Воздухововлекающие добавки. Их польза для бетона. Воздухововлекающая добавка к бетону
Влияние воздухововлекающих добавок на свойства бетона
При подготовке любой бетонной смеси особое внимание следует уделять такому важнейшему фактору, как воздухововлечение в раствор. Именно наличие воздуха в бетонном растворе определяет во многом его качественные характеристики, включая и долговечность готового изделия. В строительстве используют особые средства для достижения оптимального показателя, который определяется количеством, диаметром и расстоянием между воздушными пузырьками.
Эти спецдобавки называют воздухововлекающими наполнителями. Простейшим наполнителем, знакомым всем, является обыкновенный песок, но профессиональные бетонщики используют большое количество специализированных веществ. В данной статье мы рассмотрим, насколько велико влияние процесса воздухововлечения на потребительские характеристики бетона.
Процедура вовлечения воздуха выполняется, когда смесь перемешивается, при этом добавка только оптимизирует расположение воздушных пузырьков, которые образуются в растворе при перемешивании. Здесь имеют место две фазы. В одной происходит захватывание воздуха с перемешиванием, который после этого распределяется на пузырьки с меньшими размерами, когда наступает время для активации сдвиговых нагрузок, обусловленных конструктивными особенностями миксеров.
Во второй фазе, где задействован наполнитель, обусловленной пространственным заслоном, необходимым при захватывании и фиксирования воздушных сфер при образовании смеси раствора. Можно отметить, что здесь терминология «воздухововлекающая добавка» не совсем себя оправдывает, поскольку при формировании смесей в них попадает воздух, объём его обусловлен особенностями миксации и вышеуказанными функциональными наполнителями.
Главная функция воздухововлекающей добавки – увеличение объемной доли воздушных пузырьков, если сравнивать с приготовленными без спецдобавок и со снижением размеров. Иначе говоря, нужно различать понятие воздухововлечение как название процедуры с системой воздушных пористых элементов (их объем и структуру размещения по габаритам), учитывая, что эти спецдобавки снижают физические габариты пузырьков и помогают им сохраниться в растворах.
Воздухововлекающие наполнители помогают в стабилизации пузырьков за счет процесса адсорбции, происходящем на их внешнем слое. Молекулярная структура ПАВ ориентирована за счет полярно ориентированных структур в сторону воды, а диполярные обеспечивают ориентирование на пузырьки, которые при одновременной зарядке начинают отталкивать друг друга, обеспечивая их целостность. Структура работы этого процесса соответствует воздействию ПАВ.
Второе, что обеспечивают данные спецдобавки – ориентацию на межфазных границах между водой и пузырьками с показателем толщины, сравнимом с несколькими молекулярными соединениями, собранными в подобие «забора». Это влияет тоже на стабилизацию пузырьков. Этот механизм также «включается» при применении неионогенные типов ПАВ, когда на внешней стороне пузырей не формируются одинаково заряженные частицы. Есть мнение, что это и обуславливает недостаточный воздухововлекающий эффект неионогенных элементов, когда с ними пузырьки становятся больше по размеру, чем с использованием ионогенов.
Исходя из названия, понятно, что для этих добавок главным критерием становится возможность вовлекать воздух в раствор, чтобы обеспечить максимальное и оптимальное насыщение бетона, но в основе своей все добавки обладают рядом свойств, которые позволяют готовить разные типы цементных растворов, исходя из их технической направленности.
ПАВ с функцией воздухововлечения при сорбации на уровне границ раздела воздуха с жидкостью уменьшат показатель поверхностного натяжения, что, в итоге, увеличивает термодинамический стабилизирующий фактор за счет снижения склонности к их коалесценции. Также, когда снижается эта величина, за счет ПАВ можно диспергировать большие пузырьки с меньшими усилиями.
Так как способностью воздушных пузырьков является возможность всплывать наверх, это формирует тенденцию терять жизнестойкость прямо пропорционально их кубическому размеру, снижение размера диаметра пузырей обеспечит им большую жизнестойкость.
Формирование слоя адсорбции способствует увеличению прочностных характеристик пузырьков от деформирования вследствие эффекта Марангони, заключаемом в способностях деформировавшихся пузырей восстанавливать формы при снижении толщины адсорбентного уровня и локального роста поверхностного натяжения. Такой же механизм работает в стабилизации пены.
Другим критерием, обуславливающим воздухововлекающий эффект анионактивных ПАВ, можно назвать их выпадение в осадок из-за жидкой среды раствора. Практическое значение обусловлено гидроксидом кальция, который формирует труднорастворимый тип кальциевых солей, потому что через короткое время смесь перенасыщается.
Так как после абсорбирования уровень концентрации добавки на внешнем слое пузырей превышает внутренний, то это говорит о том, что соляные пленки соли отличаются должной толщиной и упругостью для сохранения пузырей от коалесценции. Этот эффект помогает стабилизировать пену, когда используют еще и органические коллоиды, формирующие на пузырьках прочную пленочную структуру.
Из вышесказанного легко сделать вывод, что если с труднорастворимыми солями связан весь арсенал спецдобавок, то их уже не останется в жидкой фазе, способных понизить поверхностное натяжение. В данной сфере не проводилось больших научно-практических исследований, а так как число экспериментов было невелико, этот вопрос еще служит предметом дискуссий. Одни исследователи согласны, что от этих наполнителей не нужно требовать снижение поверхностного натяжения жидкой фазы, а другие уверены, что нужно оставлять определенный объем несвязанных добавок, чтобы обеспечить нормальное воздухововлечение.
Нужно знать, что большая часть спецдобавок – это микс из ПАВ, одна часть из которых связана труднорастворимыми веществами, а вторая представлена в виде жидкости и понижает натяжение. Также, отметим, что неионогенные и катионактивные соединения, не образующие труднорастворимые вещества, помогают процессу воздухововлечения. Это же можно отметить и в связи с анионактивными веществами с растворимыми типами кальциевых солей. Можно заявить, что структура, формирующая труднорастворимую пленку на пузырях, не обладает большим значением в процедуре вовлечения.
Другой способ стабилизации пузырьковой структуры – абсорбирование ПАВ на цементных элементах. После контактирования с жидкостью цементная пыль покрывается экранирующим слоем гидратационных продуктов, которые формируют период индукции при гидратировании.
Созданные путем гидратации вещества заряжены положительно. Когда пузырьки образовались, то в дело вступают другие процессы, оказывающие влияние на финальное формирование структур пор в застывшем растворе, -– распад пузырей и их диффузионный перенос.
Можно отметить, что показатель давления в небольших пузырях может быть существенным. С учетом пропорциональности растворимости газов к их давлению, концентрация воздуха в жидкой фазе около небольших пузырей больше, чем около крупных. За счет этого формируется диффузионное перемещение газа с учетом их градиента концентрации. Это определяет тот факт, что самые маленькие пузыри исчезают. Примерные расчеты, с использованием закона Генри с коэффициентом распределения Генри по растворению воздуха в воде, показали, что средний размер пузырьков составляет 4 микрометра.
Как выше было сказано, общая массовая доля воздуха – не относится к потребительски важным характеристикам его морозоустойчивых свойств, но только она становится единственно возможным фактором для раствора. К числу самых важных признаков можно отнести показатель расстояния от одного пузырька до другого – чем он меньше, тем более долговечным будет бетон.
Дозирование наполнителей. Чем больше содержание добавки, тем больше будет объемная доля воздуха в бетонах, но в этом случае необходимо осуществлять строгий контроль, чтобы не нарушить нормативы.
Осадка конуса. Чем она выше, тем больше будет вовлечение воздуха.
Воздействие крупных наполнителей – когда увеличен размер частиц добавки, то воздух в бетоне уменьшается.
Воздействие мелких наполнителей – они помогают вовлекать воздух, служа своеобразными захватчиками воздуха и могут его удерживать. Оптимальное вовлечение обеспечат фракции песка 150-600 микрон. Песок относится к самым важным факторам вовлечения, что обуславливает строгий контроль за его качеством.
Высокодисперсные вещества – зола с прочими минеральными добавками и песочная пыль уменьшают вовлечение воздуха, что требует использование дополнительных воздухововлекающих ПАВ. Влияние этих материалов вызывает повышенную потребность в воде, чтобы их смачивать, а также на них сорбируется множество молекул добавок для воздухововлечения, оба этих причины снижают качество бетонной смеси, поэтому нужна компенсация данными добавками.
Такие же проблемы вызывает и загрязненный песок, поскольку с ним необходимо использовать добавки. Жирные бетонные смеси, в которых много высокодисперсного цемента также будут вовлекать мало воздуха.
Температурные влияния. С ростом температуры смеси количество воздуха в ней уменьшается.
Влияние иных наполнителей. Если вводить лигносульфанаты для пластификации или замедления застывания цемента, то воздухововлекающих добавок нужно меньше. Хлорид кальция повысит воздух в комплексе с другими воздухововлекателями, но незначительно. Его нужно использовать отдельно от других спецдобавок.
Особенности химсостава цемента. Высокощелочной цемент быстрее вовлекает воздух, ему нужно меньше добавок, но необходимо следить за показателем расстояния между пузырями.
Иногда цемент может быть загрязнен масляной или иной посторонней примесью, что может уменьшить/увеличить воздухововлечение. Этим объясняется разница воздухововлечения при подготовке смеси из одинакового сорта цемента.
Способы и особенности перемешиваний. Когда увеличивают скорость перемешивания, то одновременно с ней увеличивается и объемная воздушная масса, в определенные моменты она может преодолеть отметку допустимой нормы. Если увеличить срок перемешивания, то это вначале вызовет небольшое повышение воздуховлечения, но в дальнейшем оно вызовет понижение воздуха в растворе, причем максимальный уровень наступит тем ранее, чем менее первоначальная осадка конуса. Снижение наличия воздуха при долгой миксации, скорее всего, можно объяснить тем, что в это время уменьшается подвижность смеси.
Загрязненные лопасти миксера, включая и застывшие частицы бетона, уменьшат содержание воздуха, так же, как и бетономешалка, работающая с перегрузками.
Вибрирование раствора. Процесс вибрации снизит объемную долю воздуха, так как он способствует превращению отдельных пузырей в один. Достаточно долгая вибрация несильно изменит показатель расстояния, но воздуха при этом будет меньше. Этот момент нужно учесть, если необходимо на выходе получать прочный бетон без расслаивания в смеси.
1. Пузырьки воздуха повысят показатель подвижности смесей, что обеспечит его равномерное распределение укладку.
2. Воздушные пузырьки снизят прочность бетона, что является существенным фактором, если этот показатель играет большое значение в том или ином случае.
Так как повышается подвижность, то воды можно использовать меньше, чтобы сохранить неизменной размер конусной осадки. Если нужно подбирать техсостав бетонов способом абсолютных объемов, то нужно уменьшить содержание мелких наполнителей. В случае насыщенных или особо крепких типов бетона увеличение их прочности за счет снижения отношения воды к цементу перекроет снижение из-за вовлечения воздуха, а если смесь «тощая» - то обратный эффект.
Можно отметить, что если подбирать состав бетона, то нужно иметь в виду, что расход цемента будет повышенным. В конечно итоге все зависит от конкретных поставленных задач и технических условий, при которых будет использоваться готовый бетонный раствор.
Влияние процесса воздухововлечения на характеристики бетонного раствора. Благодаря этому процессу повышается показатель подвижности смесей, улучшается его технологичность, которая выражается в том, что раствор будет проще перевозить, класть и выполнять формовку без распада на отдельные слои. Данный фактор вызывается воздействием воздушных пузырьков, общее число которых достигает 250 тыс на один кубический сантиметр цементного раствора.
Ряд реологических показателей смесей измеряют с использованием пластической вязкости и других существенных параметров. Но на настоящий момент собрано недостаточно данных о том, какое воздействие на них оказывает воздух. Показатель удобообрабатываемости под влиянием воздухововлечения увеличивается у любой бетонной смеси, но особенно сильно он проявляется, когда работа идет со смесями жесткого типа, основанных на естественных облегченных наполнителях.
Водоотделение и расслоение. Когда в растворах присутствует воздух, то это способствует уменьшению риска расслоения и водоотделения. При этом разделение твердой фазы приводит к появлению проходов, локализованных вертикально и наполненных водой. Иногда отделившуюся воду можно обратно ввести в раствор в процессе укладки, но чаще из-за этого формируется твердая корка, под которой собирается вода. Эти каверны ослабляют бетон. Чтобы решить эту задачу, имеющую важнейшее значение, и вернуть воду в раствор, используется воздухововлечение.
Процесс сегрегации, расслоения, происходит, когда разделяются твердые частицы из-за различия в размерах гранул их компонентов. Это обусловлено транспортировкой или способом хранения смеси. Введение воздуха снижает риск расслоения, но данный способ не нужно считать основным приемом для избавления от расслоений. Детально механизмы, ответственные за положительные аспекты воздействие введения воздуха на расслоение, исследователями еще не рассматривались и пока нет точного ответа, чем это можно объяснить.
Скорее всего, пузырьки воздуха, которые вводятся под влиянием ПАВ, повышают когезию и гомогенизируют малоустойчивые растворы. Также они служат для повышения их жизнестойкости, снижая склонность к распаду на слои. Также эти пузырьки, занимающие до 25% от общего объема цементного теста, могут уменьшить распад на слои и водоотделение, то есть работают аналогично песочным частицам. Но с учетом того, что адсорбционные пленки ПАВ затормаживают осушение пены, введению воздуха отдается большая роль, чем песок.
Введение воздуха и отделка. Бетонные растворы, которые включают воздух, введенный посредством добавки, чаще всего намного проблематичнее подвергать отделочным работам, поскольку они отличаются увеличенной вязкостью и выделение воды в них снижено. Но с помощью соответствующего инструмента с ними можно выполнять любые работы по отделке без затруднений. Также нужно учесть, что при снижении риска отделения воды, выполнять эти процессы можно гораздо проще, а внешний слой на поверхности прослужит длительный период. Отметим, что введение воздуха не оказывает влияния на сроки схватывания цемента.
Есть 3 практических способа, с помощью которых можно найти этот показатель:
- гравиметрия
- давление
- волюметрия
Гравиметрический способ основан на взвешиваниях контрольного образца для установления плотности. Показатель химсостава раствора с истинной плотностью его элементов может дать определение доли воздуха. Этот метод редко применяют в полевых условиях.
Второй способ, который базируется на известном законе Бойля, пользуется более широкой популярностью. Пробу заливают в емкость, объединенную трубкой с другим отсеком, где создается определенное давление. Показатель падения давления обусловлен воздухововлечением в опытном образце – манометр настраивают так, чтобы его показатели соответствовали воздуху в образцах.
К недостатку этого способа является тот факт невозможности разделения разных «воздухов» из раствора и заполнителей. Чтобы это компенсировать, вводят коэффициент на поправку, его вычисляют до основных измерений, размещая в контейнере лишь добавочные материалы. Погрешности этого коэффициента в работе с пористыми наполнителями весьма серьезны, поэтому методика чаще практикуется к бетонам легкой формации.
Волюметрическая методика выполняется таким образом – пробу фиксируют вверху емкости, а нижнюю его часть, обладающую формой конуса, наполняют водой до отметки. Потом контейнер трясут, а изменение уровня покажет, как рассчитать количественное значение воздуха. Методика пригодна для нахождения величины воздуха и в легковесном бетоне.
Есть и облегченная версия этого метода, которая базируется на той же принципиальной технике, но образчики бетона берут из растворной части, взятой из бетона. При этом масса пробы не превышает нескольких кубических сантиметров. Методологически тут предусмотрено калибрование на основе нормативного образца раствора, извлеченного их смеси. Так как пробы для анализа отличаются от тех, которые брали для калибровки, то этот метод не такой точный и выдает довольно размытые значения, но его положительный момент – оперативное измерение, которое порой необходимо выполнить в короткие сроки.
Также есть вариация волюметрического метода, в которой используют ввод небольших объемов спирта в воду, чтобы погасить пену и повысить точность вычисления. Но жидкость для волюметрии не должна быть на основе спирта, так как он реагирует на воду при перемешивании, что ведет к систематическим ошибкам – определение более повышенного объема воздуха в пробах.
Мы уже отмечали выше, на практике воздухововлечению не всегда уделяют должное внимание и не считают его серьёзным потребительским показателем. Есть и много других критериев, которые намного важнее, но их можно определять только в уже застывшем бетоне, например, габаритные размеры структурных элементов в добавках с их соотношением. Тем не менее, не следует забывать о том, что именно этот процесс ответственен за качество и прочность результата работы по формированию готового бетона.
www.domplitki.net
Воздухововлекающие добавки. Их польза для бетона.
Воздухововлекающие добавки. Что это, для чего они применяются и каким образом? Это главные вопросы, интересующие многих строителей. Чтоб найти ответы на поставленные вопросы, давайте рассмотрим несколько практических советов.
При наступлении холодного времени года, температура воздуха резко снижается, а это в свою очередь, негативно сказывается на свойствах бетона и цементного камня. Попадая в мелкие поры, влага замерзает и приводит к постепенному разрушению указанных смесей.
Согласно расчетных данных, пористость в бетонах ячеистого и поризованного типа может достигать 85% и размеры пор могут быть в пределах от 0.3 до 0.6 мм. Этого достаточно для того, чтоб при наступлении зимы, влага моментально попала в структуру бетона, быстра замерзла и начался первый процесс разрушения. Именно поэтому, были разработаны и созданы уникальные по своим свойствам воздухововлекающие добавки.
ВОЗДУХОВОВЛЕКАЮЩИЕ ДОБАВКИ СПОСОБСТВУЮТ ЗАПОЛНЕНИЮ ПОР БЕТОНА ПУЗЫРЬКАМИ РАЗМЕРОМ ОТ 0,015 ДО 0, 03 ММ
Перед тем, как использовать такие добавки, обязательно проконсультируйтесь со специалистом в этом деле. Вы спросите почему? Все просто, излишние количество добавок может пагубно сказаться на качестве бетона, а именно, снизить его прочность. Считается, что оптимальное количество вовлеченного воздуха не должно превышать 4-5%.
Основные воздухововлекающие добавки можно разделить на 6 основных групп, в каждую из которых входит целый ряд элементов и химических реакций для получения добавки:
- Нейтрализованный винсол. Данная группа включает в себя смеси кислот, фенолов и иных веществ;
- Алкиларилсульфонаты. В качестве основы применяются нефтяные остатки, которые в последующем конденсируют с бензолом, сульфируют и нейтрализуют для образования растворимых солей;
- Продукты целлюлознобумажного производства. Способность вовлечения воздуха с их использованием очень низкая, поэтому, они редко применяются в строительстве;
- Побочные продукты нефтеперерабатывающей промышленности. Образовываются они путем обработки нефтяных кислот с использованием серных кислот. В последующем, они нейтрализуются едким натром;
- Отходы животного происхождения. Такие отходы используют редко для производства добавок, так как их свойства довольно слабые;
- Отходы мыловарения, переработанные таловые масла. За счет низкой себестоимости данные вещества чаще всего используются для изготовления добавок.
На сегодняшний день одними из самых востребованных добавок являются смола древесная омыленная и смола нейтрализованная.
Для того, чтоб получить максимальный эффект от использования добавок к бетону, лучше всего уплотнять смесь с помощью виброинструмента и агрегатов. Также, стоит учитывать и тот факт, что пропорции играют немаловажную роль во время применения добавок. Существуют специальные расчетные данные, с которыми также рекомендовано ознакомиться перед тем, как создать долговечный бетон.
www.domplitki.net
С какой целью вводят воздухововлекающие добавки в бетонную смесь?
Воздухововлекающими добавки позволяют при перемешивании бетонной смеси втянуть в нее и стабилизировать определенное количество пузырьков воздуха. В затвердевшем бетоне такие пузырьки образуют условно замкнутые поры, существенно изменяющие структуру цементного камня. Число воздушных пор в 1 см3 цементного камня может достигать одного миллиона, а поверхность этих пор - 200...250 см2. Через эту поверхность поступает в воздушные поры избыточная вода вытесняется из капилляров при замораживании бетона.
Поэтому условно замкнутые поры есть как бы компенсационным фактором, который позволяет избежать внутренних напряжений, обусловленных расширением и избыточным давлением воды при замораживании водонасыщенного бетона. Защитным действием обладают лишь довольно мелкие воздушные поры размером меньше 0,5...0,3 мм. Морозостойкость бетона с воздухововлекающими добавками возрастает в несколько раз (рис. 1). Во многих странах применение таких добавок является обязательным для дорожных и гидротехнических бетонов.
Для изготовления воздухововлекающих добавок используются древесные смолы, продукты переработки нефти, растительные жиры и другое сырье. Чаще всего в качестве воздухововлекающими применяют добавки на основе древесной смолы (смола нейтрализована Воздухововлекающая - СНВ, смола древесная омыленная - СДО, синтетическая поверхностно добавка - СПД, омыленная древесный пек - ЦНИПС-1 и др.). В тяжелые бетоны их вводят в количестве 0,005 ... 0,02% от массы цемента. При этом объем вовлеченного воздуха составляет 30...60 л/м3 или 3 ... 6% от объема бетона. Такой объем вовлеченного воздуха существенно превышает объем воды, которая вытесняется при замораживании.
Рис. 1. Зависимость морозостойкости F обычного бетона (1) и бетона с вовлеченным воздухом (2) от В/Ц
Наряду с воздухововлекающими для образования системы условно замкнутых пор в бетоне применяют микрогазообразующие добавки, например, полигидросилоксан 136 (ГКЖ-94). Существуют данные, что система условно замкнутых пор с добавкой ГКЖ-94 более стабильна, чем в бетонах с воздухововлекающими добавками.
Желательно введение воздухововлекающих добавок и в легкие конструкционно-теплоизоляционные бетоны. Здесь они вводятся не только для повышения морозостойкости и долговечности бетона, но и для снижения средней плотности на 50...150 кг/м3 и на 5...10% его теплопроводимости, улучшение удобоукладываемости, связности, однородности бетонных смесей. Ниже приведены рекомендуемые расходы добавок для легких бетонов на гравии.
Для смесей на щебне расход добавок следует увеличить в 1,5 раза.
Воздухововлекающими добавки несколько уменьшают прочность бетона, поэтому стоит избегать их передозировки и увеличивать расход цемента на 3 ... 5 кг / м3 на каждый процент вовлеченного в бетон воздуха.
Таблица 1
Расходы воздухововлекающих добавок для легких бетонов на гравии
|
Добавка |
Расход, %% от массы цемента в пересчете на сухое вещество при мелком заполнителе: |
||
|
пористому |
плотному |
золе и золошлаковых смеси |
|
|
СДО |
0,1…0,2 |
0,15…0,3 |
0,25…0,4 |
|
СНВ |
0,05…0,15 |
0,08…0,15 |
0,15…0,25 |
|
Сульфонол |
0,1…0,15 |
0,15…0,2 |
0,2…0,3 |
chemtech-bayern.com.ua
Воздухововлекающая добавка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Воздухововлекающая добавка
Cтраница 1
Воздухововлекающие добавки обычно образуют устойчивую пену, пузырьки которой не коагулируют. Эта пена не должна оказывать вредного химического действия на цемент. Воздухововлекающие добавки вводятся или в бетонную смесь - непосредственно в бетономешалку или в цемент в определенной пропорции. [1]
Воздухововлекающие добавки эффективны также для улучшения удобоукладываемости жестких легкобетонных смесей. Причина улучшения удобоукладываемости при применении воздухововлекающих добавок заключается, вероятно, в том, что воздушные поры сохраняющие сферическую форму под действием поверхностного натяжения, выполняют роль мелкого заполнителя с очень малой поверхностью сцепления и значительной упругостью. Вовлеченный воздух придает бетонной смеси свойства смеси с увеличенным количеством мелкого заполнителя, поэтому при введении воздуховювлекающих добавок содержание песка в бетонной смеси должно быть уменьшено. Это позволяет еще уменьшить водосодержание смеси, т.е. компенсировать потерю прочности из-за наличия пор. [3]
Воздухововлекающие добавки снижают и водопотреб-ность смеси, однако дополнительный эффект наблюдается при их введении одновременно с добавками-водопонизителями. [4]
Воздухововлекающие добавки вводят вместе с водой затворения. Если кроме них предусмотрены и другие добавки, то предпочтительно их раздельное введение, поскольку в ряде случаев в результате реакции между ними снижается эффект воздухововлечения. [5]
Воздухововлекающие добавки не оказывают сколько-нибудь существенного влияния ни на степень гидратации цемента, ни на кинетику его тепловыделения. Даже если они изготовлены на основе веществ, способных замедлять процессы гидратации ( например, на основе лигносульфонатов), то их содержание столь мало, что замедляющим действием можно пренебречь. Они также не влияют и на состав продуктов гидратации цемента. Единственный эффект, обеспечиваемый применением таких добавок - вовлечение в бетонную смесь воздушных пузырьков. [6]
Воздухововлекающие добавки должны быть очень активными с тем, чтобы они уже в малых количествах ( от 0 001 до 0 05 % по весу цемента) обеспечивали нужное воздухонасыще-ние бетона. [7]
Воздухововлекающие добавки должны существенно улучшать стойкость бетона ( долговечность) или же заодно улучшать и пластичность бетонной смеси. [8]
Воздухововлекающие добавки должны быть дешевыми; поэтому их надо вырабатывать, насколько это возможно, из отходов производства или из легко доступного сырья. [9]
Воздухововлекающие добавки, вводимые в бетон, повышают общую его пористость, но не увеличивают ороницаемости, поскольку образуют замкнутые мелкодисперсные поры. [10]
Воздухововлекающие добавки позволяют получать бетонные ( растворные) смеси с некоторым дополнительным количеством воздуха. Чтобы повысить пластичность смеси, обычно увеличивают объем вяжущего теста. Вовлекая воздух, мы увеличиваем объем вяжущего теста без введения лишнего цемента. Поэтому удобоукладываемость такой системы повышается. К тому же воздухововлекающие добавки образуют и ориентированные слои, активные в смазочном отношении. [11]
Воздухововлекающие добавки лучше пластифицируют растворы, нежели бетоны. Последним они могут сообщить повышенную морозостойкость. [12]
Применение воздухововлекающих добавок уменьшает плотность бетона: цемент и заполнители раздвигаются. Это дает экономический эффект, снижаемый из-за стоимости добавок ( хотя и дешевых) и возросшей стоимости технического процесса. [14]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Воздухововлекающие добавки (для тяжелых бетонов)
Воздухововлекающие добавки (для тяжелых бетонов)
Воздухововлекающие добавки по требованиям надежности должны обеспечить воздухосодержание в уплотненной бетонной смеси в пределах 2…5% (по объёму) и повышение морозостойкости бетона в 2 раза и более. Одновременно применение воздухововлекающих добавок способствует пластификации бетонной смеси и снижает её рассла-иваемость, а также повышает марку бетона по водонепроницаемости.
Использование воздухововлекающих добавок повышает удельную поверхность условно замкнутых пор примерно в 2 раза по сравнению с бетонами без добавок, но дает большие колебания в отношении их суммарного объёма и размеров. Применение скоростного перемешивания бетонной смеси с воздухововлекающими добавками приводит к значительному выравниванию их размеров.
Поризация бетонных или растворных смесей происходит в процессе их приготовления в смесителях при одновременном введении с водой затворения водного раствора воздухововлекающих добавок. При этом следует учитывать, что эффективность использования этих добавок возрастает с повышением содержания в цементе трехкальциевого силиката и уменьшением трехкальциевого алюмината. Применение указанных добавок становится не эффективным, если цемент содержит менее 40% C3S и более 10% С3А.
Особенно сильное воздействие от воздухововлекающих добавок, приводящее к улучшению формочных свойств смеси и увеличению подвижности на 15…30%, наблюдается при виброуплотнении бетонных смесей.
Использование воздухововлекающих добавок наиболее эффективно в низкомарочных бетонах и растворах, когда соотношение марки цемента к марке бетона: RJR6 > 3, а марки цемента к марке раствора: RJRp > 8. В этом случае исключается необходимость введения в состав бетона или раствора тонкодисперсных минеральных материалов для замещения ими части высокомарочного клинкерного цемента.
Применение воздухововлекающих добавок, также как и . слабо- и среднепластифицирующих, приводит к некоторой потере прочности затвердевшего бетона и раствора, особенно при их твердении в условиях тепловлажностной обработки. Однако это негативное влияние в значительной мере может компенсироваться снижением водосодержания смеси вследствии пластифицирующего эффекта добавок, а также за счет одновременного введения добавок-ускорителей и добавок, повышающих прочность бетонов и растворов при сжатии, например, водоредуцирующих.
Кроме этого, перед тепловой обработкой необходимо предусматривать предварительное выдерживание бетона (= 3 ч) Для набора начальной структурной прочности и снижения деструктивных процессов при пропаривании. Необходимость удлинения режима тепловой обработки бетона с воздуховов-лекающей добавкой должна быть обоснована соответствующими технико-экономическими расчетами.
Читать далее:Добавки, повышающие защитные свойства бетонаГазообразующие добавки (для тяжелых бетонов)Кольматирующие добавкиВодоредуцирующие добавкиДобавки-регуляторы структуры и свойств бетона
stroy-server.ru
Воздухововлекающая добавка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Воздухововлекающая добавка
Cтраница 2
Применение воздухововлекающих добавок будет описано ниже; повышение морозостойкости возможно также путем применения бетонных смесей с водоцементным отношением, достаточно низким для получения мелкопористой структуры цементного камня и с малым количеством замерзающей воды. [16]
Применение воздухововлекающих добавок делает бетон значительно более стойким к поверхностному разрушению, но причина этого влияния вовлеченного воздуха еще не установлена. [18]
Торф - воздухововлекающая добавка, т.е. обладает способностью образовывать с воздухом шарики. Эта способность торфа использована сотрудниками ТюменНИИгипрогаза i / i МИНХиГП им. [19]
Долговечность большинства воздухововлекающих добавок не менее года; в процессе хранения они не меняют своих свойств, в том числе и при замораживании. Они не токсичны, поэтому не требуют специальных мер предосторожности, однако следует выполнять требования, предписанные производителями этих добавок. [20]
Стабилизирующее действие воздухововлекающих добавок обеспечивается благодаря их адсорбции на поверхности воздушных пузырьков. Молекулы ПАВ ориентированы полярными функциональными группами в сторону воды, а неполярными - в сторону пузырьков воздуха, которые, заряжаясь одноименно, отталкиваются один от другого, что препятствует их коалесценции. Механизм этого процесса аналогичен эмульгирующему и стабилизирующему эмульсии действию ПАВ. [21]
Бетон с воздухововлекающими добавками имеет ряд преимуществ не только вследствие его долговечности, но и в связи с лучшей удобоукладываемостью, поэтому более широкое применение его в будущем весьма целесообразно. [22]
ВЖК - хорошие воздухововлекающие добавки, которые используются при изготовлении морозостойкого бетона. Известно, что бетон, содержащий определенное количество воздуха в равномерно распределенных в массе бетона порах, является более морозостойким, чем монолитный бетон. Высшие кислоты применяются и для повышения пластичности бетонной смеси, а также для улучшения ее обрабатываемости. Они позволяют уменьшать расход воды при затворении бетонной массы без ухудшения ее подвижности. [23]
Возможно также введение воздухововлекающих добавок на стадии производства цемента. [24]
Эти отличия поверхностно-активных воздухововлекающих добавок от поверхностно-активных веществ, которые являются диспергаторами и эмульгаторами, проявляются и в том, что молекулы первых веществ не скапливаются на границе твердой и жидкой фазы, а сосредоточиваются на границе газа и жидкости. Там они образуют с помощью боковых связей отдельных молекул пенообразователя упругие мономолекулярные пленки, допускающие и объемные деформации. Однако при этом, так же как и у пластификаторов, гидрофильные части ( ветви) молекул обращены к жидкой фазе. [25]
Более известно разделение воздухововлекающих добавок по сырью, примененному для их изготовления. [26]
Известен положительный опыт применения воздухововлекающих добавок с сульфатостойким и другими портландцементами, а также при введении СаСЬ как ускорителя твердения бетона. [27]
Вусал является очень активной воздухововлекающей добавкой. [29]
Повышенная морозостойкость бетона с воздухововлекающими добавками была открыта случайно, когда заметили, что при помоле цемента с добавкой гидролизованной крови в качестве интенсификатора помола бетон получался более долговечным, чем при помоле без интен-сификаторов. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Воздухововлекающая добавка и способ ее получения
Изобретение относится к способу получения и составу воздухововлекающей добавки, применяемой при изготовлении монолитных и сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, а также в нефтедобывающей отрасли в составе тампонажных цементных материалов. В способе получения воздухововлекающей добавки алкиларилсульфонаты получают поликонденсацией алкилнафталинсульфокислот с формальдегидом с последующей нейтрализацией реакционной массы едким натром, при этом синтез алкилнафталинсульфокислот осуществляют в ходе совмещенного процесса алкилирования-сульфирования посредством обработки смеси нафталина и спирта сульфирующим агентом в интервале температур 80-165°C при следующем соотношении компонентов реакционной массы, мол.%: нафталин 100 и сверх 100: спирт 80-200, сульфирующий агент 110-150, а поликонденсацию алкилнафталинсульфокислот с формальдегидом проводят в интервале температур 90-130°C при давлении 1-3 атм в течение 20-200 мин при следующем соотношении компонентов, мол.%: алкилнафталинсульфокислоты 100 и сверх 100: формальдегид 40-80, до получения воздухововлекающей добавки, представляющей собой водный раствор с массовой долей сухих веществ 5-32%, при этом сухие вещества состоят из нейтрализованной смеси продуктов поликонденсации алкилнафталинсульфокислот и сульфата натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: нейтрализованная смесь продуктов поликонденсации алкилнафталинсульфокислот 70-88, сульфат натрия 12-30. Воздухововлекающая добавка, полученная указанным выше способом. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - обеспечение стабильного воздухововлечения в бетонную смесь и получение бетона с высокой морозостойкостью. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретения относятся к способу получения и составу воздухововлекающей добавки, применяемой при изготовлении монолитных и сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, а также в нефтедобывающей отрасли в составе тампонажных цементных материалов.
Главная цель использования воздухововлекающих добавок - повышение морозостойкости бетона в условиях попеременного замораживания и оттаивания. Действие этих добавок состоит в насыщении растворных и бетонных смесей микропузырьками воздуха, облегчающими взаимное перемещение заполнителей и выполняющих роль смазки. При отсутствии воздухововлекающих добавок пузырьки воздуха, попавшие в бетонную смесь, сравнительно быстро коалесцируют, и воздух в виде крупных пузырьков выходит на поверхность; необходимая для обеспечения морозостойкости бетона микроструктура цементного камня не обеспечивается [1].
Известно использование в качестве воздухововлекающей добавки смолы древесной омыленной (СДО). СДО представляет собой омыленные древесные пеки от переработки хвойной древесины. Содержащиеся в материале омыленные смоляные и жирные кислоты в щелочной среде обеспечивают не только адсорбционные эффекты упрочнения микропузырьков воздуха, но и хемосорбционные. Однако существенным недостатком СДО является то, что добавка является побочным продуктом лесохимической промышленности и ее химический состав весьма разнится от партии к партии [2]. Кроме того, содержащиеся в СДО примеси гемицеллюлоз и фенолов оказывают ингибирующее действие на процессы гидратации и твердения цемента.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату являются соли алкилбензолсульфокислот (синтезируемые целенаправленно - «Сульфонол» или образующиеся при нефтепереработке - «Азолят») [3]. Алкилбензолсульфонаты (в частности, Сульфонол) имеют постоянный состав и не содержат вредных для гидратации цемента примесей, однако образуемая ими пена является грубодисперсной и добавки не способны гарантированно обеспечить высокую морозостойкость бетонов.
Технической задачей настоящей группы изобретений является способ получения и состав воздуховолекающей добавки постоянного химического состава, обеспечивающей стабильное воздухововлечение в бетонную смесь и высокую морозостойкость бетона.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что:
- способ получения воздухововлекающей добавки на основе алкиларилсульфонатов характеризуется тем, что указанные алкиларилсульфонаты получают поликонденсацией алкилнафталинсульфокислот с формальдегидом с последующей нейтрализацией реакционной массы едким натром. При этом синтез алкилнафталинсульфокислот осуществляют в ходе совмещенного процесса алкилирования-сульфирования посредством обработки смеси нафталина и спирта сульфирующим агентом в интервале температур 80÷165°C при следующем соотношении компонентов реакционной массы, мол.%: нафталин - 100 и сверх 100: спирт - 80÷200; сульфирующий агент - 110÷150. Поликонденсацию алкилнафталинсульфокислот с формальдегидом проводят в интервале температур 90÷130°С при давлении 1÷3 атм в течение 20÷200 мин при следующем соотношении компонентов, мол.%: алкилнафталинсульфокислоты - 100 и сверх 100: формальдегид - 40÷80; до получения добавки, представляющей собой водный раствор с массовой долей сухих веществ 5-32%, при этом сухие вещества состоят из нейтрализованной смеси продуктов поликонденсации алкилнафталинсульфокислот и сульфата натрия при следующем соотношении компонентов (масс.%): нейтрализованная смесь продуктов поликонденсации алкилнафталинсульфокислот - 70÷88: сульфат натрия - 12÷30. Полученный раствор воздухововлекающей добавки может быть высушен любым известным способом до порошка с остаточным содержанием влаги 0,5÷10%. В качестве сульфирующего агента могут использовать техническую серную кислоту, моногидрат, олеум или хлорсульфоновую кислоту;
- воздухововлекающая добавка получена предлагаемым выше способом.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.
Воздухововлекающая добавка, полученная предлагаемым в изобретении способом, оказывает стабилизирующее действие, благодаря которому повышается термодинамическая устойчивость вовлеченных в бетонную смесь микропузырьков воздуха и снижается их коалесценция. Кроме того, снижение поверхностного натяжения на границе раздела жидкость-воздух позволяет диспергировать крупные пузырьки воздуха, что обеспечивает стабильную морозостойкость затвердевшего бетона.
Техническая сущность группы изобретений и достигаемые эффекты могут быть проиллюстрированы следующими примерами.
В таблице 1 представлены испытания добавки по настоящему изобретению и прототипов. Проверку свойств проводили в соответствии с ГОСТ 30459-2003 для воздухововлекающих добавок на бетонной смеси с подвижностью П2 состава (кг/м3): цемент - 400, песок - 850, щебень - 990. Анализируя представленные данные, можно сделать следующие выводы: введение в бетонную смесь добавки по данной заявке во всем диапазоне мольных соотношений компонентов обеспечивает стабильное воздухововлечение, которое не уступает добавкам-прототипам. Прочностные характеристики бетона напрямую зависят от объема вовлеченного в бетонную смесь воздуха и регулируются дозировкой заявленной добавки.
Результаты сопоставительных испытаний добавки прототипа и по данной заявке по морозостойкости приведены в табл.2. Испытания проводились на составе бетона с расходом цемента 350 кг/м3 в равноподвижных смесях. Морозостойкость бетонов определялась согласно ГОСТ 10060.3. Прочность бетона на сжатие определяли по ГОСТ 10180. Практически все бетоны показали марку по морозостойкости F300, однако бетон с добавкой по данной заявке отличается наименьшей разницей объемной деформации, что при повышении расхода цемента будет играть существенную роль в увеличении морозостойкости бетона.
Литература
1. Рамачандран С.В. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1988.
2. Афанасьев Н.Ф., Целуйко М.К. Добавки в бетоны и растворы. К.: Будивэльнык, 1989.
3. Ружинский С., Портик А., Савиных А. Все о пенобетоне. Спб: ООО «Строй-бетон», 2006.
1. Способ получения воздухововлекающей добавки на основе алкиларилсульфонатов характеризующийся тем, что указанные алкиларилсульфонаты получают поликонденсацией алкилнафталинсульфокислот с формальдегидом с последующей нейтрализацией реакционной массы едким натром, при этом синтез алкилнафталинсульфокислот осуществляют в ходе совмещенного процесса алкилирования-сульфирования посредством обработки смеси нафталина и спирта сульфирующим агентом в интервале температур 80-165°C при следующем соотношении компонентов реакционной массы, мол.%:
| нафталин | 100 |
| спирт | 80-200 |
| сульфирующий агент | 110-150, |
| алкилнафталинсульфокислоты | 100 |
| формальдегид | 40-80 |
| нейтрализованная смесь продуктов поликонденсации | |
| алкилнафталинсульфокислот | 70-88 |
| сульфат натрия | 12-30 |
2. Способ по п.1 отличающийся тем, что воздухововлекающую добавку высушивают любым известным способом до порошка с остаточным содержанием влаги 0,5-10%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сульфирующего агента используют техническую серную кислоту, моногидрат, олеум или хлорсульфоновую кислоту.
4. Воздухововлекающая добавка, полученная способом по любому из пп.1-3.
www.findpatent.ru
