Применение в технологии бетона комплексных химических добавок, получаемых путем совмещения в одном модификаторе веществ, относящихся к различным группам химических добавок – наиболее перспективное направление повышения их эффективности. Такой подход позволяет нейтрализовать негативные дополнительные эффекты действия добавок, присущие многим модификаторам в индивидуальном виде. Так, для снижения эффекта замедления твердения цемента в начальные сроки при использовании добавок пластифицирующей группы они применяются в комплексе с ускорителями твердения. Для предотвращения быстрой потери подвижности бетонной смеси при использовании ускорителей твердения они могут применяться совместно с замедлителями схватывания.
Одним из примеров высокой эффективности комплексных добавок являются свойства суперпластификатора С-3, который считается индивидуальной добавкой пластифицирующего или водоредуцирующего действия. В его состав входят в основном продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, оказывающие на цементное тесто сильное пластифицирующее действие [1]. Использование этих продуктов позволяет получать в бетонах пластифицирующие и водоредуцирующие эффекты, значительно превышающие эти эффекты при использования добавок на основе лигносульфонатов и других пластифицирующих добавок. Однако, несмотря на высокие пластифицирующие эффекты, эти добавки не находили применения в технологии бетона, что было связано с быстрой потерей подвижности смесей, а также снижением прочности бетона в начальные сроки твердения. Решение этих проблем было достигнуто за счет введения в состав товарного суперпластификатора менее эффективной, чем продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, пластифицирующей добавки на основе технического лигносульфоната. Использование этого компонента позволяет повысить сохраняемость подвижности бетонной смеси. Кроме того щелочь и сульфат натрия, содержащиеся в составе добавки С-3, не только ускоряют твердение цемента, но и обеспечивают более продолжительный пластифицирующий эффект [2].
Совершенствование суперпластификаторов может развиваться не только за счет введения в их состав добавок ускоряющего, стабилизирующего или другого назначения. Как показывает опыт разработки добавки С-3 совместное использование суперпластифицирующей основы с пластифицирующей добавкой – один из оптимальных способов повышения эффективности комплексной добавки.
Адсорбция СП различной химической природы на продуктах гидратации цемента может существенно различаться, соответственно, различаются пластифицирующие и водоредуцирующие эффекты СП на цементах различных производителей с отличающимся минеральным составом [1]. В связи с этим комплексное использование двух и более добавок пластифицирующей группы способно дать положительный эффект в виде снижения их расхода или увеличения пластифицирующего действия [3].
В настоящем работе была исследована эффективность модифицирования суперпластификатора С-3 двумя отходами биохимического производства ОАО «Биосинтез» (г. Пенза). Первый отход, отработанный нативный раствор производства олеандомицина (ОНРО), и второй – маточный раствор тетрациклина (МРТ) обладают слабым пластифицирующим эффектом [4]. Эти отходы представляют собой поверхностно-активные белковосодержащие растворы концентрацией 1-3 %.
Исследования проводились на цементно-песчаном растворе состава 1:3. Удобоукладываемость смеси оценивалась по расплыву конуса на встряхивающем столике по ГОСТ 310.4-81. Для приготовления раствора использовался цемент марки ПЦ 400 Д0 и песок сурского месторождения с Мк = 1,5.
Для исследования влияния добавок на свойства растворной составляющей бетона применялось математическое планирование эксперимента, а для обработки результатов эксперимента использовались статистические методы. По полученным данным находились математические модели полиномного вида.
Результаты исследования свойств раствора в зависимости от дозировки добавок приводятся на рисунке и в таблице.
Рисунок – Влияние дозировки С-3 и ОНРО на консистенцию раствора (а)
и его прочность через 1 (б), 7(в) и 28 (г) сут
Таблица – Влияние комплексной добавки на основе С-3 и МРТ на свойства цементно-песчаного раствора
Добавка |
В/Т |
Диаметр расплыва, мм |
Прочность, МПа, через |
|||||
1 сут |
3 сут |
28 сут |
||||||
Rи |
Rсж |
Rи |
Rсж |
Rи |
Rсж |
|||
– |
0,5 |
111 |
1,90 |
7,0 |
4,7 |
21,8 |
6,1 |
41,0 |
МРТ – 0,15 % |
0,46 |
108 |
2,23 |
9,1 |
4,4 |
25,1 |
62,1 |
44,1 |
МРТ – 0,3 % |
0,46 |
110 |
2,15 |
7,5 |
3,7 |
23,0 |
62,2 |
44,3 |
МРТ – 0,15 % |
0,44 |
111 |
2,17 |
6,3 |
4,3 |
22,8 |
72,2 |
46,3 |
МРТ – 0,3 % |
0,42 |
110 |
3,87 |
4,9 |
4,6 |
23,4 |
63,7 |
47,9 |
МРТ – 0,45 % |
0,46 |
111 |
– |
6,8 |
4,4 |
24,0 |
61,9 |
44,0 |
С-3 – 0,6 % |
0,42 |
114 |
1,16 |
3,1 |
3,8 |
20,1 |
65,1 |
48,7 |
Как видно из графиков на рисунке при совместном использовании С-3 и ОНРО наблюдается синергизм их действия. За счет повышения пластифицирующего эффекта при совместном использовании добавок возможно снижение на 30 % расхода суперпластификатора С-3 без потери характеристик смеси. Снижение прочности при использовании отмечается только в ранние сроки. Через 28 суток дозировка С-3 и ОНРО на прочность раствора практически не влияет.
Использование в качестве компонента комплексной добавки МРТ менее эффективно (см. таблицу).
С экономической точки зрения особый интерес представляет получение добавки на основе СП и слабых пластификаторов, являющихся отходами производства, например С-3 и ОНРО. Применение отхода производства, стоимость которого в десятки раз ниже цены специально произведенного СП, позволит на 1/3 снизить стоимость комплексной добавки без потери ее качества.
Библиографический список
- Батраков В. Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. М.: Технопроект, 1998. 768 с.
- Kim B.G., Jiang S.P., Aitcin P.-C. Slump improvement mechanism of alkalies in PNS superplasticized cement pastes // Materials and Structures. – 2000. – Vol. 33, N. 6. – P. 363–369.
- Коровкин М.О. Эффективность суперпластификаторов и методология ее оценки: монография / М.О. Коровкин, В.И. Калашников, Н.А. Ерошкина – Пенза: ПГУАС, 2012. – 144 с.
- Иванов И.А., Калашников В.И., Кузнецов Ю.С., Ишева Н.И. Применение отходов производства антибиотиков в качестве пластифицирующих добавок для бетонов / Бетон и железобетон, №1, 1985. С. 38-39.
Количество просмотров публикации: Please wait