Замедлители ускорители схватывания цемента

Часть 5 — Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов

Готовые хлористые соли, как ускорители схватывания и твердения бетонов.

При исследовании разных ускорителей схватывания и твердения бетонных композиций, было установлено, что соли двухвалентных металлов более действенны, чем соли одновалентных. А еще более эффективны соли трехвалентных металлов. Также было выявлено, что из всех этих солей наиболее действенны соли соляной кислоты – хлориды, особенно если принять во внимание также и очень высокую их растворимость в воде.

Хлористые соли очень давно и очень успешно применяются в строительной практике в качестве ускорителей и противоморозных добавок. Они дешевы, доступны. Пожаро-взрыво безопасны. Не ядовиты. Не оказывают негативного влияния на людей и окружающую среду. Но на сегодняшний день у них имеется два очень серьезных недостатка – дешевизна, коррозионная активность по отношению к железу и высочайшая эффективность.

Первый недостаток – дешевизна, все время предопределяет их судьбу. В пору социалистического строительства, в угоду копеечной экономии, хлориды использовали массово и повсеместно. Оказалось, что их коррозионную активность можно достаточно легко нивелировать добавками нитритов (нитрита натрия или нитрита кальция) или иными ингибиторами типа катапина. Пока смешением ингредиентов в нужных пропорциях занимались узкоспециализированные предприятия, производившие комплексы на основе хлоридов типа ННХК (нитрит-нитрат-хлорид кальция) все было более-менее благополучно. Но как только практически то же самое пытались делать на местах, комплекс ХК+НН, например (хлорид кальция + нитрит натрия), в так называемых построечных условиях, часто приключалась какая ни, будь бяка, смакуемая потом ежегодником “Аварийные обрушения в строительстве”. Действительной первопричиной всех этих неприятностей служили не хлориды сами по себе, а, в первую очередь, нарушение технологического регламента работы с ними. Национальную отечественную черту – разгильдяйство, увековечили на законодательном уровне, — вообще запретив применение хлоридов для большинства более-менее ответственных конструкций. С учетом отечественной ментальности абсолютно верное решение – береженого, Бог бережет. Между тем на Западе хлориды давно и достаточно широко применяются. Даже бетоносмесительное оборудование идет сразу с мерниками для хлористого кальция.

Бурный всплеск интереса к ускорителям наблюдается в последнее время. За период развала многие бетонные заводы, по тем или иным причинам, утратили свое паросиловое хозяйство – использовать отработанный способ ускорения твердения бетонных изделий при помощи тепловлажностной обработки уже стало просто физически невозможно. Выход единственный – работать по так называемой беспропарочной технологии с использованием ускорителей — химических интенсификаторов схватывания и твердения.

И хотя национальное строительное законодательство для очень многих видов железобетона прямо и непосредственно запрещает использование неингибированных хлористых солей, никто ведь не запрещал их использовать в простых бетонах. О какой, скажите на милость, коррозии может идти речь при производстве изделий, где железной арматуры нет вообще? – те же малые архитектурные формы, элементы мощения, ячеистые и легкие бетоны и т.д. В этом случае опять срабатывает, как это ни парадоксально, один из недостатков хлоридов – их высокая эффективность при низкой цене.

Ведь чего греха таить, многие продавцы технологии и оборудования для производства элементов мощения, например, абсолютно не заинтересованы в распространении правдивой информации об отечественных модификаторах для бетонов. Многие из них основной бизнес делают именно на продаже форм для производства тротуарных камней. А все остальное – антураж, призванный обеспечить именно их продажу. Разумеется, эффективные и дешевые ускорители для подобного бизнеса как кость в горле – оборачиваемость форм резко увеличивается, соответственно объемы их продаж падают.

Очень интересный факт, исключительно полно характеризующий отношение к ускорителям на основе хлоридов на Западе – в середине 70-х годов в Великобритании 90% объема продаж ускорителей составляли 16 торговых марок. Так вот 12 из них были изготовлены на основе хлористых солей. Выпускаемые в начале 70-х в Чехословакии 7 добавок-ускорителей – все были изготовлены на основе хлоридов. А вот как относятся к ускорителям в такой, достаточно консервативной и требовательной к качеству строительства, стране, как США (см. Таблица 67-1)

Перечень коммерческих ускорителей используемых в США

(по состоянию на 1986 г.)

Читайте так же:

Как высчитать объем раствора цемента

Товарное название

Производитель или поставщик

Источник

ГЛАВА 2. Специальные цементы

Некоторые свойства цемента можно изменить, если применить соответствующие добавки, что позволит уменьшить использование специальных цементов. Промышленность выпускает большое число таких веществ. Их влияние на свойства цемента указывается фирмами-изготовителями, однако конкретное действие каждой добавки должно быть тщательно проверено перед ее непосредственным применением. В этой книге будут рассмотрены только два основных и хорошо проверенных типа добавок: одного ускорителя и одной группы замедлителей. Ускоряющее или замедляющее воздействие относится к росту прочности, но не к схватыванию цемента.

Введение хлористого кальция в состав бетонной смеси повышает интенсивность нарастания прочности, и этот ускоритель применяют при необходимости бетонирования при пониженных температурах (в районах с температурой от —11 до —7° С) или при срочном ремонте.

Хлористый кальций повышает скорость тепловыделения смеси в течение первых нескольких часов: по-видимому, он является катализатором реакции гидратации C3S и C2S. Гидратация С3А при введении хлористого кальция в некоторой степени замедлена, однако нормальный процесс гидратации цемента не нарушается. Хлористый кальций может быть добавлен к быстротвердеющему и обычному портландцементу. Чем выше скорость твердения самого цемента, тем раньше проявляется действие ускорителя. Однако хлористый кальций нельзя использовать с глиноземистым цементом. Быстротвердеющий портландцемент в результате добавки СаСЬ может достичь прочности 70 кгс/см2 в возрасте 1 суток, в то время как обычный портландцемент может достичь этой прочности только на 3—7-е сутки. К 28-суточному возрасту прочность быстротвердеющего цемента с добавкой и без добавки СаС12 практически одна и та же, но обычный портландцемент с добавкой СаС1г обладает большей прочностью, чем без добавки.

Результаты исследований, проведенных Хикки на цементах различных типов, приведены на рис. 2.12. Полагают, что на величину длительной прочности бетона добавка СаС12 не влияет. Хлористый кальций обычно сильнее способствует повышению прочности в ранние сроки жирных смесей с низким водоцементным отношением, чем тощих смесей.

Количество СаСЬ, вводимое в состав смеси, следует тщательно контролировать. При вычислении требуемого количества можно считать, что добавка 1% веса цемента (СаСЬ) оказывает на скорость твердения такое же воздействие, как повышение температуры на 6°. Добавка хлористого кальция в количестве 1—2% является обычно достаточной. Хлористый кальций ускоряет схватывание, и чрезмерное количество СаСЬ может вызвать мгновенное схватывание. Ниже приведены данные, показывающие влияние СаСЬ на сроки схватывания. Добавка СаС12, ускоряя схватывание, полезна при ремонтных работах, например когда течь воды должна быть быстро остановлена.

Важно, чтобы хлористый кальций был равномерно распределен в смеси, лучше всего это достигается путем растворения добавки в воде затворения перед ее введением в бетоносмеситель. Целесообразно предварительно готовить концентрированный раствор

В тех случаях, когда существует опасность снижения долговечности бетона в результате внешнего воздействия, добавка хлористого кальция не рекомендуется. Например, стойкость цемента к сульфатной агрессии снижается в результате добавки СаСЬ, особенно у тощих смесей. Если заполнитель является реакционноспособным, имеется повышенный риск возникновения реакции щелочи с заполнителем. Однако когда эта реакция эффективно контролируется применением низкощелочного цемента и введением активных минеральных добавок, влияние СаСЬ очень мало. Еще одно отрицательное влияние добавки СаСЬ заключается в том, что она увеличивает усадку примерно на 10% и, возможно, увеличивает также ползучесть. Хотя добавка СаСЬ снижает опасное воздействие мороза в течение первых нескольких дней после укладки бетона, морозостойкость бетона с воздухововлекающими добавками в более позднем возрасте ухудшается, что подтверждается данными, приведенными на рис. 2.13. С другой стороны, выявлено, что СаСЬ повышает стойкость бетона к эрозии и истиранию, причем эта стойкость сохраняется в любом возрасте.

Возможность коррозии арматурной стали в результате добавки в бетон хлористого кальция пока недостаточно изучена, однако Бюро США по рекламации — крупный потребитель бетона — считает, что пока нет доказательств, что применение хлористого кальция в надлежащем количестве отрицательно влияет на коррозию арматуры К В более пористом бетоне, полученном с использованием высокого водоцементного отношения, некоторая коррозия арматуры наблюдается в раннем возрасте, однако она не прогрессирует. Выявлено, что применение хлористого’кальция ведет к коррозии предварительно напряженной проволоки, поэтому его не следует применять при производстве предварительно напряженного железобетона. То же самое относится к пропариванию, так как имеется серьезная опасность сильной коррозии арматуры. Однако, когда подвергают пропариванию неармированный бетон, СаС12 повышает прочность бетона и позволяет использовать повышенную скорость подъема температуры для сокращения сроков твердения.

Читайте так же:

Измеритель активности цемента иап

Влияние хлористого натрия менее интенсивно, чем хлористого кальция. К тому же влияние NaCl менее устойчиво, также отмечаются снижение теплоты гидратации и сбросы прочности к 7-суточному и более позднему возрасту. Поэтому применение NaCl нежелательно.

Замедление схватывания цементного теста может быть достигнуто введением в смесь специальных веществ — замедлителей. Они также, как правило, замедляют твердение теста, хотя некоторые соли могут ускорять схватывание и в то же время снижать интенсивность роста прочности.

Применение замедлителей целесообразно при бетонировании в жарких условиях, когда в результате воздействия повышенной температуры нормальные сроки схватывания сокращаются. Замедленное твердение, вызываемое замедлителями, может быть использовано для получения архитектурной отделки бетонных элементов. Для этого замедлитель наносят на внутреннюю поверхность стенок формы, что способствует замедлению твердения прилегающего к стенкам слоя цемента. После распалубки форм пограничный слой бетона вычищают, при этом бетонная поверхность приобретает текстуру заполнителя.

Замедляющее воздействие оказывают сахар, производные углеводов, растворимые цинковые соли, растворимые соли борной кислоты и др. На практике наиболее часто применяют те замедлители, которые являются одновременно и пластифицирующими добавками. Применяя замедлители, необходимо уделять особое внимание их правильной дозировке, так как в противном случае они могут препятствовать схватыванию и твердению бетона. Известны случаи получения, казалось бы, необъяснимого снижения прочности бетона, когда для перевозки проб заполнителей в лабораторию были использованы мешки из-под сахара или когда для транспортирования свежеприготовленной бетонной смеси были использованы мешки из-под черной патоки.

Выявлено, что при добавке к цементу сахара в количестве лишь 0,05% веса цемента прочность бетона в суточном возрасте снижается до нуля и в 3-суточном возрасте-—до 50% прочности того же бетона без добавки сахара. Однако результаты различных исследований являются весьма противоречивыми. Например, сообщалось, что аналогичное количество сахара повышает 3-суточную прочность на 10%, а прочность в более позднем возрасте — на 20%. Тем не менее из-за замедленного схватывания интенсивность роста прочности в первые трое суток была пониженной. Возможное объяснение этих противоречий может заключаться в том, что замедленное схватывание способствует образованию более плотного геля и, следовательно, получению повышенной конечной прочности. Из-за этих противоречивых данных сахар обычно не применяют в качестве замедлителей. Несомненно, что весьма желательно предварительно при практическом применении определить действие конкретного замедлителя на пробных замесах, приготовленных на том цементе, который будет использован в строительстве.

Практическое применение сахара возможно для предупреждения схватывания цемента, например в тех случаях, когда вышедшие из строя бетоносмеситель или шламбассейн нельзя быстро освободить. Однако избыток сахара может дать и противоположный эффект. Несмотря на невысокую прочность, быстросхватывающийся цемент с трудом удаляется из емкостей.

Смотрите также:

Исходные материалы 1.1. Минеральные вяжущие вещества 1.2. Заполнители 1.3. Вода 1.4. Определение потребного количества материалов Строительные растворы 2.1. Свойства строительных растворов 2.2. Виды строительных растворов 2.3. Приготовление строительных растворов 2.4. Составы Бетоны 3.1. Виды бетона 3.2. Свойства бетона 3.3. Приготовление бетонного раствора 3.4. Составы 3.5. Шлакобетон 3.6. Опилкобетон

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Замедлители схватывания уменьшают скорость растворения или растворимость полуводного гипса и, следовательно, понижают степень пересыщения, вызывающую кристаллизацию. Они замедляют образование геля, снижают скорость его коагуляции и увеличивают стабильность тонкодисперсных частиц. В частности, действие клея объясняется тем, что он образует коллоидальный раствор, уменьшающий скорость растворения полугидрата и задерживающий процесс кристаллизации двуводного гипса. Органические вещества, дающие коллоидальные растворы, оказывают на скорость схватывания такое же влияние. Ускорители схватывания действуют в обратном направлении. Двуводный гипс образует центры кристаллизации, ускоряющие процесс схватывания. [1]

Замедлители схватывания уменьшают скорость растворения полуводного гипса и замедляют диффузионные процессы. При необходимости ускорить схватывание гипса к нему добавляют двуводный гипс, поваренную соль, серную кислоту. Одни из них повышают растворимость полуводного гипса, другие ( двуводный гипс) образуют центры кристаллизации, вокруг которых быстро закристаллизовывается вся масса. [2]

Читайте так же:

Завод по хранению цемента

Замедлители схватывания оказывают более выраженное влияние на предел прочности образцов при изгибе. [3]

Замедлители схватывания действуют как поверхностно-активные вещества. Гидрофобные ПАВ ( асидол, мылонафт, стеариновые и жирные кислоты) образуют на частицах цемента адсорбционные слои из ориентированных полярных молекул. Эти слои разделяют зерна цемента, тем самым замедляя образование структуры и тормозя гидратацию. [4]

Замедлители схватывания цементных растворов в течение всего индукционного периода гидратации и структурообразования практически полностью подавляют взаимодействие частиц вяжущего с водой. [5]

Такие замедлители схватывания в настоящее время не известны, однако существуют реагенты, которые ограниченно устойчивы в щелочной среде тампонажного раствора. К ним относятся реагенты из группы полифенолов, например тарановый экстракт. [6]

Как замедлитель схватывания цементных растворов — является очень дешевым материалом. [7]

Добавки — замедлители схватывания увеличивают продолжительность сохранения бетонной смесью пластичности. [8]

В качестве замедлителей схватывания при цементировании скважин используют в основном гидрофильные ПАВ, которые адсорбируются на частицах вяжущего и образуют пленки, которые затрудняют проникновение воды внутрь частиц и тем самым замедляют их гидратацию. К числу наиболее эффективных замедлителей схватывания относятся карбосульфат, технический винный камень ( при температурах до 200 С), виннокаменная кислота ( рис. 66) и ее производные ( до 170 С), трилон Б ( до 160 С), лигносульфонаты кальция ( ССБ, КССБ, окзил и др.), сунил, карбоксиметилцеллюлоза КМЦ ( до 140 — 150 С), синтан ПЛ, полифенол лесохимический ПФЛХ, нитролигнин ( до 100 С), борная кислота ( до 120 С), смесь борной и виннокаменной кислот ( до 200 С), а также смеси гипана, КМЦ или ССБ с хроматами калия или натрия ( до 150 С) и др. Некоторые из этих реагентов ( ССБ, КССБ, ПФЛХ) вызывают вспенивание раствора, поэтому вместе с ними в раствор добавляют пеногасители: соапстоки, контакты ( черный, НЧК, газойлевый), костный жир, флотомасло, кальциевый мылонафт, полиметилсилоксановую жидкость ПМС или др. Эти пеногасители, кроме ПМС, предварительно растворяют в керосине или дизельном топливе, после чего вводят в цементный раствор. ПМС растворяют непосредственно в воде, на которой приготовляют тампонажный раствор. [9]

В качестве замедлителей схватывания при цементировании скважин используют в основном гидрофильные ПАВ, которые адсорбируются на частицах вяжущего и образуют пленки, которые затрудняют проникновение воды внутрь частиц и тем самым замедляют их гидратацию. К числу наиболее эффективных замедлителей схватывания относятся карбосульфат, технический винный камень ( при температурах до 200 С), виннокаменная кислота ( рис. 66) и ее производные ( до 170 С), трилон Б ( до 160 С), лигносульфоиаты кальция ( ССБ, КССБ, окзил и др.), сунил, карбоксиметилцеллюлозз КМЦ ( до 140 — 150 С), синтан ПЛ, полифенол лесохимический ПФЛХ, нктролигнин ( до 100 С), борная кислота ( до 120 С), смесь борной и виннокаменной кислот ( до 200 С), а также смеси гипана, КМЦ или ССБ с хроматами калия или натрия ( до 150 С) и др. Некоторые из этих реагентов ( ССБ, КССБ, ПФЛХ) вызывают вспенивание раствора, поэтому вместе с ними в раствор добавляют пеногасители: соапстоки, контакты ( черный, НЧК, газойлевый), костный жир, флотомасло, кальциевый мылонафт, полиметилсилоксановую жидкость ПМС или др. Эти пе-ногасителн, кроме ПМС, предварительно растворяют в керосине или дизельном топливе, после чего вводят в цементный раствор. ПМС растворяют непосредственно в воде, на которой приготовляют тампонажный раствор. [10]

В качестве замедлителей схватывания гипсового раствора были опробованы сульфонол, Прогресс, АНП-2 и смесь ПАВ ( ОП-7 сульфонол), реагенты ( КМЦ и КССБ), а также техническая бура. Однако только при введении буры была получена необходимая прочность гипсового камня. [12]

В случае портландцемента замедлители схватывания , очевидно, подавляют гидратацию прежде всего С3А и C4AF, а также силикатов кальция. Механизм этого явления пока не выяснен. [13]

При подборе дозировок замедлителей схватывания часто не удается обеспечить минимально необходимые сроки схватывания тампонажных растворов. Особенно большие трудности при разработке рецептур тампонажных растворов с минимальными сроками схватывания возникают при цементировании разведочных скважин, когда не имеется достаточной геолого-геофизической информации по скважине. Поэтому специалистам-практикам часто приходится вводить избыток замедлителя схватывания, чтобы обеспечить безаварийный процесс цементирования. При этом вследствие чрезмерно длительных сроков формирования цементного камня в столбе тампонажного раствора происходят нежелательные процессы седиментации, каналообразо-вания, поступление пластовых флюидов в тампонажный раствор. В связи с этим одним из важнейших требований к замедлителям схватывания является малая чувствительность сроков формирования цементного камня к избыточному вводу реагента в раствор. Идеальный замедлитель сроков загустевания и схватывания должен действовать лишь на период закачивания и продавли-вания тампонажного раствора, а по окончании цементировочных работ, например, при достижении давления стоп, должен прекращать свое действие. [14]

Читайте так же:

Зубной цемент своими руками

Когда в качестве замедлителей схватывания применяют гидрофильные ПАВ, частицы цемента обволакиваются адсорбционно-гидратными оболочками, которые также препятствуют формированию структуры и замедляют гидролиз и гидратацию. [15]

Источник