Сравнение пластификаторов для бетона: Страница не найдена | Всё о фундаменте и технологиях строительства

Содержание

Полипласт сп-1, Пластификатор С-3 и другие

Сегодня широко применяются специальные пластифицирующие добавки в бетон. При соединении с ними, раствор приобретает следующие свойства: увеличивается степень прочности и срок службы готового продукта, снижается проницаемость, происходит быстрое или, наоборот, медленное застывание смеси, повышается морозостойкость. В каждом конкретном случае выбирается определенный вид добавки.

Оглавление:

  1. Полипласт сп-1
  2. Coral MasterBazze
  3. Пластификатор С-3
  4. Пластификатор своими руками
  5. Сравнение цен
  6. Добавки для стяжки теплых полов

Пластификаторы для бетона группируют чаще всего по химическому происхождению, по возможности совмещения с полимером. В их состав входят соединения сложных эфиров: фталевой кислоты, фосфатов, низкомолекулярных полиэфиров, хлорированные парафины. Чтобы получить морозостойкие полимерные композиции, применяют эфиры алифатических дикарбоновых кислот, триалкил -, алкиларилфосфаты.

Популярные марки

Полипласт сп-1

Форма выпуска:

  1. жидкая, темно-коричневый водный раствор. Концентрация составляет не менее 32 %.
  2. сухая, коричневый водорастворимый порошок.

Добавляется к бетонной смеси. Концентрация сухого порошка берется от 0,4 до 0,8% от общей массы цемента. Применяется для производства монолитного тяжелого, мелкозернистого, легкого, сборного железобетона, густоармированных и тонкостенных сооружений, со сложной конфигурацией.

При использовании Полипласт сп-1, бетон увеличивает подвижность от П1 до П5, уровень прочности и долговечности при этом не снижается, а увеличивается (при неизменном количестве воды с цементом). На выходе он получается водонепроницаемым, морозостойким, устойчивым к коррозии.

Coral MasterBazze для фундамента

Добавляется к строительной массе для увеличения прочности, повышения подвижности и растекаемости. Уменьшает количество воды, делает его морозостойким, долговечным, предотвращает появление трещин. Прекрасно подходит к цементам отечественного производства. Данный вид применяется для бетонирования фундамента, стен, дорожного покрытия, отмосток.

Пластификатор С-3

Применение добавки для бетона «С-3» по мнению специалистов в сравнении с другими видами поверхностно-активных пластификаторов имеет некоторые преимущества.

Суперпластификаторы – это заводской продукт, он вырабатывается по определенной технологии и установленной норме химических показателей. Не вызывает процессов замедления схватывания бетона, не выявлены побочные действия во время гидратации цемента.

Состав легко взаимодействует с другими веществами и решает основные поставленные задачи:

  • окончательная прочностная характеристика увеличивается более чем на 25%;
  • повышается сцепление бетонной массы между металлоизделием и закладной арматурой в 1,5 раза;
  • бетон получается влагонепроницаемый, морозостойкий, устойчив к трещинам;
  • расход цемента сокращается до 15%
  • возможность укладки без вибрации.

Пластификатор своими руками

Сегодня широко применяются покупные пластификаторы, а раньше ухитрялись создавать их своими руками. По данному рецепту, к цементному раствору добавлялись либо белки из куриных яиц, либо, чаще всего, известь гашеная. Благодаря этому он приобретал липкость, пластичность. Так же вместо пластификатора можно вливать обычное жидкое мыло. Выгоднее приобрести сразу 5 литровую канистру, если стройка большая. Жидкое мыло берется из расчета пару столовых ложек на 1 ведро цемента.

Поскольку мыло и цемент – щелочные средства, то они хорошо соединяются. Правильнее будет добавлять мыло в начале замеса. Оно делает бетон более однородным, а при изготовлении плиток для дорожек значительно уменьшится расход цемента.

Не менее популярны составы с жидким стеклом. Они отличаются гидроизоляционными свойствами, кислотоустойчивостью. Жидкое стекло соединяется с водой в соотношении 1:5 – 1:10, а затем соединяется с цементным составом. Если этим оштукатуриваются стены, тогда сверху потребуется нанести повторный слой штукатурки. Это связано с тем, что слой с жидким стеклом рушится под воздействием содержащегося в воздухе углекислого газа.

Преимущества пластифицирующих добавок

В состав бетонной смеси обычно включают цемент, песок, щебень, и после затвердения получается достаточно прочная масса, и добавка для бетона усиливает данное свойство. Раствор становится пластичным, что помогает увеличить производительность и улучшить качество готовых конструкций.

Пластифицирующий бетон не прилипает к стенкам бетономешалки, не образовывает комки. Состав получается однородным, медленное застывание позволяет транспортировать его к месту назначения в нужной кондиции.

Средняя стоимость

Наименование Вес/тара Стоимость за 1 ед., рубли Полная стоимость, рубли
Смола ДЭГ-1Пластифицирующая добавка

Бочка 225кг

Бочка 50кг

Канистра 5кг

Канистра 1кг

395.00

400.00

405.00

430.00

88 875

20 000

2 025

430

Дибутилфталат (ДБФ) пластификатор

Бочка 200кг

Канистра 5кг

Канистра 1кг

115.00

120.00

145.00

23000.00

600.00

145.00

Наименование Вес объём (литры)

Класс

Мономах

Standard

Класс

Мономах

Premium

Суперпластификатор «С-3»

5

10

20

100

190

380

125

240

480

Противоморозная добавка

5

10

20

80

150

300

120

230

460

Жидкое стекло

5

10

20

150

290

580

Стяжка теплых полов

Имеется несколько видов пластификаторов для стяжки:

  1. водный раствор,
  2. сухой порошок,
  3. противоморозная добавка,
  4. полиамидные армирующие волокна.

Они придают смеси такие свойства как повышение пластичности, ускорение процесса затвердения. С противоморозной добавкой можно делать стяжку пола при температуре ниже 0. Выполняя теплый водяной пол, применяется пластификатор, предотвращающий создание пустот во время работы с ним.

При монтаже теплого пола бетонная смесь наливается непосредственно на трубы, что говорит о важности получения качественной стяжки. Такая стяжка должна защищать трубопровод от механических повреждений, а значит выдерживать сильные нагрузки. Поэтому стяжка должна быть толщиной не менее 2,5 см. Добавляя пластификатор в стяжку теплого пола, раствор получается по консистенции как густая сметана.

Стяжка электрического теплого пола выполняется из сухих цементных смесей. Обычные материалы не имеют высокую прочность, поэтому для повышения этот состав соединяют с клейкими веществами, которые делают стяжку пластичной.

МОБЕТ 2 сравнение пластификаторов | «Антигидрон»

УДК 691

В.С. Изотов – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии, организации и механизации строительства
Р.А. Ибрагимов – аспирант
Казанский государственный архитектурно-строительный университет (КазГАСУ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВОК ГИПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА

АННОТАЦИЯ

В данной работе проведены исследования влияния суперпластификатора С-3 и гиперпластификаторов «Мобет марки 2», Sika® ViskoCrete®-20 HE и Sika® ViskoCrete®-5 Neu на свойства цементного теста, цементно-песчаного раствора и тяжелого бетона.

V.S. Izotov – doctor of technical sciences, professor, head of the Pulpit of the Technology, Organization and Mechanization in Construction department
R.A. Ibragimov – post-graduate student
Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)

RESEARCH OF INFLUENCE OF ADDITIVES OF HYPERSOFTENERS ON PHYSICOMECHANICAL PROPERTIES OF HEAVY CONCRETE

ABSTRACT

In this work researches of supersoftener С-3 and hypersofteners «Mobet marks 2», Sika ® ViskoCrete ®-20 HE and Sika ® ViskoCrete ®-5 Neu aremadeaccerdingto properties the cement test, a cement-sandy solution and heavy concrete.

Основные пути повышения качества бетона и долговечности железобетонных конструкций заключаются в использовании высокотехнологичного оборудования, современных технологий производства, применении качественных материалов и добавок индивидуального и полифункционального действия.
Использование добавок является весьма эффективным экономичным способом улучшения технологических физико-механических свойств бетона.

Из добавок к бетонам, нашедших наиболее широкое применение в производстве бетона и железобетона, на первом месте стоят пластифицирующие добавки.

В последнее время стали применяться у нас, и в особенности за рубежом, высокоэффективные пластифицирующие добавки на основе эфиров поликарбоксилата, которые получили название гиперпластификаторов. Они отличаются от известных суперпластификаторов, например С-3, более высоким водоредуцирующим эффектом, приводящим к существенному повышению плотности и прочности бетона.

Нами проведены испытания добавки «Мобет марки 2» (далее добавка Мобет-2) и произведена оценка ее эффективности в сравнении с добавками отечественного суперпластификатора С-3 и швейцарских гиперпластификаторов Sika® ViskoCrete®-20 HE и Sika® ViskoCrete®-5 Neu (далее Sika 20НЕ и Sika 5Neu). Изучалось влияние добавок на нормальную густоту цементного теста, водопотребность растворной и бетонной смесей и прочностные показатели раствора и тяжелого бетона.

Документ полностью в формате PDF ниже

Прикрепленный файлРазмер
MOBET_2_sravnenie_plastifikatorov.pdf1.53 Мб

Производители Пластификаторов для бетона из России

Продукция крупнейших заводов по изготовлению Пластификаторов для бетона: сравнение цены, предпочтительных стран экспорта.

  1. где производят Пластификаторы для бетона
  2. ⚓ Доставка в порт (CIF/FOB)
  3. Пластификаторы для бетона цена 16.11.2021
  4. 🇬🇧 Supplier’s Concrete Plasticizers Russia

Страны куда осуществлялись поставки из России 2018, 2019, 2020, 2021

  • 🇰🇿 КАЗАХСТАН (47)
  • 🇺🇿 УЗБЕКИСТАН (21)
  • 🇺🇦 УКРАИНА (20)
  • 🇲🇩 МОЛДОВА, РЕСПУБЛИКА (15)
  • 🇹🇯 ТАДЖИКИСТАН (11)
  • 🇧🇬 БОЛГАРИЯ (5)
  • 🇲🇳 МОНГОЛИЯ (5)
  • 🇰🇬 КИРГИЗИЯ (5)
  • 🇦🇿 АЗЕРБАЙДЖАН (5)
  • 🇪🇬 ЕГИПЕТ (2)
  • 🇹🇲 ТУРКМЕНИЯ (2)
  • 🇨🇿 ЧЕШСКАЯ РЕСПУБЛИКА (1)
  • 🇳🇬 НИГЕРИЯ (1)
  • 🇮🇳 ИНДИЯ (1)
  • 🇻🇳 ВЬЕТНАМ (1)

Выбрать Пластификаторы для бетона: узнать наличие, цены и купить онлайн

Крупнейшие экспортеры из России, Казахстана, Узбекистана, Белоруссии, официальные контакты компаний. Через наш сайт, вы можете отправить запрос сразу всем представителям, если вы хотите купить Пластификаторы для бетона.
🔥 Внимание: на сайте находятся все крупнейшие российские производители Пластификаторов для бетона, в основном производства находятся в России. Из-за низкой себестоимости, цены ниже, чем на мировом рынке

Поставки Пластификаторов для бетона оптом напрямую от завода изготовителя (Россия)

* Обязательно проверять актуальность цен напрямую у производителя

Крупнейшие заводы по производству Пластификаторов для бетона

Заводы по изготовлению или производству Пластификаторов для бетона находятся в центральной части России. Мы подготовили для вас список заводов из России, чтобы работать напрямую и легко можно было купить Пластификаторы для бетона оптом

Добавки готовые для цементов

Изготовитель пластификаторы составные для каучука или пластмасс

Поставщики антиоксиданты и стабилизаторы для каучука или пластмасс

Крупнейшие производители неогнеупорные составы для поверхностей фасадов

Экспортеры Щелок

Компании производители Цементы огнеупорные

Производство неогнеупорные строительные растворы и бетоны

Изготовитель Продукты

Поставщики Нитриты

Крупнейшие производители растворы красок и лаков

Экспортеры растворы красок и лаков

Компании производители Шпатлевки для малярных работ

Производство Смеси битумные

Пластификаторы для бетона: виды и принцип действия

В процессе приготовления бетонного раствора участвует песок, цемент, наполнитель и вода. Количество последнего компонента должно быть минимальным, так как именно вода ухудшает стойкость готового бетонного основания к морозу, влаге, снижает его прочность. Для того, чтобы повысить пластичность бетона, сделать его более легким в работе и чтобы улучшить его эксплуатационные характеристики в него добавляют пластификаторы. Об их особенностях, преимуществах применения, видах рассмотрим далее.

Оглавление:

  1. Пластификатор для бетона для чего нужен: преимущества пластификаторов
  2. Виды пластификаторов для бетона и их характеристика
  3. Сфера использования пластификаторов для бетона и раствора
  4. Пластификатор для бетона своими руками: технология изготовления
  5. Производители пластификаторов для бетона и их характеристика
  6. Добавки и пластификаторы бетона — характеристика и описание

Пластификатор для бетона для чего нужен: преимущества пластификаторов

В соотношении с принципом действия пластификатором, они разделяются на два вида:

  • гидрофильные;
  • гидрофобизующие.

Первый вариант отличается повышенной смачиваемостью, главной их функцией выступает повышение пластичных и текучих характеристик бетона.

Второй вид пластификатора насыщает бетонную смесь большим количеством воздуха. Таким образом, удается снизить натяжение влаги в растворе, при этом пластичные характеристики раствора увеличиваются.

В современном строительстве пластификаторы являются обязательным элементом практически каждого бетонного раствора. Это объясняется такими их преимуществами:

1. Главным преимуществом использования пластификаторов является повышение пластичности готового бетонного раствора. Таким образом, с составом легко работать, он хорошо попадает во все труднодоступные места и покрывает мельчайшие поры.

2. Вторым преимуществом пластификаторов является возможность значительной экономии цементного раствора. Добавляя в бетонный раствор пластификаторы удается сэкономить на количестве цементного раствора, Если сравнивать раствор, приготовленный без добавления пластификаторов и с ними, то количество цемента, используемое во втором случае, будет составлять на 14-17% меньше.

3. Увеличение прочностных характеристик готового бетонного основания на двадцать пять процентов.

4. Так как бетонный раствор отличается высокой подвижностью и пластичностью, для выполнения заливки на больших по размерам объектах, используют специальное оборудование в виде бетононасоса или автоматического бетонного насоса. Особо актуально при возведении зданий монолитного типа. При этом, прочность остается на должном уровне.

5. Уложенный бетонный раствор не нуждается в дополнительном уплотнении с помощью вибратора для бетона, так как пластификаторы делают его довольно пластичным и прочным. При этом, удается сэкономить время и силы, не применяя вибраторы.

6. Так как бетонный раствор обладает высокой текучестью и хорошей адгезией с поверхностью, он применяется в процессе заливки элементом с армированными участками.

7. С помощью добавления пластификатора удается получить раствор, который обладает высоким уровнем плотности. У конструкций, сооруженных с помощью такого раствора присутствует высокая влагонепроницаемость.

8. Так как количество влаги, которая присутствует в растворе — минимальное, то конструкция в итоге получается морозостойкой и отличается дополнительной стойкостью перед образованием трещин.

9. Высокий уровень адгезии бетонного раствора с поверхностью, в которую он заливается, объясняется также применением пластификаторов для бетона.

Учтите, что использование пластификаторов для бетона отрицательно сказывается на времени застывания бетонной смеси. Поэтому, в некоторых случаях, кроме пластификаторов, в бетонный раствор добавляют и ускорители его застывания.

Виды пластификаторов для бетона и их характеристика

Если рассматривать материал, на основе которого был изготовлен пластификатор, для различают несколько видов пластификаторов:

  • органического происхождения;
  • органоминеральные вещества;
  • неорганические вещества.

Первый вариант пластификатора содержит в составе отходы нефтяной отрасли, лесопереработки или агрохимии.

Добавки неорганического происхождения содержат в своем составе разного рода химические вещества в виде формальдегидов или нафтасульфиткислот.

В зависимости от принципа действия, пластификаторы для бетона разделяют на:

1. Модифицирующие вещества — данные составы увеличивают прочностные характеристики бетона в очень много раз. Кроме того, бетон обладает морозостойкостью, стойкостью к коррозии, низкой паропроницаемостью и высоким уровнем подвижности.

2. Вещества, ускоряющие прочность — с их помощью удается улучшения марочной прочности бетонного раствора.

3. При работе в зимнее время года, следует использовать пластификаторы, обладающие эффектом морозостойкости.

4. Использование суперпластификаторов актуально в том случае, если бетонный раствор будет подвергаться длительной транспортировке в жаркую погоду. С их помощью удается добиться высокой подвижности бетонного состава, при этом, он становится более влагонепроницаемым, эластичным и прочным. С их помощью удается снизить расход цемента в составе бетона, таким образом, снижается стоимость приготовления бетонного раствора.

5. Добавки, которые добавляют воздух в бетонный состав. Принцип их действия сопоставим с пористым шоколадом, добавки в составе бетона, делают его микропористым и очень морозостойким. В процессе замерзания происходит расширение воды и она попадает в поры, тем самым никак не изменяя состав и свойства бетонной конструкции.

6. Добавки самоуплотняющегося состава — с их помощью удается произвести заливку конструкций густоармированного типа.

Сфера использования пластификаторов для бетона и раствора

С помощью применения пластификаторов для бетона удается значительно сэкономить время и деньги, делая бетон более пластичным и более морозостойким. Учтите, что существует большое количество пластификаторов для бетонного раствора, которые повышают его качественные характеристики. Перед соединением составов того или иного типа, следует убедиться и их совместимости.

Пластификатора для бетона используют как на больших строительных площадках во время заливки многоэтажных домов, так и в частном домостроении. Особенно актуальны пластификаторы при заливке фундаментов. Так как, основание с их помощью приобретает дополнительную прочность, морозо- и влагостойкость.

Таким образом, использование пластификаторов позволяет снизить количество воды, присутствующей в растворе. С помощью использования пластификаторов удается сделать монолитный бетон, бетонный состав мелкозернистого и легкого состава, используя его при заливке разного рода конструктивных элементов.

С помощью добавления пластификаторов в бетонный раствор, удается соорудить высококачественные стяжки полов, бетонные блоки, бордюры, плиты, фонтаны, столбы и колонны. Изделия, после заливки не растрескиваются, отличаются длительным сроком эксплуатации.

Пластификатор для бетона своими руками: технология изготовления

Сделав пластификатор для бетона своими руками, удается добиться экономии его применения. При этом, бетон получает такие же качественные характеристики, как и с использованием покупных пластификаторов.

Учтите, что качественный продукт удается получить только строго следуя всем нижеприведенным инструкциям. Для изготовления пластификатора используют материалы в виде:

  • жидкого мыла;
  • шампуня;
  • стирального порошка, разбавленного водой.

До появления пластификаторов, для того, чтобы улучшить качество бетонного состава использовали яичный белок, с помощью которого бетонному составу удавалось сохранять прочность длительное время.

Количества пластификатора в растворе определяется в зависимости от индивидуальных его особенностей. Например, к одному мешку цемента, который соединяется с керамзитом следует добавить около двухсот миллилитров жидкого мыльного раствора. С помощью данного пластификатора удается сделать раствор стойким к застыванию на протяжении трех часов.

Учтите, что добавление мыла осуществляется в самом начале проведения работ. В противном случае, керамзит будет неравномерно смешан с раствором и бетон потеряет свои характеристики.

Еще одним вариантом изготовления пластификатора является использование гашенной извести. С помощью данного материала удается сделать раствор более клейким и эластичным, поэтому обработка сложных и труднодоступных мест проводится очень просто. Использование такого раствора для кирпичной кладки, позволяет добиться равномерного распределения раствора.

Однако, мыльные растворы отличаются некоторыми недостатками использования. Это прежде всего, образование мыльной пены, в процессе соединения компонентов бетономешалкой. После оседания пены, раствор становится пригодным к работе.

Производители пластификаторов для бетона и их характеристика

Изучая состав пластификаторов для бетона, следует отметить наличие в их составе веществ органического, неорганического и минерального происхождения. Пластификаторы на натуральной основе содержат в своем составе вещества из отрасти нефтехимии или агрохимии.

Самыми эффективными являются суперпластификаторы, с их помощью удается добиться идеального качества бетонного состава. При этом, с их помощью удается сэкономить ценент на более чем 20% . Внесение пластификаторов позволяет повысить уровень адгезии готового бетонного состава с основанием и особенно с арматурными участками. Самыми популярными производителями пластификаторов являются:

1. “Хард пласт” — с помощью данного пластификатора удается улучшить подвижность состава и сделать его более качественным. Также, данная добавка улучшает гидроизоляционные показатели бетонного состава и предотвращает его расслаивание.

2. “Док пласт” пластификатор для бетона, который делает его более морозостойким, пластичным, влагонепроницаемым и повышает длительность использования бетонных конструкций в несколько раз.

3. Жидкие суперпластификаторы позволяют увеличить уровень тягучести бетонного состава в более чем пять раз. При этом, прочностные характеристики материала увеличиваются приблизительно на тридцать процентов.

4. “Суперпласт” — пластификатор, который повышает водонепроницаемые свойства бетонного раствора. Снижает подверженность бетона коррозии, способствует усилению цвета готовой бетонной конструкции.

5. Пластификаторы “Д5” — с их помощью удается сделать бетонный раствор максимально водонепроницаемым. Кроме того, состав после нанесения становится максимально плотным и пластифицированным. Сквозные трещины, которые образуются в процессе эксплуатации бетонного изделия, самозалечиваются специальными составляющими. Использование данной добавки актуально для мест с повышенной влажностью.

Перед выбором лучшего пластификатора для бетона, следует прежде всего изучить его состав и технические характеристики. Убедитесь в отсутствии в его составе вредных и летучих веществ. Перед началом применения пластифицированных веществ, изучите пластификатора для бетона инструкцию по использованию, в ней подробно указывается количество вещества на определенную порцию бетонного состава. Учтите, слишком большое количество пластификатора в бетонном растворе, отрицательно сказывается на его качестве.

Добавки и пластификаторы бетона — характеристика и описание

Кроме пластификатор в бетонный раствор добавляют и другие вещества, повышающие его качество. Изготовить такие добавки самостоятельно невозможно. Предлагаем с ними ознакомиться:

1. Вещества, ускоряющие затвердение бетона. Если качество конечной продукции бетонного изделия напрямую зависит от скорости его застывания, то использование данной добавки — обязательно. Например, формируя монолитную чашу бассейна, необходимо получить с одной стороны очень пластичный состав, а с другой стороны, он должен максимально скоро застыть. Заливая пол бассейна, следует дождаться застывания его стен. В зимнее время года, применение ускорителей застывания бетона, также является обязательным. Так как при отрицательной температуре воздуха, бетон застывает намного дольше.

2. Вещества, замедляющие застывание бетонного раствора. Использование данных веществ актуально в том случае, если пластификаторы не могут полностью справиться с задачей увеличения вязкости. Необходимость введения данных веществ присутствует в процессе транспортировки бетонного раствора в летнее время года.

3. Добавки, которые добавляют воздух в бетонную смесь — самый дешевый вариант пластификации раствора. Бетон, после добавления добавки, становится более морозостойким.

4. Морозостойкие компоненты для бетона делают бетонный раствор стойким к морозу до -26 градусов. Принцип работы данных смесей состоит в том, что они снижают температуру замораживания влаги, которая находится в растворе.

Тип и свойства пластификатора для бетона зависят от индивидуальных особенностей его применения, температуры окружающей среды, влагостойкости, типа конструкции, наличия или отсутствия арматуры.

Пластификатор для бетона и раствора Sika Sikament BV 3M 486240 1 л

Назначение

Для всех видов работ с бетоном и раствором, особенно для изготовления напольных стяжек (в т. ч. полы с подогревом). 

Цвет

Коричневый

Вид работ

Внутренние, Наружные

Срок хранения

12 месяцев

Количество компонентов

1

Состав

Водный раствор модифицированных лигносульфонатов.

Способ нанесения

Ручной

Дополнительные характеристики

Добавка Sikament BV 3M может быть использована при медленном оттаивании при комнатной температуре и тщательном перемешивании.

Пластификаторы для бетона – виды и принцип действия

Просто описанные вещества использовались в качестве органических натуральных пластификаторов, позволявшие строителям выполнять самые сложные действия по возведению строений.

 

В современной практике постоянно применяется пластификатор для бетона, выпускаемый промышленностью в очень больших масштабах. Основываясь на древнейших практиках, химики и технологи смогли создать различные добавки в бетон, которые улучшают свойства бетонных смесей в разы.  Компания ИнноваСтрой в своей работе всегда использует лучшие образцы бетонов с обязательным наличием дополнительных компонентов. При этом устройство фундаментов, цена за м3, расход материала никак не влияют на сметную стоимость, ведь применение улучшающих компонентов стало повседневностью в промышленном и частном строительстве.

Виды пластификаторов для бетона

В ассортименте каждого завода присутствуют разные типы смесей для сооружения монолитных конструкций, которые и появились благодаря использованию различного рода пластификаторов. Они разделяются по типам, способу работы, объему использования и конечному действию. Основные виды пластификаторов для бетона:

 

  1. Гидрофильные – те, что вступают в реакцию с водой, неизменно находящейся в составе любой бетонной смеси. Химический процесс обеспечивает схватывание молекул воды и образование вяжущего и текучего состава с внутренними взвесями. Данная особенность часто называется коллоидной системой – по сути, это наличие материала одного состояния в основном материале другого физического состояния, их взаимную работу и реакцию. В случае с бетонными смесями это выглядит так – пластификатор связывает воду и превращает ее в более тягучую смесь, которая и взаимодействует с цементом, песком и щебнем, приводит его в движение и добавляет другие особенные свойства;
  2. Гидрофобизирующие или гидрофобные – выталкивающие воду из состава в процессе застывания с большей интенсивностью. Основной принцип заключается в том, что бетонный состав насыщается микроскопическими воздушными полостями, служащих нескольким целям одновременно – повышают изоляционные свойства готовых конструкций, отводят влагу, которая может заполнить полости и не повредить сам бетон, увеличивают планку замерзания залитого раствора.

Рассматривая разновидности дополнительных компонентов, нельзя пропустить и такие виды пластификаторов для бетона, как сухой и жидкий с особенными принципами применения. Их соблюдают технологи при создании бетонной смеси:

 

  • Сухой тип – представлены в виде порошков, которые либо нужно засыпать перед началом смешивания монолита, либо разбавлять с водой и также добавлять в самом начале процесса создания необходимого количества строительного материала;
  • Жидкий пластификатор для бетона – более концентрирован и может занимать всего 0,3-1% от общей массы готовящейся смеси. Еще одна особенность такой разновидности состоит в том, что он как бы заменяет собой некий состав чистой воды, что положительно сказывается на гидратации в процессе высыхания.

Также происходит разделение по происхождению добавок – пластификатор для бетона может быть трех разновидностей:

 

  1. Органические – с применением натуральных компонентов, которые берут за основу продукты нефтепереработки, агрохимии и лесозаготовки – как зола, например. Только в отличие от обычных материалов, добавки более концентрированы и призваны быстрее вступать в реакцию;
  2. Органоминеральные – на базе натуральных компонентов, таких как все та же известь. Кроме нее используются другие виды полезных ископаемых, чтобы пластификатор соответствовал заявленным требованиям;
  3. Неорганические – созданы на базе специальных соединений, наиболее подходящих для организации коллоидных систем, формальдегидов, нафтасульфитных кислот и прочих видов.

Предназначение пластификатра

Зачем нужен пластификатор? Уже из самого названия понятно, что основное назначение этих добавок заключается в том, чтобы изменить физический состав бетонной смеси, а именно – улучшить его текучесть и пластичность. Кроме этого действие пластификатора для бетона распространяется на улучшение конечных характеристик конструкции в плане морозостойкости, влагопроницаемости, прочности бетона, процесса застывания. Преимущества применения пластификаторов очень быстро оценили комплексные застройщики, которым нужно быстро и качественно возводить большие объемы строений и конструкций. Затем данные наработки стали применятся и в частном строительстве, что привело только к положительным результатам.

 

Все, кто задавался вопросом, что такое пластификатор для бетона, для чего нужен, стоит ли тратить на него деньги – в результате получили:

 

  • Повышенную пластичность и текучесть бетона, который раньше можно было добиться только с применением большого количества воды, негативно сказывающейся на качестве смеси. С увеличением пластичности бетон стало очень просто заливать, хоть в ручную, хоть при помощи бетононасоса, смесь сама расползалась во все труднодоступные места, снижалось поверхностное натяжение при высыхании, так как вода уже была частично модифицирована в скрепляющий состав;
  • Возможность работать при любых температурах летом и зимой – одинаковое качество застывания и никакого дополнительного ожидания. Также пластификатор для бетона позволил значительно сократить время высыхания – в особых случаях оно не превышает 3-х суток, что очень полезно при скоростном строительстве;
  • Повышенные адгезивные способности – пластичный бетон заполняет собой все доступные пространства и улучшает скрепляемость всех компонентов, а в особенности арматурной сетки, используемой в строительстве. Благодаря этому свойству, цена монолитного фундамента под дом или стен с перекрытиями в ИнноваСтрой достаточно доступна и учитывает реальные временные рамки и задействованность специалистов и техники;
  • Экономия на цементе – достигает 20% по сравнению с ситуациями, когда пластификаторы не применяются, а объем стройматериала получается такой же, да и общий вес конструкции немного снижается;
  • Высокая плотность – применение добавок создает внутри состава некое подобие вязкой сетки, которая повышает плотность бетона на всем пространстве заливки. При этом, стоит отметить, что такие бетоны практически не требуют утрамбовки, так как сама структура приводит к тому, что влага и лишний воздух выталкиваются наружу – а это экономия на специальном вибрационном оборудовании, на работе строителей, на времени сооружения. Данная особенность сильно облегчает работу, когда рассчитывается проектная документация и стоимость свайного фундамента под ключ;
  • Повышенная стойкость – невосприимчивость готовых конструкций к проникающей влаге, сильным морозам и критически высоким температурам. Внутренние связи бетонной смеси полностью воспринимают это воздействие на себя, являясь отталкивающим компонентом конструкции.

Свойства пластификаторов для бетона 

В практике компаний-производителей и проектно-строительной организации ИнноваСтрой часто используются все возможные вариации бетонов с пластификаторами. Все зависит от особенностей объекта, условий строительства, необходимых конечных характеристик. На основании деления на подтипы, следует упомянуть, что многие современные составы обладают несколькими свойствами в одинаковой степени. В продаже можно встретить различные марки пластификаторов для бетона: продукцию предлагают многие известные бренды.Кроме этого часто используются дополнительные присадки, способные расширить физические характеристики составов. Показать главные свойства пластификаторов для бетона позволит еще одна градация, которая четко определяет направление использования добавок:

 

  • Суперпластификаторы – названы так не зря – они позволяют во много раз повысить текучесть и вязкость бетонной смеси, увеличить прочностные и водозащитные параметры конструкции. Но основная сфера применения – летнее время и случаи дальнего транспортирования – когда нужно, чтобы бетон быстро не застывал и оставался в нужном состоянии продолжительное время – от 3-х часов;
  • Ускорители прочности – быстро и без лишних действий позволяют конструкции набрать необходимый уровень готовности. Данная добавка всегда используется, когда нужно проводить поэтапную заливку монолита и не тратить на это недели и месяцы. Бетоны с такими пластификаторами чаще всего применяют, когда нужно создавать ленточный фундамент, цена за м3 на который в ИнноваСтрой зависит от продолжительности закладки – с ускорителями его получается заливать намного быстрее;
  • Модификаторы – трансформируют сам состав смеси, повышая ее марочность, то есть, улучшая качество. Описать действие пластификатора для бетона данного типа можно следующим образом – в процессе смешивания и закладки это состав марки М500, но при застывании все характеристики повышаются минимум на один уровень – и это становится конструкция, аналогичная применению смеси М600, Также снижается проницаемость состава, что положительно сказывается на внутреннем армировании, не подвергающемся коррозии;
  • Морозостойкие – самые распространенные добавки при сооружении загородных резиденций в зимнее время. Пластификаторы создают некую структуру, чей барьер замерзания может быть отодвинут до -26°С. То есть, лютой зимой заливка и застывание монолитной конструкции будет таким же, как в теплые периоды года. При этом внутри не образуется очагов замерзшей влаги, которая может повредить конструкцию;
  • Самоуплотняющиеся – позволяют избежать использования вибрационной техники, чтобы утрамбовывать смесь в самые труднодоступные места – ниши, расщелины, при использовании густого и частого армирования конструкции;
  • Для добавки воздуха – создают внутри микропористую структуру, увеличивающую изоляционные свойства бетонной смеси, ее невосприимчивость к влаге, повышается теплозащита помещений. Единственный минус – снижение плотности монолита и его прочности.

За годы своей работы наша компания и команда архитекторов по достоинству оценили все те преимущества, которыми обзаводится бетон с помощью разных видов пластификаторов. И пусть смесь стоит немного дороже обычного состава из воды, цемента, песка и щебня, но применение таких составов приводит к ошеломительным результатам. А в частном строительстве – это дополнительные 40-50 лет к долговечности вашей загородной резиденции.

Суперпластификатор-ускоритель «Штайнберг S-3H»

Скачать описание (pdf)

Описание добавки                                              

— Суперпластификатор «Штайнберг S-3H», это продукт на основе полиметиленнафталинсульфонатов натрия. 

— Соответствует требованиям ГОСТ 24211 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия». 

— Удовлетворяет требованиям ТУ 20.59.59-001-45419370-2018.

— Не содержит веществ, вызывающих коррозию, не образовывает высолов. 

Эксплуатационные свойства продукта

— Увеличивает прочность бетона в 1 сутках твердения, в % не менее: 75-90 (в сравнении с бетоном без добавок, при одинаковой О.К).

— Увеличивает прочность бетона в 28 сутках твердения, в % не менее: 50-75 (в сравнении с бетоном без добавок, при одинаковой О.К). 

— Позволяет увеличить распалубочную прочность. 

— Позволяет значительно сократить количество цемента (до 20%).

— Повышает плотность бетона, марку бетона по морозостойкости и водонепроницаемости. 

— Увеличивает подвижность бетонной смеси от П1 до П5, растворной смеси от Пк1 до Пк4. 

— Позволяет сократить время и энергетические затраты на тепло-влажностную обработку бетона, а также затраты на вибрирование бетонной смеси. 

Область применения

— Товарный бетон.

— Конструкционный бетон, в том числе преднапряженный.

— Монолитные, сборно-монолитные, железобетонные конструкции и изделия.

— Изделия, подвергаемые тепловлажностной обработке, применяемые в различных видах строительства.

Технические характеристики

Вид добавки

Суперпластификатор

Наименование

Штайнберг S-3H

Контроль качества

ГОСТ 24211, ГОСТ 30459, ТУ 20.59.59-001-45419370-2018.

Внешний вид

Жидкость темно-коричневого цвета

Порошок коричневого цвета

Плотность раствора, кг/дм3

1,180 ± 0,003

Насыпная плотность, кг/м3

500 — 800

Водородный показатель pH

5,5 — 9,0

5,5 — 9,0

Содержание сухого вещества, %

35

≥ 90

Граничная дозировка, в % по сухому веществу от массы цемента

0,3 — 0,7

Оптимальная дозировка, в % по сухому веществу от массы цемента

0,4 — 0,6

Транспортирование и хранение

По ГОСТ 24211, при температуре не ниже +10°С, в герметично закрытой таре

Срок хранения

1 год со дня изготовления

Форма поставки

Пластиковые канистры 5, 10, 20, 30, 50л, бочки 200л, спе-циализированные емкости 1000 л, авто и ж.д. цистерны, на розлив в тару потребителя, полипропиленовые мешки 30кг

Рекомендации по применению

Подбор состава бетонной смеси, необходимо производить в соответствии с ГОСТ 27006. Количество испытаний, необходимое для определения эффективности добавок, должно составлять – 3 для каждого параметра качества. Определение оптимально эффективных дозировок добавки, для каждого состава бетона, необходимо подбирать путем сравнения характеристик бетона, не менее чем с тремя различными дозировками, при заданной подвижности.

При смене производителя цемента, или переходе на другую марку цемента, необходимо произвести испытания на подтверждение качественным показателям.

Суперпластификатор «Штайнберг S-3H» необходимо вводить в виде водного раствора рабочей концентрации, одновременно с расчетным количеством воды, либо предварительно смешивать с частью воды затворения.

Перед применением, из добавки в виде сухого порошка, рекомендуется изготовить водный раствор рабочей концентрации, путем растворения порошка в воде, с последующим контролем по плотности. Рекомендуется использовать подогретую воду до 500С.

Суперпластификатор «Штайнберг S-3H» снижает водопотребность цементов всех типов, степень этого снижения зависит от качественного и вещественного состава цемента, а так же качества инертных материалов.

Оптимальная дозировка «Штайнберг S-3H» составляет 0,4 – 0,6 % сухого вещества от массы цемента. Максимальные дозировки добавки рекомендуется применять в товарных бетонах для перевозки на дальние расстояния.

Совместимость

Добавку «Штайнберг S-3H» не рекомендуется смешивать с другими химическими составляющими, в случае необходимости нужно подтверждение производителя.     

Добавка совместима с противоморозными, гидрофобизирующими, воздухововлекающими добавками, при условии введения в бетонную смесь раздельно.

Требования по безопасности при работе с добавкой

Добавка «Штайнберг S-3H» не горюча, пожаро-взрывобезопасна, является веществом умеренно опасным и относится к 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007. Добавка не образует токсичных соединений в воздушной среде и сточных водах. Введение добавки в бетонную смесь, не изменяет токсиколого-гигиенических характеристик бетона. Затвердевший бетон с добавкой, в воздушную среду, токсичных веществ не выделяет.

В любых возникающих вопросах по применению продукции «ШТАЙНБЕРГ ХЕМИ»,

предлагаем обратиться в специализированный центр, тел. (383) 310-94-48


 

6 Различия между пластификатором и суперпластификатором

Что такое Пластификатор?

Любое вещество, добавляемое к полимерному материалу, которое может увеличивать пластичность полимера называется пластификатором. Пластификаторы делают пластики эластичные, растяжимые, гибкие и пластичные при низких температурах. Пластификаторы производятся реакцией спирта с кислотой, такой как адипиновая кислота, фталевый ангидрид и пр. Выбор спирта и кислоты будет определять тип сложного эфира, который может быть произведен, и, следовательно, вид пластификатора.Пластификаторы широко применяемые полимерные добавки в промышленном производстве, их принято относить к категориям на два: первичный и вторичный пластификатор.

Пластификаторы обычно добавляют в полимеры, такие как пластмассы. и резина, чтобы облегчить обращение с сырьем во время изготовление или для удовлетворения требований применения конечного продукта. Например, пластификаторы обычно добавляют в поливинилхлорид (ПВХ), который в противном случае твердый и хрупкий, чтобы сделать его мягким и податливым, что делает его пригодным для такие продукты, как одежда, сумки, шланги и покрытия для электрических проводов.Пластификаторы полимеры — это жидкости с низкой летучестью или твердые вещества.

Пластификаторы также часто добавляют в составы бетона. чтобы сделать их более удобными и текучими для заливки, таким образом позволяя воде содержимое должно быть уменьшено. Точно так же их часто добавляют в глины, лепнину, твердые ракетное топливо и другие пасты перед формованием и формованием.

Что вам нужно Знайте о пластификаторе

  1. Любое вещество, добавленное к полимерному материалу, может увеличить пластичность полимерного материала, что может увеличить пластичность полимера относят к пластификатору.
  2. Пластификаторы также называют водой. редукторы.
  3. Пластификаторы добавляются 0,1-0,5% от массы цемент.
  4. Пластификаторы могут снизить потребность в воде за счет 5-15%.
  5. Пластификаторы используются для повышения пластичности. полимерных материалов, таких как ПВХ, и в качестве водоредуктора в бетонных смесях.
  6. Пластификаторы обычно на основе лигносульфонатов. который представляет собой натуральный полимер.

Что такое суперпластификатор?

Суперпластификатор также называют высокоэффективными восстановителями воды. или замедлители схватывания — это водоредуцирующие добавки для бетона, которые добавляются в чтобы снизить содержание воды в смеси или замедлить скорость схватывания бетон при сохранении текучести бетонной смеси.Примеси используются для изменения свойств бетона или раствора, чтобы сделать их более подходит для работы вручную. Они значительно улучшают показатели закалки. свежая паста. Как правило, прочность бетона увеличивается, когда вода заливается цементом. уменьшение рациона.

Суперпластификаторы можно классифицировать как:

  • Конденсат сульфированного меламиноформальдегида (SMF)
  • Конденсат сульфированного нафталина и формальдегида (SNE)
  • Модифицированные лигносульфонаты
  • Сшитые акриловые полимеры (AP)

Суперпластификаторы производятся большинством крупных производителей химических добавок, в том числе BASF, Euclid Chemical, Fritz-Park, GCP Прикладные технологии и специальная химия GEO.

Что вам нужно Знайте о суперпластификаторе

  1. Суперпластификатор — водоредуцирующая добавка. способен обеспечить значительное уменьшение количества воды или большую текучесть, не вызывая чрезмерное замедление схватывания или увлечение воздуха раствором или бетоном.
  2. Суперпластификаторы также могут называться редукторы воды высокого диапазона.
  3. Суперпластификаторы добавляются 0,5-0,3% по весу цемента.
  4. Суперпластификатор снижает потребность в воде на 30%.
  5. Суперпластификаторы используются для дальнейшего увеличения водопотребность бетонной смеси, повышающая прочность и долговечность бетона.
  6. Обычно используемые суперпластификаторы: SMF, SNF. и PCE.

Разница Между пластификатором и суперпластификатором в табличной форме

ОСНОВА СРАВНЕНИЯ ПЛАСТИФИК СУПЕРПЛАСТИФИК
Описание Любое вещество, добавляемое к полимерному материалу, которое может увеличить пластичность полимерного материала, способная повысить пластичность полимер называют пластификатором. Суперпластификатор — это водоредуцирующая добавка, способная производить значительное уменьшение количества воды или отличная текучесть без чрезмерного схватывания замедление или захват воздуха в строительном растворе или бетоне.
Альтернативное название Пластификаторы также называют водоредукторами. Суперпластификаторы также могут называться высокодисперсными водами. редукторы.
в процентах от веса Цемент Пластификаторов добавлено 0.1-0,5% от массы цемента. Суперпластификаторы добавляют 0,5-0,3% от массы цемента.
Водовосстанавливающая способность Пластификаторы позволяют снизить потребность в воде на 5-15%. Суперпластификатор может снизить потребность в воде на 30%.
Функция Пластификаторы используются для повышения пластичности полимерных материалов. например, ПВХ и в качестве водоредуктора в бетонных смесях. Суперпластификаторы используются для дальнейшего увеличения потребности в воде. для бетонной смеси, повышающей прочность и долговечность бетона.
Типы Пластификаторы обычно основаны на лигносульфонате, который является натуральным полимер. Обычно используемые суперпластификаторы — это SMF, SNF и PCE.

Разница между пластификатором и суперпластификатором в Civil

Что такое пластификатор в гражданском?

Пластификатор используется в бетоне для обеспечения удобоукладываемости, прочности и долговечности бетона.Пластификатор в бетоне для водоредуцирующих добавок обычно снижает необходимое содержание воды в бетонной смеси на примерно на 5–12 процентов .

Использование водоредуцирующих добавок определено как Тип A в ASTM C 494 . WRA в основном влияет на и свежих свойств бетона .

, который измеряется разбавлением, указанным в ASTM C 143-90 . Водоредуцирующие добавки, которые задерживают начальное схватывание более чем на три часа.Классифицируется как водоредуцирующая добавка с эффектом отладки (тип D).

Обычно используемые водоредуцирующих добавок (WRA) представляют собой лигносульфонаты и углеводородные кислоты. Использование гидрокарбоновых кислот (HC) в качестве WRA требует более высокого содержания воды (мас. / Ц.) По сравнению с лигносульфонатами. Быстрое кровотечение является проблемой для бетона, обработанного гидрокарбоновыми кислотами (HC).

Увеличение на при спаде различается в зависимости от его типов и дозировки .Типичная дозировка основана на содержании вяжущего материала (миллилитры на сто килограммов). На рисунке ниже показано влияние дозировки лигносульфонатов и кислоты HC на оседание .

На рисунке показано, что гидрокарбоновые кислоты (HC) дают более высокую осадку по сравнению с лигносульфонатами при той же дозировке.

Водоредуцирующие добавки (WRA) в основном использовались при перекачивании, укладке, укладке и укладке бетона в жаркую погоду .

Требуется тщательная укладка бетона, так как время начального схватывания из цемента произойдет на час раньше.

Также показано, что использование водоредуцирующих добавок (WRA) даст более высокую начальную прочность на сжатие бетона на 10% по сравнению с контрольной смесью .

Еще одно преимущество использования водоредуцирующих добавок (WRA) заключается в том, что достигается на более высокая плотность бетона , что делает бетон менее проницаемым и имеет на более высокую прочность .

Также прочтите: Как производится цемент | Цементные ингредиенты | История цемента

Что такое суперпластификатор для гражданского строительства?

Суперпластификаторы , также известные как высокодисперсные восстановители воды, такие же, как пластификатор , представляют собой химические добавки, используемые там, где требуется суспензия хорошо диспергированных частиц.

Полимеры используются в качестве диспергаторов, чтобы избежать сегрегации частиц, а также для улучшения характеристик текучести суспензий, например, при производстве бетона.

Их добавление к раствору или бетону позволяет снизить водоцементное соотношение (W / C), не влияя на удобоукладываемость смеси, и позволяет производить бетон с высокими эксплуатационными характеристиками и самоуплотняющийся бетон.

Этот эффект значительно улучшает характеристики свежей затвердевающей пасты. Прочность бетона увеличивается, когда соотношение воды и цемента (W / C) уменьшается.

Их рабочие механизмы не имеют полного понимания, что в некоторых случаях выявляет несовместимость цемент-суперпластификатор.

Добавление суперпластификатора во время транспортировки — довольно новая разработка в отрасли.

Суперпластификатор

, добавляемый в пути через автоматизированные системы управления осадкой, такие как Verify, позволяет производителям бетона поддерживать осадку до тех пор, пока качество бетона не снижается.

Также прочтите: Что такое сливовый бетон | Приложение | Смешайте Дизайн | Методология

Разница между пластификатором и суперпластификатором в гражданском

FAQ

Пластификатор и суперпластификатор

Пластификатор : Пластификаторы используются для повышения пластичности полимерных материалов, таких как ПВХ, а также в качестве водоредуктора в бетонных смесях. Суперпластификатор : Суперпластификатор используются для дальнейшего увеличения потребности в воде для бетонных смесей, увеличения прочности и долговечности бетона.

Можно ли использовать пластификатор в бетоне?

Пластификаторы или водоредукторы — это химические добавки, которые можно добавлять в бетонные смеси для улучшения удобоукладываемости. Если смесь не испытывает недостатка воды, прочность бетона обратно пропорциональна количеству добавленной воды или водоцементному соотношению .

Что такое пластификатор для бетона?

Пластификаторы — это химические соединения, которые позволяют производить бетона с примерно на 15% меньшим содержанием воды. Суперпластификаторы позволяют снизить содержание воды на 30% и более. Эти добавки используются на уровне нескольких массовых процентов. Пластификаторы и суперпластификаторы замедляют отверждение бетона .

Суперпластификатор в бетоне

Суперпластификаторы (SP), также известные как высокодисперсные восстановители воды, представляют собой добавки, используемые при изготовлении высокопрочного бетона .Пластификаторы — это химические соединения, которые позволяют производить бетон с примерно на 15% меньшим содержанием воды. Суперпластификаторы позволяют снизить содержание воды на 30% и более.

Понравился этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Рекомендуемое чтение —

Поликарбоксилатные суперпластификаторы | Журнал Concrete Construction

Около 20 лет назад новый тип суперпластификатора на основе поликарбоксилатных полимеров (PCE) был коммерчески внедрен в бетонную промышленность Северной Америки.Подобно тому, как применение добавок на основе нафталина, начиная с 1970-х годов, позволило значительно улучшить многочисленные инженерные свойства пластичного и затвердевшего бетона, так и поликарбоксилаты еще больше расширили характеристики бетонных смесей.

Например, самоуплотняющийся бетон и удержание осадки более двух часов без значительного увеличения времени схватывания стали возможными с помощью PCE. Мне посчастливилось работать в отделе исследований и разработок / маркетинга в крупной компании по производству химических добавок, которая выпустила первую группу добавок на основе поликарбоксилатов в 1990-х годах.Как и все новые технологии, внедряемые в строительную отрасль, здесь потребовалось долгое обучение, которое подчеркивает очень разнообразный набор материалов и применений в бетонных конструкциях. В этой статье кратко излагается несколько ключевых характеристик производительности, которые были изучены как в коммерческих конкретных приложениях, так и в исследовательской лаборатории. Некоторые из преимуществ поликарбоксилатных суперпластификаторов обсуждались и ранее были опубликованы в The Concrete Producer.

Семейство поликарбоксилатов

Термин «поликарбоксилат» на самом деле применяется к очень большому семейству полимеров, которые химики могут разработать для придания особых характеристик бетонным смесям.Вслед за введением так называемых суперпластификаторов PCE общего назначения были разработаны новые продукты PCE, специально разработанные для обеспечения высокой начальной прочности и различных уровней удержания осадки, а также предоставления различных возможностей для управления содержанием воздуха в бетоне. Один из таких классов поликарбоксилатов оказывает незначительное влияние на начальную осадку, но из-за функции замедления высвобождения, встроенной в полимер PCE, осадка бетона обычно прогнозируемым образом увеличивается в зависимости от времени перемешивания (см. Рисунок 1).Таким образом, такой продукт может быть добавлен в различных дозировках к уже добавленному бетону для удержания осадки в зависимости от рабочих условий (время транспортировки, температура, задержка перед разгрузкой и т. Д.). Очень часто в состав суперпластификатора входит смесь двух или более PCE для достижения комбинированных характеристик как ранней прочности, так и длительного срока службы при осадке. Исследователи продолжат активно манипулировать структурой полимера PCE, чтобы соответствовать постоянно меняющимся требованиям к материалам и конструкции.

Подробнее о преимуществах поликарбоксилатных суперпластификаторов
  • Воздухововлечение: Практически все добавки на основе поликарбоксилатов содержат пеногаситель для контроля нежелательного вовлечения воздуха, присущего полимеру PCE.Для бетонных работ как с воздухововлекающими, так и безвоздушными добавками содержание воздуха обычно можно эффективно контролировать с помощью выбора суперпластификатора на основе PCE, наиболее совместимого с рабочими материалами. Различное содержание углерода в летучей золе может затруднить постоянное содержание воздуха, поскольку гидрофобная природа пеногасителей приводит к адсорбции углеродом летучей золы. В целом, по сравнению с суперпластификаторами на основе полинафталинсульфонатного полимера (PNS), продукты на основе PCE могут сделать воздухововлекающие добавки (AEA) более эффективными, что означает, что для достижения того же содержания воздуха может потребоваться более низкий AEA.
  • Удар глин: В отличие от суперпластификаторов PNS, полимер PCE будет легко и необратимо адсорбироваться некоторыми мелкими частицами глины, которые могут присутствовать в различных агрегатных источниках. На рисунке 2 показано влияние, которое глинистый песок, имеющий значение метиленового синего 1,30, может оказывать на дозировки суперпластификаторов на основе PNS и PCE для достижения совместимой осадки. Обычно в безглинистых песках или песках с низким содержанием глины PCE дозируются примерно на одну треть по сравнению с суперпластификаторами на основе PNS для сопоставимой осадки.Однако, когда в некоторых песках присутствуют глины, можно ожидать, что дозировка PCE на 50% выше, чем PNS. Таким образом, если дозировка суперпластификатора PCE неожиданно увеличится, в первую очередь следует проверить наличие глинистой мелочи в совокупной поставке.
  • Гибкое дозирование: Опять же, в отличие от суперпластификаторов на основе PNS, которые обязательно следует добавлять в режиме отложенного добавления (то есть после того, как цемент и вода начали смешиваться), PCE относительно нечувствительны к времени добавления, что обеспечивает большую гибкость бетона. процесс дозирования.
  • Несовместимость с суперпластификаторами PNS: Использование PCE и продуктов на основе PNS в одной и той же бетонной смеси приводит к быстрой потере удобоукладываемости. Таким образом, две технологии, PNS и PCE, не должны использоваться в одной и той же бетонной смеси.
  • Strength Synergy с ускорителями схватывания на основе кальция: Когда суперпластификаторы на основе PCE используются с ускорителями схватывания и ингибиторами коррозии, состоящими из солей кальция, наблюдается неожиданный прирост прочности по сравнению с аналогичной бетонной смесью, смешанной с продуктом на основе PNS.Этот синергизм в увеличении прочности с PCE впервые наблюдался в смеси, содержащей ингибитор коррозии на основе нитрита кальция. Данные, обобщенные в таблице 1, были предоставлены производителем бетона, который использовал комбинацию восстановителя воды на основе лигносульфоната ASTM C494 типа A и суперпластификатора на основе PNS / лигнина типа G для изготовления предварительно напряженных свай.

Эта замечательная разница в прочности, полученная путем простого изменения типа суперпластификатора с PNS на поликарбоксилат, была подтверждена научным исследованием и может быть полезна для снижения содержания цемента при сохранении соответствия спецификациям прочности.Интересно, что разница в прочности, по-видимому, не связана с повышенной теплотой гидратации, а скорее связана с более плотной микроструктурой, полученной за счет комбинации ускоряющей или ингибирующей коррозию добавки на основе кальция и добавки на основе поликарбоксилата.

Суперпластификатор PCE заменил как PNS / лигнин, так и водоредуцирующие продукты типа A примерно в одной трети дозировки. Также обратите внимание на снижение дозировки AEA на 50% для бетона с добавкой PCE для получения того же содержания воздуха.

Подводя итог, хотя бетонная промышленность многое узнала об использовании универсальности и понимании ограничений суперпластификаторов на основе PCE, химики, работая с технологами по бетону, продолжат изменять структуру полимера для достижения новых возможностей для производства, размещения и срок службы бетонных смесей.

Суперпластификаторы: классификация и применение

В этой статье мы обсудим: — 1. Значение суперпластификаторов 2.Классификация суперпластификаторов 3. Использование.

Значение суперпластификаторов:

Суперпластификаторы также называют высокодисперсными водоредукторами. Они имеют недавнее происхождение и являются относительно более эффективными водоредуцирующими добавками. Они были разработаны в Японии и Германии в 1960 и 1970 годах соответственно. Химически они отличаются от обычных пластификаторов. Уровни доз суперпластификаторов обычно выше, чем у (0,5–3,0%) обычных водоредукторов и (0.18 до 0,47) они имеют значительно меньше нежелательных побочных эффектов на свойства бетона. Поскольку суперпластификаторы не снижают в значительной степени поверхностное натяжение воды, они не обнаружили, что они уносят значительное количество воздуха в бетон.

Использование суперпластификаторов позволяет снизить содержание воды в бетонной смеси до 30% без какого-либо вредного воздействия на удобоукладываемость бетона, то есть без снижения удобоукладываемости бетона, в отличие от обычных пластификаторов с дозами до 0.От 1 до 0,4 мас.% Цемента может снизить содержание воды с 5 до 15%.

Суперпластификаторы используются для производства текучего бетона для использования в труднодоступных местах, на полах или там, где требуется очень быстрое укладывание. Самовыравнивающийся и самоуплотняющийся бетон называется текучим бетоном. Суперпластификаторы также используются для производства высокопрочного и высокоэффективного бетона. С использованием суперпластификаторов текучий бетон может быть получен с соотношением вода / цемент всего 0.25 или даже меньше. Прочность такого бетона составила 120 МПа (1200 кг / см 2 ) и более. Использование суперпластификаторов также позволило использовать летучую золу, шлак и микрокремнезем для производства высококачественного бетона.

Классификация суперпластификаторов :

В качестве основы суперпластификаторов обычно используются следующие полимеры:

1. Конденсат сульфированного меламиноформальдегида (SMF)

2. Конденсат сульфированного нафталинформальдегида (СНЭ)

3.Модифицированные лигносульфонаты (MLS)

4. Прочие виды.

В дополнение к вышеперечисленному, в других странах также используются следующие суперпластификаторы нового поколения:

(a) Мульти-карбоксилатэфиры (MCE)

(b) Сополимер карбоновой акриловой кислоты и акрилового эфира (CAE)

(c) Сложный эфир поликарбоксилата (ПК)

(d) Акриловый полимер с поперечными связями (CLAP)

(e) На основе акрилового полимера (AP)

(f) Сочетание вышеперечисленного.

Первые четыре суперпластификатора отличаются друг от друга основным компонентом или разной молекулярной массой. Вероятно, конденсат сульфированного нафталина и формальдегида (СЯТ) более эффективен для диспергирования цемента. Также обнаружено, что он обладает некоторыми удерживающими свойствами. Диспергирующее действие в основном обеспечивается сульфоновой кислотой. Сульфоновая кислота адсорбируется на поверхности частиц цемента, делая их отрицательно заряженными и взаимно отталкивающими.

Это действие увеличивает удобоукладываемость при заданном соотношении вода / цемент, увеличивая осадку с 75 мм до 200 мм.Полученный бетон является связным и не подвергается чрезмерному просачиванию и расслоению. Когезионность обнаруживается, если мелкий заполнитель увеличивается на 4–5% и избегается очень угловатый и чешуйчатый крупный заполнитель.

Было обнаружено, что каждый коммерческий продукт по-разному действует на цемент. Дозировка обычных пластификаторов не превышает 0,25% от массы цемента в случае лигносульфанатов и 0,1% в случае карбоновых кислот. Дозировки суперпластификаторов, таких как SMF и NSF, достигают 0.От 5 до 3,0%, поскольку они не увлекают воздух, но при относительно высокой дозировке они могут вызывать нежелательные эффекты в виде ускорения или замедления времени схватывания. Однако они увеличивают воздухововлечение в бетон.

Пластификаторы и суперпластификаторы на водной основе. Содержание твердых веществ в продуктах, производимых разными фирмами, может различаться.

Суперпластификаторы нового поколения:

Суперпластификаторы используются для следующих целей:

1.Для повышения удобоукладываемости бетона без изменения состава смеси.

2. Для уменьшения содержания воды в воде для затворения, для уменьшения водоцементного отношения, что приводит к увеличению прочности и долговечности бетона.

3. Снижение содержания цемента и воды в бетоне для удешевления производства бетона. Уменьшение содержания цемента и воды снижает ползучесть, усадку и теплоту гидратации.

Одним из наиболее важных недостатков традиционных суперпластификаторов, таких как конденсаты сульфированного меламиноформальдегида (SMF) или конденсаты сульфированного нафталинформальдегида (SNF) и модифицированный лигно-сульфат (MLS), является потеря осадка.Уменьшение осадки со временем серьезно ограничивает преимущества этих суперпластификаторов. Чтобы преодолеть это ограничение, в Европе и Японии были проведены эксперименты, и недавно они открыли новое поколение суперпластификаторов.

Все суперпластификаторы нового поколения, разработанные недавно, основаны на семействе акриловых полимеров (A, P). Из этих суперпластификаторов здесь обсуждаются свойства следующих двух суперпластификаторов, а именно сополимера карбоксилированного акрилового эфира (CAE) и поликарбоксилатного эфира (MCE).

Карбоксилированный сложный эфир акриловой кислоты содержит карбоксильные (COO) вместо сернистых (SO 3 ) групп, присутствующих в SNF и SMF. В случае ОЯТ и ПМП рассыпание зерна цемента считалось вызванным электростатическим отталкиванием, но недавние эксперименты, проведенные М. Колпарди и др. И У-0 Танака и др., Не подтвердили вышеприведенную гипотезу о механизме разрушения. пластифицирующее действие акриловых полимеров.

Производство отталкивающей силы, известной как дзета-потенциал, производимой акриловыми полимерами (AP) и суперпластификаторами на основе ОЯТ, показано в таблице 6.9, из таблицы видно, что суперпластификаторы на основе АР вызывают незначительное изменение дзета-потенциала (от 0,3 до 5 мВ) в отличие от суперпластификаторов на основе ОЯТ (23,0-28,0 мВ) в водной суспензии частиц цемента, как сообщают Sakai E и Дайман М. 1997г.

На рис. 6.21 показана адсорбция КАЭ и ОЯТ на цементе в зависимости от дозы полимера, как сообщает Коллпарди М. Из рис. 6.21 видно, что адсорбция КАЭ составляет около 85%, а адсорбция ОЯТ — 75%. % i.е. адсорбция CAE намного больше, чем SNF. На рис. 6.22 показан дзета-потенциал КАЭ и ОЯТ на частицах цемента в зависимости от дозы полимера. Из этого Рис. 6.22 видно, что дзета-потенциал частиц цемента, смешанных с САЭ, намного ниже, чем у ОЯТ.

Суперпластификаторы на основе акриловых полимеров обладают следующими характеристиками:

1. Текучий бетон можно производить при более низком соотношении вода / цемент.

2.Эффективность суперпластификатора не зависит от процедуры добавления (немедленной или отсроченной), как показано в Таблице 6.10 ниже.

3. Потеря осадки значительно снижена по сравнению с традиционными сульфонированными суперпластификаторами.

Из таблицы 6.10 видно, что осадка, т.е. удобоукладываемость бетона, заметно увеличивается при добавлении NSF после перемешивания в течение 1 минуты. Увеличение просадки наблюдается от 100 до 230 мм, в то время как в случае пластификаторов CAE эффект замедленного добавления суперпластификатора незначителен i.е. увеличение всего лишь с 230 до 235 мм.

На рис. 6.23 показана потеря осадки суперпластификаторов семейств CAE и NSF. Из этого Рис. 6.23 видно, что при использовании (0,3%) пластификаторов CAE потеря осадки незначительна для перемешивания смеси в течение 150 минут, тогда как в случае (0,4%) осадки NSF уменьшается с 230 мм до примерно 25 мм. для взбалтывания около 120 минут.

На рис. 6.24 показано влияние времени выдержки на прочность бетона на сжатие в течение 28 дней.Из рисунка 6.24 видно, что в случае суперпластификаторов CAE увеличение прочности просто даже при меньшем соотношении вода / цемент, чем у суперпластификаторов семейства NSF. Таким образом, можно сказать, что увеличение прочности на сжатие происходит из-за способности CAE снижать большее количество воды для той же обрабатываемости. Эффект суперпластификаторов показан на рис. 6.25 при различном водоцементном соотношении на прочность от 1 до 3 дней.

Мультикарбоксилатный эфир:

Для производства высококачественного бетона более эффективным оказался суперпластификатор нового поколения, названный мультикарбоксилатэфиром (MCE).

Свойства этих суперпластификаторов следующие:

1. Обводненность высока.

2. При низком соотношении вода / цемент их текучесть отличная.

3. Наблюдается меньшая потеря осадки со временем.

4. Наблюдается более короткое время замедления.

5. Ранняя прочность очень высока.

6. Количество дозы невелико.

Проблемы, возникшие на объекте при использовании суперпластификаторов:

Вот некоторые из практических проблем, возникающих на месте при использовании суперпластификаторов:

1.Осадка бетона без пластификатора известна как эталонная смесь.

2. Испытательный лабораторный смеситель неэффективен.

3. Подбор пластификатора и суперпластификатора.

4. Определение дозировки.

5. Потери от спада

6. Уменьшение потерь от спада.

7. Литье кубиков

8. Уплотнение бетона на площадке

9. Сегрегация и кровотечение

10. Последовательность добавления пластификатора

11.Проблема с измельченной пылью

12. Проблема с дробленым песком

13. Сортировка крупного заполнителя

14. Совместимость с цементом

15. Чистовая

16. Удаление опалубки и т. Д.

Из вышеперечисленных проблем очень важно поддержание надлежащей осадки в месте укладки бетона.

Следовательно, уменьшение спада можно проверить, выполнив один или несколько из следующих шагов:

1.Сохранение начального спада на высоком уровне.

2. Использование замедлителей схватывания.

3. Поддержание низких температур.

4. Используя пластификаторы-замедлители схватывания или суперпластификаторы.

5. Используя суперпластификатор в финальной стадии.

6. Путем повторной дозы и т. Д.

Использование суперпластификаторов:

Суперпластификаторы используются для следующих целей:

1. Для производства бетона с большей обрабатываемостью, чем бетон, без использования суперпластификатора при том же водоцементном соотношении.

2. Для той же удобоукладываемости использование суперпластификатора позволяет использовать более низкое водоцементное соотношение.

3. Использование суперпластификатора также позволяет снизить содержание цемента за счет увеличения прочности.

4. Использование пластификаторов также позволяет получить однородный и связный бетон без какой-либо тенденции к расслоению и просачиванию.

ВЛИЯНИЕ ПЛАСТИФИКАТОРОВ НА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ КРАХМАЛА, НА СВОЙСТВА СВЕЖИХ И ОТЛОЖЕННЫХ МЕТАКАОЛИН-ГЕОПОЛИМЕРНЫХ РАСТВОРОВ: ОСНОВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯПлощадь поверхности материала по БЭТ, 16 м

2 / г, была определена с использованием азота в диапазоне относительного давления ( P / P 0 ) 0,05–0,2. Химический анализ материала МК проводился методом оптической эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (Aktiva M, Horiba, Франция) (таблица 1). Количественный рентгеноструктурный анализ (XRD) проводили с использованием дифрактометра Seifert XRD 3003 TT (GE Inspection Technology, Гамбург, Германия). Количественный фазовый состав рассчитан с помощью уточнения Ритвельда ( AutoQuan 2.0, XRD Eigenmann GmbH, Карлсруэ, Германия), используя 10 мас.% Оксида цинка в качестве внутреннего стандарта. Образец, уже содержащий внутренний стандарт, был смешан с 2-пропанолом перед измельчением и гомогенизацией в течение 1 мин в микронизирующей мельнице McCrone (McCrone Scientific Ltd, Лондон, Великобритания) с использованием корундовых мелющих тел. 2-пропанол выпаривали, нагревая образец до 40 ° C в течение 3 часов. Затем образец был предварительно загружен в XRD. Размер шага составлял 0,03 ° 2θ в диапазоне углов 4–70 ° 2θ. Напряжение на трубке и время интегрирования на шаг были установлены на 40 кВ и 5 с соответственно.

Таблица 1. Результаты химического анализа Metaver R

Результаты количественного анализа Ритвельда показали, что материал состоит из 50,8 мас.% Аморфных фаз (Таблица 2). Очевидно, половина связующего материала содержала метакаолин, а другая половина состояла из мелких частиц, включая кварц, кальцит и анатаз. Содержание кальцита было сопоставимо с содержанием CaO, определенным химическим анализом. Таким образом, реакционная фракция состояла из 22,6% оксида алюминия и 28% диоксида кремния.

Таблица 2.Результаты рентгеноструктурного анализа Metaver R

Из-за в основном инертных состояний, которые препятствуют образованию геополимеров, вопрос о том, можно ли рассматривать кристаллические фазы как часть связующего, остается спорным. В обычных цементных связующих системах известняк широко используется в качестве инертного наполнителя, но считается частью связующего. Аморфная, а также кристаллическая фазы Metaver R рассматривались как часть связующего в настоящем исследовании.

В то время как меньшее количество аморфных фаз приводит к менее плотной структуре, большая водопотребность связующих веществ из-за большой удельной поверхности метакаолина может быть уменьшена.Меньшее количество воды приводит к меньшей объемной доле капиллярных пор, которые считаются вредными для прочности.

Щелочной активатор

Бетол К 57 М (Wöllner GmbH, Людвигсхафен, Германия), раствор силиката калия, использовали в качестве щелочного активатора. Продукт имел общее содержание твердого вещества ~ 50 мас.%, Определенное по потере при прокаливании при 950 ° C. Массовую долю оксида кремния определяли гравиметрически, применяя гидродинамику натронной буры, в то время как все другие соответствующие массовые доли рассчитывали, используя гидрофтористоводородную кислоту.Рассчитанный модуль жидкого стекла (отношение SiO 2 / K 2 O) составлял 1,1, а pH составлял 14.

Мелкозернистый заполнитель

Заполнитель в соответствии со стандартом CEN EN 196-1: 2016 использовался в качестве мелкого заполнителя. Это кварцевый песок с крупностью 0,08–2,00 мм. Песок имелся в контейнерах по 1350 г.

Суперпластификаторы крахмала (SSP)

Четыре SSP были синтезированы из CrystalTEX626 (Ingredion Germany GmbH, Гамбург, Германия), крахмала, полученного из корней растения маниока, также называемого тапиокой.Молекулярная масса предварительно полученного крахмала уже удовлетворяла требованиям, предъявляемым к продукту синтеза. Следовательно, кислотный гидролиз не требуется.

Синтез проходил в подогреваемой емкости при постоянном перемешивании. Крахмал смешивали с деионизированной водой в соотношении 1:40. Раствор подщелачивали гранулами NaOH (Carl Roth GmbH + Co. KG, Карлсруэ, Германия) и нагревали до 80 ° C. После достижения целевой температуры либо винилсульфонат натрия (Sigma-Aldrich, Inc., Дармштадт, Германия) добавляли (в две стадии) для введения анионного заряда или добавляли хлорид (3-хлор-2-гидроксипропил) триметиламмония (Sigma-Aldrich, Inc., Дармштадт, Германия) для введения катионного заряда. С увеличением времени реакции удельная плотность заряда молекул крахмала увеличивалась. Реакцию проводили в течение двух периодов времени, 24 часа и 72 часа, при поддержании температуры 80 ° C.

Всего было синтезировано четыре типа SSP: два агента текучести с анионным зарядом (рис.1) и два агента текучести с катионным зарядом (рис. 2). SSP с одинаковой полярностью заряда отличались друг от друга своей удельной плотностью заряда. Низкая плотность заряда (LC) была достигнута за счет реакции в течение 24 часов после применения реагентов для синтеза, высокая плотность заряда (HC) за счет реакции в течение 72 часов. Схема наименования, используемая для SSP, состояла из префикса «S» и сокращений для удельной плотности заряда (LC / HC) и полярности (+/–). Незаряженные SSP не были частью исследования, потому что они не показали положительного влияния на вязкость геополимерной пасты в предыдущих исследованиях, которые показали сопоставимое сходство с поведением цементных паст, проанализированных Партшефельдом и Осбургом (2018a, 2018b).

Рис. 1.

Крахмал, модифицированный сульфонатом натрия

Рис. 2.

Крахмал, модифицированный CHPTAC

Удельную плотность заряда определяли с помощью детектора заряда частиц (Mütek PCD-04, BTG Instruments GmbH, Wessling, Германия) с титровальной установкой (таблица 3). ПП с анионным зарядом отличались друг от друга по удельной плотности заряда более чем в 20 раз. ПП с катионным зарядом изменялись менее чем в 2 раза.

Таблица 3. Удельная плотность заряда синтезированных SSP

Распределение молекулярной массы основного крахмала CrystalTex626 и четырех синтезированных SSP анализировали с помощью гель-проникающей хроматографии (JASCO Deutschland GmbH, Pfungstadt, Германия).

Среднечисленная и средневесовая молярная масса, а также полидисперсность крахмала и четырех SSP на основе крахмала были использованы для описания распределения молекулярной массы (таблица 4). Значения описывают распределение количества и веса (модифицированных) молекул крахмала.Полидисперсность описывает соотношение между среднечисленной и средневзвешенной молярной массой и увеличивается с увеличением разрыва между значениями. Небольшая полидисперсность была индикатором узкого молекулярно-массового распределения.

Таблица 4. Среднечисловая молярная масса и полидисперсность

Среднечисленные молярные массы SSP были на 28–54% меньше, чем у базового крахмала с образцом SHC– (на 54% меньше), отличающимся от других образцов. (На 28–36% меньше).Значения образцов SLC + и SHC + оказались небольшими отклонениями друг от друга, тогда как значения образцов SLC– и SHC– продемонстрировали явное уменьшение среднечисленной молярной массы с удельным зарядом поверхности и временем реакции. За исключением образца SLC–, средневзвешенная молярная масса других образцов уменьшилась на 37–58% по сравнению с базовым крахмалом. Опять же, значения образцов SLC + и SHC + произошли практически без отклонений друг от друга. Образцы SHC– и SLC– показали, что средняя молярная масса на 37% меньше и на 46% больше, соответственно, по сравнению с основным крахмалом.

Различия в среднечисленной и средневзвешенной молярной массе отражаются в степени полидисперсности, D c . Образцы SLC + и SHC + имели очень похожее молекулярно-массовое распределение (рис. 3). Степень полидисперсности обоих образцов была очень похожей, поэтому со значениями 2,31 и 2,45, которые значительно меньше 4, представляя степень полидисперсности основного крахмала. В результате ширина молекулярно-массового распределения уменьшалась во время реакции.С другой стороны, образцы SLC– и SHC– показали четкие различия в отношении молекулярно-массового распределения. Первый и одновременно самый высокий пик обоих образцов показал большее значение SHC–, из которого среднечисленная молярная масса была получена как 1,71 × 10 3 г / моль. Среднечисленная молярная масса образца SLC– со значением 2.38 × 10 3 г / моль располагалась во втором пике. Этот пик был одинаковой высоты для обоих образцов. В то время как образец SHC– показал равномерно убывающее распределение молярной массы с увеличением молярной массы после третьего пика, образец SLC– показал явное увеличение.Это дополнительно подчеркивалось сравнительно большой средневзвешенной молярной массой ~ 21,68 × 10 3 г / моль, в то время как образец SHC– имел значение 9,21 × 10 3 г / моль. Разница в молекулярно-массовом распределении образцов SLC– и SLC + отражалась в явном отклонении степени полидисперсности обоих образцов на 5,38 и 9,11 соответственно. Значения для образцов SLC + и SHC + (рис. 3) показали, что образцы с катионным зарядом имели более узкое молекулярно-массовое распределение, чем их аналоги с анионным зарядом.

Рис. 3.

SEC-спектры SSP и основного крахмала

Концентрации Na + и Cl SSP были рассчитаны на основе информации, приведенной в таблицах данных, предоставленных производителем. SSP с анионным зарядом имели концентрацию Na + 0,344 моль / л, в то время как SSP с катионным зарядом содержали Na + и Cl с концентрацией 0,156 моль / л и 0,312 моль / л соответственно.

Суперпластификаторы на основе поликарбоксилатного эфира (PCE)

Два суперпластификатора PCE (PCE1 и PCE2) с известной структурой были использованы для сравнения с SSP.Эти материалы были получены методом радикальной полимеризации (Giovanni Bozzetto S.p.A., Filago, Италия). Оба суперпластификатора содержали пеногаситель, в котором было дозировано 0,5 мас.% От содержания твердых веществ. Sowoidnich (2015) провел структурный анализ суперпластификаторов, предоставив информацию о количестве мономеров основной цепи (N), количестве мономеров боковых цепей (P) и повторяющихся структурных единицах (n) PCE. . На основании этих значений PCE были отнесены к структурному типу гребнеобразных гомополимеров (Gay and Raphaël 2001).PCE1 можно классифицировать как полимер с гибкой основной цепью (FBW). Эти полимеры являются гибкими благодаря длинным основным цепям, а также коротким боковым цепям. В то время как основные цепи состоят из метакриловой кислоты, боковые цепи состоят из 23 единиц полиэтиленгликоля (ПЭГ). PCE1 имел молекулярную массу 10,93 г / моль. Молекулярную массу определяли гельпроникающей хроматографией. Содержание твердых веществ в суперпластификаторах получали сублимационной сушкой до достижения консистенции массы. Содержание полимера PCE1 соответствовало 40 мас.%. С другой стороны, структуру PCE2 можно классифицировать как полимеры с гибкой звездой (FBS). Благодаря гибким и длинным боковым цепям эти полимеры имеют звездообразную структуру, в которой боковые цепи направлены наружу. Хотя способ производства и исходные материалы были такими же, как для PCE1, количество звеньев PEG в боковых цепях было определено равным 114. Это соответствовало молекулярной массе 20,8 г / моль для PCE2, которая, как было установлено, вдвое больше. столь же высока, как и значение PCE1.Содержание активного вещества 40 мас.% Было аналогично PCE1 (Sowoidnich 2015).

Mix Design

Геополимерные пасты и строительные растворы были произведены в рамках исследований. Пасты состояли из 3: 2 массового отношения Metaver R к Betol K 57 M. В дальнейшем общее количество Metaver R и содержание твердых веществ щелочного активатора считались связующим. Количество воды считалось суммой воды, введенной через щелочной активатор и, в случае строительных растворов, добавленную деионизированную воду.Щелочной активатор Бетол К 57 М имел содержание твердых веществ 50 мас.%. Следовательно, соотношение вода / связующее в геополимерных пастах составляло 0,25 (таблица 5). Установлено, что отношения SiO 2 / Al 2 O 3 и Al 2 O 3 / K 2 O составляют 4,0 и 1,3 соответственно.

Таблица 5. Состав смеси эталонной пасты и строительного раствора

Конструкции строительной смеси основывались на дизайне эталонной смеси для цементных растворов, указанных в EN 196-1: 2016.Доля цемента была заменена геополимерной пастой, описанной выше. Количество воды, введенной через щелочной активатор, считалось количеством добавляемой воды, требуемым стандартом. В качестве мелкого заполнителя использовался песок, как указано в EN 196-1: 2016. Отношение связующего вещества к воде к заполнителю в геополимерном строительном растворе составляло 2: 1: 6, и, следовательно, отношение воды к связующему было определено как 0,5.

Дозировка добавленных суперпластификаторов основывалась на массе твердых частиц суперпластификатора и количестве связующего.Из-за применения суперпластификаторов в водном растворе содержание воды учитывалось как количество воды для смешивания, чтобы поддерживать фиксированное соотношение воды и связующего. Были исследованы две дозировки суперпластификаторов: 0,5 и 1,0 мас.%.

Методы

Пасты и строительные растворы смешивали с помощью электрической мешалки. Сначала метакаолин и щелочной активатор смешивали вместе в течение 90 с до образования пасты. В случае строительных растворов добавляли мелкий заполнитель согласно EN 196-1: 2016 и деионизированную воду и перемешивали с пастой в течение 90 с.Добавляли суперпластификатор и перемешивали в пасте или строительном растворе еще 90 с. Суммарно время перемешивания составило 180 и 270 с для паст и строительного раствора соответственно.

Для характеристики свежего строительного раствора были определены осадка, содержание воздуха и насыпная плотность двух образцов каждого состава. Осадка, измеренная в соответствии с EN 1015-3: 1996, рассматривалась как ориентировочное значение для удобоукладываемости и, следовательно, для базовой эффективности суперпластификаторов. Объемная плотность и содержание воздуха определялись согласно EN 1015-6: 2006 и EN 1015-7: 1998, соответственно.

Влияние суперпластификаторов на отверждение строительных растворов исследовали с помощью ультразвуковой продолжительности работы с использованием системы Ultratest IP-8 (UltraTest GmbH, Ахим, Германия). Ультразвуковой импульс вводился в образец с интервалами 60 с в течение 72 ч. Детектор использовался для измерения времени ультразвука через образец с разрешением 0,05 мкс. Затем скорость ультразвука была рассчитана на основе времени ультразвука и расстояния между передатчиком и приемником импульсов.Анализ проводился для двух образцов каждого строительного состава.

Усадочные свойства строительных растворов, содержащих 0,5 мас.%, Исследовали с помощью комбинированного метода компьютерного измерения в специальных усадочных каналах на ранней стадии отверждения и последующего ручного измерения образцов для испытаний позже. Во время компьютерного исследования усадочные каналы были герметично закрыты, так что могла иметь место только автогенная усадка. После того, как образцы были удалены из усадочных каналов, усадка при высыхании регистрировалась путем ручного измерения через фиксированные интервалы.

Усадочные каналы состояли из опалубки с внутренними размерами 40 мм × 40 мм × 250 мм и подвижной торцевой поверхности с датчиком перемещения. Измерительные штифты ввинчивались в оба конца, чтобы обеспечить надежное соединение с испытуемым образцом и позволить в дальнейшем проводить измерения вручную. Чтобы свести к минимуму силы трения между образцом и опалубкой, опалубка была облицована двумя полипропиленовыми пленками, собранными сверху каждой по дну и по бокам. Перед заливкой опалубки фиксировали подвижную торцевую поверхность.Фиксация была снята после того, как образец начал затвердевать. Время схватывания для каждого образца было определено ранее.

Изменения продолжительности регистрировались за 72 часа. Затем образцы были сняты с опалубки, измерены и сохранены в условиях окружающей среды (20 ° C / относительная влажность 50%). Измерения образцов повторяли с интервалом в 7 дней в течение 28 дней, затем с интервалом в 28 дней. Испытания проводились на трех образцах на раствор.

Чтобы оценить влияние суперпластификаторов на свойства твердого раствора, прочность на изгиб и сжатие были определены в соответствии с EN 1015-11: 1999 через 7 и 28 дней.Призмы 40 мм × 40 мм × 160 мм были подвергнуты испытанию на трехточечный изгиб до разрушения. Затем на обоих фрагментах образца определялась прочность на сжатие. Прочность на изгиб и сжатие были определены три раза и шесть раз соответственно. Прочность была получена с использованием инструментов TONI-Comp III (Toni Technik GmbH, Берлин, Германия) и TIRAtest 28100 (TIRA GmbH, Шалкау, Германия). Скорости нагружения были отрегулированы до 50 Н / с для прочности на изгиб и 2400 Н / с для прочности на сжатие.

Пористость лиофилизированных образцов строительного раствора была исследована с помощью ртутной порометрии при возрасте образца 28 дней. AutoPore IV 9500 (Micromeritics GmbH, Унтершлайсхайм, Германия) использовался для обнаружения пор с радиусом пор от 0,003 до 245 мкм при давлении до 206 МПа.

% PDF-1.4 % 1 0 объект > поток 2017-03-21T10: 33: 23-04: 00Microsoft® Word 20102021-11-16T12: 13: 45-08: 002021-11-16T12: 13: 45-08: 00iText 4.2.0 от 1T3XTapplication / pdfuuid: 70e37b2c- bfb5-439b-b334-44ceb6082660uuid: 52da6cab-9216-4fb3-97ce-7e9aac3215f4uuid: 70e37b2c-bfb5-439b-b334-44ceb6082660

  • сохраненоxmp.iid: 35F70E5E2E11E7118E77A78F974450A22017-03-25T13: 10: 50 + 05: 30 Adobe Bridge CS6 (Windows) / метаданные
  • Wenkang Guo
  • Haibo Yin
  • Shuyin Wang
  • Чжифэн Хэ
  • конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток xXKo7 ﯘ? E @ `E {+ [SR # стр.% v @ yn} 9yO

    Разработка поликарбоксилатов на основе лигнина в качестве пластификатора цементного теста путем окисления перуксусной кислоты :: BioResources

    Kim, J.-C., Choi, J.-H., Kim, J.-H., Cho, S.-M., Park, S.-W., Cho, Y.-M., Park, С.-Й., Квак, Х.-В., Чой, И.-Г. (2020). « Разработка поликарбоксилатов на основе лигнина в качестве пластификатора для цементного теста путем окисления перуксусной кислоты », BioRes. 15 (4), 8133-8145.
    Abstract

    Крафт-лигнин (KL) был окислен перуксусной кислотой, которая образуется при смешивании уксусной кислоты и перекиси водорода, с получением поликарбоксилатов для использования в качестве пластификатора для цементного теста.Перуксусная кислота расщепляет ароматическую кольцевую структуру KL и вводит карбоксилатные группы со структурой цепи с разомкнутым кольцом. После окисления получали водорастворимую фракцию (Cx-lig), и эффективность Cx-lig в качестве пластификатора сравнивали с двумя коммерческими пластификаторами, лигносульфонатом (LS) и эфиром поликарбоксилата (PCE). В испытаниях на растворном растворе увеличение текучести цемента с использованием Cx-lig было больше, чем с LS и PCE. Для определения структуры Cx-lig использовали инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье, ядерный магнитный резонанс углерода-13, гель-проникающую хроматографию, элементный анализ и анализ плотности заряда.Учитывая все результаты, Cx-lig имел поликарбоксилатную структуру, содержащую множество карбоксилатных групп, и их высокая плотность заряда была ключевым фактором, который заставил Cx-lig увеличить текучесть цемента больше, чем LS или PCE.


    Скачать PDF
    Полная статья

    Разработка поликарбоксилатов на основе лигнина в качестве пластификатора для цементной пасты путем окисления надуксусной кислотой

    Чон-Чан Ким, a Джун-Хо Чой, b Чон-Хва Ким, b Сон-Мин Чо, b Sang-Woo Park, a Young-Min Cho, a Se -Yeong Park, c Hyo Won Kwak, a, d и In-Gyu Choi a, d *

    Крафт-лигнин (KL) был окислен перуксусной кислотой, которая образуется при смешивании уксусной кислоты и пероксида водорода, с получением поликарбоксилатов для использования в качестве пластификатора для цементного теста.Перуксусная кислота расщепляет ароматическую кольцевую структуру KL и вводит карбоксилатные группы со структурой цепи с разомкнутым кольцом. После окисления получали водорастворимую фракцию (Cx-lig), и эффективность Cx-lig в качестве пластификатора сравнивали с двумя коммерческими пластификаторами, лигносульфонатом (LS) и эфиром поликарбоксилата (PCE). В испытаниях на растворном растворе увеличение текучести цемента с использованием Cx-lig было больше, чем с LS и PCE. Для определения структуры Cx-lig использовали инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье, ядерный магнитный резонанс углерода-13, гель-проникающую хроматографию, элементный анализ и анализ плотности заряда.Учитывая все результаты, Cx-lig имел поликарбоксилатную структуру, содержащую множество карбоксилатных групп, и их высокая плотность заряда была ключевым фактором, который заставил Cx-lig увеличить текучесть цемента больше, чем LS или PCE.

    Ключевые слова: модификация крафт-лигнина; Окисление перуксусной кислоты; Поликарбоксилаты; Пластификатор; Плотность заряда

    Контактная информация: a: Департамент сельского хозяйства, 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 лесных и экологических наук, Кангвонский 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.ac.kr

    ВВЕДЕНИЕ

    Лигнин, один из основных компонентов древесной биомассы, представляет собой ароматический и гетерогенный полимер. Этот материал в основном состоит из трех типов монолигнолов: пара-кумарилового, кониферилового и синапилового спиртов. Во время различных процессов обработки и варки целлюлозы, таких как предварительная обработка органосольвом и крафт-варка, большое количество лигнина образуется в качестве побочного продукта, называемого техническим лигнином. Основываясь на стратегиях полного использования древесной биомассы, многие исследователи приложили заметные усилия для повышения экономической эффективности процессов и использования этих побочных продуктов путем изменения структуры лигнина и присоединения различных функциональных групп, таких как карбоксилатные группы (Figueiredo et al. .2017; Сан и др. . 2017), эпоксидные группы (Эль-Мансури и др. .2011; Фердосиан и др. .2012) и сульфонатные группы (Аро и Фатехи 2017; Гао и др. .2019). Следовательно, модифицированный лигнин использовался в различных формах, таких как мономеры полимеров, биопластические композиты, адсорбенты и цементные добавки (Ouyang et al .2009; He and Fatehi 2015; Zheng et al .2019).

    Крафт-лигнин (KL) составляет примерно 85% производимого лигнина и является побочным продуктом крафт-варки целлюлозы.Крафт-процесс производит целлюлозу с использованием сульфида натрия и гидроксида натрия. Во время крафт-варки гидросульфидные и гидроксидные анионы не только разлагают лигнин, но и изменяют его молекулярную структуру, включая добавление тиоловых групп (Chakar and Ragauskas 2004). Следовательно, связи β-арилового эфира уменьшаются, а связи C-C между ароматическими и алифатическими структурами увеличиваются. Из-за разрыва связей β-арилового эфира фенольные гидроксильные группы в структуре лигнина увеличиваются. Более того, эти связи C-C, которые нелегко расщепить без металлического катализатора (Zhao et al .2018), может предотвратить распад производных KL на небольшие молекулы. Такое поведение происходит из-за серы в KL, которая может легко дезактивировать металлический катализатор (Narani et al .2015). Эти связи C-C поддерживают структуру цепи после химических реакций, поскольку они слишком прочные, чтобы их можно было расщепить (Luo 2012).

    Карбоксилирование — это реакция, при которой карбоксилатные группы вводятся в химическую структуру. В частности, эта реакция полезна для создания отрицательно заряженных материалов для использования в качестве полимеров (Lee and Park 2000) или цементных добавок.Однако для карбоксилирования необходимо использовать подходящие катализаторы, такие как (2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-ил) оксил (ТЕМПО), кобальт или родий. Было проведено множество исследований по введению карбоксилатных групп в химическую структуру. Для присоединения карбоксилатных групп лучше использовать менее дорогие химические вещества, чем очень дорогие катализаторы. Во многих исследованиях изучалась химическая модификация перуксусной 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 перуксусной кислотой (Barros et al .2010)

    Пластификаторы, такие как лигносульфонат (LS) или поликарбоксилатный эфир (PCE), использовались для уменьшения количества добавленной воды в цементном тесте, что является преимуществом, поскольку вода снижает прочность затвердевшего цемента (Plank et al .2010; Хуанг и др. . 2018). LS является побочным продуктом сульфитной варки, но производство LS снизилось, поскольку процесс сульфитной варки был широко заменен крафт-варкой. Этот LS-материал увеличивает текучесть цемента при добавлении в цементное тесто за счет использования силы электростатического отталкивания, вызванной сульфонатными группами в его структуре. Между тем, PCE показывает хорошие характеристики в повышении текучести цементного теста. Его структура, называемая гребенчатой, состоит из двух частей: основной и боковых цепей.Первые содержат мало карбоксильных групп, которые должны адсорбироваться на поверхности цемента, а вторые вызывают стерические затруднения, которые являются основным механизмом увеличения текучести цемента для PCE. Однако его использование для этой цели дорого (Cecel и др. .2019), и было бы полезно заменить этот дорогой пластификатор.

    В этом исследовании простое окисление KL перуксусной кислотой, которое было получено смешиванием уксусной кислоты и пероксида водорода, дало KL структуру с разомкнутой цепью с карбоксилатными группами за счет расщепления ароматических колец и образовало водорастворимую фракцию (Cx-lig ), который смог действовать как пластификатор, диспергирующий частицы цемента.Текучесть цемента, вызванная Cx-lig, превышала текучесть, обусловленную коммерческим LS или PCE. Для выявления структуры Cx- лиг. На основании анализа структура Cx-lig была подобна структуре поликарбоксилатов, которые имеют много карбоксилатных групп.

    ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

    Материалы

    Лиственных пород KL был получен от Moorim P&P (Ульсан, Республика Корея).Для получения перуксусной кислоты использовали уксусную кислоту и перекись водорода, которые были закуплены у Samchun Chemical Co., Ltd. (Сеул, Республика Корея) и Daejung Chemicals & Metals Co., Ltd. (Сихын, Республика Корея) соответственно. 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 ЯМР 13 C выполняли с диметилсульфоксидом-d6 (ДМСО-d6, Sigma Aldrich).Для измерения текучести цемента был закуплен портландцемент (Asia Cement Co., Ltd, Сеул, Республика Корея). Лигносульфонат и ПХЭ были поставлены компанией Dongnam Co., Ltd. (Пхёнтхэк, Республика Корея).

    Методы

    Расчет содержания класоновского лигнина и растворимого в кислоте лигнина в KL

    Измерение содержания лигнина Класона и растворимого в кислоте лигнина в KL проводили в соответствии с NREL / TP-510-42618.

    Карбоксилирование KL

    Перуксусная кислота была произведена путем смешивания уксусной кислоты (99.5%) и перекись водорода (30%). Соотношение смешивания (1: 4, уксусная кислота: перекись водорода) было зафиксировано в соответствии с предыдущими исследованиями авторов, чтобы максимизировать концентрацию перуксусной кислоты (Park et al .2019). Смесь 1,8 г KL и 13,5 мл перуксусной кислоты реагировала при 70 ° C в течение 80 мин. После реакции в прореагировавший раствор вливали избыток воды. Следовательно, производные лигнина, которые не полностью прореагировали с перуксусной кислотой, выпали в осадок из-за изменения pH.Затем водорастворимые и нерастворимые фракции разделяли центрифугированием. Для удаления избытка уксусной кислоты и перекиси водорода водорастворимую фракцию подвергали диализу с помощью диализной трубки CelluSep h2 (Membrane Filtration Products, Inc., Сент-Сегин, Техас, США) в течение 24 часов с заменой воды каждые 12 часов. . 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 растворяли в 1 мл деионизированной воды при комнатной температуре отдельно.

    Структурная характеристика Сх-лига

    Спектры FT-IR были получены в диапазоне 4000 см -1 до 650 см -1 с 32 сканированием при спектральном разрешении 4 см -1 с использованием спектрометра Nicolet 6700 FT-IR (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США). Спектр атмосферы использовался в качестве эталона. Кроме того, KL и Cx-lig анализировали непосредственно на кристалле с ослабленным полным отражением ZnSe.

    Для выявления изменений в функциональных группах использовали ЯМР 13 C.Для этого анализа 60 мг каждого образца растворяли в 0,6 мл ДМСО-d6. Спектры ЯМР получали в течение 8 ч при 60 ° C с помощью ЯМР-спектрометра 600 МГц (AVANCE 600, Bruker, Billerica, MA, USA)

    .

    Перед анализом молекулярной массы KL было выполнено 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 ° C. Затем ацетилированный KL получали добавлением раствора в воду.Наконец, были осуществлены центрифугирование и сублимационная сушка с последующим ацетилированием. Для анализа ГПХ 20 мг твердого образца растворяли в 2 мл тетрагидрофурана, который был гидрофобной подвижной фазой. Фильтрацию проводили с помощью одноразового мембранного шприцевого фильтра 13JP050AN (Advantec, Токио, Япония). Среднечисловую молекулярную массу ( M n ), средневесовую молекулярную массу ( M w ) и индекс полидисперсности (PDI) анализировали с помощью детектора показателя преломления 1260 Infinity II (Agilent Technologies, Санта-Клара, Калифорния). , СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ).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, объем впрыска — 20 мкл. Для Cx-lig 20 мг образца растворяли в 2 мл деионизированной воды, которая была гидрофильной подвижной фазой. 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 основе предыдущих исследований (Lange et al., 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., Уолтем, Массачусетс, США). Содержание кислорода рассчитывали путем вычитания общих долей C, H, N и S из 100%.

    Анализ плотности заряда проводился 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 центрифугирование проводили на Mega 17R (Hanil Science Medical, Тэджон, Республика Корея) при 10000 об / мин в течение 10 мин. Затем 10 г раствора Cx-lig использовали для измерения плотности заряда. Стандартный раствор для титрования — поли (диаллилдиметиламмонийхлорид) с концентрацией 1 ммоль / л.Плотность заряда рассчитывалась по формуле. 1,

    q = vc / м (1)

    , где q — удельная плотность заряда (мэкв / г), v — объем титранта (мл), c — концентрация титранта (моль / л) и м — высушенная масса образца (г).

    Для сравнения текучести цемента после добавления пластификаторов было проведено испытание в таблице текучести в соответствии с KS L 5111 (2017). Портландцемент (600 г) и пластификатор (0.3 г Cx-lig, LS или PCE) смешивали с водой (159,7 г) для получения цементной пасты. Смесь осторожно перемешивали в течение 1 мин, а затем интенсивно перемешивали в течение 3 мин. Затем пасту выливали в форму для проточного стола, и стол опускали 25 раз для выравнивания пасты после удаления формы. Наконец, диаметр цементного теста был измерен в трех направлениях через центр цементного теста.

    РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

    Cx-лиг, в котором карбоксилатные группы были введены в KL, был получен окислением перуксусной кислоты, как показано на рис.2. KL не растворялся в деионизированной воде, но Cx-lig мог полностью растворяться в воде. Впоследствии Cx-lig был проанализирован, чтобы выявить его химическую структуру.

    Рис. 2. Внешний вид KL и Cx-lig (а) до и (б) после растворения в воде

    Класон лигнин и кислоторастворимый лигнин Содержание KL

    Для измерения содержания чистого лигнина в KL были рассчитаны содержания лигнина Класона и растворимого в кислоте лигнина (Таблица 1).

    Таблица 1. Класон лигнин и содержание растворимого в кислоте лигнина в KL

    Химический структурный анализ Cx-lig

    Наблюдались изменения в спектрах FT-IR KL и Cx-lig (рис. 3). Перед карбоксилированием перуксусной кислотой KL показал пики для метоксигрупп при 2915 см -1 и 2848 см -1 и ароматических кольцевых звеньев от 1620 см -1 до 1400 см -1 (Coates 2006). Однако после карбоксилирования пики ароматических звеньев и метоксигрупп стали слабее, потому что перуксусная кислота вводила карбоксилатные группы, реагируя с фенольными гидроксильными и метоксигруппами, в соответствии с механизмом, показанным на рис.1. Таким же образом пики поглощения гваяцильного кольца при 1322 см -1 и 1267 см -1 стали слабее после карбоксилирования. Первый относился к конденсированной структуре как сирингильных, так и гваяцильных единиц, а второй — для гваяцильных единиц (Boeriu et al , 2004). Этот результат показал, что перуксусная кислота взаимодействует с сирингильными и гваяцильными звеньями, что приводит к расщеплению кольца. Кроме того, пики для карбоксилатных групп появляются 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 интенсивности этих двух пиков превышали таковые для KL. Увеличение этих двух пиков указывает на то, что фенольные гидроксильные и метоксигруппы успешно окисляются, что приводит к введению карбоксилатных групп во время обработки перуксусной кислотой. Кроме того, предыдущее исследование авторов показало с помощью FT-IR-спектроскопии, что использование перуксусной кислоты является одним из способов получения производных лигнина с карбоксилатной группой (Park et al .2020).

    Фиг.3. ИК-Фурье-спектры KL и Cx-lig

    На фиг. 4 показаны спектры ЯМР 13 C KL и Cx-lig. Пики от 160 до 180 ppm были отнесены к углероду карбоксилатной группы. Для Cx-lig в этом диапазоне были широкие пики, потому что каждая карбоксилатная группа находилась в разном химическом окружении в структуре. По своей природе KL является гетерогенным полимером, поэтому атомы углерода находятся в различных химических средах (Gellerstedt and Robert 1987). По этой причине атомы углерода каждой карбоксилатной группы по-разному экранировались после карбоксилирования, так что появлялись широкие пики для карбоксилатных групп в спектрах ЯМР Cx-lig.Кроме того, пик при 126 м.д., который был отнесен к связи C = C, появился после карбоксилирования перуксусной кислотой. Этот результат означал, что конечный продукт имел две двойные связи в своей структуре 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 уменьшалась из-за реакции расщепления кольца перуксусной кислотой в соответствии с механизмом реакции.

    Рис. 4. 13 Спектры ЯМР C KL и Cx-lig

    Чтобы определить, были ли карбоксилатные группы введены в Cx-lig, был проведен элементный анализ. На фиг.5 представлены элементные составы KL и Cx-lig. В KL содержание C, O, H, N и S составляло 59,51%, 31,70%, 5,87%, 0,01% и 2,91% соответственно. Напротив, элементные отношения в Cx-lig для каждого атома составляли 49,78%, 45,26%, 4,19%, 0,13% и 1,25% соответственно.После карбоксилирования KL перуксусной кислотой содержание кислорода увеличивалось, что указывает на успешное карбоксилирование перуксусной кислотой. На аналогичных стадиях получали карбоксиметилированный KL древесины лиственных пород. После карбоксиметилирования для присоединения карбоксилатных групп к KL содержание кислорода увеличивалось (Konduri et al .2015). Более того, содержание серы снизилось, что указывает на то, что реакция отщепления тиола также происходит во время окисления перуксусной кислоты.

    Фиг.5. Элементный состав KL и Cx-lig

    Определенные GPC значения M n , M w и PDI KL, Cx-lig (без диализа) и Cx-lig (диализ) показаны в таблице 1. Карбоксилирование привело к значительному снижению PDI. M n KL был меньше, чем у Cx-lig (без диализа). Сообщалось, что перекись водорода способна делиться на два гидроксильных радикала с помощью иона металла (Zhou and Lu 2014).Эти радикалы атакуют молекулы лигнина и производят радикалы лигнина, которые обладают высокой реакционной способностью сталкиваться 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 (Kim and Kim 2018). Кроме того, Cx-lig (диализ) имел более M w , чем Cx-lig (без диализа). Этот результат означает, что M w можно было увеличить за счет диализа, который удаляет молекулы с низкой молекулярной массой.

    Таблица 2. M n , M w и PDI KL, Cx-lig (без диализа) и Cx-lig (диализ)

    Анализ плотности заряда Сх-лига

    Чтобы предвидеть 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 увеличения текучести цемента (He and Fatehi 2015).Когда к цементному тесту добавляли отрицательно заряженный материал, он адсорбировался на поверхности частиц цемента. Этот отрицательный заряд вызвал силу отталкивания между частицами цемента. Следовательно, отрицательно заряженные материалы смогли повысить текучесть цементного теста (Pérez-Nicolás et al .2016). Измеренные значения плотности заряда KL, LS и PCE составляли 0,00 мэкв / г, -1,19 мэкв / г и -0,08 мэкв / г, соответственно. Другие исследования показали аналогичные результаты для плотности заряда LS (Oveissi и Fatehi 2015; Aro and Fatehi 2017) и PCE (Plank и др. .2009 г.). Между тем плотность заряда Сх-лига составляла -1,94 мэкв / г, что было больше, чем значения для LS и PCE.

    Крафт-лигнин содержит несколько функциональных групп, которые указывают отрицательный или положительный заряд (Sjöström 1993), и его плотность заряда фактически равна нулю. LS является побочным продуктом сульфитной варки целлюлозы и имеет сульфонатную группу, что делает его отрицательно заряженным. Исходя из структуры LS, сульфонатная группа гетерогенно присоединена к области алифатической цепи (Lange et al .2013). По этой причине ЛС имел довольно высокую плотность заряда. По сравнению с LS, PCE имел гораздо меньшую плотность заряда. Этот результат объясняется тем, что PCE состоит из двух частей: отрицательно заряженной части и незаряженной части структуры цепи (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 того, как PCE адсорбируется на поверхность частицы цемента, незаряженная цепочечная структура вызывает стерические препятствия среди частиц цемента (Plank et al .2010). По этим причинам плотность заряда PCE не обязательно должна быть высокой. В Cx-lig ряд карбоксилатных групп был введен перуксусной 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 испытания раствора на столе.На рисунке 7 представлено сравнение диаметра цементной пасты при добавлении каждого пластификатора. Диаметр цементного теста без пластификатора составлял 177,00 ± 1,73 мм. Когда в цементную пасту добавляли каждый коммерческий пластификатор LS и PCE, их диаметры составляли 189,33 ± 4,16 мм и 199,67 ± 1,53 мм соответственно. По сравнению с коммерческими пластификаторами использование Cx-lig привело к увеличению диаметра цементной пасты (206,11 ± 1,36 мм).

    Рис. 7. Диаметр цементной пасты после добавления LS, PCE и Cx-lig

    Повышенная текучесть цемента с PCE была вызвана главным образом его разветвленной структурой и стерическими затруднениями.Напротив, LS в основном влияет на текучесть цемента за счет электростатического отталкивания (Qian and De Schutter 2018). Cx-lig содержал карбоксилатные группы в своей структуре, поэтому функциональные группы могли увеличивать текучесть цемента по типу LS, а не PCE. Многие исследования показали, что PCE хорошо работает в качестве пластификатора для увеличения текучести цемента за счет незаряженной гребенчатой ​​структуры (Shin et al .2008; Lei and Plank 2014; Chuang et al .2019). В этом эксперименте добавление Cx-lig, который демонстрировал большую плотность заряда, позволило повысить удобоукладываемость цементного теста.В заключение, этот результат демонстрирует, что увеличение плотности заряда может быть одним из способов увеличения текучести цемента.

    ВЫВОДЫ

    1. Поликарбоксилаты на основе крафт-лигнина (KL) смогли заменить коммерческие пластификаторы. Крафт-лигнин может быть модифицирован с использованием перуксусной кислоты, которая расщепляет ароматические кольца, что приводит к введению карбоксилатных групп для получения поликарбоксилатов для пластификатора.
    2. Из-за карбоксилатных групп Cx-lig показал большую плотность заряда, чем лигносульфонат (LS) и поликарбоксилатный эфир (PCE).Кроме того, Cx-lig обеспечивал большую обрабатываемость цемента, чем LS и PCE, при добавлении в цементное тесто.
    3. Плотность заряда была таким же важным фактором, как гребенчатая структура, для повышения удобоукладываемости цемента.

    БЛАГОДАРНОСТЬ

    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 содействия лесному хозяйству). Крафт-лигнин и товарные пластификаторы любезно предоставлены компаниями Moorim P&P (Ульсан, Республика Корея) и Dongnam Co., Ltd. (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 отбеливания на последней стадии перуксусной кислотой на проявление белизны и свойства эвкалиптовой целлюлозы», BioResources 5 (2), 881-898.DOI: 10.15376 / biores.5.2.881-898

    Боериу, 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., Кардозу, Ф. А., и Джон, В. М. (2019). «Расход добавки суперпластификатора для различных цементов и их эффективность вяжущего», Revista IBRACON de Estruturas e Materiais 12 (6), 1260-1287.DOI: 10.1590 / s1983-419520100003

    Чакар, Ф. С., и Рагаускас, А. Дж. (2004). «Обзор текущего и будущего химического процесса крафт-лигнина из древесины хвойных пород», Industrial CCrops and Products 20 (2), 131-141. DOI: 10.1016 / j.indcrop.2004.04.016

    Чен, Ю., Цзоу, К., Масталерз, М., Ху, С., Гасавей, К., Тао, X. (2015). «Применение инфракрасной спектроскопии с преобразованием микро-Фурье (FTIR) в геологических науках — обзор», International Journal of Molecular Sciences 16 (12), 30223-30250.DOI: 10.3390 / ijms161226227

    Chuang, P.-H., Tseng, Y.-H., Fang, Y., Gui, M., Ma, X., and Luo, J. (2019). «Влияние длины боковой цепи на поликарбоксилатный суперпластификатор в водном растворе: вычислительное исследование», Полимеры 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, Hoboken, NJ, USA, pp.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.

    Фердосиан Ф., Юань З., Андерсон М. и Сюй К. С. (2012). «Химически модифицированный лигнин путем эпоксидирования и его термические свойства», Журнал науки и технологий для лесных продуктов и процессов, 2 (4), 11-15.

    Фигейредо, П., Ферро, К., Кемелл, М., Лю, З., Кириазис, А., Линтинен, К., Флориндо, Х.Ф., Или-Каухалуома, Дж., Хирвонен, Дж., Костиайнен, М.А., и Сантос, Х.А. (2017). «Функционализация наночастиц карбоксилированного лигнина для направленной и чувствительной к pH доставки противоопухолевых препаратов», Nanomedicine 12 (21), 2581-2596. DOI: 10.2217 / nnm-2017-0219

    Гао В., Инвуд Дж. П. У. и Фатехи П. (2019). «Сульфирование фенолированного крафт-лигнина для получения водорастворимых продуктов», Журнал химии и технологии древесины 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 У. и Фатехи П. (2015). «Приготовление сульфометилированного крафт-лигнина мягкой 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 Yong, Q. (2018). «Получение лигносульфонатов из лигнинов биоперерабатывающих заводов сульфометилированием и их применение в качестве восстановителя воды для бетона», Полимеры 10 (8). DOI: 10.3390 / polym10080841

    ISO / DIS 13885-3 (2020). «Гель-проникающая хроматография (ГПХ) — Часть 3: Вода как элюент», Международная организация по стандартизации, Женева, Швейцария.

    Ким, К. Х., и Ким, С. С. (2018). «Недавние усилия по предотвращению нежелательных реакций от фракционирования до деполимеризации лигнина: к максимальному увеличению 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 расхода для испытаний гидравлического цемента», Корейская ассоциация стандартов, Сеул, Республика Корея.

    Ланге, Х., Децина, 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 молекулярных масс лигнинов: пересмотр критических аспектов для повышения их полезности при разработке новых материалов», ASC Sustainable Chemistry & Engineering 4, 5167-5180. DOI: 10.1021 / acssuschemeng.6b00929

    Ли, М. Ю., и Парк, В. Х. (2000). «Получение бактериальных сополиэфиров с улучшенной гидрофильностью путем карбоксилирования», Macromolecular Chemistry and Physics 201 (18), 2771-2774.DOI: 10.1002 / 1521-3935 (20001201) 201: 18 <2771 :: AID-MACP2771> 3.0.CO; 2-V

    Лей, Л., Планк, Дж. (2014). «Синтез и свойства поликарбоксилатного суперпластификатора на основе винилового эфира для бетона, обладающего устойчивостью к глине», Industrial & Engineering Chemistry Research 53 (3), 1048-1055. DOI: 10.1021 / ie4035913

    Лу, Й., Лу, Й.-К., Ху, Х.-К., Се, Ф.-Дж., Вэй, Х.-Й., и Фань, X. (2017). «Структурная характеристика лигнина и продуктов его разложения с помощью спектроскопических методов», Спектроскопический журнал 2017.DOI: 10.1155 / 2017/8951658

    Ло, Я.-Р. (2012). «Энергии диссоциации связи», в: CRC Handbook of Chemistry and Physics , WM Haynes, DR Lide и TJ Bruno (ред.), CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, США, 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 катализаторов NiW и NiMo на носителе в сверхкритическом метаноле», Green Chemistry 17 (11), 5046-5057.DOI: 10.1039 / c5gc01643f

    Оуян, X., Кэ, L., Qiu, X., Guo, Y., и Pang, Y. (2009). «Сульфирование щелочного лигнина и его возможное использование в диспергаторах для цемента», Journal of Dispersion Science and Technology 30 (1), 1-6. DOI: 10.1080 / 019326473560

    Овейси, Ф., Фатехи, П. (2015). «Характеристика четырех различных лигнинов как первый шаг к определению подходящих областей применения», Journal of Applied Polymer Science 132 (32).DOI: 10.1002 / app.42336

    Пак, С.-Й., 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

    Park, S.-Y., Choi, J. -H., Kim, J.-H., Cho, S.-M., Yeon, S., Jeong, H., Lee, SM, and Choi, И.-Г. (2020). «Индуцированная перуксусной кислотой солюбилизация крафт-лигнина 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, Дж. М., Сирера, Р., и Альварес, С. Дж. И. (2016). «Исследование эффективности суперпластификаторов PNS и LS в 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 бетоне сверхвысокой прочности: важность совместимости PCE с дымом кремнезема», Journal of Advanced Concrete Technology 7 (1), 5-12.DOI: 10.3151 / jact.7.5

    Планк, Дж., Чимин, Д., Келлер, Х., Хессле, Ф. В., и Зейдл, В. (2010). «Основные механизмы внедрения поликарбоксилата в C 3 A гидратных фаз и роль сульфата, присутствующего в цементе», Cement and Concrete Research 40 (1), 45-57. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2009.08.013

    Цянь Ю., Де Шуттер Г. (2018). «Различные эффекты суперпластификатора NSF и PCE на адсорбцию, динамический предел текучести и тиксотропию цементных паст», Материалы 11 (5).DOI: 10.3390 / ma11050695

    Shin, J.-Y., Hong, J.-S., Suh, J.-K., and Lee, Y.-S. (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

    Sjöström, E. (1993). Древесная химия: основы и приложения , 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 отвердитель для повышения прочности и ударной вязкости эпоксидной смолы», Макромолекулярные материалы и инженерия 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 конструирование энергетических материалов с помощью неметаллических каталитических реакций углерод-углеродного расщепления / связывания с выделением оксима», журнал Американского химического общества, 140 (10), 3560-3563.DOI: 10.1021 / jacs.8b01260

    Zheng, T., Zheng, D., Qiu, X., Yang, D., Fan, L., and Zheng, J. (2019). «Новый суперпластификатор на основе поликарбоксилата на основе лигнина в форме разветвленных лап: приготовление, характеристики и механизм», Cement and Concrete Research 119, 89-101.