В статье приведены сведения о применении синтезированных алюмосиликатов в сухих строительных смесях. Показано, что алюмосиликаты обладают влагоудерживающей способностью. Установлено уменьшение количества портландита в цементных композитах с добавкой синтезированных алюмосиликатов. Композиционное цементное вяжущее с применением синтезированных алюмосиликатов характеризуется более быстрым набором прочности. Введение в рецептуру синтезированной добавки приводит к повышению прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 90 суток воздушно-сухого твердения на 19,9-70,1% в зависимости от содержания добавки.
УДК 691
В.И. ЛОГАНИНА, доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Управление качеством и технологии строительного производства», К.В. ЖЕГЕРА, аспирант, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Для регулирования структуры и свойств сухих строительных смесей и покрытий на их основе в рецептуру вводят различные модифицирующие добавки [1, 2, 3, 4, 5]. Нами предложено применять при изготовлении плиточного клея синтезированные алюмосиликаты [6]. Синтез алюмосиликатов заключался в их осаждении из раствора сульфата алюминия Al2(SO4)3 при добавлении силиката натрия с последующим промыванием осадка водой.
При оценке химического состава синтезированных алюмосиликатов установлено, что преобладают оксиды кремнезема, составляющие 55,45% [7]. При разработке рецептуры плиточного клея применялся Вольский портландцемент марки 400. Оценивалось влияние добавок на структурообразование цементных систем.
Анализ полученных экспериментальных данных свидетельствует о том, что композиционное цементное вяжущее, содержащее синтезированные алюмосиликаты, имеет более высокое значение нормальной густоты цементного теста, составляющее 34-43% в зависимости от содержания добавки. Наблюдается ускорение сроков схватывания. Так, у цементного теста без добавки начало и конец схватывания составляют, соответственно, 2 ч 30 мин. и 5 ч, а у композиционного вяжущего, содержащего 20% алюмосиликатов, – 40 мин. и 1 ч 30 мин. С увеличением содержания алюмосиликатов в композиционном вяжущем сроки схватывания ускоряются.
Был изучен характер изменения показателя рН жидкой фазы цементного теста различного состава от момента затворения до начала схватывания. Все образцы приготовлены с равным водоцементным соотношением, составляющим В/Ц=0,6. Определение величины показателя рН жидкой фазы цементного теста осуществлялось при помощи иономера «Аквилон» pH-410, замеры показателя рН производились сразу после приготовления теста, затем через каждые 5 мин.
Установлено, что для жидкой фазы цементного теста контрольного образца характерно более высокое начальное значение показателя рН, составляющее 12,08. Для цементного теста (контрольный состав, без добавки) характерно быстрое увеличение показателя рН, от значения 12,08 до 12,9 за 17 мин.
Рост показателя рН цементного теста от момента затворения объясняется повышением концентрации гидроксида кальция в жидкой фазе за счет выделения Са(ОН)2 при гидролизе трехкальциевого силиката. При введении в рецептуру цементного теста синтезированной добавки в количестве 10 и 20% от массы цемента наблюдается снижение рН, соответственно, до 11,88 и 11,50. Наблюдается более медленное увеличение показателя рН.
Механизм понижающего влияния добавок на основе синтезированных алюмосиликатов на величину показателя рН, на наш взгляд, заключается в том, что, с одной стороны, в цементном тесте происходит взаимодействие между гидроксидом кальция и синтезированными алюмосиликатами, с другой стороны, очевидно, происходит снижение растворимости Са(ОН)2. Установлено, что количество портландита в контрольных образцах в возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения составляет 13%, а с применением синтезированных алюмосиликатов в количестве 10% и 20% от массы цемента – соответственно, 11% и 6,5%.
Кроме того, выявлено, что алюмосиликаты обладают влагоудерживающей способностью, что создает более благоприятные условия для твердения цемента в воздушно-сухих условиях. В возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения влагосодержание контрольных образцов (без добавок) составляло 0,32%, а с добавкой синтезированных алюмосиликатов в количестве 30% от массы цемента – 2,17%.
По сравнению с традиционными добавками (Bermocool, метилцеллюлоза) добавка синтезированных алюмосиликатов при одинаковом содержании (1% от массы цемента) также обладает большей водоудерживающей способностью. Влагосодержание цементных образцов с добавками Bermocool 425, метилцеллюлоза марки FMC 2094 составляет, соответственно, 0,39% и 0,35%, а с добавкой синтезированных алюмосиликатов – 1,42%.
Структурообразование цементного теста дополнительно оценивалось по кинетике тепловыделения. Результаты исследований приведены на рис. 1.
Из представленных данных видно, что минимальное тепловыделение характерно для контрольного состава (рис. 1, кривая 1). Максимальная температура, составляющая 26°С, достигается по истечении 565 мин. При введении в цементное тесто синтезированных алюмосиликатов в количестве 10% и 20% от массы цемента максимальное тепловыделение образцов наблюдается по истечении 530 мин. и 420 мин., соответственно, 26,5°С за и 29°С (рис. 1, кривые 2 и 3).
Композиционное цементное вяжущее с применением синтезированных алюмосиликатов характеризуется более быстрым набором прочности (рис. 2). Анализ экспериментальных данных свидетельствует, что введение в рецептуру синтезированной добавки приводит к повышению прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 90 суток воздушно-сухого твердения на 19,9-70,1% в зависимости от содержания добавки по сравнению с образцами на основе контрольных составов (без добавки).
Таким образом, предлагаемая добавка на основе синтезированных алюмосиликатов может с успехом применяться в качества водоудерживающей и структурообразующей добавки в сухих строительных смесях.
Библиографический список
1. Баженов Ю.М. Оценка технико-экономической эффективности нанотехнологий в строительном материаловедении [Текст] / Ю.М. Баженов, Е.В. Королёв // Строительные материалы. – 2009, № 6, с. 66-67.
2. Строкова В.В. Свойства синтетических нанотубулярных гидросиликатов / В.В. Строкова, А.И. Везенцев, Д.А. Колесников, М.С. Шиманская // Вестник БГТУ им. Шухова. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2010, № 4, с. 30-34.
3. Логанина В.И. Исследование закономерностей влияния золя кремниевой кислоты на структуру и свойства диатомита [Текст] / В.И. Логанина, О.А. Давыдова, Е.Е. Симонов // Строительные материалы. – 2011, № 12, с. 63.
4. Логанина В.И., Свойства известковых композитов с силикатсодержащими наполнителями [Текст] / В.И. Логанина, Л.В. Макарова, К.А. Сергеева // Строительные материалы. – 2012, № 3, с. 30-31.
5. Логанина В.И. Перспективы изготовления органоминеральной добавки на основе отечественного сырья [Текст] / В.И. Логанина, Н.А. Петухова, В.Н. Горбунов, Т.Н. Дмитриева // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2009, № 9, с. 36-39.
6. Жданов С.П., Егорова Е.П. Химия цеолитов. – М.: Наука, 1968.
7. Логанина В.И., Реологические свойства композиционного известкового вяжущего с применением синтетических цеолитов [Текст] / В.И. Логанина, С.Н. Кислицына, Л.В. Макарова, М.А. Садовникова // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2013, № 4, с. 37-42.
