В. Г. БАТРАКОВ, д-р техн. наук, проф., В. Р. ФАЛИКМАН, канд. хим. наук (НИИЖБ); Л. Ф. КАЛМЫКОВ, канд. техн. наук, В. И. ЛУКАШЕВИЧ, инж. (Новополоцкий политехнический ин-т), Пластификатор для бетонов на основе тяжелых смол пиролиза
Новополоцким политехническим институтом совместное НИИЖБом, ВНИИОС и ПТО Стройкомплекс Минстроя БССР в последние годы получен и исследован суперпластификатор бетонной смеси, названный С-НПИ. Сырьем для его производства служат тяжелые смолы пиролиза жидких углеводородов, являющиеся вторичными продуктами при производстве этилена на установках пиролиза, и отработанная серная кислота, образующаяся после очистки жидких парафинных углеводородов от ароматических соединений на установке «Парекс». Запасы такого сырья в стране практически неограничены. Наряду с отработанной серной кислотой в качестве сульфирующего реагента можно использовать также серную кислоту или олеум.
Отличительной особенностью суперпластификатора С-НПИ является простота его приготовления. Синтез добавки осуществляется в две стадии и включает сульфирование тяжелой смолы пиролиза кислым гудроном и нейтрализацию образовавшихся сульфокислот едким натрием. Благодаря этому почти в 3...3.5 раза можно сократить общую продолжительность технологического процесса. Технико-экономические расчеты показали, что стоимость С-НПИ не превышает 80... 100 р за I т (в расчете на сухое вещество), что намного ниже стоимости других суперпластификаторов.
Влияние С-НПИ на кинетику гидратации цемента и структурообразованне цементного теста достаточно типично для добавок такого класса. Некоторое замедление этих процессов в начальный период затем компенсируется их интенсификацией. Так, уже к 1-м суткам интегральное тепловыделение пластифицированного цемент спуск при температуре изотермического прогрева 80 °С.
Анализ представленных данных показывает, что добавка С-НПИ обладает высокой разжижающей способностью и при дозировках, несколько больших, чем суперпластификатора С-3, обеспечивает равный с ним пластифицирующий эффект. Это позволяет при введении 0,8...1,2 % добавки получать высокоподвижные и литые бетонные смеси. При этом прочность бетонов с добавкой С-НПИ из смесей с одинаковым В/Ц не ниже прочности бетона без добавки. Прирост прочности бетонов из равноподвижных смесей с добавкой С-НПИ в возрасте 4 ч и 28 сут после ТВО близок к приросту прочности бетонов с добавкой С-3 и составляет 10...40 %. Аналогичная картина получена и для равноподвижных бетонов с суперпластификаторами. твердеющих в нормально-влажностных условиях.
Для возможного использования новой добавки были изучены кинетика нарастания прочности бетона в более поздние сроки, его усадка и физико-механические характеристики прн кратковременном и длительном нагружении. Исследования проводили по методике [1] на литых бетонах с использованием Волковысского цемента М500 и расходом цемента, песка, щебня, воды соответственно 500, 675, 1035, 190 кг/м3, твердевших 28 сут в нормальных условиях. В качестве эталона использовали бетон того же состава без добавки. Прочностные свойства изучали на образцах- кубах с ребром 10 см и образцах-призмах размером Юх ЮХ ХЗО см, деформативные — на центрально-сжатых призмах размером 10Х11Х40 см с замером продольных деформаций на базе 300 мм, поперечных — на базе 65 мм; усадку исследовали на образцах-призмах размером ЮХ X10X40 см с замерами деформаций на базе 300 мм. Водопоглощение бетонов определяли в возрасте 105 сут по ГОСТ 127303-78.
В табл. 3 представлена кинетика нарастания прочности бетонов в различные сроки твердения. Исследования показали, что прочность бетонов, изготовленных из литых бетонных смесей с добавкой С-НПИ. остается практически во все сроки твердения на уровне прочности бетона с добавкой С-3 и без нее. Водопоглощение для бетонов с добавками С-3 и С-НПИ практически одинаково, чго свидетельствует об аналогичной плотной структуре. Призменную прочность бетона определяли в возрасте 2.5 мес (перед установкой бетонных призм на ползучесть) и 8.5 мес (после испытания на ползучесть). Как видно из полученных данных (табл. 4), с увеличением кубиковой прочности /?hvC возрастает коэффициент призменной прочности бетона Кап. Аналогична зависимость от прочности бетона и для модуля упругости Е02. Коэффициент упругости
Загружение основных образцов- призм на ползучесть производили в возрасте 2,5 мес до уровня нагружения 0,4, что близко эксплуатационным уровням нагружения, а также напряжениям, соответствующим условно линейной ползучести. Образцы нагружали этапами по 0,1 /?лр с выдержкой на этапе в течение 5 мин. По результатам испытаний образцов вычисляли средние абсолютные деформации, а затем — относительные деформации ползучести.
Анализ сравнительных данных показывает, что удельные деформации ползучести литых бетонных смесей с добавкой С-3 на 8 % превышают ползучесть эталонных образцов. Для бетонов с добавкой С-НПИ деформации ползучести у равноподвнжных составов практически не отличаются от деформаций составов без добавки, а деформации бетонов из литых смесей почти на 20 % превышают ползучесть эталонных образцов, что достаточно характерно для бетонов с суперпластификаторами [4].
По полученным результатам испытаний на ползучесть в соответствии с ГОСТ 24544—81 по уравнению линейной регрессии были вычислены предельные удельные деформации ползучести с (оо). Число точек измерения равнялось 8 при т=50, 70, 90, 110, 130, 150. 170, 180 сут. При удельные деформации ползучести у литых бетонов с С-3 и у равноподвижных с С-НПИ ие превышали значений эталонного состава. В то же время удельные деформации ползучести у литых бетонов с С-НПИ на 20 % превышали значения эталонного состава. Предельные удельные деформации ползучести сравнивали с нормативной мерой ползучести по рекомендациям [2] (для бетона класса В35 из смеси подвижностью 9... 10 см), согласно которой Си составляет 8.1Х10-5, что в 2,5 раза выше, чем для бетонов с С-НПИ.
В настоящее время разработаны технические условия на суперпластификатор С-НПИ (ТУ 38.102172—85) и рекомендации по его применению в тяжелом бетоне. Токсикологическая оценка суперпластификатора, данная Белорусским научно-исследовательским санитарно-гигиеническим институтом, позволила классифицировать его как малоопасное вещество и рекомендовать к производственному применению, в том числе и для изготовления водонапорных труб и резервуаров питьевого водоснабжения.
В ПО Новополоцкнефтеоргсинтез был смонтирован опытный узел, на котором в 1988 г. выпущены первые партии суперпластификатора С-НПИ. Его опытно-промышленное внедрение осуществлено на Новополоцком заводе ЖБК треста № 16 Нефтестрой, Барановичском комбинате ЖБК ПО Проммонтаж Минстроя БССР, а также Полоцком заводе ЖБИ треста Полоцк- сельстрой. Испытания на предприятиях строительной индустрии показали, что при введении в бетонную смесь 0,6...1,5 % С-НПИ предел прочности бетона при сжатии можно повысить в среднем на 18...22 % при одновременном снижении расхода цемента на 10...12 % и увеличении подвижности бетонной смеси в 2...3 раза.
Бетон и железобетон, 1991