Пластификатор для цемента: Пластификатор для цемента: какой лучше выбрать?

Содержание

Пластификатор для цемента: какой лучше выбрать?

Пластификатор для цемента – это собирательное наименование целого ряда специальных добавок в бетон и цементные растворы различного назначения. С помощью правильно выбранного пластификатора бетону и цементным растворам придают особые технологические свойства и улучшают характеристики готовых конструкций.

СодержаниеСвернуть

Для его нужен пластификатор для цемента?

Добавляя в жидкий бетон или цементный раствор пластификатор для цемента определенного вида, строители достигают следующих положительных свойств материала и конечного изделия, которых невозможно добиться внесением сухих присадок и добавок: удобоукладываемость, пластичность, подвижность, тиксотропность, сульфатостойкость, водостойкость, плотность и ряд других свойств. В частности пластификаторы разных видов:

  • Значительно улучшают подвижность материала – снижают потребное количество затворителя в среднем на 20%, что существенно улучшает качество раствора;
  • Ощутимо уменьшают трудозатраты при высоком качестве заливки или нанесения;
  • Препятствуют коррозии стальной арматуры и элементов теплого пола;
  • Ускоряют процесс набора прочности и высыхания;
  • Уменьшают пористость, чем значительно увеличивают прочность, долговечность и стойкость конструкции к вредным атмосферным факторам.

В зависимости от достигаемого эффекта все виды пластификаторов делят на 4 основных типа: суперсильные, сильные, средние и слабые. Рассмотрим характеристики и назначение типов пластификаторов подробнее.

Суперсильные модифицирующие добавки

Материалы этого типа производят на основе продуктов конденсации нафталина, сульфата натрия, формальдегида и серной кислоты. Позволяют изменять показатели пластичности на несколько уровней (к примеру марку П1 улучшить до марки П6). При этом это никоим образом не ухудшает прочность и плотность ЖБИ. Кроме того суперсильные добавки создают «отталкивающий» эффект, улучшающий качество раствора, в разы увеличивают подвижность (от 3 до 4 порядков), применяются при любых бетонных и «цементных» работах: объемной заливке конструкций, обустройстве стяжки пола, штукатурных работах и пр.

Сильные модифицирующие добавки

Это модифицирующие вещества на основе лигносульфоната, акриловых полимеров и солей. Повышают пластичность с марки П1 до марки П4, увеличивают тиксотропность и удобоукладываемость растворов на основе цемента. Максимальный эффект достигается при вибрации заливаемого сооружения. При этом пластификация материала достигается за счет абсорбции на физическом уровне и так называемом «сглаживании» зерен. Сфера применения: строительство объемных фундаментов, штукатурные работы, формовка ЖБИ;

Средние модифицирующие добавки

Рынок модификаторов этого типа представлен материалами на основе лигносульфатов повышающих подвижность смеси с марки П1 до П3, увеличивающих водонепроницаемость и стойкость к воздействию веществ содержащих хлориды и сульфаты. Область применения: строительство цоколей и фундаментов зданий и сооружений;

Слабые модифицирующие добавки

Основу веществ этого типа составляют метилселиконаты щелочных металлов: фтора, калия и натрия. Добавляя их в цементные растворы можно добиться увеличения пластичности не более чем на 1 пункт. В то же время слабые модифицирующие добавки значительно увеличивают водонепроницаемость бетона, вплоть до 100% гидрофобности. Особой популярностью пользуются пластификаторы на основе «жидкого стекла» отличающиеся высокой гидроизоляцией и стойкостью к кислотам. При растворении в пропорции с «затворяющей» водой 1:5-1:10 «жидкостекольные» модификаторы обеспечивают ма5симальную прочность и отличную тиксотропность бетонных и цементных растворов.

Частные случаи применения модифицирующих добавок

При заливке «теплого» пола, зачастую проявляются дефекты качества раствора – следствие возможного перепада температуры. Это существенно нарушает структуру стяжки и уменьшает предел прочности на изгиб. Для увеличения прочности монтажа деталей и элементов теплого пола в цементный раствор добавляют специальный пластификатор: MasterTherm или С3.

Штукатурные растворы должны иметь хорошую пластичность и при этом не терять прочность. Чтобы обеспечить эти свойства, ранее, в штукатурные растворы добавляли известь. На данный момент времени ввиду того что появились более эффективные материалы – пластификаторы для цементной штукатурки, от извести полностью отказались и используют современные модифицирующие материалы, более удобные и безопасные для работы, значительно сокращающие трудозатраты и существенно увеличивающие тиксотропность, при всех прочих равных условиях.

Популярные пластификаторы

Наименование Фасовка, ходовая Средневзвешенная цена, рубли
С-3 5 литров 250
MasterTherm 5 литров 260-270
Жидкое стекло 10 литров 355
Противоморозный состав 5 литров 110
Дибутилфталат 5 килограмм 1 540
Смоляная добавка ДЭГ 1 5 килограмм 450
Супер пластификатор Д5 1 килограмм 110

При возведении неответственных конструкций, как правило, в частном строительстве допускается применение в качестве модифицирующих добавок обычного стирального порошка, жидкого мыла или средства для мойки посуды «Фейри».

Пластификатор для цементного раствора своими руками

Большинство из нас, так или иначе, сталкивались с такой разновидностью строительных смесей как цементный раствор и даже работали с ним. Для новичков эта работа может быть даже непосильной, так как работа с ним требует наличия определённых навыков и немалой физической подготовки. Многие могут наблюдать образование сколов и трещин спустя относительно небольшой промежуток времени, после окончания строительных или ремонтных работ. Появляется острая необходимость найти способ сделать материал более эластичным, для чего и принято использовать различного рода пластификаторы.
Строительство зданий и сооружений подразумевает использование немалого количества цементной смеси. К её выбору следует отнестись крайне осторожно, так как материал должен быть наивысшего качества и при этом правильно храниться, что немало важно для последующей работы с ним. Для существенной экономии бюджета, такой материал как пластификатор, большинство умельцев предпочитают делать самостоятельно, тем самым не затрачивая дополнительные средства на дорогостоящие добавки и комплектующие.

Что представляет собой современный пластификатор

Большинство словарей трактует этот материал как некое вещество, имеющее полимерную основу, и при этом способное придать эластичность материалам, что позволяет максимально облегчить работу с самим раствором. Найти необходимый раствор не составит труда, но вот его стоимость может существенно подорвать имеющейся семейный бюджет. Для тех, кто планирует приобрести пластификатор в магазинах, следует запастись дополнительными средствами и временем.

Основные качества пластификаторов:

  • укладка состава в формы существенно облегчается;
  • увеличивается подвижность;
  • полностью исключается проникновение влаги;
  • увеличение показателей прочности за счёт более сильного сцепления арматуры и смеси;
  • водный расход существенно уменьшается;
  • при этом влага не будет отделяться от смеси, образовывая тем самым новый слой;
  • повышение стойкости к температурным колебаниям и дополнительная стойкость к появлению сколов и трещин;
  • срок использования готового состава, также увеличится.

Существует множество несложных способов сделать подобный материал самостоятельно, так зачем платить там, где можно сэкономить? Для изготовления смеси самостоятельно следует чётко придерживаться указанных рекомендаций, которые позволят получить наилучший результат.

Для достижения высоких показателей, используемый материал должен обладать рядом таких характеристик:

  • температура обработки должна быть значительно выше той, которая необходима для его разложения;
  • консистенция не должна относится к категории летучих;
  • химически стойкие;
  • нетоксичные.

Материалы, используемые при изготовлении пластификаторов

Умельцы не понаслышке знают, что для того чтобы сделать раствор более эластичным в него необходимо плеснуть немного жидкого мыла. Этим способом пользовались ещё наши дедушки, результат работы которых можно наблюдать и по сей день. Некоторые добавляли гашеную известь, жидкие порошки или обычный шампунь. В то время было принято руководствоваться исключительно опытом полученным методом проб и ошибок, но как ни странно, эти способы пользуются немалой популярностью, и по сей день. Впервые, в качестве пластификатора был использован обычный куриный белок.

Благодаря самостоятельному изготовлению можно сэкономить значительную сумму. Но главным здесь является вовсе не экономия, а качество изготавливаемого вещества, которое состоит из шлакоблока, керамзитблока, пенобетона или теплоблока, что в значительной степени улучшает его долговечность и устойчивость. Без наличия определённой сноровки человеку, впервые занявшегося самостоятельным замесом, будет весьма сложно приспособиться.

Материалы, используемые для изготовления пластификатора:

  • обычный шампунь;
  • жидкое мыло;
  • известь;
  • стиральный порошок.

Для значительного упрощения процесса кладки, использовался яичный белок, который способен в значительной степени увеличить продолжительность эксплуатации любого здания. Эта технология приравнивалась к семейной тайне, которая передавалась по наследству от одного умельца к другому. Благодаря современному развитию средств массовой информации, найти этот рецепт не составит особого труда.

Как готовится раствор

Нет единого рецепта приготовления данного раствора, так как чётких пропорций попросту не существует. А вот рекомендаций достаточно много и к ним необходимо прислушаться.
На мешок цемента добавляется жидкое мыло, объём которого приравнивается к 250 мл. Это позволит раствору засыхать медленнее, тем самым продлевая работу с таковым до трёх часов и сведя на нет возможность появления трещин и сколов после. Оба компонента относятся к категории щелочных. Если добавить мыло в уже готовый раствор, то эффект будет практически не заметен. Его следует добавлять в самом начале приготовления смеси, дабы оно не успело осесть слоем на керамзите, тем самым потеряв свои первоначальные качества. Если речь идёт об изготовлении неответственных конструкций, то расход цемента существенно сократится.
Качественное мыло прекрасно подойдёт в случае, если основным компонентом будет выступать керамзитблок. Мыльная субстанция обволакивает каждую гранулу, тем самым улучшая её сцепление с бетоном в дальнейшем. Не стоит использовать большое количество воды, дабы потом не появилась необходимость добавлять ещё цемента. В этом вам и поможет обычное жидкое мыло. Если его не использовать то временные затраты отведённые на смешивание компонентов возрастут. Сам процесс намокания длится не более 15 секунд, после чего пена полностью покроет керамзит, а пену уже успокоит цемент. Тем самым можно упростить процесс изготовления блоков из керамзита.
Для получения более клейкой субстанции принято использовать гашеную известь, которая сделает кладку более гладкой и равномерной. Существенным недостатком может стать пена, которая образуется в случае, если производится замес в бетономешалке. Следует использовать те средства, которые бы при смешивании не давали большого количества пены. В противном случае придётся ожидать момента, когда пена осядет самостоятельно.

Стоит обратить внимание

Многолетний опыт показал, что в качестве пластификатора лучше использовать мыло, так как оно позволяет бетону застывать на несколько часов дольше обычного. Этот аспект, в полной мере смогут оценить только те люди, которые планируют заливать большую поверхность. Проведённые опыты показали, что к температурным перепадам такой состав более чем терпим. Не имеет значение, в какую погоду вы решили заливать фундамент, будь то жаркое лето или первые морозы, мыльный раствор предотвратит образование трещин и неравномерного просыхания слоёв.

Другие альтернативы пластификаторов в виде добавок

Если учесть большой процент самостоятельности, можно в значительной мере уменьшить не только расходную часть бюджета, но и улучшить качество используемого материала и кладки в целом. Однако не стоит забывать о ряде факторов, которые так или иначе вынудят приобрести добавки, изготовление которых в домашних условиях попросту не представляется возможным. Стоит предварительно ознакомиться с рядом другой продукции, дабы узнать, какие ещё добавки способны придать конструкции такие же качества.

Способные ускорить процесс затвердевания

Подобные элементы принято использовать в случае, если речь идёт о кладки с таких материалов как:

  • керамзитоблоки;
  • теплоблоки;
  • шлакоблоки;
  • пенобетон.

В этом случае качество кладки можно проверить лишь скоростью застывания основного слоя. Примером может служить монолитная чаша бетона в комплекте с объединённой опалубкой. Изначально дают просохнуть именно дну образовавшегося бассейна. Использование упомянутых выше добавок поможет в значительной степени сократить время полного просыхания этого слоя. Зимой такой материал также будет весьма актуален. Набор прочности материала замедляется в условиях низкой температуры, чего можно избежать, зная какой материал поможет ускорить процесс высыхания.

Способные замедлить процесс затвердевания

Подобные элементы имеет смысл использовать в случаях, когда действия привычного пластификатора не достаточно. Примером может служить длительная транспортировка до конечного пункта назначения. Дополнительный элемент способен выиграть необходимое время. Но таких результатов можно добиться только с использованием дорогих смесей, которые изготовить самостоятельно у себя дома, практически невозможно. Зачастую это различные водопонизители и дополнительные компоненты.

Способные обогатить раствор большим количеством кислорода

При использовании подобных элементом не является редкостью образование обычных пузырьков с воздухом. Этот эффект позволяет увеличить показатели морозостойкости вещества, ведь при низкой температуре маленькие пузырьки могут с лёгкостью превратиться в полноценные поры. Способ пользуется популярностью, когда есть необходимость залить фундамент, который всегда будет находиться в минусовом температурном режиме. Но прочность самого бетона при этом сильно пострадает. Во избежание неприятностей необходимо уменьшить объём используемой воды или добавить в раствор залы. Материал хоть и не пользуется особой популярностью у строителей, но, тем не менее, способен полностью оградить материал от влаги поступающей извне.

Способные противостоять крепким морозам

Такого рода элементы понадобятся в случае проведения кладки с использованием бетона в условиях минусовой температуры. Некоторые добавки помогут избежать дополнительных затрат, которые в других случаях, были бы направленны на подогрев промёрзшей конструкции. Материал позволяет работать при температуре вплоть до -25 градусов. Такие добавки помогут не замёрзнуть жидкости, которая входит в состав основного раствора.

Выбираем пластификатор для цементного раствора: классификация, расход, цены

Сделать цементный раствор более пластичным и улучшить его удобоукладываемость можно и простым добавлением воды, рискуя спровоцировать расслоение и понижение марки готового монолита. Так что строители предпочитают другие способы. На помощь им приходят различные пластификаторы, введение которых позволяет решить ту или иную проблему укладки бетона. При этом количество доливаемой жидкости зачастую может быть даже уменьшено, что пойдет только на пользу прочностным показателям.

Оглавление:

  1. Классификация пластификаторов и их описание
  2. Обзор популярных добавок
  3. Средняя стоимость разных марок

Виды

Специалисты классифицируют пластификаторы по составу, ведь действующие компоненты определяют то или иное воздействие модификаторов на цементный раствор. Это могут быть меламин, соли карбоновых кислот, соединения кремния, лигносульфонаты и различные ПАВ. Самим же строителям удобнее ориентироваться по принципу их работы:

  • Каталитические.

Ускоряют схватывание смеси и первичный набор прочности, когда возникает необходимость сжать сроки проведения работ, а длительный процесс гидратации цемента не позволяет перейти к следующему этапу. Также подобные пластификаторы нередко вводятся в растворы зимой для уменьшения энергозатрат на обогрев монолита.

Довольно большая группа пластификаторов, избавляющая от мелких воздушных пузырьков в растворе, делая монолит более прочным и водостойким. При этом его пластичность только улучшается.

  • Воздухововлекающие.

Совсем иначе на цементный раствор действуют вспенивающие добавки. Они, напротив, позволяют получить поризованный искусственный камень, стойкий к термическим деформациям.

  • Суперпластификаторы.

Универсальные добавки, которые улучшают способность цементного вяжущего к поглощению жидкостей. Благодаря их применению можно решить проблему высолов, химической коррозии закладных и армирующих металлических элементов в теле бетона, а самому монолиту придать дополнительную морозостойкость.

По одному названию уже можно определить, для чего нужен пластификатор такого типа – для работы при низких температурах, когда нормальная гидратация цемента замедляется или полностью останавливается. Он не позволяет воде в растворе замерзнуть прежде, чем произойдет схватывание бетона, препятствует расслоению, да и набор прочности заметно ускоряет. В результате даже удается получить более крепкий монолит, чем при нормальном твердении – марку можно улучшить на 1-2 класса.

Эффективность перечисленных добавок также поддается классификации. По этому параметру их делят на 4 группы:

1. Суперсильные.

Ядовитые, но весьма действенные вещества на основе формальдегида, фенолов и нафталина. Любой такой пластификатор для раствора способен в несколько раз увеличить его пластичность с П1 вплоть до максимальных П6, что будет кстати при работе с выравнивающими составами, а также при выполнении объемной заливки.

2. Сильные.

Производятся из полимеров и акрилатов. По сравнению с предыдущим типом пластификаторов повышают подвижность смеси с П1 только до П4. При этом цементный раствор одновременно приобретает свойство тиксотропности, то есть не сползает при нанесении на вертикальную поверхность, но становится отзывчивым к виброуплотнению. Такие пластификаторы используют при заливке фундаментов, формовочных изделий, а также для штукатурки и ремсмесей. Сильные добавки прекрасно показывают себя и при создании стяжки с подогревом.

3. Средние.

Здесь используется технический лигносульфонат ЛСТ. Но его влияние на подвижность смесей впечатляющим не назовешь – при изначальном показателе П1 пластификатор строительного раствора способен улучшить марку только до уровня П3. Зато с ним готовый монолит приобретает гидрофобность, а также устойчивость к агрессивным соединениям хлора и серы. Идеальный вариант для заливки фундаментов и подземных конструкций своими силами.

4. Слабые.

В них за основу берутся органические вещества – соединения кремния (вроде жидкого стекла), обладающие к тому же стойкостью к кислым средам. Максимум, на что способен такой пластификатор для бетона – улучшить его удобоукладываемость на единицу. Зато гидроизоляционные характеристики монолитов возрастают многократно.

Обзор добавок и их особенностей

Используется с кладочными и штукатурными составами, увеличивая время подвижности смеси. Действует как воздухововлекающая добавка, предотвращает растрескивание застывшего слоя и успешно борется с высолами. При этом позволяет сократить расход цемента при том же объеме работ. На мешок вяжущего (50 кг) вводят от 75 до 150 мл пластификатора.

Специальный состав для упрочнения стяжки теплого пола. Ускоряет растворение цемента и улучшает подвижность, одновременно удаляя излишки воздуха. В результате получается плотная, водонепроницаемая и очень гладкая поверхность с хорошими показателями теплоотдачи. Он просто добавляется в воду, которой затворяется цементный раствор, и, по отзывам, при размешивании количество необходимой жидкости сокращается процентов на 10-15.

  • Суперпластификатор С-3.

Действует комплексно, улучшая структуру бетона и текучесть смеси. При этом позволяет использовать в растворе на четверть меньше вяжущего для получения той же марки. Считается морально устаревшим, но при этом до сих пор пользуется спросом благодаря невысокой стоимости. Расход: 250-350 г на мешок цемента.

Представитель нового поколения суперпластификаторов повышает гидрофобность монолита и не допускает расслаивания раствора. Заслужил немало положительных отзывов за свою эффективность и удобство в работе, хотя по цене считается отнюдь не дешевым. Иногда используется как антифриз (до -5°С) и способен увеличить класс водонепроницаемости бетона на 2-4 пункта. Расход модификатора: 0,25-0,5 л на 50 кг цемента.

Пластификатор для кладочного раствора увеличивает жизнеспособность смеси в жаркую погоду, а также повышает морозостойкость готового шва. Его рекомендуется применять, если вы впервые делаете кладку своими руками или работаете с сильно впитывающими блоками (газосиликат, пенобетон). Расход: 200-500 г на 100 кг цемента.

Стоимость

Марка Объем упаковки Цена, рубли
Coral MasterTherm 5 л 270
Sika Mix Plus 5 кг 910
С-3 25 кг 1480
Хардпласт 10 л 1040
Винсол 1 кг 560

Можно изготовить простенький пластификатор своими руками. Конечно, он не будет иметь широкий спектр действия, а лишь улучшит подвижность смеси, но и обойдется недорого. Для этого берут обычный клей ПВА, жидкое мыло или разбавленный стиральный порошок. Самостоятельно приготовленный пластификатор вводят из расчета 200 мл на мешок цемента, чтобы увеличить жизнеспособность раствора до 3 ч.

Как сделать пластификатор для бетона своими руками?

Пластификаторами для бетона называют специальные присадки-добавки, которые улучшают характеристики готовой смеси – повышают пластичность и «жидкотекучесть», что благоприятно сказывается на процессе заливки.

При этом можно приготовить пластификатор для бетона своими руками, который практически ничем не отличается от «фабричного». Учитывая высокую стоимость фабричных пластификаторов, приводим здесь несколько простых рецептов их приготовления в домашних условиях.

Как приготовить пластификатор для бетона?

  • Рецепт первый. Добавляем жидкое мыло или шампунь. Этот импровизированный пластификатор вводится одновременно с затворением водой. Расход средства от 200 до 250 мл на мешок цемента массой 50 кг (далее «мешок»). Порцию жидкого мыла или шампуня добавляют в воду, хорошо размешивают,  после чего выливают в емкость для приготовления бетона. Далее в емкость добавляют порцию цемента, наполнителя и все тщательно перемешивают. Важно! Количество воды для затворения необходимо сократить на количество добавленного пластификатора;
  • Рецепт второй. Добавляем стиральный порошок. Расход порошка на мешок – от 100 до 150 граммов. Порошок предварительно растворить теплой водой, после чего добавить в основную «порцию» воды для затворения. Вылить в емкость для замешивания бетона, добавить цемент, наполнитель, все тщательно перемешать.

Важно! Указанные растворы пластификаторов на воде обязательно выливаются первыми. Перемешивание смеси следует вести очень аккуратно. Это позволит избежать возникновения большого количества пены, которая в больших количествах весьма отрицательно влияет на качество бетона.

Недостатки «мыльных» пластификаторов:

  • Появление на поверхности бетонных конструкций соляных разводов, так называемых «высолов»;
  • Поверхность бетона не покрывается защитной водоотталкивающей пленкой;
  • Мыльные растворы препятствуют образованию микропузырьков воздуха в толще залитой конструкции, что существенно затрудняет «миграцию» воды. Следствие – бетон быстро намокает и в условиях слабого проветривания или без антисептической обработки быстро покрывается плесневыми грибками.

Существует еще два простейших рецепта, которые широко применялись строительными трестами и частными застройщиками в советское время, когда фабричные пластификаторы еще не существовали в природе или были недоступны.

  • Рецепт третий. Добавляем известь-пушонку (гашеную). Гашеная известь увеличивает клейкость, эластичность и бактерицидные свойства кладочным растворам. То есть добавляет «сцепляющих» свойств и предотвращает появление плесневых грибков. Известь-пушонку добавляют при замешивании раствора из расчета не более 15-20% от веса цемента;
  • Рецепт четвертый. Добавляем эмульсию поливинилацетата в воде (клей ПВА). Данная технология до сих пор широко применяется в дачном строительстве и ремонтных работах в гаражах и квартирах. Добавление клея ПВА улучшает подвижность раствора, существенно увеличивает его прочность и придает водоотталкивающие свойства. Как и в предыдущих рецептах, пластификатор вводится при затворении водой из расчета 0,2 кг клея ПВА на 1 ведро раствора.

Пластификаторы для цементного раствора (бетона)

Состав бетона известен – вода, наполнитель, вяжущее вещество. Однако три базовых компонента при смешении дают раствор с ограниченными рабочими характеристиками. С целью улучшения качеств бетонной смеси используются различные пластифицирующие добавки.

Прежде рассмотрим процесс формирования бетонного камня. Прочность бетону обеспечивает гидратация цемента – химический процесс, в ходе которого минералы в составе цементного вяжущего реагируют с атмосферной углекислотой в присутствии воды. Результат – надежная кристаллическая структура, связывающая зерна наполнителя (щебня, песка, керамзита и пр.). Цементное молочко после химического реагирования и испарения воды становится цементным камнем, имеющим немного меньший объем. В результате зерна наполнителя оказываются соединенными лишь частично. Большое количество таких пор в бетонном монолите ухудшает прочность блока на сжатие.

Для уменьшения порообразования необходимо улучшить подвижность смеси бетона, тогда зерна наполнителя будут скользить между собой под влиянием силы тяжести и самоуплотнятся по максимуму. Кроме того, укладку текучей смеси производить значительно проще – она заполнит опалубочный ящик с минимумом усилий.

Улучшить подвижность бетонной смеси возможно тремя способами:

  • влить больше воды. Но прочность бетона при этом снизится – вода испарится, оставив множество полостей;
  • повысить содержание цемента. Вяжущее послужит смазкой наполнителю и улучшит его уплотнение. Однако гидратация цемента сопровождается усадкой, что потребует закладки в опалубку большего объема раствора, чем требуется. Наконец, возрастут затраты на бетонные работы;
  • ввести в раствор вещество, способствующее скольжению зерен наполнителя. Именно такие добавки называются пластификаторами.

Подручные пластификаторы для бетона

Средства, применяемые в быту, вполне годятся на роль пластификатора – моющие, красящие и даже клеящие:

  • Шампунь, жидкое мыло. В качестве пластификатора используется в расчете 200 мл на 50 кг цемента. Вводится на этапе затвердения смеси.
  • Порошок стиральный. Хорошая замена заводским пластификаторам. Добавляется в теплую воду, затем в бетономешалку к остальным компонентам раствора. Пропорции – 100-150 г на мешок цемента.
  • Известь гашеная. Пропорция введения известки-пушенки в бетонный раствор для его пластификации – 20% от количества цемента. Помимо улучшения подвижности, пушенка улучшит бактерицидные качества бетона, снижая вероятность появления плесени.
  • Поливинилацетатный клей. Для улучшения подвижности в ведро раствора следует влить 200 г ПВА. Эта добавка также улучшит прочностные и водостойкие характеристики бетонного камня.

Пластификаторы «супер» и «гипер»

Независимо от начальной «приставки», заводские пластификаторы обладают общим набором функций. Разница в наименовании связана с полимерами, входящими в состав пластифицирующего средства – «суперы» основаны на меламиновых полимерах, «гиперы» на поликарбоксилатных, поэтому их эффективность выше.

Категория Группа Эффективность действия
Изменение осадки, см Уменьшение водопотребности равноподвижных смесей, %
I Суперпластификатор от 2-3 до 20 не менее 20
II Сильный пластификатор от 2-3 до 4-20 10
III Средний пластификатор от 2-3 до 8-14 5
IV Слабый пластификатор от 2-3 до 6-8 менее 5

На примере качеств, придаваемых бетонному раствору распространенным пластификатором С-3, исследуем возможности пластифицирующих добавок к бетону.

  1. Экономия цемента. Получить бетон желаемой прочности на сжатие можно при меньшем объеме цемента – на 15%. Одновременно на 30-35% уменьшается количество воды, требуемой для затвердения смеси.
  2. Улучшение подвижности. Бетонная смесь с добавлением C-3 пластификатора приобретает марку П5 по удобоукладываемости – допускается отливка в узкие формы, имеющие плотное армирование. Соответственно, не нужна виброукладка.
  3. Снижение усадки. Благодаря максимальному уплотнению зерен уплотнителя, достигаемому подвижностью смеси, линейные размеры бетонного блока при гидратации меняются слабо.
  4. Повышение прочности. Введение суперпластификатора в раствор бетона с фиксированным пескоцементным соотношением дает 25% рост итоговой прочности. Причина – сокращение числа пор в бетонном камне.
  5. Улучшение морозостойкости. Это качество достигается благодаря малому количеству пор. При проникновении в бетонный камень вода образует меньшее число кристаллов при замерзании, а значит, будет меньше повреждений бетонного монолита, вызванных расширением замерзающей воды.
  6. Замедление схватывания. Данное свойство С-3 пластификатора будет полезно, если требуется миксерная транспортировка бетона. При необходимости быстрого набора прочности в смесь вводится спецсредство, ускоряющее твердение.

Пластифицирующие добавки следует добавлять в воду, иначе равномерно распределить пластификатор в составе бетонной смеси будет затруднительно.

Если вы строите дом и вам требуется большое количество ровных и недорогих пеноблоков, компания-производитель «БЛОКСНАБ» обеспечит вас нужным материалом с доставкой. Звоните!

Какая пропорция пластификатора к цементу?

Для получения действительно хорошего результата в виде прочного материала, который прослужит вам не один сезон, в общую массу необходимо добавить специальные вещества, получившие название пластификаторы. Это вещества, обеспечивающие пластичность бетонной смеси, и не ухудшающие качество готового бетона.

Запомните: в домашних условиях не старайтесь приготовить раствор без пластификатора – деньги на ветер.

Какие пластификаторы бывают?

Виды пластификаторов:

  • гидрофильные;
  • гидрофобные.

И те, и другие повышают пластичность, текучесть готового раствора.

Плюсы использования пластификаторов:

  1. Повышается пластичность смеси.
  2. Экономия цемента.
  3. Повышается прочность готовых изделий в среднем на 25%.
  4. Не нужно использовать виброуплотнители и другие добавки для уплотнения бетонного раствора.
  5. Повышается текучесть готовой бетонной смеси, что способствует расширению зоны применения таких смесей.
  6. Повышенная водонепроницаемость готовых изделий.
  7. Устойчивость к низким температурам и механическим воздействиям.

Какой пластификатор выбрать, и какое количество добавить?

Строительная промышленность предлагает сегодня огромный выбор различных добавок и пластификаторов. Совсем не нужно знать их, достаточно соблюдать несколько правил.

Во-первых, выбирайте только известные марки-производители, во-вторых, подробно читайте, что написано на этикетке, и какие свойства можно ожидать. И, конечно, лучше всего приобретать состав в специализированных магазинах, имеющих все сертификаты качества на данную продукцию.

Большую обеспокоенность у многих вызывает вопрос, какая пропорция пластификатора к цементу будет создавать необходимый перечень свойств

ВАЖНО ЗНАТЬ: практически все популярные пластификаторы добавляются в бетонные смеси в виде водного раствора с различной рабочей концентрацией вещества:

  • полипласт СП-1 в количестве 0,4 – 0,8% сухого вещества (400-800 г на 100 кг цемента) от массы цемента;
  • пластификатор С-3 – 0,25-0,7 % (250-700 г на 100 кг цемента) от массы цемента;
  • жидкое мыло – 0,5 – 1%, не более. На ведро цемента – 1-2 столовые ложки.

На самом деле, все пропорции применяемых пластификаторов зависят от области применения будущего раствора. Например, в популярном материале арболит пропорции опилок к цементу, зависят от того, какой арболит мы хотим получить на выходе: конструкционный, либо теплоизоляционный.

Пластификатор для кладочного раствора своими руками: видео

Цементный кладочный раствор – старое, проверенное изобретение. Но современные технологии не стоят на месте. И производители стройматериалов неустанно трудятся над улучшением качеств составов для кладки. Сегодня в продаже имеется масса специальных добавок для растворов, или, как их еще называют, пластификаторов. Как их правильно выбирать и использовать, мы подробно рассмотрим в этой публикации.

Для чего нужен пластификатор?

Основное назначение пластификаторов – совершенствовать технологические характеристики кладочных растворов. Однако не все так просто, у этих добавок довольно узконаправленный функционал. Иными словами, каждый вид пластификаторов нацелен на решение какой-то конкретной проблемы.

Соответственно делать выбор в каждой конкретной ситуации следует, в первую очередь исходя из основной функции, которую выполняет тот или иной пластификатор.

Итак, основные функции пластификаторов:

  • Уменьшение усадки растворов.
  • Снижение уровня содержания воды в составе.
  • Продление «жизни» приготовленного кладочного раствора.
  • Придание раствору эластичности и упрощение процесса кладки.
  • Предотвращение образования трещин.
  • Повышение уровня прочности смеси.
  • Профилактика расслаивания растворов.

Типы пластификаторов

Исходя из своего назначения и функционала все добавки для растворов делятся на несколько типов.

Ускорители

Данные пластификаторы вводятся в цементный раствор для ускорения процесса отвердения. Параллельно они увеличивают прочность состава. Рекомендуются при проведении работ в холодные периоды, а также при сокращенном сроке строительства.

Такие добавки позволяют создать легкий бетон, так что при этом не страдает прочность и надежность состава.

Замедлители

Действие этих присадок – прямо противоположно описанному выше. Их используют, когда необходимо продлить период схватывания бетонной массы.

Кроме того, данные добавки:

  • Защищают раствор от расслоения.
  • Снижают степень усадки.
  • Повышают прочностные характеристики.
  • Позволяют уменьшить долю цемента в растворах.

Морозостойкие

Благодаря специальным компонентам такие добавки делают возможной работу при низких температурах – до -20С.

Некоторые присадки (типа карбоната кальция) позволяют бетонной смеси отлично затвердевать без потерь качества даже при морозе в -30С.

Суперприсадки

Их еще называют суперпластификаторами.

Такой  пластификатор для цемента обладает массой положительных свойств:

  • Увеличивает продолжительность периода схватывания растворов в 4 раза, что обеспечивает более комфортную работу мастера, без спешки.
  • Дает возможность экономить цемент – до 50кг/м3.
  • Улучшает показатели прочности на 25%.

Соотношение данных пластификаторов в растворе относительно доли цемента составляет 0,8-1,5%.

Пластификатор для цементного раствора своими руками

Современные добавки для цементных растворов можно приобрести в любом строймагазине. О том, как и применять, производители подробно описывают в инструкциях.

Цена таких пластификаторов довольно высока. Однако она является гарантией того, что все ингредиенты, входящие в их состав, действительно качественные.

Тем не менее пластификатор для раствора для кладки можно изготовить самостоятельно.

Итак, разберемся, какие вещества могут выполнять роль пластификаторов в кладочных растворах:

  • Яичные желтки. Такая добавка довольна распространена в сельской местности. Включение в состав яичных желтков делает раствор более пластичным, а также повышает прочность смеси.
  • Стиральный порошок – увеличивает показатели твердости. Вводится в раствор в разведенном с водой виде в соотношении 110-140гр на 1мешок с цементом.
  • Жидкое мыло (шампунь) – ускоряют процесс затвердевания бетона в среднем на 2часа. Мыло или шампунь добавляют на начальной стадии приготовления раствора в соотношении 200гр на 50кг цемента.
  • Порошки винилацетата и стиролакрила – вводятся для повышения уровня влагостойкости раствора, а также для повышения прочности и эластичности. Расход – до10-12% от количества цемента.
  • Клей ПВА – служит улучшения влагостойких качеств растворов. На ведро цемента берут 250мл ПВА.

Пластификатор для раствора: пропорции

Приведем еще несколько рецептов пластификаторов собственного производства. Их можно использовать для улучшения качественных характеристик кладочных растворов. Пропорции будем приводить исходя из того, сколько пластификатора на ведро цемента потребуется.

  • Фейри или другой гель для мыться посуды – придаст смеси пластичность. Нужно 2ст.л.
  • Гашеная известь – улучшает показатели пластичности раствора, придает ему прочность, устойчивость к температурным перепадам, предотвращает растрескивание. Потребуется 2кг.
  • Про свойства порошка для стирки мы уже писали. В перерасчете на ведро цемента нужно 2ст.л.
  • Хозяйственное мыло – также направлено на повышение пластичности смесей. Потребуется 2ст.л.

Данные добавки предварительно растворяют в воде, а уже затем вводят в состав растворов.

Лучший пластификатор для бетонных столешниц, раковин, мебели и плитки — Школа дизайна бетона

Все, что подразумевает его название, да и некоторые другие, у нас нет никаких сомнений в том, чтобы называть TBP тем, чем он является.

Что такое Maker Mix для смесей в мешках, TBP для пластификаторов. Это невероятно универсальный продукт, подходящий для всех типов смесей.

Прошли дни покупки и дозирования нескольких пластификаторов для разных типов смесей! И скатертью дорога! Поскольку ТБФ представляет собой порошок, он чрезвычайно стабилен в любых условиях магазина и имеет неограниченный срок хранения.

Проще говоря, The. Лучший. Пластификатор. Всегда!

Это модифицированный эфир поликарбоновой кислоты, оптимизированный для пластификации. Он обеспечивает очень быстрое диспергирование с исключительными способностями к уменьшению количества воды. Он очень эффективен при низких дозах с замедлением от легкой до низкой при более высоких дозах. Это означает, что вы получите улучшенное раннее развитие силы.

НАИЛУЧШИЙ ПЛАСТИКАТОР дозируется 0,1% — 1,0% на основе портландцемента. Я обнаружил, что 0.2% — хорошая отправная точка, и часто бывает достаточно для очень текучей самоуплотняющейся бетонной смеси. Вы всегда должны стараться поддерживать бетонную смесь на уровне 60–65 ° F / 15,5–18,3 ° C. Вы делаете это, заменяя часть воды вашей смеси льдом — сколько меняется в зависимости от сезона, но рекомендуется вести журнал с датой, температурой воздуха в магазине и количеством льда, используемого в вашей смеси, чтобы вы могли лучше набрать необходимое количество льда. Как всегда, каждый микс и магазин разные, поэтому вам следует провести тесты, чтобы определить наилучшую скорость загрузки, прежде чем использовать ЛУЧШИЙ ПЛАСТИКАТОР в клиентском проекте.

Величины загрузки

0,1% = 0,001 фунта ЛУЧШЕГО ПЛАСТИФИКАТОРА на фунт портландцемента

0,2% = 0,002 фунта НАИЛУЧШЕГО ПЛАСТИКАТОРА на фунт портландцемента

0,3% фунтов НАИЛУЧШЕГО ПЛАСТИФИКАТОРА на фунт портландцемента

0,4% = 0,004 фунта НАИЛУЧШЕГО ПЛАСТИФИКАТОРА на фунт портландцемента

0,5% = 0,005 фунта НАИЛУЧШЕГО ПЛАСТИКАТОРА на фунт портландцемента

.6% = 0,006 фунта НАИЛУЧШЕГО ПЛАСТИФИКАТОРА на фунт портландцемента

0,7% = 0,007 фунта НАИЛУЧШЕГО ПЛАСТИФИКАТОРА на фунт портландцемента

0,8% = 0,008 фунта НАИЛУЧШЕГО ПЛАСТИФИКАТОРА на фунт портландцемента Цемент

0,9% = 0,009 фунта НАИЛУЧШЕГО ПЛАСТИФИКАТОРА на фунт портландцемента

1,0% = 0,010 фунта НАИЛУЧШЕГО ПЛАСТИФИКАТОРА на фунт портландцемента

Например, если ваша смесь требует 23,5 фунта Портландцемент, и вы собираетесь дозировать ЛУЧШИЙ ПЛАСТИКАТОР со скоростью загрузки 0.На 2% вы бы умножили 23,5 x 0,002 = 0,047 фунта ЛУЧШЕГО ПЛАСТИФИКАТОРА (при таких небольших количествах я предпочитаю переводить его в граммы для точности при дозировании, поэтому 21 г).

* Цена включает доставку 50 долларов США, если стоимость доставки выше, мы выставим вам счет на дополнительную сумму. Для международных заказов, пожалуйста, свяжитесь с нами для уточнения цены.

Щелкните здесь , чтобы загрузить SDS

Суперпластификатор: типы, преимущества и недостатки

Суперпластификаторы (СП) также известны как высокодисперсные водоредукторы, которые используются 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% или более.

Это химические добавки, которые добавляют в бетон для улучшения его текучести, они помогают уменьшить количество воды в бетоне и улучшить прочность и долговечность бетона.

Они позволяют снизить содержание воды без потери удобоукладываемости.

Здесь мы узнаем о суперпластификаторе, типах суперпластификаторов, преимуществах и недостатках суперпластификатора.

Введение в суперпластификатор:

Суперпластификатор также известен как высокодисперсный водоредуктор, он позволяет получать текучий бетон с высокой удобоукладываемостью.

Он обладает эффективностью диспергирования мелкозернистых частиц, таких как цемент, летучая зола, измельченный гранулированный доменный шлак и кремнезем.

Увеличивают осадку для облегчения укладки, создают более плотный и прочный бетон.

Типы суперпластификаторов:

1. Конденсаты сульфированного меламина — формальдегида (SME):

Конденсаты сульфированного меламиноформальдегида часто являются предпочтительными суперпластификаторами в производстве сборных железобетонных изделий, поскольку они не ухудшают схватывание цемента.

2. Конденсаты сульфированного нафталина и формальдегида (SNF):

Сульфированный нафталин формальдегид — это высокопроизводительный восстановитель воды.

3. Модифицированные лигносульфонаты (MLS):

Лигносульфонаты или сульфированные лигнины представляют собой водорастворимые анионные полиэлектролитные полимеры, они являются побочными продуктами древесной массы при сульфитной варке целлюлозы.

Поликарбоксилатный суперпластификатор — карбоксилированные сополимеры акрилового эфира (CAEC):

Поликарбоксилатные суперпластики, также известные как высококачественные восстановители воды, это химические вещества, которые используются там, где требуются хорошо диспергированные суспензии частиц.

Эти полимеры используются в качестве диспергаторов, чтобы избежать агрегации частиц с целью улучшения характеристик текучести или реологии твердых материалов, таких как суспензии.

Суперпластификаторы в основном используются при перекачивании бетона, заливке сильно армированных элементов и сборных железобетонных элементов.

Преимущества суперпластификатора:

1. Суперпластификаторы снижают содержание воды.

2. Уменьшает содержание цемента.

3.Также увеличивает удобоукладываемость бетона.

4. Снижает проницаемость бетона.

5. Легко размещаются.

6. Увеличенные долгосрочные сроки.

7. Развивает раннюю силу.

Недостатки суперпластификатора:

1. Потери при оседании больше, чем у обычного бетона.

2. Добавочная стоимость примеси.

3. Увеличивают воздухововлечение в бетон.

Использование суперпластификатора:

  • Суперпластификаторы диспергируют цемент, обеспечивая пластмассам более высокую начальную прочность, чем у свободного бетона с таким же соотношением W / C.
  • Замедлители схватывания — это аддукторы, которые вызывают задержку схватывания влажных бетонных смесей.
  • Воздуховоды добавляются к твердым формам миллионов небольших неслипающихся пузырьков воздуха, поэтому образующиеся намеренно пузырьки называются перфорированным воздухом.
 Также прочтите: Papercrete, Geosynthetics, Geotextile & Admixture 

Заключение:

Высокоэффективный суперпластификатор может быть приготовлен с использованием биополимерного хитозана в качестве исходного материала по химическим свойствам.

Это значительно улучшает прочность высокопрочного бетона с присутствием микрокремнезема.

Пластификатор — Designing Buildings Wiki

Пластификаторы (добавки или диспергаторы) — это вещества, добавляемые к таким материалам, как цементные растворы (а также к штукатурке и бетону) для снижения вязкости и пластичности, а также повышения удобоукладываемости и рабочих характеристик. В случае строительного раствора они делают смесь более эластичной и легче поддерживать постоянную толщину раствора.В свою очередь, это может означать, что каменщики могут положить больше кирпичей, чем могли бы.

На рынке имеются многочисленные типы пластификаторов для повышения удобоукладываемости. Обычно они работают, замедляя схватывание строительного раствора и обеспечивая воздухововлечение для улучшения удобоукладываемости. Они также могут помочь предотвратить усадку раствора, которая, если она произойдет, не только не будет выглядеть неприглядно в швах раствора, но также может привести к проникновению воды. Чрезмерное использование пластификатора может отрицательно повлиять на раствор.

Известь, добавляемая в строительные растворы, хорошо известна тем, что придает им мягкую, похожую на замазку консистенцию, которая может облегчить их работу и замедлить их схватывание. Воздухововлекающие пластификаторы при использовании в правильных пропорциях могут иметь аналогичный эффект и иногда используются для замены извести в смеси.

NB Пластификаторы также могут использоваться в пластмассах. Для получения дополнительной информации см .: Пластификация.

Жидкость для мытья посуды обычно используется в качестве пластификатора в цементном растворе.Однако считается, что это влияет на долговременную структурную целостность раствора, так как может добавлять слишком много воздуха, создавая пузыри. Поверхностно-активные вещества в жидкости для мытья посуды также могут образовывать пену при использовании в избытке. Эти пузырьки могут наполняться влагой зимой, а замерзание может вызвать расширение пор, растрескивание и разрушение строительного раствора. Тем не менее, это очень распространенная практика в Великобритании и используется при обучении кладке кирпича, поскольку она может предотвратить схватывание раствора, чтобы его можно было повторно обработать или использовать повторно.

Использование жидкости для мытья посуды не рекомендуется многими профессионалами, а также Ассоциацией разработчиков кирпича, которая заявляет: «Не следует использовать жидкости для мытья посуды и любые добавки, содержащие хлорид кальция, поскольку они могут ослабить раствор и способствовать образованию высолов. окрашивание ».

Суперпластификаторы бетона играют жизненно важную роль в улучшении качества и снижении стоимости строительства. Суперпластификаторы особенно подходят для производства высокопрочного бетона для строительства.Это химические добавки, которые обладают способностью снижать водопоглощение в пределах от 5,0% до 40,0% в бетонных смесях.

Для получения дополнительной информации см .: Суперпластификаторы для бетона.

См. Также: Добавки в бетон.

См. Также «Пластификация».

пластификатор


Пластификаторы — это добавки, повышающие пластичность или текучесть материала, в который они добавлены, к ним относятся пластмассы, цемент, бетон, стеновые плиты и глиняные тела.Хотя одни и те же составы часто используются как для пластиков, так и для бетонов, желаемый эффект немного отличается.

Пластификаторы для бетона смягчают смесь до ее затвердевания, увеличивая ее удобоукладываемость или уменьшая количество воды, и обычно не предназначены для воздействия на свойства конечного продукта после его затвердевания.

Пластификаторы для стеновых плит повышают текучесть смеси, снижая расход воды и, таким образом, уменьшая энергию для сушки плиты.

Пластификаторы для пластмасс смягчают конечный продукт, повышая его гибкость.

Дополнительные рекомендуемые знания

Пластификаторы для производства бетона

Суперпластификаторы или Высококачественные восстановители воды или Диспергаторы — это химические добавки, которые можно добавлять в бетонные смеси для улучшения удобоукладываемости. Прочность бетона обратно пропорциональна количеству добавленной воды или водоцементному (в / ц) соотношению.Чтобы получить более прочный бетон, добавляется меньше воды, что делает бетонную смесь очень неработоспособной и трудной для перемешивания, что требует использования пластификаторов, водоредукторов, суперпластификаторов или диспергаторов.

Суперпластификаторы также часто используются при добавлении пуццолановой золы в бетон для повышения прочности. Этот метод дозирования смеси особенно популярен при производстве высокопрочного бетона и фибробетона.

Обычно достаточно добавления 2% суперпластификатора на единицу веса цемента.Тем не менее, обратите внимание, что большинство коммерчески доступных суперпластификаторов растворяется в воде, поэтому добавление дополнительной воды необходимо учитывать при дозировании смеси. Добавление чрезмерного количества суперпластификатора приведет к чрезмерной сегрегации бетона и не рекомендуется. Некоторые исследования также показывают, что слишком большое количество суперпластификатора приводит к замедляющему эффекту.

Пластификаторы обычно производятся из лигносульфонатов, побочного продукта бумажной промышленности. Суперпластификаторы высокого качества обычно производятся из конденсата сульфированного нафталина (производимого в США компанией GEO Specialty Chemicals, Inc.) или сульфированный меламиноформальдегид, хотя сейчас доступны продукты нового поколения на основе эфиров поликарбоновых кислот. Традиционные пластификаторы на основе лигносульфоната, суперпластификаторы на основе нафталина и меламинсульфоната диспергируют флокулированные частицы цемента за счет механизма электростатического отталкивания (см. Коллоид). В обычных пластификаторах активные вещества адсорбируются на частицах цемента, придавая им отрицательный заряд, что приводит к отталкиванию между частицами. Суперпластификаторы на основе лигнина, нафталина и сульфоната меламина являются органическими полимерами.Длинные молекулы обвиваются вокруг частиц цемента, придавая им крайне отрицательный заряд, так что они отталкиваются друг от друга.

Поликарбоксилатные эфиры (PCE) или просто поликарбоксилат (PC), новое поколение суперпластификаторов не только химически отличается от более старых продуктов на основе сульфированного меламина и нафталина, но и механизм их действия также отличается, давая дисперсию цемента за счет стерической стабилизации вместо электростатическое отталкивание. Эта форма дисперсии обладает более сильным действием и обеспечивает улучшенное сохранение удобоукладываемости цементной смеси.Кроме того, химическая структура PCE допускает большую степень химической модификации, чем продукты более старого поколения, предлагая диапазон характеристик, которые можно адаптировать к конкретным потребностям.

В древности римляне использовали кровь в качестве суперпластификатора для своих бетонных смесей.

Пластификаторы можно приобрести у местного производителя бетона.

Жидкость для мытья посуды может также использоваться в качестве простого пластификатора.

Пластификаторы для производства гипсокартона

Суперпластификаторы или Диспергаторы — это химические добавки, которые можно добавлять в смеси стеновых плит для улучшения удобоукладываемости.Чтобы снизить потребление энергии при сушке стеновых плит, добавляется меньше воды, что делает гипсовую смесь очень непригодной для обработки и ее трудно смешивать, что требует использования пластификаторов, водоредукторов или диспергаторов.

Обычно достаточно добавления ~ 2 фунтов / MSF (тысячи квадратных футов стеновой плиты 1/2 дюйма) (14,7 г / м2 стеновой плиты) диспергатора. Некоторые исследования также показывают, что слишком много лигносульфонатного диспергатора может привести к замедлению схватывания. Данные показали, что происходили образования аморфных кристаллов, которые нарушали механическое взаимодействие игольчатых кристаллов в ядре, препятствуя образованию более прочного ядра.Сахара, хелатирующие агенты в лигносульфонатах, такие как альдоновые кислоты и экстрактивные соединения, в основном ответственны за замедление схватывания.

Диспергаторы обычно производятся из лигносульфонатов, побочного продукта бумажной промышленности. Суперпластификаторы высокого диапазона обычно производятся из конденсата сульфированного нафталина (производимого в США компанией GEO Specialty Chemicals, Inc.), хотя сейчас доступны продукты нового поколения на основе эфиров поликарбоновых кислот. Традиционные суперпластификаторы на основе лигносульфоната и нафталинсульфоната диспергируют флокулированные частицы гипса посредством механизма электростатического отталкивания (см. Коллоид).В обычных пластификаторах активные вещества адсорбируются на частицах цемента, придавая им отрицательный заряд, что приводит к отталкиванию между частицами. Пластификаторы на основе лигнина и нафталинсульфоната — это органические полимеры. Длинные молекулы обвиваются вокруг частиц гипса, придавая им крайне отрицательный заряд, так что они отталкиваются друг от друга.

Пластификаторы для пластмасс

Пластификаторы для пластмасс — это добавки, чаще всего фталаты, которые придают твердым пластмассам, таким как ПВХ, желаемую гибкость и долговечность.Они часто основаны на сложных эфирах поликарбоновых кислот с линейными или разветвленными алифатическими спиртами с умеренной длиной цепи. Пластификаторы работают, встраиваясь между цепочками полимеров, разнося их друг от друга (увеличивая «свободный объем»), тем самым значительно снижая температуру стеклования пластика и делая его более мягким. Для пластиков, таких как ПВХ, чем больше добавлено пластификатора, тем ниже будет температура его гибкости в холодном состоянии. Это означает, что он будет более гибким, хотя в результате его прочность и твердость уменьшатся.Некоторые пластификаторы испаряются и имеют тенденцию концентрироваться в замкнутом пространстве; «Запах новой машины» вызывается в основном пластификаторами, испаряющимися из салона автомобиля.

Пластификаторы на основе дикарбоновых / трикарбоновых эфиров

  • Пластификаторы на основе фталата используются в ситуациях, когда требуется хорошая устойчивость к воде и маслам. Некоторые распространенные фталатные пластификаторы:
    • Бис (2-этилгексил) фталат (DEHP), используемый в строительных материалах, упаковке пищевых продуктов, детских игрушках, медицинских устройствах и пищевой пленке
    • Диизононилфталат (ДИНФ), содержится в садовых шлангах, обуви, игрушках и строительных материалах.
    • Бис (н-бутил) фталат (DnBP, DBP), используемый для целлюлозных пластиков, пищевых оберток, клеев, парфюмерии, а также в косметике — его содержится около трети лаков для ногтей, блесков, эмалей и отвердителей вместе с некоторыми шампунями. , солнцезащитные кремы, смягчающие кожу средства и репелленты от насекомых
    • Бутилбензилфталат (BBzP) содержится в виниловой плитке, дорожных конусах, конвейерных лентах пищевых продуктов, искусственной коже и пенопласте.
    • Диизодецилфталат (ДИДФ), используемый для изоляции проводов и кабелей, грунтовки автомобилей, обуви, ковров, подкладок для бассейнов
    • Ди-н-октилфталат (DOP или DnOP), используемый в материалах для полов, коврах, обложках для ноутбуков и во взрывчатых веществах, таких как Semtex.Вместе с DEHP это был самый распространенный пластификатор, но теперь подозревают, что он вызывает рак.
    • Диизооктилфталат (ДИОП), универсальный пластификатор для поливинилхлорида, поливинилацетата, каучуков, целлюлозных пластиков и полиуретана.
    • диэтилфталат (DEP)
    • Диизобутилфталат (ДИБФ)
    • Ди-н-гексилфталат, используемый в материалах для полов, ручках инструментов и автомобильных деталях
  • Тримеллитаты используются в интерьере автомобилей и других областях, где требуется устойчивость к высоким температурам.У них крайне низкая волатильность.
    • триметилтримеллитат (TMTM)
    • Три- (2-этилгексил) тримеллитат (TEHTM-MG)
    • Три- (н-октил, н-децил) тримеллитат (АТМ)
    • Три- (гептил, нонил) тримеллитат (LTM)
    • н-октил тримеллитат (ОТМ)
  • Пластификаторы на основе адипата используются для низких температур или устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Вот несколько примеров:
    • бис (2-этилгексил) адипат (ДЭГА)
    • диметиладипат (DMAD)
    • монометиладипат (MMAD)
    • диоктиладипат (DOA)
  • Малеаты
    • дибутилмалеат (DBM)
    • диизобутилмалеат (DIBM)

Пластификаторы прочие

  • сульфаниламиды
    • N-этилтолуолсульфонамид (о / п ETSA), орто- и пара-изомеры
    • N- (2-гидроксипропил) бензолсульфонамид (HP BSA)
    • N- (н-бутил) бензолсульфонамид (BBSA-NBBS)
  • Гликоли / полиэфиры
    • дигексаноат триэтиленгликоля (3G6, 3GH)
    • дигептаноат тетраэтиленгликоля (4G7)

Некоторые другие химические вещества, работающие в качестве пластификаторов, включают нитробензол, сероуглерод и β-нафтилсалицилат.Пластификаторы, такие как DEHP и DOA, оказались канцерогенами и разрушителями эндокринной системы.

Более безопасные пластификаторы

Разрабатываются более безопасные пластификаторы с лучшей биоразлагаемостью и меньшими биохимическими эффектами. Вот некоторые из таких пластификаторов:

  • Ацетилированные моноглицериды; их можно использовать в качестве пищевых добавок
  • Алкилцитраты, используемые в упаковке пищевых продуктов, медицинских продуктах, косметике и детских игрушках
    • триэтилцитрат (TEC)
    • Ацетилтриэтилцитрат (ATEC), более высокая точка кипения и более низкая летучесть, чем у TEC
    • трибутилцитрат (TBC)
    • Ацетилтрибутилцитрат (ATBC), совместимый с сополимерами ПВХ и винилхлорида
    • Триоктилцитрат (ТОС), также используется для десен и лекарств с контролируемым высвобождением
    • Ацетилтриоктилцитрат (ATOC), также используется для печатной краски
    • Тригексилцитрат (THC), совместимый с ПВХ, также используется для лекарств с контролируемым высвобождением
    • Ацетилтригексилцитрат (ATHC), совместимый с ПВХ
    • Бутирил тригексилцитрат (BTHC, тригексил o -бутирилцитрат), совместимый с ПВХ
    • Триметилцитрат (ТМС), совместимый с ПВХ

Пластификаторы для энергетических материалов

Для энергетических материалов, особенно ракетного топлива (напр.бездымные порохи), часто используются пластификаторы на основе нитратов. Вот некоторые из таких пластификаторов:

Из-за наличия вторичных спиртовых групп NG и BTTN имеют относительно низкую термическую стабильность. METN, DEGN, BDNPF и BDNPA имеют относительно низкую энергию. НГ и ДЭГН имеют относительно высокое давление пара. [1]

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

Ким, Дж.-C., Choi, J.-H., Kim, J.-H., Cho, S.-M., Park, S.-W., Cho, Y.-M., Park, S.-Y ., Квак, Х.-В., и Чой, И.-Г. (2020). « Разработка поликарбоксилатов на основе лигнина в качестве пластификатора цементного теста путем окисления надуксусной 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 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 — Еонг Пак, 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 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 (El Mansouri et al .2011; Ferdosian et al .2012) и сульфонатные группы (Aro and Fatehi 2017; Gao et al .2019). Следовательно, модифицированный лигнин использовался в различных формах, таких как мономеры полимеров, биопластические композиты, адсорбенты и 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 его 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.Первый содержит небольшое количество карбоксильных групп, которые должны адсорбироваться на поверхности цемента, а последние 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 перекиси 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 Cx-lig

Спектры FT-IR были получены в диапазоне 4000 см от -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). Среднечисловая молекулярная масса ( M n ), средневесовая молекулярная масса ( 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. Содержание лигнина Класона и 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 надуксусной 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. Первое относится к конденсированной структуре как сирингильных, так и гваяцильных единиц, а второе — 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 ИК-Фурье спектроскопии, что использование перуксусной кислоты является одним из способов получения производных лигнина с карбоксилатной группой (Park et al .2020).

Фиг.3. Спектры FT-IR KL и Cx-lig

.

На рис. 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 и 56 частей на миллион 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 было 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 большее значение 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 Cx-lig

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 увеличить 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 and Fatehi 2015; Aro and Fatehi 2017) и PCE (Plank et al .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 на 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. Основываясь на структуре 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 диаметр составлял 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 в основном из-за его разветвленной структуры и стерических затруднений.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 благодаря незаряженной гребенчатой ​​структуре (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 демонстрирует более высокую 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 последней стадии отбеливания 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 / s1983-4195201

00003

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

Чуанг, П.-Х., Ценг, Ю.-Х., Фанг, Ю., Гуй, М., Ма, X., и Луо, Дж. (2019). «Влияние длины боковой цепи на поликарбоксилатный суперпластификатор в водном растворе: вычислительное исследование», Polymers 11 (2). DOI: 10.3390 / polym11020346

Коутс, Дж. (2006). «Интерпретация инфракрасных спектров, практический подход», в: Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory and Instrumentation , R. A. Meyers (ed.), John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, USA, pp.10815-10837. DOI: 10.1002 / 9780470027318.a5606

Эль Мансури, Н.-Е., 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 товаров 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 Journal of Wood Chemistry and Technology 39 (4), 225-241.DOI: 10.1080 / 02773813.2019.1565866

Геллерштедт Г. и Роберт Д. (1987). «Количественный анализ 13 C ЯМР крафт-лигнинов», Acta Chemica Scandinavica B41, 541-546. DOI: 10.3891 / acta.chem.scand.41b-0541

Хе 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 водоредукторов 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», Journal of Spectroscopy 2017.DOI: 10.1155 / 2017/8951658

Луо, 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., Херес, 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

Пак, С.-Й., Чой, Дж. -Х., Ким, Дж .-Х., Чо, С.-М., Ён, С., Чон, Х., Ли, С.М. и Чой, И.-Г. (2020). «Индуцированная перуксусной кислотой солюбилизация крафт-лигнина и ее характеристика для селективного производства макромолекулярных биополимеров», Международный журнал биологических макромолекул 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», журнал 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 интеркаляции 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

Qian, Y., and De Schutter, G. (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 создание 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 с разветвленной лапой: подготовка, характеристики и механизм», Cement and Concrete Research, 119, 89-101. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2019.03.007

Чжоу, X.-F., и Lu, X.-J. (2014). «Структурная характеристика крафт-лигнина для его экологически чистого использования», Wood Research 59 (4), 583-592.

Статья подана: 8 июня 2020 г .; Рецензирование завершено: 3 августа 2020 г .; Доработанная версия получена: 3 сентября 2020 г .; Принята в печать: 4 сентября 2020 г .; Опубликовано: 9 сентября 2020 г.

DOI: 10.15376 / biores.15.4.8133-8145

Исследование отработанного бетона из пластиковой смеси с пластификатором

Были изучены свежие и затвердевшие свойства отработанного первичного бетона из пластиковой смеси (Отчет CUR 1991). Был приготовлен ряд бетонных смесей, в которых песок был частично заменен пластиковыми отходами в разном процентном соотношении по объему. Бетонные отходы пластической смеси с суперпластификатором и без него были испытаны при комнатной температуре. Для испытаний прочности на сжатие через три, семь и двадцать восемь дней были отформованы 48 кубических образцов.Было также отлито восемь балок для изучения характеристик прочности на изгиб бетонной смеси из пластиковых отходов. Было обнаружено, что снижение удобоукладываемости и прочности на сжатие из-за частичной замены песка отходами пластика минимально и может быть усилено добавлением суперпластификатора.

1. Введение

Удаление пластиковых отходов в окружающую среду считается большой проблемой из-за их очень низкой способности к биологическому разложению и присутствия в больших количествах. В последнее время проводятся значительные исследования по изучению возможности захоронения этих отходов в массивном бетоне, где прочность бетона не может быть основным рассматриваемым критерием, например, тяжелая масса бетонирования в PCC в дорожных покрытиях.Если пластмассовые отходы могут быть смешаны с бетонной массой в той или иной форме без значительного влияния на ее другие свойства или незначительного снижения прочности, мы можем потреблять большие количества пластиковых отходов, смешивая их с бетонной массой. Пластик — один из компонентов твердых бытовых отходов (ТБО), который становится серьезной проблемой для исследований в связи с его возможным использованием в бетоне, особенно в самоуплотняющемся бетоне и легком бетоне. Хотя некоторые из этих материалов могут быть выгодно введены в бетон как в составе фазы цементирующего связующего, так и в виде заполнителей, важно понимать, что не все отходы подходят для такого использования.

Бетон оказался отличным средством удаления летучей золы, микрокремнезема, измельченного гранулированного доменного шлака (GGBS), мраморного порошка и т. Д., Которые не только задерживают опасные материалы, но и улучшают свойства бетона. Бетон, как материал, значительно выиграл от использования летучей золы, паров кремнезема и GGBS. Для обеспечения постоянной удобоукладываемости снижение водопотребности бетона из-за летучей золы обычно составляет от 5 до 15% по сравнению со смесью, содержащей только портландцемент.Снижение будет большим при более высоком соотношении воды / цемента [1]. В последние годы все чаще используется смешивание портландцемента и компонентов GGBS непосредственно в бетономешалке. Преимущество этой процедуры состоит в том, что пропорции портландцемента и GGBS можно изменять по желанию. Гранулированная заготовка может быть измельчена до любой желаемой крупности, но обычно более 350 м 3 / кг. Присутствие GGBS в смеси улучшает удобоукладываемость и делает смесь более подвижной, но связной [2].Однако удобоукладываемость бетона, содержащего GGBS, более чувствительна к колебаниям содержания воды в смеси, чем в случае бетона, состоящего только из портландцемента. Было обнаружено, что смеси, содержащие GGBS, быстро теряют оседание. Наличие GGBS в смеси приводит к задержке от 30 до 60 мин при нормальных температурах [3]. Пары кремнезема обладают очень высокой реакционной способностью по отношению к гидроксиду кальция, и эта реакционная способность позволяет использовать дымы кремнезема в качестве замены небольшой части портландцемента [4].Мраморный порошок имеет более высокую плотность, и предполагается, что это улучшит сопротивление сегрегации самоуплотняющегося бетона. Corinaldesi et al. [5] упомянули, что высокая степень измельчения мраморной крошки оказалась очень эффективной при условии очень хорошей когезии раствора и бетона. Они также показали, что мраморный порошок имел очень высокое значение тонкости по Блейну, около 1,5 м 2 / г, при этом 90% частиц проходили через 50 сит мкм, мкм, а 50% — менее 7 мкм мкм.Согласно Gupta et al. [6] значение индекса сегрегации увеличивается с увеличением количества мраморной крошки в качестве замены летучей золы. Binici et al. [7] обнаружили, что бетон из мраморной пыли имел более высокую прочность на сжатие, чем у соответствующего известнякового камня и контрольного бетона с эквивалентным соотношением воды и смеси. Batayneh et al. [8] обнаружили, что стеклосодержащие бетонные композиты были наиболее стойкими композитами, чем стекловолокно, в выбранном диапазоне от 5 до 20% заменителей заполнителя.Ребеиз [9] исследовал прочностные свойства неармированного и армированного полимербетона с использованием ненасыщенной полиэфирной смолы на основе вторичных пластиковых отходов полиэтилентерефталата (ПЭТ). Результаты показали, что смолы на основе переработанного ПЭТ можно использовать для производства сборного железобетона хорошего качества. Sikalidis et al. [10] исследовали использование ТБО для производства строительного раствора. Choi et al. [11] исследовали влияние заполнителя отработанных ПЭТ бутылок на свойства бетона.Пластиковые отходы могут снизить вес на 2–6% по сравнению с бетоном с нормальным весом. Однако прочность на сжатие снизилась до 33% по сравнению с обычным бетоном. Аналогичным образом результаты Batayeneh et al. [8] показали ухудшение прочности на сжатие с увеличением доли пластичного содержания. Для пластичной доли песка в 20% прочность на сжатие была снижена до 70% по сравнению с обычным бетоном. Недавно Marzouk et al. [12] изучали использование использованных отходов пластиковых бутылок в качестве заполнителя для замены песка в композиционных материалах для строительства и показали влияние отходов ПЭТ на плотность и прочность бетона на сжатие.Было обнаружено, что плотность и прочность на сжатие уменьшаются, когда количество песка в заполнителях ПЭТ превышает 50% по объему. Jo et al. [13] исследовали механические свойства, такие как прочность на сжатие и прочность на изгиб, полимербетона с использованием ненасыщенной полиэфирной смолы на основе переработанного ПЭТ, что способствует снижению стоимости материала и экономии энергии. Pezzi et al. [14] использовали частицы пластического материала, включенные в бетон в качестве заполнителя, и оценили его химические, физические и механические свойства.Результаты показали, что добавление полимерного материала в объемных фракциях <10% внутрь цементной матрицы не означает значительного изменения механических свойств бетона.

Основная цель данной статьи — изучить поведение бетонной смеси из отходов пластика марки M30 с суперпластификатором и без него.

2. Экспериментальная программа

Сорок восемь кубических образцов и восемь балок для бетона марки M30 с четырьмя различными объемными процентными долями пластика (0%, 5%, 10%, 15%) с суперпластификатором и без суперпластификатора были отлиты в соответствии с рекомендациями. по IS: 10262-1982.

2.1. Свойства материала
2.1.1. Цемент

Цемент, использованный в конструкции бетонной смеси, представлял собой обычный портландцемент (OPC) марки 43. Были проведены различные лабораторные испытания, подтверждающие соответствие спецификации IS: 4031-1968, и физические свойства указаны в таблице 1.


Физические свойства Результаты испытаний

Консистенция 28.5
Время начального схватывания 130 мин.
Время окончательного схватывания 360 мин.
Удельный вес 2,79
Насыпной вес цемента 1500 кг / м 3

2.1.2. Заполнитель

Физические свойства крупного и мелкого заполнителя, обнаруженные в ходе лабораторных испытаний, приведены в таблице 2.


Физические свойства Крупный заполнитель (CA) Мелкозернистый заполнитель (FA)

Плотность плотность 1600 кг / м 3 1700 кг / м 3
Модуль упругости 4,65 2,2
Водопоглощение 0.4% 0,22%
Влажность свободной поверхности Нет 2,0
Сортировка заполнителя
IS: 383-1970 подтверждает, размер 20 мм и меньше. IS: 383-1970, соответствует зоне III

2.1.3. Вода

Используемая вода соответствует стандарту IS 3025 (части 22, 23).

2.1.4. Пластиковый поддон как мелкий заполнитель

Отходы, использованные в этом исследовании, были чистым пластиком и использовались в качестве частичной замены мелкого заполнителя.Он был получен в Центральном институте пластической инженерии и технологии (CIPET) Хаджипур, Бихар, Индия. Модуль крупности и удельный вес пластиковых отходов составляли 3,2 и 0,91 соответственно. Образец пластиковых отходов показан на Рисунке 1.


2.1.5. Суперпластификатор

В настоящем исследовании суперпластификатор CONPLAST SP 320 был использован для повышения удобоукладываемости, а также прочности на сжатие бетонных отходов пластичной смеси. Удельный вес CONPLAST SP 320 составляет 1.02.

2.2. Конструкция бетонной смеси

Конструкция бетонной смеси, рекомендованная стандартом IS: 10262-1982, использовалась для подготовки образцов для испытаний, ее детали показаны в таблице 3. Сорок восемь кубических образцов и восемь балок для бетона марки M30 с четырьмя различными объемными процентами пластиковых поддонов (0%, 5%, 10% и 15%) были отлиты. Шесть кубиков были отлиты для каждого процента пластиковых поддонов без суперпластификатора, и шесть кубов для каждого процентного содержания пластиковых поддонов были отлиты с суперпластификатором CONPLAST SP320.Размеры образцов куба составляют 150 мм × 150 мм × 150 мм, а размеры образцов балок — 750 мм × 150 мм × 150 мм.

пластик коэффициент c 399,00

Смесь Весовой материал (кг) Пропорция смеси
% пластик Цемент FA CA

M30 0 423 1282 469.00 00.00 0.44 1: 3.03: 1.110: 0.000
5 423 1282 445.20 08.76 0.44

1: 423 1282 421,73 17,50 0,44 1: 3,03: 0,997: 0,042
15 423 1282 1282 399,0044 1: 3.03: 0.943: 0.060

3. Результаты и обсуждения

Проведено сравнительное исследование бетонной смеси, чтобы найти эффект замены мелких заполнителей пластиковыми поддонами. без суперпластификатора и с суперпластификатором. Свойства бетонной смеси из отходов пластической массы, а именно плотность в свежем виде, удобоукладываемость по плотности в сухом состоянии, прочность на сжатие и прочность на изгиб, были изучены, и были получены следующие результаты.

3.1. Плотность свежего материала

Рисунок 2 показывает, что плотность свежего материала имеет тенденцию к снижению на 5%, 8,7% и 10,75% для 5%, 10% и 15%, соответственно, ниже контрольных смесей, то есть на 0%. Эту тенденцию можно объяснить тем, что плотность пластиковых отходов ниже, чем у песка, на 70%, что приводит к снижению плотности в свежем виде.


3.2. Плотность в сухом состоянии

Значения плотности в сухом состоянии для бетонной смеси из пластиковых отходов показаны на рисунке 3. Плотность в сухом состоянии в каждом возрасте отверждения имеет тенденцию к снижению с увеличением доли пластиковых отходов в каждой бетонной смеси.Очевидно, что при возрасте выдержки 28 дней самая низкая плотность в сухом состоянии (2225 кг / м 3 ) превышает диапазон плотности в сухом состоянии для конструкционного легкого бетона. Использование пластиковых отходов для каждого периода отверждения снижает плотность всех смесей в сухом состоянии с увеличением доли пластиковых отходов, поскольку плотность пластика ниже, чем у песка, на 70%.


3.3. Осадка

См. Рисунок 4. Здесь было замечено, что степень удобоукладываемости низкая, когда суперпластификатор не смешивается с бетонной смесью.При использовании суперпластификатора степень удобоукладываемости становится средней до тех пор, пока содержание водной пластичности не достигнет 10%. Повышение удобоукладываемости составляет примерно от 10 до 15%, когда суперпластификатор смешивается с отработанной пластиковой смесью. Спад имеет тенденцию к резкому уменьшению с увеличением доли пластиковых отходов. Это снижение можно объяснить тем фактом, что частицы пластика имеют неоднородную форму, что снижает их текучесть. Но, несмотря на уменьшение осадки, бетонные смеси из отходов пластика легко обрабатываются, поскольку пластик увеличивает текучесть бетона.


3.4. Прочность на сжатие

При увеличении доли пластиковых отходов значения прочности на сжатие бетонных смесей на основе пластиковых отходов снижаются с каждым возрастом отверждения. Эту тенденцию можно объяснить снижением прочности сцепления между поверхностью пластиковых отходов и цементной пастой, а также увеличением размера частиц пластиковых отходов. Однако прочность на сжатие имеет тенденцию увеличиваться на 5% при добавлении суперпластификатора в бетонную смесь пластиковых отходов.Результаты испытания прочности на сжатие также показаны графически на рисунках 5 и 6 для сравнительного анализа. Здесь наблюдается, что с увеличением количества пластиковых отходов скорость снижения прочности становится более плоской, и максимальное уменьшение составляет всего около 15%. Здесь интересно отметить, что, когда 20% пластиковых отходов было частично заменено мелкозернистым заполнителем, прочность на сжатие через 28 дней была значительно ниже прочности эталонной бетонной смеси. Поэтому разброс был ограничен до 15%.



3.5. Прочность на изгиб

Расчеты прочности на изгиб выполняются в соответствии с IS: 516-1959. На рис. 7 показано, что прочность на изгиб бетонных отходов пластиковой смеси имеет тенденцию к снижению с увеличением доли пластиковых отходов в этих смесях. Эту тенденцию можно объяснить снижением прочности сцепления между поверхностью пластиковых отходов и цементной пастой. Однако прочность на изгиб композитов из отходов пластичного бетона по сравнению с предыдущими работами [12, 14].


4. Выводы

Уменьшенные значения осадки отработанных бетонных смесей показывают, что их можно использовать только в ситуациях, требующих низкой степени удобоукладываемости. Такие ситуации многочисленны в приложениях гражданского строительства, а именно, при сборке железобетонных изделий, панелей перегородок, облицовки каналов и так далее. Однако удобоукладываемость увеличивается примерно на 10-15% при добавлении суперпластификатора к бетону из отработанной пластмассовой смеси. Общая прочность снижается с увеличением соотношения пластиковых отходов при любом возрасте отверждения.Это может быть связано с уменьшением прочности сцепления пластиковых отходов с цементным тестом. Кажется, что связь между частицами пластика и цементным тестом слабая. Кроме того, прочность на сжатие увеличивается примерно на 5% после добавления в смесь суперпластификатора. С увеличением количества пластиковых отходов скорость снижения прочности становится более плоской, и максимальное снижение составляет всего около 15% для всех марок бетона. Прочность на изгиб бетонной смеси из пластиковых отходов снижается с увеличением процента пластиковых отходов.Было замечено, что влияние пластификатора на прочность бетона на изгиб не имеет значения.

Разница между пластификатором и суперпластификатором в гражданском

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 на свежих свойств бетона .

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

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

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

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 и укладке бетона в жаркую погоду и треми .

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 исходную прочность бетона на сжатие на 10% по сравнению с контрольной смесью .

Еще одним преимуществом использования водоредуцирующих добавок (WRA) является то, 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 в гражданском строительстве?

Суперпластификаторы , также известные как высокодисперсные восстановители воды, такие же, как пластификатор , представляют собой химические добавки, используемые там, где требуется хорошо диспергированная суспензия 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 (Вт / ц), 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 цемента и суперпластификатора.

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 читайте: Что такое сливовый бетон | Приложение | Смешайте Дизайн | Методология

Разница между пластификатором и суперпластификатором в гражданском строительстве

FAQ

Пластификатор и суперпластификатор

Пластификатор : Пластификатор используется для увеличения 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 бетон 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 водоредукторы, представляют собой добавки, используемые при изготовлении высокопрочного бетона .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *