оценка эффективности действия добавок системы «релаксол

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ДОБАВОК СИСТЕМЫ «РЕЛАКСОЛ» ПРИ
ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
СоповВ.П., канд. техн. наук, доц., Синякин А.Г.,канд. техн. наук, доц., (ХГТУСА, Харьков), Лихопуд А.П.,
технический директор, (Будиндустрия ЛТД, Запорожье).
http://www.bi.zp.ua/tem3.html
Современный рынок химических добавок в бетоны располагает большим количеством разнообразных
материалов для регулирования процессов твердения цементов и обеспечения требуемых свойств бетонов.
С этой целью разрабатываются и применяются добавки из специально синтезированных веществ или
техногенных продуктов [1,2]. К числу такого рода продуктов относится система химических добавок
«Релаксол» (табл.1) [3,4], основой которой являются отходы коксохимического производства в виде
водорастворимых солей - тиосульфатов и роданидов натрия и проверенные промышленностью
пластификаторы.
растворы "РЕЛАКСОЛ"
Коды Технология и назначение
добавок Железобетонные Монолитный Дорожный
Легкие
изделия
бетон
бетон
бетоны
1
2
3
4
Сухие
Специальные
строительные конструкции
смеси и
растворы
1
2
3
4
5
6
Тепловлажностная Летние
Монолитное
Бетоны
Кладочные и Железобетонные
обработка до
условия до
дорожное
напористых штукатурные контейнеры
+80°С
+40°С
покрытие
заполнителях растворы
Малотепловая
Нормальные Железобетонные Ячеистые
Сухие смеси Гидротехнический
технология до
температуры изделия
бетоны
бетон
+40°С
+20±5°С
транспортного
назначения
Бестепловая
Зимнее
Мелкоштучные
Декоративные
технология +20°С бетонирование изделия (ФЭМы,
составы
до -20°С
тротуарная и
отделочная
плитка)
Пониженные
Массивные
Шпаклевки
температуры конструкции
10°С
Цель работы - проведение цикла исследований по оценке эффективности химических добавок системы
«Релаксол» с решением задач - определение влияния добавок на скорость и полноту ранних стадии
гидратации вяжущих методом термокинетического анализа; оценка характера формирования и
параметров поровой структуры цементного камня методом термопорометрии; физико-механические
испытания бетонной смеси и бетона.
В условиях энергетического кризиса прежняя энергоемкая технология железобетонных изделий не
всегда приемлема. Актуальны предложения по разработке малотепловой (до 40°С) и бестепловой (20°С)
технологиям бетонных изделий. Наиболее перспективно применение комплексных химических добавок модификаторов свойств бетонных смесей и бетонов в сочетании с методиками назначения и
корректировки составов бетона. Отказ от термообработки бетона с автоматизированным ведением
режимов и переход на естественное твердение с меняющимися температурно-временными параметрами
вызывает необходимость оперативной корректировки составов бетона, выбора вида и определения
количества добавок. В зависимости от продолжительности достижения заданной прочности (часы или
сутки) и температуры бетона изменяется состав бетонной смеси.
Параметры тепловыделения таких композиций существенно различаются, а их учет для решения
технологических задач - важное условие эффективного применения добавок.
При возведении монолитных конструкций возникает необходимость регулировать параметры
тепловыделения твердеющего бетона. В летнее время необходимо снижать тепловыделение, а для зимнего
бетонирования -увеличивать. Эта цель достигается варьированием соотношения компонентов добавки.
Одно из важных мест среди добавок в бетоны занимают противоморозные добавки. Введение
противоморозных добавок экономически наиболее выгодный способ зимнего бетонирования,
позволяющий экономить тепло- и электроэнергию при более гибкой технологии проведения работ. В
зависимости от области применения противоморозные добавки можно разделить на три группы:

- понижающие температуру замерзания жидкой фазы бетона и принадлежащие к числу
ускорителей или замедлителей твердения;

- совмещающие способность к сильному ускорению процессов твердения с хорошими
антифризными свойствами;

- вызывающие сильное тепловыделение на ранней стадии гидратации вместе с сильным
ускорением процессов твердения и слабым антифризным действием.
Таблица 2 - Влияние концентрации противоморозных добавок на температуру замерзания их водных
растворов
Вид добавки Концентрация, % от массы цемента
Р1.4
0,5 1,0 1,5 2,0
Р2.3
0,5 1,0 1,5 2,0
Температура начала замерзания, °С
-5 -5,5 -6,1 -6,4
-5 -5,6 -6,3 -6,6
Таблица 3 - Эффективность добавок системы «Релаксол»
Условия твердения
Тип
Код Показатель эффективности
Технология сборного железобетона
Тепловлажностная
Пластификатор + Р1.1 Повышение удобоукладываемости бетонной
обработка до 80 °С
ускоритель
смеси от П1 до ПЗ без снижения прочности
бетона. Снижение водопотребности бетонной
смеси на 13-16%. Прирост распалубочной
прочности на 40-60%. Снижение расхода цемента
на 15-20% при заданной подвижности и
прочности. Сокращение длительности ТВО и
расхода теплоносителя до 40%
Малотепловая
Пластификатор + Р1.2 Достижение распалубочной прочности в 1сут.
обработка до 40 °С
ускоритель
Рост тепловыделения до 30% и его интенсивности
в 1,5 раза.
Нормальные условия Ускоритель +
Р1.3 Получение распалубочной прочности в 1-Зсут.
20 С
пластификатор
Наступление максимума тепловыделения в
первые сутки, увеличение до уровня
тепловыделения до 40%.
Отрицательные
Антифриз +
Р1.4 Достижение распалубочной прочности в 3-7сут
температуры до -10°С пластификатор
без снижения прочности после замораживания в
ранние сроки. Повышение интенсивности
тепловыделения в 1,5 раза. Снижение
температуры льдообразования до -10 С
Температура
Пластификатор + Р2.1 Снижение водопотребности бетонной смеси на
ускоритель
15-20%. Получение распалубочной прочности к
до +40
климат
1-Зсут. Уменьшение тепловыделения до 50%.
Регулирование сроков схватывания 2-6 ч.
Увеличение степени гидратации в 1сут в 1,5 раза.
Температура
Ускоритель +
Р2.2 Снижение водопотребности бетонной смеси на
пластификатор
15-20%. Получение распалубочной прочности к
3-7сут. Увеличение интенсивности
до +20°С
тепловыделения на 30-40%. Рост степени
гидратации в 2 раза на 3 сут. Снижение объема
пор в 1,2 раза.
Температура до -20°С Ускоритель +
Р2.3 Снижение водопотребности бетонной смеси на
и ограниченное
антифриз +
15-20 %. Получение распалубочной прочности к
тепловое воздействие пластификатор
3-7сут без ее снижения в результате
замораживания в ранние сроки. Снижение
температуры льдообразования до -19,5 °С.
Увеличение тепловыделения в 2 раза.
Жесткие
Пластификатор + Р2.4 Снижение водопотребности бетонной смеси на
температурные
замедлитель
20-25%. Получение распалубочной прочности к
условия
1-Зсут без ее снижения. Устранение термического
трещинообразования. Снижение тепловыделения
при твердении на 30-50%.
ЪС, сухой и жаркий
Противоморозные добавки системы «Релаксол» относятся к третьей группе добавок. Они
способствуют образованию плотной микрокапиллярной структуры цементного камня, что также приводит
к снижению температуры льдообразования. Антифризные действия проявляются в снижении
температуры кристаллизации соответственно концентрации добавки (табл.2).
Показатели эффективности системы добавок «Релаксол» представлены » табл. 3.
Необходимо учитывать, что эффективность противоморозных добавок в начальные сроки твердения
определяется температурными условиями твердения бетона и активностью используемого цемента.
Минимальная температура бетонной смеси в момент ее укладки должна быть на 5°С выше, чем
температура замерзания водного раствора добавки (см. табл.2).
Количество добавок назначается исходя из технического задания, специфики производства и условий
выполнения бетонных работ с учетом табл. 2, 4 и рис. 1,2.
Были исследованы основные клинкерные минералы СзS и СзА, а так же три вида цементов
портландцемент Здолбуновского ПЦЗ, шлакопорт, ландцемент Криворожского ШПЦК и портландцемент
Краматорского ПЦК. Термокинетический анализ базируется на использовании дифференциальной
микрокалориметрии и аппарата кинетики гетерогенных реакций. Приборное обеспечение
теплопроводящий дифференциальный микрокалориметр, принципиальное устройство которого описано в
[5]. Использование метода дифференциальной калориметрии для исследования действия различных
добавок на гидратацию вяжущих основано на том, что все элементарные акты гидратационного
взаимодействия вызывают энергетические изменения в системе «вяжущее жидкая фаза» и
сопровождаются тепловым эффектами различной интенсивности и продолжительности.
Рис.2 - Зависимость количества противоморозных добавок от температуры окружающей среды
Дозировка добавки % от
массы цемента
0
0,5
0,7
1,0
Прочность на сжатие, МПа (5
циклов, 7 сут, 50 циклов)
4,32
6,8
9,28
10,0
Прочность на изгиб, МПа (5
циклов, 7 сут, 50 циклов)
1,7
1,8
2,0
2,75
Термокинетический анализ позволяет оценивать изменение скорости и полноты гидратации вяжущих
на ранних стадиях под действием добавок. Получаемые данные представляются в виде
дифференциальных зависимостей скорости тепловыделения от времени - dQ/dt=f(t) и, в интегральной
форме, зависимостей тепловыделения от времени - Q=f(t).
Для оценки характера структурообразования применялся метод термопорометрии [6], основанный на
термодинамическом анализе взаимодействия твердой и жидкой фаз в цементном камне, которое
отражается, в первую очередь, в изменении температуры кристаллизации поровой жидкости при
уменьшении размеров пор. Определение температуры и теплоты фазовых переходов воды при
замораживании цементного камня позволяет получить данные о размерах, объеме и распределении пор.
Характер поровой структуры обусловлен размерами и морфологией частиц новообразований, внешними
(температура, давление, влажность) и внутренними (химические добавки, удельная поверхность частиц
цемента, его минеральный состав) факторами. Получаемые данные представляются в виде распределения
пор по радиусам (A V/Ar=f(r)\ зависимостей объема пор Гот их радиуса г, удельного количества льда тл/т0
от
температуры
t.
Для сопоставления эффекта действия комплексных химических
добавок использовали
многокритериальную оценку термокинетических характеристик и параметров пористости и
льдообразования. В качестве критериев изменения термокинетических характеристик принимались два
показателя. Первый из них ki характеризует изменение величины основного экзоэффекта тепловыделения
и определяется из соотношения:
Второй критерий k2 характеризует изменение полноты тепловыделения за время t=4 или 24 ч
твердения цемента и определяется как:
где Qo и Qi - соответственно полнота тепловыделения без и с добавкой.
В зависимости от эффекта действия критерии k1 и k2 могут принимать как положительные, так и
отрицательные значения.
Положительные значения свидетельствуют о росте показателей скорости и полноты тепловыделения, а
отрицательные
об
уменьшении.
В качестве примера на рис. 4,5 приведены результаты оценки эффективности влияния добавок системы
«Релаксол» по термокинетическим критериям.
Телефон для справок: (061) 220-04-85, 224-66-21, 224-67-74 - Бабаевская Татьяна Викторовна (секретарь
семинара);
Так же можно задать интересующие вас вопросы прямо отсюда:
Будиндустрия ЛТД e-mail:m_bi@a-teleport.com