Строительство и архитектура / 4. Современные строительные материалы

К.т.н. Тарасеева Н.И., к.т.н. Воскресенский А.В., студент Тарасеева А.С.

ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», г. Пенза, Россия

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ДОБАВОК-УСКОРИТЕЛЕЙ ТВЕРДЕНИЯ И ПЛАСТИФИКАТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ РАННЕГО СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ

Промышленность строительных материалов уже сейчас способна широко и эффективно использовать отходы, однако необходимо учитывать не только технологические свойства последних и их технико-экономические показатели в строительстве, но и эколого-гигиенические свойства, как отходов, так и строительных материалов на их основе. Концентрированные солевые и нативные растворы, солевые пасты и шламы содержат большое количество химических соединений, используемых в качестве традиционных добавок в растворы и бетоны.

Касаясь механизма действия различных добавок на формирование структуры и прочности цементных композиций, отметим, что их влияние, в большинстве случаев, связано с изменением растворимости исходного вяжущего и конечных продуктов его гидратации вследствие изменения ионной силы раствора с образованием с алюминийсодержащими фазами цемента труднорастворимых соединений, а также с увеличением вероятности возникновения зародышей кристаллизации.

Задачей наших исследований являлись изучение и оценка влияния хлористых солей, наиболее часто встречающихся в отработанных солевых растворах, а также их совместное с пластификаторами действие (в качестве многокомпонентных добавок) на формирование первичной структуры, кинетику твердения и прочность цементных композиций.

Влияние добавок на раннее структурообразование оценивалось по изменению пластической прочности цементно-песчаных композиций состава 1:2 при В/Ц=0,43-0,5. В качестве исследуемых были приняты добавки отработанных солевых растворов, содержащие хлориды кальция, магния, натрия и калия. Исследования были проведены также с использованием комплексных добавок на основе суперпластификатора С-3 и электролитов.

Установлено, что добавки хлористого кальция в количестве до 2% от массы вяжущего в большинстве случаев способствуют ускорению схватывания и твердения цементных композиций. Результаты, полученные для добавок NaС1 и КС1 свидетельствуют о том, что различия в характере их влияния на процессы раннего структурообразования незначительны. Однако, в целом эти добавки, как в прочем и MgСl₂, менее эффективны, чем хлористый кальций.

Анализ результатов исследований процессов структурообразования цементных композиций с комплексными добавками на основе суперпластификатора С-3 и хлористого кальция показал, что при увеличении дозировки СаС1₂ с 2% до 5% эффект раннего схватывания возрастает. В меньшей степени это проявляется для добавки нитрита натрия. При увеличении количества NaNO₂ с 2% до 5% наблюдалось снижение ускоряющего действия.

Добавки NaС1 и КС1, в отличие от СаС1₂, не приводят к раннему загустеванию и схватыванию цементных композиций, что позволяет использовать их при повышенных дозировках в качестве противоморозных.

Характерно, что комплексные добавки на основе ЩСПК и хлористого натрия и кальция, а также NaNO₂ и Na₂SO₄ несколько замедляют схватывание, особенно для смесей с добавкой NaNO₂, по сравнению с индивидуальными добавками хлористых солей и нитрита натрия при аналогичной дозировке. С комплексными добавками на основе электролитов и С-3 или ЩСПК наблюдается незначительное разжижение смесей.

Анализ кинетики твердения цементных композиций с добавками хлористых солей свидетельствует о повышении прочности образцов с индивидуальными добавками в период до 28 суток нормального твердения в среднем на 15÷20%. В составах с комплексными добавками прочность образцов с СаС1₂ и NaС1 возрастает более интенсивно, чем с добавками MgСl₂ и КС1.

Пластификаторы и электролиты взаимно усиливают пластифицирующее действие друг друга при использовании их в составе комплексной добавки. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что применение этих смесей позволит решать важные практические проблемы:

1. Снижать дозировки дорогостоящего суперпластификатора или реализовывать большую водопонижающую способность комплексной добавки.

2. В широком интервале управлять сроками схватывания и темпами твердения растворных и бетонных смесей, увеличить сроки сохранения подвижности, уменьшить водоотделение и расслоение смеси, поскольку суперпластификатор несколько замедляет гидратацию цемента на раннем этапе, а электролит ускоряет её.

3. Повышать эффективность электролитов как противоморозных добавок, так как снижение водоцементного отношения приводит к увеличению плотности и непроницаемости бетона, вследствие изменения поровой структуры цементного камня.

Литература:

1. тарасеева н.и. структурообразование и твердение цементных материалов, модифицированных солевыми и шламовыми отходами предприятий энергетики: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Пенза, 2005. – 24 с.

2. Тарасеева Н.И., Воскресенский А.В., Тарасеева А.С. Роль безотходных технологий в расширении сырьевой базы для получения эффективных модифицирующих добавок и активных наполнителей в цементные растворы и бетоны // Новый университет. Серия: Технические науки. – 2014. – № 10(32). С. – 90-93.