Поверхнево-активні речовини (ПАР)
Поверхнево-активні речовини (ПАР) це речовини, які широко застосовують при приготуванні цементних бетонів і розчинів в якості пластифікуючих добавок, з метою економії витрати цементу і для значного поліпшення їх властивостей в процесі приготування і укладання.
Поверхнево-активні добавки собою представляють особливу групу органічних речовин яких вводять в бетонні або розчинні суміші для істотного поліпшення їх легкоукладальності. Також ПАР дозволяють істотно зменшити водо-цементне відношення і скоротити відповідно витрата цементу без зниження міцності бетонних матеріалів і виробів.
Використання ПАР в малих дозах (0,05 ... 0,2% від маси цементу) дозволяє зменшити питому витрату цементу приблизно на 8 ... 12% в бетонах і розчинах. ПАР також здатні підвищувати водонепроникність, до корозії, морозостійкість і взагалі довговічність бетонних виробів і конструкцій. Дія ПАР на цементні системи засноване на наступних положеннях фізичної хімії.
Читай далі на http://stroivagon.ru добавки в бетон
ПАР здатні підвищувати поверхневий натяг у поверхні розділу фаз, наприклад на кордонах розділу фаз-тверде тіло, вода-повітря. Найдрібніші частинки ПАР адсорбуються, іншими словами зв'язуються міцно з внутрішньою поверхнею розділу тіл, утворюючи на цих поверхнях молекулярні шари товщиною в одну молекулу.
Величина цього адсорбційного шару відноситься до діаметру цементної частинки, так само як товщина сірники до висоти 30-поверхового будинку. Застосування проте в малих дозах добавок ПАР до цементних системам істотно змінює їх властивості. Використовувані в бетонах, цементах і розчинах поверхнево-активні добавки, по визначає ефекту дії на цементні системи умовно можна розділити на три групи:
> Гідрофілізующіе;
> Гідрофобізующіх;
> Воздухововлекающие.
Гідрофілізующіе добавки здатні при замішуванні водою в'яжучого запобігати злипання окремих цементних частинок між собою на певний термін. В такому випадку дещо сповільнюється коагуляція новоутворень, тобто вивільняється в той же час деяку кількість води яке ніби застряє зазвичай в коагуляційних структурах. Необхідна легкоукладальність суміші з добавкою з цієї причини досягається при меншій кількості води замішування, ніж у суміші без добавки.
Найбільшого поширення в практиці приготування цементних бетонів і розчинів отримали гідрофілірующіе добавки на основі лігносульфатов-сульфітно-дріжджової бражки (СДБ). Ця добавка здатна трохи сповільнити твердіння бетону в ранньому віці і тому на заводах ЗБВ застосовують її в поєднанні з добавками прискорювачами твердіння бетонних сумішей.
Суперпластифікатори - нові ефективні разжижители бетонної суміші - в більшості випадків представляють синтетичні полімери - похідні смоли меламіну або нафталінсульфокіслоти. Застосовують суперпластіфікаторС-3 (НДІЗБ) - на основі нафталінсульфокіслоти, суперпластифікатор 10-03 (ВНІІЖелезобетона) - продукт конденсації сульфовані меламіну з формальдегідом та ін. При введенні в бетонну суміш суперпластифікатора різко збільшується її рухливість і плинність.
Впливаючи на бетонну суміш, як правило, протягом 2 ... 3 год з моменту введення, суперпластифікатори під дією лужного середовища піддаються часткової деструкції і переходять в інші речовини, нешкідливі для бетону і не гальмують процесу твердіння. Суперпластифікатори, що вводяться в бетонну суміш в кількості 0,15 ... 1,2% від маси цементу, розріджують бетонну суміш в більшій мірі, ніж звичайні пластифікатори. Пластифікуючий ефект зберігається, як правило, 1 ... 2 год після введення добавки, а через 2 ... 3 год він вже невеликий.
Суперпластифікатори використовуються в бетонах як одноосібно, так і в комплексі з іншими добавками, наприклад з сульфітно-дріжджової бражкою (СДБ) і нітрит-нітрат-хлоридом кальцію (ННХК). При використанні комплексної добавки вміст кожної добавки складає: «10-03» - 0,3.- 1,2%; ННХК-1,5 ... 2,5% і СДБ-0,1 ... 1,15% від маси цементу.
Суперпластифікатори дозволяють істотно знизити В / Ц, підвищити рухливість суміші, виготовити вироби високої міцності, насичених арматурою з ізопластічних сумішей.
Гідрофобізующіе добавки, як правило, істотно підвищують нерасслаіваемость, зв'язаність бетонної (розчинної) суміші, що знаходиться в спокої. При дії зовнішніх механічних факторів (при перемішуванні, укладанні і т. Д.) Бетонна або розчинна суміш з добавкою відрізняється підвищеною пластичністю. Така властивість гідрофобізующіх сумішей пояснюється специфічним мастильним дією найтонших шарів по-поверхневі-актівнихвеществ, що розподіляються в суміші.
Крім того, ці добавки оберігають цементи від швидкої втрати активності при перевезенні або зберіганні. Як гідрофобізующіх добавок раніше застосовувалися в основному природні продукти - деякі тваринні жири, алеіновая і стеаринова кислоти. Розвиток хімічної промисловості дало можливість широко використовувати нові гідрофобізующіе добавки- бітумні дисперсії (емульсії та емульсосуспензіі), нафтенові кислоти і їх солі, окислені, синтетичні жирні кислоти та їх кубові залишки, кремнійорганічні полімери і ін.
Воздухововлекающие добавки дозволяють отримувати бетонні (розчини) суміші з деяким додатковим кількістю повітря. Щоб підвищити пластичність суміші, зазвичай збільшують обсяг в'яжучого тіста. Залучаючи повітря, збільшується обсяг в'яжучого тіста без введення зайвого цементу. Тому легкоукладальність такої системи підвищується.
До того ж воздухововлекающие добавки утворюють і орієнтовані шари, активні в змащувальному відношенні. Широко застосовують воздухововлекающие добавки на основі смоляних кислот: смолу нейтралізовану воздухововлекающей (СНО), омиленої деревне пек та ін.
До прискорювачів твердіння цементу, збільшує наростити ня міцності бетону, особливо в ранні терміни, відносяться хлорид кальцію, сульфат натрію, нітрит-нітрат-хлорідкальція і ін.
Вплив хлористого кальцію на підвищення міцності бетону пояснюється його каталітичним впливом на гідратацію C 3S і C 2S, а також реакцією з З 3А і C 4AF. Прискорювачі твердіння не рекомендується застосовувати в залізобетонних конструкціях і попередньо напружених виробах з діаметром арматури менш 5 мм і для виробів автоклавного тверднення, що експлуатуються в середовищі з вологістю більше 60%. Сульфат натрію може викликати появу висолів на виробах.
У нітрит-нітрат-хлорідекальція прискорює дію хлориду поєднується з інгібуючим дією нітрату кальцію. Противоморозні добавки - поташ, хлорид натрію, хлорид кальцію і інші - знижують точку замерзання води, чим сприяють твердненню бетону при негативних температурах. Для уповільнення зчеплення застосовують цукрову патоку і добавки СДБ, ГКЖ-10іГКЖ-94.
Піно-і газоутворювач застосовують для виготовлення пористих бетонів. До піноутворювачам відносяться клееканифольной, смолосапоніновие, алюмосульфонафтеновие добавки, а також піноутворювач ГК. Як газообразователей застосовують алюмінієву пудру ПАК-3 і ПАК-4.
Комбіновані добавки, наприклад пластифікатор СДБ, прискорювач твердіння (хлористий кальцій) з інгібітором (нітратом натрію), сприяють економії цементу. При цьому прискорювач твердіння нейтралізує деяке уповільнення твердіння суміші в ранньому віці.
Спеціальні добавки забезпечують отримання водонепроникних розчинів або бетонів, регулюють терміни схоплювання і ін.
Під час приготування бетонних сумішей додають наступні види хімічних добавок, які здатні поліпшити характеристики бетонної суміші і зменшити витрату цементу:
1.Індівідуальние- ПАР, електроліти, полімерні смоли та інші.
2. Комплексні -ПАВ (СДБ + ГКЖ-94, СДБ + СНО та інші), комплексні електроліти наведених нижче речовин (ННК + ННХК).
3.Комплексние- ПАР і електроліти (СДБ + Na2SO4; СДБ + ННХК, СДБ + Na2SO4; СДБ + NaNO3 і інші.
Пав використовуються також досить широко і в вигляді пластифікуючих добавок, які дозволяють не тільки економити цемент але і інтенсифікувати процес твердіння Також за рахунок використання пластифікуючих добавок, вдається знизити енерговитрати при приготуванні бетонних сумішей. Застосуванні ПАР в раціональних, і строго дозованих кількостях, дозволяє знизити енерговитрати під час приготування бетонних сумішей до 50 відсотків.
Широко використовуються на ряду з іншими видами добавок суперпластифікатори С-3, НДЛ-10, С-4,10-03, КМБ і другіе.Іспользованіе таких пластифікаторів дозволяє збільшувати на багато міцність бетону, зменшити водопотребность бетонної маси не зменшуючи рухливість і удобоукладиваемость.іспользованіе суперпластифікатора 10-03 показало що збільшення рухливості бетонної суміші відбувається в 7 разів.
При зменшенні частки цементу і при використанні такого ж пластифікатора 10-03, водопотребность бетонної маси зменшується в два раза.Прочность бетонної маси, при цьому після добового тверднення зростає приблизно до 70 відсотків, а при теплової обробки до 20 відсотків.
Суперпластифікатори готуються на основі меламіноформальдегідних смол.Также на основі продуктів конденсації нафталінсульфокіслоти, формальдегіду, модифікованих лігносульфонатамі.На ряду з цими Суперпластифікатори на підприємствах з виробництва бетонів застосовуються активно і більш дешеві пластифікатори.
Зокрема в ролі ПАР широко використовують дешевшу добавку хлорид кальцію в якості прискорювача твердіння в'яжучих веществ.Но такий пластифікатор викликає корозію сталевої арматури і зменшує стійкість бетону (цементного каменю) в сульфатної середовищі. Тому застосування такої добавки в бетони обмежена.
Сульфат натрію використовують переважно при тепловій обробці бетона.Іспользованіе сульфату натрію дає зниження витрати цементу до 10 відсотків, а також скорочується час тепловлажной обробки бетону, цикл обробки може скоротитися від 20 до 30 відсотків.
Нітрат натрію також застосовується в основному при тепловлажной обробки бетонної суміші. Використання нітрат натрію спільно з пластифікатором СДБ скорочує час пропарювання до 25%, а витрата цементу зменшується до 14%. Для збільшення водопроникності бетону до складу бетону вводять нітрат кальцію.
комплексні добавки
Комплексні добавки в основному впливають на такі важливі характеристики бетону, як темп зростання міцності бетону, рухливість, терміни схоплювання, усадка, морозостійкість, корозійна стійкість і інші.
Застосування комплексних добавок в бетонної суміші головним чином викликано необхідністю зменшити корозію сталевої арматури, усадку, а також можливість збільшення міцності. Введення комплексу таких солей як CaCl2 + NaNO2, дозволяє виключити практично повністю корозію сталевої арматури. Корозія арматури в бетоні відбувається за рахунок агресивних іонів хлору, які регулюється солями CaCl2 + NaNO2. Для збільшення міцності в бетонну суміш вводять хлорид кальцію.
Застосування добавки Na2SO4 (від 0,8 до 1.2%) спільно з СДБ (0,15 ... 0,2%) при використанні касетної технології, істотно знижується витрата цементу-від 8 до 10 процентов.Економіть цемент і скорочувати час витрачений на пропарювання бетонних виробів дозволяє також добавка СДБ + NaOH. Вплив витрати цементу на міцність пропареного бетону з добавками: KCl + (0,5 + 1,2)% Na2SO4 і Na2S2O3 + (0,7 + 1)% Na2SO4 і інших показано в таблиці-1.
Таблиця 1. Вплив виду і кількість комплексних добавок на витрату цементу
Запропоновані комплексні добавки дозволяють знизити витрату цементу з 350 до 298 кг / м³, тобто отримати економію до 15% в'яжучого зі збереженням відпускної і марочної міцності бетону. У зв'язку з обмеженим забезпеченням будівельної індустрії електролітами велике значення має їх застосування в комплексі з ПАР. При цьому різко підвищується ефективність хімічних добавок, скорочується в 3 ... 6 раз потрібну кількість електролітів.
При добавці ННХК в кількості 2 ... 3% від маси цементу задана рухливість бетонної суміші досягається при меншому (на 6,1 ... 6,5%) витраті цементу. При добавці 0,5% ННХК пластифицирующее дія відсутня. Застосування комплексної добавки з СДБ і 0,5% ННХК робить сильний пластифицирующее дію і дозволяє не тільки знизити витрату цементу на 10% а й зменшити жорсткість суміші з 19 до 10 с.
Введення комплексних добавок з ПАР і ННХК покращує технологічні властивості бетону. При введенні в бетон комплексних добавок (при відповідному скороченні витрати цементу на 9 ... 12%) виходить бетон з F 500 ... F 1000, що збільшує термін служби конструкцій. Гранична кількість пластифікуючих добавок в розрахунку на суху речовину приведено в таблицю-2.
Таблиця 2. Рекомендована кількість пластифікуючих добавок а також пластіфіцірующе-воздухововлекающих добавок для важкого і легкого бетонів.
Рекомендована кількість воздухововлекающих добавок для важких і легких бетонів,% по масі наступне:
СНО, СПД, ЦІНПС 1-0,005 ... 0,025;
КМ, БС, ГК, СМПН-0,05 ... 0,15;
ГКЖ-94-0,06 ... 0,08 (витрата наведено по сухій речовині).