/06/54967 (дата обращения: 20.11.2016).

В последние время в строительстве прослеживается увеличение интереса не только к цене строительных материалов, но и к повышению их качественных характеристик, особенно долговечности. Увеличение срока эксплуатации строительных материалов следует рассматривать как одно из наиболее перспективных направлений ресурсосбережения в строительстве, а также снижение затрат на ремонтные работы в процессе эксплуатации зданий и сооружений. Важнейшими показателями технических свойств строительных растворов, эксплуатируемых в условиях увлажнения и высушивания, замораживания – оттаивания и в условиях агрессивных сред являются  их гигрометрические характеристики и изменение их во времени. Для строительных материалов, использующихся в условиях переменного воздействия воды, сухого воздуха, положительных и отрицательных температур, эти указанные характеристики определяют в значительной степени  их стойкость к физической и химической коррозии.
С целью повышения долговечности  цементно-песчаных растворов в последние время используются различные виды химических добавок. К особым требованиям относятся растворы для выполнения защитных функций, которые в течение длительного периода времени должны обладать в затвердевшем состоянии достаточной механической прочностью, трещиностойкостью, адгезией к старому бетону, кирпичу, низким коэффициентом водопоглощения, хорошей способностью к высыханию, что в совокупности обеспечивает стойкость к атмосферным и температурным воздействиям и, соответственно, высокую долговечность штукатурных покрытий. Для обеспечения этих свойств защитных покрытий в данной работе исследованы цементно-песчаные растворы на основе сухих смесей, в состав которых вводили гидрофобизирующие добавки для снижения водопоглощения: стеараты  цинка (С17Н35СОО)2 Zn и кальция (С17Н35СОО)2Ca, олеат натрия С16Н35СООNa, комплексную добавку на основе стеарата цинка и водорастворимого катионного флокулянта КФ-91, редиспергируемые сополимерные порошки Mowilith Pulver LDM 2080P, метилцеллюлозу марки МЦ-С, применяемые в растворных смесях для водоудерживающей способности и усиления адгезии  к различным подложкам. Благодаря высокому и равномерному водоудержанию при введении добавки метилцеллюлозы, цемент в течение длительного времени обеспечивается водой в количестве, достаточном для полной гидратации.
В качестве вяжущего применялся портландцемент марки ПЦ-500Д0 активностью 51,0 МПа и кварцевый песок Сурского месторождения с Мкр=1,54. Соотношение Ц:П=1:3, при В/Ц=0,54. Дозировка гидрофобизирующих добавок составляла 2 % от массы цемента. Редиспергируемый сополимерный порошок Mowilith Pulver LDM 2080P добавлялся в количестве 1 % от массы цемента. Для проведения исследования были изготовлены образцы-кубики размерами 20х20х20мм из цементно-песчаного раствора. Образцы твердели в нормально-влажностных условиях, а затем подвергались испытанию на прочность при сжатии в различные сроки твердения. Результаты определения прочности при сжатии цементно-песчаного раствора представлены в таблице 1.

Таблица 1. Кинетика набора прочности при сжатии цементно-песчаного раствора с гидрофобизирующими добавками

Установлено, что введение гидрофобных добавок замедляет формирование ранней прочности цементно-песчаного раствора через первые сутки твердения. Наиболее сильное замедляющее действие на кинетику набора прочности при сжатии оказывают стеарат цинка и олеат натрия. Суточная прочность цементного раствора с этими добавками достигает всего лишь 5,0 и 5,2 МПа, что на 57-58% ниже прочности контрольного  состава. Промежуточное положение занимают стеарат кальция и Mowilith Pulver LDM 2080 P,  для которых суточная прочность достигает 9,0 МПа и 7,0 МПа, соответственно.  Более интенсивный процесс набора суточной прочности обеспечивают комплексный состав, состоящий из стеарата цинка и водорастворимого катионного флокулянта КФ-91.  С увеличением возраста замедляющая функция гидрофобизаторов уменьшается и в возрасте 3-х суток понижение прочности при сжатии цементного раствора в зависимости от вида добавок, составляет от 6 до 25%, а к 7- суточному возрасту твердения прочность при сжатии цементного раствора с добавками достигает, а в ряде случаев и превышает контрольное значение.
Нормативная прочность при сжатии цементного раствора со всеми исследуемыми гидрофобизирующими добавками не уступает прочности цементного раствора без добавок. Максимальное значение прочности при сжатии в возрасте 28 суток составляет 30 МПа (состав 2, табл. 1), что на 48,5% выше контрольного, зафиксировано для цементного раствора с добавкой стеарата кальция.
Действие олеата натрия с одной стороны, обусловлено реакционным процессом в тесте через раствор между ним и гидролизной известью цемента  с образованием стеарата кальция в молекулярной форме с последующей гидрофобизацией пор.
2 C16 H33 COONa +Ca(OH)2 = (C17 H35 COO)2Сa +2NaOH.
С другой стороны, в результате реакционного процесса образования щелочи олеат натрия увеличивает общую щелочность системы. Расчетом установлено, что при введении 2 % олеата натрия, количество выделяемой щелочи составляет 0,13 % на каждый 1 % вводимого олеата натрия. Допускаемое содержание щелочи в соответствии со стандартом для цементных композиций не должно превышать 1 %. В связи с этим наиболее благоприятным является использование олеата натрия в шлакопортландцементах, в которых гидролиз  шлаковых частиц активизируется щелочью. Водопоглощение цементных образцов определилось по методике ГОСТ [1]. Насыщение опытных образцов осуществлялось после 28 суток твердения в нормально-влажностных условиях, с последующим хранением в воде и контролем массы образца до выхода на стабилизированную величину.
Выявлено влияние гидрофобизирующих добавок на кинетику водопоглощения цементно-песчаного раствора. Кинетика водопоглощения цементно-песчаного раствора с гидрофобизирующими добавками представлена на рис. 1.

Рис. 1. Кинетика водопоглощения цементно-песчаного раствора с гидрофобизирующими добавками:
1 – контрольный состав; 2 – состав со стеаратом кальция – 2%; 3 – состав со стеаратом цинка – 2 %;
4 – комплексный  состав: стеарат цинка + водорастворимый катионный флокулянт КФ-91

Установлено значительное замедление кинетики водопоглощения цементно-песчаного раствора с гидрофобизирующими добавками в первые 24 часа насыщения. Минимальное водопоглощение через 28 суток (5,86 % и 5,93 %)  зафиксировано для цементно-песчаного раствора, модифицированного стеаратом цинка (3 состав) и его комплексом с добавкой КФ-91 (состав 4), соответственно. Практически все гидрофобизаторы снижают водопоглощение цементно-песчаного раствора в 3-5 суточном возрасте более чем на 50% по сравнению с контрольным составом.
Проведенный эксперимент показал высокую эффективность исследованных гидрофобизирующих модификаторов на основе металлоорганических соединений и позволил выявить наиболее эффективную добавку – стеарата цинка, который снижает водопоглощение  цементно-песчаного раствора, как в ранние сроки, так и через 1-2 месяца по сравнению с контрольным составом.
Выполнена оптимизация сухой строительной смеси по виду и содержанию заполнителя, гранулометрическому составу песка, а также виду и составу использованной комплексной добавки. Результаты оптимизации позволили разработать гидрофобную штукатурку (ГШ), представляющую собой многокомпонентную смесь, состоящую из цемента, фракционированного заполнителя и комплекса добавок – модификаторов (табл. 2).

Таблица 2. Техническая характеристика гидрофобного штукатурного раствора

Готовый к применению состав ГШ образует пластичный  нерасслаивающийся раствор, обладающий высокой удобоукладываемостью при достаточно низком содержании воды.


Библиографический список
  1. ГОСТ 12730.3-78. Бетоны. Метод определения водопоглощения


Все статьи автора «Махамбетова Камажай Нурабуллаевна»


© 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:
  • Регистрация