CC BY
3
A, UNiVERSUM:
№ 12 (129)_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2024 г.
DOI - 10.32743/UniTech.2024.129.12.18890 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЛАСТИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК
Камилов Хабибилла Хамидович
д-р техн. наук, профессор кафедры Технология строительных материалов и конструкций, Ташкентского архитектурно-строительного университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Абдазов Дилшод Рахмаджон угли
ассистент кафедры Технология строительных материалов и конструкций, Ташкентского архитектурно-строительного университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
DETERMINATION OF THE EFFICIENCY OF PLASTICIZING ADDITIVES
Khabibilla Kamilov
Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Technology of Building Materials and Structures, Tashkent University of Architecture and Civil Engineering, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Dilshod Abdazov
Assistant of the Department of Technology of Building Materials and Structures, Tashkent University of Architecture and Civil Engineering, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье представлен анализ эффективности различных пластифицирующих добавок на основе портландцемента ЦЕМ I 42.5 Н. Исследование включает четыре суперпластификатора: PR-196, RS-1, Poliplast 956 и Chryso Delta 6328. Эксперименты проводились по методикам DIN 1015-3 2007 и «мини конус». Анализ данных показал, что PR-196 обладает максимальной эффективностью благодаря сильному электростатическому отталкиванию и стерическим эффектам, обеспечивая значительное улучшение текучести цементной пасты. RS-1 и Poliplast 956 показали стабильную мобильность смеси, а Chryso Delta 6328 продемонстрировал наименьшую эффективность. Полученные результаты подчеркивают важность выбора подходящей добавки для оптимизации свойств бетонных смесей.
ABSTRACT
The study evaluates the efficiency of various plasticizing additives in improving the rheological properties of cement pastes. Portland cement CEM I 42.5 N and four superplasticizers—PR-196, RS-1, Poliplast 956, and Chryso Delta 6328—were investigated. The experiments followed DIN 1015-3 2007 methodology and the mini-cone test. The results demonstrate that PR-196 exhibits the highest efficiency, attributed to its strong electrostatic repulsion and steric hindrance, leading to significant flowability enhancement. RS-1 and Poliplast 956 provide stable workability over extended periods, while Chryso Delta 6328 shows the least effectiveness. The findings highlight the critical role of selecting suitable superplasticizers to optimize the performance characteristics of cement-based materials.
Ключевые слова: портландцемент, суперпластификатор, реологические свойства, мини конус, поликарбоксилат, лигносульфонат.
Keywords: portlandcement, superplasticizer, rheological properties, mini slump, polycarboxylate, lignosulphonate
Введение
Определение эффективности пластифицирующих добавок является важным аспектом при разработке и использовании бетонных смесей. Пластификаторы представляют собой химические вещества, которые
добавляются в бетон для улучшения его пластичности и удобоукладываемости, без необходимости увеличивать количество воды в смеси. Эффективность пластифицирующих добавок определяется их способностью обеспечивать необходимую текучесть бетона
Библиографическое описание: Абдазов Д.Р., Камилов Х.Х. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЛАСТИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 12(129). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/18890
при минимальных изменениях в его водоцементном соотношении и прочностных характеристиках.
Суперпластификаторы являются важнейшими добавками в строительной отрасли, так как они играют ключевую роль в улучшении удобоукладывае-мости и эксплуатационных характеристик бетонных смесей. Эффективность суперпластификаторов определяется различными факторами, включая их химическую структуру, дозировку и специфику применения. Было проведено множество исследований, направленных на оценку и сравнение эффективности различных типов суперпластификаторов в различных цементных системах.
Одно из исследований было посвящено эффективности текучести гребневидных суперпластификаторов, а также влиянию анионной функции, длины боковых цепей и степени прививки на их характеристики [1]. Результаты и обсуждения этого исследования проливают свет на то, как эти факторы влияют на эффективность суперпластификаторов в улучшении реологических свойств бетонных смесей.
Другое исследование изучало влияние химической структуры суперпластификаторов на их эффективность, определяя реологические параметры и теплоту гидратации цементных паст [2]. Целью исследования было установить корреляцию между молекулярной структурой и эффективностью суперпластификаторов в повышении удобоукладываемости цементных материалов.
Помимо химической структуры, дозировка суперпластификаторов также играет важную роль в определении их эффективности. Одно из исследований оценивало влияние различных суперпластификаторов и замедлителей на свойства цементных материалов, анализируя химический состав золы-уноса и шлаков, использованных в работе [3]. Результаты предоставили ценные данные об оптимальной дозировке суперпластификаторов для достижения требуемых свойств бетонных смесей.
Аналогично, другое исследование рассматривало влияние содержания сульфат-ионов на работу суперпластификаторов на основе малеиновой кислоты и поликарбоксилатов [4]. Анализируя эффективность суперпластификаторов при различных концентрациях сульфат-ионов, исследование подчеркнуло важность учета внешних факторов, которые могут повлиять на их работу в бетонных смесях.
декабрь, 2024 г.
Кроме того, тип цемента, используемый в бетонных смесях, также может влиять на эффективность суперпластификаторов. Одно из исследований анализировало PCE-суперпластификаторы для различных типов цемента, используя тест "маршевого конуса" [5]. Оценивая свежие и механические свойства бетонных смесей, это исследование предоставило ценные данные об оптимальной дозировке суперпластификаторов для различных типов цемента.
Еще одно исследование было посвящено эффективности суперпластификаторов на основе сульфонафталина формальдегида в портландцементе путем измерения вязкости цементных паст и количества свободного суперпластификатора [6]. Результаты подчеркнули важность контроля содержания суперпластификаторов в цементных смесях для обеспечения их оптимальной работы.
Цель исследования является определение эффективности пластифицирующих добавок.
Материалы и методы исследования
В исследованиях использовалось портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н завода АО «Кизилкумцемент».
Также в исследованиях использовалось четыре суперпластификатора таких как, поликарбоксилатный суперпластификаторы PR-196 и RS-1, сульфонафталин формальдегидовый суперпластификатор Polyplast 956 и смешенный лигносульфоната и поликарбоксилата суперпластификатор Chryso Delta 6328.
В исследованиях эксперименты по определению эффективности пластифицирующих добавок проводились по методике DIN 1015-3 2007 и по методике «мини конус».
На графике (рис.1) представлены показатели расплыва мини-конуса для различных суперпластификаторов: PR-196, RS-1, Poliplast 956 и Chryso Delta 6328. Показатель расплыва мини-конуса отражает текучесть и реологические свойства цементной пасты, а также способность суперпластификаторов снижать водоцементное отношение при сохранении необходимой подвижности. Чем выше значение расплыва, тем эффективнее суперпластификатор улучшает удобоукладываемость цементной смеси.
Рисунок 1. Показатели расплыва мини-конуса суперпластификаторов. 1-PR-196; 2-RS-1; 3-Poliplast 956; 4-Chryso Delta 6328
PR-196 демонстрирует наибольший показатель расплыва на пике среди всех суперпластификаторов, что указывает на его высокую эффективность в создании электростатического отталкивания и стери-ческого препятствия между частицами цемента, предотвращая агрегацию и обеспечивая максимальное растекание смеси. На последней стадии показано некоторое снижение расплыва, что может свидетельствовать о начале взаимодействия частиц или частичной потере диспергирующего эффекта. RS-1 показывает более низкие показатели расплыва по сравнению с PR-196, но его кривая стабильно растет, достигая плато ближе к финальной стадии. Это может указывать на менее интенсивное начальное диспергирующее действие, но с поддержанием текучести на хорошем уровне в течение длительного времени, что полезно для задач, где требуется устойчивая текучесть без резких изменений. Poliplast 956 демонстрирует стабильное увеличение расплыва с плавным выходом на плато и более высокими значениями на промежуточных стадиях, что указывает на эффективное поддержание подвижности. Такой результат может быть связан с оптимальным сочетанием электростатического отталкивания и стерического эффекта, что позволяет поддерживать стабильное состояние системы на протяжении всего периода. Chryso Delta 6328 показывает наименьший показатель расплыва среди всех суперпластификаторов. Хотя на начальной стадии наблюдается умеренный рост, кривая быстро достигает плато и остается на низком уровне, что может свидетельствовать о слабом диспергирующем эффекте
или ограниченной способности к поддержанию длительной подвижности. Возможно, Chryso Delta 6328 имеет менее выраженные электростатические и стери-ческие эффекты, что приводит к менее интенсивной дисперсии и меньшей эффективности в улучшении текучести смеси. Сравнительный анализ показывает, что PR-196 является наиболее эффективным суперпластификатором, обеспечивающим максимальный расплыв на средних стадиях измерений за счет сильного электростатического и стерического воздействия. RS-1 и Poliplast 956 обеспечивают стабильную текучесть на более длительных временных интервалах, хотя их максимальные значения расплыва ниже, чем у PR-196. Chryso Delta 6328, демонстрируя наименьший эффект на расплыв, может быть менее подходящим для задач, требующих высокой подвижности цементной пасты.
Общая тенденция, представленная на графике (рис.2), указывает на положительную корреляцию между увеличением дозировки суперпластификаторов и увеличением расплыва конуса. Это типично для суперпластификаторов, так как их основная функция заключается в улучшении
удобоукладываемости цементных паст за счет снижения водопотребности и увеличения текучести. Все представленные суперпластификаторы показывают различную степень эффективности при увеличении дозировки, что позволяет провести сравнительный анализ их воздействия на свойства цементных паст.
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 Дозировка СП,%
Рисунок 2. Расплыв конуса по DIN 1015-3
RS-1 показывает наибольшую эффективность среди всех исследованных добавок. Линия, представляющая его влияние на расплыв, демонстрирует резкое увеличение при дозировках от 0,05% до 0,12%. Уже при 0,06% расплыв достигает 26 мм, что выше, чем у остальных суперпластификаторов на этой стадии. При увеличении дозировки до 0,12% достигается максимальный расплыв почти в 29 мм. Это свидетельствует о высокой эффективности RS-1 в улучшении текучести цементной пасты даже при относительно малых дозировках, что делает его экономически выгодным и предпочтительным для применения в составах, требующих минимальных добавок для достижения максимального эффекта.
PR-196 показывает схожие с RS-1 результаты, особенно при более высоких дозировках (0,10-0,12%). На уровне 0,12% расплыв PR-196 практически совпадает с RS-1, что говорит о схожей эффективности при высоких дозах. Однако на низких дозировках его эффективность чуть ниже по сравнению с RS-1. На малых дозировках (0,05-0,07%) расплыв составляет около 24 мм, что заметно меньше, чем у RS-1. Тем не менее, этот суперпластификатор показывает стабильный и равномерный прирост расплыва по мере увеличения дозировки, что свидетельствует о его высокой пригодности для применения в составах, требующих постепенного увеличения удобоукладываемости.
Poliplast 956 демонстрирует более плавное увеличение расплыва по сравнению с RS-1 и PR-196. На низких дозировках (0,05-0,07%) Poliplast 956 даже немного превосходит PR-196, однако по мере увеличения дозировки его эффективность начинает отставать. На уровне 0,12% расплыв Poliplast 956
составляет чуть менее 28 мм, что ниже, чем у PR-196 и RS-1. Это может свидетельствовать о том, что данный суперпластификатор обладает более выраженным эффектом при начальных дозировках, но его способность увеличивать текучесть снижается при более высоких дозах. Полипласт может быть эффективным выбором в тех случаях, когда требуется умеренное улучшение текучести при сравнительно низких дозах суперпластификатора.
Chryso Delta 6328 демонстрирует наименьшую эффективность среди всех исследуемых добавок. При дозировке 0,12% расплыв составляет всего около 26 мм, что значительно ниже, чем у остальных суперпластификаторов. На низких дозировках (0,05-0,07%) расплыв Chryso Delta 6328 варьируется в пределах 22-23 мм, что также заметно меньше, чем у других добавок. Это указывает на то, что данный суперпластификатор требует значительных дозировок для достижения уровня расплыва, сравнимого с остальными добавками. Следовательно, его применение может оказаться не таким экономически эффективным, как использование других суперпластификаторов, особенно в тех случаях, когда необходимо добиться высокого уровня текучести при минимальной дозировке.
Выводы
PR-196 показал наивысшую эффективность среди всех исследуемых суперпластификаторов, демонстрируя значительное увеличение текучести цементной пасты за счет сильного электростатического отталкивания и стерического эффекта.
RS-1 обеспечил стабильную текучесть смеси на протяжении длительного времени, что делает его
предпочтительным для задач, требующих долговременной подвижности.
Poliplast 956 проявил эффективное улучшение удобоукладываемости на начальных стадиях, однако его эффективность снижается при увеличении дозировки.
Chryso Delta 6328 продемонстрировал наименьшую эффективность среди исследованных добавок,
что может ограничивать его применение в составах, требующих высокой подвижности цементной пасты.
Анализ результатов подтверждает, что выбор суперпластификатора должен учитывать специфические требования к удобоукладываемости и экономической эффективности смеси.
Список литературы:
1. Florent Dalas, Sylvie Pourchet, André Nonat, David Rinaldi, Serge Sabio, Martin Mosquet, Fluidizing efficiency of comb-like superplasticizers: The effect of the anionic function, the side chain length and the grafting degree, Cement and Concrete Research, Volume 71, 2015, Pages 115-123, ISSN 0008-8846, https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.02.001
2. Elzbieta Janowska-Renkas, The effect of superplasticizers' chemical structure on their efficiency in cement pastes, Construction and Building Materials, Volume 38, 2013, Pages 1204-1210, ISSN 0950-0618, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.09.032
3. Bong, S.H.; Nematollahi, B.; Nazari, A.; Xia, M.; Sanjayan, J. Efficiency of Different Superplasticizers and Retarders on Properties of 'One-Part' Fly Ash-Slag Blended Geopolymers with Different Activators. Materials 2019, 12, 3410. https://doi.org/10.3390/ma12203410
4. Janowska-Renkas E. Impact of Sulphate Ions Content on Performance of Maleic and Acrylic Superplasticizers in Cement Paste. Materials (Basel). 2021 May 20;14(10):2683. doi: 10.3390/ma14102683. PMID: 34065457; PMCID: PMC8161209
5. Kumar, Rahul & Verma, Manvendra & Dev, Nirendra. (2024). Analysis of PCE-based Superplasticiser for the Different Types of Cement using Marsh Cone Test. Evergreen. 11. 665-672. 10.5109/7183337
6. Mannonen, Risto & Penttala, Vesa. (1996). The efficiency of SNF-type superplasticiser in Portland cement pastes.
