Исследование влияния современных гидрофобизирующих добавок на прочность при сжатии и водопоглощение цементно-песчаных растворов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Исследование влияния современных гидрофобизирующих добавок на прочность при сжатии и водопоглощение цементно-песчаных растворов

Махамбетова Камажай Нурабуллаевна,

Булгаков Андрей Валерьевич

Аннотация

Статья посвящена исследованию влияния современных гидрофобизирующих добавок на прочность при сжатии и водопоглощение цементно-песчаных растворов. Проведенные исследования показали высокую эффективность исследованных гидрофобизирующих добавок на основе металлоорганических соединений и позволили выявить наиболее эффективную добавку - стеарата цинка, который снижает водопоглощение цементно-песчаных растворов, как в ранние сроки, так и в нормативные сроки насыщения водой по сравнению с контрольным составом. Нормативная прочность цементно-песчаного раствора со всеми исследуемыми гидрофобизирующими добавками не уступает прочности при сжатии цементного раствора без добавок.

Ключевые слова: водопоглощение, гидрофобизирующие добавки, прочность при сжатии, цементно-песчаный раствор

В последние время в строительстве прослеживается увеличение интереса не только к цене строительных материалов, но и к повышению их качественных характеристик, особенно долговечности. Увеличение срока эксплуатации строительных материалов следует рассматривать как одно из наиболее перспективных направлений ресурсосбережения в строительстве, а также снижение затрат на ремонтные работы в процессе эксплуатации зданий и сооружений. Важнейшими показателями технических свойств строительных растворов, эксплуатируемых в условиях увлажнения и высушивания, замораживания - оттаивания и в условиях агрессивных сред являются их гигрометрические характеристики и изменение их во времени. Для строительных материалов, использующихся в условиях переменного воздействия воды, сухого воздуха, положительных и отрицательных температур, эти указанные характеристики определяют в значительной степени их стойкость к физической и химической коррозии.

С целью повышения долговечности цементно-песчаных растворов в последние время используются различные виды химических добавок. К особым требованиям относятся растворы для выполнения защитных функций, которые в течение длительного периода времени должны обладать в затвердевшем состоянии достаточной механической прочностью, трещиностойкостью, адгезией к старому бетону, кирпичу, низким коэффициентом водопоглощения, хорошей способностью к высыханию, что в совокупности обеспечивает стойкость к атмосферным и температурным воздействиям и, соответственно, высокую долговечность штукатурных покрытий. Для обеспечения этих свойств защитных покрытий в данной работе исследованы цементно-песчаные растворы на основе сухих смесей, в состав которых вводили гидрофобизирующие добавки для снижения водопоглощения: стеараты цинка (С17Н35СОО)2 Zn и кальция (С17Н35СОО)2Ca, олеат натрия С16Н35СООNa, комплексную добавку на основе стеарата цинка и водорастворимого катионного флокулянта КФ-91, редиспергируемые сополимерные порошки Mowilith Pulver LDM 2080P, метилцеллюлозу марки МЦ-С, применяемые в растворных смесях для водоудерживающей способности и усиления адгезии к различным подложкам. Благодаря высокому и равномерному водоудержанию при введении добавки метилцеллюлозы, цемент в течение длительного времени обеспечивается водой в количестве, достаточном для полной гидратации.

В качестве вяжущего применялся портландцемент марки ПЦ-500Д0 активностью 51,0 МПа и кварцевый песок Сурского месторождения с Мкр=1,54. Соотношение Ц:П=1:3, при В/Ц=0,54. Дозировка гидрофобизирующих добавок составляла 2 % от массы цемента. Редиспергируемый сополимерный порошок Mowilith Pulver LDM 2080P добавлялся в количестве 1 % от массы цемента. Для проведения исследования были изготовлены образцы-кубики размерами 20х20х20мм из цементно-песчаного раствора. Образцы твердели в нормально-влажностных условиях, а затем подвергались испытанию на прочность при сжатии в различные сроки твердения. Результаты определения прочности при сжатии цементно-песчаного раствора представлены в таблице 1.

Кинетика набора прочности при сжатии цементно-песчаного раствора с гидрофобизирующими добавками

металлоорганический прочность цементный раствор

Установлено, что введение гидрофобных добавок замедляет формирование ранней прочности цементно-песчаного раствора через первые сутки твердения. Наиболее сильное замедляющее действие на кинетику набора прочности при сжатии оказывают стеарат цинка и олеат натрия. Суточная прочность цементного раствора с этими добавками достигает всего лишь 5,0 и 5,2 МПа, что на 57-58% ниже прочности контрольного состава. Промежуточное положение занимают стеарат кальция и Mowilith Pulver LDM 2080 P, для которых суточная прочность достигает 9,0 МПа и 7,0 МПа, соответственно. Более интенсивный процесс набора суточной прочности обеспечивают комплексный состав, состоящий из стеарата цинка и водорастворимого катионного флокулянта КФ-91. С увеличением возраста замедляющая функция гидрофобизаторов уменьшается и в возрасте 3-х суток понижение прочности при сжатии цементного раствора в зависимости от вида добавок, составляет от 6 до 25%, а к 7- суточному возрасту твердения прочность при сжатии цементного раствора с добавками достигает, а в ряде случаев и превышает контрольное значение.

Нормативная прочность при сжатии цементного раствора со всеми исследуемыми гидрофобизирующими добавками не уступает прочности цементного раствора без добавок. Максимальное значение прочности при сжатии в возрасте 28 суток составляет 30 МПа (состав 2, табл. 1), что на 48,5% выше контрольного, зафиксировано для цементного раствора с добавкой стеарата кальция.

Действие олеата натрия с одной стороны, обусловлено реакционным процессом в тесте через раствор между ним и гидролизной известью цемента с образованием стеарата кальция в молекулярной форме с последующей гидрофобизацией пор.

2 C16 H33 COONa +Ca(OH)2 = (C17 H35 COO)2Сa +2NaOH.

С другой стороны, в результате реакционного процесса образования щелочи олеат натрия увеличивает общую щелочность системы. Расчетом установлено, что при введении 2 % олеата натрия, количество выделяемой щелочи составляет 0,13 % на каждый 1 % вводимого олеата натрия. Допускаемое содержание щелочи в соответствии со стандартом для цементных композиций не должно превышать 1 %. В связи с этим наиболее благоприятным является использование олеата натрия в шлакопортландцементах, в которых гидролиз шлаковых частиц активизируется щелочью. Водопоглощение цементных образцов определилось по методике ГОСТ [1]. Насыщение опытных образцов осуществлялось после 28 суток твердения в нормально-влажностных условиях, с последующим хранением в воде и контролем массы образца до выхода на стабилизированную величину.

Выявлено влияние гидрофобизирующих добавок на кинетику водопоглощения цементно-песчаного раствора. Кинетика водопоглощения цементно-песчаного раствора с гидрофобизирующими добавками представлена на рис. 1.

Кинетика водопоглощения цементно-песчаного раствора с гидрофобизирующими добавками: 1 - контрольный состав; 2 - состав со стеаратом кальция - 2%; 3 - состав со стеаратом цинка - 2 %;4 - комплексный состав: стеарат цинка + водорастворимый катионный флокулянт КФ-91

Установлено значительное замедление кинетики водопоглощения цементно-песчаного раствора с гидрофобизирующими добавками в первые 24 часа насыщения. Минимальное водопоглощение через 28 суток (5,86 % и 5,93 %) зафиксировано для цементно-песчаного раствора, модифицированного стеаратом цинка (3 состав) и его комплексом с добавкой КФ-91 (состав 4), соответственно. Практически все гидрофобизаторы снижают водопоглощение цементно-песчаного раствора в 3-5 суточном возрасте более чем на 50% по сравнению с контрольным составом.

Проведенный эксперимент показал высокую эффективность исследованных гидрофобизирующих модификаторов на основе металлоорганических соединений и позволил выявить наиболее эффективную добавку - стеарата цинка, который снижает водопоглощение цементно-песчаного раствора, как в ранние сроки, так и через 1-2 месяца по сравнению с контрольным составом.

Выполнена оптимизация сухой строительной смеси по виду и содержанию заполнителя, гранулометрическому составу песка, а также виду и составу использованной комплексной добавки. Результаты оптимизации позволили разработать гидрофобную штукатурку (ГШ), представляющую собой многокомпонентную смесь, состоящую из цемента, фракционированного заполнителя и комплекса добавок - модификаторов (табл. 2).

Техническая характеристика гидрофобного штукатурного раствора

Готовый к применению состав ГШ образует пластичный нерасслаивающийся раствор, обладающий высокой удобоукладываемостью при достаточно низком содержании воды.

Размещено на Allbest.ru