И. ЛЕВИН, инж., В. А. РАХМАНОВ, канд. техн. наук (ВНИИжелезобетон); Г. М. ТАРНАРУЦКИЙ, канд. техн. наук (НИИЦемент), Эффективный пластификатор ЛСТМ-2
К важнейшим задачам промышленности сборного железобетона относятся экономное использование материальных ресурсов, прежде всего цемента, увеличение производительности и улучшение условий труда, повышение качества продукции. Перспективным направлением их решения является химизация технологии бетона, в частности применение поверхностно-активных веществ в качестве пластифицирующих добавок.
Разработаны и применяются высокоэффективные разжижители — суперпластификаторы бетонной смеси на основе сульфированных меламини нафталинформальдегидных смол (10—03; С—3; 40—03 и др.). Наряду с суперпластификаторами, применение которых еще ограничено, используют более доступные и дешевые добавки технических лигносульфонатов (ЛСТ) марок А, В и Е по ОСТ 13—183—83, известные как СДБ. Применение ЛСТ позволяет повысить подвижность бетонной смеси с 1...4 до 5...10 см или экономить 3...7% цемента. Однако использование ЛСТ нередко сопровождается замедлением гидратации цемента и воздухововлечением, что снижает прочность бетона и ухудшает качество конструкций. В связи с этим возникает необходимость удлинения на 2...1 ч предварительной выдержки и соответственно всего цикла тепловлажностной обработки изделий. Эффективность ЛСТ повышается при совместном использовании с ускорителями твердения, например с сульфатом натрия или нитрит-нинтратом кальция и др. В настоящее время широкое применение комплексных добавок сдерживается дефицитом ускорителей твердения.
Наиболее перспективно применение пластификатора цемента и бетона ка основе ЛСТ в виде модифицированных продуктов. В мировой практике известны такие способы модифицирования ЛСТ, как очистка и фракционирование, разрушение углеводов и продуктов их окисления, введение пеногасителей, химическое модифицирование лигносульфонатов (окисление, обработка химическими реагентами и др.).
Эти направления в нашей стране реализуются в основном непосредственно на отдельных заводах ЖБИ или товарного бетона. Так готовят добавки ХДСК-1 (механо-химическая обработка шелочью), НИЛ-20 (обработка цементной суспензией), НИЛ-21 (введение пеногасителя пропинола и сульфата натрия), МТС-1 (введение высших жирных спиртов) и др. При дефиците добавок это безусловно оправдано, но ориентация на нецентрализованное производство в целом не открывает широких возможностей.
ВНИИжелезобетон, НИИцемент и Пермский филиал ВНИИБ Минлесбумпрома СССР изучали эффективность освоения в промышленности сборного железобетона пластификатора ЛСТМ-2 (лигносульфонаты технические модифицированные) Его получают путем оптимизации режима упаривания ЛСТ для улучшения молекулярно-массового распределения и химической их обработки аминосодержащими веществами. Это приводит к усилению пластифицирующего действия лигносульфонатов, снижению воздухово влечения и ослаблению действия добавки на замедление гидратации и твердения цемента в начальные сроки (табл. 1).
Благодаря подобранным адсорбционно-диспергирующим свойствам модифицированный продукт можно вводить при помоле для изготовления пластифицированных цементов )1) и с водой затворения непосредственно для пластификации бетонных смесей f2].
Пластификатор ЛСТМ-2 изготовляют на Камском целлюлозно-бумажном комбинате (ЦБК) по ОСТ 13—287—85. ВЫпуск его составил в тыс. г: в 1985 г.— 10, в 1986 г. —15, в 1987 г. —20; к 1990 г. планируется 100 тыс. т, из кото-
Добавка имеет стабильные свойства, хорошо растворима в воде, не токсична, не пожароопасна. Гарантийный срок хранения при температуре +5...-j-25°C — 9 мес. Пластификатор поставляется в 50...60-тонных железнодорожных цистернах в виде водного раствора 47...50%-ной концентрации. В холодное время года добавку при разгрузке необходимо подогревать паром, подаваемым в глухие регистры, опускаемые в цистерну через верхний люк.
В настоящее время проводятся работы по улучшению технологических свойств ЛСТМ-2. снижению вязкости и температуры замерзания, повышение бактерицидной стойкости и др. Это позволит в 1988 г. организовать выпуск добавки ЛСТМ-2 высшей категории качества.
Добавку следует применять в виде рабочего раствора 5...10°/о-ной концентрации, приготовляемого из расчета не более суточной потребности механическим перемешиванием товарного продукта и воды в смесителях и подаваемого затем в расходные емкости. Для дозирования раствора рекомендуется применять весовой дозатор жидких химических Добавок типа 6145-АД-30-2БЖ, изготовляемый Кировоградским опытным заводом дозирующих автоматов.
Оптимальная дозировка добавки устанавливается экспериментально с учетом конкретных условий производства, качества применяемых материалов, требований к бетонной смеси и бетону, установленных режимов ТВО изделий.
Введение добавки ЛСТМ-2 изменяет реологические свойства цементного теста вибровязкость снижается в 2...4 раза или водопотребиость при постоянной вязкости на 15...25% (рис. 1). Снижение вязкости теста предопределяет разжижение смеси и изменение ее реологических и технологических свойств, что позволяет использовать добавку для увеличения подвижности бетонной смеси или снижения расхода воды и цемента (рнс. 2 и табл. 2), или повышения прочности бетона (рис. 3), а при необходимости — получения комбинированного эффекта путем частичного использования вышеуказаниьх.
Практический опыт показал, что добавку ЛСТМ-2 наиболее целесообразно применять для увеличения подвижности бетонной смеси без перерасхода цемента, для экономии цемента и для расширения сырьевой базы мелкого заполнителя в регионах, располагающих запасами в основном мелких песков.
При использовании дробленых песков эффективность ЛСТМ-2 сопоставима с действием суперпластифнкатора С-З. Совместное использование пластификатора и зол ТЭС в мелкозернистых бетонах позволяет решить проблему их изготовления без перерасхода цемента. при этом из-за недефицитности и низкой стоимости добавки ее применение в этих случаях более целесообразно, чем С-З.
Пластифицированные бетонные смеси с ЛСТМ-2 характеризуются также пониженными водоотделением и расслаиваемостью, а бетоны на их основе—улучшенной структурой и повышенной морозостойкостью. Этот эффект достигается при оптимальном содержании песка в смеси.
Цементный камень и бетон с добавкой ЛСТМ-2 нормального и гидротермального твердения характеризуется мелкопористой структурой с пониженным на Щ..30% содержанием крупных пор. Улучшение поровой структуры и упрочнение контактной зоны между заполнителем и растворной частью способствует повышению морозостойкости бетона даже при неизменном В/Ц. Это позволяет использовать пластификатор отдельно или при необходимости совместно с воздухововлекающей добавкой для конструкций, к бетонам которых предъявляются повышенные требования по морозостойкости.
Опыты показали, что бетоны класса В 15 из высокопо дек жнык смесей для кассетного производства без добавки выдерживают около 100 циклов, а такие же с ЛСТМ-2 — до 250 циклов замораживания и оттаивания. при правильном подборе материалов бетоны классов В 25...В 40 из умеренно жестких смесей с ЛСТМ-2 выдерживают более 500 циклов.
Бетонные смесн, пластифицированные добавкой ЛСТМ-2, целесообразно применять при изготовлении конструкций с большой высотой формования (в кассетных установках, в формах для труб и т. п.).
Эффективность применения пластнфи катора ЛСТМ-2 определена применительно к смесям на цементах 50 заводов. Установлено, что она снижается как у большинства пластификаторов фенольного ц карбоксильного типов с увеличением содержания в цементе С3А и C2S, а также тонкодисперсных добавок осадочного происхождения и кислых шлаков, в присутствии в цементе при неполноте обжига клинкера промежуточных фаз С5А3, С12А7 или NCA3, при использовании цементов с «ложным» схватыванием и заполнителей с повышенным содержанием глинистых примесей.
Многолетняя практика свидетельствует, что добавка ЛСТМ-2 эффективна для промышленных цементов различной номенклатуры. Обобщенные результаты лабораторных и промышленных испытаний ЛСТМ-2 в бетонах на низкои среднеалюмииатных портландцементах с активными минеральными добавками и шлакопортландцементах показывают, что при ее применении осадка конуса бетонной смеси без изменения водосодержания увеличивается с 2... 4 до 12 .. 15 см, водопотребность уменьшается на 7... 15%, расход цемента в равнопрочных бетонах снижается на 7... 12%, прочность бетона без изменения расхода цемента повышается на 15... 20%, а морозостойкость бетона при постоянном В/Ц — на марку и более.
Применение ЛСТМ-2 в качестве эффективного пластификатора рекомендовано ГОСТ 26633—85 и СНиП 3.09.01— 85.
В настоящее время накоплен положительный опыт использования пластификатора ЛСТМ-2 в промышленности сборного железобетона при изготовлении изделий широкой номенклатуры по поточной и стендовой технологиям и при производстве напорных виброгидропрессованных труб (изготовлено более 10 млн. м3 железобетонных изделий и конструкций). С пластификатором ЛСТМ-2 работает более 80 предприятий сборного железобетона в разных регионах страны, в том числе ПО Курскстройдеталь, ПО Железобетон и ПО Белгородтяжстрой Минюгстроя СССР, Дмитровский ДСК и другие заводы Главмособлстроя, предприятия Главленстройматериалов и Главленинградстроя, Новоборовский завод ЖБИ ПО Укрпрочжелезобетон, предприятия Минсевзапстроя СССР и Минводхоза СССР, а также предприятия в Новосибирске, Минске, Владивостоке, Кургане, Чимкенте и ДРНа отдельных предприятиях не был достигнут максимальный эффект от использования ЛСТМ-2 из-за нарушений технологических требовании; разбавление добавки при разгрузке на складе, хранение разбавленного рабочего раствора более суток, нарушение точности дозирования. При значительной передозировке ЛСТМ-2 качество поверхности изделий может ухудшиться и прочность бетона после ТВО снизиться.
Промышленный опыт показал. что 1 т добавки 47. .50%-ной концентрации стоимостью 57 р. обеспечивает получение 1 тыс. м3 пластифицированной бетонной смеси, и следовательно, затраты на пластификатор не превышают 10 к. на 1 м бетона. При этом экономия цемента составляет 15...40 кг на 1 м3 бетона, трудозатраты на формование и текущий ремонт форм снижаются на 10... 20%. улучшаются условия труда рабочих и повышается качество продукции.
Бетон и железобетон, 1988