Влияние различных глинистых частиц на эффективность поликарбоксилатного суперпластификатора и свойства цементного камня
Автор: Хицков Андрей Андреевич, Иванов Илья Михайлович, Крамар Людмила Яковлевна, Кирсанова Ална Андреевна, Зимич Вита Васильевна
Рубрика: Строительные материалы и изделия
Статья в выпуске: 1 т.19, 2019 года.
Бесплатный доступ
Проведено исследование влияния примесей глинистых минералов из песков на эффективность работы поликарбоксилатныхсуперпластификаторов, свойства цементного теста и камня. Для проведения исследования были приняты пески различных месторождений Челябинской области, которые содержали разные глинистые минералы: монтмориллонит, гидрослюды и каолинит. Результаты исследования фазового состава глинистых представлены в данной статье. Исследование выполнено с помощью моделирования цементного камня бетона и проведено с применением математического планирования эксперимента, где основными факторами приняты: количество вводимого суперпластификатора от 0 до 0,8 % и количество глинистых от 0 до 4 %. Влияние указанных факторов на подвижность оценивали по расплыву цементного теста, а на прочность и пористость - по образцам-кубикам цементного камня с ребром 20 мм. Изучение фазового состава глинистых примесей из песков и особенностей структуры полученного цементного камня проводили с применением дериватографии, рентгенофазового анализа и электронной микроскопии. Установлено, что прочность цементного камня и эффективность поликарбоксилатного суперпластификатора в большей степени снижает глинистый минерал монтмориллонит, а глинистые, содержащие гидрослюды или каолинит, на эти параметры влияют не столь значительно. Поэтому пески с глинистыми примесями до 2 %, состоящими из гидрослюд или каолинита, допустимо применять с целью получения даже высокофункциональных бетонов. Однако для обеспечения высокой эффективности поликарбоксилатных суперпластификаторов, повышенной прочности и долговечности бетонов на цементных вяжущих, рекомендовано применять мытые пески или пески с содержанием глинистых менее 1 %. Дополнительно выявлено, что поликарбоксилатный суперпластификатор способствует формированию структуры цементного камня из аморфизированных высокоосновных гидросиликатов кальция, которые отличаются повышенной стойкостью и, как следствие, долговечностью.
Поликарбоксилатный суперпластификатор, песок, глинистые частицы, монтмориллонит, гидрослюды, каолинит, цементное тесто, цементный камень, структура цементного камня, высокофункциональный бетон
Короткий адрес: https://sciup.org/147232124
IDR: 147232124 | УДК: 666.94 | DOI: 10.14529/build190106
Influence of various clay particles on effectiveness of polycarboxylate superplasticizer and properties of cement stone
Influence of impurities of clay minerals from sands on the efficiency of polycarboxylate superplasticizers, the properties of cement paste and stone was studied. For the study, the sands of various deposits of the Chelyabinsk region were taken, which contained various clay minerals: montmorillonite, hydromica and kaolin. Research results of phase composition of the clay are presented in this article. The study was performed using modeling cement stone of concrete and was carried out using mathematical planning of the experiment, where the main factors were: the amount of superplasticizer from 0 to 0.8% and the amount of clayey from 0 to 4 %. The effect of these factors on fluidity was assessed by slump test of the cement paste, and influence on strength and porosity by cubic samples of cement stone with an edge of 20 mm. The study of the phase composition of clay impurities from sands and the structural features of the obtained cement stone was carried out using derivatography, X-ray phase analysis and electron microscopy. It has been established that the strength of the cement stone and effectiveness of the polycarboxylate superplasticizer more reduce the clay mineral montmorillonite, and clay minerals containing hydromica or kaolinite do not significantly affect these parameters. Therefore, sands with clay impurities up to 2 % consisting of hydromica or kaolinite are permissible to be used in order to obtain even high-performance concrete. However, to ensure high efficiency of polycarboxylate superplasticizers, increased strength and durability of concrete on cement binders, it is recommended to use washed sands or sands with clay content less than 1 %. Additionally, it was revealed that the polycarboxylate superplasticizer contributes to the formation of the structure of cement stone from amorphous highly basic calcium hydrosilicates, which are characterized by increased durability and, consequently, durability.
Список литературы Влияние различных глинистых частиц на эффективность поликарбоксилатного суперпластификатора и свойства цементного камня
- Hirata, T. A cement dispersant. JP Patent 84, 2022, 1981, S59-018338.
- Lei, L. A concept for a polycarboxylate superplasticizer possessing enhanced clay tolerance / L. Lei, J. Plank // Cement and Concrete Research. - 2012. - V. 42, № 10. - P. 1299-1306.
- Effects of polyethylene oxide chains on the performance of polycarboxylate-type water-reducers / С.Z. Li, N.Q. Feng, Y.D. Li, R. Chen // Cement and Concrete Research. - 2005. - V. 35, № 5. - P. 867-873.
- Plank, J. Synthesis and performance of methacrylic ester based polycarboxylate superplasticizers possessing hydroxy terminated polyethylene glycol side chain / J. Plank, K. Pollmann, N. Zouaoui, P.R. Andres, C. Schaefer // Cement and Concrete Research. - 2008. - V. 38, № 10. - P. 1210-1216.
- Liu, S. Swelling inhibition by polyglycols in montmorillonite dispersions / S. Liu, X. Mo, C. Zhang // J. Dispers. Sci. Technol. - 2004. - V. 25, № 1. - P. 63-66.
- Plank, J. Fundamental mechanisms for polycarboxylate intercalation into C3A hydrate phases and the role of sulfate present in cement / J. Plank, D. Zhimin, H. Keller, F. v. Hossle, W. Seidl // Cement and Concrete Research. - 2010. - V. 40, № 1. - P. 45-57.
- Plank, J. Preparation and characterization of new Ca-Al-polycarboxylate layered double hydroxides / J. Plank, Z. Dai, P.R. Andres // Materials Letters. - 2006. - V. 60. - P. 3614-3617.
- Chemical admixtures - Chemistry, applications and their impact on concrete microstructure and durability / J. Plank, E. Sakai, C.W. Miao et al. // Cement and Concrete Research. - 2015. - V. 78. - P. 81-99.
- Xiong, L. Effect of typical clay upon the dispersion performance of polycarboxylate superplasticizer / L. Xiong, G. Zheng, Y. Bi, C. Fu // International Conference on Materials, Environmental and Biological Engineering (MEBE 2015). - Atlantis Press, 2015. - P. 226-229.
- Вовк, А.И. Суперпластификаторы в бетоне: анализ химии процессов / А.И. Вовк // Технология бетонов. - 2007. - № 3. - С. 2-3.
- Вовк, А.И. Гидратация трехкальциевого алюмината C3A и смесей C3A-гипс в присутствии ПАВ: адсорбция или поверхностное фазообразование? / А.И. Вовк // Коллоидный журнал. - 2000. - Т. 62, № 1. - С. 31-38.
- Вовк, А.И. Механизм адсорбции суперпластификаторов на силикатных и алюминатных компонентах портландцемента / А.И. Вовк // Коллоидный журнал. - 2000. - Т. 62, № 3. - С. 303-308.
- Цементные тяжелые бетоны для строительства скоростных автомобильных дорог / Л.Я. Крамар, А.И. Кудяков, Б.Я. Трофимов, К.В. Шулдяков // Вестник ТГАСУ. - 2017. - № 4 (63). - С. 147-158.
- Рамачандран, В. Наука о бетоне: физико-химическое бетоноведение / В. Рамачандран, Р. Фельдман, Дж. Бодуэн; пер. с англ. Т.И. Розенберг, Ю.Б. Ратиновой; под ред. В.Б. Ратинова. - М.: Стройиздат, 1986. - 278 с.
- Горшков, В.С. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ: учебное пособие / В.С. Горшков, В.В Тимашев, В.Г. Савельев. - М.: Высш. школа, 1981. - 335 с.
- Влияние водоцементного отношения и суперпластификаторов на процессы тепловыделения, гидратации и твердения цемента / И.М. Иванов, Д.В. Матвеев, А.А. Орлов, Л.Я. Крамар // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». - 2017. - Т. 17, № 2. - С. 42-49.
