Оценка длительности сохранения гидрофобных свойств металлоорганических гидрофобизаторов в строительных материалах при различных условиях твердения | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №11 (70) июль-2 2014 г.

Дата публикации: 17.07.2014

Статья просмотрена: 37 раз

Библиографическое описание:

Мороз М. Н., Петухов А. В., Калашников В. И. Оценка длительности сохранения гидрофобных свойств металлоорганических гидрофобизаторов в строительных материалах при различных условиях твердения // Молодой ученый. — 2014. — №11. — С. 78-80. — URL https://moluch.ru/archive/70/11995/ (дата обращения: 17.08.2018).

Использование низкощелочных минеральношлаковых вяжущих (МШВ) с использованием различных горных пород и бетонов на их основе с 2–3 % NaOH от массы вяжущего, является экономической основой по сравнению с шлакощелочными бетонами В. Д. Глуховского с 8–10 % NaOH [1–5].

Экономическая эффективность гидрофобизированных строительных материалов не оценивается ни потребителями продукции, ни изготовителями её. Эффект от использования гидрофобизированных изделий связан с более высокой долговечностью их, исключением ремонта конструкций после более длительных сроков эксплуатации, чем обычных конструкций и т. п.

Повышенная температура обработки МШВ на основе известняка, глины, песчаника и гравелита, оказывает ускоряющее влияние на формование структуры материала и кинетику набора прочности. Однако не установлено, влияет ли температура тепловой обработки и щелочная среда на сохранение гидрофобизирующих свойств металлоорганических соединений, а вместе с этим на формирование прочности материалов и сохранение водостойкости их.

Для выяснения влияния температурного фактора на водостойкость МШВ с металлоорганическим гидрофобизатором использовали составы на основе карбонатно-шлакового (КШВ) и глиношлакового (ГШВ) вяжущих (табл. 1). Образцы приведенного состава изготовлены методом прессования (давление прессования 25 МПа). Одна часть отпрессованных образцов со стеаратом цинка хранилась в нормально-влажностных условиях при t = 20°С, другая — подвергнута ТВО при t = 70°С в термостате по режиму: подъем температуры 4,5 часа + изотермическая выдержка 4 ч + естественное остывание. Последующий сухой прогрев предварительно пропаренных образцов осуществлялся в термостате при температуре 150°С по режиму: подъем 5 ч + изотермия 6 ч + естественное остывание.

Эффективность стеарата цинка при воздействии прогрева определяли, сравнивая значения длительного водопоглощения по массе и коэффициента длительной водостойкости, с аналогичными образцами, твердевшими при нормальных условиях твердения. Образцы после достижения 28-ми суток твердения обезвоживались в эксикаторе над хлоридом кальция до стабилизации массы. Часть образцов насыщалась водой в течение полугода, другая — была подвергнута процессу сушки до постоянной массы в сушильном шкафу при t = 105 ± 5°С. Далее, рассчитывали коэффициент длительной водостойкости. Результаты эксперимента (табл. 1) свидетельствуют о том, что воздействие высоких температур на образцы из КШВ и ГШВ, содержащие стеарат цинк, понижает гидрофобное действие стеаратов по сравнению с образцами, твердевшими при нормальных условиях с последующим обезвоживанием над хлоридом кальция.

Таблица 1

Изменение прочности на сжатие и длительного коэффициента водостойкости образцов на КШВ и ГШВ со стеаратом цинка при различных температурах

Вид вяжущего и соотношение его компонентов, %

Вид/кол-во добавки, % от mв

Условия хранения образцов нормал твердения

Кводост

Водопоглощение по массе через 6 месяцев, %

 
 
 

1

Карбонатно-шлаковое шлак:известняк 60:40

Нормал. условия+

+над СаСl 2

0,60

9,7

2

Ст. Zn/2,5

1,18

5,39

 

5

ТВО t=70°С

0,63

10,42

6

Ст. Zn/2,5

0,91

8,86

 

7

Прогрев t=150°

0,66

15,11

8

Ст. Zn/2,5

0,80

11,83

9

Глиношлаковое шлак:глина

60:40

Нормал. условия+

+над СаСl 2

0,51

7,75

10

Ст. Zn/2,5

1,18

5,19

 

13

ТВО t=70°С

0,72

8,33

14

Ст. Zn/2,5

0,89

7,43

 

15

Прогрев t=150°

0,74

12,88

 

16

Ст. Zn/2,5

0,60

11,34

Из рис. 1 видно, что для образцов ГШВ как контрольных, так и со стеаратом цинка проявляется более существенный прирост прочности по сравнению с образцами на КШВ как при ТВО, так и сухом прогреве.

Сравнивая значения прочности составов (рис. 1) можно отметить, что прочность на сжатие образцов из ГШВ значительно выше, чем из КШВ. Прочность незначительно возрастает, если вводится стеарат цинка. Особенно это заметна, если образцы подвергаются ТВО или прогреву: прочность на сжатие ГШВ со стеаратом цинка после прогрева превышает прочность КШВ в 2 раза, достигая 101,9–106,8 МПа. ТВО образцов из ГШВ с добавлением стеарата цинка обеспечивает набор прочности на сжатие до 80,7 МПа. При этом коэффициент длительной водостойкости равен 0,89 (табл. 1).

Такая неадекватная реакция составов на повышение температуры твердения объясняется тем, что известняк, содержащий кальцит, практически не реагирует со шлаком и щелочью, а глина, состоящая из водных алюмосиликатов, образует продукты реакции с этими компонентами, дополнительно поставляя при термосинтезе гидроалюмосиликаты натрия и кальция.

Рис. 1. Изменение прочности на осевое сжатие КШВ (слева) и ГШВ (справа) со стеаратом цинка при различных условиях твердения

Водопоглощение контрольных составов из КШВ и ГШВ при сухом прогреве и 150 сут. насыщении в воде самое высокое, и составляет 15,11 % и 12,88 %, соответственно. Стеарат цинка в КШВ после сухого прогрева и насыщения понижает поглощение воды в 1,28 раза, в ГШВ — в 1,14 раз по сравнению с негидрофобизированными составами (рис. 1). Гидрофобизированные стеаратом цинка МШВ, твердевшие в нормальных условиях с последующим обезвоживанием над хлоридом кальция, имеют самый высокий коэффициент длительной водостойкости — 1,18 и самое низкое водопоглощение по массе, которое после полугодового экспонирования в воде составляет: для КШВ — 5,39 %, для ГШВ — 5,19 %. Значения водопоглощения МШВ со стеаратом цинка после ТВО, являются промежуточными между значениями водопоглощения прогретых и нормально-твердевших образцов. Составы 6 и 14 имеют близкие значения водопоглощения (табл. 1). При тепловой обработке при температуре 50ºС негативные изменения незначительны, что позволяет рекомендовать мягкие режимы пропаривания гидрофобизированных МШ композиционных материалов.

Таким образом, экспериментальными данными подтверждено, что нормальные условия твердения, с последующим удалением остаточной влаги из образцов при их выдерживании над хлоридом кальция обеспечивают достаточную прочность, способствуют понижению водопоглощения и повышению длительного коэффициента водостойкости. Поэтому для гидрофобизированных изделий можно использовать мягкие режимы пропаривания при температуре 50–70°С. Установлено некоторое понижение гидрофобных свойств МШВ с добавкой стеарата цинка при повышении температуры. Возможно, негативное действие пропаривания на МШВ с гидрофобной добавкой стеарата цинка приводит к несущественной окислительной деструкции стеаратов металлов в сильно щелочной среде композиционного вяжущего, но коэффициент длительной водостойкости остаётся очень высоким. При ТВО в среде насыщенного пара концентрация щелочи в поровой жидкости становится меньше начальной за счет конденсации пара. При сухом прогреве ситуация кардинально меняется. При температуре 150°С водопоглощение существенно возрастает, что связано с действием высокомолярного раствора щелочи, но и с физическим механизмом плавления высокодисперсных частичек стеарата цинка и стягиванием их с поверхности в микрокапельки расплава, с существенным уменьшением поверхности.

С повышением температуры свыше 100°С вода начинает испаряться, температура кипения более насыщенного раствора повышается. При достижении предельной растворимости щелочи в воде 3220 кг в 1 л растворителя температура кипения может достигать 140°С и более. В таких условиях при кипении 80-ти молярного раствора деструкция гидрофобизатора неизбежна. Тем не менее, судя по более низкому водопоглощению (составы 8 и 11) и более высокому (состав 8) и близкому (состав 11) к контрольным составам (7 и 15) гидрофобный эффект сохраняется.

Экспериментальные результаты высокотемпературного воздействия являются веским доказательством чрезвычайно высокой продолжительности сохранения гидрофобных свойств в теле бетона при эксплуатации его в атмосферных условиях.

Литература:

1.   Карташов, А. А. Низкощелочные композиционные минеральношлаковые вяжущие с использованием отдельных пород осадочного происхождения и строительные материалы на их основе. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Пенза. 2005 г.

2.   Ерошкина, Н. А. Минерально-щелочные вяжущие монография / Н. А. Ерошкина, В. И. Калашников, М. О. Коровкин; М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования «Пензенский гос. ун-т архитектуры и стр-ва». Пенза, 2012.

3.   Калашников, В.И., Хвастунов, В.Л., Макридин, Н.И., Карташов, А.А., Новые геополимерные материалы из горных пород, активированные малыми добавками шлака и щелочей // Строительные материалы. 2006. № 6. С. 93–95.

4.   Ерошкина, Н.А., Калашников В. И., Коровкин, М. О. Вяжущее, полученное из магматических горных пород с добавкой шлака, и бетон на его основе // Региональная архитектура и строительство. 2011. № 2. 62–65.

5.   Калашников, В.И., Мороз, М.Н., Нестеров, В.Ю., Хвастунов, В.Л., Василик, П. Г. Органические гидрофобизаторы в минерально-шлаковых композиционных материалах из горных пород // Строительные материалы. 2005. № 4. С. 26–29.

Основные термины (генерируются автоматически): стеарат цинка, длительная водостойкость, хлорид кальция, сухой прогрев, состав, температура, последующее обезвоживание, тепловая обработка, естественное остывание, щелочная среда.


Похожие статьи

Использование электролизованных растворов поваренной соли...

Анализ электрохимических процессов дает основание утверждать, что снижение химической активности электролизованных растворов NaCl связано главным образом с образованием щелочной среды, преимущественно за счет NaOH...

Технология получения технического хлористого натрия из...

При переработке хлорид натрия уходит в отвал. Состав галитовых отходов, масс. %

В процессе выпаривания из рассола кристаллизуется поваренная соль, а также накипеобразующие примеси, главным образом сульфат и карбонат кальция.

Исследование свойств геополимерного вяжущего на основе...

Тепловая обработка при 80 ºС. натриевое стекло (А2), % Вода

От количества щелочного активатора, содержания шлака и температуры твердения зависит и плотность материала.

Результаты определения длительной водостойкости и водопоглощения, приведенные на рис...

Исследование возможности использования карбонатного шлама...

Основной его компонент — карбонат кальция.

Основные объемы этого отхода образуются на тепловых электростанциях.

Свойства цементных сухих строительных смесей при введении в их рецептуру синтезированных алюмосиликатов.

Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность...

В этих экспериментах сухие порошки стеаратов совместно размалывались с зернистыми

При более длительном нахождении образцов в воде до 3 месяцев гидрофобный эффект

Основные термины (генерируются автоматически): контрольный состав, бетон, стеарат цинка...

Получение и исследование прозрачного проводящего покрытия на...

Обработка стеклянных подложек в ультразвуковой ванне УЗВ-4/150- МП, наполненной жидким стеклоочистителем («Мастер блеск» (состав: изопропиловый спирт, этиленгликоль, сульфоэтоксилат натрия и др.)) в течение 15–20

‒ Олова хлорид дигидрат (SnCl22H2O).

Влияние добавок разной химической природы на растворимость...

При этом процесс сопровождается раздвиганием длинных цепей макромолекул, которые вследствие большого размера очень медленно проникают в среду молекул карбамида.

Растворимость меньше для образца, содержащего карбонат кальция и хлорид натрия, и...

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

По химическому составу глины относятся к водным алюмосиликатам.

В качестве дисперсионной среды для приготовления очистных агентов используется вода, нефть и сжатый воздух.

Органолептическая оценка качества солода, полученного...

Для повышения электропроводности в воду добавляют хлорид натрия, что приводит к появлению в ней активного хлора.

При исследовании водные растворы — кислый анолит и щелочной католит

После сушки сухие корешки и ростки отделяли от солода вручную.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Использование электролизованных растворов поваренной соли...

Анализ электрохимических процессов дает основание утверждать, что снижение химической активности электролизованных растворов NaCl связано главным образом с образованием щелочной среды, преимущественно за счет NaOH...

Технология получения технического хлористого натрия из...

При переработке хлорид натрия уходит в отвал. Состав галитовых отходов, масс. %

В процессе выпаривания из рассола кристаллизуется поваренная соль, а также накипеобразующие примеси, главным образом сульфат и карбонат кальция.

Исследование свойств геополимерного вяжущего на основе...

Тепловая обработка при 80 ºС. натриевое стекло (А2), % Вода

От количества щелочного активатора, содержания шлака и температуры твердения зависит и плотность материала.

Результаты определения длительной водостойкости и водопоглощения, приведенные на рис...

Исследование возможности использования карбонатного шлама...

Основной его компонент — карбонат кальция.

Основные объемы этого отхода образуются на тепловых электростанциях.

Свойства цементных сухих строительных смесей при введении в их рецептуру синтезированных алюмосиликатов.

Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность...

В этих экспериментах сухие порошки стеаратов совместно размалывались с зернистыми

При более длительном нахождении образцов в воде до 3 месяцев гидрофобный эффект

Основные термины (генерируются автоматически): контрольный состав, бетон, стеарат цинка...

Получение и исследование прозрачного проводящего покрытия на...

Обработка стеклянных подложек в ультразвуковой ванне УЗВ-4/150- МП, наполненной жидким стеклоочистителем («Мастер блеск» (состав: изопропиловый спирт, этиленгликоль, сульфоэтоксилат натрия и др.)) в течение 15–20

‒ Олова хлорид дигидрат (SnCl22H2O).

Влияние добавок разной химической природы на растворимость...

При этом процесс сопровождается раздвиганием длинных цепей макромолекул, которые вследствие большого размера очень медленно проникают в среду молекул карбамида.

Растворимость меньше для образца, содержащего карбонат кальция и хлорид натрия, и...

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

По химическому составу глины относятся к водным алюмосиликатам.

В качестве дисперсионной среды для приготовления очистных агентов используется вода, нефть и сжатый воздух.

Органолептическая оценка качества солода, полученного...

Для повышения электропроводности в воду добавляют хлорид натрия, что приводит к появлению в ней активного хлора.

При исследовании водные растворы — кислый анолит и щелочной католит

После сушки сухие корешки и ростки отделяли от солода вручную.

Задать вопрос