Основные виды пластификаторов для кладочных растворов
При возведении обычной кладки, для соединения кирпичей или силикатных блоков друг с другом, используется строительный раствор на цементной или цементно-известковой основе. Помимо требований к соблюдению регламента приготовления растворной смеси, она должна быть пластичной, подвижной и эластичной, чтобы равномерно ложиться на поверхность кирпича или блока. Для придания указанных свойств применяются пластификаторы — специальные вещества, которые вводят в раствор для улучшения его технических и эксплуатационных характеристик.
Применение пластификаторов
Применение пластификаторов позволяет:
— понизить норму расхода воды и облегчить процесс приготовления растворной смеси;
— увеличить срок «жизни» готового раствора;
— предотвратить расслоение смеси с отделением воды;
— повысить морозостойкость и поверхностную адгезию раствора, а также трещиноустойчивость швов при затвердевании;
— увеличить производительность труда и качество работы строителей-кладочников.
Последний показатель важен при больших объемах строй-монтажа, так суммы экономии за счет ускорения кладочных работ могут оказаться существенными.
Использование пластификаторов
Пластификаторы используются непосредственно в процессе приготовления кладочных растворов при смешивании основных компонентов: цемента, песка и воды. Норма расхода — по инструкции от производителя. Как правило, инструкция указана на этикетке или в сопроводительных документах.
В старину в качестве пластифицирующей добавки использовали яичный белок. Позже перешли на дешевую гашеную известь (т.н. пушонку). Раствор при этом в шутку сравнивали с хорошим пластилином — он становился липким и пластичным. Известь имеет один существенный недостаток — снижает прочностные характеристики швов. Современные пластификаторы лишены этого недостатка.
Виды пластификаторов
Пластификаторы для кладочных растворов производятся в форме сухого порошка, жидкого концентрата или полностью готовыми для применения без необходимости предварительного разбавления водой.
Основной действующий компонент — ПАВ (поверхностно-активное вещество). В составе импортных пластификаторов в качестве ПАВ используются смеси натриевых солей жирных карбоновых кислот или карбоксилатов (основа обычного мыло), а так же меламиновые смолы. Отечественные пластификаторы производятся на основе побочных продуктов при выработке целлюлозы — лигносульфонатов. Последние ни в чем не уступают карбоксилатам, а по некоторым показателям даже превосходят зарубежных «собратьев».
Внимание! Очень часто в процессе приготовления раствора для кладки в качестве пластификатора используются стиральные порошки, жидкое мыло или средства для мытья посуды. Этого делать категорически нельзя! Абсолютное большинство бытовой химии содержит в составе, кроме ПАВ, высолообразующие сульфаты. Со временем это может привести к сульфатной коррозии бетона и разрушению кладки.
Выбираем пластификатор для цементного раствора: классификация, расход, цены
Сделать цементный раствор более пластичным и улучшить его удобоукладываемость можно и простым добавлением воды, рискуя спровоцировать расслоение и понижение марки готового монолита. Так что строители предпочитают другие способы. На помощь им приходят различные пластификаторы, введение которых позволяет решить ту или иную проблему укладки бетона. При этом количество доливаемой жидкости зачастую может быть даже уменьшено, что пойдет только на пользу прочностным показателям.
Оглавление:
- Классификация пластификаторов и их описание
- Обзор популярных добавок
- Средняя стоимость разных марок
Виды
Специалисты классифицируют пластификаторы по составу, ведь действующие компоненты определяют то или иное воздействие модификаторов на цементный раствор. Это могут быть меламин, соли карбоновых кислот, соединения кремния, лигносульфонаты и различные ПАВ. Самим же строителям удобнее ориентироваться по принципу их работы:
- Каталитические.
Ускоряют схватывание смеси и первичный набор прочности, когда возникает необходимость сжать сроки проведения работ, а длительный процесс гидратации цемента не позволяет перейти к следующему этапу. Также подобные пластификаторы нередко вводятся в растворы зимой для уменьшения энергозатрат на обогрев монолита.
Довольно большая группа пластификаторов, избавляющая от мелких воздушных пузырьков в растворе, делая монолит более прочным и водостойким. При этом его пластичность только улучшается.
- Воздухововлекающие.
Совсем иначе на цементный раствор действуют вспенивающие добавки. Они, напротив, позволяют получить поризованный искусственный камень, стойкий к термическим деформациям.
- Суперпластификаторы.
Универсальные добавки, которые улучшают способность цементного вяжущего к поглощению жидкостей. Благодаря их применению можно решить проблему высолов, химической коррозии закладных и армирующих металлических элементов в теле бетона, а самому монолиту придать дополнительную морозостойкость.
По одному названию уже можно определить, для чего нужен пластификатор такого типа – для работы при низких температурах, когда нормальная гидратация цемента замедляется или полностью останавливается. Он не позволяет воде в растворе замерзнуть прежде, чем произойдет схватывание бетона, препятствует расслоению, да и набор прочности заметно ускоряет. В результате даже удается получить более крепкий монолит, чем при нормальном твердении – марку можно улучшить на 1-2 класса.
Эффективность перечисленных добавок также поддается классификации. По этому параметру их делят на 4 группы:
1. Суперсильные.
Ядовитые, но весьма действенные вещества на основе формальдегида, фенолов и нафталина. Любой такой пластификатор для раствора способен в несколько раз увеличить его пластичность с П1 вплоть до максимальных П6, что будет кстати при работе с выравнивающими составами, а также при выполнении объемной заливки.
2. Сильные.
Производятся из полимеров и акрилатов. По сравнению с предыдущим типом пластификаторов повышают подвижность смеси с П1 только до П4. При этом цементный раствор одновременно приобретает свойство тиксотропности, то есть не сползает при нанесении на вертикальную поверхность, но становится отзывчивым к виброуплотнению.
3. Средние.
Здесь используется технический лигносульфонат ЛСТ. Но его влияние на подвижность смесей впечатляющим не назовешь – при изначальном показателе П1 пластификатор строительного раствора способен улучшить марку только до уровня П3. Зато с ним готовый монолит приобретает гидрофобность, а также устойчивость к агрессивным соединениям хлора и серы. Идеальный вариант для заливки фундаментов и подземных конструкций своими силами.
4. Слабые.
В них за основу берутся органические вещества – соединения кремния (вроде жидкого стекла), обладающие к тому же стойкостью к кислым средам. Максимум, на что способен такой пластификатор для бетона – улучшить его удобоукладываемость на единицу. Зато гидроизоляционные характеристики монолитов возрастают многократно.
Обзор добавок и их особенностей
Используется с кладочными и штукатурными составами, увеличивая время подвижности смеси. Действует как воздухововлекающая добавка, предотвращает растрескивание застывшего слоя и успешно борется с высолами. При этом позволяет сократить расход цемента при том же объеме работ. На мешок вяжущего (50 кг) вводят от 75 до 150 мл пластификатора.
Специальный состав для упрочнения стяжки теплого пола. Ускоряет растворение цемента и улучшает подвижность, одновременно удаляя излишки воздуха. В результате получается плотная, водонепроницаемая и очень гладкая поверхность с хорошими показателями теплоотдачи. Он просто добавляется в воду, которой затворяется цементный раствор, и, по отзывам, при размешивании количество необходимой жидкости сокращается процентов на 10-15.
- Суперпластификатор С-3.
Действует комплексно, улучшая структуру бетона и текучесть смеси. При этом позволяет использовать в растворе на четверть меньше вяжущего для получения той же марки. Считается морально устаревшим, но при этом до сих пор пользуется спросом благодаря невысокой стоимости.
Представитель нового поколения суперпластификаторов повышает гидрофобность монолита и не допускает расслаивания раствора. Заслужил немало положительных отзывов за свою эффективность и удобство в работе, хотя по цене считается отнюдь не дешевым. Иногда используется как антифриз (до -5°С) и способен увеличить класс водонепроницаемости бетона на 2-4 пункта. Расход модификатора: 0,25-0,5 л на 50 кг цемента.
Пластификатор для кладочного раствора увеличивает жизнеспособность смеси в жаркую погоду, а также повышает морозостойкость готового шва. Его рекомендуется применять, если вы впервые делаете кладку своими руками или работаете с сильно впитывающими блоками (газосиликат, пенобетон). Расход: 200-500 г на 100 кг цемента.
Стоимость
Марка | Объем упаковки | Цена, рубли |
Coral MasterTherm | 5 л | 270 |
Sika Mix Plus | 5 кг | 910 |
С-3 | 25 кг | 1480 |
Хардпласт | 10 л | 1040 |
Винсол | 1 кг | 560 |
Можно изготовить простенький пластификатор своими руками.
Конечно, он не будет иметь широкий спектр действия, а лишь улучшит подвижность смеси, но и обойдется недорого. Для этого берут обычный клей ПВА, жидкое мыло или разбавленный стиральный порошок. Самостоятельно приготовленный пластификатор вводят из расчета 200 мл на мешок цемента, чтобы увеличить жизнеспособность раствора до 3 ч.
изготовление своими руками, расход, цены
Каждый строитель при работе с растворами стремиться повысить удобоваримость используемой бетонной смеси. В особенности при заливке тяжелого бетона или густоармированной опалубки важным требованием для обеспечения надежной прочности является отсутствие пустот и пузырьков воздуха. Для повышения эластичности цемента раньше пользовались подручными средствами, к примеру, гашеной известью. Но современный рынок стройматериалов располагает массой специализированных пластификаторов – функциональных добавок для цементного раствора, придающих смеси ряд положительных качеств.
Оглавление:
- Разновидности пластификаторов
- Обзор популярных марок
- Расценки
Классификация и особенности применения
Практически ни одно строительство на сегодняшний день не обходится без использования пластификаторов. Основные преимущества их введения в состав бетона следующие:
1. улучшение текучести;
2. повышение удобоукладываемости;
3. уменьшение воды в составе;
4. усиление адгезии;
5. придает устойчивость к перепадам температур;
6. обеспечивает устойчивость к растрескиванию;
7. усиление гидроизоляционных свойств;
8. упразднение необходимости использовать вибропрессование;
9. увеличение срока эксплуатации и прочности готового изделия.
Пластификаторы для бетона производятся из органических материалов, минеральных комбинаций, неорганических веществ. Их невысокая цена полностью оправдывает средства, позволяя значительно сэкономить цемент. Добавки такого рода делятся на три вида в зависимости от степени концентрации:
- пластификаторы;
- суперпластификаторы;
- гиперпластификаторы.
В зависимости от механизма действия пластификаторы подразделяют на:
1. гидрофильные – влияют на коллоидную систему бетонной массы, улучшая текучесть и пластичность;
2. гидрофобные – обогащают мельчайшими пузырьками воздуха, как следствие повышается прочность и пластичность материала.
Многие строители утверждают, что совсем не обязательно покупать состав в магазине, его вполне выйдет сделать самому. Для изготовления пластификатора своими руками может пригодиться шампунь, жидкое мыло или же любое другое синтетическое моющее средство. Главные требования к добавке:
- отсутствие токсичности;
- не летучее соединение;
- химическая стойкость.
Необходимое количество для внесения компонента высчитывается индивидуально, составляет примерно 0,5-1 % от массы цемента.
Важно: пластификатор для раствора вводится в смесь на первой стадии приготовления бетона, предварительно размешанный с водой.
Во время замешивания цементного раствора, существуют ситуации, в которых использование пластификатора, сделанного своими руками, невозможно. Требуется внесение специальных добавок, привносящих бетону одно их следующих свойств:
- ускорение затвердения;
- замедление затвердения;
- морозостойкость;
- огнеупорность;
- водонепроницаемость;
- защита от коррозии.
Обзор продукции разных марок
1. Суперпластификатор АрмМикс Суперпласт.
Довольно распространенный универсальный отечественный пластификатор. Представляет собой готовый к использованию водный состав на основе органических и неорганических солей. Экологически безопасный, пригоден как для внутренних, так и наружных работ.
Может применяться в широком спектре работ с бетонными растворами различных марок, в качестве пластификатора для кладочного раствора, при производстве тротуарной плитки, пено- и фибробетона, стяжки пола даже при устройстве теплых полов и многое другое. Расход – 0,2 % от массы цемента.
2. Суперпластификатор ПОЛИПЛАСТ СП-1.
Выпускается в двух видах: жидком – водный раствор концентрацией 32 %, и порошковом – водорастворимом. Универсальный пластификатор, обладающий положительными отзывами потребителей. Подходит для производства бетонных изделий различного состава и назначения. Рекомендован к применению при изготовлении цементного раствора с использованием нестандартных заполнителей и мелких песков, а также при употреблении шлакопортландцемента и глиноземистого цемента.
В сухом виде ПОЛИПЛАСТ СП-1 не применяется, нужно приготовить рабочий раствор своими силами из расчета 250 г порошка на мешок цемента 50 кг. В жидком виде расход пластификатора – также 0,5-1 % от необходимого объема цемента.
3. Пенообразователь СДО – Смола Древесная Омыленная.
Продукт омыления остатков переработки древесины хвойных и лиственных пород на уксусную кислоту. Относится к гидрофобизирующим добавкам. Выпускается в виде порошка или пастообразной массы. Основное использование – при производстве легкого бетона, пено-, керамзитобетона и прочих строительных материалов. Придает необходимую удобоукладываемость, прочность на сжатие, улучшает водонепроницаемые, морозостойкие и теплоизоляционные качества, снижает плотность смеси. Расход составляет 0,1-0,3 % от массы цемента.
4. Суперпластификатор С-3.
Пластификатор строительного раствора на основе нафталин-формальдегид сульфата, концентрацией 35 %. Один из самых распространенных составов с доступной ценой. Комплексная добавка для бетона, улучшающая структуру и долговечность монолитных и сборных конструкций.
Предотвращает расслоение, повышает подвижность бетонной смеси, не влияет на скорость схватывания цементного раствора. Расход – из расчета на 100 кг цемента – 0,7 кг пластификатора.
5. Пластификатор Mplus.
Добавка для цементного раствора широкого спектра действия. Производится в жидком виде. Увеличивает прочность, плотность и однородность бетона. Может применяться для бетонной стяжки пола, в том числе при устройстве теплых полов.
Обеспечивает отсутствие деформации при укладке. Снижает объем потребления цемента на 20 %.Температурный диапазон проведения работ – от 5 до 35 °C. Расход в среднем на 100 кг цемента – 1 л.
6. Пластификатор Mapei Planicrete.
Текучий водный раствор синтетического каучука для бетона. При добавлении в смесь повышает водоудерживающие, пластичные, механические и адгезионные свойства. Подходит для наружных и внутренних ремонтных, строительных операций. Расход рассчитывается, исходя из предполагаемой сферы применения. Для адгезионных растворов – 200-300 кг/м2.
Стоимость
Марка\Объем | Цена за единицу, рубли |
АрмМикс Суперпласт | 80 |
Полипласт СП-1 | 80 |
72 | |
Смола СДО | 43 |
Суперпластификатор С-3 | 57 |
Mplus | 50 |
Mapei Planicrete | 497 |
Домолит, пластификатор для кирпичной кладки и штукатурки
DOMOLIT-TR — жидкая добавка-пластификатор в растворы, также работает как заменитель извести. Улучшает физико-химические и прочностные характеристики смеси.
СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ:
- в кладочный,
- тротуарный,
- штукатурный растворы;
- подходит для изготовления белых растворов;
- для формирования ровных и прочных покрытий.
ЭФФЕКТ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ
Раствор с применением добавки Домолит имеет больше достоинств и плюсов в эксплуатации, чем аналогичные растворы с известью:
— Отличная адгезия свежей смеси к любому основанию.
— Имеет более длительную работопригодность до момента затвердевания.
— За счёт вовлечения в смесь мелких пузырьков воздуха, значительно увеличивается текучесть раствора. Улучшается морозостойкость готового слоя.
— Придаёт тиксотропность. С вертикальных и наклонных поверхностей смесь не стекает.
— Повышаются прочностные характеристики кладки.
ПРЕИМУЩЕСТВА:
— Домолит существенно сокращает стоимость раствора за счёт экономичного использования.
— Устраняется потребность в хранении извести на объекте.
— Не содержит хлоридов и других коррозийных веществ.
— За счёт свойств пластификатора, в смесь добавляется меньше воды, что также улучшает прочность раствора.
РАСХОД:
Растворы для кирпичной кладки и стяжки: 50 г DOMOLIT-TR на 25 кг цемента.
Рецепт приготовления 1 м3 раствора: Цемента: 225 кг, песка: 0,90 м3, DOMOLIT-TR: 450 г.
Штукатурные растворы: 75 г DOMOLIT-TR на 25 кг цемента.
Рецепт приготовления 1 м3 раствора: Цемента: 250 кг, песка: 0,84 м3, DOMOLIT-TR: 750 г.
Раствор для кладки кирпича – разновидности и приготовление
При сооружении зданий используются разнообразные виды растворов. Применение того или иного состава обусловлено множествам обстоятельств таких как сезон проведения работ, высота возводимого сооружения, тип строительных материалов и многих других. Разберём подробнее, как готовится раствор для кладки кирпича.
Виды растворов
Несмотря на огромное время6 в течение которого развивается искусство возведения зданий, на текущий момент существует всего три разновидности кладочного раствора:
- известковый
- цементно-известковый
- цементный.
Первый вид состава используют достаточно редко, это обусловлено низкими показателями по прочности. Между тем его широко применяют для повышения качества составов с портландцементом. Второй вид раствора для кладки состоит из – песка, портландцемента и извёстки прошедшей гашение.
Для гашения применяется обыкновенная вода, которую добавляют до тех пор, чтобы довести известь до консистенции молока. После этой процедуры песок и связующее смешиваются, и в состав заливается приготовленное известковое молоко. В итоге кладочный раствор для кирпича получается намного пластичнее, чем классические составы с портландцементом. Эта смесь для кладки кирпича готова к применению практически на любом виде кладочных работ.
Стандартный раствор для кладки кирпича, пропорции его будут указаны ниже, приготовляется из трёх компонентов – воды, песка и портландцемента. Доли песка и связующего в подобных составах практически полностью зависят от маркировки применяемого цемента, а также вида работы, которую предстоит выполнить. По своей пластичности такие растворы уступают второму виду, с добавление извести. По этой причине работа с ними более трудоёмкая.
Негашёная известьИсточник hozsektor.ruМаркировка компонентов
Все составы для кладки, как и портландцемент, имеют свою маркировку. Её важно знать, поскольку она полностью отталкивается от пропорционального сочетания песка и цемента. Маркировка раствора указывает и на его прочность.
- М50 – применяют для исправления трещин и заливки швов при ремонтных работах на объекте.
- М75 – используется для сооружения стен не несущих большой нагрузки, например, межкомнатных перегородок. Его крайне редко используют при выполнении наружной кладки. Если же это и происходит, то только на объектах временного характера.
- М100 – наиболее распространённая маркировка раствора. При помощи него выполняют заделку швов между строительными панелями, заливают стяжки под напольные покрытия и производят кладку строительных блоков, как пустотелых, так и полнотелых крупноформатных кирпичей. Используя эту смесь можно выкладывать элементы фундаментов, находящихся под землёй.
- М150 – крепкий и надёжный состав, обладающий высокой прочностью. Он применяется для обустройства стяжек и заливки швов в сооружениях из бетона тяжёлого типа. Поскольку такой раствор используется на ответственных объектах, то не разрешается введение в его состав веществ, повышающих эластичность – таких как известь, гипс и подобных.
- М250 – эта марка практически никогда не используется для кладки. Её основное назначение – изготовление стяжек и монолитных перекрытий не несущих серьёзной нагрузки.
Из перечисленных марок «классическим» составом является М100, применяющийся повсеместно.
Пропорции компонентов при приготовлении раствора
Как говорилось выше, пропорции раствора для кладки напрямую отталкиваются от марки вводимого в состав портландцемента. Пропорциональный баланс, как правило, имеет разброс от «один к трём», до «один к шести». Очевидно, что портландцемента берётся одна долевая часть на несколько частей песка. Отсюда очевиден вывод, что при повышении качества цемента увеличивается расход песка.
Чтобы приготовить М100 раствор для кладки кирпича, пропорции песка и цемента необходимо выдержать один к четырём. При этом учитывая, что портландцемент для состава берётся марки М400. Ели портландцемент взят под маркой М500 то расход песка увеличивается и соотношение долевых частей составит – один к пяти. Для повышения эластичности в состав вводится гашеная известь. Пропорционально её вводят, две десятых, при маркировке портландцемента М400, и три десятых, при маркировке портландцемента М500 соответственно.
Секрет качественного раствора кроется в выборе оптимального объёма жидкости при его затворении. При приготовлении обычного песчано-цементного состава оптимальным принято считать пропорцию один к восьми десятым. Соответственно, на одну долевую часть портландцемента необходимо взять восемь десятых частей воды. Для приготовления состава, воду необходимо использовать холодную и чистую. Это поможет получить смесь требуемого качества.
Немаловажным фактором, влияющим на качество состава, является песок, используемый для замешивания. Песок обязательно просеивается, чтобы удалить камни и прочие посторонние включения. Песчаная фракция должна находиться в пределах двух, двух с половиной миллиметров. Подготовленный надлежащим образом песок гораздо лучше смешивается с портландцементом, а приготовленный раствор не создаёт проблем при проведении кладочных работ.
По объёму смесь должна быть приготовлена с тем расчётом, чтобы её можно было выработать в течение получаса. Это максимально время жизни смеси, после чего она начинает расслаиваться на фракции и становится непригодной для использования. Готовый раствор во время работы постоянно перемешивают, чтобы исключить выпадение в осадок крупных фракций.
Смеситель для раствораИсточник tdrimspb.ruКак приготовить раствор для штукатурки стен из цемента и песка: правила и пропорции
Контроль качества и готовности
Для определения качества и готовности раствора используется несколько приёмов и методов. Самый простой – это ручной и визуальный. При использовании второго метода оценивается, насколько хорошо прилипает приготовленный состав к кирпичу и его текучесть.
В составе делается небольшая вмятина и при её сохранении смесь считается готовой к применению. Помимо этого, небольшую ёмкость с раствором наклоняют на сорок пять градусов, и проверяют подвижность. Правильно приготовленная смесь не должна вытекать из ёмкости.
Из специальных средств используют конус размерами по высоте и окружности пятнадцать сантиметров, при этом его вес должен составлять триста грамм. Конус опускают в состав под собственным весом и контролируют глубину проникновения.
В зависимости от вида состава, конус утопает на определённую глубину. Для раствора, на который кладётся полный кирпич, она составляет порядка десяти сантиметров. Если готовится состав для пустотелого кирпича, то конус должен погрузиться в него не более чем на семь, восемь сантиметров.
Стоит отметить, что при приготовлении кладочных смесей необходимо стремиться к оптимальным пропорциям, в особенности это касается содержащейся в растворе воды. При недостаточном количестве раствор получится сухой, что уменьшит его адгезию со строительными материалами.
Избыток влаги приведёт к растеканию смеси по поверхности кирпича и что в итоге даст некачественный шов. Подвижность раствора зависит и от фракции используемого песка – чем крупнее песок, тем подвижнее смесь. Если при зачерпывании раствор липнет к кельме, то необходимо добавить сухих компонентов и заново перемешать смесь.
Применение пластификаторов
Выше были приведены сведенья необходимые для приготовления «классических» составов. Но уже в древности строители задумывались, как улучшить качество получаемого раствора. Первое до чего додумался человек – это пластификаторы. Об одном из них – извести, упоминалось выше. Но гашеная известь появилась только в двадцатом веке, а до этого использовался белок от куриных яиц.
Рынок предлагает множество готовых пластификаторов, но можно использовать проверенные временем народные рецепты. Безусловно, что использование куриного белка излишняя роскошь, есть более доступные рецепты. Вот четыре из них:
Раствор с красящим пигментомИсточник domplusperm.ruТехнология приготовления и нанесения известкового раствора для оштукатуривания стен
Первый рецепт – с мылом или шампунем
Для целей пластификации раствора подойдёт любое мыло, в том числе и жидкое, или шампунь. Этих ингредиентов понадобится порядка двухсот пятидесяти миллилитров на один мешок цемента весом пятьдесят килограмм. Вводится этот пластификатор очень просто:
- в необходимое количество воды замешивается пластификатор;
- перемешивается цемент и песок;
- добавляется вода с пластификатором.
Стоит отметить что ввод в смесь любого пластификатора замедляет её схватывание. Это одна из задач такой добавки – продлить срок жизни раствора и увеличить его пластичность.
Наглядно о пластификаторах в растворе в следующем видео:
Второй рецепт – со стиральным порошком
Для того чтобы использовать этот рецепт понадобится сто пятьдесят гамм порошка на пятьдесят килограмм цемента. Далее:
- порошок растворяется в тёплой воде;
- раствор порошка выливается в воду для раствора;
- смешиваются составляющие раствора;
- добавляется вода с пластификатором.
Технология ввода пластификатора в общем такая же, как и в первом рецепте.
Как и из чего лучше приготовить раствор для кладки печи
Третий рецепт – с гашеной известью
Эта технология уже неоднократно упоминалась, однако ещё раз стоит отметить её преимущества. Гашеную известь, с различными вариациями, широко использовали в период советского строительства, и она не потеряла своей актуальности.
Смесь приобретает повышенную клейкость и эластичность. Также раствор перестаёт боятся плесени и прочих грибков. Вводится в смесь известь также, как и предыдущие пластификаторы, единственно, о чём необходимо помнить – долевое участие не должно превышать двадцати процентов от массы цемента.
Четвёртый рецепт – с клеем ПВА
Этот пластификатор популярен среди дачников и гаражных строителей, поскольку доступен и придаёт дополнительную итоговую прочность раствору. Также повышается и водостойкость шва, несмотря на то что ПВА разводится водой. На 1 ведро раствора потребуется порядка двухсот граммов клея ПВА.
Наглядно о растворе для кладки цемента смотрите в этом видео:
Кроме прямого присадки оказывают косвенное воздействие на характеристики сухого остатка в лучшую или худшую сторону.
Выбор материала проводился по составу, техническому исполнению, эффективности и дополнительным функциям.
Допустимо приготовление пластификатора в домашних условиях.
Пластификатор — Проектирование зданий
Пластификаторы (добавки или диспергаторы) представляют собой вещества, добавляемые в такие материалы, как смеси для цементных растворов (а также в штукатурку и бетон) для снижения вязкости и пластичности и повышения удобоукладываемости и производительности. В случае с раствором они делают смесь более эластичной и легче поддерживать более постоянную толщину раствора. В свою очередь, это может означать, что каменщики могут укладывать больше кирпичей, чем в противном случае.
В продаже имеются многочисленные типы пластификаторов для улучшения удобоукладываемости.Обычно они работают, замедляя схватывание раствора и обеспечивая вовлечение воздуха для облегчения удобоукладываемости. Они также могут помочь предотвратить усадку раствора, которая, если она происходит, не только выглядит неприглядно в швах раствора, но также может способствовать проникновению воды. Чрезмерное использование пластификаторов может оказать неблагоприятное воздействие на раствор.
Хорошо известно, что известь, добавляемая в строительные растворы, придает им мягкую, похожую на замазку консистенцию, что облегчает их работу и замедляет их схватывание. Воздухововлекающие пластификаторы при использовании в правильных пропорциях могут иметь аналогичный эффект и иногда используются для замены извести в смеси.
NB Пластификаторы также могут использоваться в пластмассах. Для получения дополнительной информации см.: Пластификация.
Жидкость для мытья посуды обычно используется в качестве пластификатора в цементном растворе. Однако считается, что это влияет на долгосрочную структурную целостность раствора, поскольку может добавлять слишком много воздуха, создавая тем самым пузыри. Поверхностно-активные вещества в жидкости для мытья посуды также могут образовывать пену, если их использовать в избытке. Зимой эти пузырьки могут заполняться влагой, а замерзание может привести к расширению пор, растрескиванию и разрушению раствора.Тем не менее, это очень распространенная практика в Великобритании, и она используется при обучении кладке кирпича, поскольку она может предотвратить схватывание раствора, чтобы его можно было повторно обработать или использовать повторно.
Использование жидкости для мытья посуды не рекомендуется многими профессионалами, а также Ассоциацией разработчиков кирпича, которая говорит: «Жидкости для мытья посуды и любые добавки, содержащие хлорид кальция, не следует использовать, поскольку они могут ослабить раствор и способствовать выцветанию. окрашивание».
Суперпластификаторы для бетона играют жизненно важную роль в повышении качества и снижении стоимости строительства.Суперпластификаторы особенно подходят для производства высокопрочного бетона для строительства. Это химические добавки, обладающие способностью уменьшать количество воды в бетонных смесях от 5,0 до 40,0%.
Подробнее см.: Суперпластификаторы для бетона.
См. также: Добавки в бетон.
См. также Пластификация.
Понимание пластификаторов | abccc
Наши наблюдения и выводы о пластификаторах основаны на полевом опыте и исследованиях химического состава этих продуктов.Теперь мы никогда не рекомендуем использовать пластификаторы (или гидроизоляционные и воздухововлекающие агенты над влажным слоем), поскольку полевые испытания показывают, что даже при 25% рекомендуемых концентраций они все еще препятствуют очистке. Недостатком использования пластификатора для очистителей кирпича является то, что даже небольшое количество вызовет проблемы, поскольку он делает раствор водонепроницаемым и чрезмерно затвердевает в течение нескольких дней, поэтому кислоты не могут проникнуть и вступить в реакцию. Многие пластификаторы также делают раствор сильнее прилипающим к кирпичной кладке. К сожалению, для очистки этих пластифицированных смесей требуется гораздо больше кислоты и/или давления, что приводит к повреждению слоя раствора и облицовки кирпича.Эта проблема значительно усугубляется, если кирпичи уложены неаккуратно. Повреждение, вызванное сочетанием всех этих факторов, очевидно в большинстве слоев раствора в большинстве домов, построенных в Виктории, после того, как началась очистка кирпича под давлением кислотой.
Использование пластификатора
облегчает жизнь «Кирпичам», поскольку он продлевает срок службы растворной плиты в жаркую погоду и делает ее более легкой, пушистой и более пригодной для обработки, но недостатком является то, что он также делает раствор водонепроницаемым и делает его очень твердым, ломким и чрезвычайно липким. поэтому, когда кирпичи укладывают с пластифицированным раствором, их становится очень трудно очистить.К сожалению, использование пластификаторов стало обычной практикой в Виктории, и местные каменщики пытаются обвинить в этой тенденции промытые «острые» викторианские пески.
Со временем выяснилось, что многие каменщики викторианской эпохи привыкли полагаться на использование пластификатора, независимо от того, был ли песок «острым» или нет и нуждался ли он в пластификаторе, чтобы сделать раствор пригодным для работы. Другие могут использовать пластификатор, чтобы сократить использование извести и увеличить свою прибыль на тех работах, где они несут ответственность за поставку извести.Кроме того, практика первоначального добавления предварительно замешанной воды, содержащей пластификатор, в смесь (как это рекомендуется производителями пластификаторов) вызовет конфликт со свойствами извести, так как раствор станет слишком липким в смесителе и сделает вашу смесь непригодной для использования, если вы попытаетесь отрегулировать ее с помощью Лайм. Возможно, это способствовало «зависимости» некоторых Brickies от пластификаторов. Мы работаем со многими каменщиками, которые никогда не используют пластификатор и не видят в нем необходимости, поскольку у них нет этой проблемы.
Почему существует эта дихотомия идей?
Возможно ли, что предварительно смешанный пластификатор конфликтует с известью!
Мы проводим полевые испытания с одним из мельбурнских строителей объемов, чтобы понять влияние современной химии строительных растворов на очистку.Эти результаты будут опубликованы после завершения эксперимента.
Во избежание любых проблем может быть лучше использовать пластификатор в качестве крайней меры и всегда проверять цементную смесь , чтобы убедиться, что она не затвердевает чрезмерно и ее можно очистить. Использование пластификаторов может привести к получению твердых и трудно поддающихся очистке смесей с низким содержанием извести, которые могут не пройти тест на строительный раствор, поскольку в них может быть недостаточно карбоната кальция. Кроме того, он был бы чрезмерно твердым, липким, ломким и не обладал бы эластичностью.
Помните также, что чрезмерное количество пластификаторов может сделать раствор настолько твердым, что вместо раствора растрескаются кирпичи, если плита сдвинется в процессе отверждения. Раствор, приготовленный из извести, был разработан таким образом, чтобы быть податливым и жертвенно растрескиваться (модуль упругости), а не повреждать кирпичи. Раствор предназначен для самовосстановления (отжига) из-за содержания извести, и в худшем случае его легче исправить, перетащив треснувшие слои раствора, а не перекладывая стену с помощью треснувших и поврежденных кирпичей. Недавнее исследование, проведенное Дублинским университетом, по-прежнему показывает, что предпочтительным пластификатором является известь. Чтобы лучше понять проблемы, мы начали проводить скрэтч-тест AS3700 на наших работах и видим, что большинство строительных растворов имеют твердость, значительно превышающую M4 Mix.AS 3700 рекомендует использовать минометы M2 и M3 в более суровых условиях. Смеси M4 предназначены для суровых морских условий или постоянного химического воздействия. Эта твердость может быть вызвана только чрезмерным количеством цемента или химических добавок. Полевые испытания раствора с большинством распространенных добавок, таких как заменители извести, пластификаторы и гидроизоляционные вещества, также доказали нам, что эти растворы становятся чрезмерно твердыми и водонепроницаемыми в течение одного или двух дней, а затем в течение 7 дней мы не можем очистить их с помощью B10K.
Требуется избыточное давление или большое количество концентрированной кислоты, что приводит к повреждениям, обычно наблюдаемым в Мельбурне.Основываясь на вышеуказанных полевых работах и наблюдениях, мы никогда не рекомендуем заменители извести или пластификаторы.
В связи с нынешними тенденциями в отношении кирпичей с лицевым покрытием темного цвета, уложенных с помощью цемента Brightonlite®, увеличивается количество лицевых поверхностей кирпичей и растворных слоев, разрушаемых чрезмерным применением кислоты и использованием турбонагнетателей, которые часто необходимы для очистки, загрязнения и плохо уложенные кирпичи с чрезмерно твердым раствором. Если бы каменщики уложили их аккуратно, используя наши 5 правил, этих проблем было бы значительно меньше.Строителям тоже необходимо тщательно изучить все последствия использования пластификатора
Наконец, интересно, что химики производителей пластификаторов, с которыми мы разговаривали, совершенно не знали о проблемах, вызванных их продуктами, но мы также должны помнить, что отделы маркетинга могут не разрешать публикацию или освещение каких-либо негативных последствий, вызванных их продуктами. продукты.
Для получения дополнительной информации см. пункт № 5 и далее по ссылке на презентацию ниже.
(PDF) ВЛИЯНИЕ СУПЕРПЛАСТИКАТОРА НА СВОЙСТВА РАСТВОРА
A CTA TECHNICA CORVINIENSIS – Технический бюллетень
Том XI [2018] | Раздел 3 [июль – сентябрь]
модифицирует некоторые свойства строительного раствора в свежем или
затвердевшем состоянии (Alsadey, 2015). Традиционно исследователи
использовали прочностные свойства строительного раствора в качестве критериев для
, оценивающих его характеристики. Строительный раствор, имеющий высокую прочность
, не обязательно означает, что он будет иметь длительный срок службы.
Таким образом, хорошо известно, что эксплуатационные характеристики
строительного раствора должны определяться с точки зрения как прочности, так и
долговечности в ожидаемых условиях окружающей среды. Существуют различные определения
для высокоэффективного раствора (HPM). Цель этого текущего исследования
состоит в том, чтобы изучить влияние высоких температур
на характеристики раствора суперпластификатора. Стойкость к высоким температурам
определяется как способность элемента конструкции
выдерживать свою несущую функцию в условиях высоких температур.
Поведение строительного раствора при высокой температуре представляет интерес для
прогнозирования безопасности зданий и сооружений в ответ на
определенные аварии или особые условия эксплуатации. Поведение раствора
в отношении высокой температуры
было испытано на группах образцов в идентичных условиях испытаний
. Такое исследование направлено на изучение влияния
воздействия высоких температур на некоторые механические свойства растворов, содержащих добавки.
В большинстве предыдущих исследований независимо обсуждалось влияние температуры
на бетон и влияние добавок на бетон
, но ни в одном из этих исследований
не учитывалось влияние температуры на раствор
, содержащий добавки, которые стали намерение исследователей
рассмотреть в этом текущем исследовании, где
ожидается, что каждая дозировка добавки, которая будет добавлена
в раствор, будет иметь различное влияние на механические
свойства под воздействием высоких температур.
—
Используемые материалы и свойства
Экспериментальное исследование проводилось в
Лаборатории бетона инженерного факультета Университета Бани
Валид.
Цемент, используемый в растворных смесях, представлял собой обычный
портландцемент типа I производства Злитана. Мелкий заполнитель
представлял собой морской песок с модулем крупности 2,86 и
максимальным размером менее 5 мм, а обычная питьевая (водопроводная) вода
из района Бани Валид использовалась во всех смесях цементного раствора
этого изучать воду.
Plastiment –BV 40 – это суперпластификатор, использованный в данном исследовании.
Plastiment –BV 40 соответствует требованиям ASTM
(ASTM C494/C494M-04, 2004).
—
Пропорции смеси и способ смешивания
Было приготовлено пять растворных смесей с водоцементным отношением
0,42. В качестве мелкого заполнителя использовался морской песок. Состав смеси
контрольной смеси (M1) был выполнен в соответствии с методом абсолютного объема
, установленным ACI (ACI
Комитет 211, 1993 г. ) для достижения критериев текучести цементного раствора
.
Суперпластификатор, используемый в этом исследовании, Пластимент-БВ 40. Он
подходит для всех типов цементных растворов. Одним из его преимуществ является
, что он может улучшить как начальную, так и конечную прочность. Дозировки суперпластификатора
0,4%, 0,8%, 1,2% и 1,6% использовались для приготовления смесей: М2, М3, М4 и М5 соответственно. Каждая партия раствора
изготавливалась в тарельчатом смесителе.
Цемент, песок, вода и Plastiment-BV 40 были добавлены в смеситель
и перемешивались в течение 3 минут.Каждая партия цементного раствора
изготавливалась в тарельчатом смесителе. Затем, после смешивания
и, было проведено испытание на осадку. Затем смесь
сразу разливали по формам с помощью совка.
Отливка образцов осуществлялась в два слоя; каждый слой
уплотняли с помощью небольшого стального стержня.
Полное уплотнение определяли по появлению
пленки цементного раствора сверху,
больше не появлялась воздушная пустота. После уплотнения верхние поверхности образцов
были зачищены шпателем для получения гладкой поверхности
.
После отливки все образцы выдерживали под нейлоновыми листами
внутри лаборатории в течение (24
2) часов, чтобы обеспечить влажный воздух
вокруг образцов и предотвратить быстрое испарение
воды из образцов, а затем они были извлечены из формы
и выдержаны до тех пор, пока не будут протестированы.
Все образцы, подготовленные к сжатию, хранились в резервуарах с водопроводной водой
до возраста испытания 28 дней, это было три куба
образцы 50 мм были использованы для каждой смеси.Испытание на прочность при сжатии
—проводили немедленно в соответствии со стандартом ASTM
—(ASTM C 192/C 192M, 2002 г.) для каждой испытательной смеси.
—
Процесс нагрева и охлаждения раствора
Образцы раствора нагревались до различных уровней высоких
температур; с использованием электрической печи с максимальной температурой
(24000°C). Печь состоит из широкой
камеры из двойного металла, содержащей автоматические термодатчики
; со встроенными термопарами.
Температура печи увеличивается в среднем на
(50°С/мин) на ее начальной стадии до (2000°С), становясь
быстрее примерно до (100°С/мин) при требуемой температуре.
Затем образцы раствора помещали в печь
на десять минут при постоянной температуре; после этого образцы
оставляли на (10 мин) для охлаждения на воздухе.
—
Влияние суперпластификатора на прочность при сжатии
Изменение остаточной прочности при сжатии растворных смесей
в возрасте (28) суток при повышении температуры
показано на рисунке (1).
Как правило, прочность на сжатие различных растворных смесей
снижается в различной степени в результате воздействия
высоких температур. Как показано в Таблице (1), самое высокое напряжение
было для раствора, содержащего добавку суперпластификатора, при
0°С по сравнению с эталонной смесью строительного раствора.
Для эталонной растворной смеси M1 через (28) дней остаточная прочность на сжатие
составляет около (41 Н/мм2, 40 Н/мм2) при температуре
(200, 400)°C соответственно.Остаточные напряжения
для раствора, содержащего добавки, составляют примерно (33 Н/мм2, 32
Н/мм2, 28 Н/мм2 и 27 Н/мм2) для (М2, М3, М4 и М5)
соответственно при температура (2000С). При температуре
(400°C) остаточная прочность на сжатие для раствора
Химические добавки
Химические добавки – это компоненты бетона, отличные от портландцемента, воды и заполнителя, которые добавляются в смесь непосредственно перед или во время смешивания.Производители используют добавки в первую очередь для удешевления бетонных конструкций; модифицировать свойства затвердевшего бетона; обеспечение качества бетона при смешивании, транспортировке, укладке и твердении; и для преодоления определенных аварийных ситуаций во время конкретных операций. Успешное использование добавок зависит от использования соответствующих методов дозирования и бетонирования. Большинство добавок поставляются в готовой к использованию жидкой форме и добавляются в бетон на заводе или на стройплощадке. Некоторые добавки, такие как пигменты, расширители и вспомогательные вещества для перекачивания, используются только в очень малых количествах и обычно дозируются вручную из предварительно отмеренных контейнеров.
Эффективность добавки зависит от нескольких факторов, включая: тип и количество цемента, содержание воды, время смешивания, осадку и температуру бетона и воздуха. Иногда эффекты, подобные тем, которые достигаются при добавлении добавок, могут быть достигнуты путем изменения бетонной смеси — уменьшения водоцементного отношения, добавления дополнительного цемента, использования другого типа цемента или изменения градации заполнителя и заполнителя.
Пять функций
Примеси классифицируются по функциональному назначению.Существует пять различных классов химических добавок: воздухововлекающие, водоредуцирующие, замедляющие, ускоряющие и пластификаторы (суперпластификаторы).
Водоредуцирующие добавки обычно снижают требуемое содержание воды в бетонной смеси примерно на 5–10 процентов. Следовательно, бетону, содержащему водопонижающую добавку, требуется меньше воды для достижения требуемой осадки, чем необработанному бетону. Обработанный бетон может иметь более низкое водоцементное отношение. Обычно это указывает на то, что более прочный бетон может быть получен без увеличения количества цемента. Недавние достижения в технологии добавок привели к разработке понизителей воды среднего класса.Эти добавки снижают содержание воды не менее чем на 8 процентов и имеют тенденцию быть более стабильными в более широком диапазоне температур. Водоразбавители среднего диапазона обеспечивают более стабильное время схватывания, чем стандартные водоразбавители.
Добавки-замедлители схватывания , которые замедляют скорость схватывания бетона, используются для противодействия ускоряющему действию жаркой погоды на схватывание бетона. Высокие температуры часто вызывают повышенную скорость затвердевания, что затрудняет укладку и отделку. Замедлители сохраняют работоспособность бетона во время укладки и задерживают начальное схватывание бетона.Большинство замедлителей схватывания также действуют как понизители воды и могут уносить некоторое количество воздуха в бетон.
Ускоряющие добавки повышают скорость набора ранней прочности, сокращают время, необходимое для надлежащего отверждения и защиты, ускоряют начало отделочных работ. Ускоряющие добавки особенно полезны для изменения свойств бетона в холодную погоду.
Суперпластификаторы , также известные как пластификаторы или сильнодействующие понизители содержания воды (HRWR), снижают содержание воды на 12–30 % и могут добавляться в бетон с осадкой от низкой до нормальной и водоцементным отношением для повышения -подвижный бетон. Текучий бетон — это очень текучий, но пригодный для обработки бетон, который можно укладывать практически без вибрации или уплотнения. Действие суперпластификаторов длится всего от 30 до 60 минут, в зависимости от марки и дозировки, и сопровождается быстрой потерей удобоукладываемости. В результате потери подвижности в бетон на стройплощадке обычно добавляют суперпластификаторы.
Добавки, замедляющие коррозию , относятся к категории специальных добавок и используются для замедления коррозии арматурной стали в бетоне.Ингибиторы коррозии можно использовать в качестве защитной стратегии для бетонных конструкций, таких как морские объекты, автомобильные мосты и гаражи, которые будут подвергаться воздействию высоких концентраций хлорида. Другие специальные добавки включают добавки, уменьшающие усадку, и ингибиторы реакционной способности щелочи и кремнезема. Понизители усадки используются для контроля усадки при высыхании и минимизации растрескивания, в то время как ингибиторы ASR контролируют проблемы долговечности, связанные с реактивностью щелочи и кремнезема.
Разработка поликарбоксилатов на основе лигнина в качестве пластификатора цементного теста методом окисления надуксусной кислотой :: Биоресурсы
Ким, Дж.-К., Чой, Ж.-Х., Ким, Ж.-Х., Чо, С.-М., Пак, С.-В., Чо, Ю.-М., Пак, С.-Ю. ., Квак, Х.-В., и Чой, И.-Г. (2020). « Разработка поликарбоксилатов на основе лигнина в качестве пластификатора для цементного теста путем окисления перуксусной кислотой «, BioRes. 15(4), 8133-8145.Abstract
Крафт-лигнин (KL) окисляли надуксусной кислотой, которая образуется при смешивании уксусной кислоты и перекиси водорода, с получением поликарбоксилатов для использования в качестве пластификатора для цементного теста.Надуксусная кислота расщепляет ароматическую кольцевую структуру KL и вводит карбоксилатные группы со структурой цепи с открытым кольцом. После окисления получали водорастворимую фракцию (Cx-lig) и сравнивали эффективность Cx-lig в качестве пластификатора с двумя коммерческими пластификаторами, лигносульфонатом (LS) и поликарбоксилатным эфиром (PCE). В тестах на растворном столе увеличение текучести цемента с Cx-lig было больше, чем с LS и PCE. Для определения структуры Cx-lig использовали инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье, ядерный магнитный резонанс на углероде-13, гель-проникающую хроматографию, элементный анализ и анализ плотности заряда.Принимая во внимание все результаты, Cx-lig имеет поликарбоксилатную структуру, содержащую многочисленные карбоксилатные группы, и их высокая плотность заряда является ключевым фактором, благодаря которому Cx-lig увеличивает текучесть цемента в большей степени, чем LS или PCE.
Скачать PDF
Полный текст статьи
Разработка поликарбоксилатов на основе лигнина в качестве пластификатора для цементного теста через Окисление надуксусной кислотой
Джонг-Чан Ким, a Джун-Хо Чой, b Чон-Хва Ким, b Сон-Мин Чо, b Санг-Ву Парк, a 6 Ён-Мин Чо3 и 903 -Yeong Park, c Hyo Won Kwak, a,d и In-Gyu Choi a,d *
Крафт-лигнин (KL) был окислен надуксусной кислотой, которая образуется при смешивании уксусной кислоты и перекиси водорода, с получением поликарбоксилатов для использования в качестве пластификатора для цементного теста. Надуксусная кислота расщепляет ароматическую кольцевую структуру KL и вводит карбоксилатные группы со структурой цепи с открытым кольцом. После окисления получали водорастворимую фракцию (Cx-lig) и сравнивали эффективность Cx-lig в качестве пластификатора с двумя коммерческими пластификаторами, лигносульфонатом (LS) и поликарбоксилатным эфиром (PCE). В тестах на растворном столе увеличение текучести цемента с Cx-lig было больше, чем с LS и PCE. Для определения структуры Cx-lig использовали инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье, ядерный магнитный резонанс на углероде-13, гель-проникающую хроматографию, элементный анализ и анализ плотности заряда.Принимая во внимание все результаты, Cx-lig имеет поликарбоксилатную структуру, содержащую многочисленные карбоксилатные группы, и их высокая плотность заряда является ключевым фактором, благодаря которому Cx-lig увеличивает текучесть цемента в большей степени, чем LS или PCE.
Ключевые слова: модификация крафт-лигнина; окисление перуксусной кислоты; поликарбоксилаты; пластификатор; Плотность заряда
Контактная информация: a: Департамент сельского, лесного хозяйства и биоресурсов, Колледж сельского хозяйства и наук о жизни, Сеульский национальный университет, Сеул 08826, Республика Корея; b: Департамент лесных наук, Колледж сельского хозяйства и наук о жизни, Сеульский национальный университет, Сеул 08826, Республика Корея; c: Департамент инженерии лесных биоматериалов, Колледж наук о лесе и окружающей среде, Канвонский национальный университет, Чхунчхон 24341, Республика Корея; d: Научно-исследовательский институт сельского хозяйства и наук о жизни, Колледж сельского хозяйства и наук о жизни, Сеульский национальный университет, Сеул 08826, Республика Корея; * Автор, ответственный за переписку: cingyu@snu. ак.кр
ВВЕДЕНИЕ
Лигнин, один из основных компонентов древесной биомассы, представляет собой ароматический и гетерогенный полимер. Этот материал в основном состоит из трех типов монолигнолов: п-кумарилового, кониферилового и синапилового спиртов. Во время различных обработок и процессов варки, таких как предварительная обработка органосольвентом и крафт-варка, в качестве побочного продукта образуется большое количество лигнина, называемого техническим лигнином. Основываясь на стратегиях полного использования древесной биомассы, многие исследователи предприняли значительные усилия для повышения экономической эффективности процессов и использования этих побочных продуктов путем модификации структуры лигнина и присоединения различных функциональных групп, таких как карбоксилатные группы (Figueiredo et al. .2017; Солнце и др. . 2017), эпоксидные группы (El Mansouri et al. . 2011; Ferdosian et al. . 2012) и сульфонатные группы (Aro and Fatehi 2017; Gao et al. . 2019). Следовательно, модифицированный лигнин использовался в различных формах, таких как мономеры полимеров, биопластические композиты, адсорбенты и добавки к цементу (Ouyang et al . 2009; He and Fatehi 2015; Zheng et al . 2019).
Крафт-лигнин (KL) составляет примерно 85% производства лигнина и является побочным продуктом крафт-целлюлозы.Крафт-процесс производит целлюлозу с использованием сульфида натрия и гидроксида натрия. Во время крафт-варки анионы гидросульфидов и гидроксидов не только разлагают лигнин, но и изменяют его молекулярную структуру, в том числе добавляют тиоловые группы (Чакар и Рагаускас, 2004). Следовательно, связи β-арилового эфира уменьшаются, а связи С-С между ароматическими и алифатическими структурами увеличиваются. Из-за расщепления β-арилэфирных связей увеличивается количество фенольных гидроксильных групп в структуре лигнина. Более того, эти связи C-C, которые нелегко расщепить без металлического катализатора (Zhao et al . 2018), может предотвратить расщепление производных KL на небольшие молекулы. Такое поведение связано с серой в KL, которая может легко дезактивировать металлический катализатор (Narani et al . 2015). Эти связи CC сохраняют структуру цепи после химических реакций, потому что они слишком прочны, чтобы их можно было расщепить (Luo 2012).
Карбоксилирование — это реакция, при которой карбоксилатные группы вводятся в химическую структуру. В частности, эта реакция выгодна для получения отрицательно заряженных материалов для использования в качестве полимеров (Lee and Park 2000) или добавок к цементу.Однако для осуществления карбоксилирования необходимо использовать подходящие катализаторы, такие как (2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-ил)оксил (TEMPO), кобальт или родий. Было проведено множество исследований по введению карбоксилатных групп в химическую структуру. Для присоединения карбоксилатных групп лучше использовать менее дорогие химикаты, чем очень дорогие катализаторы. Во многих исследованиях изучалась химическая модификация надуксусной кислотой, которая использовалась в качестве мощного окислителя, способного вступать в реакцию даже при комнатной температуре. Например, механизмы гидроксилирования и карбоксилирования KL перуксусной кислотой были продемонстрированы в предыдущих исследованиях (рис. 1) (Barros et al . 2010).
Рис. 1. Механизмы гидроксилирования и карбоксилирования лигнина надуксусной кислотой (Barros et al . 2010)
Пластификаторы, такие как лигносульфонат (LS) или поликарбоксилатный эфир (PCE), использовались для уменьшения количества добавляемой воды в цементное тесто, что выгодно, поскольку вода снижает прочность затвердевшего цемента (Plank et al .2010 г.; Хуанг и др. . 2018). LS является побочным продуктом сульфитной варки целлюлозы, но производство LS сократилось, поскольку процесс сульфитной варки целлюлозы был широко вытеснен сульфатной варкой. Этот материал LS увеличивает текучесть цемента при добавлении в цементное тесто за счет использования силы электростатического отталкивания, вызванной сульфонатной группой в его структуре. Между тем, PCE показывает хорошие характеристики в повышении текучести цементного теста. Его структура, называемая гребенчатой структурой, состоит из двух частей: основной и боковых цепей.Первый содержит мало карбоксильных групп, которые адсорбируются на поверхности цемента, а вторые вызывают стерические затруднения, которые являются основным механизмом повышения текучести цемента для ПХЭ. Однако его использование для этой цели дорого (Cecel et al . 2019), и было бы выгодно заменить этот дорогой пластификатор.
В этом исследовании простое окисление KL надуксусной кислотой, которая была получена путем смешивания уксусной кислоты и перекиси водорода, дало KL цепную структуру с открытым кольцом с карбоксилатными группами за счет расщепления ароматических колец и произвело водорастворимую фракцию (Cx-lig ), который был способен выступать в роли пластификатора, диспергирующего частицы цемента.Текучесть цемента, вызванная Cx-lig, превышала текучесть, вызванную коммерческими LS или PCE. Инфракрасная Фурье-спектроскопия (FT-IR), спектроскопия ядерного магнитного резонанса на углероде-13 ( 13 C ЯМР), гель-проникающая хроматография (GPC), элементный анализ и анализ плотности заряда были использованы для выявления структуры Cx- лига На основании анализов структура Cx-lig была аналогична структуре поликарбоксилатов, которые имеют много карбоксилатных групп.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
Материалы
Hardwood KL был получен от Moorim P&P (Ульсан, Республика Корея).Для приготовления перуксусной кислота в качестве реагента. Для анализа ГПХ для проведения ацетилирования использовали пиридин (99,8%) (Sigma Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США) и уксусный ангидрид (≥99%) (Sigma Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США). Анализ 13 C ЯМР проводили с диметилсульфоксидом-d6 (ДМСО-d6, Sigma Aldrich).Для измерения текучести цемента был приобретен портландцемент (Asia Cement Co., Ltd, Сеул, Республика Корея). Лигносульфонат и ПХЭ были поставлены компанией Dongnam Co., Ltd. (Пхёнтхэк, Республика Корея).
Методы
Расчет содержания лигнина Klason и кислоторастворимого лигнина KL
Измерение содержания лигнина Klason и кислоторастворимого лигнина в KL проводилось в соответствии с NREL/TP-510-42618.
Карбоксилирование KL
Надуксусная кислота была произведена путем смешивания уксусной кислоты (99. 5%) и перекись водорода (30%). Соотношение смешивания (1:4, уксусная кислота: перекись водорода) было установлено в соответствии с предыдущими исследованиями авторов, чтобы максимизировать концентрацию надуксусной кислоты (Park et al . 2019). Смесь 1,8 г KL и 13,5 мл надуксусной кислоты реагировала при 70°C в течение 80 мин. После реакции в прореагировавший раствор вливали избыток воды. Следовательно, производные лигнина соединения, которые не полностью прореагировали с надуксусной кислотой, выпадали в осадок из-за изменения рН.Затем водорастворимую и нерастворимую фракции разделяли центрифугированием. Для удаления избытка уксусной кислоты и перекиси водорода водорастворимую фракцию подвергали диализу в диализной трубке CelluSep h2 (Membrane Filtration Products, Inc., St. Seguin, TX, USA) в течение 24 ч со сменой воды каждые 12 ч. . Наконец, диализованную водорастворимую фракцию лиофилизировали для получения твердого образца.
Сравнение растворимости в воде KL и Cx-lig
После карбоксилирования перуксусной кислотой для сравнения растворимости в воде 10 мг каждого образца отдельно растворяли в 1 мл деионизированной воды при комнатной температуре.
Структурная характеристика Cx-lig
Спектры FT-IR были собраны в диапазоне от 4000 см -1 до 650 см -1 с 32 сканированиями со спектральным разрешением 4 см -1 с использованием ИК-Фурье-спектрометра Nicolet 6700 (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США). В качестве эталона использовался спектр атмосферы. Кроме того, KL и Cx-lig анализировали непосредственно на кристалле ZnSe с ослабленным полным отражением.
Для выявления изменений в функциональных группах использовали 13 C ЯМР.Для этого анализа 60 мг каждого образца растворяли в 0,6 мл ДМСО-d6. Спектры ЯМР собирали в течение 8 ч при 60 °C на ЯМР-спектрометре 600 МГц (AVANCE 600, Bruker, Billerica, MA, USA)
. Перед анализом молекулярной массы КЛ проводили ацетилирование. Для ацетилирования 50 мг каждого образца растворяли в 0,5 мл пиридина и добавляли 0,5 мл уксусного ангидрида. Ацетилирование проводили в течение 2 ч при 105°С. Затем путем добавления раствора в воду получали ацетилированный KL. Наконец, применяли центрифугирование и сушку вымораживанием с последующим ацетилированием. Для анализа ГПХ 20 мг твердого образца растворяли в 2 мл тетрагидрофурана, который представлял собой гидрофобную подвижную фазу. Фильтрацию проводили с помощью одноразового мембранного шприцевого фильтра 13JP050AN (Advantec, Токио, Япония). Среднечисловую молекулярную массу ( M n ), среднемассовую молекулярную массу ( M w ) и показатель полидисперсности (PDI) анализировали с помощью детектора показателя преломления 1260 Infinity II (Agilent Technologies, Санта-Клара, Калифорния). , США).Используемая колонка представляла собой колонку PLgel 5 мкм MIXED-C (300 мм × 7,5 мм, Agilent Technologies, Санта-Клара, Калифорния, США). Скорость потока составляла 1 мл/мин, а объем впрыска – 20 мкл. Для Cx-lig 20 мг образца растворяли в 2 мл деионизированной воды, которая представляла собой гидрофильную подвижную фазу. Для удаления примесей использовали одноразовый мембранный шприцевой фильтр 13HP045AN (Advantec, Токио, Япония).
Для анализа ГПХ использовали систему Thermo Dionex HPLC UltiMate 3000 RI (Thermo Fisher Scientific) для измерения M n , M w и PDI Cx-lig.Поскольку подвижная фаза не была одинаковой для всех анализов ГПХ, полистирол и пуллулан использовались в качестве стандартного полимера для гидрофобных и гидрофильных образцов на основании предыдущего исследования (Ланге и др., 2016) и международного стандарта (ISO/DIS 13885-3). , соответственно.
Для определения атомного состава KL и Cx-lig был проведен элементный анализ. Содержание элементов измеряли с помощью Flash EA 1112 (Thermo Electron Co., Waltham, MA, USA). Содержание кислорода рассчитывали путем вычитания общих долей C, H, N и S из 100%.
Анализ плотности заряда проводили с помощью детектора проточного тока (Mütek PCD-03, BTG, Eclépens, Швейцария). Сорок миллиграммов каждого образца растворяли в 40 мл деионизированной воды. Для получения водорастворимой фракции проводили центрифугирование на приборе Mega 17R (Hanil Science Medical, Тэджон, Республика Корея) при 10000 об/мин в течение 10 мин. Затем для измерения плотности заряда использовали 10 г раствора Cx-lig. Стандартным раствором для титрования был поли(диаллилдиметиламмоний хлорид) с концентрацией 1 ммоль/л.Плотность заряда рассчитывали по уравнению 1,
q = vc / m (1)
, где q — удельная плотность заряда (мэкв/г), v — объем титранта (мл), c — концентрация титранта (моль/л), а m — масса образца в сухом состоянии (г).
Для сравнения текучести цемента после добавления пластификаторов было проведено испытание таблицы текучести в соответствии с KS L 5111 (2017). Портландцемент (600 г) и пластификатор (0,5 г).3 г Cx-lig, LS или PCE) смешивали с водой (159,7 г) для получения цементного теста. Смесь осторожно перемешивали в течение 1 мин, а затем энергично перемешивали в течение 3 мин. Затем пасту выливали в форму для проточного стола, и после удаления формы стол роняли 25 раз, чтобы сгладить пасту. Наконец, диаметр цементного теста измеряли в трех направлениях через центр цементного теста.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Cx-lig, в котором карбоксилатные группы были введены в KL, был получен путем окисления надуксусной кислотой, как показано на рис.2. KL не растворялся в деионизированной воде, но Cx-lig мог полностью растворяться в воде. Cx-lig впоследствии был проанализирован, чтобы выявить его химическую структуру.
Рис. 2. Внешний вид KL и Cx-lig (а) до и (б) после растворения в воде
Klason Лигнин и кислоторастворимый лигнин Содержание KL
Для измерения содержания чистого лигнина в KL было рассчитано содержание лигнина Klason и кислоторастворимого лигнина (таблица 1).
Таблица 1. Лигнин Klason и содержание кислоторастворимого лигнина в KL
Химический структурный анализ Cx-lig
Наблюдались изменения в FT-IR спектрах KL и Cx-lig (рис. 3). Перед карбоксилированием перуксусной кислотой KL показал пики для метоксигрупп при 2915 см -1 и 2848 см -1 , а ароматические кольцевые звенья — от 1620 см -1 до 1400 см -1 (Coates 2006). Однако после карбоксилирования пики ароматических звеньев и метоксигрупп становятся слабее, поскольку надуксусная кислота вводит карбоксилатные группы, реагируя с фенольными гидроксильными и метоксигруппами, по механизму, показанному на рис.1. Таким же образом пики поглощения гваяцильного кольца при 1322 см -1 и 1267 см -1 становились слабее после карбоксилирования. Первое было отнесено к конденсированной структуре как сирингильных, так и гваяцильных звеньев, а второе — к гваяцильным звеньям (Boeriu et al . 2004). Этот результат показал, что надуксусная кислота реагировала с сирингильными и гваяцильными звеньями, что приводило к расщеплению кольца. Кроме того, пики для карбоксилатных групп появились при 1715 см -1 из-за растяжения C=O и 1172 см -1 из-за растяжения C-O для структуры Cx-lig (Chen et al .2015). После карбоксилирования интенсивность этих двух пиков превышала интенсивность KL. Увеличение этих двух пиков указывает на то, что фенольные гидроксильные и метоксигруппы были успешно окислены, что привело к введению карбоксилатных групп во время обработки перуксусной кислотой.
Кроме того, предыдущее исследование авторов показало с помощью FT-IR-спектроскопии, что использование надуксусной кислоты является одним из способов получения производных лигнина с карбоксилатной группой (Park et al . 2020).
Рис.3. FT-IR спектры KL и Cx-lig
На рис. 4 показаны спектры ЯМР 13 C KL и Cx-lig. Пики от 160 м.д. до 180 м.д. были отнесены к углероду карбоксилатной группы. Для Cx-lig в этом диапазоне были широкие пики, поскольку каждая карбоксилатная группа находилась в различном химическом окружении в структуре. По своей природе KL представляет собой гетерогенный полимер, поэтому атомы углерода находятся в различных химических средах (Gellerstedt and Robert 1987). По этой причине атомы углерода каждой карбоксилатной группы были экранированы по-разному после карбоксилирования, так что широкие пики для карбоксилатных групп появлялись в спектрах ЯМР Cx-lig.Кроме того, после карбоксилирования надуксусной кислотой появляется пик при 126 м. д., который соответствует связи С=С. Этот результат означал, что конечный продукт имел в своей структуре две двойные связи в соответствии с ранее упомянутым механизмом реакции (рис. 1). Более того, пики около 148 м.д. и 56 м.д. были отнесены к атомам углерода ароматического кольца и метоксигруппы соответственно (Lu et al . 2017). Интенсивность этих пиков уменьшилась за счет реакции расщепления кольца надуксусной кислотой, согласно механизму реакции.
Рис. 4. 13 Спектры ЯМР 13С KL и Cx-lig
Чтобы выяснить, введены ли карбоксилатные группы в Cx-lig, был проведен элементный анализ. На рис. 5 представлен элементный состав KL и Cx-lig. В КЛ содержание C, O, H, N и S составило 59,51%, 31,70%, 5,87%, 0,01% и 2,91% соответственно. Напротив, соотношения элементов в Cx-lig для каждого атома составляли 49,78%, 45,26%, 4,19%, 0,13% и 1,25% соответственно.После карбоксилирования KL надуксусной кислотой содержание кислорода увеличивалось, что свидетельствует об успешном карбоксилировании надуксусной кислотой. Аналогичными этапами производили карбоксиметилированную древесину лиственных пород KL. После карбоксиметилирования для присоединения карбоксилатных групп к KL содержание кислорода увеличилось (Konduri et al . 2015). Кроме того, содержание серы уменьшилось, что указывает на то, что реакция отщепления тиола также происходила при окислении перуксусной кислоты.
Рис.5. Элементные композиции KL и Cx-lig
Определенные с помощью ГПХ значения M n , M w и PDI KL, Cx-lig (без диализа) и Cx-lig (диализ) показаны в таблице 1. Карбоксилирование приводило к существенному снижению PDI. M n KL было меньше, чем у Cx-lig (без диализа). Сообщалось, что перекись водорода способна разделяться на два гидроксильных радикала ионом металла (Чжоу и Лу, 2014).Эти радикалы атакуют молекулы лигнина и производят радикалы лигнина, которые обладают высокой реакционной способностью при столкновении друг с другом. Когда радикалы лигнина сталкиваются друг с другом, образуются новые связи, такие как β-β и β-5. Следовательно, M n увеличивается из-за реакции конденсации (Ким и Ким, 2018). Кроме того, Cx-lig (диализ) имел большее M w , чем Cx-lig (не диализ). Этот результат означает, что M w могло увеличиваться с помощью диализа, который удаляет низкомолекулярные молекулы.
Таблица 2. M n , M w и PDI KL, Cx-lig (без диализа) и Cx-lig (диализ)
Анализ плотности заряда Cx-lig
Чтобы оценить характеристики пластификаторов, сравнивали плотности заряда. Значения плотности заряда для KL, PCE, LS и Cx-lig показаны на рис. 6. Плотность заряда является одним из ключевых факторов повышения текучести цемента (He and Fatehi 2015).При добавлении к цементному тесту отрицательно заряженного материала он адсорбировался на поверхности частиц цемента. Этот отрицательный заряд вызвал силу отталкивания между частицами цемента. Следовательно, отрицательно заряженные материалы способны повышать текучесть цементного теста (Pérez-Nicolás et al . 2016). Измеренные значения плотности заряда KL, LS и PCE составили 0,00 мэкв/г, -1,19 мэкв/г и -0,08 мэкв/г соответственно. Другое исследование показало аналогичные результаты для плотности заряда LS (Oveissi and Fatehi 2015; Aro and Fatehi 2017) и PCE (Plank et al .2009). При этом плотность заряда Cx-lig составила -1,94 мэкв/г, что выше значений для LS и PCE.
Крафт-лигнин содержит несколько функциональных групп, указывающих на отрицательный или положительный заряд (Sjöström 1993), и его плотность заряда практически равна нулю. LS является побочным продуктом сульфитной варки и имеет сульфонатную группу, что делает его отрицательно заряженным. Основываясь на структуре LS, сульфонатная группа гетерогенно присоединена к участку алифатической цепи (Lange et al . 2013). По этой причине ЛС имела достаточно высокую плотность заряда. По сравнению с LS, PCE имел гораздо меньшую плотность заряда. Этот результат был получен потому, что PCE состоит из двух частей: отрицательно заряженной части и незаряженной части цепной структуры (Qian and De Schutter 2018). Низкая плотность заряда PCE означает, что имеется небольшое количество отрицательно заряженной части, которая необходима для адсорбции PCE на поверхности цемента. После адсорбции PCE на поверхности частиц цемента незаряженная цепная структура вызывает стерические затруднения между частицами цемента (Plank et al .2010). По этим причинам плотность заряда PCE не должна быть высокой. В Cx-lig ряд карбоксилатных групп был введен надуксусной кислотой, поскольку KL в основном состоит из ароматической кольцевой структуры. Вследствие добавления карбоксилатных групп измеренная плотность заряда была высокой.
Рис. 6. Плотности заряда KL, LS, PCE и Cx-lig
Анализ текучести цемента
Чтобы охарактеризовать характеристики пластификаторов, были проведены столовые испытания строительного раствора. На рис. 7 представлено сравнение диаметра цементного теста при добавлении каждого пластификатора. Диаметр цементного теста без пластификатора составил 177,00 мм ± 1,73 мм. Когда каждый коммерческий пластификатор, LS и PCE, добавлялся в цементное тесто, диаметры составляли 189,33 мм ± 4,16 мм и 199,67 мм ± 1,53 мм соответственно. По сравнению с коммерческими пластификаторами использование Cx-lig привело к увеличению диаметра цементного теста на 206,11 мм ± 1,36 мм.
Рис. 7. Диаметр цементного теста после добавления LS, PCE и Cx-lig
Повышенная текучесть цемента с ПХЭ была в основном обусловлена его разветвленной структурой и стерическими затруднениями.Напротив, LS в основном влиял на текучесть цемента за счет электростатического отталкивания (Qian and De Schutter 2018). Cx-lig имел в своей структуре карбоксилатные группы, поэтому функциональные группы могли повышать текучесть цемента по типу LS, а не PCE. Многие исследования показали, что ПХЭ хорошо работает в качестве пластификатора для повышения текучести цемента благодаря незаряженной гребенчатой структуре (Shin et al . 2008; Lei and Plank 2014; Chuang et al . 2019). В этом эксперименте добавление Cx-lig, обладающего большей плотностью заряда, способно повысить удобоукладываемость цементного теста.В заключение, этот результат демонстрирует, что увеличение плотности заряда может быть одним из способов повышения текучести цемента.
ВЫВОДЫ
- Поликарбоксилаты на основе крафт-лигнина (KL) смогли заменить коммерческие пластификаторы. Крафт-лигнин можно модифицировать с помощью надуксусной кислоты, которая расщепляет ароматические кольца, что приводит к введению карбоксилатных групп, с получением поликарбоксилатов для пластификатора.
- Из-за карбоксилатных групп Cx-lig демонстрировал большую плотность заряда, чем лигносульфонат (LS) и поликарбоксилатный эфир (PCE).Кроме того, Cx-lig обеспечивает лучшую удобоукладываемость цемента, чем LS и PCE, при добавлении к цементному тесту.
- Плотность заряда была таким же важным фактором, как гребенчатая структура, для повышения удобоукладываемости цемента.
БЛАГОДАРНОСТИ
Это исследование было проведено при поддержке «Программы исследований и разработок в области технологий лесоводства (2019158A00-1920-0001, 2020215C10-2022-AC01)», предоставленной Корейской лесной службой (Корейский институт развития лесного хозяйства). Крафт-лигнин и коммерческие пластификаторы были любезно предоставлены Moorim P&P (Ульсан, Республика Корея) и Dongnam Co., Ltd. (г. Пхёнтхэк, Республика Корея) соответственно.
ССЫЛКИ
Аро, Т., и Фатехи, П. (2017). «Производство и применение лигносульфонатов и сульфированного лигнина», ChemSusChem 10(9), 1861-1877. DOI: 10.1002/cssc.201700082
Баррос, Д. П., Сильва, В. Л., Хямяляйнен, Х., и Колодетт, Дж. Л. (2010). «Влияние последней стадии отбеливания надуксусной кислотой на развитие белизны и свойства эвкалиптовой целлюлозы», BioResources 5(2), 881-898.DOI: 10.15376/biores.5.2.881-898
Боэриу, К.Г., Браво, Д. , Госселинк, Р.Дж.А., и ван Дам, Дж.Э.Г. (2004). «Характеристика структурно-зависимых функциональных свойств лигнина с помощью инфракрасной спектроскопии», Industrial Crops and Products 20(2), 205-218. DOI: 10.1016/j.indcrop.2004.04.022
Сесель, Р. Т., Абрао, П. К. Р. А., Кардосо, Ф. А., и Джон, В. М. (2019). «Расход добавок-суперпластификаторов для различных цементов и эффективность их вяжущего», Revista IBRACON de Estruturas e Materiais 12(6), 1260-1287.DOI: 10.1590/s1983-4195201
00003
Чакар, Ф. С., и Рагаускас, А. Дж. (2004). «Обзор текущих и будущих химических процессов производства крафт-лигнина из хвойной древесины», Industrial CCrops and Products 20(2), 131-141. DOI: 10.1016/j.indcrop.2004.04.016
Чен Ю., Цзоу К., Масталерц М., Ху С., Гасавей К. и Тао К. (2015). «Применения инфракрасной спектроскопии с микро-Фурье-преобразованием (FTIR) в геологических науках — обзор», International Journal of Molecular Sciences 16(12), 30223-30250. DOI: 10.3390/ijms161226227
Чуанг, П.-Х., Ценг, Ю.-Х., Фанг, Ю., Гуй, М., Ма, X., и Луо, Дж. (2019). «Влияние длины боковой цепи на поликарбоксилатный суперпластификатор в водном растворе: вычислительное исследование», Polymers 11(2). DOI: 10.3390/polym11020346
Коутс, Дж. (2006). «Интерпретация инфракрасных спектров, практический подход», в: Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory and Instrumentation , R. A. Meyers (ed.), John Wiley & Sons, Хобокен, Нью-Джерси, США, стр.10815-10837. DOI: 10.1002/9780470027318.a5606
Эль Мансури, Н.-Э., Юань, К., и Хуанг, Ф. (2011). «Синтез и характеристика эпоксидных смол на основе крафт-лигнина», BioResources 6(3), 2492-2503.
Фердосян Ф., Юань З., Андерсон М. и Сюй К.С. (2012). «Химически модифицированный лигнин путем эпоксидирования и его термические свойства», Journal of Science & Technology for Forest Products and Processes 2(4), 11-15.
Фигейредо, П. , Ферро К., Кемелл М., Лю З., Кириазис А., Линтинен К., Флориндо Х.Ф., Юли-Каухалуома Дж., Хирвонен Дж., Костиайнен М.А. и Сантос Х.А. (2017). «Функционализация наночастиц карбоксилированного лигнина для направленной доставки противоопухолевых препаратов в зависимости от pH», Nanomedicine 12(21), 2581-2596. DOI: 10.2217/nnm-2017-0219
Гао, В., Инвуд, Дж. П. В., и Фатехи, П. (2019). «Сульфирование фенолированного крафт-лигнина для получения водорастворимых продуктов», Journal of Wood Chemistry and Technology 39(4), 225-241.DOI: 10.1080/02773813.2019.1565866
Геллерштедт Г. и Роберт Д. (1987). «Количественный анализ 13 C ЯМР крафт-лигнинов», Acta Chemica Scandinavica B41, 541-546. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.41b-0541
Хе, В., и Фатехи, П. (2015). «Приготовление сульфометилированного крафт-лигнина из хвойной древесины в качестве диспергатора для цементной добавки», RSC Advances 5(58), 47031-47039. DOI: 10. 1039/c5ra04526f
Хуанг, К., Ма, Дж., Чжан, В., Хуанг, Г.и Йонг, К. (2018). «Получение лигносульфонатов из лигнинов биопереработки путем сульфометилирования и их применение в качестве понизителя воды для бетона», Polymers 10(8). DOI: 10.3390/polym10080841
ИСО/ДИС 13885-3 (2020). «Гель-проникающая хроматография (ГПХ) — Часть 3: Вода в качестве элюента», Международная организация по стандартизации, Женева, Швейцария.
Ким, К. Х., и Ким, К. С. (2018). «Недавние усилия по предотвращению нежелательных реакций фракционирования на деполимеризацию лигнина: на пути к максимизации ценности лигнина», Frontiers in Energy Research 6.DOI: 10.3389/fenrg.2018.00092
Кондури, М.К., Конг, Ф., и Фатехи, П. (2015). «Производство карбоксиметилированного лигнина и его применение в качестве диспергатора», European Polymer Journal 70, 371-383. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2015.07.028
КС Л 5111 (2017). «Таблица потоков для использования в испытаниях гидравлического цемента», Корейская ассоциация стандартов, Сеул, Республика Корея.
Ланге, Х., Дечина, С., и Крестини, К. (2013). «Окислительное обновление лигнина — обзор последних маршрутов», European Polymer Journal 49(6), 1151-1173.DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2013.03.002
Ланге, Х., Рулли, Ф., и Крестини, К. (2016). «Гель-проникающая хроматография при определении молекулярной массы лигнинов: пересмотр критических аспектов для повышения эффективности разработки новых материалов», ASC Sustainable Chemistry & Engineering 4, 5167-5180. DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b00929
Ли, М.Ю., и Парк, У.Х. (2000). «Получение бактериальных сополиэфиров с улучшенной гидрофильностью путем карбоксилирования», Macroмолекулярной химии и физики 201(18), 2771-2774.DOI: 10.1002/1521-3935(20001201)201:18<2771::AID-MACP2771>3.0.CO;2-V
Лей, Л., и Планк, Дж. (2014). «Синтез и свойства поликарбоксилатного суперпластификатора на основе винилового эфира для бетона, устойчивого к глине», Industrial & Engineering Chemistry Research 53(3), 1048-1055. DOI: 10.1021/ie4035913
Lu, Y., Lu, Y.-C., Hu, H.-Q., Xie, F.-J., Wei, X.-Y., и Fan, X. (2017). «Структурная характеристика лигнина и продуктов его разложения с помощью спектроскопических методов», Journal of Spectroscopy 2017.DOI: 10.1155/2017/8951658
Луо Ю.-Р. (2012). «Энергии диссоциации связи», в: CRC Handbook of Chemistry and Physics , WM Haynes, DR Lide, and TJ Bruno (eds.), CRC Press, Boca Raton, FL, USA, стр. 9-65 – 9-96 .
Нарани, А., Чоудари, Р. К., Каннилла, К., Бонура, Г., Фрустери, Ф., Хирес, Х. Дж., и Барта, К. (2015). «Эффективная каталитическая гидроочистка крафт-лигнина до алкилфенолов с использованием нанесенных катализаторов NiW и NiMo в сверхкритическом метаноле», Green Chemistry 17(11), 5046-5057.DOI: 10.1039/c5gc01643f
Оуян, X., Кэ, Л., Цю, X., Го, Ю., и Панг, Ю. (2009). «Сульфирование щелочного лигнина и его потенциальное использование в диспергаторах для цемента», Journal of Dispersion Science and Technology 30(1), 1-6. DOI: 10.1080/019326
473560
Овейсси, Ф., и Фатехи, П. (2015). «Характеристика четырех различных лигнинов как первый шаг к определению подходящих вариантов конечного использования», Journal of Applied Polymer Science 132(32).DOI: 10.1002/прил.42336
Пак, С.-Ю., Чо, С.-М., Ким, Дж.-К., Хонг, К., Ким, С.-Х., Рю, Г.-Х., и Чой, И. .-ГРАММ. (2019). «Влияние концентрации перуксусной кислоты и перекиси водорода на разложение крафт-лигнина при комнатной температуре», BioResources 14(2), 4413-4429. DOI: 10.15376/biores.14.2.4413-4429
Пак, С.-Ю., Чой, Дж.-Х., Ким, Дж.-Х., Чо, С.-М., Ён, С., Чон, Х., Ли, С.М., и Чой, И.-Г. (2020). «Солюбилизация крафт-лигнина, индуцированная перуксусной кислотой, и ее характеристика для селективного производства макромолекулярных биополимеров», International Journal of Biological Macromolecules , в печати.DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.06.041
Перес-Николас, М., Дюран, А., Наварро-Бласко, И., Фернандес, Х. М., Сирера, Р., и Альварес, С.Дж.И. (2016). «Исследование эффективности суперпластификаторов PNS и LS в строительных растворах на основе воздушной извести», Cement and Concrete Research 82, 11-22. DOI: 10.1016/j.cemconres.2015.12.006
Планк Дж., Шрёфл К., Грубер М., Лести М. и Зибер Р. (2009). «Эффективность поликарбоксилатных суперпластификаторов в сверхвысокопрочном бетоне: важность совместимости PCE с микрокремнеземом», Journal of Advanced Concrete Technology 7(1), 5-12.DOI: 10.3151/jact.7.5
Планк Дж., Жимин Д., Келлер Х., Хёссле Ф. В. и Зайдл В. (2010). «Фундаментальные механизмы интеркаляции поликарбоксилата в гидратные фазы C 3 A и роль сульфата, присутствующего в цементе», Cement and Concrete Research 40(1), 45-57. DOI: 10.1016/j.cemconres.2009.08.013
Цянь Ю. и Де Шуттер Г. (2018). «Различное влияние суперпластификаторов NSF и PCE на адсорбцию, динамический предел текучести и тиксотропию цементных паст», Materials 11(5). DOI: 10.3390/ma11050695
Шин, Дж.-Ю., Хонг, Дж.-С., Сух, Дж.-К., и Ли, Ю.-С. (2008). «Влияние суперпластификатора поликарбоксилатного типа на текучесть и гидратацию цементного теста», Korean Journal of Chemical Engineering 25(6), 1553-1561. DOI: 10.1007/s11814-008-0255-3
Шёстрём, Э. (1993). Wood Chemistry: Fundamentals and Applications , 2 nd Edition, Academic Press, Inc., Сан-Диего, Калифорния, США. DOI: 10.1016/C2009-0-03289-9.
Сан, Дж., Ван, К., Стаббс, Л.П., и Хе, К. (2017). «Карбоксилированный лигнин как эффективный соотвердитель для повышения прочности и ударной вязкости эпоксидной смолы», Macroмолекулярное оборудование и техника 302(12). DOI: 10.1002/mame.201700341
Чжао, Г., Хе, К., Инь, П., Имлер, Г. Х., Пэрриш, Д. А., и Шрив, Дж. М. (2018). «Эффективное создание энергетических материалов с помощью неметаллических каталитических реакций углерод-углеродного расщепления/высвобождения оксима и связывания», Journal of the American Chemical Society 140(10), 3560-3563. DOI: 10.1021/jacs.8b01260
Чжэн Т., Чжэн Д., Цю С., Ян Д., Фань Л. и Чжэн Дж. (2019). «Новый разветвленный поликарбоксилатный суперпластификатор на основе лигнина в форме когтя: получение, эффективность и механизм», Cement and Concrete Research 119, 89-101. DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.03.007
Чжоу, X.-F., и Лу, X.-J. (2014). «Структурная характеристика крафт-лигнина для его зеленого использования», Wood Research 59(4), 583-592.
Статья отправлена: 8 июня 2020 г.; Экспертная оценка завершена: 3 августа 2020 г.; Получена исправленная версия: 3 сентября 2020 г.; Принято: 4 сентября 2020 г.; Опубликовано: 9 сентября 2020 г.
DOI: 10.15376/biores.15.4.8133-8145
Механические свойства кладочных растворов, изготовленных из переработанного заполнителя строительного раствора
Резюме
Переработка является важной привычкой, позволяющей избежать отходов. В этой статье оцениваются характеристики кладочного раствора, полученного путем замены природного песка переработанным мелким заполнителем (RFA), полученным из раствора. Были приготовлены пять семейств смесей с различными пропорциями замещения: 20%, 40%, 60% и 100%. Для всех смесей использовалось объемное соотношение цемента к заполнителю 1:4 путем экспериментальной корректировки количества воды для достижения одинаковой консистенции 175 ± 5 мм.Были проанализированы эффекты следующих процедур: (1) использование метода деконструкции для сбора RFA, (2) предварительное смачивание заполнителей и (3) использование коммерческого пластификатора. Экспериментальные результаты показывают, что можно использовать этот вид вторичного мелкого заполнителя в качестве заменителя природного песка до 60% при производстве кладочного раствора без существенного ухудшения его свойств.
Ключевые слова: отходы строительства и сноса, вторичный мелкий заполнитель, растворы, устойчивое строительство, вторсырье
1.Введение
Руководство по разработке новых строительных материалов заключается в улучшении характеристик материалов, оптимизации поставок и снижении производственных затрат. Поэтому необходимо разрабатывать новые технологии и использовать материалы, которые считаются отходами в этой и других отраслях промышленности. На протяжении десятилетий количество отходов строительства и сноса (СТС) в мире увеличивается, становясь одним из основных агентов загрязнения окружающей среды.
Использование КДВ, образующихся при сносе железобетонных конструкций, в качестве заменителя толстых и мелких заполнителей в кладочных растворных смесях снижает количество выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду, компенсирует недостаток каменных заполнителей и представляет собой инновацию в развитии строительных материалов [1,2,3].Переработанные заполнители (RA), которые используются вместо природного гравия, известны как переработанные толстые заполнители (RTA), тогда как RA, используемые для замены песка, называются переработанными мелкими заполнителями (RFA). РЧА можно разделить на два типа: полученные из бетона и полученные из других материалов, таких как строительный раствор или керамика.
Использование РА, особенно РФА, полученных из строительных элементов, имеет ряд недостатков, большинство из которых связано с природой этих материалов, таких как их пористость, высокий водопоглощающий потенциал и возможность содержания загрязняющих веществ.По этим причинам КДВ не утилизируется должным образом, что вызывает его накопление на свалках, генерируя загрязнение. В этом исследовании представлены две возможные альтернативы повторного использования строительного раствора RFA в качестве заменителя песка в новых смесях. Анализ был разделен на два этапа: во-первых, характеристики RA, полученные с помощью процедуры «деконструкции», сравнивались с характеристиками, полученными с помощью обычного сноса. На втором этапе были проанализированы два возможных сценария: (i) предварительное смачивание РФА перед смешиванием и (ii) использование коммерческого пластификатора для уменьшения количества воды в смеси.Характеристики растворов, приготовленных с помощью RFA, сравнивались с обычными растворными смесями (цемент, природный песок и вода).
В настоящее время ряд исследователей поддерживают использование РТА, полученных при сносе бетонных элементов, в качестве частичной замены природного гравия при приготовлении бетонных смесей [4,5,6]. Однако они не рекомендуют замену природного песка на РЧА, поскольку считают такую замену вредной для механических свойств и долговечности бетона [4,7].Несмотря на это, некоторые исследователи, такие как Pereira et al. [8], Мефтех и др. [9], Evangelista и de Brito [10], Cartuxo et al. [11] считают, что природный песок может быть заменен РЧА в пропорции до 20 % без существенного влияния на механические свойства бетона. Использование RFA в качестве заменителя природного песка в растворных смесях для кладки является лучшим вариантом, поскольку к нему предъявляются меньшие структурные требования, чем к бетону. РЧА, полученные из бетонных элементов, изучались такими исследователями, как Braga et al.[12], Нено и соавт. [13], Saiz-Martínez et al. [14] и Ng и Engelsen [15], которые доказали свою жизнеспособность в качестве частичной замены природного песка. Однако исследования по использованию РЧА, полученных из строительных элементов, немногочисленны из-за худших физико-механических и химических характеристик этого типа материала, таких как его высокий потенциал водопоглощения, пористость и восприимчивость к содержанию загрязняющих веществ [16, 17]. Это привело к накоплению мусора от разрушения сборных растворных элементов на санитарных свалках и подпольных свалках, к чрезмерной эксплуатации речных или карьерных песчаных отмелей, а также к увеличению потребления энергии и выбросов CO 2 в результате дробления. породы с образованием мелких агрегатов [11].Сильва и др. [18] показали, что включение 10% керамического RFA улучшает большинство свойств строительного раствора. В исследовании, проведенном Jiménez et al. [19] природный песок заменили на РЧА, состоящую из 54 % керамического и 40 % кладочного раствора. Результаты экспериментов показали, что замена природного песка этим видом РЧА в пропорции 40 % существенно не влияет на свойства раствора в свежем и затвердевшем состоянии.
С другой стороны, Сильва и соавт. [20] продемонстрировали техническую осуществимость переработки RFA, полученного в результате сноса кирпича или черепицы из красной глины.Они пришли к выводу, что растворы, изготовленные с коэффициентом замещения не менее 20%, обычно демонстрируют лучшие характеристики, чем обычные растворы, уделяя особое внимание таким аспектам, как прочность на изгиб и сжатие.
Свойства переработанного раствора зависят от качества RFA, степени замещения природного песка, содержания цемента и водоцементного отношения (В/Ц). Среди этих факторов качество РЧА, возможно, является наиболее важным. Известно, что РА обычно содержат определенное количество сульфатов, хлоридов и других загрязнителей [21].Эти примеси, по большей части, являются результатом отсутствия планирования сноса. Поскольку повторное использование строительного мусора изначально не рассматривается, его складируют на открытом воздухе или в местах, где он может быть загрязнен, допуская его смешение с другими материалами. Такие исследователи, как Rahal [22], Cachim [23] и Debieb et al. [24] (и это лишь некоторые из них) изучали влияние присутствия этих примесей на поведение бетона, который был изготовлен с заменой природных заполнителей на РА.Содержание примесей и загрязняющих веществ в РА можно значительно снизить с помощью методов селективного разрушения [25,26]. Кумбхар и др. [27], а также Coelho и de Brito [28] описывают методы деконструкции для получения CDW хорошего качества.
Потенциал водопоглощения является определяющим фактором качества RFA. Это связано с тем, что в РА раствор прикрепляется к природному заполнителю [29,30]. Следствием этой характеристики RA является уменьшение соотношения В/Ц в цементном тесте, что приводит к плохой удобоукладываемости, большему количеству пор, меньшему сопротивлению сжатию, а также усадке при высыхании [31,32].Поэтому для обеспечения удобоукладываемости цементного теста возможны два решения: введение в смесь пластификаторов [7,11,33,34] или предварительное смачивание РА перед смешиванием [9,35,36,37]. Перейра и др. [8] провели одно из первых исследований влияния суперпластификаторов на свойства свежего и затвердевшего бетона, приготовленного с применением РЧА бетона. Вместе с Cartuxo et al. [11] и Barbudo et al. [38] показали, что в смесях, в которых песок заменен РЧА, применение пластификаторов улучшает механические характеристики бетона.Зега и Майо [39] пришли к выводу, что использование водоредуцирующей добавки позволяет получить переработанный бетон с адекватными характеристиками, которые соответствуют спецификациям, установленным различными международными строительными стандартами.
Исследования, например, проведенные González et al. [35], Mefteh et al. [9] и Cuenca-Moyano et al. [40] сообщили о преимуществах предварительного смачивания РА перед приготовлением бетонных смесей. Во всех этих случаях рекомендовался уровень влажности ниже 100% поглощающей способности.Такие исследователи, как Cabral et al. [41] и Чжао и соавт. [42] отмечают, что наилучшие результаты достигаются при влажности ниже или равной 80% поглощающей способности.
Основная цель исследования заключалась в отдельном анализе влияния РЧА предварительного смачивания и использования коммерческих пластификаторов при создании новых кладочных растворов с частичной заменой природного песка РЧА, полученным из растворных элементов. Предполагается, что результаты этого исследования будут способствовать увеличению повторного использования этого типа RA.
2. Материалы и методы
2.1. Получение переработанных агрегатов
RFA, использованные в данном исследовании, были получены при реконструкции второго этажа здания «K» Академического отдела информационных технологий и систем Автономного университета Хуареса в Табаско (UJAT, Cunduacán, Tabasco, Мексика). Этому двухэтажному зданию 18 лет. В рамках реконструкции были снесены две разделительные стены из сборных растворных элементов (растворных блоков).Поскольку первой целью этого исследования было определение эффекта использования стратегий сноса при получении RA, снос одной из стен был запланирован и согласован со строителем. Снос второй стены шел по первоначальному плану строителя (традиционный снос). Таким образом, были получены два типа RA: RFA*, полученный в процессе деконструкции, и RFA, полученный в результате обычного сноса.
Предлагаемый план демонтажа был простым и состоял из пяти шагов: (1) оценка объема КДВ, который должен быть получен, (2) расположение места хранения щебня, (3) удаление поверхностных материалов, кроме строительного раствора (дерево, металлы , пластмассы, кристаллы и т.д.) до сноса, (4) ручной снос с последующей обработкой и разделением оставшихся отходов и (5) дробление и хранение. Поскольку первый этаж здания был пуст из-за ремонтных работ, он использовался как склад CDW. Прежде чем приступить к сносу стен, оконные стекла были сняты, а с помощью проволочной щетки и шпателей снято максимально возможное количество краски. После сноса стен щебень был перемещен в пункт хранения (цокольный этаж здания).После того, как весь обломок был сброшен на первый этаж, персонал с защитным снаряжением удалил материалы, такие как кабели и некоторые электрические устройства, которые остались среди обломков. Следующим шагом было измельчение щебня с получением RFA*. Для шлифовки использовалась абразивная машина Los Angeles. В дальнейшем обломки просеивали с помощью сита № 4 (4,75 мм) и складировали отдельно на первом этаже здания, защищая от непогоды.
Снос второй разделительной стены произвел РЧА.Обычный процесс сноса, используемый строителем, был одним из тех, которые обычно выполняются при таком типе реконструкции, который состоит из трех этапов: (1) удаление элементов, предназначенных для повторного использования в проекте (в данном случае никаких), (2) снос стены из сборных элементов с помощью ручных инструментов, и (3) складирование всего мусора на территории, удаленной от зоны строительства, с последующим вывозом на разрешенную свалку. В исследовательских целях перед вывозом на муниципальную свалку был собран мусор с разделительной стены.Как и в предыдущем случае, перед дроблением и просеиванием с помощью сита № 4 материалы, отличные от строительного раствора, удалялись в максимально возможной степени. RFA, полученный в результате этого процесса, хранился в контейнере перед ремонтируемым зданием.
2.2. Характеристика материалов
Все РА, использованные в этом исследовании, были охарактеризованы в соответствии со стандартом UNE-EN 13139 [43] для строительных заполнителей. В качестве элемента сравнения использовали природный песок (НП), добытый с берега реки.Проанализированные свойства, а также их эталонный стандарт показаны на рис. и показать гранулометрический состав песка и переработанных заполнителей. Было замечено, что в целом гранулометрия заполнителей, полученных из готовых кусков строительного раствора (РЧА* и РЧА), аналогична.
Гранулометрический состав песка и переработанных заполнителей.
Таблица 1
Стандарты, используемые для характеристики природного песка и переработанных заполнителей.
тонкое содержание (%) | песок эквивалент (%) | сухой плотность образца (GR / см 3 ) | водопоглощение (%) | кислотно-растворимые сульфаты (% так 3 ) | Водорастворимые хлориды (% Cl) | Общее содержание серы (% SO 3 ) |
---|---|---|---|---|---|---|
UNE-EN 933-1 [46] | UNE-9 6 UNE-EN 97 933-90 [46] 1097-6 [48]UNE-EN 1097-6 [48] | UNE-EN 1744-1 [49] | UNE-EN 1744-1 [49] | UNE-EN 1744-1 [49] |
Таблица 2
Гранулометрический состав.
Сито Размер (мм) | 4 | 2 | 1 | 0,5 | 0,25 | 0,125 | 0,063 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Процент прохождения (%) | NS | 100 | 94 | 79 | 79 | 50 | 19 | 7.![]() | 7.3 | 3.2 |
RFA * | 100 | 75 | 41 | 22 | 13 | 5.4 | 52 | |||
RFA | 100 | 81 | 81 | 38 | 20 | 11 | 6.![]() | 6.5 | 2.6 |
Цемент, который был использован, имеет марку PCC 30R CEMEX ® (Monterrey , Мексика), относящийся к портландцементному составу класса стойкости 30 с быстрой устойчивостью (3 дня). Этот цемент соответствует международным требованиям ASTM C150/C150M-09 [44] и ASTM C595/C595M-19 [45]. показывает его химические свойства.
Таблица 3
Химический состав цемента (%), предоставленный производителем, Cemex ® .
Композиция | SIO | SiO 2 | 9 9 O 3 9 3 9 4 o 3 9 3MgO | K 2 O | NA 2 O | SO 3 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
% | 63 | 22 | 6 | 2, | 65 2, | 655 | 2,6 | 0,6 | 0,3 | 2,0 |
2.

Все смеси были приготовлены с одинаковой пропорцией и содержанием цемента. В качестве контрольного параметра была разработана обычная растворная смесь (цемент, природный песок и вода). Для первого этапа исследования были приготовлены два семейства смесей с постепенной заменой НС на РА: в одном использовали РЧА*, в другом РЧА. Для второго этапа были изготовлены еще два вида смесей.Во всех них вместо песка принимали РФА*. В одном из них РФА* перед смешиванием подвергали предварительному смачиванию (РЧА* + ч), а в другом использовали РФА* с естественной влажностью, но в смесь добавляли коммерческий пластификатор (РЧА* + П) (). В результате было определено пять семейств строительных растворов: NS, RFA*, RFA, RFA* + h и RFA* + P. НС.
Коэффициент замены (%) | второй этап | второй этап | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
RFA * | RFA | RFA * + H | RFA * + P | ||||
0 | — | — | — | RFA * + H 0 | RFA * + P 0 | ||
20 | RFA * 20 | RFA 20 | RFA * + H 20 | RFA * + P 20 | |||
40 9 | RFA * | RFA | RFA 40 | RFA * + H 40 | RFA * + P 40 | ||
RFA * 60965 RFA * 60965 RFA | 60965 RFA 60965 RFARFA * + H 60 | RFA * + P 60965 RFA * + P 60961 100 | RFA * 100 | RFA 100 | RFA* + ч 10 0 | RFA* + P 100 | |
Были определены четыре коэффициента замещения: 20%, 40%, 60% и 100%. Замена проводилась в процентах от сухой массы [19,50]. Всего было изготовлено 19 смесей. показывает номенклатуру, которая использовалась.
В качестве пластификатора использовался Sikament 500, который представляет собой жидкую добавку для снижения содержания воды среднего действия, не содержащую хлоридов. Он соответствует ASTM-C-494 Type D [51] и ASTM-C-1017 Type II [52]. Его плотность 1,20 ± 0,05 кг/л.
Дозировки раствора были реализованы в соответствии с характеристиками, которые были получены для материалов.Были установлены следующие критерии:
-
Все используемые RA имели диаметр частиц менее 4 мм.
-
Соотношение цемент-заполнитель во всех смесях составляло 1:4.
-
Предварительное смачивание заполнителей проводили только в одном типе смеси (РЧА* + ч). Остальные заполнители использовались при их естественной влажности (2.3 ± 0,2). Предварительное смачивание проводили до достижения 80% общей поглощающей способности РА, гарантируя наличие воды в заполнителе и уменьшая миграцию воды из смеси в РА [5,41].
Процедура, используемая для достижения вышеупомянутого смачивания, была основана на процедуре, описанной Fonseca et al. [53]: агрегат погружали в воду на пять минут, а затем давали стечь перед использованием.
Пластификатор использовали в количестве 1% от массы цемента.Это значение было рекомендовано производителем. показаны пропорции смеси, используемые в этом исследовании. Эта таблица показывает, что, согласно литературным данным [9, 13, 42], растворы, содержащие RA, требуют большего количества воды для достижения согласованности проекта.
Таблица 5
Пропорции растворной смеси.
| NS / RA | NS / RA | NS (GR) | RA (GR) | RA (GR) | CEM (GR) | CEM (GR) | Вода (GR) | Указатель согласованности (MM) | W / C | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
АН | 100/0 | 2307 | 0 | 332 | 285 | 176 909.![]() | ||||
РФА * 20 | 80/20 1845 | 462 332 | 304 | 172 | ||||||
РФА * 40 | 60/40 тысяча триста восемьдесят четыре | 923 332 | 328 | 171 | ||||||
РФА * 60 | 40/60 923 | 1384 | 332 | 352 | 177 | 1.![]() | ||||
РФА * 100 | 0/100 0 | 2307 | 332 | 371 | 174 | |||||
РСР 20 | 80/20 1845 | 462 | 392 | 309 | 309 | 177 | 0,93 | |||
RFA 40 | 60/40 | 1384 | 1384 | 923 | 332 | 337 | 180 | 1. | ![]() | |
РСР 60 | 40/60 923 | +1384 332 | 358 | 173 | ||||||
РСР 100 | 0/100 0 | 2307 | 30966 | 30966 | 332 | 386 | 175 | 1,16 | ||
RFA * + H 0 | 100/0 | 2307 | 0 | 332 | 276 | 170 | 0.![]() | |||
RFA * + H 20 | 80/20 | 1845 | 1845 | 392 | 293 | 174 | 0.88 | |||
RFA * + H 40 | 40тысяча триста восемьдесят-четыре 923 | 332 | 315 | 179 | ||||||
РФА * + Н 60 | 40/60 923 | тысяча триста восемьдесят-четыре 332 | 330 | 171 | 0.![]() | |||||
RFA * + H 100 | 0/100 | 0/100 | 0 | 2307 | 332 | 356 | 176 | 1,07 | ||
RFA * + P 0 | 100 0 | 2307 | 0 | 332 | 249 | 180 | ||||
РФА * + Р 20 | 80/20 1845 | 462 332 | 255 | 173 | 0.![]() | |||||
RFA * + P 40 | 60/40 | 1384 | 923 | 923 | 292 | 271 | 171 | 0.82 | ||
RFA * + P 60 | 40 / 60 | 923 +1384 | 332 | 293 | 172 | |||||
РФА * + Р 100 | 0/100 0 | 2307 | 332 | 318 | 170 | 0. |
Смеси готовили в стандартном миксере, сначала помещая цемент и мелкий заполнитель, затем перемешивая в течение минуты. Затем в течение следующих 20 с добавляли воду, пока миксер все еще смешивал цемент и заполнитель. Перемешивание этих материалов продолжали в течение трех минут при скорости 140 об/мин. Эта процедура выполнялась для всех смесей, в которые не добавлялся пластификатор. Для последнего мы полагались на процедуру, описанную Jiménez et al. [19]: воду и добавку сначала помещали в емкость миксера, затем перемешивали на низкой скорости (140 об/мин) в течение двух минут, после чего медленно добавляли цемент и заполнитель.Все эти материалы перемешивали на низкой скорости в течение трех минут.
2.4. Репетиционная программа
Оценка свойств строительного раствора в свежем состоянии является важным аспектом, поскольку его характеристики в этом состоянии оказывают большое влияние на характеристики затвердевшего строительного раствора. Для оценки свойств свежего строительного раствора использовали тесты на насыпную плотность и содержание воздуха. Принимая во внимание, что для характеристики затвердевшего раствора были испытаны сухая объемная плотность, прочность на сжатие, адгезионная прочность и коэффициент водопоглощения из-за капиллярного действия.показывает стандарты, используемые во время испытаний.
Таблица 6
Стандарты, используемые для определения характеристик строительного раствора.
Тест | Стандарт | Время отверждения (дни) |
---|---|---|
Свойства свежего раствора | ||
Массовая плотность свежего раствора | UN-EN 1015-6 [54] | — |
UNE-EN 1015-7 [55] | — | |
Свойства затвердевшего раствора | ||
сухой объемная плотность | UNE-EN 1015-10 [56] | 28 |
Smudress Life | UNE-EN 1015-11 [57] | 28 |
-EN 1015-12 [58] | 28 | |
Коэффициент водопоглощения за счет капиллярного действия | UNE-EN 1015-18 [59] | 28 |