УДК 691.3

ОЦЕНКА ГИДРОФОБНОСТИ ДЕКОРАТИВНО-ОТДЕЛОЧНЫХ БЕТОНОВ, ГИДРОФОБИЗИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫМИ ДОБАВКАМИ

Мороз Марина Николаевна1, Белякова Елена Александровна2, Москвин Роман Николаевич3, Суздальцев Олег Владимирович4
1ФГБОУ ВО Пензенский государственный университет, архитектуры и строительства, к.т.н.
2ФГБОУ ВО Пензенский государственный университет, архитектуры и строительства, к.т.н., доцент
3ФГБОУ ВО Пензенский государственный университет, архитектуры и строительства, к.т.н., доцент
4ФГБОУ ВО Пензенский государственный университет, архитектуры и строительства, инженер

Аннотация
Методом структурной гидрофобизации получены высокопрочные архитектурно-отделочные бетоны на основе сухой реакционно-порошковой бетонной смеси по новой технологии изготовления с высокими эксплуатационными характеристиками.

Ключевые слова: водопоглощение, высокопрочные бетоны, гидрофобизаторы, декоративно-отделочные бетоны, прочность


EVALUATION OF HYDROPHOBICITY OF DECORATIVE AND FINISHING OF CONCRETE, HYDROPHOBIZED POWDER ADDITIVES

Moroz Marina Nikolaevna1, Belyakova Elena Aleksandrovna2, Moskvin Roman Nikolaevich3, Suzdaltsev Oleg Vladimirovich4
1Рenza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences
2Рenza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences
3Рenza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences
4Рenza State University of Architecture and Construction, engineer

Abstract
The method of structural hydrophobization of the obtained high-strength architectural and decorative concretes on the basis of dry reactive powder concrete mix on the new manufacturing technology with high performance.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Мороз М.Н., Белякова Е.А., Москвин Р.Н., Суздальцев О.В. Оценка гидрофобности декоративно-отделочных бетонов, гидрофобизированных порошковыми добавками // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/68609 (дата обращения: 20.11.2016).

Неметаллические строительные материалы также подвержены коррозии в агрессивной среде, как и металлические. Такая ситуация ставит перед инженерами технологами задачи по защите строительных объектов от негативного воздействия окружающей среды. В том случае, если защитные мероприятия будут проведены на неудовлетворительном уровне, строительные конструкции в лучшем случае потеряют внешний эстетический вид вследствие высолообразования, в худшем – несущую способность вследствие разрушения.

Бетоны в силу своей пористой структуры в значительной степени подвержены коррозии в неблагоприятных условиях. Это обуславливается проникновением в поры атмосферной влаги или ее миграция из грунтовых вод. В результате в теле бетона происходит растворение водорастворимых соединений и продуктов гидратации цемента, прежде всего Cа(ОН)2, который взаимодействует с солями из грунтовых вод (сульфатами) с образованием так называемой «цементной бациллы» или газообразными компонентами атмосферы, растворенными в воде (оксиды углерода, серы, азота и фосфора, аммиак, хлор и хлористый водород), что приводят к разрушению затвердевшего бетона. Поэтому для повышения коррозионной стойкости при изготовлении бетонной смеси и бетонов необходимо использовать специальные технологические приемы и материалы. К технологическим процедурам относятся мероприятия по снижению пористости бетона, а в качестве материалов, надежно зарекомендовавших себя в повышении коррозионной стойкости, используют гидрофобные модификаторы.

Современный рынок химических добавок представлен широкой гаммой разнообразных гидрофобных модификаторов. В силу своего химического состава некоторые модификаторы имеют избирательное действие в бетонах в зависимости от химического состава его компонентов, прежде всего цемента, а также условий эксплуатации строительных конструкций. Поэтому для выбора оптимального гидрофобизатора требуется знать химический и минералогический состав бетонной смеси и химический состав гидрофобизатора. Однако, производитель последних редко разглашает полный состав своих добавок. В связи с этим инженерам-технологам необходимо проводить длительные исследования для выявления наиболее эффективного гидрофобизатора.

Потребность длительных исследований модифицированных гидрофобизаторами бетонов также обусловлена тем фактом, что производители модификаторов заявляют о значительном снижении водопоглощения образцов в течение короткого интервала времени: не более 15-20 минут насыщения водой. При этом о дальнейшей динамике водопоглощения производители умалчивают. Это не позволяет получить полную картину действия гидрофобизатора в заданных условиях эксплуатации.

Разработанные на кафедре «Технологии строительных материалов и деревообработки» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства д.т.н., профессором В.И. Калашниковым  современные высококачественные бетоны [1-5] отличаются низким значением пористости (2-4% по массе). Однако, такое низкое водопоглощение позволяет повысить стойкость конструкций к агрессивному воздействию окружающей среды, но не исключает коррозию бетона вследствие диффузии воды в поры строительного материала.

С целью оптимизации состава водостойкого бетона, полученного методом структурной гидрофобизации, было приготовлено 3 состава гидрофобного высокопрочного бетона. В качестве гидрофобных добавок использовали порошковые металлоорганические гидрофобизаторы – стеараты цинка и кальция и их комбинации, которые показали значительный гидрофобный эффект ранее [6] в минерально-шлаковых строительных материалах.

1 состав: гидрофобная бетонная смесь приготовлялась из следующих компонентов:

1. Цемент ВНВ ЦДС с 0,9% Melflux 2651 – 700 кг;

2. Песок немолотый Сурский фр. 0,14-0,63 мм с Новокузнецким микрокремнеземом – 1100 кг;

3. Песок молотый со стеаратом цинка Sуд = 3200 см2/г – 350 кг, включая 13,1 кг стеарата цинка (0,6 % от массы сухих компонентов);

4. Вода – 210 л, В/Ц – 0,30;   В/Т – 0,098.

При приготовлении гидрофобной смеси использовали метод совместного помола Сурского песка с торговыми металлоорганическими гидрофобизаторами – стеаратами цинка и/или кальция до удельной поверхности, равной удельной поверхности цемента. Переизмельченные частицы порошкового гидрофобизатора, судя по полученным электронномикропическим снимкам, имеют размер верхнего наномасштабного уровня и равномерно распределяются в бетоне, создавая водоотталкивающий «барьер». После затвердевания бетона, такая структура обеспечивает бетону сильный водоотталкивающий эффект.

Несмотря на значительное количество воды, гидрофобная бетонная смесь при затворении очень плохо смачивалась водой, чтo значительно затрудняло процесс перемешивания смеси. Уплотнение смеси осуществлялось на виброплощадке.

Прочность на сжатие состава №1 через 28 суток нормально-влажностного твердения равна 86,4 МПа, прочность на изгиб – 8,0 МПа.

Исходя из теоретических представлений об обращении фобных поверхностей в фильные, смачивающую способность гидрофобного порошкового вяжущего улучшали введением алкиларилсульфоната натрия. Поэтому последующие составы изготавливались с алкиларилсульфонатом с фирменным названием «Лотос» или «Пемос».

Во 2-ом составе гидрофобная бетонная смесь готовилась из тех же компонентов и при таком же их соотношении в смеси, только добавляли (ААСН) – порошок «Лотос» в количестве 0,1% от массы сухих компонентов с целью улучшения смачиваемости гидрофобной смеси в процессе перемешивания без снижения гидрофобного эффекта.

Водный раствор алкиларилсульфоната натрия (с порошком «Лотос») не пенился. Смесь стала пластичнее, в сравнении с составом №1. Прочность на сжатие состава №2 через 28 суток нормально-влажностного твердения повысилась до 92,0 МПа, прочность на изгиб – 12,0 МПа.

Изучено водопоглощение по массе образца высокопрочного бетона состава №2. Через сутки насыщения водой высокопрочный бетон состава №2 показал достаточно низкое значение водопоглощения по массе, которое составило 0,36% , через 3 суток – 0,49 %. Такое низкое водонасыщение наблюдалось нами в этом же составе и спустя два месяца после насыщения водой.

При разработке 3-его состава попытались объединить положительные качества более дисперсного (гидрофобного) стеарата цинка и менее дисперсного стеарата кальция. Стеарат кальция в силу своей химической природы более «сродственен» катиону кальция, а, следовательно, возможно небольшое увеличение прочности на сжатие в начальные сроки твердения. Поэтому принято решение в бетон нового состава ввести эти два вида порошковых гидрофобизаторов в равных долях, но с общей дозировкой, равной 0,6% от массы сухих компонентов. В качестве гидрофобизатора в бетонную смесь добавляли другой алкиларилсульфонат натрия – порошок «Пемос» в количестве 0,1% от массы сухих компонентов с целью улучшения смачиваемости гидрофобной смеси в процессе перемешивания без снижения гидрофобного эффекта.

При одинаковых дозировках водный раствор алкиларилсульфоната натрия «Пемос» пенился, по сравнению с порошком «Лотос». Смесь стала очень пластичная, в сравнении с составом №2. Время смачивания бетонной смеси при затворении водой значительно сократилось в сравнении с составом без алкиларилсульфоната натрия.

При этом отмечено, что введение повышенного количества алкиларилсульфоната натрия способствует не только смачиванию бетонной смеси, но и увеличению ее пористости и пластичности. Бетон из этой смеси получился микропоризованным и плотность его понизилась до 1926 кг/м3.

Разработана схема последовательности введения компонентов гидрофобной высокопрочной смеси для получения водостойкого бетона.

Процедура смешивания компонентов для получения гидрофобного высокопрочного бетона заключается в смешении на первой стадии приготовления немолотого песка фр. 0,14-0,63 мм с гранулированным микрокремнеземом и песка молотого, имеющего удельную поверхность, равную удельной поверхности цемента, с порошковыми гидрофобизаторами – стеаратом цинка и/или кальция. Полученную смесь тщательно перемешивают в сухом виде и заливают низкоконцентрированным водным раствором алкиларилсульфоната натрия. Увлажненная смесь тщательно перетирается на бегунковой мешалке для получения однородной смеси. Далее добавляется навеска цемента ВНВ ЦДС с пластификатором Melflux 2651. Полученную смесь перемешивают высокоскоростным смесителем и заливают в стальные формы. Образцы после распалубки хранятся в нормально-влажностных условиях.

Для получения отделочных бетонов различных конфигураций используются специально подготовленные формы. Существует возможность получать архитектурно-отделочные бетоны самых разнообразных цветовых решений. При этом доказано, что вводимые пигменты в минимальных количествах в тело бетона не понижает прочностных характеристик получаемых декоративно-отделочных бетонов.


Библиографический список
  1. Калашников В.И. Через рациональную реологию в будущее бетонов. Ч.3. От высокопрочных и особовысокопрочных бетонов будущего к суперпластифицированным бетонам общего назначения настоящего. Технологии бетонов. 2008.  № 1. С. 22.
  2. Калашников В.И. Что такое порошково-активированный бетон нового поколения. Строительные материалы.  2012.  № 10.  С. 70-71.
  3. Калашников В.И., Тараканов О.В., Кузнецов Ю.С., Володин В.М., Белякова Е.А. Бетоны нового поколения на основе сухих тонкозернисто-порошковых смесей.Инженерно-строительный журнал. 2012.  № 8 (34). С. 47-53.
  4. Калашников В.И. Как превратить бетоны старого поколения в высокоэффективные бетоны нового поколения. Бетон и железобетон. 2012. № 1. С. 82.
  5. Калашников В.И. Основные принципы создания высокопрочных и особовысокопрочных бетонов. Популярное бетоноведение. 2008. № 3. С. 102.
  6. Калашников В.И., Мороз М.Н., Нестеров В.Ю., Хвастунов В.Л., Василик П.Г. Органические гидрофобизаторы в минерально-шлаковых композиционных материалах из горных пород. Строительные материалы. 2005.  № 4.  С. 26-29.


Все статьи автора «Мороз Марина Николаевна»


© 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