Цемент с сульфатом алюминия

Добавки для бетонов и растворов. Кольматирующие добавки

Кольматирующие добавки — это вещества, способствующие заполнению пор в бетоне водонерастворимыми продуктами. По требованиям надежности они должны обеспечивать повышение марки бетона по водонепроницаемости на 2 ступени и более.

Основное назначение кольматирующих (уплотняющих) добавок связано с увеличением плотности бетона и раствора, что способствует повышению их долговечности, особенно в тех случаях, когда агрессивными факторами являются органические или неорганические жидкие или газообразные среды.

В качестве кольматирующих добавок для бетонов и строительных растворов используют тонкодисперсные минеральные вещества, обладающие гидравлической или пуццоланической активностью, а также водорастворимые добавки. Механизм действия активных минеральных добавок-наполнителей подробно изложен в разделе «Минеральные добавки».

Водорастворимыми кольматирующими добавками (добавками-уплотнителями) являются водорастворимые смолы и соли алюминия, железа и кальция, характеристики которых представлены ниже.

Диэтиленгликолевая смола ДЭГ-1. Однородная жидкость желтого цвета; плотность — 1,115 г/см3, молекулярная масса — 240. 260. Содержание эпоксидных групп более 25 %, гидроксильных — 4,5 %. Рекомендуемая дозировка — 1,0. 1,5 %.

Триэтиленгликолевая смола ТЭГ-1. Алифатическая эпоксидная смола в виде однородной жидкости желтого цвета плотностью 1,155 г/см3, молекулярная масса 300. 320. Рекомендуемая дозировка — 1,0. 1,5 %.

Полиаминная смола С-89. Прозрачная темная однородная жидкость с зеленоватым отливом. Концентрация смолы в водном растворе 29,45 %. Устойчива к разведению водой при соотношении 1:100. Не рекомендуется использовать сланцевый цемент. Рекомендуемая дозировка ~ 0,6..Л,5 %.

Битумная эмульсия (эмульбит) БЭ. Эмульсия 1 рода, состоящая из битума (50 %), добавки ЛСТ (5 %) и воды (45 %). Рекомендуемая дозировка — 5. 10 % эмульсии от массы цемента.

Сульфат железа СЖ. Вещество желтого цвета в виде кристаллогидрата Fe2(SO4)3 · 9H2O, хорошо растворимое в воде. Дозировка добавки не должна превышать3%.

Хлорид железа ХЖ. Продукт состава FeCl3 • 6H2O, красно-коричневого цвета, хорошо растворимый в воде, сильно гигроскопичен. Количество добавки должно быть менее 3 % — для бетона неармированных конструкций, и менее 2 % — для бетона армированных конструкций.

Нитрат железа НЖ. Вещество бледно-фиолетового цвета состава Fe(NO3)3• 9Н2O. Продукт хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать 3 %.

Нитрат кальция НК. Выпускается в виде кристаллов Са(NO3)2 или тетрагидрата Са(NO3)2 • 4H2O. Продукт бесцветный, хорошо растворим в воде. Дозировка не должна превышать 3 %.

Сульфат алюминия СА. Бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Производится в виде гидрата Al2(SO4)3 • 18H2O и в безводном виде: Кристаллогидрат легко выветривается при хранении на воздухе. Дозировка не должна превышать 3 %.

Уплотнители бетона — водорастворимые смолы ДЭГ-1, ТЭГ-1, С-89 улучшают однородность бетона и, смещая кривую распределения капилляров и пор в области меньших размеров, повышают деформативность и предельную растяжимость бетона, а также способствуют образованию в нем более плотной контактной зоны. Результатом такого действия является повышение долговечности бетонных и железобетонных изделий.

Добавки СЖ, ХЖ, НЖ, являясь добавками второго класса, т. е. вступающими в химические реакции с вяжущими материалами, ускоряют схватывание цемента и улучшают структурные характеристики и морозостойкость бетона. Это обусловлено тем, что в результате реакций, протекающих между ними и составляющими цемента и продуктами их гидратации, образуются трудно растворимые вещества, уплотняющие цементный камень.

Например, при введении СЖ (Fe2(SO4)3) в результате обменных реакций между химически активными алюминий — и железосодержащими фазами клинкерного цемента образуются трудно растворимые двойные соли-гидраты типа;

3CaO • Fe2O3 • 6H2O; 3CaO • Fe2O3 • 3CaSO4 • 31H2O; 3CaO • Al2O3 • Fe2O3 • 3CaSO4 • 31H2O.

В результате возникновения высокодисперсных эластичных труднорастворимых железосодержащих новообразований происходит кольматация пор цементного камня, что способствует повышению непроницаемости бетона, а, следовательно, и его долговечности.

• Добавки для бетонов и растворов. Воздухововлекающие добавки
• Добавки для легких бетонов. Поризующие добавки
• Рекомендации по выбору бизнеса
• Строительное оборудование МСД
• Тепловые насосы

Источник

2.11. Добавки к цементам, бетонам и растворам

Влияние добавок на свойства материалов связано, главным образом, с их физическим и химическим воздействием на цемент и процессы его гидратации и твердения. Одни и те же вещества одинаковым образом влияют на свойства цементного теста, раствора и бетона. В одних случаях их удобно использовать в виде сухого порошка, например, вводить в сухие строительные смеси или добавлять к цементу при помоле, а в других случаях – вводить в виде водного раствора в бетонную или растворную смесь. Эти вещества могут иметь природное происхождение, или быть получены искусственным путем в качестве основного или побочного продукта производства. По химическому составу они делятся на минеральные и органические. Минеральные в свою очередь можно разделить на растворимые в воде и нерастворимые. К нерастворимым относятся активные минеральные добавки, рассмотренные в разделе 8.8, а к растворимым – добавки-ускорители твердения бетона и противоморозные добавки. Из добавок органического состава применяются главным образом: 1) разнообразные поверхностно-активные вещества (ПАВ), образующие с водой истинные растворы, из которых они адсорбируются на поверхность раздела фаз; 2) производные целлюлозы (в воде набухают, образуя высоковязкие коллоидные растворы); 3) пленкообразующие полимеры, диспергирующиеся в воде, дают коллоидные растворы, частицы которых коагулируют (сливаются) при удалении воды. 2.11.1. Добавки, ускоряющие твердение бетона представляют собой, главным образом, хорошо растворимые в воде соли сильных кислот (серной, соляной, угольной, азотной и др.). Наибольшее практическое значение имеют следующие добавки. 1. Хлорид кальция CaCl₂ (ХК) – сильный ускоритель, который увеличивает суточную прочность на сжатие почти вдвое. Влияние на прочность уменьшается со временем, а конечная прочность может даже снизиться. Снижается также сульфатостойкость цемента. При гидратации портландцемента в присутствии CaCl₂ обнаружено образование труднорастворимых двойных солей-гидратов типа 3CaO·Al₂O₃·nCaCl₂·mH₂O и оксихлорида 3CaO·CaCl₂·15H₂O. На ранних стадиях гидратации ХК ускоряет кристаллизацию гидросульфоалюмината кальция (ГСАК). Дозировка ХК составляет обычно 2…3 % от массы цемента. При более высоких дозировках вызывает быстрое схватывание, которое можно частично нормализовать, заменяя часть ХК хлоридом натрия NaCl (ХН), не ускоряющим схватывание. Хлориды вызывают коррозию стальной арматуры, поэтому в железобетоне их применяют, как правило, в сочетании с нитритами и нитратами кальция, являющимися ингибиторами коррозии. 2. Поташ K₂CO₃ (П) – очень сильный ускоритель, вызывающий мгновенное схватывание портландцемента. Он вступает в обменную реакцию с гидроксидом кальция с образованием труднорастворимого CaCO₃: K₂CO₃+Ca(OH)₂=CaCO₃+2KOH. Вследствие высокой щелочности среды образование ГСАК практически приостанавливается после 4 часов гидратации. Добавки поташа, а также Na₂CO₃ или NaF, могут вызвать расширение и растрескивание бетона, если в заполнителях содержится аморфный кремнезем, с которым щелочь вступает в реакцию. Бетон с добавкой поташа характеризуется низкой морозостойкостью, а при повышенной температуре твердения возможно снижение его конечной прочности. 3. Нитрат кальция Ca(NO₃)₂ (НК) и нитриты кальция Ca(NO₂)₂ и натрия NaNO₂ (НН), как ускорители твердения уступают хлориду кальция и поташу, однако Ca(NO₃)₂ является достаточно сильным ускорителем. Он вызывает быстрое схватывание цемента. В отличии от НК NaNO₂ может ускорять или замедлять схватывание в зависимости от концентрации. Эти добавки так же, как и CaCl₂, образуют труднорастворимые комплексные соли-гидраты, например, 3CaO·Ca(NO₃)₂·10H₂O. Главным достоинством нитратов и нитритов является то, что они пассивируют стальную арматуру, предотвращая ее коррозию в бетоне. 4. Хлорное железо FeCl₃, сульфат трехвалентного железа Fe₂(SO₄)₃ и сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃ не только ускоряют твердение бетона, но и придают ему другие ценные свойства. Например, соли трехвалентного железа повышают непроницаемость, деформативность, водоудерживающую способность и долговечность бетона. Эти соли подвергаются гидролизу с образованием сильной кислоты и труднорастворимых гидроокисей металлов, например: FeCl₃+3H₂O=Fe(OH)₃+3HCl. Для повышения эффективности добавок их часто делают комплексными, т. е. составленными из нескольких индивидуальных веществ. К комплексным добавкам-ускорителям относятся ННК – нитрит+нитрат кальция (1:1), ННХК – нитрит-нитрат+хлорид кальция (от 1:1 до 3:1) и другие. Из органических ускорителей известен формиат кальция, который ускоряет схватывание и твердение подобно неорганическим солям. 2.11.2. Противоморозные добавки при растворении в воде сильно понижают температуру ее замерзания (табл. 2.5) Таблица 2.5

28.12.2013 219.65 Кб 87 Гл.1.Неорганические вяжущие вещества.doc

Источник

Свойства цементных сухих строительных смесей при введении в их рецептуру синтезированных алюмосиликатов

Жегера, К. В. Свойства цементных сухих строительных смесей при введении в их рецептуру синтезированных алюмосиликатов / К. В. Жегера. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 3 (62). — С. 278-280. — URL: https://moluch.ru/archive/62/9269/ (дата обращения: 18.04.2023).

Приведены сведения о влиянии синтезированных алюмосиликатов на структурообразование и свойства цементной сухой строительной смеси. Выявлено повышение прочности при сжатии цементных образцов при воздушно-сухом твердении. Изучен характер изменения пористости цементного камня при введении в его рецептуру синтезированной добавки.

Ключевые слова:сухие строительные смеси, синтезированные алюмосиликаты, структурообразование, прочность, коэффициент водопоглощения, пористость.

В настоящее время одним из наиболее динамично развивающихся сегментов строительного рынка Росси является рынок сухих строительных смесей (ССС).Для регулирования структуры и свойств ССС в рецептуру вводят модифицирующие добавки, преимущественно, зарубежного производства, такие как метилцеллюлоза, Bermocool и другие, что значительно увеличивает себестоимость отечественных ССС. В связи с этим актуальным вопросом является разработка отечественных модифицирующих добавок, что обеспечит снижение стоимости ССС.

Проведенные ранее исследования [1,2,3] подтвердили эффективность введения в рецептуру отделочных известковых ССС нанодисперсных добавок, способствующих повышению стойкости известковых покрытий — золя кремниевой кислоты, синтезированных гидросиликатов кальция (ГСК), органоминеральных добавок.

В продолжение дальнейших исследований предложено вводить в рецептуру цементных композиций синтезированные алюмосиликаты в качестве водоудерживающей и структурообразующей добавки. Технология получения синтезируемой добавки заключалась в осаждении алюмосиликатов из натриевого жидкого стекла сульфатом алюминия Al₂(SO₄)₃ [4].

Установлено, что синтезированные алюмосиликаты характеризуются высокой активностью, составляющей более 350 мг/г. Удельная поверхность получаемого порошка, определенная методом БЭТ, составляет S_уд = 86,5 ± 3,5 м 2 /г.

Для проведения исследований применялся Вольский цемент марки 400. Образцы изготавливались с оптимальным водоцементным отношением В/Ц, равным В/Ц=0,43.

Определялась нормальная густота и сроки схватывания цементного теста при введении в его рецептуру добавки на основе синтезированных алюмосиликатов (табл.1.).

Изменение нормальной густоты и сроков схватывания цементного теста в зависимости от содержания добавки

Содержание добавки (%), от массы цемента

Нормальная густота цементного теста НГЦТ, %

Сроки схватывания

Начало схватывания

Конец схватывания

Анализируя полученные данные, можно утверждать, что композиционное цементное вяжущее, в состав которого введена синтезируемая добавка, имеет более высокое значение нормальной густоты цементного теста, составляющее 34–41 % в зависимости от содержания добавки. Наблюдается ускорение сроков схватывания. Так, у цементного теста без содержания добавки начало и конец схватывания соответственно составляют 2ч 30мин и 5ч, а у композиционного вяжущего, содержащего 20 % синтезированных алюмосиликатов, соответственно — 40мин и 1ч 30мин. С увеличением содержания синтезированных алюмосиликатов в рецептуре композиционного вяжущего сроки схватывания ускоряются.

Проведены испытания на прочность при сжатии образцов, набирающих прочность во влажных (рис.1.) и воздушно-сухих условиях (рис.2.). Для изготовления образцов было выбрано оптимальное соотношение воды и цемента В/Ц, равное В/Ц=43 %.

Анализ данных рис.1. показал, что синтезируемая добавка на основе алюмосиликатов снижает прочность при сжатии цементного камня при твердении во влажных условиях (температура 18±2 0 С, относительная влажность воздуха 90–100 %) в возрасте 90 суток на 17,7–21,4 %, в зависимости от содержания добавки. Анализ экспериментальных данных, приведенных на рис.2., свидетельствует, что при введении в рецептуру цементного камня синтезируемой добавки повышается прочность при сжатии в возрасте 90 суток воздушно-сухого твердения (температура 18±2 0 С, относительная влажность воздуха 60–70 %) на 27,9–50,1 % в зависимости от содержания добавки.

Рис. 1. Кинетика набора прочности образцов, твердевших во влажных условиях: 1 — контрольный образец; 2 — композиционное вяжущее (содержание добавки синтезированного алюмосиликата 10 % от массы цемента); 3 — композиционное вяжущее (содержание добавки 20 % от массы цемента).

Рис. 2. Кинетика набора прочности образцов в воздушно-сухих условиях: 1 — контрольный образец; 2 — композиционное вяжущее (содержание добавки синтезированного алюмосиликата 10 % от массы цемента); 3 — композиционное вяжущее (содержание добавки 20 % от массы цемента).

Очевидно, что твердение цементного камня на основе композиционного вяжущего в воздушно-сухих условиях происходит в более благоприятных влажностных условиях, т. к. синтезируемая добавка обладает влагоудерживающей способностью.

Установлено, что введение в рецептуру цементного камня синтезированных алюмосиликатов приводит к увеличению значения водопоглощения. Так, значение водопоглощения контрольного образца составляет W = 18,6 %, а при введении синтезируемой добавки в количестве 10 % и 20 % от массы цемента — соответственно W = 19,4 и W = 19,7. Введение в рецептуру цементного камня добавок метилцеллюлоза марки FMC 2094 и Bermokool 425 приводит к повышению водопоглощения, составляющего соответственно 21,3 % и 20,3 %.

Полученные данные свидетельствуют об увеличении количества открытых пор в структуре цементного камня при введении в его рецептуру синтезированной добавки на основе алюмосиликатов (табл.2.).

Изменение значения пористости цементного камня в зависимости от содержания добавки

Источник