Суперпластификаторы
Суперпластификаторы "СТРОЙМОСТ "ДОК ПЛАСТ" и "СТРОЙМОСТ "ДОК ПЛАСТ Профи"
Химические добавки для бетонов и строительных растворов
Суперпластификаторы
"СТРОЙМОСТ "ДОК ПЛАСТ" и "СТРОЙМОСТ "ДОК ПЛАСТ Профи"

 


1. Высокое качество бетонных и железобетонных конструкций и сооружений является результатом целого комплекса мероприятий: правильный подбор состава бетонной смеси обеспечивающий необходимые технологические и физико-механические свойства бетона; надлежащая организация производства работ; использование обоснованных технологических приемов приготовления, транспортирования, укладки бетонной смеси и ухода за бетоном.

С точки зрения материаловедения, получить бетоны с заранее заданными структурой и свойствами и высокими качественными показателями можно следующими путями:
разработка и производство новых вяжущих и заполнителей; создание органических и неорганических модифицирующих добавок в виде механических смесей из серийно производимого сырья; синтез новых органических и неорганических модифицирующих добавок различной химической природы и строения.

Важной технологической характеристикой бетонной смеси является ее консистенция, обеспечивающая возможность ее укладки в опалубку с надлежащим уплотнением.
Бетонные смеси ГОСТ 7473-94 "Смеси бетонные. Технические условия" по показателю удобоукладываемости подразделяет на три группы: сверхжесткие (СЖ), жесткие (Ж) и подвижные (П). Для монолитного бетонирования и изготовления вибролитых изделий и конструкций используют подвижные смеси с маркой по подвижности П2-П4 (осадка эталонного конуса от 5-9 до 16-20 см).

Одним из важных и наиболее распространенных путей получения технологичных бетонных смесей и качественных бетонов состоит в ведении в бетонные смеси пластифицирующих добавок, обеспечивающих уменьшении вязкости и увеличении подвижности с одновременным уменьшением водосодержания.

Как теория, так и опыт подтверждают огромное влияние химической природы пластификатора и размера и формы его молекул на эффективность пластифицирующего действия и на его совместимость с компонентами бетонной смеси.

К настоящему времени сформулированы и являются общепризнанными некоторые общие требования, которым должен удовлетворять пластификатор.

Так, молекулы пластификатора должны обладать высокой внутренней подвижностью - способностью к конформационным превращениям и при совмещении с компонентами бетонной смеси, наиболее эффективно повышать термодинамическую устойчивость пластифицированной системы в диапазоне температур, охватывающим температуры переработки и эксплуатации.

При пластификации сильные энергетические взаимодействия между компонентами бетонной смеси, приводящие к отрицательным значениям энтропии смешения и не благоприятствующие их взаимному смешению, исключаются за счет большой гибкости молекул пластификатора.

При прочих равных условиях пластификаторы, молекулы которых обладают возможно большей внутренней подвижностью, всегда лучше совмещаются с компонентами бетонной смеси и обеспечивают их наилучшее смешение с получением наибольшей гомогенности структуры.

В последние годы активно расширяется применение зарубежных добавок - суперпластификаторов на основе меламиновых смол.

В настоящее время распространение также находят зарубежные добавки - гиперпластификаторы на основе карбоксилатов - смешанных или соосажденных солей металлов П группы Периодической системы элементов.

Основным свойством, отличающим гиперпластификатор от суперпластификатора, является способность первого снижать вязкость бетонной смеси при очень малой концентрации в смеси. Однако применение гиперпластификаторов сдерживается их высокой стоимостью.

На отечественном строительном рынке представлены зарубежные суперпластификаторы и гиперпластификаторы "Mapeplast LA", "Mapeplast LA Powder", "Mapeplast PT1", "Arcon-Fluid SCC", "Centrament", "Muraplast", "Rheobuild 1000", "Поззолит 475-F" и другие, повышающие удобоукладываемость бетонных и растворных смесей.

В нашей стране уровень разработок пластификаторов для бетонов и строительных растворов находится на менее высоком, по сравнению с зарубежным, уровне.

Ассортимент пластифицирующих добавок ограничивается, в основном, применением продуктов на основе жидких и порошкообразных лигносульфонатов ЛСТ, ЛСТМ, ЛСБУ и ЛСТИ и С-3, являющихся модифицированным крупнотоннажным отходами производства целлюлозы, образующихся в процессе сульфитной делигнификации древесины.

Применяются также сульфитно-дрожжевая бражка СДБ, поверхностно-активный щелок ПАЩ-1 и другие добавки, с трудом поддающиеся идентификации химического состава. Введение пластификаторов на основе лигносульфонатов в бетонную смесь резко увеличивает ее подвижность - 16-18 см вместо 10-12 см для смесей такого же состава без добавок.

Наибольшей популярностью у строителей и производителей товарного бетона, ЖБК и ЖБИ пользуется суперпластификатор (разжижитель) - лигносульфонат нафталина С-3.

Необходимо отметить, что большинство пластифицирующих добавок неблагополучны в части воздействия на организм человека и окружающую среду и также могут снижать долговечность строительных конструкций.

Так, добавка С-3 содержит опасные в биологическом отношении фенол, формальдегид и производные нафталина. Недостатком добавки С-3 является также содержание в нем 6-10% сульфата натрия NaSO4 - активного высолообразующего агента, являющегося причиной появления стойких высолов на поверхности бетона, бетонных изделий и кладочного раствора и который даже при малых концентрациях может способствовать возникновению сульфатной коррозии бетона.

Высокая стоимость зарубежных материалов и недостаточно высокий уровень развития отечественного производства предопределили поиск новых подходов к решению проблемы создания пластификаторов нового поколения для получения, по сравнению с существующими более прочных, плотных, непроницаемых, коррозионностойких, долговечных и технологичных бетонов.

2. В результате проведенной работы автором настоящей статьи была разработана концепция конденсационной пластификации бетонных смесей, созданы рецептуры и ООО "НПФ ”СТРОЙМОСТ” освоено серийное промышленное производство суперпластификаторов ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” и ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи”.

В основу концепции конденсационной пластификации положены классические представления об устойчивом равновесии молекул в постоянно деформируемом веществе (теле) и способы сохранения достигнутого равновесия после снятия напряжений растяжения, сжатия и сдвига. Новая концепция позволила преодолеть ставшим классическим парадокс (стереотип мышления), который заключается в том, что пластификация бетонной смеси на стадии приготовления диктует необходимость обязательной вибрационной обработки при переделе смеси в изделия и конструкции.

Поясним. Увеличение подвижности смеси традиционно достигается снижением ее плотности (количества вещества в единице объема) за счет уменьшения межмолекулярного взаимодействия, то есть за счет уменьшения внутренней энергии в единице объема системы. Известно, что снижение плотности бетона на 1% приводит к уменьшению его прочности на 3-5%.

По мнению автора статьи, для бетона, являющегося конструкционным материалом, одной из основных характеристик которого является именно прочность, ее снижение за счет используемого сегодня приема пластификации, основанного на снижении межмолекулярного взаимодействия, просто недопустимо.

Поэтому энергетическое обеднение системы, проведенное на стадии приготовления бетонной смеси вынужденно преодолевается дополнительным внесением энергии в систему извне за счет вибрации и температуры – энергоемких и дорогостоящих процессов, приводящих к повышению межмолекулярного взаимодействия и увеличению плотности смеси и получению прочного бетона.

Согласно же новой концепции, суть эффективной пластификации заключается не в снижении вязкости смесей за счет уменьшения межмолекулярного взаимодействия – разжижения (разуплотнения), как при использовании традиционных пластификаторов на основе лигносульфонатов, меламиновых смол и карбоксилатов, а в повышении плотности (конденсации вещества) и механической прочности (тиксотропии) бетонных смесей путем создания в них максимальных нормальных внутренних напряжений сжатия с одновременной минимизацией тангенциальных внутренних напряжений.

Использование нового подхода позволило разработать новые суперпластификаторы для бетонов и строительных растворов ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” и ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи”.

Суперпластификаторы ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” и ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи” производятся серийно и рекомендованы для изготовления подвижных бетонных и растворных смесей при изготовлении монолитного бетона, фибробетона, набрызг-бетона, пенополистиролбетона, ячеистого бетона, кладочного раствора и вибролитых и вибропрессованных ЖБИ и ЖБК, тротуарных и фасадных плит.

Суперпластификаторы представляют собой готовые к применению водные составы на основе комплексных органических и неорганических солей; не имеет раздражающего запаха; не содержат сульфатов, фенола, формальдегида и нафталина и не оказывают вредного воздействия на человека и окружающую среду - рекомендованы для производства бетонов и строительных растворов в строительных объектах, в том числе предприятий пищевой промышленности, бассейнов, резервуаров с питьевой водой (Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.01.16.249.П.000625.01.07), пожаробезопасны.

Несомненным достоинством суперпластификаторов является их способность не только не провоцировать появление, но и сдерживать образование высолов на кирпичной кладке из засоленного кирпича или с применением кладочного раствора, приготовленного с использованием цемента с большим содержанием высолообазующих компонентов.

Бетонные и растворные смеси с суперпластификаторами ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” и ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи” не имеют водо- и раствороотделения, снижают давление в бетононасосе и трубопроводах при торкретировании и позволяют получать прочные и плотные покрытия и регулировать фактуру поверхности.

Кладочный раствор изготовленный с использованием суперпластификаторов отличается пластичностью, не прилипает к инструменту, не стекает со стены и не загрязняет кладку.

Сравнительные испытания добавок С-3, ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” и ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи” проведенные независимой испытательной лабораторией ФГУП ”НИИМосстрой” показали, что все они в одинаковой степени увеличивают подвижность смесей. Однако суперпластификаторы ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” и ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи” в большей степени, чем С-3 увеличивают прочность при изгибе и сжатии при всех сроках твердения (3, 7 и 28 суток твердения). Суперпластификаторы ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” и ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи” одинаково просты в применении в условиях строительной площадки и производства – вводятся в бетонную смесь вместе с водой затворения или непосредственно в бетонную смесь в смесителе. Важным преимуществом, по сравнению с существующими пластификаторами, является возможность введения суперпластификаторов ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” или ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи” в бездобавочную непластифицированную бетонную смесь в автобетоносмесителе с последующим перемешиванием в течение 10-15 минут во время транспортировке смеси на место применения. Суперпластификаторы ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” и ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи” могут использоваться в сочетании с другими химическими добавками для бетонов и строительных растворов – замедляющими и ускоряющими твердение, воздухововлекающими, противоморозными, гидрофобизирующими и т.д.Суперпластификаторы могут транспортироваться в неотапливаемых контейнерах и храниться в неотапливаемых складах холодное время года: ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” не замерзает (не коагулирует и не кристаллизуется) до минус 10°С, ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи” до мину 40°С. Суперпластификаторы ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” и ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ Профи” имеют практически одну и ту же химическую природу, но отличаются расходом, что позволяет обеспечить наибольшее удобство при их дозировании при пластификации бетонных и растворных смесей и их транспортировке и хранении.

Расход ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ” составляет 0,2 л на 1 м³ бетонной или растворной смеси (на 350-460 кг цемента) и его удобнее использовать на строительной площадке, в том числе в условиях малоэтажного и частного строительства.

Расход ”СТРОЙМОСТ ”ДОК ПЛАСТ”, составляющий 1 л на 5 м³ бетонной или растворной смеси, более подходит для производства товарного бетона для монолитного бетонирования на РБЗ и в условиях производства на заводах ЖБИ и ЖБК.