CC BY
38
УДК 691.32
Р. Р. Богданов, А. А. Мустафин, С. Н. Шебанова ВЛИЯНИЕ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Ключевые слова: гидрофобизаторы, модификация, цементное тесто.
Изучено влияние кремнийорганических водорастворимых и водонерастворимых соединений на свойства цементного теста. Проведены экспериментальные исследования на определение нормальной густоты, сроков схватывания цементного теста и исследования кинетики тепловыделения при его гидратации. По результатам исследований установлено, что изучаемые добавки замедляют начало и конец схватывания цементного теста, особенно при высоких дозировках. Наибольшее влияние на увеличение сроков схватывания оказывает гидрофобизатор ГКЖ11К.
Keywords: hydrophobizator, modification, cement paste.
The influence of the water-soluble and water-insoluble organosilicone compounds on the cement slurry properties was explored. Experimental studies for testing normal consistence, setting time of the slurry mix and the researches of the kinetics of the heat development during its hydration were undertaken. Based on the research findings there was revealed that the explored compounds retard the set of the slurry mix, especially in a high gauging. The hydrophobisator GKZG11K has the greatest influence on the increment of the setting time of the cement.
Введение
Химические добавки для бетона, как показывает накопленный опыт в области их применения, играют важную роль в достижении высоких эксплуатационных свойств бетона[1-4].
Среди большого количества добавок, позволяющих существенно увеличить
эксплуатационные характеристики бетона, особое место занимают гидрофобизирующие добавки [5], которые повышают водонепроницаемость, морозостойкость бетона и его стойкость к агрессивному воздействию окружающей среды, при этом, не значительно снижая его прочность.
В настоящее время на рынке представлен широкий ассортимент гидрофобизаторов (ГФ), в связи с этим, требуется проведение экспериментальных исследований для определения наиболее эффективных из них.
В качестве гидрофобизирующих добавок нами использованы кремнийорганические соединения водонерастворимое (ФЭС-50) и водорастворимые (Типром С и ГКЖ 11К).
Для изучения влияния модификаторов на водоредуцирующую эффективность и сроки схватывания цементного теста использовался портландцемент марки ЦЕМ 11/А-К (Ш-П) 32,5Б ГОСТ 31108-2003 ЗАО «Ульяновскцемент». Реологические свойства цементного теста с гидрофобизаторами изучали при помощи прибора Вика согласно ГОСТ 310.3.
В качестве гидрофобизирующих добавок нами использованы добавки:
- модификатор кремнийорганический «ФЭС-50» (фенилэтоксисилоксан 113-63) - прозрачная жидкость (50 % раствор) коричневого цвета без механических примесей, кинематическая вязкость при температуре (20 ± 2) °С - 25 - 150 мм2/с, производится ОАО «Химпром» г. Новочебоксарск согласно ТУ 2257-441-05763441-2005;
- модификатор кремнийорганический «Типром С» - жидкость светло-серого цвета, рекомендуемая дозировка 0,1-0,2 % от массы цемента, производится
ООО «Производственное объединение «САЗИ» согласно ТУ 2229-069-32478306-2003;
- модификатор кремнийорганический «ГКЖ 11К» - жидкость от бесцветного до темно-коричневого цвета, производится ОАО «Химпром» г. Новочебоксарск согласно ТУ 2229-512-057634412007.
Помимо испытаний каждой из
вышеперечисленных добавок по отдельности, было исследовано влияние на свойства цементного теста при совместном введении кремнийорганических соединений, водонерастворимого ФЭС-50 и водорастворимого Типром С в соотношении 1:1.
Результаты исследований влияния модификаторов на нормальную густоту цементного теста (НГЦТ) и сроки схватывания приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наиме- Сод-е НГЦТ, Сроки
нование добавок, % схватывания, мин
% начало конец
- - 30,0 203 268
0,1 27,8 660 820
ГКЖ11К 0,15 27,7 745 865
0,2 27,6 780 895
Типром 0,1 27,1 660 780
С 0,15 27,0 690 810
0,2 26,9 715 865
ФЭС-50 0,1 29,0 345 417
0,15 28,2 360 420
0,2 28,2 377 437
Типром 0,1 27,2 470 665
+ 0,15 27,0 640 745
ФЭС-50 0,2 26,9 785 905
Изучая результаты, можно заметить, что введение модификаторов оказывает незначительное влияние на водоцементное отношение, которое изменяется в пределах 1-3%. Максимальное снижение количества воды, необходимой для
достижения нормальной густоты цементного теста, можно наблюдать при добавлении «Типром С» в количестве 0,2% и при совместном добавлении «Типром С» и «ФЭС-50» в количестве 0,2% от массы цемента. Кроме того, для всех модификаторов характерно значительное замедление сроков схватывания цементного теста. Так, при добавлении модификатора «ГКЖ-11» начало схватывания замедляется на 457-577 минут, а конец схватывания - на 552-627 минут, а при добавлении «Типром С» начало схватывания замедляется на 457-512 минут, конец схватывания -512-597 минут. Добавка «ФЭС-50» замедляет сроки схватывания цементного теста: начало - на 142-174 минуты, конец - 149-169 минут. При совместном введении добавок «ФЭС-50» и «Типром С» начало схватывания наступает на 267-582 минуты позднее, а конец схватывания - 397-637 минут позднее по сравнению с образцом без добавок.
Также методом термосной калориметрии с использованием измерительного комплекса «ТЕРМОХРОН Б81921» проведены
экспериментальные исследования кинетики тепловыделения при гидратации цемента в присутствии гидрофобизирующих добавок. На рис. 1-4 приведены температурные кривые гидратации портландцемента Ульяновского завода с исследуемыми добавками.
Рис. 1 - Тепловыделение при гидратации портландцемента Ульяновского завода с добавлением ГФ ГКЖ11К в дозировке: 1 - без добавок; 2 - 0,1 %; 3 - 0,15 %; 4 -0,2 %
и 70
I 50
40
30
Лг 14.
4 N Л л
V I
/ ' \
/
/ / \ \ \
\ \
/
и
- 1
40 48 56 64 72 Продолжительность гидратации, чао
Рис. 2 - Тепловыделение при гидратации портландцемента Ульяновского завода с добавлением ГФ Типром С в дозировке: 1 - без добавок; 2 - 0,1 %; 3 - 0,15 %; 4 -0,2 %
Рис. 3 - Тепловыделение при гидратации портландцемента Ульяновского завода с добавлением ГФ ФЭС-50 в дозировке: 1 - без добавок; 2 - 0,1 %; 3 - 0,15 %; 4 -0,2 %
40
30
4
1 Р Гл
1 1 \ \
м л
/ к \\
/ 1 / \ \\
1 /
/ ч;
/ М
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72
Продолжительность гидратации, час
Рис. 4 - Тепловыделение при гидратации портландцемента Ульяновского завода с добавлением ГФ Типром С + ФЭС-50 в дозировке: 1 - без добавок; 2 - 0,1 %; 3 - 0,15 %; 4 -0,2 %
Из данных рис. 1-4 видно, что все добавки замедляют гидратацию портландцемента. Достижение максимума температуры с добавками наступает на 7-14 часов позднее состава без добавок. Исключение составляет введение добавки ФЭС-50 в дозировке 0.1% от массы цемента, которая значительно меньше влияет на замедление гидратации и достижение максимума температуры наступает на 3 часа позднее контрольного состава. Наибольшее замедление гидратации
портландцемента наблюдается в составах водорастворимых гидрофобизаторов ГКЖ11К и Типром С, особенно в дозировке 0.2% от веса цемента.
Выводы
Таким образом по результатам исследований установлено, что изучаемые добавки замедляют начало и конец схватывания цементного теста, особенно при высоких дозировках. Наибольшее влияние на увеличение сроков схватывания оказывает гидрофобизатор ГКЖ11К, в то же время ФЭС-50 значительно меньше увеличивает сроки схватывания по сравнению с контрольным составом. Совместное введение добавок «Типром С» и «ФЭС-50» в дозировке 0.1% и 0.15% в меньшей степени замедляет гидратацию цемента, по сравнению с введением добавки «Типром С» в отдельности.
Литература
1. Изотов В.С., Хузиахметов Р.Х. Ибрагимов Р.А. Использование сульфатно-содовой смеси в качестве ускорителя твердения в технологии тяжелого бетона. Вестник технологического университета. 2015. Т 18, №9. С. 167-170.
2. Ибрагимов Р.А., Киямова Л.И. Влияние углеродных нанотрубок на фазовый состав цементного камня. Вестник технологического университета. 2015. Т 18, №7. С. 211-214.
3. Ибрагимов Р.А., Киямова Л.И. Микроструктура цементного камня, модифицированного углеродными нанотрубками. Вестник технологического университета. 2015. Т 18, №5. С. 71-73.
Строительные материалы. 2012. № 3-4. С. 34.
5. Вдовин Е.А., Строганов В.Ф., Мавлиев Л.Ф., Буланов П.Е. Исследование влияния кремнийорганических соединений на показатели стандартного уплотнения и физико-механические свойства цементогрунта. Известия КазГАСУ: г. Казань, №4(30) 2014г, - с.255-261.
© Р. Р. Богданов - асс. каф. технологии, организации и механизации строительства КГАСУ, bogdanov.r.r@yandex.ru; А. А. Мустафин - магистрант КГАСУ mustafinaydar@mail.ru; С. Н. Шебанова - магистрант КГАСУ fenechca1@mail.ru.
© R. R. Bogdanov - assistant Department of technology, organization and mechanization of construction KSUAE, bogdanov.r.r@yandex.ru; А. А. Mustafin - student KSUAE, mustafinaydar@mail.ru; S. N. Shebanova- student KSUAE, fenechca1@mail.ru.
