Разработка комплексной добавки для цементов низкой водопотребности Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10/2015 ISSN 2410-6070

УДК 691.327:666.97

О.В.Хохряков

канд. техн. наук, доцент КГ АСУ А.Р.Хаматова магистрант

Казанский государственный архитектурностроительный университет, г.Казань, РФ

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ ЦЕМЕНТОВ НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ

Аннотация

Проведены сравнительные испытания ЦНВ-100, содержащего комплексную добавку с различными ускорителями твердения. Показано, что наибольшую прочность ЦНВ-100 обеспечивает комплексная добавка, содержащая натрий сернокислый.

Ключевые слова

Цемент низкой водопотребности, комплексная добавка, суперпластификатор.

На современном этапе развития цементных вяжущих материалов всё большую актуальность приобретают те из них, которые отвечают требованиям безопасности, экологичности и рационального использования сырья. Видимо поэтому всё чаще поднимается вопрос о замене традиционных портландцементов на относительно недавно разработанные вяжущие - цементы низкой водопотребности (ЦНВ) [1]. Эта разработка советских ученых 80х годов прошлого века [2], и она отвечает нынешней концепции «зеленых технологий», поскольку производство ЦНВ экологически безопасно, безотходно и осуществляется с использованием дешевых природных наполнителей или промышленных отходов.

Однако, несмотря на очевидные достоинства, широкого распространения ЦНВ не получил. В частности, это связано с суперпластификатором, который является неотъемлемым компонентом ЦНВ. Традиционно в качестве такового используется С-3, который в ЦНВ выполняет двойную функцию: ускоряет размолоспособность цемента и усиливает водоредуцирующий эффект. Однако его содержание в ЦНВ велико и достигает порядка 3 % (от массы ЦНВ). При такой дозировке доля стоимости этой добавки в сырьевой себестоимости вяжущего доходит до 50 %, что, очевидно, снижает инвестиционную привлекательность и прикладное внедрение ЦНВ.

В связи с этим весьма актуальна разработка комплексной добавки, повышающей конкурентоспособность ЦНВ. Очевидно, что при нынешнем развитии технологии производства цементных бетонов комплексные добавки оказываются эффективнее монодобавок [3]. Главным образом, это связано с синергетическим действием, при котором суммирующий эффект индивидуальных компонентов в комплексе выше, чем при их единичном использовании.

Для частичной замены суперпластификатора С-3 нами выбран менее эффективный, но недорогой пластификатор - лигносульфонат технический (ЛСТ), являющийся побочным продуктом переработки древесины. Поскольку эта добавка существенно замедляет скорость набора прочности вяжущего, то необходимо компенсировать это негативное действие путем использования ускорителей твердения. В качестве таковых нами принят ряд технических неорганических солей: натрий сернокислый (Na2SO4), натрий кремнекислый (Na2SiO3), кальций азотнокислый Ca(NO3)2, алюминий сернокислый Ah(SO4)3 и силикатглыба (СГ), представляющая собой отход производства химического завода им. Карпова (г.Менделеевск) и состоящая на 70 % из натрия сернокислого и на 30 % из натрия углекислого. Таким образом, проектируемый комплекс будет состоять из С-3, ЛСТ и ускорителя твердения.

Первоначально было выполнено сравнение свойств ЦНВ-100, содержащего указанные ускорители твердения для выбора из них наиболее эффективного (табл. 1). При этом содержание пластификаторов С-3 и ЛСТ принимаем неизменным и равным 0,5 % от массы ЦНВ-100, что соответствует рекомендуемым

204

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10/2015 ISSN 2410-6070

дозировкам. Содержание ускорителей твердения принято в количестве 1,5 % от массы ЦНВ-100. Способ получения ЦНВ-100 - совместный помол портландцемента с добавками в вибрационно-шаровой мельнице СВМ-3. Методика испытаний ЦНВ-100 принята по ГОСТ 310.4.

Таблица 1

Сравнительные испытания ЦНВ-100 с различными ускорителями

№

п/п ЦНВ-100 на основе

Наименование С-3 ЛСТ+ ЛСТ+ ЛСТ+ ЛСТ+ ЛСТ+

С-3+ С3+ С3+ С3+ С3+

Na2SO4 Na2SiO3 СГ Ca(NO3)2 Al2(SO4)3

1 Время, затраченное на помол, мин - 2,5

2 Удельная поверхность, см2/г 4700 4700 4700 4600 4600 4700

3 Водоцементное отношение (ГОСТ 310.4) 0,37 0,34 0,34 0,34 0,35 0,36

4 Расплыв конуса (ГОСТ 310.4), мм 118 120 121 120 115 115

5 Активность через 1сутки нормального твердения, МПа:

- при изгибе - при сжатии 5,7 5,8 не 5,2 4,8 4,4

32,7 31,3 затвер-дел 20,3 16,4 14,0

6 Активность после ТВО ЦПР, МПа:

- при изгибе - при сжатии 6,5 6,5 5, 0 5,5 5,1 4,8

48,1 48,6 35,0 38,6 32,0 30,0

7 Активность через 28 суток нормального твердения, МПа:

- при изгибе 8,0 8,1 6,3 6,9 6,4 6,0

- при сжатии 69,0 69,4 50,0 55,1 45,7 42,9

Как видно из табл. 1, при одинаковом времени помола и удельной поверхности ЦНВ-100 наиболее эффективным ускорителем твердения для него оказался натрий сернокислый. Это видно из существенного превышения прочности при изгибе и сжатии, как на первые сутки, так и в 28-суточном возрасте в сравнении с ЦНВ-100 на других ускорителях твердения.

Таким образом, ЦНВ-100, полученный на основе комплексной добавки, по физико-механическим показателям не уступает исходному ЦНВ-100, приготовленному с использованием суперпластификатора С-

3. Поскольку компоненты добавки широко распространены и недороги, то это позволит повысить конкурентоспособность и инвестиционную привлекательность ЦНВ.

Список использованной литературы:

1. Юдович Б.Э., Зубехин С.А., Фаликман В.Р., Башлыков Н.Ф. Цемент низкой водопотребности: новые результаты и перспективы // Цемент и его применение, 2006, № 4. - С. 80-84.

2. Бикбау М.Я. Нанотехнологии в производстве цемента. - М.: ОАО «Московский институт материаловедения и эффективных технологий», 2008. - 768 с.

3. Ушеров-Маршак А.В. Добавки в бетон: прогресс и проблемы // Строительные материалы, 2006, №10. - С. 8-12.

© О.В. Хохряков, А.Р. Хаматова, 2015

205