Лако-красочные материалы — производство

Серьезным недостатком известных цементных смесей вообще и жидких цементных смесей в частности является длительный цикл затвердевания и, следовательно, медленный набор прочности смесей.

Для ускорения затвердевания цементных смесей обычно поль­зуются общеизвестными добавками, такими, как хлористый каль­ций, и другими аналогичными ускорителями твердения. При этом продолжительность твердения жидких цементных смесей (в ос­настке) можно сократить с 5—6 ч до 2—3 ч. В тех случаях, когда применяют более сильные ускорители твердения прочность смесей в первые часы и сутки твердения низка. Использование специаль­ных цементов в составе формовочных смесей чаще всего малоэф­фективно и недостаточно экономично. Нами (совместно с В. Г. Куз­нецовым) разработаны методы существенной интенсификации про­цессов твердения цементных смесей на обычном портландцементе с помощью сильных добавок — ускорителей. ^ Применяемые в настоящее время в строительной практике ускорители твердения [53, 54] по механизму действия на различ­ные минералогические составляющие портландцемента можно разделить на четыре класса.

1. Добавки первого класса подразделяются на две группы. К первой — относятся соли, не содержащие одноименных с вя­жущими ионов (поваренная соль, сернокислый и хлористый калий и др.). Они повышают растворимость силикатных составля­ющих цемента за счет изменения ионной силы раствора, вслед­ствие чего ускоряется процесс твердения.

Добавки второй группы содержат одноименные с вяжущим ионы, например хлористый или азотнокислый кальций. В малых количествах они понижают растворимость вяжущих. Их ускоря­ющее воздействие на процесс твердения объясняют повышением скорости кристаллизации новообразований.

2. Добавки второго класса, в свою очередь, делятся на три группы. Первая группа включает вещества, вступающие с жидкой фазой цементного теста в реакции нейтрализации — снижающих щелочность среды. В эту группу входят кислоты, например НС1, и гидролизующиеся соли сильной кислоты и слабого основания,

Например хлорное железо, сернокислый алюминий. Ко второй группе этого класса относятся соли, вступающие с гидроокисью кальция в обменные реакции с образованием труднорастворимых соединений, например карбонаты щелочных металлов, алюминат.

Третья группа наиболее многочисленна, включает вещества, взаимодействующие с алюминий — и железосодержащими минера­логическими составляющими цемента с образованием трудно­растворимых двойных, так называемых комплексных солей. К их числу относятся CaS04, СаС12, Ca(N03)2 и др.

3. Третий класс включает добавки, представляющие собой готовые центры кристаллизации — затравки. Их рекомендуется применять в тех случаях, когда лимитирующей стадией процесса твердения является кристаллизация новообразований. Приме­рами таких добавок могут служить гипс CaS04-2H20, некоторые гидросиликаты кальция и др.

Добавки четвертого класса в основном замедляют процесс твердения. Этот класс добавок представлен главным образом поверхностно-активными веществами, оказывающими пластифи­цирующее действие на бетон или вводимыми в бетон с целью его гидрофобизации и воздухововлечения.

Для выявления ускоряющего действия на твердение смесей с портландцементом нами были выбраны наиболее сильные до­бавки (табл. 18). Кроме того, проверяли группу полифосфатов,

Относящихся к сильным ускорителям твердения Портландцемента 1651: триполифосфат и гексаметафосфат натрия, полифосфорную кислоту, а также одно-, двух — и трехзамещенный фосфорнокислый натрий и фосфорнокислый кальций.

Наряду с ускорителями твердения рассматривали также воз­можность интенсификации процесса твердения за счет сухого и мокрого домола цемента, мокрого домола с различными ускори­телями твердения — хлористым кальцием, карбонатами щелоч­ных металлов, триэтаноламином; использование исходного це­ментного клинкера и пр. Добавки вводили в портландцемент марки 300—400 Белгородского и Подольского цементных заводов. Водоцементное отношение твердеющих композиций находилось в пределах 0,3—0,5.

Диаграммы твердения цементных растворов с наиболее силь­ными ускорителями приведены на рис. 34.

Первое место по интенсивности влияния на схватывание занимает алюминат, за ним следует гексаметафосфат натрия,

Рис. 34. Влияние различных

Ускорителей

Иа продолжительность

Схватывания

Портландцемента:

1 — исходный; 2 — СаС1г; 3 — жидкое стекло; 4 — карбонат щелочного металла; 5 — гекса­метафосфат натрия; 6 — алюми-

Карбонаты щелочных металлов, жидкое стекло, хлористый каль­ций. Недостаток алюмината — короткий индукционный период схватывания композиций.

00

Чего пользоваться этим способом неудобно. Значительно активи­зирует портландцемент сухой домол.

Из приведенных данных следует, что для приготов­ления жидких цементных смесей можно пользоваться двумя основными способами интенсификации процесса твердения це­мента:

Применением сильных ускорителей твердения — алюми­ната, карбонатов щелочных металлов и гексаметафосфата на­трия как в самостоятельном виде, так и в сочетании друг с другом;

Применением цементного клинкера и сухого домола с одновре­менным введением в смесь ускорителей твердения.

Результаты испытаний трех названных ускорителей твердения в составах жидких цементных смесей представлены в табл. 19. Гексаметафосфат натрия ускоряет твердение в первые часы, но снижает прочность после суточного твердения. Алюминат, за­метно ускоряя твердение в начальный период и повышая суточную прочность, сильно снижает текучесть смеси. Карбонаты щелочных металлов ускоряют твердение и повышают текучесть. Из приве­денных данных видно, что даже самые сильные ускорители твер­дения в смесях с портландцементом в самостоятельном виде ока­зываются недостаточно эффективными. По нашим данным более целесообразно пользоваться комбинированными ускорителями твердения. Лучшим вариантом является сочетание карбоната щелочного металла с алюминатом. Обе добавки представляют собой достаточно сильные ускорители твердения: алюминат ухуд­шает текучесть, а карбонат разжижает смесь. По своему действию эти добавки дополняют друг друга.