Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
162
ет их устойчивость по отношению к процессам коагуляции, относятся к гидрофилизующим или гидрофильным. Другая группа доверхностно-активных веществ, адсорбция которых сопровождается химической фиксацией их полярных групп с образованием на поверхности частиц цемента нерастворимых в воде кальциевых мыл, относится к гидрофобизирующим или гидрофобным.
Гидрофилизующими добавками являются соли лигносульфонатов (в частности, натриевая соль) с большим содержанием Сахаров, сульфитно-дрожжевая бражка, глюкоза, глюконат натрия и др., а гидрофобизующими — олеиновая кислота, канифольные или абиетиновые мыла, нафтеновые мыла и др.
Пластифицирующее действие гидрофилизующих добавок обеспечивается за счет образования гидрофильной адсорбционной пленки на поверхности частиц цемента и формирующихся гидратных новообразований. Адсорбционное покрытие удерживает на поверхности достаточно толстый слой воды, связанный с поверхностью молекулярными силами. Адсорбционно-гидратные оболочки снижают силы сцепления между частицами, повышая подвижность це-ментно-водной дисперсии, а также замедляют процессы гидратации цемента вследствие возникновения диффузионных сопротивлений в переходных слоях.
Так, при массовой доле 0,1% лигносульфонаты с высоким содержанием Сахаров сначала замедляют гидратацию СзБ, а затем ускоряют ее. Добавка 0,1% глюкозы задерживает гидратацию СзЭ на 11 дней, тогда как то же содержание глюконата натрия полностью подавляет ее. Замедляющий эффект лигносульфоната объясняется присутствием примесей сахарной кислоты, являющейся более эффективной, чем одни сахара, вследствие их электрического заряда и стабильности. Будучи ионизированными, анионы сахарной кислоты адсорбируются на положительно заряженной поверхности СзЭ, замедляя его гидратацию. При этом лигносульфонаты замедляют или полностью подавляют рост кристаллов гидроксида кальция из пересыщенного раствора.
Исследования в области модифицирования гидратирующихся минеральных вяжущих, выполненные В. Г. Батраковым с сотр., позволили выявить механизм взаимодействия цементно-водных систем с поверхностно-активными веществами, классифицировать их и предложить новые высокоэффективные пластификаторы. При этом установлено, что пластифицирующее действие ПАВ повышается при переходе от неионогенных к анионоактивным.
Гидрофильные пластификаторы с полярными сульфо- и гидро-ксигруппами (например, лигносульфонат натрия), будучи введенными в цемент, замедляют его гидратацию вследствие формирования на поверхности зерен цемента адсорбционных пленок, труднопроницаемых для воды. Поэтому предложено в качестве высокоэффективных пластификаторов использовать соединения линейной структуры, имеющие в цепи радикалы повышенной молекулярной массы (нафталин, меламин, антрацен, фенол) и активные полярные
6*
163
группы (сульфо- и карбоксигруппы), реакционноспособные к гидра-тирующимся зернам цемента. Исходными соединениями для синтеза таких пластификаторов, называемых суперпластификатор а-м и, являются бензосульфокислоты, нафтеновые сульфокислоты, а также сульфированные нафталин- и меламинформальдегидные рлигомеры. Такие соединения способны адсорбироваться на поверхностях раздела фаз и образовывать пространственные коагуляци-онные структуры.
Принято считать, что ПАВ, снижающие водопотребность равно-подвижных бетонных смесей в пределах 5...20%, относятся к обычным пластификаторам, а ПАВ, которые снижают водопотребность на 20... 30%,— к суперпластификаторам.
В зависимости от химического состава суперпластификаторы подразделяют на следующие группы:
1) сульфированные меламинформальдегидные соединения и комплексы на их основе;
2) сульфированные нафталинформальдегидные соединения и комплексы на их основе;
3) модифицированные, не содержащие Сахаров, лигносульфо-наты;
4) производные оксикарбоновых кислот.
Выпускаемый промышленностью суперпластификатор «С-3» разработан на основе продуктов конденсации нафталинформальде-гидных сульфированных соединений.
Адсорбция растворенных в воде ПАВ на гидрофильных адсорбентах— частицах гидратирующегося цемента, сопровождается закреплением функциональных сульфогрупп на поверхности частиц цемента и гидратных новообразований, а углеводородная цепь располагается в направлении от частиц, формируя около них адсорбционный слой толщиной в одну или несколько (при повышенных концентрациях ПАВ) молекул (рис. 40). Сформировавшийся адсорбционный слой изменяет ^-потенциал двойного электрического слоя частиц цемента, развивая силы их взаимного отталкивания.
Цементно-водная суспензия в начале твердения характеризуется удельной поверхностью дисперсной фазы около 3 -102 м2/кг, размером частиц цемента в пределах Ю-4... Ю-6 м и меньше, удельной поверхностью гидросиликатного геля около 2-105 м2/кгпри расстоянии между частицами 15-=-30-Ю-10 м, что значительно меньше толщины двойного электрического слоя частиц дисперсной фазы, ?-потенциал цементно-водной суспензии (рН 12... 13) при введении водного раствора продукта конденсации (3-нафталинсульфокислоты и формальдегида изменяется от 11 до 25... 30 мВ. Вследствие электрических поверхностных явлений происходит экранирование сил межмолекулярного притяжения, обеспечивая дефлокуляцию цементных частиц и их агрегативную устойчивость.
