Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Суперпластификаторы
|
|
НОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВА
Двадцатый век запомнится специалисту тем, что в области бетоноведения и, особенно, технологии бетона сделаны значительные шаги, изменившие первоначальные представления о материале, который был и остается наиболее массовым и важным в строительстве.
Из многочисленных достижений науки о бетоне наиболее значимыми оказались те, которые углубили наши представления о процессах, происходящих на микроуровне и способствующих улучшению основных характеристик материала – прочности, деформативности, долговечности. Среди них научное обоснование процессов гидратации цемента и формирования структуры цементного камня.
В развитие теорий Ле Шателье и Михаэлиса проведены многочисленные исследования систем С-S-H и С-А-Н, которые позволили понять суть процессов, происходящих при гидратации цемента, формировании кристаллогидратов и структуры цементного камня.
Современное представление заключается в том, что формирование структуры, согласно Байкову, разделяется условно на три стадии: растворения, коллоидную и кристаллизационную. На первой и второй стадиях, по Ребиндеру [1], наблюдается пептизация частиц и формирование коагуляционной структуры с обратимыми (восстанавливающимися) контактами между частицами твердой фазы и цементная система находится в пластичном состоянии, которое характеризуется реологическими параметрами. На третьей стадии формируется кристаллизационная структура с необратимыми фазовыми контактами и система находится в состоянии, которое характеризуется сопротивлением разрушающей нагрузке и деформативностью. Прочность фазовых контактов и, соответственно, структуры, по Тэйлору [2], во многом зависит от условий формирования кристаллогидратов при гидратации основного минерала цемента – С3S, в частности, от соотношения С/S. Преобладание в структуре цементного камня более дисперсных и устойчивых гидросиликатов с соотношением С/S≤1,1 является фактором повышенной прочности фазовых контактов кристаллизационной структуры и коррозионной стойкости цементного камня.
На этом представлении основано другое важное достижение науки о бетоне, которое можно сформулировать как разработку научных основ защиты бетона и железобетона от коррозии и повышения его долговечности.
Сегодня общепризнанно, что коррозионная стойкость бетона зависит от проницаемости цементного камня и бетона для жидких и газообразных агентов, а также реакционной способности цементного камня при воздействии тех же агрессивных агентов, т.е. от дифференциальной пористости и фазового состава цементного камня, соответственно. Кроме того, определена связь морозостойкости с другими параметрами структуры: объемом и размером условно замкнутых пор и фактором расстояния между ними.
В развитии технологии бетона решающую роль сыграли сформированные в результате многочисленных исследований и подтвержденные практикой научные основы модифицирования бетонов добавками-модификаторами цементных систем. Достаточно полное представление о теории и практике модифицирования бетонов дает недавно вышедшая в России монография [3]. Особого внимания заслуживает выявленная связь между строением молекул органических материалов, свойствами адсорбционных слоев и поведением цементных систем. Основываясь на этом и понимании процессов, происходящих в цементной системе, были созданы новые материалы для модифицирования цементных систем.
С появлением суперпластификаторов (СП) и высокодисперсных кремнеземсодержащих материалов техногенного происхождения, прежде всего, микрокремнезема (МК) в технологии бетона произошел перелом. Значительный прогресс связан именно с совместным применением СП и МК. Оптимальное сочетание указанных добавок - модификаторов, а, при необходимости, совмещение с ними в небольших количествах других органических и минеральных материалов позволяет управлять реологическими свойствами бетонных смесей и модифицировать структуру цементного камня на микроуровне так, чтобы придать бетону свойства, обеспечивающие высокую эксплуатационную надежность конструкций. Так появился термин: High Performance Concrete, под которым подразумеваются бетоны высокой (55-80 МПа) и сверхвысокой (выше 80 МПа) прочности, низкой проницаемости, повышенной коррозионной стойкости и долговечности, полученные из пластичных смесей.
В основе резкого изменения свойств бетонов – происходящие в цементной системе сложные коллоидно-химические и физические явления, которые поддаются воздействию модификаторов и отражаются, в конечном счете, на фазовом составе, пористости, прочности и долговечности цементного камня [4]. Очевидно, поэтому специалисты относят производство таких бетонов к «высоким технологиям» [5].
Остановимся на некоторых аспектах применения СП и МК, особенностях структуры модифицированного цементного камня и перспективах получения бетонов нового поколения.
Суперпластификаторы.
Появление СП в конце 60-х – начале 70-х годов увенчало многолетнюю тенденцию «химизации» бетона – применению в технологии различных добавок – модификаторов, улучшающих те или иные свойства бетонных смесей и бетонов. Воздействуя на процессы формирования структуры, особенно на начальной, коагуляционной, стадии, СП изменяют реологические свойства цементной системы, способствуют сокращению ее водопотребности, что в дальнейшем отражается на параметрах кристаллизационной структуры.
Благодаря СП изменились традиционные представления о бетоне и технологии его производства. В частности, оказалось возможным получать ранее недостижимые эффекты: с применением высокопластичных бетонных смесей (ОК>20 см) на обычных портландцементах и заполнителях достигать сравнительно высокой прочности (50 МПа) и пониженной проницаемости, сокращать расход цемента и энергоресурсов. Распространенные в настоящее время на рынке СП можно классифицировать по двум признакам: по природе (составу) материалов и по основному эффекту в механизме действия на цементные системы. Классификация по второму признаку представляется более убедительной, т.к. в связи с появлением различных новых материалов, обладающих свойствами СП, становится трудно группировать их в зависимости от состава.
В табл.1 приведена классификация СП с относительными стоимостными параметрами.
Таблица 1
Классификация и относительная стоимость СП
| Обозначение | Классификация СП | Относительная стоимость сухого полимера, % | |
| по составу | по основному эффекту в механизме действия | ||
| НФ | На основе сульфированных нафталин-формальдегид- ных поликонденсатов | электростатический | |
| МФ | На основе сульфированных меламин-формальдегидных поликонденсатов | электростатический | |
| ЛСТ | На основе очищенных от сахаров лигносульфонатов | электростатический | |
| П | На основе поликарбоксилатов и полиакрилатов | стерический |
Обратим внимание на то, что в механизме действия СП типов НФ, МФ, ЛСТ преобладает эффект электростатического отталкивания частиц цемента и стабилизации, вызванный тем, что адсорбционные слои из молекул СП увеличивают величину дзета-потенциала на поверхности цементных частиц. Отметим также, что величина дзета-потенциала зависит от адсорбционной способности СП (чем выше величина адсорбции, тем больше абсолютная величина дзета потенциала, имеющего отрицательный знак).
В механизме действия СП типа П роль дзета потенциала меньше, а взаимное отталкивание частиц цемента и стабилизация суспензии обеспечивается за счет преобладающего стерического эффекта. Такое различие многие специалисты связывают со строением молекул СП разных типов: НФ, МФ, ЛСТ характеризуются линейной формой полимерной цепи, для СП типа П – характерны поперечные связи и двух- или трехмерная форма [6,7]. Именно поперечные звенья создают адсорбционную объемную защитную оболочку вокруг частиц твердой фазы, предотвращая слипание частиц и способствуя их взаимному отталкиванию. Следует отметить, что толщина адсорбционного слоя, как правило, больше, чем в случае с другими типами СП, а это значит, что в общем объеме свободной и адсорбционно-связанной воды в системе доля последней увеличивается.
По некоторым данным силы взаимного отталкивания, вызываемые СП типа П, почти вдвое больше сил отталкивания, вызываемых МФ и НФ, и втрое больше сил, вызываемых ЛСТ [8]. Схематично электростатический и стерический механизм пластификации и стабилизации цементной суспензии показан на рис.1. Благодаря таким особенностям, СП типа П более эффективны, что выражается в сравнительно низких оптимальных дозировках, низкой чувствительности к виду и составу цемента, в длительном сохранении бетонными смесями первоначальной консистенции и в их повышенной связности – нерасслаиваемости. В то же время СП типа П - наиболее дорогие материалы, что приводит к идее их совмещения с другими СП, тем более, что подобные комплексы по техническим эффектам превосходят распространенные типы СП.
Высокодисперсные кремнеземсодержащие материалы техногенного проис-
Date: 2016-06-09; view: 451; Нарушение авторских прав