CC BY
25
УДК 544.421.42:536.755
Боровикова С.О., Торшин А.О., Потапова Е.Н.
СОЗДАНИЕ ПЛАСТИЧНОГО СОСТАВА НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТНОГО ВЯЖУЩЕГО
Боровикова Светлана Олеговна, студентка 4 курса факультета химической технологии вяжущих и композиционных материалов, e-mail: sveta_borovekova@mail.ru;
Торшин Антон Олегович, студент 1 курса магистратуры факультета химической технологии вяжущих и композиционных материалов;
Потапова Екатерина Николаевна, д.т.н., профессор кафедры химической технологии композиционных и вяжущих материалов;
Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Свойства цементного камня находятся в зависимости от режима его твердения, который определяется влажностью, удобоукладываемостью или формуемостью. Для создания пластичного состава вводят различные добавки. Результаты исследований показывают, что добавки могут по-разному влиять на удобоукладываемость и прочностные характеристики.
Ключевые слова: цементное вяжущее, добавки, пластичность.
CREATION OF PLASTIC COMPOSITION BASED ON CEMENT
Borovikova S.O., Torshin A.O., Potapova E.N.
D.Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Properties of a cement stone are depending on the mode of his curing which is defined by humidity, is formability or molding capacity. For creation of plastic structure enter various additives. Results of researches show that additives can influence is formability and strength characteristics differently.
Keywords: cement binder, additives, plasticity
Цемент на протяжении долгого времени используется для строительства жилых домов, опорных конструкций, для получения монолитного бетона, железобетона, различных строительных растворов. Но не всегда обычные свойства цемента подходят для тех или иных работ. Поэтому используют различные добавки, что позволяет задавать нужные свойства.
Одним из основных свойств цементного вяжущего - это удобоукладываемость. Хорошо приготовленная бетонная смесь не должна обладать избыточным водоотделением и расслоением. Основным фактором, воздействующим на удобоукладываемость, - содержание воды в бетонной смеси. Также можно использовать добавки пластификаторы.
Общие требования ко всем бетонам и бетонным смесям следующие: до затворения бетонные смеси должны легко перемешиваться, транспортироваться, укладываться. Бетоны должны иметь определенную скорость твердения в соответствии с заданными сроками. Получить бетон, удовлетворяющий всем поставленным требованиям, можно при правильном проектировании состава бетона, надлежащем приготовлении, укладке и уплотнении бетонной смеси. А также при правильном выдерживании
бетона в начальный период твердения [1].
Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента применяют различные добавки. В основном используют химические добавки. Их вводят в бетон в небольшом количестве (0,1 - 2% от массы цемента) для изменения в нужном направлении свойств бетонной смеси и бетона. Например, ускоряют или замедляют сроки схватывания бетонной смеси, делают ее более пластичной и удобоукладываемой, ускоряют твердение бетона, повышают его прочность и морозостойкость. Применение химических добавок является одним из наиболее универсальных, доступных способов управления технологией бетона [1,2].
Помимо пластификаторов существуют и другие добавки изменяющие свойства цементного раствора или цементного камня. Например,
водоудерживающие добавки, загустители, редиспергируемые полимерные порошки и модификаторы реологии.
Поэтому целью данной работы является изучение влияния добавок на свойства пластического состава на основе цемента.
Для исследования были выбраны следующие добавки различных классов: гиперпластификатор
МеШих 1641 F, редиспергируемый полимерный порошок Vinnapas 5010 К, эфир целлюлозы FMC 75502, эфир крахмала Esamid КА и модификатор реологии ОрйЬеП 1056.
Были изучены водопотребность и сроки схватывания, прочность при сжатии, плотность и , пористость цементного вяжущего в присутствии вышеупомянутых добавок при различном их содержании.
Полученные результаты представлены в I таблицах 1, 2 и на рис. 1.
Таблица 1. Свойства пластического состава на основе цемента
Из таблицы 1 видно, что гиперпластификатор снижает нормальную густоту от 26 % до 19,5 %, в то время как другие добавки ее повышают. Были изучены сроки схватывания цементного вяжущего в зависимости от содержания различных добавок. Делать выводы, о том какие добавки лучше влияют на сроки схватывания трудно. Поскольку надо заранее знать к какому составу ты стремишься и за сколько по времени цементное вяжущее должно схватиться. В связи с этим могут использоваться добавки разного класса.
№ Добавки Содержание, % Нормальная густота, % Сроки схватывания, мин
начало конец
1.1 - - 26,0 120 200
2.1 МеШих 1641 Б 0,1 22,5 110 95
2.2 0,2 21,0 120 200
2.3 0,3 19,5 125 210
3.1 УшлараБ 5010 N 0,1 27,0 110 210
3.2 0,3 28,5 100 225
3.3 0,5 31,0 110 230
4.1 МесеИоБе БМС 75502 0,1 29,0 90 220
4.2 0,3 32,0 75 210
4.3 0,5 36,2 50 230
5.1 Esamid КА 0,05 35,0 60 215
5.2 0,1 39,0 45 210
5.3 0,2 42,5 40 200
6.1 ОрйЪеШ1056 0,1 30,0 35 150
6.2 0,2 34,0 32 91
6.3 0,3 36,5 31 64
Таблица 2. Свойства цементного камня в присутствии добавок
№ Добавки Содержание, Плотность, г/м3 Пористость Пористость Пористость
% открытая, % закрытая, % истинная, %
1.1 - - 2,57 7,1 13,9 21,0
2.1 МеШих 1641 Б 0,1 2,04 15,0 5,9 20,9
2.2 0,2 2,02 11,3 12,9 24,2
2.3 0,3 2,68 11,4 13,0 24,4
3.1 УшлараБ 5010 N 0,1 2,86 17,0 5,7 22,7
3.2 0,3 2,70 17,3 3,8 21,1
3.3 0,5 2,57 14,3 2,6 19,6
4.1 Месе11оБе БМС 0,1 2,47 15,6 2,8 18,4
4.2 75502 0,3 2,42 16,3 1,5 17,8
4.3 0,5 2,58 15,0 4,8 19,8
5.1 Esamid КА 0,05 2,50 16,3 2,5 18,8
5.2 0,1 2,84 17,8 4,7 22,5
5.3 0,2 2,75 18,4 3,3 21,7
6.1 ОрйЪеШ1056 0,1 2,17 6,85 2,8 9,60
6.2 0,2 2,85 10,5 12,8 23,3
6.3 0,3 2,11 11,2 8,1 19,3
В ходе исследования была выбрана наиболее оптимальная концентрация добавок различного класса в цементном вяжущем. Например, гиперпластификатор является оптимальным с концентрацией 0,3 %, редиспергируемый полимерный порошок - 0,3%, эфир целлюлозы - 0,1 %, эфир крахмала - 0,05 % и модификатор реологии - 0,2 %.
Зависимость прочностных характеристик основана на выбранных концентрациях и представлена на рис. 1.
Результаты исследования показали, что введение 0,3 % гиперпластификатора МеШих 1641 F приводит к увеличению прочности на сжатие после 28 сут твердения. Примерно на 6 % в сравнении с бездобавочным. Пористость закрытая и истинная
снижается от 13,9 до 5,9 % и от 21 до 20,9 % соответственно. А открытая пористость увеличилась с 7,1 до 15 %.
Б/Д ГП РПП ЭЦ ЭК МР Добавки
Рис. 1. Влияние добавок на свойства цементного вяжущего
Оставшиеся добавки, такие как редиспергируемый полимерный порошок, эфир целлюлозы, эфир крахмала и модификатор реологии имеют низкие прочностные характеристики по сравнению с бездобавочным цементным вяжущим. Например, редиспергируемый полимерный порошок снижает прочность на 25 %, эфир целлюлозы - на 12 %, эфир крахмала - на 2 %, модификатор реологии -на 9 %.
Закрытая пористость у всех используемых добавок ниже бездобавочного цементного вяжущего (меньше 13,9 %). Открытая пористость, наоборот, показывает результаты выше, чем у бездобавочного, кроме модификатора реологии с концентрацией 0,1 % (6,85 %). Истинная же пористость у редиспергируемого полимерного порошка изначально выше, но при увеличении концентрации пористость становиться меньше. У эфира крахмала, напротив, изначально пористость меньше, а с увеличением концентрации достигает значений как и у бездобавочного. Эфир целлюлозы, даже при
большом содержании в цементном вяжущем (0,5 %), не достигает значительной пористости, по сравнению с бездобавочным.
Делая вывод о плотности цементного вяжущего, можно сказать, что нет значительных отклонений от бездобавочного. Но возможно заметить как добавка, в какой-то мере, влияет на плотность. Например, гиперпластификатор Melflux 1641 F, эфир целлюлозы Mecellose FMC 75502, эфир крахмала Esamid NA и модификатор реологии Optibent 1056 незначительно увеличивают плотность с повышением концентрации. Но большое содержание модификатора реологии и эфира крахмала даже превосходят плотность бездобавочного. А что касается редиспергируемого полимерного порошка, то его плотность уменьшается с увеличение концентрации (от 2,86 до 2,57 г/м3).
Таким образом, можно сделать вывод, что пластичность цементного вяжущего зависит от количества и вида добавки. Это можно хорошо увидеть на рис. 1, так как обычно пластичность предшествует разрушению. Но весьма существенным показателем бетонной смеси является удобоукладываемость, которая показывает, с какой скоростью бетонная смесь заполняет форму. При большой пластичности бетонной смеси требуется меньше времени для заполнения формы. Это, в свою очередь, зависит от количества воды.
Список используемой литературы
1. Баженов Ю.М. Технология бетона: учеб. Пособие для вузов - 2-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1987. - С. 6-15.
2. Потапова, Е.Н., Голубева О. А. Повышение долговечности изделий на белом цементе/ Бетон и железобетон - взгляд в будущее: научные труды III Всероссийской (II Международной) конференция по бетону и железобетону (Москва, 12-16 мая 2014 г.): в 7 т. Т. 6. Добавки для бетонов. Новые вяжущие. Наноматериалы и нанотехнологии. Проблемы устойчивого развития, «зелёные» материалы и технологии. Техническое регулирование. Москва: МГСУ, 2014. - С. 129 - 136.
