Содержание к диссертации
Введение
1 . ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Классификация пластифицирующих добавок
1.1.1 Классификация суперплас тификаторов по их действию на бетонные смеси
1.1.2. Классификация суперпластификаторов по химическому составу 13
1.2. Закономерности получения резольных олигомеров методом, поликонденсации 14
1 ;3:; Механизм действия пластифицирующих добавок 17
Г;4 Влияние суперпластификаторов на свойства цементных ,суспензий, бетонных смесей и бетонов 22
Vx3/.4vR Адсорбция суперпластификаторов в цементных суспензиях
Г.4;.2 Влияние суперпластификаторов на реологические свойства цементных суспензий 24
Г.4.3. Влияние суперпластификаторов на подвижность бетонной смеси 28
1 4.4. Применение суперпластификаторов для уменьшения ,водоцементного отношения 29
I;4.5ai Продолжительность действия суперпластификаторов 33
2; ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СИНТЕЗА СШЕИІЛАСТІЙИКАТОРОВ 35
2.1 Обоснование метода синтеза и выбор исходного сырья
2.2; Методика проведения экспериментов 37
2.3. Синтез суперпластификатора СБ-Р на основе резорцина 38
2;3 Исследование кинетики получения резорциноформаль дегидных олигомеров з
2.3. Влияние соотношения исходных реагентов на пластифицирующую способность суперпластификатора СБ-Р
2.3 .3. Исследование строения суперпластификатора СБ-Р
2 .4. Синтез суперпластификатора СБ-3 на основе отходов производства резорцина
2.4.1. Исследование состава отходов производства резорцина
2.4.2. Влияние соотношения исходных реагентов на пластифицирующую способность суперпластификатора СБ-3
2.4.3 ; Исследование состава и строения суперпластификатора
3 . КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСІШЕ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНИЗМА ДЕЙСТВИЯ
СУШГАЖМИШОРОВ РЕЗОЛЬНОГО ТИПА
3.1 Методика проведения эксперимента
3.2. Поверхностио-активные свойства суперпластификаторов СБ-Р и СБ-3
3.3 Исследование адсорбции СБ-Р на дисперсных материалах
3.4ї Изучение пептизирующего действия суперпластификатора СБ-Р на меловые и цементные суспензии
3.5. Исследование влияния резорцината натрия и СБ-Р на электрокинетический потенциал частиц мела
3.6 Влияние резорцината натрия СБ-Р и СБ-3 на реологические свойства меловых и цементных суспензий
Зі7. Обсуждение механизма пластифицирующего действия суперпластификаторов СБ-Р и СБ-3 4; ДЕЙСТВИЕ СУПЕШЛАСТИФИКАТОРА СБ-3 НА БЕТОННЫЕ СМЕСИ И
БЕТОНЫ
4.1. Методика проведения испытаний бетонных смесей и бетонов
4.2. Влияние СБ-3 на свойства бетонных смесей и бетонов при постоянном водоцементном отношении 86
4;3. Влияние СБ-3 на свойства бетонов при снижении водо-потребности в равно подвижных бетонных смесях 89
4.4 Влияние СБ-3 на изменение подвижности бетонной ,смеси во времени 91
4.5. Применение суперпластификатора СБ-3 для сокращения
расхода цемента 94
4.6:. Использование суперпластификатора СБ-3 в производственных условиях 95
4.7; Расчет экономического эффекта от применения СБ-3
для сокращения расхода цемента 98
ВЫВОДА
ЛИТЕРАТУРА 105
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Классификация пластифицирующих добавок
- Обоснование метода синтеза и выбор исходного сырья
- Методика проведения эксперимента
- Методика проведения испытаний бетонных смесей и бетонов
Классификация пластифицирующих добавок
В технологии бетона и железобетона широко применяются различные пластифицирующие добавки. В последнее время в Советском Союзе и за рубежом разработаны высокоэффективные пластификаторы бетонных смесей, получившие торговое название "суперпластификаторы". Исследования в этом направлении интенсивно развиваются. Всевозрастающий ассортимент добавок, обладающих различным пластифицирующим действием и различными химическими свойствами, приводит к необходимости рассмотрения механизма их действия в зависимости от состава и строения. Это позволит целенаправленно синтезировать вещества, обладающие необходимым комплексом свойств.
Основы учения о действии пластифицирующих добавок на дисперсные системы заложил Ребиндер П.А.[Ц , который указал, что образованием и механическими свойствами дисперсных структур можно управлять с помощью двух основных факторов, действующих в отдельности или совместно,- путем добаЕок адсорбирующих веществ и меха -ническо-вибрационными воздействиями. В связи с этим возникает необходимость классификации пластифицирующих добавок как по их действию на дисперсные системы, так и по их химическому составу.
Обоснование метода синтеза и выбор исходного сырья
Существующие зарубежные и отечественные суперпластификаторы в отличие от просто пластифицирующих добавок представляют собой в основном синтетические водорастворимые продукты поликонденсации карбо- и гетероциклических соединений с альдегидами, чаще всего с формальдегидом. В результате поликонденсации получают высокомолекулярные соединения, оказывающие пластифицирующее действие на цементные суспензии. Реакция поликонденсации бифункциональных соединений приводит к образованию линейных полимеров, а при конденсации соединений с функциональностью больше двух могут образоЕываться полимеры с разветвленной и пространственной структурой. Реакция поликонденсации происходит ступенчато с образованием на каждой степени устойчивых соединений, обладающей функциональностью исходных веществ. При поликонденсации в различных условиях из одних и тех же мономеров могут получаться полимеры с резко различными молекулярными массами, а потому и свойствами. В зависимости от функциональности исходных мономеров и условий реакции при поликонденсации образуется в основном дЕа типа полимеров: а) линейные - постоянно плавкие и растворимые полимеры, не отверждающиеся при нагревании, их называют термопластичными; б) пространственные - сначала получают плавкие и растворимые низкомолекулярные олигомеры, которые называют термореактиЕными, затем при нагревании они переходят Е неплавкие и нерастворимые состояние, образуя пространственный полимер. Известные суперпластификаторы, полученные путем конденсации, представляют собой термопластичные полимеры. Как видно из литературного обзора, использование термопластичных полимеров Е качестве суперпластификаторов исследовано довольно широко. В то же Еремя в литературе отсутствуют данные по применению термореактивных олигомеров для пластификации бетонных смесей. Синтез термореактивных олигомеров позволяет получать соединения с такими же функциональными группами и строєним, аналогичным строению термопластичных олигомеров. Получение термопластичных олигомероЕ протекает, как правило, в кислой среде. В СЕЯЗИ С ЭТИМ возникает необходимость нейтрализации продуктов реакции, получение же термореактивних олигомеров ждет в щелочной среде, причем при более мягких условиях.
Поэтому большой интерес представлял синтез термореактивных олигомеров с целью их использования в качестве пластифицирующих добавок.
Широко распространенным сырьем для получения термореактивных полимеров и олигомеров являются различные фенолы. В этом случае применяют трифункциональные фенолы, к которым относятся фенол, м-крезол, 1,3,5 ксиленол и резорцин. Суперпластификаторы должны обладать хорошей водорастворимостью, поскольку действуют в водно-цементной суспензии. Из перечисленных вещестЕ только резорцин обладает хорошей растворимостью Е ЕОДЄ, поэтому в качестве исходного сырья были выбраны резорцин и отходы производства на его основе. В качестЕе конденсирующего агента был Еыбран формальдегид, катализатором служил едкий натр. В работе использовали:
class3 КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСІШЕ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНИЗМА ДЕЙСТВИЯ
СУШГАЖМИШОРОВ РЕЗОЛЬНОГО ТИПА class3
Методика проведения эксперимента
Седиментационный анализ проеодили методом непрерывного взве-шиЕанияИНЗ. Поскольку исследоЕалась полидисперсная система, то применяли дифференциальную функцию распределения для характеристики системы. Кривая, соответствующая этой функции, характеризует плотность распределения вероятности по массе частиц различных радиусоЕ. Для проведения анализа использовали торзионные Еесы с точностью ± I мг. Дисперсионной средой служила вода. Суспензии готовили следующим образом: навеска дисперсной фазы затворялась ЕОДОЙ с соотношением 2:1, перемешивалась в течение трех минут, затем добавляли соответствующее количество СБ-Р, еще раз перемешивали 3 мин, после чего отбирали пробу из расчета приготовления 0,5% суспензии Е дисперсионной среде. Эту пробу переносили в стакан с дисперсионной средой ( перед началом ЕЗЕешиЕания осадка суспензию перемешивали. В стакан опускали чашечку весов и производили измерения через 15, 30, 45, 60 с, 2, 3, 5, 10, 20 и т.д. мин. Анализ считался законченным, когда ДЕЭ последних взвешиЕания с интервалом не менее 20 мин совпадали. Расчет дифференциальной кривой распределения по радиусам проводили на ЭВМ ES-I022.
class4 ДЕЙСТВИЕ СУПЕШЛАСТИФИКАТОРА СБ-3 НА БЕТОННЫЕ СМЕСИ И
БЕТОНЫ class4
Методика проведения испытаний бетонных смесей и бетонов
Влияние суперпластификатора СБ-3 на свойства бетонных смесей и бетонов исследовали в соответствии с положениями ГОСТ 10180-78 и ГОСТ 10181-81.
Для испытаний применяли следующие материалы:
1. Цемент - шлакопортландцемент М-400 Белгородского цементного завода;
2. Песок Белгородского карьера, модуль крупности 1,1, влажность 2,3$, удельный вес 2500 кг/м3;
3. Щебень гранитный Мокрянского карьера, фракции 5-20 мм, влажность 1,2$, удельный вес 2500 кг/м3;
4. Керамзит с объемной массой 800 кг/м3, фракции 5-20 мм, с прочностью 4,3 МПа.
Подвижность бетонной смеси определяли с помощью стандартного конуса по ГОСТ 10181-81. Конус заполнялся исследуемой бетонной смесью с послойным штыкованием не менее 25 раз каждый из трех слоев. После поднятия конуса, величину осадки конуса бетонной смеси определяли линейкой с точностью 0,5 см.
Для определения прочности бетонов на сжатие изготавливали кубы с размером ребра 10 см. Отклонение от размеров по длине ребер кубов не превышало +1$. Тепловую обработку проводили по режиму 2+2+8+2 (предварительная выдержка+подъем температуры+изотерми-ческйй прогрев при 75С+спуск температуры). Наибольший размер зерен заполнителя был 20 мм. Образцы изготавливали сериями по 3-6 образцов Е каждой. Формы с бетонной смесью уплотняли на лаборатор ой видроплощадке типа 435А при осадке конуса 12 см и менее?. Смеси подвижностью 12 см уплотняли штыкованием без вибрации1.
Похожие диссертации на Разработка и изучение коллоидно-химических свойств суперпластификаторов для бетонов на основе термореактивных олигомеров
