Е.Н. ВИКТОРОВ, ведущий инженер-технолог, Московский филиал ООО «Полипласт Новомосковск»
Добавки на основе эфиров поликарбоксилатов в технологических решениях компании «Полипласт» для решения различных задач при производстве цементных бетонных смесей в кратком обзоре в рамках статьи ведущего инженера -технолога компании.
The article provides a brief overview of technological solutions with additives based on polycarboxylate esters produced by the company “Polyplast” for solving various challenges in the production of cement concrete mixes.
Рис.1. Эволюция пластификаторов, подвижности бетонных смесей и прочности бетонов. Источник: Rheology Modifying Admixtures: The Key to Innovation in Concrete Technology – A General Overview and Implications for Africa, Wolfram Schmidt, Chemistry and Materials Research, Vol.5 2013
Идея использования добавок для изготовления высококачественных бетонов не нова. Все мы знаем из институтского курса «Строительного материаловедения», что древнеримские строители начали добавлять в «римский бетон» добавку – вулканическую пуццолану, а также бычью кровь и яичный белок. В средние века водонепроницаемость известковых растворов увеличивали добавкой льняного масла. Все древние цивилизации использовали при строительстве крахмал в качестве пластификатора, замедлителя и стабилизатора известковых растворов. В древнем Китае при строительстве Великой китайской стены использовали рисовый клей. Тысячелетиями тайны приготовления качественного раствора по секрету передавалась от мастера к подмастерью. И только в середине XX века наука о добавках для бетонных смесей и растворов начала выходить из области «алхимии» в область научного обоснованного целенаправленного синтеза необходимых технологических характеристик добавок. Причем модифицированию подвергаются не только химические добавки, но и активные минеральные добавки.
Прорывом в технологии бетонов было внедрение в практику воздухововлекающих добавок. Оно позволило получать долговечные бетоны, которые выдерживали попеременное замораживание и оттаивание дольше, чем обычный бетон без этих добавок. С 30-х годов прошлого века начались целенаправленные исследования модификаторов бетонных смесей. И, конечно, грандиозным прорывом в развитии технологии бетона стало использование в бетонных смесях сначала техногенного отхода технического лигносульфоната (ЛСТ), а затем и продуктов направленного химического синтеза: полимеламинсульфоната (ПМС), полинафталинсульфоната (ПНС), эфиров поликарбоксилатов (ПКЭ).
Появление на рынке нового типа суперпластификаторов бетонных смесей – эфиров поликарбоксилатов открыло «окна возможностей» для архитекторов, технологов и строителей (см. рис.1). С этими добавками связано появление высокотехнологичных бетонных смесей: самоуплотняющиеся бетоны, ультравысокотехнологичные бетоны (UHPS), высокопрочные легкие бетоны, 3D бетоны, бетонные смеси с длительным сохранением подвижности.
В России до начала XXI в. технология производства ПКЭ была прерогативой иностранных компаний из Европы, Кореи и Китая. Но в последние десятилетия на российском рынке появились несколько компаний, которые освоили производство полимеров для химических добавок на основе ПКЭ. Одним из пионеров российской строительной химии стали заводы АО «Полипласт». В настоящее время на нескольких производственных площадках выпускаются основы ПКЭ, адаптированные под потребности как региональных потребителей, так и зарубежных заказчиков. Добавки ПКЭ являются продуктами высокой химической технологии и для производства, и для контроля качества которых требуются высококвалифицированные кадры и хорошо оснащенная лаборатория. Поэтому на каждом из предприятий компании сформированы профессиональные и хорошо оснащенные химические группы.
Современные вызовы
Анализ поступающих заявок на подборы составов бетонных смесей и бетонов показывает, что в бетонной отрасли есть несколько часто встречающихся непростых запросов.
1. Длительная сохраняемость подвижности бетонных смесей от 6 часов и более.
2. Высокая ранняя прочность бетона класса В50 и выше (например, 60-80% от требуемой прочности на 2 сутки без тепловой обработки).
3. Получение бетонов с требуемыми характеристиками по долговечности при низком качестве заполнителей. Для многих регионов нашей страны – это проблема номер один. Причем проблема не только России, но общемировая. Например, при строительстве небоскреба Бурдж-Халифа в ОАЭ песок для бетонных смесей завозили из Австралии.
4) Применение в бетонных смесях минеральных добавок для замещения части цемента. Это связано часто с необходимостью снизить себестоимость бетонных смесей.
Ниже представлены несколько технологических решений с добавками на основе ПКЭ производства компании АО «Полипласт», которые помогли решить некоторые из этих задач.
Сохранение подвижности бетонной смеси 8-16 часов
Требования к бетонной смеси и бетону:
1) сохранение подвижности бетонной смеси П5 – до 8 часов без изменения, через 16 часов не менее 12 см;
2) начало схватывания бетонной смеси не позднее 24 часов;
3) прочность через 32 часа не менее 1,5 МПа.
4) В30П4 F(2)300 W12, Rтр-38,4 МПа
В процессе работы пришлось подобрать композицию ПКЭ-добавок, которые по очереди включались в работу. При этом через 8 часов подвижность снижалась плавно. Полученные результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1. Сохраняемость подвижности бетонной смеси 8-16 часов
Материалы: Цемент: Мальцевский ЦЕМ I 42,5Н ЖИ (Евроцемент групп); Песок 1 класса с Мкр-2,3-2,5; Щебень из гранита фр. 3-10, фр.5 -20
| Добавка | ОК, см | Сохраняемость подвижности БС, см | Плотность БС, кг/м3 | Воздухововлечение, % | Прочность Rсж, МПа % от класса Плотность бетона, кг/м3 | |||
| Название добавки | Дозировка, % | н.тв. 32ч. | н.тв.7 сут. | н.тв28 сут | ||||
| Линамикс ПК тип 7 | 1,19 | 22 | (1 ч)-23 (6 ч)-23 (8 ч)-22 (9 ч)-22 (10 ч)-21 (12 ч)-19 (14 ч)-16,5 (16 ч)-12 | 2390 | 5,5 | 2,9 2420 | 49,6 2400 | 55,3 2384 |
| Полипласт Аэро 815 | 1,09 | |||||||
Ранняя прочность самоуплотняющегося высокопрочного бетона
Требования к бетонной смеси и бетону:
1) сохранение подвижности самоуплотняющейся бетонной смеси П5 – до 3 часов в диапазоне расплыва конуса 60-70 см;
2) начало схватывания бетонной смеси не позднее 24 часов;
3) прочность через 2 суток не менее 70% от требуемой для В60 (Rтр-75,0 МПа).
В данном случае мы подобрали сочетание поликарбоксилатов с взаимным синергетическим усилением замедления потери подвижности бетонной смеси и ускорения структурообразования в начальные сроки твердения бетона. Полученные результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2. Ранняя прочность самоуплотняющегося высокопрочного бетона
Материалы: Цемент: Мальцевский ЦЕМ I 42,5Н (Евроцемент) НГЦТ-25,25; Песок 1 класса с Мкр-2,4; Щебень из гранита, фр. 5-10; минеральный порошок МП-1; органоминеральный модификатор бетона МБ 2-50С
| Добавка | В/Ц | РК, см | Сохраняемость подвижности БС, см | Плотность БС, кг/м3 | Прочность Rсж, МПа % от класса Плотность бетона, кг/м3 | |||
| Название добавки | Дозировка, % | н.тв. 2 сут. | н.тв. 7 сут. | н.тв 28 сут | ||||
| Полипласт Таргет тип 2 | 1,4 | 0,26 | 66 | (3ч)-65 | 2409 | 60,6 2410 | 69,4 2409 | 88,2 2410 |
Продолжение следует…
Формат статьи не позволяет рассказать обо всех решениях, которые предлагают нашим клиентам инженеры и технологи компании «Полипласт». И мы не останавливаемся на достигнутом. В настоящее время заканчиваются испытания добавки для бетонных смесей, которая позволит решить проблему реакционноспособных заполнителей для бетона, повысить коррозионную стойкость в агрессивных средах, чтобы улучшить долговечность бетонных конструкций.
Библиографический список:
1. Рамачандран В.С. Добавки в бетон. Справочное пособие, Стройиздат., М., 1988.
2. Pierre-Claude Aitcin, Robert Flatt, Science and Technology of Concrete Admixtures, Woodhead Publishing, 2015.
3. Wolfram Schmidt, Rheology Modifying Admixtures: The Key to Innovation in Concrete Technology – A General Overview and Implications for Africa, Chemistry and Materials Research, Vol.5 2013.
