Полимерный добавка для свойств упрочнение цементной композиции

Интенсивное развитие строительства, как правило, ставит жесткие требования к качеству используемых материалов в плане повышения их прочности и долговечности. Для получения таких материалов необходимо уменьшить количество дефектов в бетоне, т.е. уменьшить его пористость, применять более высокопрочные компоненты, повысить внутренню когезию и адгезию в материале. По своей природе цементный клей является пористым материалом, поскольку частицы цемента не могут быть уложены абсолютно плотно, а объем новообразований в обычных условиях недостаточен для заполнения первоначальной пустотности твердой фазы. Цементному бетону присуща весьма неоднородная структура с большим числом дефектов, а также сравнительно низкая адгезия между слагающими структуру компонентами, что ослабляет их прочность на растяжение.

Устранение указанных недостатков в твердеющей бетонной системе позволяет получить искусственный конгломерат с высокими эксплуатационными свойствами. Объединение в одну систему, как подчеркивает Ю.М. Баженов, минерального скелета и полимера позволяет получить новые строительные композиционные материалы, отличающиеся более высоким качеством, чем традиционные строительные материалы, в том числе и цементные бетоны.

Применение полимеров, наряду с увеличением подвижности суспензий, может способствовать также ускорению или замедлению процесса гидратации цемента или других видов вяжущих. В присутствии таких добавок из-за различной совместимости компонентов может проявляться как антагонизм, так и синергизм, т.е. увеличение или ослабление основного эффекта, что объясняется различной природой составляющих ингредиентов, различной их адсорбирующей способностью и степенью влияния на электрокинетический потенциал и т.д.

Применение различных видов полимерных добавок, в том числе латексов, создает благоприятные условия для изменения реологических и структурных свойств цемента. Вопрос разработки эффективных способов управления процессами гидратации и твердения цементных дисперсий с применением доступных полимерных добавок, синтезируемых с использованием местных сырьевых и техногенных ресурсов, является актуальным для современной строительной индустрии, как в плане увеличения объема производства бетона и железобетона, экономии цементной составляющей, так и в плане повышения их долговечности и снижения стоимости строительства зданий и сооружений. С целью улучшения физико-механических свойств портландцемента АО «Ахангаран-цемент» марки 300-400 применялся водорастворимый полимер, полученный на основе латекса. В качестве исходного вяжущего материала при получении полимерцементных композиций с малой дозой водорастворимым полимерным латексом (ВРПЛ) использовали портландцемент марки 300. Добавка ВРПЛ вводилась в малых количествах в воду затворения с расчетом получения её концентрации в смеси 0,01; 0,03; 0,04; 0,05%. Из приготовленной полимерцементной композиции путем пластического формования были изготовлены образцы-кубики размером 1,41^1,41x1,41 см состава 1:0, которые через сутки воздушно-влажного хранения продолжали твердеть в воде. Испытание образцов проводилось через 3, 7, 28 сут. Для сравнения формовались такие же образцы из цемента без добавки ВРПЛ Результатыиспытаний показали, что добавка 0,01% ВРПЛ не оказывает существенного влияния на процесс твердения и набор прочности цементного камня.

Увеличение концентрации вводимой в цемент полимерной добавки до 0,02% резко ускоряет процесс гидратации и твердения, в результате к 3 сут прочность полимерцементного комиозита значительно превышает прочность исходного цемента. Дальнейшее увеличение концентрации ВРПЛ приводит к равномерному снижению прочности полимерцементных композиций. При этом наблюдается некая зависимость между ростом прочностных показателей модифицированных цементов и концентрацией ВРПЛ. Максимум роста прочности полимерцементного композита во все сроки твердения достигается при дозе вводимой добавки 0,03%. При ее дозе 0,04 и 0,05% прочность плавно снижается, однако ее значения во все сроки твердения несколько выше, чем у бездобавочного цемента. Для изучения влияния повышенных концентраций ВРПЛ на физико -механические свойства портландцемента в качестве исходного вяжущего использовали портландцемент марки 400, в состав которого полимерная добавка вводилась в количестве 0,1; 0,3; 0,5; 1,0%.

Она добавлялась в воду затворения из расчета получения указанных концентраций при изготовлении таких же образцов -кубиков, как в предыдущей серии опытов. Условия хранения исроки испытания образцов были аналогичными. Только в этом случае, с целью выяснения влияния ВРПЛ на показатели прочности полимерцементных композитов длительного твердения, часть образцов подвергалась механическим испытаниям на сжатие через 3 месяца хранения в воде. Результаты испытаний показали, что в 3-х и 7-ми суточном возрасте резкий рост прочностных показателей полимерцементного композита отличен при дозе ВРПЛ 0,1- 0,5%.

При этих дозах добавки показатели прочности образцов в 3-7 сут в 2^2,5 раза выше, чем у матрицы. К 7 сут существенный рост прочности, которая на 8,4 МПа выше, чем у без добавочного цемента, отмечен при дозе ВРПЛ 0,3%. При его малой дозе (0,1%) отмечено плавное увеличение прочности до 3-х месяцев. Такая же тенденция роста прочностных показателей отмечена также при дозе добавки 0,5%: при указанных дозировках ВРПЛ прочность  образцов такая же, как у исходного портландцемента. Увеличение дозы добавки до 1,0%  не  оказывает существенного положительного влияния на процесс твердения портландцемента. Исходя из полученных результатов, можно констатировать факт положительного влияния новой полимерной добавки и набора прочности портландцементного камня. Высокая степень ускорения процесса твердения цементной дисперсии в присутствии данной полимерной добавки проявляется при его дозе 0,03 и 0,3%. Его высокая доза приводит к спаду прочностных показателей полимерцементного композита.

Установлено, что ВРПЛ обладает достаточно сильной пластифицирующей способностью, которая проявляется в увеличении расплываемости модифицированного цементного теста, содержащего 0,1-0,5% добавку.