супер- и гиперпластификаторы. Пластификация цементобетонов добавками пав. Современные супер и гиперпластификаторы
 Скачать 160.35 Kb.
|
|
Реферат На тему: «Пластификация цементобетонов добавками ПАВ. Современные супер и гиперпластификаторы» Содержание Введение…………………………………………………………………….3 Классификация и виды применяемых добавок……..………………...4 Поверхностно-активные вещества (ПАВ) и их роль в пластификации цемонтобетонов…………..……………………………………………..6 Понятие о супер- и гиперпластификаторах………………………….10 Современные суперпластификаторы……………………………..11 Современные гиперпластификаторы……………………………..13 Заключение………………………………………………………………..21 Введение В современном мире высокие технологии играют значительную роль в производстве строительных материалов. В наше время с помощью различных добавок можно не только снизить себестоимость производства материала, но и придать материалам свойства, необходимые для его применения в тех или иных условиях. Одним из ярких примеров таких модифицируемых материалов является цементобетон. Цементобетон является искусственным каменным материалом. Схематично его состав можно продемонстрировать так: ЦЕМЕНТОБЕТОН = ЦЕМЕНТ + КРУПНЫЙ/МЕЛКИЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ+ВОДА Если материалу нужно задать какие-то определенные свойства (например морозостойкость, водонепроницаемость и др.) , то в формулу нужно еще добавить специальные добавки: ЦЕМЕНТОБЕТОН = ЦЕМЕНТ + КРУПНЫЙ/МЕЛКИЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ+ВОДА+ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ДОБАВКИ Область применения цементобетона очень широка. Во многом это зависит от марки прочности бетона. Цементобетон повсеместно используют в промышленности и бытовом строительстве (для декоративного бетонирования; для производства стяжек, полов; для производства фундаментов; строительство мостов, зданий, монолитных конструкций, аэродромных полос и др.). Так как сейчас можно заранее программировать необходимые ожидаемые свойства цементобетонов при помощи добавок, то это и является основным фактором выбора области применения этих материалов (жаростойкий бетон, кислотоупорный, гидротехнический, гидратный бетоны). 1.Классификация и виды применяемых добавок Как уже говорилось ранее, добавки нужны при производства цементобетона, чтобы получить необходимые характеристики строительного материала. Самыми распространенными в применении являются добавки для увеличения прочности конструкций с большой нагрузкой и гидрофобные составы , цель которых – улучшить показатели водонепроницаемости и морозостойкости. Эти добавки позволяют повысить удобоукладываемость смеси и качество выполняемых работ. В настоящее время все добавки можно условно разделить на два типа . Одни добавки ведут к получению у материала сразу нескольких новых свойств, а другие добавки влияют на приобретение материалом только одного-двух новых свойств. Классификация согласно ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия»: 1) Добавки, которые используют для модифицирования свойств смесей, бетонов и растворов, в зависимости от основного эффекта. Добавки, задача которых заключается в том, чтобы регулировать свойства бетонных и растворных смесей (пластифицирующие, водоредуцирующие, стабилизирующие, регулирующие сохраняемость подвижности, увеличивающие воздухо- (газо) содержание); Добавки, задача которых заключается в том, чтобы регулировать свойства бетонов и растворов. Их принцип действия - управление кинетикой твердения. Результат их применения: повышение показателей прочности, снижение проницаемости; повышение морозостойкости, коррозионной стойкости; Добавки, цель которых задать материалу конкретные свойства; Добавки на минеральной основе. 2) Обозначение добавки = Наименования добавки + класс ( к которому она относится). Условная классификация по группам добавок: суперпластификаторы. Их задача: повышение подвижности бетонной смеси, увеличение показателей ее прочности, снижение расхода цемента; ускорители набора прочности. Их действие направлено уменьшение сроки отвердения бетона; регуляторы подвижности. Их задача: сохранение жидкого агрегатного состояния бетонной смеси для перевозки или использования при повышенных температурах; добавки, направленные на достижение противоморозного эффекта. Их действие направлено на возможность работы с бетоном при минусовых температурах (от -15°С до -25°С в зависимости от свойств добавок); модификаторы. Эти вещества являются универсальными. Они направлены на изменение несколько характеристик одновременно . действующие на увеличение самоуплотняемости. Их область применение: производство железобетона с повышенной прочностью. 2. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) и их роль в пластификации цемонтобетонов Поверхностно-активные добавки воздухововлекающие     пластифицирующие пластифицирующе-воздухововлекающие микрогазообразующие Добавки пластифицирующие. П Адсорбция ПАВ на поверхности клинкерных зерен цемента Уменьшения трения между зернами цемента Увеличение пластичности (текучести) ринцип действия:   Чем больше тонкость помола цемента и изначальная подвижность смеси , тем эффективнее происходящая пластификация. Удобоукладываемость бетонной смеси и ее связность достигает оптимальных показателей при наличии в ее составе до 2 % воздуха. К такому результату ведет наличие в составе смеси пластифицирующих добавок в совокупности с мелкими песками, шлакопортландцементами или пуццолановыми портландцементами. Обратная сторона применения пластифицирующих добавок заключается в замедлении темпа твердения бетона и вероятности потери ожидаемой прочности цементобетона (при превышении 1% добавок в общей массе смеси). Применение в бетонной смеси быстротвердеющих и высокоалюминатных портландцементов, подвергающихся тепловой обработке уменьшают вышеуказанное отрицательное влияния пластификаторов. Пластифицирующие добавки также: не влияют на силу скрепления бетона с арматурой; не ведут к коррозии арматуры; повышают устойчивость бетона к трещинам и отрицательным температурам Добавки пластифицирующе-воздухововлекающие Назначение: повышение связности смеси и ее однородности; замедление скорости гидратации цемента, повышению морозостойкости бетона более чем в 1,5—2 раза; увеличение показателей прочности бетона при растяжении, его устойчивости к трещинам, газам, воде и соли. Использование в производстве цементобетона пластифицирующе-воздухововлекающих добавок уменьшает вероятность появление выцветов на поверхности затвердевшего бетона. Добавки воздухововлекающие. П уменьшение соотношения вода/цемент , цементобетон с нужной прочностью и с сокращенным расходом цемента ринцип действия: в бетонную смесь вовлекается воздух в виде сферических пузырьков диаметром 25-250 мк ПАВ выступают пенообразователями  увеличивается морозостойкость бетона более чем в 2—3 раза, почти не оказывается влияние на сцепление бетона с арматурой, увеличиваются показатели прочности бетона при растяжении, газонепроницаемость и водонепроницаемость На объем вовлекаемого воздуха влияет: количество добавки; зерновой состав и минералогическая природа заполнителя; состав цемента и его расход продолжительность и способ перемешивания Вовлечение воздуха происходит в основном зернами песка фракцией 0,3-1 мм. Чем меньше фракция, тем меньше объем воздуха. Увеличение количества воздуха снижает прочность бетона. Но в то же время при выдерживании воздуха до 5 % от общего состава смеси возникает пластифицирующий эффект и это ведет к снижению соотношения вода/цемент. Как следствие, мы получаем цементобетон с нужной прочностью при сокращенном расходе цемента. Если сравнивать воздухововлекающие добавки с пластифицирующими, то воздухововлекающие почти не оказывают влияние на гидратацию цемента, и поэтому, при непродолжительных и умеренных режимах тепловой обработки цементобетона, являются более предпочтительными. Микрогазообразующие добавки. Принцип действия: ПАВ вызывают образование равномерно сосредоточенных замкнутых пор увеличение образование газа на 1—2%, частичная гидрофобизация внутренней поверхности пор и капилляров высокая морозостойкость, газо- и водонепроницаемость , долговечностб бетона повышенная прочность цементобетона при растяжении, повышенная солестойкость в условиях капиллярного подсоса, поочередного увлажнения и высушивания Нужно отметить, что процесс газообразования зависит в первую очередь от температуры твердения, содержания в составе цемента щелочи , от объема введенной добавки. Микрогазообразующие добавки не оказывают влияние на формовочные свойства смеси. Однако они замедляют твердение цементобетона на ранних стадиях, в результате чего увеличивается срок предварительного выдерживания бетона перед тепловой обработкой. Комплексные добавки. На практике стали успешно сочетать добавки разнообразного действия, которые получили название комплексные добавки. Для усовершенствования характеристик бетонных смесей и затвердевших бетонов комплексные добавки более предпочтительны, чем в отдельности каждая из добавок. Комплексные добавки-ускорители твердения применяют: 1)добавки ускорители твердения + пластифицирующая/ пластифицирующее-воздухововлекающая / воздухововлекающая / микрогазообразующая. 2) пластифицирующие + воздухововлекающая/ микрогазообразующая; 3) добавки ускорители твердения + ингибиторами коррозии стали. При методе: Ускоритель твердения + пластифицирующая /воздухововлекающая добавка = ускоритель твердения частично/ полностью нейтрализует воздействие последних на снижение скорости схватывание и твердение бетона. Комплексная добавка приводит к большей экономии цемента, чем одинарная. Но в противовес этому, ее применение менее технологично и поэтому рекомендовано применять ее только в том случае, когда одинарная добавка не позволяет достигнуть требуемого эффекта. 3.Понятие о супер- и гиперпластификаторах Как говорилось уже ранее, в наше время благодаря высоким технологиям можно заранее задать необходимые свойства цементобетону. Однако развитие производства добавок не стоит на месте, о чем говорит появлению суперпластификаторов и гиперпластификаторов. Их различия заключаются в способах создания и во влиянии на различные свойства бетонов . Суперпластификаторы основываются на электростатическом отталкивании молекул, которые составляют цемент, и значительно снижают расход воды. В результате этого получается подвижный цементный раствор с улучшенными технологическими качествами. Увеличиваются его формовочные свойства, сокращается время набора прочности. За счет уменьшения объема воды в бетоне увеличиваются долговечность и прочность. Классификация и обозначение суперпластификаторов : МФ – меламина-формальдегидные конденсаты, НФ - из нафталин-формальдегидных конденсатов, а ЛСТ – из лигносульфатов. Гиперпластификаторы – решают проблему производства материалов с заранее определенными изготовителями свойствами. То есть, их применение в бетонных смесях позволяет корректировать как время хранение бетонных смесей, так и длительную эксплуатацию изделий из них без потери их свойств. Основной элемент гиперпластификаторов для ПК (поликарбоната) - поликарбоксилаты, для ПА (полиамида) – полиакрилаты. Принцип действия: взаимодействие песка и цемента с гиперпластификатором  стерический эффект: гиперпластификаторы ориентируют цементные молекулы вокруг частиц песка увеличивается текучесть на фоне сокращения количества воды Такие добавки в три раза эффективнее старых ЛСТ и в более чем два раза – суперпластификаторов МФ и НФ. Гиперпластификаторы на вид являются порошком из полупрозрачного вещества. Они не токсичны, запах не резкий. Перед применением их растворяют в воде. Количества добавок не превышает обычно 3% количества цемента. 3.1.Современные суперпластификаторы Одним из главных преимуществ использования суперпластификаторов это то, что при их добавлении в бетонные смеси (при равном соотношении воды и цемента) они в значительной мере увеличивают их подвижность. При этом в результате показатели прочности затвердевших смесей не меняются. Благодаря этим добавкам стало возможным создавать высокопрочные самонивелирующиеся строительные растворы. ГОСТ 24211-91(Россия) пластифицирующие добавки 1-ой группы  Суперпластификаторы искусственно синтезированные в результате переработки сырья животного происхождения (казеин)    сульфированные меламинофор-мальдегидных соединения и комплексы на их основе  сульфированные нафталинформальдегидные соединения и комплексы на их основе модифицированные лигносульфанаты водорастворимые карбоксилатные полимеры Суперпластификаторы на первых трех основах считаются традиционными. Их действие можно представить так. Ранее уже отмечалось, что суперпластификаторы это ПАВ. Их принцип действия: молекулы ПАВ адсорбируются на поверхности частиц цемента и формирующихся новообразований образуется тончайший моно-или бимолекулярный слой уменьшение межфазовой энергияи сцепления и облегчается дезагрегация частиц  освобождается иммобилизированная вода (выступает в роли пластифицирующей смазки) Адсорбированный слой сглаживает микрошероховатость частиц уменьшается коэффициент трения между частицами   создается одноименной электрический заряд, который исключает возможность их сцепления за счет электростатических сил и тем самым уменьшает вязкость суспензии В процессе гидратации с ростом кристаллов новообразований постепенно прекращается отталкивающие действие одноименного электрического заряда и раствор теряет подвижность   1 Принцип действия традиционных суперпластификаторов I - частицы цемента; II - молекула Таким образом, влияние суперпластификаторов на строительные растворы – это увеличение их пластичности. Стоит учесть, что это свойство имеет временный характер. В первую очередь на это влияют строение молекул разных суперпластификаторов и их способ действия. 3.2. Современные гиперпластификаторы Как уже было отмечено ранее, пластификаторы при добавлении в раствор, увеличивают его текучесть и удобство нанесения. Их условно можно разделить они на 3 группы: пластификаторы, гипер- и суперпластификаторы. Гиперпластификаторы служат того, чтобы смесь длительное время сохраняла стойкость и имела особую скорость затвердения. Их отличительная особенность от остальных групп — свойство самоуплотнения, за счет которого в строительстве можно исключить использование вибрационных уплотнителей. Также обладают свойством отталкивать влагу и воду. Благодаря этому, такой раствор успешно применяют для гидротехнического бетона. Эта добавка выглядит как прозрачная жидкость на основе поликарбоксилатов, которые могут легко растворяться и не содержат вредных соединений. Перед использованием концентрированную смесь разбавляют в воде в количестве не более, чем 2% от массы используемого сухого цемента. Применение в смесях гиперпластификаторов позволяет снизить металлоемкость арматурной стали и к этому значительно уменьшить количество воды для раствора. В результате этого после застывания происходит сокращение возможной усадки. При наличии в растворе пластификатора, цемент быстро и в меньших объемах пропитывается водой, за счет чего при размешивании в бетонной смеси не образовываются пустоты. Этот эффект достигается благодаря тому, что крупинки песка и мелкие частицы бетона соединяются без пузырьков воздуха. Готовый цемент рекомендовано применять в течение трех часов, пока сохраняется текучесть. Сферы применения: для конструкционного железобетона с предварительно напряженной арматурой; для использования в растворах заливок плит перекрытий или основания конструкций (товарный бетон); для самоуплотняющихся бетонов; для высокопрочного бетона; для зимнего бетонирования; для летнего бетонирования; для бетонных полов; для сухих бетонных смесей; для химически стойких бетонов. Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются следующие марки поликарбоксилатного гиперпластификатора: FOXTM-8H. Brookwest. Muraplast FK63. FREM GIPER PLASTPLUS PKF -70 Muraplast FK63 Muraplast FK63 – является одной из новейших разработок среди современных гиперпластификаторов. При ее изготовлении используют эфир поликарбоксилата. Обычное агрегатное состояние этой добавки – тонкомолотая порошок суспензия. Muraplast FK63 получают способом стерического воздействия. Эта добавка характеризуется с одной стороны хорошим разжижающим эффектом, а с другой она является стабилизатором. Применение этого компонента не вызывает коррозии. Достоинства:Ускоряет время набора прочности цементобетона; Придает долговечность изделию; Удобство формы выпуска в применении. Область применения:-при производстве качественного и долговечного бетона; -при производстве самотвердеющего бетона; -при производстве сборных железобетонных материалов; - при изготовлении товарных бетонов. FREM GIPERДанный вид компонента можно определить к пластификаторам 1 типа.  Область применения: Изготовление товарного бетона. Используют при производстве самоуплотняющихся бетонов. Применяют с целью стабилизации бетонного раствора. Используют увеличения темпа застывания продукта. Основные характеристики:позволяет дольше сохраняться бетонному раствору; уменьшает расход воды при замешивании; увеличивает удобоукладываемость раствора; не позволяет бетонному раствору чрезмерно разжижаться; значительно увеличивает прочность готовых изделий; уменьшает подвижность бетонной смеси; снижает расход применяемого цемента. PLASTPLUSPLASTPLUS – также новинка среди современных гиперпластификаторов. |
