Сокращенный вариант статьи из журнала "ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНОВ"    №7-8, 2009

Свойства пенобетона, модифицированного добавкой «ЛИГНОПАН Б-2» плюс ННК

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана. Республика Казахстан

Рассматриваются свойства пенобетона

с использованием пенообразователей,

обладающих высокой устойчивостью пены.

……….Учитывая указанные достоинства ячеистых бетонов, предприятия по выпуску силикатного кирпича, действующие в Российской Федерации, в последние 5-10 лет перепрофилируются на выпуск ячеистых материалов. При этом производство ячеистого бетона развивается по двум основным направлениям: ячеистые газобетоны автоклавного и неавтоклавного твердения и пенобетоны автоклавного и неавтоклавного твердения…….

……….Предлагаемые в последние годы импортные пенообразователи, в частности, немецких фирм «Неопор-систем» и «ЭДАМА», отличаются высокой стабильностью и дисперсностью пены, выгнанной че­рез пеногенератор. ……..

 ……. Однако эти пено­образователи и пеногенераторы имеют высокую стоимость, например, пенообразователь фирмы «Неопор-систем» имеет стоимость от $9 до $15 за 1 кг, а пеногенератор этой фирмы - около $35 000. …….

Однако названные российские пенообразователи уступают по всем физико-хими­ческим показателям немецким пенообразователям. Кроме того, устойчивость пены, выгнанной из водного раствора пенообразователя ПЕНОСТРОМ, имеет низкую жизнеспособность. Процесс синерезиса протекает в течение 10-15 мин. после приготовления пены, а дисперсность пены, имеющей крупные ячейки, не позволяет получать пенобетоны требуемой средней плотности и достаточной прочности.

Учитывая достоинства немецких пенообразователей фирм «Неопорсистем» и «ЭДАМА» в части высокой устойчивости и стабильности пен и недостатки российских синтетических пенообразователей в части их низкой жизнеспособности, то есть высокого синерезиса, мы остановили свой выбор на отечественном кератиновом пенообразователе, который по своим физико-хи­мическим характеристикам не уступает немецким……..

……….Данные, приведенные в таблице 1, показывают, что поверхностное натяжение уменьшается с повышением концентрации кератинового пенообразователя. Однако после некоторого значения концентрации, равной 3%, происходит стабилизация величины поверхностного натяжения. ………

…………Приведенные физико-химические характеристики кератиновых пенообразова­телей не уступают немецким пенообразователям для производства пенобетонов и дают возможность производить пенобетоны на основе отечественных экологически чистых и более доступных дешевых пе­нообразователей. Однако известно, что все пенообразователи (синтетические и белковые) сильно замедляют процессы гидратации цемента, следовательно, за­медляют процессы структурообразования цементного камня и бетона. Поэтому следующим этапом наших исследований явилось определение влияния кератинового пенообразователя на сроки схватывания цемента.

Исследования проводили по стандартной методике (на приборе Вика) с той лишь разницей, что вместо воды затворения цементного теста брали растворы пе­нообразователя принятых концентраций. Эксперименты проводили на Усть-Каменогорском портландцементе марки 400Д20 и Шымкентском портландцементе той же марки……..

……….Однако этим пенообразователям свойственны и отрицательные стороны, что про­является в небольшом удлинении сроков начала и конца схватывания цемента. Так, например, начало схватывания Усть-Каменогорского цемента удлинилось на 60-75 мин., а конец схватывания - на 30-60 мин. при затворении цемента раствором пенообразователя 0,4- и 0,5-процентной концентрации соответственно. При затворении Шымкентского цемента растворами кератинового пенообразователя таких же концентраций удлинение сроков начала и конца схватывания цемента составляет, соответственно, 40 и 75 мин., а снижение водопотребности цементного теста составляет 8,5%.

Удлинение сроков схватывания цементов, затворенных растворами кератинового пенообразователя, от 30 до 75 мин. является нежелательным, так как при этом снижается оборачиваемость форм и, соответственно, производительность предприятия, выпускающего пенобетоны.

Для ускорения процессов структурообразования пенобетона нами выбрана комплексная добавка ПИГНОПАН Б-2, которая, кроме пластифицирующего эффекта, обладает и свойствами ускорителя твердения бетона и одновременно повышает вязкость пенобетонной смеси, а также содержит нитрат-нитрит кальция (ННК) - известный ускоритель твердения, который дополнительно уплотняет структуру межпороговых перегородок пенобетона и повышает его прочность.

Опыты показали, что введение этих добавок не увеличило нормальной густоты цементного теста, а даже несколько снизило этот показатель, что является положи­тельным фактом. Объясняется это пластифицирующим действием добавки ЛИГНОПАН Б-2, состоящей из очищенного технического лигносульфоната. О том, что добавка нитрит-нитрата кальция (ННК) пластифицирует бетонную смесь, известно изданных, приведенных в работах В.Б. Ратинова, Т.П. Розенберг, С.Н.Алексеева и др. Кроме того, добавка ННК является эффективным ускорителем твердения, уплотняет структуру бетона, повышает его прочность и защищает стальные поверхности форм и бетоносмесительного оборудования от коррозии……..

……..Результаты испытаний по определению сроков схватывания этих цементов, затворенных растворами кератинового пенообразователя 0,4- и 0,5-процентной концен­трации, приведены в таблице 3.

Из данных, приведенных в таблице 3, видно, что начало схватывания цементного теста, затворенного 0,4- и 0,5-процентными растворами кератинового пенообразователя, сократилось на 2 ч. 25 мин. на Усть-Каменогорском цементе и на 2 ч. 20 мин. - на Шымкентском цементе, в сравнении с исходными значениями сро­ков начала и конца схватывания этих цементов.

Полученные результаты убедительно доказывают эффективность предлагаемой комплексной добавки, состоящей из ЛИГНОПАН Б-2 плюс ННК. При применении этой добавки за смену можно произвести две заливки пенобетона, то есть повысить оборачиваемость форм и производитель­ность предприятия в два раза при приме­нении кассетной технологии производства пенобетонных блоков. При изготовлении мелких стеновых блоков по резательной технологии за смену можно произвести 4-5 заливок пенобетонного массива и во столько же раз повысить оборачиваемость бортовой оснастки. Производительность

Таблица 3

Следующим этапом наших исследований было определение влияния комплексной добавки - ускорителя твердения на активность цементов, затворенных растворами пенообразователя концентраций 0,4 и 0,5% от массы цемента.

Повышение прочности образцов (таблица 4) на изгиб при затврении цементно-песчаного раствора раствором пенообразователя 0,4-процентной концентрации составляет 34,4 и 33,4% для Усть-Каменогорского и Шымкентского цементов соответственно, а при затворении пенообразователем 0,5-процентной концентрации повышение прочности образцов на изгиб составляет 29,5 и 28,3% для Усть-Каменогорского и Шымкентского цементов. Из приведенных данных видно, что с повышением концентрации раствора пенообразователя эффективность комплексной добавки в принятых концентрациях снижается. Такая же тенденция наблюдается и при испытании половинок балочек на сжатие. Увеличение прочности образцов на сжатие составляет 22,45 и 22,36% соответственно для Усть-Каменогорского и Шымкентского цементов. Повышение прочности образцов при затворении цементно-песчаного раствора раствором пенообразователя 0,5-процентной концентрации составляет 19,63 и 19,53% для Усть-Каменогорского и Шымкентского цементов.

 

Время, мин.

Кинетика набора пластической прочности пенобетона-сырца 1- концентрация раствора пенообразователя 0,4% от массы цемента; 2- концентрация раствора пенообразователя 0,5% от массы цемента

На основании проведенных экспериментов можно прийти к выводу, что для приготовления пенобетонов целесообразнее применять концентрацию пенообразователя 0,4% от массы цемента при дозировке комплексной добавки 1,5% -ЛИГНОПАН Б-2 плюс 0,5% ННК.

Изучение скорости набора пластической прочности пенобетона-сырца с добавкой ускорителя твердения и структурообразования представляет значительный теоретический и практический интерес……..

………Наресунке,представлены пластограммы пенобнтона-сырцаприготовленного на кератиновом пенообразователе, концентрации 0,4 и 0,5% от массы цемента. Концент­рация комплексной добавки-ускорителя твердения в обоих случаях составляла 1,5% - ЛИГНОПАН Б-2 плюс 0,5% ННК. Расход комплексной добавки-ускорителя твердения мы умышленно оставили постоянным с целью выяснения его влияния на скорость набора пластической прочности пенобетона при различных концентрациях раствора пенообразователя.

Анализ пластограмм показывает, что с увеличением концентрации раствора пено­образователя рост пластической прочности замедляется. При добавке комплексного ускорителя твердения ЛИГНОПАН Б-2 плюс ННК распалубку пенобетонных изделий можно начинать уже через 40-50 мин., когда пластическая прочность достигает 0,153-0,158 МПа при концентрации раствора пенообразователя 0,4 и 0,5% соответственно (см. рис., кривые 1 и 2). Следует отметить, что в образце без добавки-ускорителя пластометр зафиксировал нулевое значение пластической прочности в рассматриваемом промежутке времени (от 0  до 50 мин.). Изделия с пластической прочностью 150-200 г/см² можно транспортировать в камеру тепловлажностной обработки без риска их повреждений.