CC BY
228
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2013, том 56, №11_
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 666.972.162
А.А.Акрамов, А.Шарифов, Я.Г.Назиров, А.К.Муминов
ДЕКСТРИН - ДОБАВКА В СОСТАВ ЦЕМЕНТСОДЕРЖАЩИХ СМЕСЕЙ С ПЛАСТИФИЦИРУЮЩИМ ЭФФЕКТОМ
Таджикский технический университет им. академика М.С.Осими
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиевым 10.10.2013 г.)
В статье обобщены результаты действия химической добавки из декстрина на свойства цементсодержащих смесей и охарактеризованы механизмы её влияния на пластичность, ускорение процесса гидратации, образование плотной структуры и повышение прочности цементного камня.
Ключевые слова: декстрин - подвижность - пластичность- гидратация - цемент- бетон - прочность - структура цементного камня.
В составе клубней картофеля и зёрен злаковых растений имеется смесь полисахаридов, известная под названием крахмал. Наиболее высокое содержание крахмала отмечено в зёрнах риса (6282%), кукурузы (65-72%), пшеницы (57-75%) и клубнях картофеля (12-24%), из которых обычно и получают его в производственных условиях [1].
При быстром нагревании обычного крахмала, содержащего 10-20% воды, происходит расщепление высокополимеризованной молекулы крахмала (С6Н10О5)П на более низкополимеризованные молекулы - полисахариды того же состава, что и крахмал (С6Н10О5)т, носящие название декстринов. Расщепление крахмала на декстрины быстрее происходит в присутствии катализаторов, в качестве которых используют в основном соляную, азотную и другие минеральные кислоты и алюминиево-калиевые квасцы.
В исследованиях использовали кукурузный жёлтый декстрин первого сорта, соответствующий требованиям ГОСТ 6034-74 [2]. Декстрин - хорошо растворимый в воде продукт, его растворимость в воде при 20оС больше 95%.
Эффективность применения декстрина в качестве добавки цементов изучена исследованием свойств строительного раствора состава 1 : 3 при В/Ц=0.4 и различных составов бетонных смесей с использованием цементов: низкоалюминатного М400, среднеалюминатных М400 и М500, высоко-алюминатного М300. Средний минералогический состав применяемых цементов, в %: низкоалюминатного - C3S - 47.0; C2S - 29.0; C3A - 3.8; C4AF - 17.2; среднеалюминатного - C3S - 61.0; C2S - 17.0; C3A - 6,1; C4AF - 14.0; высокоалюминатного - C3S - 36.4; C2S - 42.8; C3A - 14.2; C4AF - 13.1.
Пластичность растворной и бетонной смеси определяли по их растекаемости на встряхивающем столике и осадку стандартного конуса.
На рис.1 приведены зависимости подвижности растворной смеси состава 1 : 3 при В/Ц=0.4 и бетонной смеси состава 1 : 1.03 : 1.97 (цемент : песок : щебень) при В/Ц=0.38 и удельном расходе цемента 600 кг/м3 от содержания декстрина в цементе. Декстрин по пластифицирующему эффекту
Адрес для корреспонденции: Акрамов Авазжон Абдуллаевич. 734042, Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр. акад.Раджабовых, 10а, Таджикский технический университет. E-mail: [email protected]
при дозировках 0.01-0.1% от массы цемента является средней добавкой, и его воздействие на подвижность цементной смеси более слабое, чем воздействие широко применяемых добавок цементов из технических лигносульфонатов. С увеличением содержания декстрина в составе цемента при постоянном В/Ц пластичность смеси возрастает. Так, при дозировке декстрина 0.1% от массы цемента пластичность раствора возрастает от 108-112 мм (для составов без добавки) до 125-135 мм, подвижность бетонной смеси увеличивается от 8 до 16.5-18 см. Наибольшее возрастание подвижности наблюдается при применении низкоалюминатных, а наименьшее - высокоалюминатных цементов.
Бетонные и растворные смеси с декстрином при повышении их подвижности не теряют пластическую связанность, водовыделение их состава при транспортировке и формовке не наблюдается. Потеря времени происходит в такой же степени, как и у бетонных смесей без добавок.
Автор работы [3], изучая реологические свойства суспензий из различных цементов, обнаружил, что введение декстрина в количествах до 0.1% от массы цемента существенно снижает пластическую вязкость цементного теста. Эффективность действия добавки на реологические свойства цементного теста зависит не только от содержания добавки, но и от минералогического состава цемента и его вида.
150
ш 140
с е
а)
в 130
а о
са
Й 120
а а л
т
2 110
I 100
90
>
/
200
Н 180
с е
с
3§ 160
о
т е
б 140
■а
т с о
| 120 са
д о
а
100
б)
80
У У
/
/ V/ У 3
У
/
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
0
0.02 0.04 0.06 0.08
0.1
Содержание декстрина, % от массы цемента
Рис.1. Зависимость подвижности строительного раствора состава 1 : 3 при В/Ц=0.4 (а) и бетонной смеси состава 1 : 1.03 : 1.97 при В/Ц=0.38 (б) от содержания декстрина в составе вяжущего при использовании 1 - низкоалюминатных; 2 - среднеалюминатных; 3 - высокоалюминатных цементов.
Из исследованных цементов наибольшую вязкость при изменении градиента сдвига скорости в пределах 0-600 с-1 показало тесто из портландцемента М500, наименьшую - из портландцемента М400. В то же время при введении декстрина снижение пластической вязкости теста из портландцемента М500 значительнее, чем для теста из портландцемента М400. Так, при градиенте сдвига скорости в пределах 200 с-1 добавка 0.05% декстрина в портландцемент М500 снизила пластическую вяз-
Химическая технология
А.А.Акрамов, А.Шарифов и др.
кость теста с 187 до 115 Па, а для портландцемента М400 такое изменение произошло в пределах от 125 до 95 Па.
Эти данные свидетельствуют, что декстрин является эффективным разжижителем цементного теста и его применение в качестве пластификатора способствует получению удобоукладываемых бетонных смесей. Оценка удобоукладываемости таких бетонных смесей показывает, что при дозировках декстрина 0.03-0.075% продолжительность вибрирования при формировании изделия уменьшается в 1.6-2 раза, поверхность формированного бетона образуется гладкой и ровной из-за отсутствия шероховатостей. Отличительной характеристикой бетонных смесей, содержащих декстрин, является их высокая пластическая связанность, способствующая повышению формируемого цементного камня и образованию плотной структуры цементного камня, что обеспечивает повышение прочности бетона.
Рис.2. Структурная формула декстрина.
На рис. 2 приведена структурная химическая формула декстрина. Декстрин является высокомолекулярным полимером с разветвлённой структурой, имеет кислородсодержащие циклические элементы с кислородным мостиком -О- (связь-С-О-С-) и функциональные гидроксильные (-ОН), гидроксиметиловые (-СН2ОН) и спиртовые (-С-ОН) группы. Эти элементы структуры декстрина являются функциональными и оказывают воздействие на реологические свойства неорганических вяжущих материалов. На основе функциональных групп структуры декстрина в работе [4] нами были объяснены механизмы действия декстрина на свойства цементных вяжущих.
С учётом предложенного механизма, в общем, действие декстрина на свойства цементсодер-жащих смесей можно объяснить следующим образом: добавка адсорбируется на поверхность гидра-тированных частиц цемента и своими функциональными группами устанавливает с элементами поверхности частиц адсорбционные связи, приводящие к диспергированию частиц новообразований цемента и значительному возрастанию их удельной поверхности. В результате происходит дезагрегация частиц, уменьшается межфазовая энергия в системе «вода-твердое тело», освобождается большая часть воды, которая и обеспечивает пластифицирующий эффект химической добавки. Кроме того, образующиеся адсорбционные слои на поверхности новообразований гидратируемого вяжущего способны сглаживать микрошероховатости частиц и уменьшать силу трения между ними.
Адсорбция добавок на поверхности частиц новообразований гидратируемого вяжущего влияет на морфологию образования гидратных фаз и изменяет их форму: они становятся короче и тоньше, изменяется их анизотропия. Образуется блочно-ритмичная структура гидратных фаз, которая способна обеспечить более высокую прочность и непроницаемость, что наблюдается при исследование строительных бетонов и растворов на вяжущих с добавкой декстрина.
Поступило 11.10.2013 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чичибабин А.Е. Основные начало органической химии. - М., 1954, Изд. VI, т.1, 794 с.
2. ГОСТ 6034-74. Декстрины.Технические условия.
3. Дустмуродов Т. Тепловыделение и твердение цементов с органическими добавками в различных средах: Автореф. дис.к.т.н., 1986, 25 с.
4. Шарифов А., Акрамов А.А., Хокиев М.К., Умаров У.Х., Саидов Д.Х. Механизм влияния декстрина и модифицированного лигносульфоната технического на процессы гидратации и твердение портландцемента. - Изв. АН РТ. Отд. физ-мат., хим., геол. и техн. н., 2010, №4 (141), с.78-84.
А.А.Акрамов, А.Шарифов, Я.Г.Назиров, А.К.Муминов
ДЕКСТРИН ХАМЧУН - ИЛОВА БА ТАРКИБИ ОМЕХТА^ОИ СЕМЕНТДОР
БО ЭФФЕКТИ ПЛАСТИКИ
Донишго^и техникии Тоцикистон ба номи академик М.С.Осими
Дар макола натичах,ои тадк,ик,оти таъсири иловаи химиявй аз декстрин ба хосиятх,ои омехтах,ои сементдор оварда шуда, механизми таъсири он ба хосиятх,ои пластикии омехтах,ои сементдор, тезонидани равандхои гидрататсия, пайдошавии сохти зич ва зиёдшавии мустахкамии санги сементй маънидод карда шудаанд.
Калима^ои калиди: декстрин - мутауаррикй - пластики - гидрататсия - семент - бетон -боцувватй - сохти санги сементи.
A.A.Akramov, A.Sharifov, Y.G.Nazirov, AKMuminov DEXTRIN - ADDITION TO THE MIXTURES WITH CEMENTITIOUS
PLASTICIZING EFFECT
M.Osimi Tajik Technical University
The paper summarizes the results of the action of chemical additives on the properties of dextrin cementitious mixtures, and characterized mechanisms of their influence on the ductility cementitious mixtures accelerate the hydration process, the formation of a dense structure and improve strength tsementnog stone.
Key words: dextrin - mobility - plasticity - cement - concrete - strength - the structure of cement stone.
