Суперпластификаторы используются для разжижения бетона в полевых условиях. Большинство суперпластификаторов помогают поддерживать высокие показатели просадки в течение 30-45 минут.
Но некоторые портландцементы не очень хорошо ведут себя при использовании суперпластификаторов. Эта проблема становится понятной только при детальном изучении способа действия суперпластификаторов.
Реактивность и совместимость цемента и суперпластификатора
Очевидно, что невозможно объяснить мельчайшие подробности работы суперпластификаторов. Но среди множества проблем наиболее актуальной является проблема потери просадки, которая наблюдается при изготовлении высокоэффективного бетона.
Когда цель состоит в том, чтобы создать большую величину просадки при меньшем соотношении вода/цемент, возникает упомянутая проблема.
Как правило, при производстве высокоэффективного бетона используется 120-135 л/м3 воды затворения по сравнению с количеством воды в обычном бетоне 160-180 л/м3. Это значение зависит от содержания увлеченного воздуха, максимального размера крупного заполнителя, природы и других сопутствующих факторов.
С одной стороны, на реологию высокоэффективного бетона в основном влияют:
- скорость, с которой различные минеральные фазы портландцемента реагируют с молекулами воды
- скорость захвата молекул суперпластификаторов соединениями, которые образуются вновь при контакте воды и портландцемента.
Гемигидраты кальция (Парижский гипс), которые образуются при дегидратации гипса, и эттрингит (который образуется в интерстициальной фазе) являются двумя фазами, которые потребляют значительное количество воды и демонстрируют быструю гидратацию.
В большинстве исследований отмечается, что при добавление суперпластификаторов в портландцементих молекулы адсорбируются на ди- и трикальциевых силикатах. Это позволяет эффективно контролировать их гидратацию или существенно замедлять ее в необходимых ситуациях.
Сайт реологическая реактивность цемента можно назвать скорость, с которой молекулы воды потребляются цементом в первый момент затворения.
Видно, что в процессе гидратации также расходуется определенное количество суперпластификаторов. Потребление молекул суперпластификатора в первый момент после смешивания квалифицируется как совместимость цемента и суперпластификатора.
Очень трудно изготовить высокоэффективный бетон с очень низким водоцементным отношением, чтобы он все еще имел величину просадки 50 мм через 30 минут при начальной величине просадки 200 мм.
Замечено, что с течением времени поверхность бетона становится блестящей. И нецелесообразно добавлять больше суперпластификатора с намерением увеличить величину просадки, так как в смеси не хватает воды.
В таких ситуациях может потребоваться небольшое количество воды для мгновенного восстановления просадки, но полученная величина просадки будет потеряна после проведения реакции в ней.
Таким образом, оптимизация высокоэффективного бетона для конкретного места может быть проведена путем проведения следующих исследований:
Теоретического метода для определения вышеуказанного поведения не существует. Поэтому необходимо действовать методом проб и ошибок.
Реопомпа для изучения поведения суперпластификаторов и цемента
Эмпирический тест был разработан в Университете Шербрука. Метод оказался эффективным и чрезвычайно надежным.
Большое разнообразие цементов, различающихся по содержанию трехкальциевого алюмината, тетракальциевого алюмоферрита, известнякового наполнителя, ди- и трехкальциевых силикатов и цементов с различной тонкостью помола, совместимо с тестом. Вся конструкция называется реопомпой.
Испытание включает в себя установку небольшого модифицированного насоса, который будет рециркулировать цементный раствор с водоцементным отношением 0,35. В состав цементного раствора входит эталонный суперпластификатор нафталин.
Дозировка зависит от типа цемента, который используется для приготовления цементного раствора. Дозировка осуществляется в течение четырех минут.
Как показано на рисунке 1, измеряется время прохождения 1 л приготовленного цементного раствора через конус Марша. Этот конус Марша используется для проверки текучести бентонита в нефтяной промышленности.
После завершения измерения начального времени затирка помещается в другой пластиковый контейнер и подвергается непрерывному перемешиванию до следующего измерения. Следующее измерение проводится через 40 минут.
Таким образом, начальная реактивность и совместимость выбранного цемента с указанным суперпластификатором определяется в течение часа при использовании одного мешка цемента. Реопомпы никогда не выходили из строя, даже при использовании с бетоном для измерения потери просадки.
Схематическая диаграмма, представляющая реопомпу
Реопомпа также может быть использована для определения дозировки замедлителя, когда необходимо замедлить потерю просадки или определить совместимость различных суперпластификаторов с определенным типом цемента.
Проблемы выбора подходящего суперпластификатора для высокоэффективного бетона
Очень важно тщательно подобрать различные компоненты для изготовления высокоэффективного бетона. Производители бетона не обладают полными знаниями в этой области и сталкиваются со следующими проблемами.
1. Проблемы физического характера: Из-за ограниченного количества бункеров и обслуживания постоянного клиента, предприятия допускают небольшую свободу действий в этой области.
2. Проблемы экономического характера: Исходя из географического положения, в первую очередь востребованы те ресурсы, которые доступны на местном уровне и экономически выгодны, затем выбираются другие.
3. Проблемы, связанные с социальной природой: Ограничение выбора суперпластификатора из-за связи с известными цементными или карьерными компаниями. Производители бетона могут иметь личные дела с любой из цементных компаний, что ограничивает разнообразие выбора.
Выбор суперпластификатора для высокоэффективного бетона
Ниже приведены некоторые общие правила, которым должен строго следовать каждый производитель бетона для достижения желаемого результата:
Тип суперпластификатора
Ориентируясь только на содержание твердого вещества, рекомендуется использовать нафталиновые суперпластификаторы по сравнению с меламиновыми. Нафталиновые суперпластификаторы продаются с содержанием твердого вещества от 40 до 42 %.
Меламиновые суперпластификаторы продаются с содержанием твердого вещества от 22 до 30 %. Новые меламиновые суперпластификаторы, как утверждается, имеют содержание твердого вещества 40 %.
Опыт показывает, что эффективность суперпластификаторов зависит от следующих параметров:
Отсюда можно сделать вывод, что выбор суперпластификатора зависит не только от содержания твердых частиц, но и от экономической эффективности, то есть от количества долларов, которые необходимо потратить для достижения желаемой обрабатываемости.
Другими факторами, влияющими на выбор суперпластификатора, являются технические и коммерческие проблемы. К ним относятся такие факторы, как качество услуг, предлагаемых компанией по производству добавок, постоянство качества суперпластификатора, регулярность поставок суперпластификатора и доверие к компании по производству добавок.
Выбор суперпластификаторов может быть сделан только с учетом технических факторов. Например, меламиновые суперпластификаторы были выбраны некоторыми производителями строительных смесей, поскольку они обеспечивают поверхности без пузырьков.
В Северной Америке по коммерческим причинам для производства бетона чаще всего выбирают меламин. В основном это объясняется тем, что рыночный статус меламинового суперпластификатора был очень хорошим. Но теперь, когда использование высокоэффективного бетона распространилось по всему миру, использование нафталинового суперпластификатора также возросло.
Марка суперпластификатора
Количество производителей суперпластификаторов, будь то нафталин или меламин, очень ограничено. Это приводит к появлению нескольких коммерческих суперпластификаторов, которые имеют один и тот же реактор и демонстрируют схожие свойства.
Происхождение некоторых коммерческих суперпластификаторов можно определить, проанализировав их инфракрасный спектр и подвергнув соответствующие твердые вещества термическому анализу.
Тип суперпластификатора от бренда
Было время, когда один суперпластификатор был доступен только там, где у подрядчиков не было другого выбора. Но сейчас это не так.
Один бренд предлагает различные виды суперпластификаторов. Определение того, какие продукты из одного и того же продукта следует выбрать, занимает много времени.
Портландцемент можно разделить на различные типы. Но каждый тип имеет свои характеристики, на которые влияют различные факторы. Суперпластификаторы с различными типами действительно демонстрируют изменчивость характера, но она меньше по сравнению с портландцементом.
Это объясняется тем, что суперпластификаторы производятся по прямому технологическому процессу с использованием ограниченного количества сырья, которое является достаточно чистым.
Тип состава – жидкий или твердый
Суперпластификаторы предлагаются либо в твердом, либо в жидком виде. Учитывая простоту использования и ограниченное время смешивания, в основном используются жидкие суперпластификаторы.
Следует помнить, что суперпластификаторы очень чувствительны к изменениям температуры окружающей среды. Нафталиновые суперпластификаторы могут замерзнуть при температуре -4 градуса Цельсия.
При температуре окружающей среды ниже 5 градусов Цельсия их вязкость снижается. Это изменение свойств повлияет на эффективность, которую гарантирует суперпластификатор. В случае замороженных суперпластификаторов, они должны храниться при максимальной температуре 35 градусов Цельсия в течение 24 часов.
Замечено, что некоторые суперпластификаторы нежелательно использовать при высоких температурах. В них появляются неприятные запахи, грибки и бактерии. Поэтому, чтобы использовать все преимущества суперпластификаторов, их необходимо хранить при температуре от 10 до 30 градусов Цельсия.
Дозировка суперпластификатора
Дозировка суперпластификаторов известна на бетонных заводах в литрах товарного раствора на кубический метр бетона. Это представление противоречит научной практике, согласно которой дозировка суперпластификатора выражается в пересчете на содержание твердого вещества.
Очень важно знать, как учитывать количество воды, вносимое суперпластификатором, поскольку это, в свою очередь, необходимо для контроля водоцементного отношения высокоэффективного бетона.
Использование с водоуменьшителем
Некоторые производители бетона для экономии средств добавляют к суперпластификаторам водопонижающие добавки на основе лигносульфонатов. Их дозировка составляет 0,5-1,5 л/м3. Это обычная практика и правило в Норвегии и у производителей в Северной Америке. Считается, что этот метод позволяет экономить суперпластификаторы.
Использование с замедлителем
Опыт и наблюдения показали, что добавление определенного количества замедлителя во время смешивания бетона вместе с суперпластификатором может помочь в решении проблемы потери просадки, с которой сталкивается производитель.
Замедлитель используется в основном при использовании реологически активных видов цемента. Замедлитель может быть добавлен в количестве, равном 5-10 процентам от веса суперпластификатора, добавляемого во всю смесь. Проблема потери просадки решается без замедления схватывания бетона.
Замедлитель на основе глюконата натрия работает лучше, чем замедлители на основе лигносульфоната. Это объясняется тем, что глюконат натрия способствует меньшему захвату пузырьков воздуха по сравнению с лигносульфонатным замедлителем.
Глюконат натрия оказался более эффективным практически и более контролируемым, чем лигносульфонат, когда он используется в качестве замедлителя.
Условия, когда суперпластификаторы и замедлители должны использоваться одновременно, заставляют производителя определить оптимальную дозировку с точки зрения стоимости, а также прочности на сжатие на короткий срок.
Любая задержка в достижении прочности на сжатие, которая должна быть получена в течение одного дня, приведет к задержке работ.
Использование суперпластификатора и замедлителя является хитрым методом. Климатические факторы также необходимо учитывать при оптимизации их количества, поскольку на реактивность цемента сильно влияет температура бетона.
- Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
- Колебания просадки бетона на стройплощадке: Как с этим бороться? Объяснение на видео.
- Градация битума – различные методы градации битума.
- Требования к высокоэффективному бетону.
- Высокоэффективный бетон: Состав и характеристики.
- Замедлители схватывания бетона – механизм, виды и влияние на свойства.
- Провалили тест на просадку бетона? Вот что вам следует сделать.