Полезная информация

Современные суперпластификаторы для сухих строительных смесей

Первые сведения о суперпластификаторах как высокоэффективных разжижителях бетонных и растворных смесей появились в начале тридцатых годов, а в 1935 году был получен первый патент. Вторая мировая война отодвинула широкое применение данного вида модифицирующих добавок на конец пятидесятых годов. Причем странами, в которых был впервые начат выпуск суперпластификаторов как товарных продуктов, были страны побежденной коалиции - Германии и Япония. 

В нашей стране применение суперпластификаторов в промышленных масштабах было начато в конце семидесятых годов.

Основным преимуществом суперпластификаторов является то, что при одинаковых значениях водоцементного отношения они значительно повышают подвижность бетонных и растворных смесей, не снижая прочностных показателей затвердевших смесей. Использование суперпластификаторов в составах сухих строительных смесей в комбинации с другими модифицирующими добавками позволяет создавать высокопрочные самонивелирующиеся строительные растворы, предназначенные как для ручного, так и для механизированного нанесения.

В России в соответствии с ГОСТ 24211-91 суперпластификаторы относятся к пластифицирующим добавкам 1-ой группы, обеспечивающим увеличение подвижности бетонной смеси от П1 с обеспечением осадки конуса 2-4 см до П5 без снижения прочности бетона во все сроки испытания. Различают суперпластификаторы, искусственно синтезированные и полученные в результате переработки сырья животного происхождения. В качестве суперпластификаторов животного происхождения используют казеин. Однако в настоящее время применение казеина, в силу ряда причин, ограничено во многих европейских странах, и поэтому в данной статье основное внимание уделено искусственно синтезированным суперпластификаторам.

В зависимости от химической основы различают следующие виды суперпластификаторов:

* суперпластификаторы на основе сульфированных меламинофор-мальдегидных соединений и комплексов на их основе;

*суперпластификаторы на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений и комплексов на их основе;

* супер пластификаторы на основе модифицированных лигносульфанатов;

*суперпластификаторы на основе водорастворимых карбоксилатных полимеров.

Первые три вида известны с самого начала промышленного применения суперпластификаторов, поэтому их часто называют традиционными. Механизм действия традиционных суперпластификаторов упрощенно можно представить следующим образом. Так как суперпластификаторы относятся к поверхностно активным веществам, то их основное свойство заключается в том, что молекулы таких веществ адсорбируются на поверхности частиц цемента и формирующихся новообразований, образуя тончайший моно-или бимолекулярный слой, при этом уменьшается межфазовая энергия сцепления и облегчается дезагрегация частиц (рис.1а).

рисунок1.jpg

1 Принцип действия традиционных суперпластификаторов
I - частицы цемента; II - молекула

Вместе с тем освобождается иммобилизированная вода, которая играет роль пластифицирующей смазки. Кроме того, адсорбированный слой сглаживает микрошероховатость частиц, уменьшая тем самым коэффициент трения между частицами. И, наконец, создание одноименного электрического заряда в результате адсорбции суперпластификатора на поверхности частиц твердой фазы исключает возможность их сцепления за счет электростатических сил и тем самым снижает вязкость суспензии {рис.16). В процессе гидратации с ростом кристаллов новообразований постепенно прекращается отталкивающие действие одноименного электрического заряда и строительный раствор теряет подвижность (рис. 1в).

рисунок2.jpg

Рисунок2б.jpg

Рис.2.
Схематическое изображение молекул
традиционных (а) и гипер (б)
суперпластификаторов

В отличие от традиционных суперпластификаторов, действие суперпластификаторов четвертого вида ввиду особенностей структуры используемых полимеров рис.2, в основном базируется на стерическом эффекте, благодаря которому снижается трение компонентов суспензии строительного раствора. Такие суперпластификаторы во многих зарубежных странах называют сверхсупер или гиперплатификаторами. Данный вид суперпластификаторов разработан в девяностых годах и достаточно широко используется в европейских странах и Японии.

Применение различных видов суперпластификаторов в составах сухих строительных смесей при одинаковом водоцементном отношении способствует увеличению подвижности строительных растворов по сравнению с контрольным составом без супер пластификатора. Однако с течением времени данный эффект уменьшается или происходит его полное прекращение (табл.1). Различная продолжительность пластифицирующего эффекта при прочих равных условиях зависит в первую очередь от строения молекул различных суперпластификаторов и их принципов действия. Применительно к изменению прочностных характеристик, сравним прочность на сжатие строительных растворов с использованием суперпластификаторов различных видов и контрольного образца без суперпластификатора при равной подвижности строительного раствора равной 28 см.

Таблица1.

Состав строительного раствора: портландцемент М-500 ДО-400,
песок кварцевый-590г, известь гашенная молотоая-10г.

Тип и количество пластификаторов

Кол-во воды затворения,г

Подвижность растворной смеси (по Суттарду), см

     
      После затворения Через 30 мин. Через 60 мин.

1

Нет

200

15

14

9

2

Суперпластификатор 1 вида-6г.

200

26

20

10

3

Суперпластификатор 2 вида-6г.

200

26

18

9

4

Суперпластификатор 3 вида-6г.

200

24

22

12

5

Суперпластификатор 4 вида-2г.

200

28

28

25

Очевидно, чтобы придать строительному раствору хорошую подвижность без применения суперпластификатора, необходимо увеличивать количество воды затворения (рис.3), применительно к строительному раствору состава №1 без суперпластификатора это приводит, в первую очередь, к потере прочности на сжатие в возрасте 28 суток (рис.4), а также к увеличению капиллярной пористости затвердевшего раствора вследствие испарения избыточной воды (рис.5), что в конечном итоге снижает морозостойкость затвердевшего раствора.

рисунок3.jpg

Рис. 3. Водопотребность строительных растворов
при подвижности 28 см

В заключение следует отметить, что нельзя однозначно определить преимущества применения того или иного вида суперпластификаторов. Эффект применения суперпластификаторов в сухих строительных смесях может изменяться в зависимости от минерального состава цемента, его удельной поверхности, от характеристик наполнителей, заполнителей и модифицирующих добавок, от совместимости с компонентами, входящими в состав конкретного продукта, от условий твердения, а также от стоимости применяемых суперпластификаторов. Не вызывает сомнения лишь то, что применение суперпластификаторов в составах сухих строительных смесей позволяет улучшить строительно-технологические свойства выпускаемых составов, и что только с появлением современных суперпластификаторов стало возможным создание самоуплотняющихся и самонивелирующихся растворных смесей.

Рисунок4.jpg

Рис. 4. Прочность строительных растворов на сжатие в 28 сут


Рисунок5.jpg

Рис. 5. Капиллярная пористость строительных растворов

 

Список литературы

1. Большаков Э.Л. Терминологическая и понятийная база по сухим строительным смесям.
2. Евстигнеева Ю.А. История развития сухих строительных смесей.
3. Козлов В.В. Сухие строительные смеси. Учебное пособие. 2000 г.
4. Корнеев В. И., Зозуля П. В. Краткийсправочниктехнологапосухимстроительнымсмесям. СПб: НП «СПССС», 2015 г.
5. Корнеев В. И., Зозуля П. В. «Что» есть «что» в сухих строительных смесях. СПб: НП «СПССС», 2004 г. 

Вернуться обратно
ОПУБЛИКОВАТЬ В СОЦ.СЕТЯХ