ФЛОКУЛИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ

9.7.1. Общие положения.

Физические характеристики бе­тонной смеси в пластичном и затвердевшем состоянии опре­деляются способом и степенью притяжения между частицами [52, 70]. Одним из таких свойств, где притяжение между частицами играет важную роль, является водоотделение. Хотя характеристики водоотделения бетона зависят от нескольких факторов [70], здесь будет рас­смотрено только влияние хи­мических факторов на эти ха­рактеристики.

Главная функция флокули — рующих добавок заключается в снижении интенсивности водо­отделения от разрушительной формы (каналы) до более по­степенной инфильтрации (нормальной) в смесях, в ко­торых ожидаются высокие ско­рость и объем водоотделения.

Флокулирующая добавка представляет собой химическое соединение, которое воздейст­вует на состояние флокуляции водной цементной фазы путем изменения сил, действующих между частицами, существую­щими в данной системе.

9.7.2. Виды добавок. В ка­честве добавок используются материалы четырех типов [61, 64, 70—73], включающие полиэлектролиты, парафиновые эмульсии, водные эмульсии раз­личных глин и природные водо­растворимые каучуки.

9.7.3. Химический состав. Как при лабораторных иссле­дованиях, так и в заводских условиях успешно применяются следующие полиэлектролиты: полиакрилат натрия, сополимер малеинового ангидрида изобу — тилена, сополимер соли натрия стиролмалеинового ангидрида, полиметакриловая кислота, полиакриламиды, полиакрило — нитрил и сополимер соли каль­ция винилацетата малеинового ангидрида. Используются так­же два типа парафиновых вос­ковых эмульсий, содержащих 20—30 % твердого вещества по массе с размером частиц от 0,5 до 1,0 мкм, которые могут быть стабильными или неста­бильными в водной цементной фазе. Эмульгаторы включают смеси моностеарата сорбитана и стеарата полиэтилена, а также спиртов олеумных стеа­ринов, осажденных оксиэтиле — ном. Обычно применяются вод­ные суспензии таких глиняных материалов, как каолин и бен­тонит, содержащие 2—6 % твердых веществ по массе. Раз­мер частиц суспензии каолина обычно гораздо меньше, чем размер частиц в суспензиях бентонита.

Из водорастворимых каучу — ков следует упомянуть арабс­кий каучук, каучук гхатти и альгинаты, используемые в качестве веществ, увеличи­вающих вязкость и потерю те­кучести при перекачивании бе­тона нормальной массы и там­понировании нефтяных сква­жин. Арабский каучук обеспе­чивает низкую вязкость систе­мы в цементном тесте, в то время как каучук гхатти при­дает раствору высокую тиксо — тропность. Все три материала чувствительны к увеличению вязкости при высоком значении рН и большой концентрации электролитов.

Из других материалов по­добного назначения можно на­звать белую сажу и стеарат аммония.

9.7.4. Изготовление и ис­пользование. Полиэлектролиты обычно добавляют в неболь­ших количествах, не превышаю­щих 0,15 % массы цемента. В связи с тем что эти добавки растворяются медленно, рас­творы следует готовить заранее. Дозировки для парафиновых эмульсий составляют 0,1 — 0,5 % для нестабильных и 1,0—25 % массы цемента для стабильных эмульсий.

Количество добавки для суспензий глины зависит от содержания мелких частиц в це­менте и объема пустот в за­полнителях. Для суспензий бен­тонита добавка обычно состав­ляет 0,2—0,5 %, а для суспен­зий каолина — 1—20 %. Для обеспечения полной гидратации и дисперсии частиц бентонита следует приготовлять эти су­спензии, по крайней мере, за 48 ч до их использования. Доза добавки для природных водорастворимых каучуков на­ходится в пределах 0,02—0,5 %.

Все жидкие добавки вво­дятся в смесь с дозированной водой затворения и могут по­даваться с помощью автома­тического дозировочного обо­рудования, используемого для других добавок. Однако при специфическом использовании только данных добавок уста­новка специальных автомати­ческих дозаторов обычно бы­вает неоправданной. Исключе­ние составляет строительство таких крупных объектов, как плотины, где применение мест­ных дробленых песков часто приводит к значительному водо- отделению в смеси.

В дисперсиях глин и пара­финовых эмульсиях часто вы­падает осадок при хранении их в течение длительного времени. Поэтому емкости для хранения добавок в больших объемах должны быть оборудованы устройством для перемешива­ния добавки перед разгрузкой. Активность парафиновых

Эмульсий снижается при за­мораживании. При низких тем­пературах возрастает вязкость этих материалов, что может привести к изменению коли­чества добавки, подаваемой в смесь, из-за закупорки трубо­провода. Срок хранения до­бавок обычно ограничен 6— 9 мес.

9.7.5. Свойства пластичного бетона. 9.7.5.1. Механизм. По­лагают, что флокуляция проис­ходит при взаимодействии групп с высокими зарядами, например молекул флокулирую — щего агента с частицами це­мента. Эти соединения ад­сорбируются на зернах цемента, связывая их между собой. В результате этого возрастают силы притяжения между час­тицами, что значительно уве­личивает возможность такого воздействия в качестве силь­ного коагулянта.

Нестабильные парафиновые эмульсии также заполняют пус­тоты между частицами цемента и заполнителя, проходящими через сито 25 меш.

9.7.5.2. Удобоукладывае- мость. При введении добавок в бетоны и растворы с боль­шим содержанием цемента осадка конуса снижается. По­вышенное сцепление таких сме­сей значительно ухудшает их удобоукладываемость. В сме­сях с низким содержанием це­мента увеличение сцепления не оказывает значительного дей­ствия на осадку конуса.

9.7.5.3. Водоотделение. До­бавки всех типов в основном снижают объем водоотделения иногда до 50 %. Однако влия­ние на скорость водоотделения может изменяться в зависи­мости от типа добавки. Не­которые полиэлектролиты и стабильные парафиновые

Эмульсии могут увеличивать скорость водоотделения и уменьшать его объем. Бентони­товые суспензии и нестабиль­ные парафины более эффектив­ны, чем каолин или стабиль­ные парафиновые эмульсии, для снижения скорости и объема водоотделения в цементном тесте. В смесях, имеющих по­ниженный объем водоотделения при использовании этих доба­вок, наблюдается сопутствую­щее уменьшение компактности осажденного цемента и частиц плохо фракционированных за­полнителей.

9.7.6. Затвердевший бетон и раствор. 9.7.6.1. Прочность при сжатии. Добавки, обеспечиваю­щие сильное притяжение меж­ду частицами,— полиэлектро­литы, каучуки и нестабильные парафины — дают положитель­ный эффект при дозировках до 0,025 %. Выше этого уров­ня снижается прочность в сме­сях с низким содержанием цемента, в то время как смеси с высоким содержанием выдер­живают уровень добавки до 0,1 % без уменьшения прочнос­ти. Добавки, которые обеспе­чивают поступление дополни­тельного количества мелких частиц в смесь (стабильные парафины, суспензии каолина), дают повышение прочности до 10 % для инертных материалов и до 25 % для пуццолановых материалов.

9.7.7. Факторы, влияющие на действие флокулирующих добавок. Если дозировка добав­ки превышает оптимальный уровень, то это приводит к ухудшению удобоукладывае — мости из-за высокой тиксотроп- ности, в результате чего уд­линяются сроки схватывания и снижается прочность.

Эффективность полиэлект­ролитов зависит от содержания щелочей в цементе [49, 70]. Низкощелочные цементы дают более низкую степень коагу­ляции, чем высокощелочные. При содержании щелочей свыше 1 % необходимо увели­чить жесткость теста.

Для бетонных или рас­творных смесей, содержащих лигносульфонаты или водопо­нижающие добавки гидрокар­боксильного типа, обычно тре­буются более высокие дозиров­ки флокулирующих добавок. Если же смеси содержат до­бавки, ускоряющие твердение (например, СаСЬ), то дози­ровка флокулирующих доба­вок должна быть уменьшена.

9.7.8. Применение. Флокули — рующие добавки обычно приме­няют в следующих случаях:

Если использование хими­ческих добавок для уменьше­ния водоотделения экономично;

При использовании смесей с высоким содержанием цемента для предотвращения высокого водоотделения, если это пред­определено конструкцией, на­пример для конструкций из массивного бетона;

При использовании тощих бетонов низкой прочности, ког­да требования к укладке бетона преобладают над конструктив­ными требованиями.

Эти добавки часто приме­няют для уменьшения отделе­ния воды в бетоне, уложенном в глубокие формы, что пре­пятствует образованию цемент­ного молока на поверхности бетона. Их успешно исполь­зуют при выполнении работ с массивным бетоном, так как они уменьшают излишнюю очистку между последователь­ными подъемами. Дри этом также уменьшаются пустоты, под горизонтальными армирую­щими стержнями, в результате чего увеличивается сцепление со сталью и уменьшается кор­розия.

Флокулирующие добавки находят применение при про­изводстве бетонных блоков, бе­тона в передвижных формах и тощих бетонов (табл. 9.6).

9.7.9. Стандарты и техни­ческие нормы. В Европе и Се­верной Америке не существует стандартов по применению фло- кулирующих добавок. Общие указания по оценке, выбору и применению таких добавок можно почерпнуть из данных, содержащихся в работе [61].

Для оценки эффективности этих добавок пользуются сле­дующими стандартами: ASTM — С-243 (метод испытаний для определения интенсивности и объема водоотделения) и ASTM-C-232 (метод определе­ния водоотделения бетона).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *