В останні роки, у зв’язку із поглибленою спеціалізацією будівельних робіт, зросли потреби ринку в хімічних добавках, що дозволяють забезпечити необхідний рівень властивостей цементних розчинів і бетонів спеціального призначення (швидкотверднучих, високоміцних, ремонтних, гідроізоляційних, тампонажних і т.д.).
Із різних типів хімічних функціональних добавок слід виділити добавки, що регулюють процес твердіння цементних систем, – прискорювачі схоплювання і твердіння. Традиційними ефективними прискорювачами схоплювання і твердіння портландцементу є хлорид кальцію і солі лужних металів, однак, добавки, що містять у своєму складі іони хлору і лугу, в даний час мають обмежене застосування, так як хлор-іон сприяє корозії арматури, а лужні прискорювачі при певних умовах можуть бути причиною руйнування бетону за рахунок їх взаємодії з активним кремнеземом заповнювача, крім того, лужні прискорювачі схоплювання знижують кінцеву міцність виробу. Проблема пошуку і розробки негігроскопічних добавок-прискорювачів схоплювання і твердіння, що не містять вільних іонів хлору і лугів, особливо актуальна для сухих будівельних сумішей.
Серед перспективних класів безхлорних і безлужних прискорювачів схоплювання і твердіння цементних систем, у тому числі придатних для використання у складі сухих будівельних сумішей, можуть бути виділені прискорювачі нового покоління на основі активних оксидів-гідроксидів алюмінію.
Дослідницькі роботи виконувалася у відповідності з основними напрямками наукових досліджень у напрямку «Розробка фізико-хімічних і технологічних основ виробництва матеріалів і виробів на основі оксидів і тугоплавких безкисневих сполук із підвищеними експлуатаційними характеристиками».
Мета досліджень полягала у виборі ефективних порошкоподібних прискорювачів схоплювання і твердіння цементів, які містять вільні іони хлору і лугів, і визначенні ефективності їх композицій різного призначення.
У ході досліджень вирішувалися такі завдання:
– Виявлення і вибір груп тонкодисперсних продуктів на основі оксидів і гідроксидів алюмінію;
– Вивчення фазового складу порошків, їх питомої поверхні, дослідження активності даних порошків по їх хімічній взаємодії з компонентами твердіючого цементу;
– Вивчення впливу даних продуктів на процеси схоплювання і твердіння цементів;
– Розробка рецептур композицій, які швидко тверднуть і схоплюються, на основі портландського та суміші портландського і глиноземистого цементів;
– Розробка комплексних добавок на основі гідроксиду алюмінію.
В ході дослідницьких робіт була встановлена наукова новизна, яка полягає в тому, що визначилася група високоактивних порошкоподібних продуктів аморфного гідроксиду алюмінію і його суміші з активним γ-А1203, які характеризуються високою питомою поверхнею (понад 45 м2 / г), а також містять сорбційно зв’язану воду , дегідратуючу при t = 120 ÷ 160 ° С.
Із застосуванням кількісного рентгенофазового аналізу встановили, що в процесі гідратації аморфний гідроксид алюмінію в перші години гідратації взаємодіє з вапном і гіпсом із утворенням фази еттрінгіта.
Встановлено основні параметри, які забезпечують максимальне прискорення дії добавок:
– Фазовий склад;
– Висока питома поверхня;
– Оптимальна концентрація (1-5)%.
Прискорення твердіння портландцементу при введенні добавок пов’язано, головним чином, із утворенням еттрінгіта в перші години гідратації, а також із прискоренням гідратації Аліта. Одночасна присутність у складі цементу активних гідравлічних добавок гальмує прискорюючу дію аморфного гідроксиду алюмінію.
Вивчення впливу дії добавки на основі активного аморфного Аl (ОН) 3 на кінетику твердіння цементних розчинів показало, що найбільший ефект прискорення тверднення проявляється при введенні аморфного Аl (ОН) 3 до складу цементних розчинів на бездобавочних цементах. При введенні 3% аморфного Аl (ОН) 3 забезпечується підвищення міцності через 1 добу твердіння більш ніж у 2 рази, як при твердінні в умовах нормальних (20 ± 2) ° С, так і знижених позитивних (10 + 2) ° С температур.
При додаванні 1% аморфного Аl (ОН) 3 до суміші портландського і глиноземистого цементу спостерігається швидке (<60 сек.) схоплювання розчинної суміші і зростання міцності через добу твердіння приблизно в 2 рази. Ці властивості системи були використані для розробки складу для швидкої зупинки водних протікань на основі суміші глиноземистого і портландського цементів із добавкою аморфного Аl (ОН) 3.
На підставі результатів дослідження впливу добавок на схоплення і твердіння цементів було встановлено, що найбільшою активністю володіють високодисперсні порошки з питомою поверхнею більше 45 м2 / г, за фазовим складом представлені аморфним гідроксидом алюмінію або його сумішшю з активним оксидом алюмінію, що містять у своєму складі сорбційно пов’язану воду (2,7 ÷ 26,0)% мас. Такі продукти, будучи ефективними прискорювачами схоплювання портландцементу, підвищують міцність цементних розчинів через 1 добу твердіння і не знижують в пізні терміни твердіння.
Розроблено склад комплексної розширюючої і протиморозної добавок на основі аморфного гідроксиду алюмінію. Дія комплексної протиморозної добавки, що містить аморфний гідроксид алюмінію, пройшла випробування у складі дослідної промислової партії шпаклівки для зовнішніх робіт на ТОВ МГП «Топаз плюс», що підтверджено актом випробувань.
Випущена дослідно-промислова партія сухої суміші, що містить аморфний гідроксид алюмінію як прискорювач схоплювання і твердіння, для швидкої зупинки водних протікань (компанія «КУРС» Санкт-Петербург). Суха суміш пройшла випробування на очисних спорудах Північно-Західної ТЕЦ і на інших промислових об’єктах.
- Ілясов А.Г., Медведєва І.М., Корнєєв В.І. Прискорювачі схоплювання і твердіння портландцементу на основі оксидів і гідроксидів алюмінію // Цемент і його застосування. 2005. Випуск 2. С. 61-63.
Порошок аморфного оксиду алюмінію Al2O3
-
1. Хімічний аналіз
-
2. Фазовий склад
-
3. Вміст зв’язаної води
- Питома поверхня
