CC BY
142
88
В. А. Журавлев, Т.В. Мурашкина, Н. В. Гилязидинова
УДК 666.972.16
В. А. Журавлев, Т.В. Мурашкина, Н. В. Гилязидинова
ХИМИЧЕСКАЯ ДОБАВКА К БЕТОНАМ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДА
Для улучшения эксплуатационных характеристик бетонов в строительной индустрии используются химические добавки различной природы и различной направленности действия. Главное назначение добавок - улучшение удобоукладывае-мости бетонной смеси, повышение прочности, температуро- и влагостойкости бетонов.
По химической природе добавки можно условно разделить на две большие группы: неорганические и органические. Большой интерес пред-
ставляет использование в качестве добавок отходов химических, лесохимических и других производств [1-2]. Несмотря на определенные успехи в этих вопросах, около половины бетонов в нашей стране укладывается без добавок. С увеличением масштабов строительства и повышением требований к устойчивости строительных объектов к непредвиденным воздействиям насущным становится вопрос расширения ассортимента химических добавок, в том числе синтетических на основе
Таблица 1
Результаты испытаний карбамидной добавки на цементно-песчаной смеси (цемент марки „200”,
В/Ц=0,53; Ц/П=1/3).
№ образца Содерж. добавки, % Подвижн. смеси, мм Прочность об] разца на сжатие Прочность образца на изгиб
МПа % МПа %
1 - 105 20 100 3,6 100
2 0,4 109 21,5 107 3,75 104,17
3 0,6 118 24 120 3,85 106,9
4 0,8 142 28 140 4,0 111
5 1,0 150 42 210 5,2 144,4
6 1,2 156 33,5 167,5 4,3 119,4
7 1,4 160 23 115 3,2 88,9
8 2,0 168 18 90 2,9 80,5
Таблица 2
Результаты испытаний карбамидной добавки на цементно-песчаной смеси (цемент марки „500”,
В/Ц=0,53; Ц/П=1/3)
№ образца Содерж. добавки, % Подвижн. смеси, мм Прочность об] разца на сжатие Прочность образца на изгиб
МПа % МПа %
1 - 108 43,2 100 6,4 100
2 0,4 118,8 44,62 105,6 6,65 104
3 0,6 135 46,96 108,7 6,86 107,2
4 0,8 154 55,34 128,1 7,83 122,4
5 1,0 160 57,02 132 8,05 125,8
6 1,2 166 53,14 123 7,68 120
7 1,4 178 50,24 116,3 6,53 102,1
8 2,0 180 43,46 100,6 6,27 98
Таблица 3
Результаты испытаний карбамидной добавки на тяжелых бетонах
№ образца Расход материалов на 1 м3 бетона, кг Добавка, % В/Ц Осадка конуса, см Прочность на сжатие, МПа
Ц Щ П
1 260 1265 680 - 0,67 2 23,2
2 260 1265 680 1,5 0,67 литой 12,8
3 260 1265 680 0,5 0,67 литой 11,9
4 260 1265 680 0,2 0,52 3,3 29,28
5 260 1265 680 0,1 0,48 3,4 36,8
Химическая технология
89
различных углеводородов и их производных [3].
Относительно новым направлением следует считать применение химических добавок, синтезированных на основе ароматических углеводородов, например фенола (оксибензола) и его производных, и меламина (2,4,6-триамино-1,3,5-
триазина). Последняя, несмотря на определенную привлекательность, в условиях России является малореальной, так как меламин в нашей стране не производится. О добавках на основе фенола мы сообщали ранее [4].
Представляет особый интерес синтез и применение добавок на основе карбамида (мочевины) в связи с недостаточной изученностью этих продуктов, крупнотоннажностью производства карбамида и его нетоксичностью.
В основу синтеза карбамидной добавки положена реакция сульфометилирования, заключающаяся в совместном или последовательном воздействии на карбамид формальдегида и гидросульфита натрия:
' Ш-. N11—СН,50^а
Г I
С=0 + СН:0 + ИаНЗО; ----*С=0
1-1н—СН:ОН
(1)
В зависимости от условий реакции принципиально могут быть получены моно-, ди-, три- и тетрапроизводные продукты. На практике наиболее приемлемыми являются первые два продукта, которые получают при соответствующем соотношении исходных компонентов в слабощелочной среде (рН=7,5-8). Первая стадия процесса протекает в мягких условиях (температура 25-30°С) в течение 2-3 ч, вторая - при температуре 90-95°С. Время второй стадии контролируется ходом процесса и оценивается по вязкости продукта методом отбора проб и определения вязкости с помощью вискозиметра Оствальда. Полученный продукт представляет собой водный раствор желтоватого цвета с вязкостью 60-80 спз со слабым при-
ятным „парфюмерным” запахом.
В оптимальных условиях наработаны продукты и испытаны в стандартных условиях по стандартным методикам на цементно-песчаных смесях и тяжелых бетонах с использованием цементов различных марок. Добавку вводили с водой затво-рения, дозировку устанавливали в диапазоне от
0,4 до 2,0% (в пересчете на сухой продукт) по отношению к цементу с шагом 0,1%. В качестве контрольных испытаны образцы без добавок.
Для испытаний растворных цементно-
песчаных смесей готовили образцы в виде балочек с размерами 40 х 40 х 160 мм, для тяжелых бетонов - кубы 100 х 100 х 100 мм. В качестве заполнителя использовали речной песок с модулем крупности 2,37-2,50 и щебень дробленый из гравия фракции 5-10 и 10-20 мм. Влияние добавки на свойства бетонов определили при полном сроке твердения (28 суток) в нормальных условиях.
Предварительные испытания образцов на прочность показали, что лучшие результаты по этому показателю дает введение добавки в количестве 1±0,1%. В ряде случаев добавка увеличивает подвижность растворной смеси от 108 до 130 мм (табл. 1, 2) и осадку конуса для тяжелых бетонов от 2 до 3-3,2 см (табл. 3). Большинство образцов показали увеличение прочности на изгиб, причем это увеличение достигает величины (по отношению к контрольному) 64,4% для цемента марки 200 (образец 5 в табл. 1) и 25,8% для цемента марки 500 (образец 5 в табл. 2).
Прочность на сжатие колеблется в более широком диапазоне. На некоторых образцах влияние добавки сказывается отрицательно, в большинстве же случаев отмечено существенное увеличение прочности - образцы 3-6 для цемента марки 200 и образцы 4-7 для цемента марки 500. Отмечено, что максимальное увеличение прочности достигается в образцах, приготовленных на цементе более низкой марки (на 110% для образца 5 в табл. 1).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кобалевская Н.Н. Пластифицирующая добавка на основе модифицированных моносульфонатов/ Бетоны и железобетонные конструкции в районах Восточной Сибири: Красноярск, 1984.-с. 20-26.
2. Ощепков И. А. Комплексное использование отходов и побочных продуктов производства капролактама и диафена ФП в качестве сырьевых компонентов и модифицирующих добавок/ В сб. научных трудов: Брянск, БГИТА.-2000, вып. 2.-с. 223-228.
3. Платонов И. Е. Бетоны с добавкой суперпластификатора С-3 для морозостойких изделий/ Вопросы архитектуры и строительства № 12/ И. Е. Платонов, А. К. Калегин: Минск, 1982.-с. 108-110.
4. Журавлев В. А. Исследование влияния сульфометилированного фенола на технологические свойства цементно-бетонных смесей и бетонов/ В сб. научных трудов «Актуальные вопросы подземного и наземного строительства»/ В. А. Журавлев, Н. В. Гилязидинова, Т.В. Мурашкина: Кемерово, 1996.-с. 146-148.
□ Авторы статьи:
Журавлев Мурашкина Гилязидинова
Владимир Александрович Татьяна Вениаминовна Наталья Владимировна
- канд.техн.наук, доцент кафедры - инженер-технолог, КОАО „Азот”, - канд.техн.наук, доцент кафедры
технологии основного органическо- ЦЛК технологии строительного произ-
го синтеза водства
