В Послании Президента Н.А.Назарбаева народу Казахстана отмечается необходимость формирования политики, ведущей к экономическому процветанию, улучшению уровня жизни всех Казахстанцев. Стратегия «Казахстан 2030» указывает на необходимость комплексного развития национальной экономики, гармоничного сочетания сырьевых и обрабатывающих отраслей. Такое развитие возможно только на основе разработки и внедрения в производство современных и постоянно обновляемых технологий, способных обеспечить конкурентоспособность отечественной продукции. Это в полной мере относится и к производству строительных материалов нового поколения и сырья для него, какими являются ячеистые бетоны — пенобетоны и пеносиликальциты и сырье добавки и пенообразователи [1-2, с.52].
Определение влияния кератинового пенообразователя на нормальную густоту и сроки схватывания активированного цемента, важно, поскольку известно, что белки и высокомолекулярные полимеры (тилоза), принятые для стабилизации пенообразователя, удлиняют сроки схватывания цемента и увеличивают пластичность цементного теста. Кроме того, не исследованным является влияние минерально-химических добавок – ускорителей твердения пенобетона на устойчивость пены из кератинового пенообразователя[3, с.139-144].
Исследования проводили по стандартной методике (на приборе Вика) с той лишь разницей, что вместо воды затворения цементного теста брали водный раствор пенообразователя концентрации 2,0% от массы воды. Эксперименты проводили на Шымкентском портландцементе марки 400 Д20, активированном в дезинтеграторе совместно с песком месторождения «Придорожный» — 30% от массы цемента и минерально-химическими добавками.
Опыты показали, что растворы пенообразователя обладают пластифицирующим действием на цементное тесто. Результаты испытаний влияния пенообразователя на нормальную густоту и сроки схватывания цементного теста приведены в таблице 1. Концентрация пенообразователя 2,0% от массы воды была принята в связи с тем, что предварительные эксперименты показали наибольшую стабильность пен и их оптимальную кратность, равную 10-13 именно при концентрации пенообразователя 2,0%.
Кроме того, при более высоких концентрациях кератинового пенообразователя, например, 2,5-3,0% кратность и устойчивость пены практически не увеличивается, а твердение цемента сильно замедляется. Применение более низких концентраций пенообразователя эффективно и с точки зрения экономичности, так как стоимость протеиновых, (кератинового) пенообразователей достаточно высокая и у некоторых производителей доходит до 450 тенге и более за 1 кг.
Таблица 1
Влияние кератинового пенообразователя на нормальную густоту и сроки схватывания активированного цементного теста с минерально-химическими добавками (концентрация пенообразователя 2% от массы воды затворения)
| Цемент | Вид и концентрация добавок, % от массы цемента | Нормальная густота цемент-ного теста, % | В/Ц раст-вора
1 : 3 |
Сроки схватывания,
ч — мин |
Предел прочности через 28 суток, МПа | ||
| нача-
ло |
ко-
нец |
при изги-бе | при
сжа-тии |
||||
| Шымкент-ский | «Биотех – НМ»- 0,5;
то же – 1,0; то же – 1,5 |
25,1 24,5 24,2 |
0,40 0,36 0,32 |
1-05 0-55 0-50 |
5-15 5-10 4-55 |
6,9 6,5 7,7 |
51,2 53,4 54,6 |
| «Акватрон-8» — 0,5;
то же – 1,0; то же – 1,5 |
25,5 25,2 25,0 |
0,42 0,40 0,38 |
1-00 0-55 0-50 |
4-25 4-45 4-55 |
7,2 7,9 8,1 |
55,2 56,8 58,7 |
|
Из таблицы 1. видно, что добавка пенообразователя в воду затворения пластифицирует цементное тесто, снижение водопотребности доходит до 0,7%. Этот факт является ценным свойством белковых пенообразователей, т.к. дает возможность снижения расхода цемента при изготовлении бетонов. Однако этим пенообразователям свойственны и отрицательные стороны, что проявляется в небольшом удлинении сроков схватывания цемента. Так, например, начало схватывания цемента составляет 50 мин и 1 час 05 мин в зависимости от вида и концентрации добавок. Конец схватывания цементного теста составил 4 часа 25 мин и 4 часа 55 мин с добавкой «Акватрон-8», а с добавкой «Биотех-НМ» — 5 часов 15 мин.
Начало и конец схватывания цемента с добавками «Биотех-НМ» и «Акватрон-8» удлинились незначительно и составляют примерно 50 мин и 1,0 час и 4 часа 25 мин — 4 часа 55 мин соответственно. Нормальная густота цемента, затворенного пенообразователем и добавкой содержащей «Биотех-НМ», снизилась в большей степени, чем при добавке «Акватрон-8».
В присутствии пенообразователя, т.е. при затворении цемента водным раствором пенообразователя во всех случаях наблюдается снижение прочности образцов на изгиб и сжатие. Однако это снижение прочности не значительно, так как активность цемента на одну ступень выше при применении добавки «Биотех-НМ», а при применении добавки «Акватрон-8» активность цемента повышается на одну-две марки, т.е. от марки 400 до 550 – 600.
Таким образом, эксперименты показали, что при затворении цементного теста растворами пенообразователей отмечается пластифицирующее действие на цементное тесто и незначительное удлинение сроков начала и конца схватывания цементов. Введенные с целью сокращения сроков схватывания цементов минерально-химические добавки повысили марку цемента до 500-600. При этом более эффективной добавкой в плане повышения прочности, является добавка «Акватрон-8», а большим пластифицирующим эффектом обладает добавка «Биотех-НМ».
С целью выяснения устойчивости пены в присутствии активированного цемента, дезинтегрированного песка и минерально-химических добавок, мы провели эксперимент следующего содержания. Вручную перемешали цемент, содержащий минерально-химические добавки и песок, в соотношении 1:1 (вяжущее : заполнитель), взяли расчетное количество воды, т.е. при В/Ц=0,4 и перемешали с помощью дрели, оснащенной лопастями. В приготовленную растворную смесь ввели пену, объемом 8,2 литра. Пену выгоняли из пеногенератора под давлением сжатого воздуха 0,6 МПа. Смесь снова перемешали до полного исчезновения прожилок пены (3 мин) и им заполнили стеклянный мерный сосуд. При этом общий объем пенобетонной смеси составил 10 литров. Через каждые 5 минут наблюдали за изменением объема пенобетонной смеси в сосуде. Эксперименты показали, что осадки пенобетонной смеси не произошло вплоть до полного затвердевания смеси. Небольшое снижение объема пены наблюдалось при перемешивании смеси с помощью электродрели – около 2% (пена вылетала из сосуда).
На основании экспериментальных данных можно заключить, что цемент, содержащий минерально-химические добавки и дезинтегрированный песок, не разрушают пену из кератинового пенообразователя, и позволяют получать пенобетоны требуемых свойств.
Дезинтеграторная обработка цемента заводской поставки повышает его активность на одну-две ступени. Так, например, цемент марки 400 Д20 после дезинтегрирования повысил активность до 56 МПа. Объясняется это улучшением зернового состава цемента, а не увеличением его удельной поверхности. После дезинтеграторной обработки цемента повышается доля его «товарной» фракции с зерновым составом от 10 до 40 мкм, а крупная, неактивная фракция цемента размерами более 60 мкм полностью отсутствует, т.е. фракционный состав более узкий в сравнении с частицами цемента, активированного в шаровой мельнице.
Данные исследования говорят в пользу активации цемента именно в дезинтеграторах, а не в шаровых мельницах, где зерновой состав цемента не поддается регулированию.
Дезинтеграторная обработка песка также улучшает его зерновой состав, что проявляется в улучшении его коэффициента формы и придании зернам песка шероховатой поверхности, в результате чего он становится более активным, нежели природный песок.
Влияние коллагенового пенообразователя (в плане увеличения сроков начала и конца схватывания цемента) в силикальцитных смесях сказывается в меньшей степени, чем в традиционных пенобетонах. Объясняется это высокой активностью цемента и песка, т.е. обычный цемент приобретает свойства быстротвердеющего цемента.
Применение минерально-химических добавок «Биотех — НМ» и «Акватрон-8» позволяют снизить водопотребностьсиликальцитной смеси до 30%, повышают активность цемента до двух ступеней и ускоряют сроки начала и конца схватывания цемента. То есть негативное влияние пенообразователя на сроки схватывания цемента при применении этих добавок исключается.
Пеносиликальцитные смеси с минерально-химическими добавками не имеют осадки, что позволяет получать изделия требуемых физико-технических свойств.
Cписок литературы
- Концепция индустриальной политики Республики Казахстан на период до 2010 года: одобрено Постановлением Правительства Республики Казахстан.- Астана, 2002.- 52 с.
- Назарбаев Н.А. Казахстан на пути ускоренной экономической, социальной и политической модернизации: послание Президента народу Казахстана.- Астана, 18 февраля 2005 г.
- Шинтемиров К.С., Хисметов Н.С. Технология кератинового пенообразователя и пеносиликальцита на его основе /Материалы международной научно-практической конференции «Пенобетон-2007», 19-21 июня 2007 г. – Санкт-Петербург, 2007. – С.139 – 144.[schema type=»book» name=»ПРИМЕНЕНИЕ КОЛЛАГЕНОВОГО ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ГУСТОТУ И СРОКИ СХВАТЫВАНИЯ ЦЕМЕНТА» description=»В статье приведены результаты исследований использования кератинового пенообразователя на нормальную густоту и сроки схватывания активированного цемента. Установлено, что цементы, содержащие минерально-химические добавки, не разрушают пену из кератинового пенообразователя, и позволяют получать пенобетоны требуемых свойств.» author=»Софронова Людмила Ивановна, Дюсембинов Думан Серикович, Абрамова Светлана Александровна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-25″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_31.10.15_10(19)» ebook=»yes» ]