Синтез и применение высокоэффективных супер- и гиперпластификаторов на основе местного сырья

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире является актуальным применение модификаторов на основе синтетических олигомеров для улучшения реологических, физико-механических свойств и регулирования структурообразования композиционных материалов. В Республике Узбекистан, в последние годы, одной из важнейших проблем в области химических добавок для строительных материалов является поиск новых органических добавок, повышающих стойкость и долговечность конструкций и сооружений, подверженных воздействию климатических условий и агрессивных сред. Для улучшения качества цементных композиций является важным применение высокоэффективных пластифицирующих добавок. В строительной индустрии для регулирования процессов структурообразования и реологических свойств концентрированных суспензий применяют суперпластификато-ры-органические химические добавки, позволяющие целенаправленно изменять подвижность сырьевых смесей и свойства готовых изделий. Поиск новых эффективных добавок, позволяющих модифицировать поверхность раздела фаз и изменять реологические свойства дисперсий, является актуальной задачей. К особым свойствам полиэлектролитов-суперпластификаторов относится возможность стабилизации дисперсий и эмульсий за счет адсорбции дифильных макромолекул на границе раздела фаз, предотвращающей агрегирование частиц; влияние на реологию жидкостей и дисперсий; способность образовывать физические гели; возможность вызывать агрегирование частиц в устойчивых дисперсных системах для облегчения разделения жидкой и твердой фазы; модификация свойств поверхности, при адсорбции на них частиц для обеспечения смачиваемости; солюбилизации гидрофобных веществ, в результате адсорбции суперпластификатора на поверхности частиц твердой фазы исключает возможность их сцепления за счет электростатических сил и тем самым снижает вязкость суспензии. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлении Президента Республики Узбекистан № 1442 от 15 декабря 2010 года «О приоритетах развития промышленности республики Узбекистан» и № 1072 от 12 марта 2009 года «О программе мер по реализации важнейших проектов по модернизации, техническому и технологическому перевооружению производства», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка технологии получения органических супер- и гиперпластификаторов на основе местного сырья и совершенствование с их помощью технологии производства цементных композиций. Научная новизна исследования заключается в следующем: разработана технология получения новых супер- и гиперпластификаторов на основе продуктов химической реакции полиакрилонитрила, КМЦ, крахмала, поликарбоксилатов и ацетоноформальдегидной смолы; определено строение и физико-химические свойства синтезированных органических химических пластифицирующих добавок на основе поликарбоксилатов, полиолов, ацетоноформальдегидной смолы; определено влияние полученных пластифицирующих добавок на основе поликарбоксилатов, полиолов, производных целлюлозы и крахмала, ацетоноформальдегидной смолы на физико-механические свойства цементных систем; определены физико-химические свойства цементных систем с добавлением суперпластификатора СДж-1, суперпластификатора и гиперпластификатора на основе ацетоноформальдегидных смол. разработана технология применения полученных супер- и гиперпластификаторов цементных композиций. выводы 1. Получены пластифицирующие добавки на основе полиолов и выявлено, что увеличение молекулярной массы многоатомных спиртов положительно влияет на реологические и физико-механические свойства цементного камня. Определено, что пластифицирующая добавка на основе глицерина, в сравнении с остальными полученными пластифицирующими добавками, показала наилучший результат. 2. Получены пластифицирующие добавки, которые синтезированы на основе возобновляемых источников (как крахмал, целлюлоза и их производные), имеют положительный эффект. Выявлено, что полученные пластифицирующие добавки предлагается использовать в интервале 0,1 - 0,5 % от массы цемента. 3. Получен суперпластификатор СДж-1, содержащий в своей химической структуре функциональные группы, которые улучшают растворимость в воде и адсорбцию макромолекулы суперпластификатора на частицах портландцемента. Суперпластификатор СДж-1 рекомендован в производство. 4. Установлено, что изобутиловый радикал является эффективным радикалом для полиметиленовой модификации, оптимальное процентное соотношение суперпластификатора Дж-1 и изобутилового радикала - 95:5 и предложено добавлять модифицированный суперпластификатор в цементное тесто - до 1 % от массы цемента. 5. Показано, что полученный гиперпластификатор имеет высокий пластифицирующий эффект при добавлении строительных смесей и может повторить результаты суперпластификаторов при малых количествах. Гиперпластификатор в 20 раз эффективнее, чем суперпластификаторы. 6. Предлагается суперпластификатор на основе ацетонофо-рмальдегидных смол, имеющий в своей химической структуре функциональные группы, которые улучшают растворимость в воде и адсорбцию макромолекулы суперпластификатора на частицах портландцемента и показано, что полученный суперпластификатор уменьшает водопотребность на 15-20%, увеличивает прочность цементного камня. 7. Определено, что при добавлении синтезированных супер- и гиперпластификаторов в композитные растворы на основе гипсового и цементно-известковом вяжущих увеличивается подвижность, удобоукладываемость, плотность и прочность. 8. Разработана технология получения и применения супер- и гиперпластификаторов на основе местных сырьевых ресурсов и внедрена на базе ООО «Zenatkor-TBB», ООО «Қулама курилиш», ООО «Жиззах бинокор савдо». При добавлении полученных супер- и гиперпластификаторов в цементные системы наблюдалось увеличение прочности цементных композиций в ранних стадиях, и это, в свою очередь, привело к сокращению технологического процесса приготовления композиционных материалов и уменьшению энергетических затрат.