Лигносульфонатные пластификаторы нового типа для бетонных смесей и бетона различного назначения

Лигносульфонатные пластификаторы нового типа для бетонных смесей и бетона различного назначения // Строительные материалы. 2002. №6. C.36-38

Лигносульфонаты технические (ЛСТ), получаемые в виде смолоподобного продукта при гидролизе древесины на целлюлозно-бумажных комбинатах (ЦБК), используются в качестве добавок-водопонизителей в бетонных смесях с 30-х годов двадцатого века.
Средняя молекулярная масса ЛСТ лежит в пределах 20000—30000 при молекулярно-массовом распределении от нескольких сот до 100000 [1, 2, 3]. Строение и состав ЛСТ весьма сложны и разнообразны в связи с разнообразием исходного сырья и технологий его переработки. Соответственно и эффект от применения ЛСТ различных производителей в бетонных смесях и бетонах характеризуется значительной нестабильностью.
В отраслевой научно-исследовательской лаборатории «Цемент» МАДИ (ГТУ) проведены исследования действия лигносульфонатных пластификаторов-модуляторов (ЛПМ) в бетонных смесях и бетонах различного назначения. ЛПМ производятся ООО «НИФ Рунес» и ООО «Полигран» по ТУ 2455-001-39615373-98 на основе сырья ЦБК Калининграда и Калининградской области и представляют собой лигносульфонаты технические марок Е или Ж, нормированные по:
— фракционному составу молекул лигносульфонатных полимеров;
— количеству и составу органической части, включая остаточное содержание редуцирующих веществ (сахаров);
- количеству и составу неорганической части (минеральных солей).
Варьирование условий нормирования и дополнительная целенаправленная обработка отдельных фракций лигносульфонатов позволяют, как будет показано ниже, получать пластификатор-модулятор с потребительскими свойствами, адаптированными к требованиям конкретных заказчиков и технологиям производства бетонных работ. При проведении исследований были использованы следующие материалы:

- портландцементы - ПЦ 500-ДО-Н (ОАО «Мальцовский портландцемент»); CEM-I-42,5R, ПЦ 500-ДО (ОАО «Осколцемент»); ПЦ 400-Д5 (ОАО «Воскресенскцемент»);
— добавки, суперпластификатор — С-3 – жидкость (ТУ 2481-001-04815236-97);
воздухововлекающая – СНВ (ТУ 13-00281074-75-98).
— заполнители: песок кварцевополевошпатовый М_кр = 2,7;
щебень гранитный фракции 5-20 мм.

Бетонные смеси приготовлялись в лабораторном смесителе гравитационного типа объемом 100 л. Из полученных смесей путем вибрирования в металлических формах (частота колебаний 2800 кол/мин, амплитуда 0,35 мм) изготовлялись образцы-кубы с ребром 10 см, которые твердели в нормальных условиях и подвергались тепловлажностной обработке.
Работа проводилась со смесями и бетонами как для транспортного строительства, так и общестроительного назначения.

Требования к ним регламентированы следующими нормативно-техническими документами (НТД): СНиП 2.05.02-85, СНиП 3.06.03-85, СНиП 2.05.03-84*, СНиП 3.06.04-91, ГОСТ 26633-91 и др.
Одно из основных требований помимо прочности – обеспечение морозостойкости и водонепроницаемости бетонов (марка по морозостойкости не ниже F 200 в солях, марка по водонепроницаемости — W10 и более). Это достигается за счет снижения расхода воды затворения и создания в бетонных смесях диспергированной воздушной фазы (размер воздушных пузырьков – до 300 мкм, фактор расстояния — 100-250 мкм [4, 5]) при обязательном применении бездобавочных портландцементов с содержанием минерала С₃А не более 8% по массе клинкера. На практике указанные показатели обеспечиваются путем введения в бетонные смеси комплексных химических пластифицирующе-воздухововлекающих добавок (ЛСТ+СНВ, С-3 + СНВ и др.).
Важное значение имеет также сохраняемость удобоукладываемости и воздухосодержания бетонных смесей.
В данной работе исследовалось поведение в бетонных смесях и бетонах добавок двух типов:
- ЛПМ «№ 1» + СНВ;
— ЛПМ «№ 2», являющейся комплексной пластифицирующе-воздухововлекающей добавкой. Составы, технологические характеристики бетонных смесей и кинетика прочности бетонов при нормальных условиях твердения представлены в табл. 1.

Таблица 1

Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что с использованием добавок ЛПМ обоих типов можно получать бетонные смеси для транспортного строительства и бетоны классов Btb4,0 B30 и более. При этом добавки ЛПМ по пластифицирующему эффекту в бетонных смесях и по прочностным характеристикам полученных бетонов практически не уступают добавке-суперпластификатору С-3 и согласно ГОСТ 24211—91 могут быть отнесены к водоредуцирующим I и II группы.
Бетонные образцы-кубы составов № 1—5 (табл. 1) были испытаны на морозостойкость. Испытания проводились по третьему ускоренному методу ГОСТ 10060-95. В результате установлено, что марка по морозостойкости по второму базовому методу (в солях) ГОСТ 10060-95:
- составов № 1, 2 — F 200;
- составов № 3, 4 – F 400;
- состава № 5 – F 300.
Марка бетонов указанных составов по водонепроницаемости, определенная в соответствии с ГОСТ 12730.5-84, – W12 – W16.
Из полученных результатов следует, что испытанные добавки ЛПМ являются эффективными в отношении применения их при строительстве транспортных сооружений. При этом добавка ЛПМ № 2 дает возможность получать бетоны более высокой морозостойкости, чем комплексные добавки: (С-3 + СНВ) и (ЛПМ № 1 + СНВ). По-видимому, это объясняется улучшением параметров диспергированной в бетонной смеси воздушной фазы.

Требования к данным смесям и бетонам регламентированы СНиП 3.03.01-87, СНиП 2.03.01-84*, ГОСТ 26633-91 и др. Основное требование — обеспечение их прочности, которая в зависимости от назначения и типа конструкции может изменяться в широких пределах — класс по прочности при сжатии от В15 до В35 и более. Для некоторых типов конструкций нормативно-технической и проектной документацией назначаются также марки бетонов по морозостойкости и водонепроницаемости.
В данной работе изучалось поведение в бетонных смесях и бетонах добавки ЛПМ № 1.
Составы, технологические характеристики бетонных смесей, а также кинетика прочности бетонов в различных условиях твердения представлены в табл. 2.
Из данных, представленных в табл. 2, следует, что с использованием добавки ЛПМ № 1 можно получать бетоны в широком диапазоне прочностей — класс по прочности при сжатии от В20 до В45. При этом по пластифицирующему эффекту в бетонных смесях и кинетике прочности полученных бетонов добавка ЛПМ практически не уступает добавке-суперпластификатору С-3 и согласно ГОСТ 24211-91 может быть отнесена к водоредуцирующей добавке II группы.

Таблица 2

Следует отметить наблюдающуюся в отдельных случаях низкую сохраняемость удобоукладываемости бетонных смесей с добавкой ЛПМ (составы № 1, 4, 5 табл. 2). В настоящее время авторами ведутся работы по улучшению данного показателя.
Бетонные образцы составов № 4 и 5 (табл. 2) были испытаны на морозостойкость (третий ускоренный метод ГОСТ 10060-95) и водонепроницаемость (ГОСТ 12730.5-84). В результате установлены следующие марки по морозостойкости и водонепроницаемости:
— состав № 4 — F150 (по первому базовому методу ГОСТ 10060-95); W10;
- состав № 5-Р200; W¥12.
Таким образом, в результате комплексной химико-технологической переработки отходов целлюлозно-бумажных комбинатов Калининграда и Калининградской области получен новый тип высокоэффективных лигносульфонатных пластификаторов для бетонных смесей и бетонов различного назначения. ЛПМ имеет сертификат соответствия и санитарно-эпидемиологическое заключение. К настоящему моменту накоплен положительный опыт и определена область применения добавок типа ЛПМ № 1 в промышленном производстве. В частности, они применяются на производстве ОАО
«Спецстройбетон», ЖБК № 18, заводы товарной бетонной смеси «Бетас», «Элгад».

Список литературы
1. Сапотницкий С.А. Использование сульфитных щелоков. М.: Лесная промышленность, 1981, 219 с.
2. Ernsberger, F.M., and France, W.G., Some physical and chemical properties of weight-fractionated lignosulphonic acid, including the dissociation of lignosulphonates. Journal of Physics and Colloid Chemistry 52: 267-76, (1948).
3. Рамачандран В. С. и др. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1988.
4. Mielenz R., Wolkodoff V., Backstrom J., Burrows R. Origin, evolution and effects of the air void system in concrete. J. Concr. Inst. 1958. Vol. 30. № 1-4.
5. Горчаков Г.И., Капкин М.М., Скрамтаев Б. Г. Повышение морозостойкости бетона в конструкциях промышленных и гидротехнических сооружений. М.: Стройиздат, 1965, 195 с.

Опубликовано 15.07.2010в 11:14. В рубриках: Новости рынка.