CC BY
95
Поэтому для дальнейших исследований биоцементов на основе дикальций-фосфата дигидрата в качестве добавок для повышения пластичности предпочтительнее использовать Ма4Р207-10Н20 совместно с М^804-7Н20.
Время, мин. бездобавочный
0,6%H2S04+0,3%Na4P207* 10Н2О 6%MgS04*7H20+0,3%Na4P207* 1 0Н2О j
Рис.4. Кинетика изменения pH физиологического раствора.
■у
Цементное тесто, обладая пластичностью менее 0,2кгс/см , все же не является инъекционным, поскольку разлагается при прохождении через иглу, т.е. является чувствительным к фильтр-прессованию. Для предотвращения расслаивания, повышения водоудерживающей способности в цементную систему необходимо вводить полимеры, которые являются биосовмес-тимыми и биодеградируемыми. В качестве такого полимера предлагается использовать неионный водорастворимый эфир целлюлозы КЫ1СЕЬ РИагт (Клуцел ™ Фарм), представляющий собой гидроксипропилцеллюлозу.
УДК 666.94
JI. К. Набиуллина, Е. Н. Потапова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОБАВОК НА ПРОЧНОСТЬ БЕЛОГО ЦЕМЕНТА
A number composite knitting on the basis of white Portland cement and following additives has been received: trepel, cremnegel, glinozemistey cement and softener C-3, for improvement durability characteristics of products from white Portland.
Получен ряд композиционных вяжущих на основе белого портландцемента и различных добавок (трепела, кремнегеля, глиноземистого цемента и пластификатора С-3) с улучшеными прочностными характеристиками изделий из белого портландцемента.
3 0
Современное промышленное, гражданское и индивидуальное строительство характеризуется высокими требованиями к дизайну как отделки всех интерьеров, так и внешнему архитектурному и колористическому оформлению зданий, сооружений и строительных комплексов. Решение этой важнейшей проблемы строительства возможно только при использовании эффективных отделочных строительных материалов, в том числе декоративных, которые должны обладать необходимым комплексом строительнотехнических и декоративных свойств. К таким декоративным строительным материалам относятся белый портландцемент. Главным недостатком белого цемента является его низкая коррозионная стойкость. Для повышения прочностных характеристик и стойкости к агрессивному действию окружающей среды в состав смесей на основе белого цемента вводят активные минеральные добавки и добавки пластификаторы, которые оказывают водоредуцирующее действие и тем самым позволяют снизить пористость и непроницаемость цементного камня.
При получении цементных систем с химическими добавками, кроме состава и гранулометрии минералов содержащихся в цементе, большое значение имеют химическая природа и строение молекул самих добавок или образующихся адсорбционных слоев.
Для изучения влиянии добавок на белый портландцемент использовались добавки: трепел, кремнегель, глиноземистый цемент и пластификатор С-3.
Трепел и кремнегель являются активными минеральными добавками. Данные добавки увеличивают количество продуктов гидратации, повышает численность низкоосновных гидросиликатов, увеличивают прочность и водонепроницаемость цементного камня, повышают коррозионную стойкость и снижает водоотделение из цементного камня.
Пластификатор С-3 представляет собой полианионные поверхностноактивные вещества. Принцип действия пластификатора С-3 основывается на сильном смещении £, - потенциала частиц цемента в отрицательную область. Диспергирование частиц цемента происходит в самом начале гидратации, при этом имеет место хемосорбция молекул пластификатора на поверхности частиц цемента.
Для изучаемого цемента определены стандартная консистенция (нормальная густота) и сроки схватывания цементного теста в присутствии добавок (рис.1). Нормальная густота бездобавочного цементного теста составляет 37% и снижается до 28-31% при введении добавки С-3 в количестве от 0,2 до 0,7 мас% происходит снижение нормальной густоты с 37 до 28-31%. Одновременно с этим сокращается начало схватывания цемента со 100 мин до 20 мин, конец схватывания также уменьшается со 137 мин до 40 мин. Такое поведение можно объяснить снижением водоцементного отношения, что увеличивает количество коагуляционных контактов на ранних этапах гидратации. При добавлении трепела в количестве от 3 до 10 мас% происходит повышение нормальной густоты с 37 до 39-40,5% и замедление схватывания на 10-20 мин при сравнении с бездобавочным цементом. При добавлении кремнегеля нормальная густота незначительно повышается (до 38-
40%), что связано с тем, что в процессе перемешивания ассоциированные частицы кремнегеля и трепела разрушаются, и удельная поверхность модифицированного цемента увеличивается, что приводит к привлечению дополнительного количества воды. При этом сокращается начало и конец схватывания цемента. При добавлении глиноземистого цемента нормальная густота практически не изменяется, а начало и конец схватывания существенно сокращаются.
Ф
£
X
ГО
*
О.
ф
СС
с
о
10%
7%
5%
3%
конец ш начало
0 50 100 150
Время схватывания, мин
ф
г
X
го
X
о.
ф
4
о
о
10%
7%
5% ‘ -..-^1
3%
а)
конец в начало
0 50 100 150
Время схватывания, мин
б)
10%
а>
1 7%
ГО
*
® 5% а о о
3%
конец и начало
0 50 100 150
Время схватывания, мин
3)
0,70% &
ф
г г го К 0,50%
с. ф 4 0,30%
о о 0,20%
конец
начало
0 20 40 60 80
Время схватывания, мин
г)
Рис.1. Сроки схватывания цементного теста в присутствии добавок: а - кремнегеля; б - трепела; в - глиноземистого цемента; г - С-3
Такое различие в действии добавок на стандартную консистенцию цементного теста и сроки схватывания должны приводить к существенному изменению прочностных показателей цементного камня в присутствии добавок.
Для изучения влияния добавок на прочность цементного камня формовали образцы - балочки 10x10x30 мм, которые твердели в течение 3-28 сут. в воздушно - влажных условиях.
При введении пластификатора С-3 в количестве 0,2 мас.% прочность на сжатие постепенно возрастает с 51,8 (для бездобавочного) до 88 МПа (рис. 2, 4), что связано со снижением примерно на 20% водопотребности цемента. Повышение концентрации добавки до 0,7 мас.% ведет к дальнейшему росту прочности да 100 МПа, что практически в два раза больше, чем у бездобавочного цемента. В целом влияние С-3 на растворную смесь очень зна-
чительно - повышается удобоукладываемость смеси, присутствует эффект воздухововлечеиие. При введении добавки С-3 в количестве 0,2-0,7 мас.% прочность на изгиб немного возрастает, но не значительно. Если у бездоба-вочного цемента прочность на изгиб составляет 6 МПа, то при добавлении добавки С-3 прочность составляет 10 МПа. Таким образом, наилучшим следует считать введение 0,7 мас.% С-3.
Рис.2. Влияние добавки С-3 на прочность цементного камня
При введении трепела в количестве от 3 до 10 мас.% прочность цементного камня возрастает с 78 до 91 МПа в возрасте 28 сут (см. рис. 3, 4). Причем при малых концентрациях (3-5 мас.%) прочность цементного камня при сжатии в ранние сроки близка к бездобавочной. Однако при введении 7-10 мас.% трепела прочность при сжатии в возрасте 3 сут более чем в 1,5 раза превышает бездобавочную. В возрасте 28 сут введение даже 3 мас.% трепела приводит к повышению прочности с 52 до 78 МПа. Интересно отметить, как при введении трепела изменяется прочность цементного камня при изгибе. В ранние сроки твердения (3 сут) введение при введении 3-5 мас.% наблюдается даже незначительное понижение прочности с 4,5 до 4,0-4,4 МПа. С повышением концентрации трепела до 7-10 мас.% прочности возрастает до 5,0-5,3 МПа. В возрасте 28 сут неуклонно растет, даже при введении 3 мас.%. Так как трепел содержит главным образом активный кремнезем, то при гидратации он начинает взаимодействовать с гидратом оксида кальция, что приводит к дополнительному образованию гидросиликатов кальция и упрочнению структуры цементного камня. Поэтому для реализации этого механизма нужна определенная концентрация кремнекислородных ионов в жидкой фазе, которая может достигаться либо повышенным введением трепела в начальные сроки твердения, либо накапливаем ее со временем к 28 сут твердения.
При введении добавки кремнегеля прочность на сжатие увеличивается по сравнению с бездобавочным цементом, но в меньшей степени, чем при введении трепела. Видимо, введение кремнегеля, в данном случае, менее предпочтительнее, по сравнению с трепелом. Введение глиноземистого цемента также повышает прочностные показатели, однако в меньшей степени, чем С-3 и трепел (см. рис.4).
Рис. 3. Влияние добавки трепела на прочность цементного камня
Добавка
ее
14
12
10
8
6
4
С-3 Тр Кг ГЦ б/д Добавка
Рис. 4. Влияние добавок на прочность в возрасте 28 сут. Добавки: С-3 — пластифицирующая добавка С-3; Тр- трепел; Кг - кремнегель; ГЦ - глиноземистый цемент; б/д - бездобавочный цемент
Таким образом, изучение прочностных характеристик белого цемента в присутствии различных добавок показало эффективность применения пластифицирующей добавки С-3 и активной минеральной добавки трепела.
