|
Пластифицированный портландцемент
— гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением
портландцементного клинкера и гидрофильной поверхностно-активной добавки при
обычной дозировке гипса. В качестве поверхностно-активного вещества применяют
концентраты сульфитно-дрожжевой бражки в количестве 0,15—0,25% массы цемента
в пересчете на сухое вещество. По прочностным показателям пластифицированный
портландцемент не отличается от обычного портландцемента (имеет марки 400, 500,
550 и 600). Главная его особенность заключается в повышении пластичности
бетонной смеси. В результате:
снижается трудоемкость при укладке бетонной смеси,
ускоряется бетонирование и повышается качество укладки бетона в сооружениях;
уменьшается расход портландцемента в бетоне в результате
меньшей дозировки цемента и воды (цементного теста) при сохранении заданной
пластичности бетонной смеси;
повышается прочность и морозостойкость бетона за счет
снижения водоцементного отношения при сохранении заданной пластичности
бетонной смеси.
Технология пластифицированного портландцемента была
разработана С. В. Шестоперовым, П. А. Ребнндером, Г. Скрамтаевым, С. М.
Рояком, Ю. С. Малини- ным, Цемент этот изготовляют на заводах С помощью точного
дозирующего устройства, равномерно подающего сульфитно-дрожжевую бражку в
цементную мельницу при помоле клинкера. Выпускают пластифицированный
портландцемент тех же марок, что и портландцемент. Пластификации могут
подвергаться разновидности портландцемента, а также пуцнолановый
портландцемент и шлакопортландцемент.
В качестве пластификатора цемента применяют смесь
кальцисво-натриевых (аммониевых) солей лигно- сульфоновых кислот с примесью
редуцирующих веществ. Они выпускаются в виде концентратов сульфитно^
дрожжевой бражки в зависимости от содержания в них сухих веществ двух марок:
КБЖ и КБТ (ОСТ 81-79-74). СДБ представляет собой густую вязкую
темно-коричневого цвета жидкость со специфическим запахом. Вязкость ее, как
коллоидного раствора, зависит от концепт- рации и температуры; при понижении
температуры вязкость СДБ 50% концентрации существенно увеличивается.
Очень ценна способность малых количеств
поверхностно-активных адсорбирующихся добавок интенсифицировать процессы
механического измельчения твердых тел (см. гл. 2). При добавке СДБ на
поверхности цементных зерен образуется коллоидно-адсорбционная пленка
лигносульфоната кальция. Эта пленка, покрывая поверхность цементного зерна и
возникающих гидрат- ных новообразований, удерживает толстый слой воды,
частично связанной с поверхностью непосредственно молекулярными силами и
частично удерживаемой адсорбционным слоем поверхностно-активного вещества.
Эти достаточно толстые адсорбционно-гидратные слои воды на
поверхности цементного зерна увеличивают подвижность (текучесть) цементной растворной
или бетонной смеси, так как ослабляют силы сцепления между зернами цемента и
являются как бы гидродинамической смазкой. Вместе с тем они затрудняют диф^
фузию воды к поверхности цементного зерна, что тормозит гидратацию клинкерных
минералов. Аналогичное действие оказывают молекулярно-растворимые в воде и
молекулярно-адсорбирующиеся сахара, являющиеся составной частью СДБ. Эти
сахара не только не препятствуют пластифицирующему действию сульфитно-спир-
товой барды, но и, в известной степени, даже обусловливают его.
Необходимо, однако, иметь в виду, что образовавшиеся на
поверхности адсорбционные слои активного органического вещества не только не
содействуют росту гид- ратных образований (зародышей кристаллов), но и сильно
замедляют их рост. Это приводит к образованию при гидратации значительно
большего числа центров кристаллизации, причем кристаллы оказываются более
мелкими. Происходит так называемое адсорбционное модифицирование кристаллов.
Данные исследований под электронным микроскопом показывают, что изменяется
также и форма кристалликов. Это особенно заметно у гидроалюминатов кальция,
которые в присутствии небольших добавок СДБ выкристаллизовываются уже не в
виде гексагональных симметричных пластинок, а в виде длинных игл.
Итак, вследствие адсорбции поверхностно-активного вещества
сцепление между цементными зернами ослабевает и между ними появляется
жидкостное трение. В результате увеличивается жидкотекучесть растворной или
бетонной смеси, что является основным показателем пластификации. На основе
многочисленных экспериментальных и производственных данных можно сделать
вывод, что у растворных и бетонных смесей, изготовленных на
пластифицированных портландцементах, подвижность увеличивается (
Увеличение пластичности растворных и бетонных смесей дает
возможность снизить водоцемеитное отношение. В 13 приведены данные о
пластичности и водоцементном отношении растворов и бетонов, изготовленных на
обыкновенном и пластифицированном портландцементах. Следовательно, понижение
водоце- ментного отношения вызывает повышение средней плотности.
Процессы твердения пластифицированного портландцемента,
содержащего 0,15—0,25% концентрата СДБ, зависят, в первую очередь, от
минералогического состава клинкера, содержания в цементе гипса и активных
добавок, а также от тонкости помола цемента. Современные пластифицированные
нементы с расчетным содержанием в клинкере 55—65% C3S и менее 8% СзА, при
обычной дозировке гипса и удельной поверхности цемента 3000 см2/г, почти не
отличаются по прочностным показателям в растворе состава 1:3 (в стандартные
сроки испытания) от обыкновенного портландцемента. Повышенная пластичность
стандартных растворов состава 1:3 позволяет при сохранении заданной прочности
уменьшить водоцементное отношение, что является одним из самых важных
факторов, определяющих повышение прочности при увеличении плотности и значительном
улучшении ряда других важных свойств бетона. Можно получить также бетон с
запроектированной прочностью при нужной пластичности, но при некотором
снижении (на 8—10%) удельного расхода цемента. Характерная особенность
пластифицированного портландцемента—несколько замедленные сроки схватывания
цементного теста.
При использовании пластифицирующего эффекта и сокращении
вследствие этого расхода цемента на 8— 10% прочность бетона с добавкой
концентратов СДБ не снижается. При некотором уменьшении содержания
редуцирующих веществ в СДБ можно получить более высокую прочность цемента,
что позволит еще в боль- _ шей степени сократить расход цемента.
Применение пластифицированного портландцемента не снижает
прочности сцепления бетона с арматурой, тепловыделение у пластифицированного
портландцемента почти такое же, как и у портландцемента при условии, что
количество добавки СДБ будет соответствовать содержанию алюминатов и гипса в
цементе. Для пластифицированного портландцемента показательны сравнительно
меньшие размеры объемных изменений
(усадки и расширения); желательно, чтобы твердение его в
течение не менее чем первых 15 сут после затворения проходило во влажной
среде.
При пропариваиии бетона на пластифицированном
портландцементе следует учесть, что при малой (несколько часов) выдержке
отформованного бетонного изделия в процессе пропаривания на верхней его грани
образуется пористый, легко отделяющийся слой толщиной в несколько
миллиметров. При большей выдержке, которая должна устанавливаться для каждого
вида цемента, этого не бывает. Пропаренный бетон отличается высокой
плотностью и прочностью. Концентраты СДБ придают цементу способность к
воздухововлечению и образованию в затвердевшем камне замкнутых пор, что
является одной из важнейших причин повышения морозостойкости бетона
Установлено, что превышение установленной дозировки СДБ
может значительно замедлить твердение цемента. Растворы и бетоны будут иметь
пониженную прочность не только через 28 сут твердения, но и в более поздние
сроки.
Применение пластифицированного портландцемента
обусловливает улучшение некоторых других строительно-технических свойств
бетона — деформативной способности, ползучести. В меньшей степени проявляются
деформация усадки и способность к трещинообразованию. Наблюдается иногда
ускорение сроков схватывания у пластифицированных высокоалюмипатпых
портландцементов, что можно предотвратить несколько большей добавкой воды.
НИИЦементом и ВНПОбумпромом разработан способ получения
эффективной пластифицирующей добавки к цементу ЛСТМ-2 на основе недефицитных
технических лигносульфонатов. При помоле портландцемента маоок 500 и выше дозировка
добавки составляет 0,14— 0,22%, что способствует повышению удельной
поверхности цемента на 300—700 см2/г и увеличению производительности мельницы
на 10—12%. Стоимость ЛСТМ-2 в 5—6 раз ниже стоимости меламин- и
нафталинформаль- дегидного суперпластификаторов.
|