Влияние пленкообразующих добавок на физико-механические свойства арболита

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 23Следующая ⇒

Для снижения влажностных деформаций древесного заполнителя, как показали поисковые эксперименты, наиболее эффективны следующие пленкообразующие добавки: мочевиноформальдегидная смола КС-11 (наиболее дешевая и недефецитная); натриевое жидкое стекло и измельченный известняк — отходы камнепиления. Кроме того, для этих целей эффективны раствор полиакриламида, вводимого одновременно с хлоридом алюминия (а.с. № 624909) и гидроксид кальция, добавляемый совместно с карбонатом аммония (а.с. № 660966). Анализ результатов исследований по выявлению воздействия обработки древесного заполнителя различными пленкообразующими составами на повышение прочностных характеристик арболита показал, что все подобранные составы позволяют в различной мере повысить прочность материала и снизить его водопоглощение. Целесообразность обработки древесного заполнителя маловязким раствором мочевиноформальдегидной смолы типа КС-11 обусловливается полярной природой этого высокомолекулярного соединения. Повышение гидрофобности древесного заполнителя, покрытого тонкой пленкой смолы, является следствием блокирования адсорбционноактивных в воде гидроксидов макромолекул целлюлозы и других компонентов древесины в результате образования водородных и химических связей между метальными группами (—СН₂ОН) и гидроксидами древесины. Наилучшие результаты были получены при последовательной обработке древесного заполнителя сначала раствором хлористого аммония (NH₄Cl), а затем маловязким (30%-ной концентрации) раствором мочевиноформальдегидной смолы КС-11. Оптимальные значения прочности и водопоглощения получены при расходе смолы и NH₄Cl по 4% массы портландцемента. При таком расходе компонентов предел прочности арболита при сжатии в 28-суточном возрасте составил 4,5 МПа при средней плотности 650 кг/м^З, превысив прочность контрольного образца такой же плотности (ГОСТ 19222—73 и Руководство 6-74) на 80%. Эта полимерная пленкообразующая добавка в то же время обеспечила высокий темп набора начальной прочности. Так, за 1 сут она составила 1,15 МПа, а за 3 сут — 2,1 МПа, что имеет большое практическое значение для ускорения оборачиваемости парка форм и формующей оснастки. Положительный эффект при обработке заполнителя раствором смолы можно объяснить так. Если исходить из того, что набухание зависит от дипольности гидроксильных групп древесины [6], то снижение влажностных деформаций древесины можно объяснить соединением введенных в стенки клеток (при пропитке) дипольных молекул незаконденсированной смолы со свободными гидроксильными группами целлюлозы. Более мелкие неполимеризованные молекулы, диффундируя в поры структуры, лучше фиксируются и, обладая большой полярностью, легче могут проникать в решетку полярных групп древесины.

Упрочнение каркаса структуры арболита путем увеличения растворной части при введении минеральных добавок

Положительные результаты дала обработка древесного заполнителя композиционной добавкой, состоящей из измельченного известняка и натриевого жидкого стекла, вводимой в смеситель при приготовлении арболитовой смеси. Оптимальные значения предела прочности при сжатии и средней плотности арболита (рис. 19) получены при следующем количестве вводимых добавок: натриевое жидкое стекло — 2,5%, измельченный известняк — 25%. Так, в 28-суточном возрасте прочность арболита составила 5 МПа при средней плотности 800 кг/м³, что на 31,4% превышало прочность, регламентируемую ГОСТ 19222-73 для арболита марки 35 на древесной дробленке. Рост прочности наблюдается во все сроки твердения (через одни сутки - 0,9 МПа, через трое суток - 2,48 МПа).

Рис. 19. Влияние добавки измельченного известняка на прочность и среднюю плотность арболита при нормальном режиме твердения. 1 – прочность при сжатии; 2 – средняя плотность Как показали исследования (рис. 20), оптимальный размер зерен известнякового штыба составил 0,05 мм, что не превышает минимальной толщины прослойки цементного камня в структуре арболита. При использовании более крупной фракции эффект применения добавки известнякового штыба снижается из-за ухудшения контактов отдельных частиц древесного заполнителя в структуре арболита.

Рис.20. Влияние добавки измельченного известняка и размера его зерен на прочность арболита при нормальном режиме твердения. 1- количество известняка оптимальной фракции; 2 – размер зерен известняка

При обработке древесного заполнителя композиционной добавкой поверхность его покрывается минеральной пленкой.

В результате взаимодействия дисперсной фракции известняка с натриевым жидким стеклом (с модулем не выше 2) образуется силикат кальция, ускоряющий кристаллообразование - твердение цементного теста (которое в присутствии органического целлюлозного заполнителя из-за присутствия в его составе легкогидролизуемых сахаров замедленно).

В процессе вызревания и высыхания арболита с добавками известняка пылевидной фракции и натриевого жидкого стекла образующееся при их взаимодействии твердое вещество содействует упрочнению структуры. Предполагается [3], что процесс идет по реакции Na₂O∙nSiO₂ + СаСO₃ = Na₂CO₃ (n - 1) SiO₂ + CaSiO₂ (10).

В то же время дисперсная фракция известняка и натриевое жидкое стекло, образуя минеральный слой на поверхности древесного заполнителя, уменьшают возможность диффундирования легкогидролизуемых cахаров из заполнителя в цементное тесто. Образование минеральной пленки на поверхности органического целлюлозного заполнителя одновременно улучшает сцепление в системе "древесина — цементный камень" за счет большего количества растворной части и увеличения площади контактной зоны между отдельными структурными элементами. Предложенный состав может быть рекомендован для районов, имеющих карьерные разработки известняка, в том числе в Крыму, УССР, АзССР и др. [25, 28], поскольку при этом эффективно используются отходы лесопереработки и камнепиления. Этот состав применен нами при производстве плит пола сборной стяжки в цех арболитовых изделий Главбакстроя (г. Баку). Плиты пола из арболита марки 50 нашли широкое применение в жилищном строительстве [23, 26, 27, 28].

Введение добавки известнякового штыба в количестве 25% массы вяжущего, рассчитанной на получение арболита марки 35, позволяет повысить эту марку до 50 или добиться экономии цемента до 15% при получении марки 35 за счет замены части цемента измельченным известняком (рис. 21).

Рис.21. Влияние добавки измельченного известняка на прочность и водопоглощение арболита при нормативном расходе цемента для марки 35 и при снижении его расхода при нормальном режиме твердения

1 – прочность при сжатии; 2 – водопоглощение, %

Способ создания на поверхности "агрессивного" по своей природе по отношению к портландцементу органического целлюлозного заполнителя (древесина, камыш, сечка конопли, льна) минерального слоя из карбоната кальция защищен авторским свидетельством № 660966 (Бюллетень изобретений, 1979,№ 17).

Как видно из рис. 22, введение в арболитовую смесь гидроксида кальция совместно с карбонатом аммония позволяет повысить марочную прочность арболита при расходе портландцемента, предусмотренном для марки 35, и снизить его водопоглощение, Такое улучшение свойств арболита можно объяснить образованием на поверхности древесного заполнителя минеральной пленки из карбоната кальция. Получается она в результате реакций между двумя веществами (см. реакцию), благодаря чему заполнитель становится менее "агрессивным" по отношению к цементу. Помимо этого улучшается адгезия к цементному камню (известно, что карбонат кальция имеет высокую адгезию к цементу).

Рис.22. Влияние В/Ц и соотношения компонентов комплексной добавки для обработки древесного заполнителя на прочность и водопоглощение арболита при нормативном расходе цемента и нормальном режиме твердения.

Для R₁,W₁ – В/Ц=0,9; для R₂, W₂ – В/Ц=1,2; для R₃, W₃ – В/Ц=0,8;

Реакция на поверхности заполнителя протекает предположительно по следующей схеме:

Са(ОН)₂ + (NH₄)₂CO₃ = CaCO₃ + 2H₂O + 2NH₃. (11)

Обрабатывают древесный заполнитель растворами гидроксида кальция и карбоната аммония в смесителе во время приготовления арболитовой смеси. При непрерывном перемешивании в смеситель подают сначала древесную дробленку, затем раствор Са(ОН)₂ через короткий промежуток (NH₄)₂CO₃ и последним - цемент.

Анализ полученных результатов (см. рис. 22) свидетельствует о том, что оптимальное количество добавки находится в пределах 5—6% массы цемента при таком соотношении компонентов (% по массе): гидроксид кальция - 67, карбонат аммония - 33. Присутствие комплексной добавки при оптимальном соотношении компонентов позволяет снизить водопотребность (из-за выделения воды в процессе реакции между компонентами), доведя В/Ц смеси до 0,9, что положительно влияет на свойства арболита предложенного состава.

Введение в арболитовую смесь пленкообразующей добавки раствора полиакриламида совместно с хлоридом алюминия позволяет увеличить прочность арболита (авторское свидетельство № 624909. Бюллетень изобретений, 1978, № 35). Полиакриламид — высокомолекулярное синтетическое вещество, представляющее собой сополимер акриламида и карбоксильных групп. Наличием большого числа полярных карбоксильных групп можно объяснить улучшение прочности сцепления древесины с цементным камнем в конгломерате "древесина — цементный камень". Водный раствор полиакриламида обладает флокулирующим действием, способен образовывать тонкие пленки, закупоривающие морфологическую пористость древесного заполнителя. В результате повышается его гидрофобность и уменьшается выход из древесины цементных "ядов", чему способствует также возрастание вязкости растворной части арболитовой смеси.

Как показали исследования, наибольшая прочность арболита при расходе портландцемента, принятом для марки 35, при введении добавки полиакриламида (оптимальное соотношение компонентов, % по массе: цемент — 40, древесный заполнитель - 22, полиакриламид - 0,24, хлористый алюминий - 0,8 и вода — 36) составила 5 МПа. Благодаря пластифицирующему действию полиакриламида удалось снизить В/Ц с 1,2 до 0,92; что способствовало повышению прочности арболита. Увеличение прочности арболита и снижение его водопоглощения может быть объяснено также способностью полиакриламида образовывать коагуляционные структуры в порах и "сшитые" нерастворимые в воде сополимеры.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 356; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!