Добро пожаловать на официальное интернет-представительство Некоммерческого Партнерства "Союз производителей бетона"
Союз создан в 2003 году с целью координирования, регулирования и управления разрозненными отраслями, нормальное функционирование которых необходимо для общего развития рынка бетона. Мы заинтересованы в формировании и укреплении здоровой экономической политики на строительном рынке.






ПРИГЛАШАЕМ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ


МЫ СОТРУДНИЧАЕМ



НАШИ ПАРТНЕРЫ







АВТОРИЗАЦИЯ
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?


ДОБАВКИ ДЛЯ БЕТОНОВ - СТАТЬИ


Прислать свою статью

21.01.2010

Регулирование свойств пластичности и прочностных характеристик литых бетонов

Комментариев: 0 | Количество просмотров: 2626

Авторы: Юдович Михаил Евгеньевич, к.х.н., Пономарев Андрей Николаевич, к.т.н., академик Международной Академии Наук Экологии, Великоруссов Петр Викторович, Емелин Сергей Владимирович

Работа посвящена изучению возможности улучшения потребительских свойств пластификаторов цементных бетонов за счет их микромодификации [1] фуллероидными нанодобавками.

В последние десятилетия в строительной химии появились новые виды пластифицирующих добавок к бетонам, основанных на использовании поликарбоксилатов и их производных, отличающихся чрезвычайно высокой пластифицирующей способностью [2]. Однако их широкое применение сдерживается весьма значительной стоимостью – более 3-8 ам.долларов за кГ. В этих условиях, крайне актуальной задачей является поиск и исследование путей снижения технологических концентраций пластификаторов в цементных растворах. В данной работе рассматривается оригинальная методика решения этой задачи, основанная на практическом использованием принципиально новых физических явлений, связанных с возможностями нанотехнологий.

В работе исследовались свойства следующих пластификаторов:

1- VP 2500, 2-VP 2453, 3-FK-48, 4- FK-63, 5- C-3, 6- Stachement 2000, 7-Cementol Zeta Super-5, 8- Sika Visconcrete 5-800.

Производителями данных суперпластификаторов являются: №1,2 – Degussa AG, Германия; №2,3 – Muroplasttm , Россия-Германия; №5 – Россия; №6 – Stachema, Австрия; №7 – Dynamon, Чехия, №8 – Sika, Словакия.

Изучалось возможное влияние следующих нескольких типов фуллероидных наномодификаторов [3]:

Полностью синтетический наномодификатор – Астраленытм, обозначаемый далее как NTC [4];

Наномодификатор на минеральной углеродосодержащей основе, обозначение – NTD (NTD0);

Наномодификатор на минеральной основе, допированный Астраленами, обозначение – NTD1 (1% Астраленов).

Эксклюзивным производителем всех перечисленных наномодифика-торов является ООО «НТЦ прикладных нанотехнологий», Санкт-Петербург, Россия.

Во всех случаях при введении наномодификаторов было зафиксировано явление значительного увеличения пластифицирующих свойств пластификаторов рассмотренных марок. В дальнейшем, однако, основное внимание было уделено исследованию наномодификаторов NTD1 и, особенно, NTD0. Это связано с тем обстоятельством, что эти наноматериалы значительно дешевле и доступны в больших количествах, хотя и требуют большей дозировки.

Впервые были выполнены предва­рительные исследования возможности улучшения потребительских свойств карбоксилатного супер­пластификатора VP 2500 производства фирмы «DEGUSSA AG», Германия.

Для этого проводилась модификация состава VP 2500 (далееVP) с помощью микроколичеств фуллероидного наномодификатора марки NTC.

В основном изучались пластифицирующие свойства модифицированного VP 2500, были получены также некоторые характеристики прочности (на балочках 40×40×160 мм). Твердение цементно-песчаной смеси происходило на воздухе (влажность около 90 отн. %) при комнатной температуре в течение двух недель. Пластифицирующие свойства изучались методом измерения величины расплыва конуса, а прочностные характеристики – методом определения усилия сжатия и на изгиб до разрушения (все по ГОСТ 310.4-81). В качестве модельной смеси здесь и далее была выбрана смесь состава цемент: песок = 1: 2, при фиксированном водоцементном соотношении, равном 0,37. Был использован цемент марки М400Д0 (г. Пикалево, Ленинградская область, Россия).

Углеродный наномодификатор вводился в объем суперпластификатора VP 2500 и диспергировался в этом объеме с помощью ультразвуковой диспергатора УЗДН-А ; при этом были получены устойчивые суспензии. Ниже в таблице 1. приведены измеренные нами показатели пластичности и прочности, причем все цифры являются результатом усреднения по двум – трем опытам.

Таблица 1.

п/п

Добавки в цементно-песчаную смесь

Расплыв конуса от диаметра

100 мм, мм

Rи,

МПа

Rсж,

МПа

VP 2500, % по массе

NTC, % по массе

1

2

3

4

5

6

1

0

0

110

7,52

37,4

2

0,25

0

157

7,81

47,0

3

0,75

0

191

7,60

45,8

4

0,75

0,005

210

8,10

54,2

5

0,75

0,001

221

7,56

51,8

6

0,75

0,0005

209,5

8,14

41,7

7

0,4

0,0005

204

7,89

56,0

8

0,25

0,001

197

8,09

51,5

9

1,05

0,005

208,5

7,95

34,9

Анализ данных, представленных в таблице, доказывает наличие несомненного эффекта – улучшения потребительских свойств пластификатора VP2500 при введении в него каталитических количеств фуллероидного модификатора.

Из Восточной Европы были получены три вида пластификаторов (соответственно №6, 7, 8). Было выполнено исследование возможности улучшения их свойств с помощью фуллероидных наномодификаторов производства ООО «НТЦ прикладных нанотехнологий». В основном изучалось влияние наномодификаторов NTD0 и NTD1 на подвижность цементной смеси. В отдельных случаях были изготовлены балочки 40´40´160 мм и определены прочностные характеристики материала, из которого они изготовлены.

Методика изучения подвижности соответствовала ГОСТ 310.8-81 и заключалась в измерении расплыва конуса с основанием 100 мм.

Эксперимент производился следующим образом. Рассчитанное количество углеродного нанопорошка (типично 200¸400 мг) диспергировалось посредством ультразвукового устройства УЗДН-А в рассчитанном количестве воды (типично 10¸15 мл). Затем эта водная суспензия смешивалась с рассчитанным количеством пластификатора (типично 4¸6 мл) и в таком виде использовалась как добавка к воде затворения цементно-песчаной смеси состава: цемент/песок=1/2 (использовался портландцемент марки 400Д0 производства г. Белгород, Россия). Модуль крупности песка составил М к = 2,7. Водоцементное отношение составляло величину, равную 0,36.

Был исследован широкий интервал концентраций наномодификаторов (от 0,001 до 0,03 вес. % по отношению к цементу). Однако с целью не затруднять восприятие большим количеством цифр, приводятся (см. таблицу 2) только результаты, соответствующие двум концентрациям (0,01% и 0,013%). Именно в области данных значений наблюдается максимальный эффект действия фуллероидных наномодификаторов.

Кроме того, как уже отмечалось, в отдельных случаях были измерены прочностные характеристики. Однако надо заметить, что полученные значения прочности являются их нижней оценкой, т.к. при использовании модифицированного пластификатора, строго говоря, необходимо было бы уменьшить количество воды.

Другими словами необходимо было бы поддерживать постоянной величину подвижности смеси, а не водоцементное отношение как было сделано. При этом результирующая прочность образцов должна увеличиваться.

Таблица 2

Пластификатор

и его содержание

в % по массе

цемента

Содержа-

ние моди-

фикатора в

% по массе

цемента

Разность расплыва/

Разность расплыва в %* (R сж, МПа)

NTD0

NTD1

1

2

3

4

№6, 0,5%

№7, 0,5%

№8, 0,5%

№8, 1,0%

№8, 1,5%

0,01%

43/102

-----

22/55 (37,1)**

30/35 (35,4)**

17/44

-----

-----

-----

37/66 (36,8)**

0,013%

13/22

44/112

33/71

33/40

----

----

36/65

4. 25/46

* - Разность расплывов конуса от величины начального диаметра 100 мм при использовании модификатора и без него/ та же величина в процентах к величине расплыва конуса от 100 мм при использовании чистого модификатора.

** - Среднее значение прочности для образца с не модифицированным пластификатором составляет R сжо =30,3 МПа.

Самые последние данные по сравнительной эффективности действия различных модифицированных пластификаторов приведены в таблице 3.

Таблица 3

п/п

Марка

пластиф.

В/Ц

% пластиф.

от массы Ц..

% модиф.

от массы Ц.

(расплыв) о/

расплыв, мм

1

№7

0,36

0,5

0,013

140/184

2

№8

0,36

0,5

0,013

145/171

3

№2

0,36

0,5

0,013

159/186

4

№3

0,35

1,5

0,03

177/239

5

№3

0,35

0,75

0,015

---/195

6

№6

0,34

1,0

0,01

165/190

Технологически (на производстве) использование настоящего эффекта может сводиться к следующему. На растворном узле с помощью небольшой ультразвуковой ванны приготовляется суспензия углеродсодержащего порошка в смеси 1:1 пластификатора с водой. Суспензия содержит 1% (по массе) углеродсодержащего нанопорошка и является по сути концентратом, который в соответствующем (рассчитанном) количестве добавляется в воду затворения. Время жизни суспензии составляет от 5 до 8 часов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Использование фуллероидных наномодификаторов в каталитических количествах позволяет при всех прочих равных условиях усилить пластифицирующий эффект на величину от 30-ти до 100%.

2. Такое же использование наномодификаторов позволяет увеличить прочность бетона на 20 – 25%. Эта величина является нижней оценкой эффекта поскольку при уменьшении В/Ц будет, очевидно, будет получено дополнительное увеличение прочности.

3. Пластичность цементной смеси увеличивается в первые 1 – 2 часа после приготовления еще примерно на 20%.

4. Время жизни суспензии наномодификатора составляет 5 – 8 часов.

Гарантийный срок хранения сухого наномодификатора составляет1 - 2 месяца.

5. Эффект модификации пластификаторов усиливается при понижении температуры.

Направления практического применение исследованных эффектов может быть следующим:

- снижение расхода пластификатора на 50 – 60% без ущерба для показателей удобоукладываемости цементной смеси.

- увеличение прочности бетона за счет снижения В/Ц на 15 – 20%, которое можно использовать для:

а.) снижения расхода цемента на 20 – 25 %;

б.) уменьшения толщины конструктивных элементов.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №06-08-00246а

ЛИТЕРАТУРА.

1. Пономарев А.Н. «Технологии микромодификации полимерных и неорганических композиционных материалов с использованием наномодификаторов фуллероидного типа» - Труды Международной конференции ТПКММ , 27-30 августа 2003 г., Москва, Россия, с 508-518

2. Батраков В.Г. «Модифицированные бетоны», Москва, Стройиздат, 1990, с 132

3. Гуняев Г.М., Ильченко С.И., Алексашин В.М., Комарова О.А., Пономарев А.Н.,.Никитин В.А, Деев И.С. «Фуллероидные наноматериалы – активные структурные модификаторы полимеров и полимерных композитов», Пластмассы, №10, 2003, с. 15-18

4. Пономарев А.Н., Никитин В.А. «Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа» Патнт РФ на изобреитение № 2196731, Реестр ФИПС от 21.09.2000 г.



Возврат к списку

Для того чтобы оставить комментарий, Вам необходимо авторизоваться.
3.151539688568

Реклама на портале


Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Некоммерческое партнерство "Союз Производителей Бетона",2003-2011
Все права защищены. Публикация информации с сайта без активной гиперссылки на www.concrete-union.ru и согласования с руководством запрещена
Адрес электронной почты info@concrete-union.ru
Размещение рекламы на портале НП "Союз Производителей Бетона"