Ткач Е.В., Рахимов М.А., Иманов М.О., Серова Р.Ф., Сейдинова Г.А.

Карагандинский государствнный технический университет

ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ МОДИФИКАТОРОВ

Прогрессивным и перспективным направлением является создание многокомпонентных химических добавок, в том числе гидрофобизирующего действия, в виде сухого совмещенного продукта: брикетов, гранул, таблеток или гранулированного порошка.

Как показала практика, такие добавки особенно в виде гранулированных порошков позволяют почти полностью удовлетворить требования, которые могут быть предъявлены строителями-технологами к цементным материалам .

Агломерацию ингредиентов добавки можно производить одним из способов: грануляцией, пластическим формованием, горячим прессованием, перемешиванием в специальных смесителях принудительного действия и других.

Гранулированные гидрофобизирующие добавки могут широко использоваться при изготовлении сухих бетонных смесей, сухих строительных смесей, цементов низкой водопотребности (ЦНВ) и других материалов

В основе агломерации лежит формирование связей между частицами совмещаемых ингредиентов. Системный взгляд на агломерационные процессы с позиций поверхностных явлений в дисперсных системах представлен в фундаментальном труде Л.М. Сулименко и Б.С. Альбац.

Физические и физико-химические свойства твердых тел определяются молекулярными силами, которые в свою очередь, зависят от взаимного расположения отдельных молекул. Связь между частицами порошкообразных материалов обеспечивается силами различной природы. Способность к аутогезионному взаимодействию обусловлена общим энергетическим состоянием поверхности материала. В формировании контактов принимают участие валентные, молекулярные, электрические, механические и капиллярные силы.

Исходя из результатов научных работ и накопленного практического опыта, изготовления вновь разработанных комплексных модификаторов предпочтительнее изготовлять применением способа грануляции ингредиентов, составляющих смеси добавок.

Приведем наиболее важные аспекты приготовления новых комплексных гидрофобизирующих модификаторов в гранулированной отпускной форме: типа КМФ (авторы: Иманов М.О., Соловьев В.И., Ткач Е.В., Дронов В.М., Искаков С.М.) и типа ГКМ (авторы: Ткач Е.В., Соловьев В.И., Иманов М.О., Дронов В.М., Искаков С.М.), составы которых приведены в таблице 1.

Таблица 1- Составы гранулированных комплексных гидрофобизирующих модификаторов

№ пп	Наименование ингредиентов	Вид модификатора типа, масса, %
		КМФ	ГКМ
1	Кислая смолка	10,0..15,0	–
2	Сульфированные меламинформальдегидные соединения (СМФС)	–	10,0..30,0
3	Соапстоки растительных масел	10,0..30,0	5,0..10,0
4	Зола-унос	28,0..52,0	20,0..25,0
5	Триэтаноламин	–	0,30..0,50
6	Тонкодисперсный резиновый порошок (ТДРП)	18,0..19,0	0,8..1,0
7	Вода	Остальное до 100%

Роль технологической связки в агломератах выполняет прямая эмульсия гидрофобно-пластифицирующих добавок (ПАВ), а носителя органических ПАВ, ускорителя твердения цементных материалов и ТДРП выполнила в данном случае зола-унос. Альтернативой золе-унос может быть тонкоизмельченный известняк, соответствующий ГОСТ 16557-71 "Минеральный порошок". Совмещение ингредиентов в агломерированные модификаторы выполняется в порядке: приготовление прямой эмульсии; совмещение с ТДРП; повторное диспергирование с ускорителем твердения; совмещение полученной дисперсии с золой; агломерация полученной смеси в гранулированный порошок модификатора.

Гранулированные модификаторы вследствие образования гидрофобной сетчатой оболочки обладают водоотталкивающими свойствами, то есть гидрофобностью, что обеспечивает сохранность гранул от гигроскопического разрушения при хранении.

В бетоносмесителе при получении бетонной смеси гидрофобные сетчатые оболочки разрушаются, ингредиенты добавок выполняют свое предназначение как модификаторов бетонной смеси и бетона. Данное положение согласуется с результатами научных исследований и фундаментальных работ А.А. Кулибаева, В.И. Соловьева, М.И. Хигеровича.

Далее нами, совместно с инженерами М.О. Имановым, В.М. Дроновым и Г.М. Рахимовой были проведены опыты по улучшению качества гранулированных модификаторов, в составе которых присутствовал тонкодисперсный резиновый порошок. В этих опытах ставилась цель улучшить микрогранулометрию золы, как наполнителя. Это позволяет улучшить не только скорость сушки при изготовлении гранулированных модификаторов, но и их роспуск и однородное распределение в объеме матрицы при изготовлении бетона.

Улучшение микрогранулометрии золы осуществляли путем разбавления (смешивания)обычной (не измельченной золы) с тонкодисперсной золой. Оптимальное соотношение равно соответственно 3:1 .

Тонкое измельчение золы ТЭС получали с помощью струйно-роторной установки (Россия, ТОО "Столица") до тонкости порядка 40 мкм.

Применение данного технического приема (полидисперсный носитель) при изготовлении агломерированных в гранулы комплексных гидрофобизированных модификаторов позволило улучшить качество продукта.

Хорошая однородность распределения ингредиентов в дисперсной среде позволяет получить быстрее (порядка на 1..2 мин. в сравнении с модификаторами без "тонкой золы") гранулированные добавки. Улучшились и показатели применения гранулированной добавки: время роспуска сократилось до 1 мин; хорошее однородное распределение модификатора в объеме готовой бетонной смеси .

Следует отметить, что тонкоизмельченная зола вследствии "приобретения" амортизированной поверхности будет вступать в реакции гидратации, с цементом и ингредиентами модификатора в частности хемосорбция ПАВ по схеме аналогичной с процессами гидратации гидрофобного цемента низкой водопотребности.

Применение тонкоизмельченной золы в технологии комплексных гидрофобизирующих добавок обеспечивает, по все видимости, (судя по высоким характеристикам модифицированных цементных систем), углубление процессов не только на микро- макроуровне, но и на наноуровне. Поэтому применение "домолотых" зол можно рассматривать как элемент нанотехнологии производства высокоэффективных гидрофобизированных бетонов используемых для возведения объектов работающих в тяжелых условиях эксплуатации.

Таким образом разработанные способы получения комплексных гидрофобизирующих модификаторов типа КМФ и ГКМ в гранулированной отпускной форме можно рассматривать как вариант получения высокоэффективных гидрофобизированных модифицированных бетонов.