Строительство и архитектура/4.Современные строительные материалы
Ткач Е.В , Иманов М.О., Рахимов М.А., Рахимова Г.М.
Карагандинский государственный
технический университет.
Способы получения гидрофобных трегеров для
высоэффективных модифицированных
гидрофобизированных бетонов
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 и гидрофобного трегера.
Как показала практика, такие добавки особенно в виде
гранулированных порошков и гидрофобных трегеров позволяют почти полностью
удовлетворить требования, которые могут быть предъявлены
строителями-технологами к цементным материалам /1/.
Нами выполнен ряд
работ по разработке новых способов получения гидрофобных трегеров,
в число которого вошли:
-
криотехнология, обеспечивающая получение гидрофобных гранул путем
предварительного замораживания специально подобранных смесей гидрофобных компонентов;
-
совмещение гидрофобных ингредиентов с
минеральным наполнителем при повышенных температурах (60 – 800С) с
последующей их грануляцией (экструзия, пластическое формование и т.п.);
-
предварительное
приготовление водных гидрофобизированных дисперсий и
совмещения их с минеральным наполнителем (зола-унос, волластонит,
молотый кварцевый песок и др.) и последующей их грануляцией в гранулы с
нормированным гранулометрическим составом.
Научно-исследовательские
работы показали перспективность последнего, из предлагаемых способов получения гидрофобных трегеров. /2/.
Для проведения
экспериментов и выполнения практических работ были использованы следующие
сырьевые материалы: цементы, кубовые остатки синтетически жирных кислот,
зола-унос, пески и волокнистый наполнитель.
В качестве вяжущего были
приняты портландцементы Усть-Каменогорского и
Ново-Карагандинского цементных заводов марки «М400», характеристики которых
представлены в таблицах 1 – 2.
|
Наименование завода-изготовителя |
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF |
Ново-Карагандинский
|
57,91 |
19,09 |
8,64 |
13,56 |
|
Усть-Каменогорский |
55,20 |
22,80 |
9,70 |
12,30 |
|
Наименование
завода-изготовителя |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
SO3 |
MgO
|
CaOсв |
|
Ново-Карагандинский |
20,85 |
7,66 |
5,46 |
62,67 |
1,24 |
1,52 |
0,60 |
|
Усть-Каменогорский |
21,70 |
6,27 |
4,04 |
66,10 |
0,64 |
0,78 |
0,47 |
Результаты испытаний цементов, с целью определения их
свойств, на соответствие требованиям, предъявляемым к цементам для изготовления
бетонов, приведены в таблице 3. Испытания проводили по ГОСТ 310.0 – ГОСТ 310.4
- «Цементы. Методы испытаний».
Данные цементы, как видно из
результатов испытаний соответствуют требованиям ГОСТ 10178-85 «Портландцемент, шлакопортландцемент. Технические условия».
В качестве гидрофобизирующего компонента
использовали кубовые остатки синтетически жирных кислот (КОСЖК), являющиеся продукто нефтехимического
синтеза, который получают при окислении парафина. КОСЖК содержит более 80%
жирных кислот, высокомолекулярные спирты и дифункцианальные
соединения. Молекулярная масса КОСЖК в среднем 790, содержание воды не более
0.3%, температура плавления (разжижения) 600С.
Таблица 3. Результаты
испытаний цементов
|
Завод-изготовитель |
Насыпная плотность кг/м3 |
Удельная поверх., см2/г |
Тонкость помола, остаток на сите № 008, % |
Нормал. густота цемент.
теста, % |
|
|
Карагандин-ский |
1095 |
3150 |
8,8 |
27,1 |
|
|
УстьКамено- горский |
1100 |
3200 |
8,5 |
26,2 |
В качестве
минерального порошка использовали золы Карагандинской ТЭЦ с удельной
поверхностью 3500 см2/г или мелкие пески Кулайгирского месторождения с модулем крупности 1.5..2,
удовлетворяющие требования ГОСТ 8735 – 88 «Песок для строительных работ.
Методика испытаний». В качестве микроармирующего
ингредиента в разрабатываемых гидрофобизирующих
комплексных модификаторах применяли волластонит - месторождение Акмолинской
области.
Волластонит представляет собой природный силикат кальция (43.3% CaO, 51.7% SiO2), в основе
строения которого лежит цепочка связанных между собой кремнекислородных
тетраэдров, относится к числу полезных ископаемых, широко применяемых во многих
отраслях промышленности.
Используя эти
материалы, нами был предложен способ приготовления гидрофобного трегера к цементобетонной смеси, включающий последовательно
проводимые операции с входящими в ее состав волокнистым компонентом,
органоминеральным порошком, портландцементом и водой по их перемешиванию до
получения однородной массы. Перед совмещением всех составляющих частей из смеси
портландцемента и воды готовят раствор в соотношении 1:2 с нормальной
консистенцией – 105-
Результаты работ
позволили определить оптимальные составы и
дозировки гидрофобного трегера от 10 до 50% от
массы вяжущего в зависимости от вида изготовляемого цементного материала.
Оптимальные составы приведены в таблице 4.
Таблица 4. Оптимальные
составы гидрофобных трегеров
|
Компоненты |
Содержание,
мас., % |
|||
|
I вариант |
II вариант |
III вариант |
Контрольный
образец |
|
|
Кубовые остатки синтетических жирных
кислот |
30 |
33,2 |
35 |
3 |
|
Минеральный порошок |
35 |
36,5 |
40 |
30 |
|
Портландцемент |
6 |
6,5 |
12 |
3 |
|
Волокнистый наполнитель |
5 |
8,6 |
10 |
- |
|
Дополнительные компоненты |
- |
- |
- |
56 |
|
Вода |
Остальное |
|||
По сути,
применение гидрофобных трегеров
позволило решить техническую задачу повышения концентрации гидрофобизатора в
единице объема цементного материала без снижения его прочности.
А это в свою очередь явилось решением проблемы
изготовления цементных материалов способных обеспечивать высокое сопротивление
действию таких разрушающих факторов, как попеременное замораживание и
оттаивание бетонов в водонасыщенных агрессивных средах.
Свидетельствами
того, что бетоны с трегерами обладают существенной
стойкостью к разрушающему действию мороза и агрессивных сред являются
полученные результаты испытаний бетонов, представленных в таблице 5.
Таблица 5.
Результаты испытаний бетонов
|
Показатели |
Содержание,
мас., % |
|||
|
I вариант |
II
вариант |
III вариант |
Контрольный
образец |
|
|
Водопоглощение за 48ч., % |
24,8 |
26,6 |
28,6 |
37,3 |
|
Капиллярный подсос за 48., % |
4,2 |
4,1 |
4,9 |
6,4 |
|
Морозостойкость, количество циклов |
350 |
400 |
Более 500 |
200 |
|
Удобоукладываемость по осадке конуса, см |
8 |
10 |
12 |
6,5 |
|
Водоцементное отношение |
0,51 |
0,5 |
0,5 |
0,52 |
|
Прочность при сжатии в возрасте 28 суток, МПа |
1,04 |
1,07 |
1,08 |
0,36 |
Из таблицы 5
видно, что показатели прочности, полученные при использовании предлагаемой
технологии бетона выше чем, у контрольного в 1,9 – 2,3 раза, а показатели водопоглощение и капиллярного подсоса ниже в 1,7 – 2 раза.
Резюмируя изложенное, можно
прийти к выводу, что по уровню технических и экономических показателей, бетон и железобетон по прежнему останется
основным конструкционным строительным материалом. При этом применение добавок в бетоне требует
высокой культуры технологического процесса, компетенции специалистов
в технологии изготовления железобетонных изделий с гарантированными
характеристиками. Использование гидрофобных трегеров позволит
получать долговечные цементные материалы способные составить конкуренцию на
строительном рынке Казахстана /3/. Только в этом случае можно рассчитывать на изготовление продукции,
отвечающей лучшим отечественным и зарубежным образцам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Соловьев В.И., Ергешев Р.Б. Эффективные модифицированные бетоны. Алматы: КазГосИНТИ, 2000. – 11 с.
2. Концепция индустриальной политики Республики
Казахстан на период до 2010 года / Одобрено Постановлением Правительства
Республики Казахстан, Астана, 2002.-52 с.
3. Перспективы химизации в строительстве. Под ред.
А.А. Кулибаева //Сб. научных трудов, ЗАО«НИИстромпроект». - Алматы ,
2002, - 160с.