Поликарбоксилаты добавка в бетон - Brigada-Doma.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Поликарбоксилаты добавка в бетон

Поликарбоксилаты добавка в бетон

Поликарбоксилатная основа для добавок в бетоны суперпластифицирующего, суперводоредуцирующего типа.

Высокоэффективная поликарбоксилатная основа (производства ПАО «Пигмент») для получения добавок в бетоны. КРАТАСОЛ FLOWCAST отличается высоким водоредуцирующим эффектом, обуславливает быстрый набор прочности бетона.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

КРАТАСОЛ FLOWCAST применяется для получения высокоэффективных добавок для производства железобетонных конструкций и изделий, позволяет получать бетонные смеси любой подвижности, в т.ч. самоуплотняющиеся. Добавка особенно эффективна при производстве высокопрочных бетонов (В40 и выше), позволяет при этом значительно экономить цемент.

КРАТАСОЛ FLOWCAST может применяться в качестве водоредуцирующего компонента для получения добавок для товарного бетона.

ПРЕИМУЩЕСТВА

  • Высокий водоредуцирующий эффект – от 20 до 40 % (в зависимости от применяемой дозировки добавки).
  • Применение Кратасол Flowcast позволяет повысить прочность бетона более чем на 25 %.
  • Низкие дозировки Кратасол Flowcast для получения высокопрочных бетонов (для среднеалюминатных цементов введение добавки в дозировке 0,15-0,20 % по сухому продукту от массы цемента позволяет получать высокоподвижные бетоны П5 класса прочности В30 и выше).
  • Позволяет значительно экономить затраты при укладке бетона (добавка позволяет снизить время вибрации или полностью отказаться от вибрации при получении самоуплотняющегося бетона).
  • Обеспечивает высокие значения ранней и конечной прочности.
  • Позволяет значительно экономить тепловую энергию при применении тепловлажностной обработки без использования ускорителей.
  • Отсутствие хлоридов позволяет применять добавку для производства армированных и преднапряженных изделий

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

Добавка является концентрированным раствором (содержание поликарбоксилата – 50±1 %) водоредуцирующего поликарбоксилата собственного синтеза. Рекомендуется при использовании на производстве получение раствора меньшей концентрации (20-30 %) для обеспечения точности дозирования добавки.

Кратасол Flowcast вводится в бетонную смесь вместе с водой затворения, предпочтительно с последней третью воды затворения. Нельзя вводить добавку в сухую смесь. После введения добавки в бетонную смесь необходимо обеспечить достаточное время перемешивания для равномерного распределения добавки в бетонной смеси.

При необходимости обеспечения нормируемого воздухововлечения в бетонную смесь, рекомендуется использование пеногасителей, при этом необходимо предварительно провести соответствующие лабораторные испытания (для выбора вида и количества пеногасителя).

В случае необходимости дополнительного повышения морозостойкости бетона рекомендуется совместное использование Кратасол Flowcast и Аэромикс.

При необходимости повышения сохранности подвижности бетонной смеси (например, при использовании для получения добавок для товарного бетона) рекомендуется совместное использование водоредуцирующей добавки Кратасол Flowcast и поликарбоксилатных добавок, регулирующих сохранность подвижности бетонной смеси, Кратасол Flowret.

Кратасол Flowcast не сочетается с добавками на основе полиметиленнафталинсульфонатов.

ДОЗИРОВКА

Для получения водоредуцирующего эффекта более 20 % – рекомендуемая дозировка составляет 0,15÷0,3 % по сухому веществу от массы цемента.

Диапазон рекомендуемых дозировок добавки может быть расширен. Дозировка добавки зависит от:

  • химико-минералогического состава цемента (содержание С3А, сульфатов, щелочей и т.д.);
  • качества применяемых заполнителей (содержание илистых, глинистых и т.д.);
  • вида выпускаемой смеси (подвижность, класс прочности и т.д.).

Оптимальную дозировку добавки устанавливают при проведении лабораторных подборов. При этом подбор состава бетона производят по ГОСТ 27006 любым методом, удовлетворяющим проектным требованиям, предъявляемым к бетону и бетонной смеси, с последующей корректировкой свойств за счет снижения расхода воды и оптимизации дозировки добавки. Рекомендуется осуществлять дозирование с погрешностью не более ±2 %. В случае длительного хранения или использования больших объемов добавки необходимо проводить периодическую гомогенизацию раствора добавки барботированием сжатым воздухом или перемешиванием.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Наименование показателя

Значение показателя

Однородная жидкость от желтого до коричневого цвета, допускается опалесценция

Поликарбоксилаты добавка в бетон

Э то существенное достижение по сравнению с нафталином и пластификаторами на основе меламина. Также недавно был запущен в промышленное производство новый класс добавок, которые называются “добавками, контролирующими реологию” (RCA).

Внедрение SCC в США произошло примерно лет десять тому назад. Как тип бетона он, с одной стороны, оказался очень многообещающим, а с другой, создал немало проблем в том, что касалось производства надежного и однородного продукта. Но последние разработки позволили преодолеть эти причинявшие много хлопот проблемы, что сделало SCC более популярным среди подрядчиков.

Вот описание некоторых из способов, с помощью которых последние разработки позволили усовершенствовать этот продукт, который используют подрядчики.

Поликарбоксилаты, ориентированные на пользователя

Главным положительным свойством поликарбоксилатов и тем новым элементом, который они вносят в способ разработки добавок, является то, что ученые могут сначала решить, какие свойства они хотели бы видеть в суперпластификаторе, а затем конструировать молекулы для получения именно такого результата. До этого момента ученые экспериментировали с материалами, чтобы проследить их эксплуатационные характеристики. Но по прошествии времени стало известно, что множество факторов оказывает воздействие на то, как поликарбоксилаты влияют на поведение бетона, и компании-производители добавок долго работали над тем, чтобы решить все проблемы. В результате было объявлено о внесении множества изменений.

Добавки, контролирующие реологию ( RCA ), можно использовать для укладки экструдированного бетона или тротуара, формуемого с подвижной опалубкой с пониженной температурой, для обеспечения более качественного поверхностного покрытия с минимальными трудозатратами. Фото: BASF

В основном, изменения касаются осознания того факта, что условия использования бетона и цемента различаются от региона к региону, поэтому добавки на основе поликарбоксилата должны быть созданы так, чтобы обеспечивать одинаковые эксплуатационные характеристики для каждого региона. В число новых достижений входят:

  • Больший срок годности при хранении—бетон, который остается жидким или дольше не дает оседания;
  • Развитие большей прочности в ранние сроки твердения;
  • Продукт, который не дает дополнительного вовлечения воздуха в бетон;
  • Добавка, которая функционирует одинаково во всех регионах страны.

Определение закладки распозающегося SCC измеряется по его “распределению”. Конус для определения подвижности бетонной смеси, наполненный бетоном, поднимается, и мерой распределения становится мерой распространения. На данном снимке представлено распределение примерно в 28 дюймов. Фото: Джо Нэсвик

Добавки, контролирующие реологию

RCA представляют собой новые добавки, предназначенные для бетонных смесей с медленным расползанием с диапазоном от 1 до 3 дюймов, таких как пористое дорожное покрытие или бетон, созданный при помощи скользящей опалубки при отрицательной температуре. Такой бетон обычно нельзя спустить по желобу из грузовика для перевозки готовой бетонной смеси просто своим ходом. А при добавлении RCA бетон будет перемещаться по желобу, и значительно лучше укладываться, он будет вести себя как 4-дюймовый расползающийся бетон. Это также позволяет избежать расползания бетона после укладки, что делает добавку идеальной для создания бетона при помощи скользящей опалубки при отрицательной температуре и операций с экструдированным бетоном.

Меняющийся мир SCC

Во времена, когда SCC еще только начинали использовать, полагали, что он сможет продвигаться самостоятельно на расстояние до 120 футов от места укладки. Тем не менее, практический опыт показал, что здесь можно говорить скорее о расстоянии в 60 – 80 футов от места укладки. Такая текучесть измеряется с помощью заполнения перевернутого (или же размещенного вертикально) конуса для определения подвижности бетонной смеси SCC и его подъема так, чтобы бетон мог течь на плоскую поверхность. Диаметр полученного образования измеряется как “распределение” смеси. Считается, что диапазон, характеризующий смеси в настоящее время, начинается с 18 дюймов, он расширяется до распределения в 32 дюйма, за пределами этого значения расслоение бетонной смеси начинает становиться существенным.

Читайте также:  Как правильно пользоваться бетономешалкой

Основное проблемой при создании смесей SCC является придание им текучести без расслоения заполнителя, считает Сурендра Шах, директор Центра современных материалов на основе цемента Северо-западного университета в Иванстоне, Иллинойс. “Но разработка испытания для измерения расслоения для полевого применения дело не простое. Испытания должны быть научно обоснованы, и в то же время измерения в поле должны осуществляться просто”, – говорит он. Испытания для определения расслоения, которые соответствовали бы этим требованиям, все еще находятся в стадии разработки.

С самого начало существовало три исходных способа разработки смесей для SCC . Одним из методов является создание бетонных смесей с заполнителями с хорошо подобранным гранулометрическим составом. Они дают наименьшую степень расслоения, и для них обычно не требуется добавления дорогостоящих добавок, изменяющих вязкость ( VMA ). Более распространенный подход предполагает использование стандартных бетонных смесей с пропуском некоторых фракций крупных заполнителей наряду с VMA для управления расслоением. Вариант со смесями с пропуском некоторых фракций несколько дороже, но его используют регулярно, поскольку у многих производителей готовых фабричных смесей нет емкостей для хранения дополнительных заполнителей, которые нужны для смесей с пропуском некоторых фракций. Ричард Шечи, вице-президент по разработке новых продуктов компании Lattimore Materials , Маккинни, Техас, говорит, что его компания заинтересовалась SCC , еще когда о его появлении было впервые объявлено, и в настоящее время их стратегией является производство смесей SCC без VMA —90% производимых компанией смесей не содержат их.

Шечи также отмечает, что проектирование смесей SCC в значительно большей степени обусловлено спецификой применения. “Для того, чтобы удерживать затраты в разумных пределах, мы продаем SCC в соответствии с параметрами текучести, необходимыми для конкретного применения (по сравнению с тем, на что вообще способная данная смесь). Если подрядчику необходимо перемещать бетон всего лишь на 20 футов или же укладывать бетон в зону сильно насыщенную стальной арматурой, мы составляет пропорцию смеси, необходимую для данного применения”. При создании пропорции смеси в расчет принимаются следующие факторы: необходимый размер заполнителя, количество арматуры в месте укладки бетона, расстояние, на которое должен растекаться бетон в формах, будет ли бетон прокачиваться по шлангу, и если будет, то с какой скоростью, а также расстояние до места проведения работ от бетономешалки.

Иногда существует мнение, что смеси SCC дают большую усадку, чем другие традиционные расползающиеся смеси. Но Шечи считает, что это не так. Любая бетонная смесь с высокими концентрациями цемента дает большую усадку, чем какая-либо из смесей с меньшим содержанием цемента, независимо от того, является ли она смесью SCC или нет. По словам Шечи, это, в какой-то мере, связано с наличием в составе смеси очень крупных заполнителей, а также с гранулометрией заполнителя. Когда используют SCC для получения хорошего твердения при укладке с большими количествами стальной арматуры, самый крупный заполнитель обычно имеет размер камня 3/8- или ½ дюйма для того, чтобы бетон мог перемещаться между компонентами арматуры. Смеси, в которых размеры гравия меньше, требуют более высокого содержания цемента в смеси, так что здесь может возникнуть проблема увеличения усадки. Но Шечи добавляет, что в его компании часто создают соотношения смесей с наибольшим размером заполнителя 1 дюйм, 1½ дюйма и даже 3 дюйма, и в результате требуется меньшее количество цемента и образуется меньшая усадка.

В прошлом существовали проблемы с однородностью SCC от партии к партии, а также между продуктами в различных регионах страны. Но Шечи говорит, что в настоящее время такой проблемы более не существует. Он отдает должное современным разработкам в области суперпластификаторов на основе поликарбоксилата.

Какое все это может иметь значение

Несомненно, изобретение суперпластификаторов на основе поликарбоксилата является одним из наиболее значительных открытий в области добавок, которые были сделаны за последние годы. Они обеспечивают огромные преимущества по сравнению с существующими продуктами, но они могут создавать и некоторые дополнительные проблемы, которые были рассмотрены выше. К счастью, за период реализации на рынке они претерпели существенные положительные изменения, поскольку они основаны на сконструированных молекулах. В число усовершенствований входит увеличение времени, отводимого на выполнение работы, и получение более высокой однородности продукта при любом месте использования. Это именно те добавки, которые обеспечивают возможность создания SCC .

RCA в настоящее время еще только начинают реализовываться на рынке, так что сложно сказать, каково будет их воздействие, и в каких областях они будут реализовываться с наибольшей эффективностью. Имеются существенные преимущества для использования бетона с очень небольшим расползанием, который позволяет осуществлять хорошее уплотнение бетона вокруг арматуры и обеспечивает более качественное конечное покрытие при минимальных трудозатратах.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка добавок для бетонов, цемента, ССС можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков « Рынок добавок для бетонов, цемента и сухих строительных смесей в России ».

Поликарбоксилаты добавка в бетон

Поликарбоксилатная основа для добавок в бетоны суперпластифицирующего, суперводоредуцирующего типа.

Высокоэффективная поликарбоксилатная основа (производства ПАО «Пигмент») для получения добавок в бетоны. КРАТАСОЛ FLOWCAST отличается высоким водоредуцирующим эффектом, обуславливает быстрый набор прочности бетона.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

КРАТАСОЛ FLOWCAST применяется для получения высокоэффективных добавок для производства железобетонных конструкций и изделий, позволяет получать бетонные смеси любой подвижности, в т.ч. самоуплотняющиеся. Добавка особенно эффективна при производстве высокопрочных бетонов (В40 и выше), позволяет при этом значительно экономить цемент.

КРАТАСОЛ FLOWCAST может применяться в качестве водоредуцирующего компонента для получения добавок для товарного бетона.

ПРЕИМУЩЕСТВА

  • Высокий водоредуцирующий эффект – от 20 до 40 % (в зависимости от применяемой дозировки добавки).
  • Применение Кратасол Flowcast позволяет повысить прочность бетона более чем на 25 %.
  • Низкие дозировки Кратасол Flowcast для получения высокопрочных бетонов (для среднеалюминатных цементов введение добавки в дозировке 0,15-0,20 % по сухому продукту от массы цемента позволяет получать высокоподвижные бетоны П5 класса прочности В30 и выше).
  • Позволяет значительно экономить затраты при укладке бетона (добавка позволяет снизить время вибрации или полностью отказаться от вибрации при получении самоуплотняющегося бетона).
  • Обеспечивает высокие значения ранней и конечной прочности.
  • Позволяет значительно экономить тепловую энергию при применении тепловлажностной обработки без использования ускорителей.
  • Отсутствие хлоридов позволяет применять добавку для производства армированных и преднапряженных изделий
Читайте также:  Бетон в30 м400 характеристики

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

Добавка является концентрированным раствором (содержание поликарбоксилата – 50±1 %) водоредуцирующего поликарбоксилата собственного синтеза. Рекомендуется при использовании на производстве получение раствора меньшей концентрации (20-30 %) для обеспечения точности дозирования добавки.

Кратасол Flowcast вводится в бетонную смесь вместе с водой затворения, предпочтительно с последней третью воды затворения. Нельзя вводить добавку в сухую смесь. После введения добавки в бетонную смесь необходимо обеспечить достаточное время перемешивания для равномерного распределения добавки в бетонной смеси.

При необходимости обеспечения нормируемого воздухововлечения в бетонную смесь, рекомендуется использование пеногасителей, при этом необходимо предварительно провести соответствующие лабораторные испытания (для выбора вида и количества пеногасителя).

В случае необходимости дополнительного повышения морозостойкости бетона рекомендуется совместное использование Кратасол Flowcast и Аэромикс.

При необходимости повышения сохранности подвижности бетонной смеси (например, при использовании для получения добавок для товарного бетона) рекомендуется совместное использование водоредуцирующей добавки Кратасол Flowcast и поликарбоксилатных добавок, регулирующих сохранность подвижности бетонной смеси, Кратасол Flowret.

Кратасол Flowcast не сочетается с добавками на основе полиметиленнафталинсульфонатов.

ДОЗИРОВКА

Для получения водоредуцирующего эффекта более 20 % – рекомендуемая дозировка составляет 0,15÷0,3 % по сухому веществу от массы цемента.

Диапазон рекомендуемых дозировок добавки может быть расширен. Дозировка добавки зависит от:

  • химико-минералогического состава цемента (содержание С3А, сульфатов, щелочей и т.д.);
  • качества применяемых заполнителей (содержание илистых, глинистых и т.д.);
  • вида выпускаемой смеси (подвижность, класс прочности и т.д.).

Оптимальную дозировку добавки устанавливают при проведении лабораторных подборов. При этом подбор состава бетона производят по ГОСТ 27006 любым методом, удовлетворяющим проектным требованиям, предъявляемым к бетону и бетонной смеси, с последующей корректировкой свойств за счет снижения расхода воды и оптимизации дозировки добавки. Рекомендуется осуществлять дозирование с погрешностью не более ±2 %. В случае длительного хранения или использования больших объемов добавки необходимо проводить периодическую гомогенизацию раствора добавки барботированием сжатым воздухом или перемешиванием.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Наименование показателя

Значение показателя

Однородная жидкость от желтого до коричневого цвета, допускается опалесценция

Суперпластификаторы

Суперпластификаторы для бетона

Эфиры поликарбоксилатов, входящие в состав высокотехнологичных суперпластификаторов – это компоненты, позволяющие вывести качество бетона на новый уровень. Если раньше требования к бетону ограничивались относительно невысокой прочностью и долговечностью, то для современного строительства на первое место выходят основные показатели долговечности, такие как прочность, непроницаемость и морозостойкость. Ускоряющийся темп жизни требует от бетона обеспечения высокой ранней прочности или длительного сохранения подвижности. С появлением эффективных суперпластификаторов на основе поликарбоксилатов у строителей появилась возможность не только эффективно реализовать эти задачи по отдельности, но и объединить воедино, казалось бы, несовместимые понятия ранней прочности бетона и длительной сохраняемости подвижности бетонной смеси. Среди подобных материалов отдельное место занимает высококачественная продукция швейцарской компании Sika.

Новые суперпластификаторы на основе эфиров поликарбоксилатов, представленные сериями Sika ViscoCrete и SikaPlast, принципиально отличаются от всех добавок, используемых раньше. Если в основе действия предыдущих продуктов лежала сила электростатического отталкивания, то в полимерах нового поколения работает комбинация двух сил: пространственного и электростатического отталкивания. Эти продукты успешно используются для изготовления товарного бетона и бетона для ЖБИ. Суперпластификаторы Sika ViscoCrete и SikaPlast выпускаются в форме жидкости, готовой к применению.

Технология эфиров поликарбоксилатов позволяет создавать полимеры для разных типов бетонов и цементов. Суперпластификаторы для бетона на основе поликарбоксилатов становятся всё более востребованными для всех типов бетона.

На нашем сайте представлены разнообразные суперпластификаторы для бетона, отвечающие тем или иным задачам.

Sika® ViscoCrete®-3180

Sika® ViscoCrete®-3180 — эффективная суперпластифицирующая и суперводоредуцирующая добавка, обеспечивающая длительное время сохранения подвижности бетонных смесей, предназначенная для производства высококачественных бетонов. Sika® ViscoCrete®-3180 удовлетворяет требованиям ТУ 2493-009-13613997-2011.

Использование

  • Производство высокотехнологичного товарного бетона
  • Бетонирование массивных конструкций
  • Транспортировка бетонной смеси при повышенных температурах
  • Изготовление бетонов с высокими требованиями по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости, трещиностойкости и стойкости к истиранию

Характеристики

  • Длительное время сохранения подвижности бетонных смесей (

180 мин.)

  • Высокое водоредуцирование (до 40%)
  • Снижение экзотермии бетона
  • Возможность изготовления массивных конструкций и конструкций с высокими требованиями по трещиностойкости
  • Возможность изготовления самоуплотняющихся бетонных смесей
  • Повышение ранней и конечной прочности, водонепроницаемости и долговечности бетона или снижение расхода цемента при неизменных характеристиках бетона
  • Получение бетонов с высокой стойкостью по отношению к химическим и механическим воздействиям
  • Низкие деформации усадки и ползучести бетона
  • Не содержит хлоридов или других веществ, вызывающих коррозию арматуры
  • Упаковка

    Контейнер 1000 кг, танкер

    Техническая информация

    Sika® ViscoCrete®-3190

    Sika® ViscoCrete®-3190 — эффективная суперпластифицирующая и суперводоредуцирующая добавка, обеспечивающая длительное время сохранения подвижности бетонных смесей, предназначенная для производства высококачественных бетонов.

    Использование

    • Производство высококачественного товарного бетона
    • Бетонирование массивных конструкций
    • Транспортировка бетонной смеси при повышенных температурах
    • Изготовление бетонов с высокими требованиями по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости, трещиностойкости и стойкости к истиранию

    Характеристики

    • Длительное время сохранения подвижности бетонных смесей (

    180 мин.)

  • Высокое водоредуцирование (до 40%)
  • Снижение экзотермии бетона
  • Возможность изготовления массивных конструкций и конструкций с высокими требованиями по трещиностойкости
  • Возможность изготовления самоуплотняющихся бетонных смесей
  • Повышение ранней и конечной прочности, водонепроницаемости и долговечности бетона или снижение расхода цемента при неизменных характеристиках бетона
  • Получение бетонов с высокой стойкостью по отношению к химическим и механическим воздействиям
  • Низкие деформации усадки и ползучести бетона
  • Не содержит хлоридов или других веществ, вызывающих коррозию арматуры
  • Упаковка

    Контейнер 1000 кг, танкер

    Техническая информация

    Sika® ViscoCrete®-3300

    Sika® ViscoCrete®-3300 — эффективная суперпластифицирующая и суперводоредуцирующая добавка, обеспечивающая длительное время сохранения подвижности бетонных смесей, предназначенная для производства высококачественных бетонов. Sika® ViscoCrete®-3300 удовлетворяет требованиям ТУ 2493-009-13613997-2011.

    Использование

    Производство высокотехнологичного товарного бетона
    Бетонирование массивных конструкций
    Транспортировка бетонной смеси при повышенных температурах
    Изготовление бетонов с высокими требованиями по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости, трещиностойкости и стойкости к истиранию

    Характеристики

    • Длительное время сохранения подвижности бетонных смесей (

    300 мин.)

  • Высокое водоредуцирование (до 40%)
  • Снижение экзотермии бетона
  • Возможность изготовления массивных конструкций и конструкций с высокими требованиями по трещиностойкости
  • Возможность изготовления самоуплотняющихся бетонных смесей
  • Повышение ранней и конечной прочности, водонепроницаемости и долговечности бетона или снижение расхода цемента при неизменных характеристиках бетона
  • Получение бетонов с высокой стойкостью по отношению к химическим и механическим воздействиям
  • Низкие деформации усадки и ползучести бетона
  • Не содержит хлоридов или других веществ, вызывающих коррозиюарматуры
  • Читайте также:  Гидротехнический бетон своими руками

    ПОЛИКАРБОКСИЛАТЫ: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

    В последние годы в строительной практике при изготовлении бетонов нового поколения все большее применение находят высокоэффективные поликарбоксилатные суперпластификаторы. Они интенсивно исследуются многими ведущими фирмами, уже выпускающими в промышленных масштабах целый ряд подобных добавок, получивших коммерческое название «гиперпластификаторы», поскольку реальные возможности снижения водоцементного отношения (до 40%) и разжижения бетонной смеси у них значительно выше, чем у традиционных полиметиленнафталинсульфонатов (ПНС) и полиметиленмеламинсульфонатов (ПМС).

    В основу молекулярного дизайна при создании высокоэффективных водорастворимых карбоцепных суперпластификаторов положена такая химическая модификация карбоксилсодержащих полимеров, которая позволяет ввести в эти макромолекулы длинные боковые олигоалкиленоксидные цепи через образование соответствующих сложноэфирных или амидных групп. Это обеспечивает практически неограниченные возможности контроля химического и физического поведения полимеров и их взаимодействия с цементными частицами посредством изменения длины основной и боковой цепи, электрических зарядов, плотности боковых цепей, свободных функциональных групп.

    В литературе описаны многочисленные подобные карбоцепные полимеры, по форме макромолекулы получившие название «гребнеобразных».

    В частности, особую роль эти суперпластификаторы приобрели при изготовлении самоуплотняющихся (8СС) и самонивелирующихся (8ЬС) бетонных смесей, реактивных порошковых бетонов (КРС), которые открывают новый весьма перспективный этап в технологии бетонов. Собственно, лишь с появлением поликарбоксилатных суперпластификаторов стало реальным широкое производство и применение этих модифицированных бетонов.

    Как правило, основой карбоцепных полимеров служат акрилаты и метилметакрилаты. Впервые эти добавки были получены в начале 80-х годов и достаточно быстро завоевали заметное место на рынке. Строение их молекулы представлено на рисунке.

    Здесь К! – Н, СН3; К2 – полиэфирные цепи; X – полярные (например, СМ) или ионные группы (например, 8О3).

    В самом общем виде, химический состав современных поликарбоксилатных суперпластификаторов смешанной функциональности нового (уже четвертого с момента их появления) поколения можно представить следующей структурной формулой:

    Однако, возможно использование и других мономеров. Так, например, химическое строение полученных российскими специалистами карбоксилсодержащих сополимеров оксиэтилированного аллилового спирта и малеиновой кислоты можно выразить следующей формулой:

    Оптимизацию химического состава, молекулярной массы и молекулярно-массового распределения таких карбоксилсодержащих суперпластификаторов осуществляют, используя при синтезе бинарных сополимеров как индивидуальные производные оксиэтилированного аллилового спирта с различным числом звеньев окиси этилена, так и смеси этих производных, взятых в разных молекулярных соотношениях. В частности, варьирование температуры синтеза карбоцепных сополимеров и его продолжительности, концентрации мономерной смеси и инициатора радикальной полимеризации позволяет оптимизировать такие характеристики бинарных сополимеров, как молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, а также выход готового продукта.

    Как известно, механизм действия традиционных суперпластификаторов связан с их адсорбцией на гидратных новообразованиях (прежде всего, гидроалюминатах), причем продолжительность пластифицирующего действия обеспечивается избытком суперпластификатора в жидкой фазе. Образование адсорбционного слоя приводит к дефлокуляции, изменению электрокинетического потенциала и, как следствие, к увеличению объема дисперсионной среды и сил электростатического отталкивания.

    В основе действия поликарбоксилатов лежит другой механизм – стерическое отталкивание боковых цепей адсорбированных макромолекул (см. рис.) при отсутствии ярко выраженного влияния ^-потенциала на пластифицирующую способность.

    Важно подчеркнуть, что поликарбоксилаты адсорбируются преимущественно на гидросульфоалюминатах, но дальнейшее фазообразование приводит к практически полному подавлению пластифицирующего действия за счет «перекрывания» зон стерических эффектов. Таким образом, при «проектировании» молекулы суперпластификаторов важно учесть конкурентные скорости адсорбции и гидратации-фазообразования для того, чтобы обеспечить необходимую продолжительность их действия и, следовательно, сохраняемость бетонных смесей. Поэтому современные продукты содержат, как правило, молекулы нескольких типов, действие каждого из которых начинается в строго определенное время.

    Оптимизация химической структуры поликарбоксилатов за счет применения нанотехнологий («сборки» молекул заданного строения) обеспечивает лучшее использование всего вводимого количества суперпластификаторов, что заметно снижает их дозировку, а также позволяет минимизировать их чувствительность по отношению к химическому составу цемента. Так, например, уменьшение водопотребности бетонной смеси определяется электрическими зарядами и боковыми цепями, сохраняемость, связанная со скоростью адсорбции полимеров на частицах цемента, – функциональными мономерами, а развитие ранней прочности бетона — формой (конфигурацией) полимерной молекулы, в целом.

    Следует иметь в виду еще один важный аспект, связанный с использованием поликарбоксилатов. Эти продукты имеют достаточно высокую поверхностную на границе раздела «жидкость-газ», т.е. проявляют заметное воздухововлекающее действие. Поэтому все промышленные формы поликарбоксилатных суперпластификаторов содержат компоненты, подавляющие этот эффект!’Это важно учитывать, если появляется необходимость применения воздухововлекающих добавок для повышения морозостойкости бетона, поскольку при этом можно использовать только специальные их виды.

    Другой особенностью проектирования состава бетона с поликарбоксилатами является необходимость увеличения доли песка в смеси заполнителей и особые требования к гранулометрии заполнителей, в целом.

    Поликарбоксилаты обеспечивают весьма высокую сохраняемость бетонной смеси, что делает их весьма привлекательными для монолитного строительства и при продолжительном транспортировании бетонной смеси. В то же время, отсутствие заметного влияния специальных видов поликарбоксилатов на кинетику твердения в процессе ТВО открывает перспективу их применения и в индустрии сборного железобетона. Понятно, что подход к «конструированию» их молекулы при этом меняется: в первом случае важно замедлить схватывание и ускорить набор прочности сразу после укладки, а во втором – обеспечить хорошую удобоукладываемость при максимальном снижении водосодержания бетонной смеси, что, в свою очередь, обеспечивает высокую скорость твердения и значительное повышение прочности бетона.

    Эти новые возможности позволили развить концепцию всеобъемлющего контроля характеристик бетона (То1а1 РегГогтапсе СоШго! – ТРС), начиная от реологии свежеприготовленной смеси и заканчивая долговечностью и другими строительно-техническими свойствами конструкции, а также придти к новому рубежу -направленному синтезу «адаптивных», приспособленных к требованиям технологии и исходным материалам, поликарбоксилатов («ТаПог» тас!е Рпх1ис1:8).

    Это особенно важно в условиях, когда, в силу известных и понятных причин, значительно возрастает объем применения смешанных цементов, минеральных добавок, наполнителей, вторичного сырья («зеленых» цементов и бетонов), наноматериалов и других продуктов, заметно повышающих адсорбцирнную емкость твердой фазы.

    Три других новых направления развития поликарбоксилатов – создание «сшитых», «гиперразветвленных» и гибридных («привитых») продуктов. Схематически эти новые «семейства» изображены на рисунках.

    «Сшитые» поликарбоксилаты за счет регулирования скорости гидролитического расщепления двух основных цепей в щелочной среде позволяют в очень широком диапазоне регулировать сохраняемость бетонной смеси, поскольку количество «активного» продукта в жидкой фазе может постоянно «подпитываться» при конвертировании основного продукта в «нормальные» поликарбоксилатные гиперпластификаторы.

    Годовое потребление поликарбоксилатов в мировой промышленности строительных материалов составляет сегодня около 150 тыс. т (для сравнения: суммарное потребление ПНС и ПМС – 550 тыс.т, а лигносульфонатов – 700 тыс.т), однако несомненно, что с учетом всех возможностей этих продуктов и существующей сырьевой базы – это только начало.

    Ссылка на основную публикацию