Рахимов М.А., Рахимова Г.М., Серова Р.Ф., Иманов М.О.,

Ткач Е.В., Грибова В.С.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Московский государственный строительный университет, Россия

ВЛИЯНИЕ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСНЫХ МОДИФИКАТОРОВ НА СВОЙСТВА МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

В современных условиях производства строительных работ требуются бетонные смеси с устойчивыми показателями удобоукладываемости. Важным инструментом регулирования водосодержания в бетонной смеси являются поверхностно-активные вещества. Они уменьшают поверхностное натяжение воды и тем самым улучшают ее смачивающую способность, при котором создается возможность уменьшить водоцементное отношение без ухудшения удобоукладываемости смеси и улучшить свойства отвердевшего бетона.

Из рисунка 1 видно, что гидрофобизирующие комплексные модификаторы позволяют получить высокоподвижные бетонные смеси и могут конкурировать с суперпластификатором. Если учесть экологические аспекты, наличие сырья, цену, удобство работы, то альтернативы гидрофобизирующим модификаторам на основе СМФС в настоящее время нет. Наибольшая подвижность бетонной смеси наблюдается в области оптимального содержания комплексной добавки ГКМ-С с гидрофобным трегером (1,5% ГКМ-С + 10% ГТ-М). Дальнейшее увеличение дозировки добавок не только практически не отражается на повышении подвижности бетонной смеси, но и сопровождается водоотделением и расслаиванием. По пологости кривых можно судить о чувствительности дозировок модификатора – передозировка гидрофобизирующих добавок менее опасна в части ухудшения физико-технических свойств бетона, в первую очередь прочности.

Установлено, что прочность гидрофобизированного бетона с содержанием модификатора, в 2-2,5 раза превышающем оптимальное, снижается на 30-35%. При дальнейшем выдерживании (порядка 48 ч) в воде прочность такого бетона восстанавливается. Несколько по-другому проявляются свойства бетона с повышенным содержанием суперпластификатора С-3: прочность такого бетона снижается на 40-50%, но полного восстановления прочности после 48-часовой выдержки бетона в воде не происходит. Предпочтение следует отдавать гидрофобизирующим комплексным модификаторам, которые менее чувствительны к передозировкам. "Сетчатый характер" гидрофобизированных структур [1, 2] позволяет в водной среде создать условия, при которых обеспечивается восстановление прочности бетона. Научно-практический интерес представляет получение жидкотекучих бетонных смесей, приготовленных с применением гидрофобизирующего комплексного модификатора ГКМ-С плюс ГТ-М.

1 – модификатор ГПД; 2 – модификатор МГП-Н;

3 – модификатор ГКМ-С; 4 – модификатор С-3;

5 – модификатор ГКМ-С плюс ГМ-Т

Рисунок 1 – Изменение подвижности смесей в зависимости от содержания модификаторов

До момента достижения оптимального содержания модификатора ГКМ-С плюс ГТ-М зависимость "подвижность – содержание модификатора" (рисунок 1, кривая 5) по своему характеру аналогична зависимостям с другими модификаторами - ГКМ-С и С-3. В точке оптимального содержания модификатора ГКМ-С плюс ГТ-М подвижность бетона существенно увеличивается в сравнении с подвижностью бетонных смесей с С-3 и ГКМ-С (кривые 3 и 4).

Такое увеличение подвижности мы объясняем спецификой действия гидрофобных трегеров, которые включены в состав комплексного модификатора ГКМ-С плюс ГТ-М. Гидрофобный водонераспускаемый трегер вследствие своей природы создает вокруг себя сильное гидрофобное поле, которое, по-видимому, действует на уровне не одного, а более слоев воды, находящихся в соприкосновении с трегером. Именно шарообразные зерна гидрофобного трегера изменяют характер вязко-пластических свойств бетонной смеси.

Развивая положения о смазочном действии гидрофобно-пластифицирующих модификаторов (ГПД, КОД-С, МГП-Н, ГКМ-С), нами сделана попытка объяснить факт увеличения подвижности в случае комплексного совместного применения гидрофобно-пластифицирующей добавки ГКМ-С и гидрофобного водонераспускаемого трегера в виде зерен с крупностью не более 5 мм. Смазочный эффект от действия модификатора ГКМ-С плюс ГТ-М в бетонной смеси присутствует. Увеличение пластификации обусловлено тем, что вокруг зерен трегера образуются полутвердые водные оболочки по аналогии с образованием таких оболочек на зернах цемента (рисунок 2).

1 – зерно цемента; 2 – зерно трегера;
3 – водные оболочки; 4 – плоскость скольжения

Рисунок 2 – Схема пластификации бетонной смеси

модифицированной ГКМ-С плюс ГТ-М

Оболочки вокруг трегера и цемента отличаются размерами в десятки раз, то есть имеет место фактор масштабности, который определяет ход процессов на макро- и микроуровне. Создаются условия наложения трения скольжения между частицами цемента (микроуровень), между частицами цемента и зернами трегера (микро- и макроуровень) и между зернами трегера (макроуровень). Наложение процессов, протекающих на разных уровнях, обеспечивает улучшение вязко-пластических свойств цементных материалов, снижая трение скольжения между компонентами бетонной смеси и увеличивая связывание воды в "полутвердые" водные оболочки, которые помимо смазочного действия придают бетонной смеси устойчивость. Такие цементные системы, по М.И. Хигеровичу, в определенной мере сопротивляются деформациям без нарушения своей сплошности, а также отметим одно предположение М.И. Хигеровича, который отмечал, что ориентированные молекулы воды могут образовывать плоскости скольжения, однако смазочные свойства проявляются практически лишь при достаточной толщине водных оболочек [3]. В нашем случае на зернах трегера образуются, по-видимому, водные оболочки, толщиной в несколько раз превышающей толщину водных оболочек вокруг зерен цемента, создается своеобразное поле гидрофобности. В этом также просматривается специфика образования "полутвердых" водных оболочек на микро- и макроуровне, что положительно сказывается на пластификации цементных систем.

Литература:

1 Горчаков Г.И., Соловьев В.И., Томашпольский А.Л., Хигерович М.И. Добавки гидрофобизирующего действия как фактор технико-экономической эффективности цементов и бетонов. //Исследование и применение бетонов с суперпластификаторами. –М.: 1982. –С.130-135.

2 Соловьев В.И. Бетоны с гидрофобизирующими добавками. –Алма-Ата: Наука, 1990. –112с.

3 Хигерович М.И., Байер В.Е. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цемента, растворов и бетонов. –М., 1979. –С.124-141.