Пластификаторы на основе щелоков из сибирских пород древесины
Лигносульфонаты, составляющие основную часть щелоков — отходов производства целлюлозы, являются перспективными добавками к цементным и бетонным составам. Они хорошо растворяются в воде, нетоксичны, имеют низкую стоимость, высокую пластифицирующую способность. Их использование повышает долговечность бетона.
Щелоки бисульфатиых варок целлюлозы высокого выхода Красноярского целлюлозно-бумажного комбината можно использовать в качестве пластифицирующих добавок к цементам и бетонам. Для исследования этих качеств были взяты концентраты технических щелоков различных составов, содержащие 50— 63% лигносульфонатов, 4—20% редуцирующих веществ и 2—22% органических кислот. Несмотря на различия компонентного состава магнийбисульфитных щелоков, пластифицирующий эффект с их применением аналогичен эффекту.
Анализ физико-химическнх свойств бетонной смеси показал, что наибольшей пластифицирующей способностью обладают щелоки от варки хвойных пород Древесины с высоким содержанием лиг- носульфоиатов (52—57%)- Меньшее содержание лигносульфонатов в щелоках ОХ варки смешанных пород древесины снижает их пластифицирующую cnocd иость.
Концентрат щелока, содержащего 56 лигносульфонатов, 12,5% редуцируют веществ и 10,5% органических кисло полученного от варки хвойных пород древесины целлюлозного производств исследовали в качестве пластификате бетонных смесей при расходе быстротвердеющего ачнинского портландцемент 380 кг и ВЩ=0,42. Результаты ncnirtl иий приведены в табл. 1.
Было выявлено, что при введение Я бавки магиийбисульфнтных щелоИ (0,25 и 0,35% массы цемента) пластчность бетонных смесей увеличивается.
Щелоки бисульфитных варок недостаточно эффективны при тепловой обработке железобетонных конструкций, так как ври их введении прочность изделий уменьшается более чем на 0,5%. Это связано с избирательной адсорбцией лигносульфонатов на минерале С3А, создающем коагуляционные структуры, а также торможением реакции гидратации других минералов Dl- Для улучшения свойств технических щелоков в качестве пластификаторов цементов и бетонов необходимо было выявить избирательное влияние компонентного состава лигносульфонатов, олигосахаридов на свойства цементного теста, бетонных смесей и бетонов. Содержание редуцирующих веществ в технических щелоках до 19—20% существенно не повлияло на снижение прочностных свойств бетонов по сравнению с партией, в которой оно составляло всего 4,05%. Это, вероятно, можно объяснить тем, что углеводы в щелоках бнеуль- фнтных варок целлюлозы высокого выхода присутствуют в олигоформе.
Установлено, что важное влияние на пластифицирующее и воздухововлекаюшее действие лигносульфонатов оказывает их молекулярная масса [2]. По мнению Г. М. Тарнаруцкого, диспергирующий эффект лигносульфонатов в цементных системах возрастает до определенного предела, после достижения которого начинает снижаться. Оптимум эффекта диспергирования достигается при введении лигносульфонатов с молекулярной массой 8,1-10—2,0-10 [3]. Рекомендуется [4] для получения бетона с хорошими прочностными характеристиками вводить лигносульфоиатиые добавке молекулярной массой 1,5-10—2,0
Нами было установлено, что лучшими пластифицирующими свойствами без снижения прочности бетона обладают фракции лигносульфонатов магнийби- сульфитного производства целлюлозы с молекулярной массой 1,0-10—1,9-10, причем это справедливо для портландцементов и сульфобелитоалюмннатного цемента. Исследование действия на бетоны фракции лигносульфонатов с молекулярной массой 1,0-10—1,4-Ю4, ие содержащей редуцирующих веществ, приведено в табл. 3.
Анализ испытания бетонов с пластифицирующими добавками в виде модифицированных лигносульфонатов показал, что их пластические свойства незначительно выше, чем бетонов на магнийбисульфнтных щелоках. Это обусловлено тем, что олигосахариды, входящие в состав технических щелоков, тоже являются эффективными пластификаторами, их присутствие не снижает пластифицирующих свойств щелоков. Прочностные же свойства бетонов с модифицированными лигносульфонатамн заметно возрастают. Так, при введении 0,5% добавки магиийсульфитных щелоков прочность после пропаривания снизилась на 29%, а через 28 сут твердения после пропаривания прочность бетона снизилась на 44%. При введении 0,5% добавки модифицированных лигносульфонатов прочность после пропаривания снизилась на 6% и через 28 сут в пропаренных образцах и образцах нормального твердения снизилась на 11%.
Исследования влияния добавки модифицированных лигносульфонатов на свойства цементного теста показали, что нормальная густота цементного теста снижается с увеличением количества добавки. При введении 0,7% добавки нормальная густота уменьшается на 18— 22%- Результаты исследований приведены в табл. 4.
Избирательно добавка действует на сроки схватывания цементного теста, приготовленного на различных видах цемента. Начало схватывания портландцемента сокращается с 2 ч 55 мин (без добавки) до 50 мин с введением добавки в количестве 0,7%; конец схватывания — с 4 ч 55 мин (без добавки) до 2 ч 10 мни. Короткие сроки схватывания, характерные для сульфобелитоалюминатного цемента, удлиняются с 12 мин (начало схватывания, без добавки) до 35 мин (с 0,7% добавки) и с 16 мин (конец схватывания, без добавки) до 56 мин (с 0,7% добавки). Результаты испытаний приведены в табл. 5.