CC BY
420
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
• 7universum.com
ИЗУЧЕНИЕ И СРАВНЕНИЕ ВЛИЯНИЯ Na-ПОЛИКАРБОКСИЛАТОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНЫХ СИСТЕМ
Каримов Масъуд Убайдулла угли
старший научный сотрудник-исследователь кафедры технологии
высокомолекулярных соединений и пластмасс Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Джалилов Абдулахат Турапович
д-р хим. наук, профессор, директор Государственного унитарного предприятия Ташкентского научно-исследовательского института,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Самигов Неъмат Абдурахимович
д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой строительных материалов и химии, Ташкентского архитектурно-строительного института,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: gup_tniixt@mail. ru
Каримов М.У., Джалилов А.Т., Самигов Н.А. Изучение и сравнение влияния Na - поликарбоксилатов на физико - механические свойства цементных систем // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2014. № 1 (2) .
URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/search-2/item/838
STUDY AND COMPARISON OF INFLUENCE Na-POLYCARBOXYLATES ON PHYSICAL — MECHANICAL PROPERTIES OF CEMENT SYSTEMS
Karimov Masud Ubaydulla ugli
Senior researcher of technology ofpolymers and plastics department, Tashkent Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent
Djalilov Abdulakhat Turapovich
Director of the State Unitary Enterprise Tashkent Research Institute, Doctor of Chemistry, Professor, Uzbekistan, Tashkent
Samigov Nemat Abdurakhimovich
Heads of the Department Building Materials and Chemistry, Doctor of Technical Sciences, Professor of Tashkent Architecture and Construction Institute, Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Целью данной статьи является изучение и сравнение влияния Na-поликарбоксилатов на физико-механические свойства цементных систем. Цементные системы были исследованы в соответствии с ГОСТами. Определена растекаемость водно-цементного раствора и прочность цементного камня с добавлением химических добавок. По полученным результатам видно, что гидролизованный полиакрилонитрил имеет ряд преимуществ по сравнению с остальными поликарбоксилатами.
ABSTRACT
The purpose of this paper is to study and comparison of Na-polycarboxylates on physical-mechanical properties of cement systems. Cement system were investigated in accordance with State standards. Defined fluidity of water-cement mortar strength of cement paste with the addition of chemical additives. By the results obtained it is evident that the hydrolyzed polyacrylonitrile has several advantages compared with other polycarboxylates.
Ключевые слова: поликарбоксилаты, Na-соль полиакриловой
и полиметакриловой кислот, гидролизованный полиакрилонитрил, растекаемость водно-цементного раствора, прочность цементного камня.
Keywords: polycarboxylates, Na-salt of polyacrylic and polymethacrylic acid, hydrolyzed polyacrylonitrile, spreadability water-cement mortar strength of cement stone.
Поликарбоксилаты представляют собой соли поликарбоновых кислот и сополимер с гидрофильной, анионной основной цепью и боковыми цепями, представленными как анионными функциональными группами, так и гидрофобными, незаряженными полиэфирами. Химическая модификация карбоксил содержащих полимеров позволяет ввести в такие макромолекулы длинные боковые цепи через образование соответствующих сложноэфирных или амидных групп.
Водоредуцирующий эффект поликарбоксилатов определяется электрическими зарядами и боковыми цепями, сохраняемость — видом функциональных мономеров, а прочность цементных композиций в раннем возрасте — конфигурацией молекулы в целом. Вследствие значительной поверхностной энергии на границе раздела «жидкость-газ» поликарбоксилаты склонны к воздухововлечению, что положительно влияет на морозостойкость. Однако в большинство промышленных добавок на основе эфиров поликарбоксилатов вводят пеногасители для подавления этого эффекта [1].
Большинство исследователей отмечают чувствительность поликарбоксилатных пластификаторов к минералогическому составу цемента [5; 6; 7], причем с повышением содержания сульфатов и алюминатов сохраняемость подвижности цементных систем с поликарбоксилатом значительно уменьшается. Это может быть связано с преимущественным осаждением поликарбоксилатов на гидратных фазах с положительным дзета-потенциалом [1].
Первоначальная адсорбция поликарбоксилатов происходит преимущественно на гидросульфоалюминатах, но дальнейшее фазообразование приводит к быстрой потере подвижности цементного теста за счет перекрывания зоны стерических эффектов. Поэтому предпочтительным
считается введение поликарбоксилатов с последней третьей воды затворения, что позволяет несколько продлить живучесть смеси за счет наличия неосажденных молекул поликарбоксилатов в жидкой фазе. Для увеличения сохраняемости в состав суперпластификаторов вводят молекулы разных типов, каждый из которых характеризуется определенным временем действия [1].
В настоящее время нет четких данных о влиянии поликарбоксилатов на гидратацию, структурообразование и стабильность цементных систем. В связи с относительной новизной и импортным происхождением поликарбоксилатов изучение поликарбоксилатов ведется локально с учетом специфики научных интересов отдельных исследователей [2; 3; 4].
При этом мнения ученых относительно гидратации и структурообразования цементных систем, модифицированных поликарбоксилатов расходятся, однако большинство исследователей не исключают возможности замедления гидратации в присутствии поликарбоксилатного пластификатора. В связи с этим невыясненными остаются вопросы, связанные со стабильностью и составом образующихся в присутствии поликарбоксилатов гидратных фаз, а соответственно, и с его стойкостью и долговечностью.
Мы выбрали объектами исследований натривую соль полиакриловой и полиметакриловой кислот, являющихся близкими по свойствам гидролизованному полиакрилонитрилу.
При испытании был использован цемент марки М 400. Растекаемость водно-цементного раствора была определена по ГОСТ 26798.1-96. Влияние суперпластификаторов на прочность цементного камня определяли на образцах размером 2x2x2 см, полученных из цементного теста нормальной густоты контрольного образца и при постоянном водно-цементном соотношении с добавлением пластифицирующих добавок, образцы твердели в нормальных условиях, а затем их испытывали на сжатие по истечении 28 суток.
Таблица 1.
Результаты испытаний цементных паст с пластифицирующей добавкой на основе натриевой соли полиакриловой кислоты
№ Количество цемента, г Количество добавки от массы цемента, % В/Ц соотношение Растекаемость, см Прочность через 28 сут., МПа
1 100 - 0,43 6 17
2 100 0,02 0,48 6 23
3 100 0,05 0,48 7 24
4 100 0,08 0,48 8 25
5 100 0,1 0,48 8 27
6 100 1 0,43 8 27
7 100 1 0,36 6 30
Как видно из таблицы 1, при добавлении натриевой соли полиакриловой кислоты в интервале 0,02—0,1 % для контрольной растекаемости (6 см.) пришлось увеличить водно-цементное соотношение, чтобы растекаемость дошла до контрольного образца. Прочность цементного камня увеличивается при добавлении натриевой соли полиакриловый кислоты в интервале 0,02—0,1 %, а в интервале 0,1—1 % прочность цементного камня не изменяется. При добавлении 1 % натриевой соли полиакриловый кислоты при в/ц соотношении 0,43 увеличивается растекаемость водно-цементного раствора, а прочность цементного камня не изменяется. При уменьшении в/ц соотношения до 0,36 прочность цементного камня увеличивается до 30 МПа.
Таблица 2.
Результаты испытаний цементных паст с пластифицирующей добавкой на основе натриевой соли полиметакриловой кислоты
№ Количество цемента, г Количество добавки от массы цемента, % В/Ц соотношение Растекаемость, см Прочность через 28 сут., МПа
1 100 - 0,43 6 17
2 100 0,02 0,48 6 21
3 100 0,05 0,48 7 23
4 100 0,08 0,48 8 25
5 100 0,1 0,48 9 29
6 100 1 0,43 11.5 15
7 100 1 0,36 6 16
Как видно из таблицы 2, при добавлении натриевой соли полиакриловой кислоты в интервале 0,02—0,1 % для контрольной растекаемости (6 см.) пришлось увеличить водно-цементное соотношение, чтобы растекаемость дошла до контрольного образца. Прочность цементного камня увеличивается при добавлении натриевой соли полиметакриловый кислоты в интервале 0,02—0,1 %, а в интервале 0,1—1 % прочность цементного камня уменьшается. При добавлении 1 % натриевой соли полиметакриловый кислоты при в/ц соотношении 0,43 увеличивается растекаемость водно-цементного раствора до 11,5 см, а прочность цементного камня уменьшается. При уменьшении в/ц соотношение до 0,36 прочность цементного камня становится даже ниже контрольного.
Таблица 3.
Результаты испытаний цементных паст с пластифицирующей добавкой на основе гидролизованного полиакрилонитрила
№ Количество цемента, г Количество добавки от массы цемента, % В/Ц соотношение Растекаемость, см Прочность через 28 сут., МПа
1 100 - 0,43 6 17
2 100 0,2 0,43 8 23
3 100 0,5 0,43 10 28
4 100 0,8 0,43 12 32
5 100 1 0,43 14 34
Как видно из таблицы 3, при добавлении гидролизованного полиакрилонитрила в интервале 0,2—1 % от массы цемента в водно-цементный раствор при постоянном в/ц соотношении увеличивается растекаемость водноцементного раствора и прочность цементного камня.
Таблица 4.
Результаты испытаний цементных паст с пластифицирующей добавкой на основе гидролизованного полиакрилонитрила при постоянной растекаемости водно-цементного раствора
№ Количество цемента, г Количество добавки от массы цемента, % В/Ц соотношение Растекаемость, см Прочность через 28 сут., МПа
1 100 - 0,43 6 17
2 100 0,2 0,38 6 30
3 100 0,5 0,36 6 33
4 100 0,8 0,34 6 37
5 100 1 0,33 6 40
Как видно из таблицы 4, при добавлении гидролизованного полиакрилонитрила в интервале 0,2—1 % от массы цемента в водно-цементный раствор при постоянной растекаемости (уменьшали в/ц соотношение) увеличивается прочность цементного камня до 40 МПа.
При добавлении гидролизованного полиакрилонитрила в интервале 0,02—0,1 % от массы цемента в водно-цементный раствор не изменяется растекаемость водно-цементного раствора и прочность цементного камня. При добавлении гидролизованного полиакрилонитрила в интервале 0,2—1 % от массы цемента в водно-цементный раствор увеличивается растекаемость на 14 см, а прочность цементного камня при уменьшении в/ц соотношения до 0,33 увеличивается более чем в два раза по сравнению с контрольным.
Таким образом, при сравнении натриевой соли полиметакриловой кислоты и натриевой соли полиакриловой кислоты с гидролизованным полиакрилонитрилом, видно, что при использовании гидролизованного полиакрилонитрила получаются образцы с рядом преимуществ, что свидетельствует о необходимости продолжить изучение модификации гидролизованного полиакрилонитрила.
Список литературы:
1. Г амалий Е.А. Комплексные модификаторы на основе эфиров поликарбоксилатов и активных минеральных добавок для тяжелого конструкционного бетона: дис. ... канд. тех. наук: 05.23.05 / Гамалий Е.А. — Челябинск, 2009. — 217 с.
2. Леденев Л.А. Повышение эффективности применения органоминеральных добавок в технологии бетонов/ A.A. Леденев, С.М. Усачев, В.Т. Перцев // Мат-лы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве «SIB-2008»». — Т. 1. — Кн. 1. — Воронеж, 2008. — С. 283—287.
3. Несветаев Г.В. Применение модификаторов с целью управления модулем упругости бетона/ Г.В. Несветаев// Новые научные направления строительного материаловедения: мат-лы докладов Академических чтений РААСН. — Белгород: Изд-во БГ'ТУ им. В.Г. Шухова, 2005. — С. 51—57.
4. Позняк O.P. Физико-химические особенности процессов гидратации модифицированных цементирующих систем / O.P. Позияк, У.Д. Марущак, И.И. Киракевич // Сборник докладов 3-го (XI) Междунар. совещания по химии и технологии цемента. — Санкт-Петербург: ООО «АЛИТинформ», 2009. — С. 174—178.
5. Ha^nel С. Interaction Between Cements and Superplasticizers / С. ИасЬпе1, H. Lombois-Burgcr, L. Guillot at alias // Proceedings of the 12th International Congress on the Chemistry of Cement. — Montreal, 2007. — P. 111—125.
6. Lothenbach B. The influence of superplasticizers on the hydration of Portland cement / B. Lothenbach, F. Winnefeld, R. Figi // Proceedings of the 12th International Congress on the Chemistry of Cement. — Montreal, 2007. — P. 211—233.
7. Pourchet S. Influence of PC superplasticizers on tricalcium silicate hydration / S. Pourchet, C. Comparet, L. Nicoleau at alias // Proceedings of the 12th International Congress on the Chemistry of Cement. — Montreal, 2007. — P. 132—145.
