Виды и свойства замедлителей и ускорителей схватывания штукатурных растворов

Готовые хлористые соли, как ускорители схватывания и твердения бетонов.

При исследовании разных ускорителей схватывания и твердения бетонных композиций, было установлено, что соли двухвалентных металлов более действенны, чем соли одновалентных. А еще более эффективны соли трехвалентных металлов. Также было выявлено, что из всех этих солей наиболее действенны соли соляной кислоты – хлориды, особенно если принять во внимание также и очень высокую их растворимость в воде.

Хлористые соли очень давно и очень успешно применяются в строительной практике в качестве ускорителей и противоморозных добавок. Они дешевы, доступны. Пожаро-взрыво безопасны. Не ядовиты. Не оказывают негативного влияния на людей и окружающую среду.

Но на сегодняшний день у них имеется два очень серьезных недостатка – дешевизна, коррозионная активность по отношению к железу и высочайшая эффективность.

Первый недостаток – дешевизна, все время предопределяет их судьбу. В пору социалистического строительства, в угоду копеечной экономии, хлориды использовали массово и повсеместно. Оказалось, что их коррозионную активность можно достаточно легко нивелировать добавками нитритов (нитрита натрия или нитрита кальция) или иными ингибиторами типа катапина.

Как ускорить схватывание цементно-песчаного раствора!

Пока смешением ингредиентов в нужных пропорциях занимались узкоспециализированные предприятия, производившие комплексы на основе хлоридов типа ННХК (нитрит-нитрат-хлорид кальция) все было более-менее благополучно. Но как только практически то же самое пытались делать на местах, комплекс ХК+НН, например (хлорид кальция + нитрит натрия), в так называемых построечных условиях, часто приключалась какая ни, будь бяка, смакуемая потом ежегодником “Аварийные обрушения в строительстве”.

Действительной первопричиной всех этих неприятностей служили не хлориды сами по себе, а, в первую очередь, нарушение технологического регламента работы с ними. Национальную отечественную черту – разгильдяйство, увековечили на законодательном уровне, — вообще запретив применение хлоридов для большинства более-менее ответственных конструкций. С учетом отечественной ментальности абсолютно верное решение – береженого, Бог бережет. Между тем на Западе хлориды давно и достаточно широко применяются. Даже бетоносмесительное оборудование идет сразу с мерниками для хлористого кальция.

Бурный всплеск интереса к ускорителям наблюдается в последнее время. За период развала многие бетонные заводы, по тем или иным причинам, утратили свое паросиловое хозяйство – использовать отработанный способ ускорения твердения бетонных изделий при помощи тепловлажностной обработки уже стало просто физически невозможно. Выход единственный – работать по так называемой беспропарочной технологии с использованием ускорителей — химических интенсификаторов схватывания и твердения.

И хотя национальное строительное законодательство для очень многих видов железобетона прямо и непосредственно запрещает использование неингибированных хлористых солей, никто ведь не запрещал их использовать в простых бетонах. О какой, скажите на милость, коррозии может идти речь при производстве изделий, где железной арматуры нет вообще? – те же малые архитектурные формы, элементы мощения, ячеистые и легкие бетоны и т.д. В этом случае опять срабатывает, как это ни парадоксально, один из недостатков хлоридов – их высокая эффективность при низкой цене.

Ведь чего греха таить, многие продавцы технологии и оборудования для производства элементов мощения, например, абсолютно не заинтересованы в распространении правдивой информации об отечественных модификаторах для бетонов. Многие из них основной бизнес делают именно на продаже форм для производства тротуарных камней. А все остальное – антураж, призванный обеспечить именно их продажу. Разумеется, эффективные и дешевые ускорители для подобного бизнеса как кость в горле – оборачиваемость форм резко увеличивается, соответственно объемы их продаж падают.

Очень интересный факт, исключительно полно характеризующий отношение к ускорителям на основе хлоридов на Западе – в середине 70-х годов в Великобритании 90% объема продаж ускорителей составляли 16 торговых марок. Так вот 12 из них были изготовлены на основе хлористых солей. Выпускаемые в начале 70-х в Чехословакии 7 добавок-ускорителей – все были изготовлены на основе хлоридов. А вот как относятся к ускорителям в такой, достаточно консервативной и требовательной к качеству строительства, стране, как США (см. Таблица 67-1)

Перечень коммерческих ускорителей используемых в США

(по состоянию на 1986 г.)

Товарное название

Производитель или поставщик

Источник: www.ibeton.ru

О механизме действия ускорителей схватывания и твердения цементной матрицы бетона Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Сердюкова А. А., Рахимбаев И. Ш.

Быстросхватывающиеся бетонные смеси с ускоренным ростом прочности в первые часы и сутки твердения нужны при аварийных работах, а также строительных работах при низких температурах в осенне-зимний период года. К настоящему времени разработано множество составов бетонов со специальными добавками, твердеющих при низких температурах. Ввиду того, что до настоящего времени теория схватывания и твердения цементных систем разработана не до конца, механизм действия добавок – ускорителей схватывания и твердения слабо изучен. В данной статье рассмотрен механизм действия ускорителей схватывания и твердения цементной матрицы бетона .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Сердюкова А. А., Рахимбаев И. Ш.

Формирование цементного камня из глиноземистого цемента в присутствии цитрата натрия
Влияние цитрата натрия на процесс формирования цементного камня в глиноземистом вяжущем
Добавка ускоритель твердения для бетонов на основе отходов промышленности
Исследование влияния электролитов на физико-механические свойства тяжелого бетона

Термохимия реакций взаимодействия сульфатов натрия и алюминия с компонентами гидратирующегося портландцемента

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «О механизме действия ускорителей схватывания и твердения цементной матрицы бетона»

Сердюкова А. А., начальник производственной лаборатории,

ОАО «Завод ЖБК-1» Рахимбаев И. Ш., инженер, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

О МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ УСКОРИТЕЛЕЙ СХВАТЫВАНИЯ И ТВЕРДЕНИЯ

ЦЕМЕНТНОЙ МАТРИЦЫ БЕТОНА

Быстросхватывающиеся бетонные смеси с ускоренным ростом прочности в первые часы и сутки твердения нужны при аварийных работах, а также строительных работах при низких температурах в осенне-зимний период года. К настоящему времени разработано множество составов бетонов со специальными добавками, твердеющих при низких температурах. Ввиду того, что до настоящего времени теория схватывания и твердения цементных систем разработана не до конца, механизм действия добавок — ускорителей схватывания и твердения слабо изучен. В данной статье рассмотрен механизм действия ускорителей схватывания и твердения цементной матрицы бетона.

Ключевые слова: добавки — ускорители схватывания и твердения, цементная матрица бетона, механизм действия ускорителей схватывания и твердения, растворимость соединений.

Быстросхватывающиеся бетонные смеси с ускоренным ростом прочности в первые часы и сутки твердения нужны при аварийных работах, а также строительных работах при низких температурах в осенне-зимний период года. К настоящему времени разработано множество составов бетонов со специальными добавками, твердеющих при низких температурах [1, 2].

Из неорганических ускорителей схватывания и твердения отметим СаС12, К2С03, Ка^04, ^203, А1С1з и др. [3].

Из органических ускорителей схватывания следует упомянуть о триэтаноламине, моносаха-рах в повышенных дозировках [4]. Особенно сильными ускорителями схватывания портландцемента являются пирокатехин, пирогаллол, кверцетин, морин [3, 4].

Ввиду того, что до настоящего времени теория схватывания и твердения цементной матрицы бетона [5] разработана не до конца, механизм действия этих добавок слабо изучен.

В работе [6] показано, что адсорбция замедлителей схватывания на гидратирующихся частицах вяжущего происходит таким образом, что молекулы органических добавок ориентируются наружу в сторону жидкой фазы своими отрицательно заряженными функциональными группами.

У ускорителей схватывания при этом в сторону поровой жидкости направлены либо положительно заряженные функциональные группы, либо гидрофобные. Изложенное выше схематически изображено на рисунке 1.

Рис. 1 Схема строения гидратирующихся на ранней стадии частиц вяжущего, покрытых пленкой гидратных

1 — гидратирующаяся частица вяжущего, 2 — тонкая пленка гидратных новообразований, 3 — противоионы, создающие двойной электрический слой: А — отрицательно заряженная (замедлители схватывания), Б — положительно заряженная (ускорители схватывания) пленка гидратных новообразований

В работе [6] показано, что в первом случае, когда снаружи располагаются отрицательно заряженные функциональные группы модификатора, при достижении концентрации этих групп критической величины, они, из-за электростатического притяжения, тормозят отрыв положи-

тельно заряженных ионов кальция от отрицательно заряженной частицы и переход их в жидкую фазу. Это приводит к возникновению индукционного периода при гидратации портландцемента, когда взаимодействие с водой почти прекращается. Сходный механизм действия

имеет место и при использовании неорганических замедлителей схватывания, таких как гипс, фосфат и борат натрия. При этом, чем менее растворимо соединение аниона добавки с ионами Са2+, тем сильнее она замедляет схватывание цементного теста.

Механизм действия ускорителей схватывания, по-видимому, несколько сложнее.

Органические добавки — ускорители схватывания, такие как триэтаноламин, пирокатехин и пирогаллол, по крайней мере, не блокируют выход ионов кальция и продуктов гидратации в жидкую фазу. Кроме того, эти добавки образуют высокорастворимые соединения с ионами входящих в клинкерные минералы компонентов [6]. Это приводит к тому, что пленка гидратных новообразований при вводе органических ускорителей схватывания в той или иной степени растворяется и перестает тормозить процесс гидратации.

При анализе механизма действия неорганических электролитов на гидратацию и схватывание цементного теста можно применить уравнение массопереноса:

где dm/dt — скорость поступления ионов Са2+ в жидкую фазу, кг/с; D — коэффициент диффузии ионов Са2 в жидкой фазе, м2/с; S — поверхность пленки новообразований, м2; L — толщина пристенного пограничного слоя, м2; ССа2+ П0Е-концентрация ионов Ca» в поверхностном слое гидратов, кг/м1:ССаг+ ^ф — концентрация

ионов Са2в объеме жидкой фазы (поровой жидкости), кг/м3.

Добавки неорганических электролитов оказывают двоякое влияние на разность концентраций ионов кальция у поверхности Спов. и в порах жидких гидратных новообразований Сж.ф. .При вводе ускорителей схватывания, например поташа К2С03, кальцинированной соды и т.п. величина ж ф, резко снижается, т.к. ионы

кальция в ней осаждаются в виде очень слабо растворимого карбоната кальция:

Ca2+ + CO32- ^ СаСОз | (2)

Благодаря этому при вводе NaCO3 и К2СО3 разность концентраций ионов кальция в уравнении (1) резко возрастает, что ускоряет гидратацию всех клинкерных минералов и сокращает сроки схватывания.

Есть основание полагать, что при вводе солей, кальциевые соли которых обладают высокой растворимостью, имеет место обратный перенос анионов Cl-, S2O32-, CNS- и других из по-ровой жидкости бетонной смеси в сторону пленки гидратных новообразований, которые

покрывают гидратирующиеся частицы вяжущего.

Такие добавки, как СаС12, №С1 и другие га-логениды одно- и двухвалентных элементов, повышают растворимость содержащих кальций продуктов гидратации портландцемента. Если без ввода указанных добавок верхнее значение растворимости Са(ОН)2 при температуре 20 °С составляет 1,6 г/л по Са(ОН)2, то при наличии ионов хлора эта величина возрастает на полтора-два порядка и достигает десятков г/л.

В связи с этим «емкость» гидратной фазы по ионам кальция значительно увеличивается, что ослабляет «запорный» эффект последних в двойном электрическом слое гидратирующихся цементных частиц. Поэтому галогениды и нитраты натрия являются ускорителями схватывания цементных систем, но более слабыми, чем карбонаты.

Отдельные элементы изложенной схемы действия добавок на гидратацию портландцемента рассматривались и ранее [7, 8]. Однако при этом не были сформулированы следствия из изложенной выше рабочей гипотезы.

Известно. что сильные ускорители схватывания (карбонаты, гидроксиды К, № и др.) снижают прочность цементного камня. При этом синтез гидратных новообразований происходит в условиях невысоких пересыщений по гидроксиду кальция, что препятствует формированию кристаллизационных связей между гидратными частицами, снижая прочность цементного камня.

Электролиты — ускорители твердения (СаС12, Ка2Б04, Ка2Б203) увеличивают концентрацию ионов Са2+ в жидкой фазе цементных систем. При этом в условиях высокого пересыщения ионов, входящих в состав основного связующего цементного камня -гидросиликатов кальция — формируется максимальное количество связей между частицами. В связи с этим, чем выше растворимость кальциевой соли, тем сильнее она повышает прочность камня.

Рассматривая растворимость СаС12, Са(8203)2, Са(С№)2, Са804 легко убедиться, что в этом ряду слева направо она резко падает [9].

Японскими исследователями установлено, что эффективность натриевых солей неорганических кислот как ускорителей твердения цементной матрицы бетона падает в следующем порядке по убыванию этого показателя [9]: СГ 4 ^ чт0 подтверждает изложенную нами гипотезу. Из нее следует, что представляют интерес как ускорители твердения

цементобетона такие добавки, как уксуснокислый натрий, бромиды и йодиды одновалентных элементов и другие.

В последние годы, в связи с отрицательным действием ионов хлора на стойкость арматуры, CaC12 и №0 практически не используются. В связи с этим актуальна проблема поиска новых химических добавок, в том числе неорганических электролитов, не содержащих ионов хлора.

К числу добавок, отрицательно действующих на пассивирующее свойство бетона по отношению к стальной арматуре, на коррозионную стойкость бетонов, эксплуатируемых в условиях влажного и мокрого климата, бетонов, подвергающихся электрокоррозии, на коррозионную стойкость инъекционных растворов и растворов для замоноличивания швов и стыков железобетонных конструкций, следует отнести роданид и тиосульфат натрия, так как они содержат в своем составе серу, способную вступать во взаимодействие с железом с образованием сульфидов FeSn, где п = 1-2.

В настоящее время не делается различий между ускорителями твердения, применимыми при пониженных температурах, в нормальных условиях и при термообработке, хотя, по-видимому, при изменении температурных условий эффективность добавок меняется по-разному. Те добавки, растворимость кальциевых солей которых мало зависит от температуры, практически одинаково эффективны как при отрицательных температурах, так и при термообработке бетона. К их числу можно отнести №0. Растворимость сульфата кальция с повышением температуры падает, так что эффективность гипса при повышении температуры не возрастает.

Для оценки влияния низких положительных и отрицательных температур на эффективность ускорения сроков схватывания и твердения цементобетонов возможно использовать криоскопические константы неорганических соединений. К сожалению, в современной справочной литературе недостаточно данных о них, что в большинстве случаев не позволяет производить обоснованный прогноз влияния температуры на сроки схватывания и твердения цементных систем.

Тем не менее, в справочной литературе имеются отдельные сведения, на основе которых можно прогнозировать влияние температур на ускорение твердения цементных систем.

Бромиды и йодиды кальция и натрия существенно эффективнее хлоридов при температуре 0 °С, а с повышением температуры их преимущество растет.

Схожие прогнозы на основе изложенных теоретических представлений возможны и по другим аспектам применения химических добавок — электролитов.

1. Технология и методы зимнего монолитного и приобъектного бетонирования / Э.И. Ба-тяновский, Н.М. Голубев, В.В. Бабицкий, М.Ф. Марковский. — М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2009. — 232 с. — ISBN 978-593093-620-9

2. Миронов С. А. Теория и методы зимнего бетонирования. 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1975. — 700 с. — М 30209-678/047 (01) -75

3. Рахимбаев, Ш.М. Регулирование технологических свойств тампонажных растворов -Ташкент: Фан, 1976. — 159 с.

4. Рахимбаев Ш.М., Баш С.М. К вопросу о влиянии органических веществ на срок схватывания портландцемента // ЖПХ. М. — 1968. -№12. — С. 43-51.

5. Лесовик, В.С. Геоника / В.С. Лесовик. -Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2012. -213 с.

6. Рахимбаев, Ш.М. О природе индукционного периода при гидратации вяжущих веществ // Промышленность стройматериалов и строй-индустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений. Междунар. конф., Белгород, 4 мая 1997 г. / Белгородская гос. тех-нол. академия строительных материалов. — Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 1997. — С. 7-9.

7. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон: справочное пособие — М.: Стройиздат, 1973. — 205 с. — ISBN 5-274-00208-0

8. Батраков, В.Г. Модификаторы бетона. Новые возможности // Материалы I Всероссийской конференции по бетону и железобетону. -М.: 2001. — С. 184-187.

9. Чулкова И.Л. Повышение эффективности строительных компонентов с использованием техногенного сырья регулированием процессов структурообразования: дис. д-р техн. наук : 05.23.05 / Чулкова Ирина Львовна. — Белгород: Изд-во БГТУ, 2011. — 322 с. — 05201150652

Источник: cyberleninka.ru

Ускоритель твердения бетона: применение, принцип действия, производители

В сфере строительства при выполнении бетонирования конструкции особым спросом пользуются добавки для быстрого твердения бетона. Они повышают прочностные характеристики материала, что позволяет сократить длительность его выдержки и ускорить весь процесс строительства в целом. Использование специальных ускорителей — это эффективный технологический прием, при помощи которого можно уменьшить себестоимость строительного материала и повысить экономико-техническое ведение деятельности организации.

Условия для применения ускорителей

Добавки для быстрого твердения бетона целесообразно применять в следующих случаях:

1. При осуществлении работ зимой, когда наблюдается понижение температурного режима до 0 градусов. А если на улице мороз, то влага замерзает. Добиться полноценного затвердения бетона можно, если производить прогрев бетона, а применение ускорителей уменьшает сроки прогрева, снижают затраты на энергоносители.
2. При обустройстве ранней опалубки, когда важны сроки оборачиваемости оснастки.
3. Для возможности осуществления строительных работ до того, как пройдет 4 недели, необходимых для твердения бетонной смеси.
4. При производстве ЖБИ в большом количестве. Применения добавок позволит задействовать меньшее количество форм и быстро производить партии качественной продукции.
5. Для оптимизации пластических характеристик раствора и прочности бетона, прошедшего твердение.

Принцип действия добавок

Функционирование представленных составов для затвердевания бетона основано на активизированной химической реакции цемента с водой с формированием кристаллогидратов . В процессе реакции максимально быстро образуются гели, забирающие в свои ячейки влагу в большом количестве.

Влияние ускорителей, участвующих в реакциях обмена, является не однообразным. Под их действием увеличивается поверхностная площадь искусственного камня и уменьшается средний пористый размер. Благодаря развитию строения микропор повышается быстрота связывания воды. Достигается это в результате самопроизвольного процесса увеличения концентрации растворенного вещества. Объем связанной влаги под действием добавки возрастает до 1.3 раза, в зависимости от концентрации и типа используемого состава.

Согласно проводимым проверкам было установлено, что ускорители твердения положительно воздействуют на строение искусственного камня на каждом из его уровней. Количество микропор повышается, а макропор — уменьшается по причине изменения общей пористости бетона.

Вы добавляете в бетонную смесь пластификаторы?

Отечественные добавки твердения бетона

Существуют следующие добавки отечественного производства:

1. Форт УП-2. Продукт комплексного типа. При его использовании прочностные показатели повышаются на 30-70% от нормы в течение первых суток в растворах цемента с различной степенью подвижности. Состав продается в виде сухого порошка коричневого окраса. В его составе лежат натриевые соли, которые вводятся после предварительного затворения смеси водой. При внесении Форт УП-2 можно уменьшить расход вяжущего на 8-12% и повысить итоговую прочность конструкции на 10%. Применять этот порошок можно не только для затвердения стандартных строительных смесей, но и для легких и ячеистых бетонов.
2. Асилин-12. Состав продается в виде раствора жидкой консистенции. Применяют при изготовлении пеноблоков. Раствор добавляют в бетонную смесь, когда температурные показатели воздуха выше +25 градусов тепла или ниже 10 градусов.
3. Хлористый кальций. Этот состав разработан для ускоренного затвердевания бетона и улучшения его стойкости к износу. Хлористый кальций изымает влагу из окружающей среды и удерживает ее в бетонной смеси.
4. Конкрит-Ф. В основе средства хлористый кальций, который в значительной степени сокращает период затвердевания. К достоинствам Конкрита-Ф стоит отнести повышение износостойкости, стойкости к низким температурам и ускоренную эвакуацию заливаемых элементов из форм и опалубки. Порошок полностью растворим в воде и добавляется при затворении сухих составов. Использовать Конкрит-Ф можно при изготовлении бетонной смеси для производства тротуарной плитки. Полученные изделия не имеют сколов и пустот, а процесс их изготовления происходит намного быстрее.
5. Релаксор. Это суперпластификатор, который производят в виде порошка, пасты или раствора. Средство комбинированного действия, а применяют его для быстрого схватывания и увеличения прочностных показателей бетона. Не менее эффективен Релаксор в качестве добавки, противостоящей низким температурам. Рекомендован к применению при заливке бетонным раствором монолитных конструкций. Так как твердение бетона происходит быстро, то уже через 24 часа можно снимать опалубку. Если состав применять в сочетании с электропрогревом, то длительность затвердевания сокращается на 3-6 часов. При введении добавки снижается расход цемента до 30%.
6. Реламикс. Эта линейка препаратов включает 8 марок с различным составом и целевым предназначением. Все виды комплексные, обеспечивают высокие прочностные показатели на ранних сроках схватывания. Также они повышают водонепроницаемость бетонной конструкции и ее стойкость к отрицательным средам и подвижность. Получить максимальный эффект от применения можно при изготовлении высококлассных растворов. Основные достоинства добавки: экономичный расход, стандартная доза не выше 1%.

Ускорители иностранных производителей

Зарубежные изготовители предлагают следующий ассортимент добавок:

1. Addiment BE2. Продукт немецкого производства, который относится к категории сверхмощных. Используется для бетонного торкретирования и ремонтных работ. Изготовлен в виде порошка 2.0-4.5%.
2. Addiment BE5. Этот ускоритель используется для бетонных смесей и при проведении строительных работ зимой. Изготовлен в виде порошка — 1.0-2.1%.
3. Addiment BE6. Добавляется в раствор, используемый чаще для выполнения ремонтных работ.
4. Cementol Omega P. Изготавливается в Словении. Задействуют для бетонной смеси и раствора. Дозировка составляет 1.0-2.5%.
5. Tiksocret P. Особенность добавки в быстром схватывании бетонного раствора. Представляет из себя порошок, дозировка — 2.0-4.0%.
6. Лития карбонат. Итальянский ускоритель, который активно задействуют в создании бетонной смеси и раствора на основе высокого алюминатного цемента.

Существует очень широкий ассортимент добавок, позволяющих ускорить твердение бетонной смеси и повысить прочностные характеристики. Выбирать их необходимо с учетом погодных условий, а также материала, используемого для бетонного раствора.

Источник: dvabrevna.ru