CC BY
34
С ît 0 X il в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №7(100)
ности на изгиб и сжатие. При армировании портландцемента кристаллами и волокном, предварительный синтез кристаллов проходил в присутствии волокон, можно предположить, что часть образовавшегося эттрингита адсорбировалась на поверхности волокна, тем самым, увеличив прочность сцепления продуктов гидратации матрицы и целлюлозного волокна.
Введение эфиров целлюлозы оказало положительный эффект при модифицировании кристаллов эттрингита. Так как были получены более длинные, объединенные в сферолиты кристаллы, эффект упрочнения от их введения в портландцемент был более существенный.
Реализованный в работе способ введения эфиров целлюлозы совместно с целлюлозными волокнами в цементную матрицу не привел к ожидаемому результату. Распределение волокна в матрице ухудшилось. Возможно, волокна целлюлозы, модифицированные добавками эфиров целлюлозы, следует вводить в портландцемент и перемешивать сухим способом, это позволит избежать повышения вязкости цементного теста в процессе его формования.
Библиографические ссылки
1. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. М.: Астра -семь, 1998. 768 с.
2. Hercules. Culminai, физические и химические свойства, 2005. 28 с.
3. Ли Ф.М. Химия цемента и бетона. М.: Госстройиздат, 1961. 642 с.
УДК 691.54:665.7.033.22:541.182.021
С. Ш. Даулетбаева, В. А. Давидович, Д. Ю. Махин
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, Россия
ВЛИЯНИЕ ПАРАФИНОВЫХ ДИСПЕРСИЙ НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ
The purpose of the given work is studying of action of a paraffin dispersion on a cement stone. It is established, that introduction of this additive leads to improvement of value of factor of capillary water absorption, that as a result will increase durability of products.
Целью данной работы является изучение действия парафиновой дисперсии на цементный камень. Установлено, что введение этой добавки приводит к снижению значения коэффициента капиллярного водопоглощения, что в итоге увеличит долговечность изделий.
Анализ современного состояния инженерных сооружений показал, что бетон берегоукрепительных стен, плит, мощения откосов железнодорожной насыпи, водопропускных труб, тротуарных и бордюрных плит, дренажных колодцев подвержен быстрому коррозионному износу, особенно под действием температурно-влажностных воздействий. При отсутствии
9
С ¡1 0 I V в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №7(100)
эффективной защиты затраты на поддержание работоспособности или восстановление поврежденных бетонных конструкций уже в течение первых пяти лет могут превысить их первоначальную стоимость.
Одним из важнейших свойств бетона, определяющих его долговечность, является водонепроницаемость и коррозионная стойкость. Для снижения водопроницаемости бетонов применяется его гидрофобизация. Добавки - гидрофобизаторы применяются для снижения водопоглощения, увеличения водонепроницаемости и морозостойкости бетонов и конструкций на их основе.
Коррозия бетона обусловлена воздействием как внешних (атмосферных), так и внутренних (химические реакции в материале) факторов. Однако для бетонных конструкций наибольшую опасность представляют воздействия окружающей среды - пары, аэрозоли морской и речной воды, технологические жидкости, атмосферные осадки, грунтовые воды. При этом коррозия бетона значительно усиливается при наличии в воде агрессивных соединений типа хлоридов натрия, сульфатов магния и кальция, в атмосфере агрессивных газов - оксидов серы и азота, хлора, хлористого водорода и других соединений [1,2].
со О-
со т
с; о !_
О
см
о о
о со
о
-Ч-
о см
-8-1". о; О о со ц_ 2 ц_
СЕ О Е 0> О. ф с о ^ сс ч £ о эдиф. 2651
X ■=С о
гг о.
о С/3
г о -в- О
-а чс о о к =1 О 2
Рис. 2. Изменение гидрофильности парафина при его модификации ГП
Известно, что в процессах влагопоглощения бетонов задействованы капиллярные поры с поперечным сечением 0,1-1 мк. Для гидрофобизации пор подобного размера необходимо использовать добавки, содержащие частицы или молекулы с размером меньшим, чем размер пор.
В нашей работе в качестве такой добавки используются водные дисперсии парафина, стабилизированные стеариновой кислотой и диэтанола-мином.
9 е п б х и
в химии и химической технологии. Том XXIII, 2009. № 7 (100)
Исследование парафиновой дисперсии методом лазерной гранулометрии показало, что средний размер частиц парафиновой дисперсии составляет 1 мк.
| 0,5 1 3 0,5 1 3 0,5 ; 1 3 0,5 | 1 3 0,5 I 1 3 0,5 ! 1 3 Б/д ! Немодиф. Модиф. в<3-40 Модиф. МР1641 Г Модиф. Гир 2651 | Модиф. МЭМ 00 ■ Мадиф 8(400
а) —
о ю
з! I Р:'
0,5 1
_____I»
! Б/д
Немодиф. дисперсия
Рог"; [" !
И
1
1.
0.5 | 1 3 ! 0,5 ; 1 : 3 ! 0.5 I 1 3 ! 0,5 : 1 | 3 : 0,5 ; 1 3 Модиф. 80-40 Модиф. Ы¥ 1641 Г \ Модиф. МР 2651 ! Модиф. ЫЭ^ 100 ' Модиф. ЭР-100
□ Зсут.
□ 7 сут. и 28 сут , |
б)1
Рис. 3 Структурные характеристики цементного камня: а) - открытая пористость, б) - общая пористость
Как показывают данные по краевому углу смачивания (рис.2), парафин не обладает сродством к поверхности цементного камня и адсобция парафина практически отсутствует, и его частички удерживаются только за счет неровностей поверхности вяжущего. В связи с этим проводилась модификация исходной дисперсии. В качестве модификатора использовались различные гиперпластификаторы (ГП) компании Мареь
Определялись следующие параметры структуры материала: открытая и общая пористость, коэффициент капиллярного водопоглощения (ККПВ).
Установлено, что цем камень с дабавками парафиновых дисперсий
У
С К 0 I V В химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 7 (100)
имеет ККПВ значительно ниже чем ККПВ у бездобавочного цемента.
Столь существенное снижение ККПВ обусловлено гидрофобизи-рующим действием добавки эмульсии. Не имея прямой возможности участвовать в гидратации цемента, парафин вытесняется в окружающее пространство, формируя на поверхности стенок пор тонкие гидрофобные пленки. Парафин тем самым сильно повышает поверхностное натяжение на границе раздела фаз пора - вода, что способствует снижению капиллярного давления впитывания воды в цементный камень.
0.5 1 3 3.6 1 3 0,5 Модиф. МР 1641 ? ' Модиф. № 2651 | Модиф. МОЙ-1
0,5 I 1 Модиф. ЭР-1
Рис. 3 Структурные характеристики цементного камня: в) - коэффициент капиллярного водопоглощения; г) - коэффициент коррозионной стойкости
Такой характер пористой структуры должен благоприятно сказываться на коррозионной стойкости цемента модифицированного парафиновыми эмульсиями: уменьшается капиллярный подсос из окружающей среды кор-розионно-активных агентов.
Поэтому на следующем этапе работы изучалась коррозионная стойкость таких составов. Для этого определялся коэффициент коррозионной стойкости в такой агрессивной среде, как 3% растворе сульфата магния. Ос-
9
I Л 0 X if в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №7(100)
новные результаты представлены ниже (рис. 3).Результаты исследования показали, что образцы цементного камня с добавкой парафина обладают большей коррозионной стойкостью в сравнении с бездобавочным цементом. Это связано, как и предполагалось выше, с уменьшением открытой пористости, гидрофобизацией пор и снижением ККПВ в присутствии добавки парафина. Так, например коэффициент коррозионной стойкости образца с добавкой 1 масс% парафина модифицированного Melment 1641, даже после 15 циклов попеременного увлажнения - высушивания в растворе Mg2SC>4 на 36,5 % выше аналогичного значения для бездобавочного состава.
Установлено, что коррозионная стойкость образцов с добавкой модифицированного парафина выше таковой немодифицированного образца. Например, коэффициент стойкости образца с добавкой 3 масс% парафина модифицированного ГП NRG 10 после 15 циклов попеременного увлажнения - высушивания в растворе Mg2S04 на 13,7 % выше аналогичного значения для состава с немодифицированным парафином.
Таким образом, по результатам исследования установлено: с добавками парафиновых эмульсий как открытая, так и общая пористость цементного камня снижаются во все сроки твердения. С ростом концентрации добавки парафина пористость возрастает, причем в большей степени у немо-дифицированной дисперсии парафина. За счет сильной гидрофобизации пор парафин способствует эффективному снижению коэффициента капиллярного водопоглощения во все сроки твердения.
В среде раствора сульфата магния образцы с добавками парафиновых эмульсий обладают большей коррозионной стойкостью, чем бездобавочный образец.
Выводы.
1). Общая и открытая пористость цементного камня снижается при вводе добавки модифицированной парафиновой эмульсии во все сроки твердения; степень снижения пористости обратно пропоциональна концентрации добавки.
2). Добавка модифицированной парафиновой эмульсии способствует снижению коэффициента капиллярного водопоглощения цементного камня во все сроки твердения.
3) Вследствие гидрофобизации поверхности капиллярных пор цементный камень с добавкой модифицированной парафиновой эмульсии, обладает большей коррозионной стойкостью в такой среде, как 3% раствор сульфата магния за счёт снижения скорости проникновения корродирующего раствора в цементный камень по системе капиллярных пор.
Библиографические ссылки
1. Долговечность железобетона в агрессивных средах/ С.Н. Алексеев [и др.]; М.: Стройиздат, 1990. 320с.
2. Бутт Ю.М., Химическая технология вяжущих материалов: Учебник для вузов/ Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. [Под ред. В.В Тимашева]. М.: Высш. школа, 1980. 472 с.
