WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |

Пенообразователи Сравнительнооценочная характеристика пенообразователей для пенобетона

Ружинский С.И.

http://www.ibeton.ru/a27.php Логическим завершением темы о пенообразователях может послужить их сравнительнооценочная характеристика. Причем она обязательно должна отвечать определенным критериям, а именно:

1. Для минимизации тенденциозности в оценках, обусловленной рекламистскими соображениями, исследования должны быть комплексными, проведенными солидными государственными научными учреждениями и в рамках целевых государственных научноисследовательских программ, финансируемых исключительно государством.

2. Руководить подобными работами (и “подписываться” под полученными результатами) должны ученые, авторитет которых в данной области непререкаем. А “громкость имени” среди специалистов настолько высока, что не позволит пойти на поводу у коньюктурщины.

3. Исследования должны быть не слишком древними – чтобы современные вещества в них были отражены достаточно полно, но и не ультрасовременными, – уж слишком активно в нашу повседневность стал последнее время внедряться лозунг – “все покупается и продается”.

4. Результаты исследований должны быть сопоставимы. Для этого они должны быть проведены по единым правилам, в одинаковых условиях и на строго научно обоснованных методиках проведения экспериментов.

5. Исследования обязательно должны быть легко проверяемы в условиях типичной строительной лаборатории, понятны для строителейпрактиков с “серийным” инженерностроительным образованием и носить ярко выраженную практическую ориентацию. А разные термокинетики гидратации, спектроскопии и прочие “хроматографии” следовало оставить на растерзание узким специалистам – поверьте, съезжаясь на свои сходкиконференции, они не только водку пьют.

  Задавшись приведенными выше ограничениями я перерыл горы литературы – все не то. Тут явно торчат “рекламные” уши; это не внушает доверия самим стилем написания – явно не специалист работал; здесь сенсационные исследования, претендующие на серьезные научные дивиденды в будущем, а “продолжения” нет – или коммерция перевесила и тему “закрыли”, или всё фикция, в любом случае не подходит.

Много “молодых да ранних”. Блеснул яркой звездочкой на научном небосклоне и пропал – ни слуху, ни духу. Толи плюнул на аспирантуру и ушел на рынок торговать, толи не блеснул, а просто звонко тявкнул изпод забора на старого матерого кобеля, поди разберись, “на карандаш” конечно, возьму, но популяризировать то, в чем и сам сомневаюсь, не рискну.

Вот примерно так рассуждая и “вычеркивая” претендентов, я остановился на книге Гаджилы Р.А. и Меркина А.П. [2]. Первый – представитель Азербайджанской нефтехимической школы. Его имя мало знакомо в научных строительных кругах. Зато, заслышав имя второго, любой уважающий свой бизнес пенобетонщик должен стать по стойке смирно и внимать словам МЭТРА.

Адольф Петрович Меркин, основатель “сухой минерализации” в пенобетонах, и предводитель московского легкобетонного дворянства – безусловный авторитет. Его совместные труды с Хигеровичем [3] и Таубе [4] (сталинская академическая профессура знатных кровей, заложившая основы современного бетоноведения для всего мира, с кем зря водиться, не станет) также свидетельствуют о его научной значимости.

Приводимые ниже незначительные выдержки – обобщенный результат комплексной научноисследовательской программы Азербайджанской нефтехимической промышленности по поиску, разработке и продвижению на социалистический рынок продуктов нефтехимии. Чтобы не утомлять читателя ненужными подробностями я умышленно ограничил список исследованных пенообразователей 9 наименованиями (в первоисточнике их 26) – либо типичными представителями своего класса либо массово применяемые в пенобетонном производстве.

Учитывая предполагаемую читательскую аудиторию, весьма далекую как от проблем нефтехимии, так и, порой (чего греха таить), от научнометодологического обоснования технологии производства пенобетона, я счел уместным приводимые ниже результаты исследований сопроводить своими комментариями, обозначив их курсивом.

Эффективность поверхностноактивных веществ, применяемых в технологии строительных материалов, определяется комплексом факторов. Наряду с основополагающим – снижением поверхностного натяжения, немаловажны и такие, как пенообразующая способность водных растворов ПАВ, их агрегативная устойчивость в зависимости от концентрации пенообразователя и добавок загустителей и электролитов (стойкость “пустых пен”). Влияние ПАВ на кинетику гидратации вяжущего, гидрофолизирующее либо гидрофобизирующее воздействие на вяжущие и цементный камень, растворимость в воде, способность эмульгироваться и эмульгировать и т.д. непосредственно отражаются на последующих строительноэксплуатационные свойства готовой продукции. Именно по эти основным критериям и проводились комплексные исследования различных пенообразователей.



Учитывая щелочной характер среды при поризации воздухововлечением цементнопесчаных и известковопесчаных (в данном обзоре изза недостатка места поризация известковопесчаных смесей не отражена), основные характеристики ПАВ были изучены как в чистой воде, так и в насыщенном растворе гидроокиси кальция, что отражает реалии производственного процесса. Анализ нижеприведенной таблицы показывает, что умышленное либо неумышленное пренебрежение такой вроде бы не существенной “мелочью” как щелочность среды пенообразования, весьма существенно отражается на кратности и стойкости получаемой пены и позволяет направленно манипулировать степенью эффективности тех или иных пенообразователей в рекламных целях.

При анализе нижеприведенных таблиц следует также учитывать, что ПО1, за исключением всех остальных, это не индивидуальное ПАВ, а готовый товарный пенообразователь, в состав которого уже введён стабилизатор. Следует ожидать, что СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая) после добавки соответствующего стабилизатора превратится в клееканифольный пенообразователь, кратность и, особенно, стойкость пены которого значительно улучшатся. Эти рассуждения справедливы также и для Некаля и клеенекалевого пенообразователя.

Кратность и стойкость пены из нафтеновых кислот (мылонафт и асидолмылонафт) в щелочной среде насыщенной гидроокисями кальция рассматривать бессмысленно – в результате обменнозамещающих реакций по кальцию, эти ПАВ из водорастворимых натриевых солей нафтеновых кислот переходят в кальциевые соли. А они уже водонерастворимы, выпадают из раствора в форме осадка и быстро теряют свою пенообразующую способность. Это также вполне справедливо и для пенообразователей на основе жирных кислот, либо таких, в чьем составе они превалируют в качестве ПАВ ( SDOL).

ЦНИИПС1 – омыленные древесные пеки переработки хвойной древесины на уксусную кислоту – понынешнему СДО (смола древесная омыленная). Их вещественный состав весьма разнится от партии к партии, но всегда справедливо одно – смоляных кислот всегда намного больше чем жирных. А общеизвестно, что смоляные кислоты в щелочной среде свою пенообразующую способность увеличивают, а жирные, наоборот, снижают (химизм процесса, как и для нафтеновых кислот – см. выше).

В омыленных древесных пеках из лиственных пород древесины, жирных кислот, наоборот, больше чем смоляных. И их, по праву, можно отнести к ПАВ, не обеспечивающих нужного для производства пенобетона пенообразования в щелочной среде. Этот факт, тем не менее, играет весьма положительную роль в тяжелых бетонах, где излишнее воздухововлечение наоборот вредно. Стремясь дистанцироваться от традиционного СДО, обозначить свою “тяжелобетонную” ориентацию, но остаться в разрешительнорекомендующем лоне отечественных нормативных документов, некоторые производители стали именовать свою продукцию на манер SDO или SDOL. (Весьма красивое и оригинальное решение, следует признать, ловко обыгрывающее идентичность фонетики русской и английской транскрипции. Оно наверняка не останется без последователей, и в ближайшем будущем следует ожидать нашествие клонов типа – S3 (C3), SNV (СНВ), GKJ11N (ГКЖ11Н), LST (ЛСТ), DOFEN (Дофен) и т.д. и т.п.).

  Кратность пены в зависимости от концентрации пенообразователя, и щелочности среды пенообразования Таблица Наименование ПАВ Кратность пены для концентрации пенообразователя (%) 0.25% 0.50% 1.00% 1.50% 2.00% 2.50% вода Ca(OH) вода Ca(OH) вода Ca(OH) вода Ca(OH) вода Ca(OH) Вода Ca(OH) Азолят А 15. 7. 22. 8. 22. 21. 24. 23. 24. 24. 24. 24. ПО 7. 7. 14. 20. 20. 22. 22. 23. 23. 24. 24. 24. Некаль 7. 1. 11. 2. 16. 4. 24. 5. 24. 10. 24. 12. НЧК 2. 1. 5. 2. 9. 4. 10. 8. 11. 12. 12. 16. Сульфонол хлорный 8. 1. 8. 1. 10. 3. 11. 4. 12. 5. 16. 6. СНВ 3. 3. 3. 4. 7. 6. 8. 6. 8. 6. 10. 7. ЦНИИПС 2. 2. 2. 3. 3. 4. 3. 5. 5. 6. 5. 6. Мылонафт 1. 2. 3. 7. 10. 12. Асидолмылонафт 1. 3. 4. 7. 9. 11.   Стойкость пены в зависимости от концентрации пенообразователя, и щелочности среды пенообразования Таблица   Наименование ПАВ Объем пены, см3, по времени (минут) вода Ca(OH) вода Ca(OH) вода Ca(OH) вода Ca(OH) вода Ca(OH) Вода Ca(OH) Азолят А ПО Некаль НЧК Сульфонол хлорный СНВ ЦНИИПС Мылонафт Асидолмылонафт   Способность к воздухововлечению различных пенообразователей в зависимости от концентрации пенообразователя, и длительности перемешивания.





Таблица   Наименование ПАВ Воздухововлечение, %, в зависимости от длительности перемешивания (мин) и концентрации пенообразователя (%) 2 мин 5 мин 10 мин 15 мин 20 мин 25 мин 0.05% 0.15% 0.05% 0.15% 0.05% 0.15% 0.05% 0.15% 0.05% 0.15% 0.05% 0.15% Азолят А 35. 59. 38. 65. 39. 68. 42. 70. 44. 72. 44. 75. ПО 37. 47. 41. 56. 46. 61. 50. 68. 56. 68. 57. 69. Некаль 28. 44. 35. 50. 39. 59. 41. 60. 44. 63. 46. 63. НЧК 31. 43. 37. 52. 43. 63. 47. 68. 52. 70. 54. 74. Сульфонол хлорный 34. 44. 35. 47. 35. 51. 36. 53. 37. 55. 37. 59. СНВ 35. 39. 38. 45. 42. 55. 45. 58. 48. 64. 51. 73. ЦНИИПС 21. 35. 21. 37. 21. 39. 21. 41. 21. 42. 21. 44. Мылонафт 24. 34. 30. 39. 34. 46. 37. 53. 39. 58. 42. 63. Асидолмылонафт 24. 31. 29. 34. 36. 41. 37. 45. 40. 47. 42. 50. Комментарии к Таблице 4.

Воздухововлекающая способность ПАВ изучалась на цементно и известковопесчаных растворах (соответственно Ц:П = 1:1.5 и И:П = 1:3 – в данном обзоре все данные приведены частично, только для цементнопесчаных растворов). В таблице 4 приведены данные для В/Ц=0.5, концентрации добавки (пенообразователя) по отношению к вяжущему – 0.05% и 0.15% (по сухому веществу). Растворы перемешивались в мешалке с сетчатыми лопастями при скорости вращения вала n=250 об/мин Внимание!!! Налицо серьезное упущение авторов – не корректно ссылаться только на скорость вращения вала смесителя, не указывая при этом его геометрические размеры (авторы ссылаются на “…стандартный смеситель”.) Правильней было бы указать окружную или угловую скорость.

Действие воздухововлекающих добавок связано с поверхностными явлениями на границе раздела жидкой и газообразной фаз и на границе раздела твердой и жидкой фаз. Со снижением поверхностного натяжения водных растворов ПАВ увеличивается их пенообразующая, а в цементнопесчаных смесях – воздухововлекающая способность. Однако при определенных концентрациях поверхностное натяжение водных растворов ПАВ достигает своего предельномаксимального значения, и дальнейшее увеличение концентрации не вызывает значимого изменения поверхностного натяжения. Проведенные эксперименты показали, что для всех добавок, повышение концентрации от 0.05 до 0.10% вызывает монотонно возрастающее воздухововлечение. В интервале 0.10 – 0.15 оно достигает максимума. Повышение концентрации сверх 0.15% не приводит к увеличению пенообразования. Это явление объясняется насыщенностью поверхностного слоя, и затрудненности дальнейшей адсорбции молекул ПАВ к границе раздела вода/воздух. В результате замедляется снижение поверхностного натяжения, что и приводит к стабилизации пенообразования, а, следовательно, и воздухововлечения.

Влияние температуры раствора на объем вовлеченного воздуха является одним из решающих факторов в механизме воздухововлечения. Увеличение температуры массы от +17оС до +70оС приводит к неуклонному уменьшению объема воздухововлечения. При этом суммируются два явления: уменьшение поверхностного натяжения растворителя и изменение адсорбции ПАВ в поверхностном слое. Повышение температуры оказывает большое влияние на адсорбцию ПАВ, сильно её уменьшая. В этом главная причина резкого снижения воздухововлечения с повышением температуры. С другой стороны увеличение температуры массы, хотя и сильно уменьшает объем вовлеченного воздуха, но зато очень резко увеличивает скорость воздухововлечения.

С точки зрения практической применимости, зависимость скорость и объема воздухововлечения от температуры можно очень эффективно использовать – в начале цикла перемешивания температура смеси должна быть как можно выше, а в конце – как можно ниже. Например, использование подогретого раствора пенообразователя или воды и охлажденных заполнителей и т.д.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.