Меню

Замедлители схватывания тампонажных цементных растворов



Обзор замедлителей схватывания бетонного раствора

При большом объеме работ неизбежно возникает проблема, связанная с быстрым застыванием состава. Стыки участков, залитых ранее и покрытых свежим раствором (рабочие швы), являются слабым местом готовой конструкции, требуют трудоемкой обработки, иначе невозможно забетонировать надежно. Идеальный вариант — когда смесь заливают непрерывно или с небольшими интервалами, чтобы она не успевала застыть. Для этого добавляют специальные компоненты. Принцип их действия заключается в снижении скорости соединения цемента с водой (гидратации и гидролиза).

Преимущества и недостатки применения добавок

  • снижение затрат времени и энергии на вибрирование;
  • сохранение удобоукладываемости;
  • возможность бетонирования при температуре воздуха до +30°C за счет увеличения срока сохранения подвижности;
  • получение высокоподвижной смеси;
  • снижение расхода цемента;
  • исключение расслаиваемости;
  • снижение усадки;
  • повышение прочности;
  • улучшение поверхности готовой конструкции;
  • более комфортные условия работы за счет уменьшения шума от вибрации.

К недостаткам относят непредсказуемость влияния этих компонентов на характеристики. Рекомендуется определить экспериментально на небольшой порции прочность и другие свойства раствора после внесения добавки.

Виды замедлителей схватывания и твердения бетона

1. Химические добавки.

Первый тип — состоящие из одного компонента. Обычно они продаются в форме порошка:

  • Нитрилотриметиленфосфоновая кислота (НТФ). Средство не вызывает окисления арматуры. НТФ пригодна для всех видов цемента, но при превышении рекомендуемой дозы возможно понижение марки прочности. Добавка является одновременно пластификатором. Это вещество вносят в количестве 0,02—0,15 % от массы цемента.
  • Глюконат натрия. Продается в форме порошка, хорошо растворимого в воде. Вещество полностью разлагается естественным путем, обладает водоудерживающими, пластифицирующими свойствами. Засыпают в количестве 0,05—0,25 %.
  • Цитрат натрия. Добавление к бетонному раствору позволяет: уменьшить время вибрации или вовсе обойтись без нее, понизить расход цемента на 20 %.

2. Готовые составы из нескольких компонентов.

Их производят и продают в готовом виде (порошке или растворе) компании, специализирующиеся на изготовлении и поставках строительной химии:

  • SikaPlast 520 N. Его основа — уникальный полимер, разработанный производителем Sika. Вносят в количестве 0,2—1,5 % от массы цемента.
  • Замедлитель (поставщик компания Промснаб из Кемерово). Не содержит компонентов, вызывающих коррозию арматуры. Уменьшает скорость схватывания в 2—8 раз (зависит от дозировки), несовместим с противоморозными добавками.
  • Линамикс (компания Полипласт). Это целая серия на основе различных химических компонентов.
  • FREM LINAS 200 жидкий. Замедляет схватывание, повышает подвижность бетона до П3.

Готовые составы можно купить в мешках, бочках, бутылях или канистрах.

3. Отходы пищевого производства.

Более безопасными средствами для снижения скорости схватывания являются некоторые виды отходов пищевой промышленности:

  • Молочная сыворотка. Жидкость, получаемая при изготовлении творога или сыра. Ее состав: сывороточные белки, лактоза, молочный жир. Обладает сильным замедляющим действием при добавлении прямо в бетонную смесь, одновременно является пластификатором. Дозировка: 1,5—3 % от массы цемента.
  • Кормовая сахарная патока. Это густая темная вязкая жидкость, отход сахарного производства. Патока заменяет пластификатор, она непригодна для применения при изготовлении конструкций из сборного железобетона. Рекомендуемая дозировка: 0,05—0,3 % от массы цемента.

Помимо патоки или сыворотки применяют костный клей и крахмал.

Для технологии «мытый бетон»

Для создания декоративных рельефных элементов применяют методику «чистый бетон». Суть заключается в изменении скорости твердения разных слоев. Для этого на лицевую сторону конструкции наносят специальный замедлитель. Через некоторое время, не дожидаясь схватывания верхнего пласта, мощной струей воды вымывают незастывший цемент.

На 30-40 % оголяются частицы наполнителя, находящиеся на поверхности. В результате получается имитация отделки из натурального камня.

Для выполнения работ по этой технологии используют специальные средства — жидкие или гели-замедлители:

  1. Архитектурный замедлитель схватывания DRC 6. Может быть разных цветов, расход — 8-12 л/м2. Марку подбирают под размер фракции наполнителя раствора, требуемую глубину проникновения: пескоструйный эффект, легкое, среднее или глубокое.
  2. Биоразлагаемый Pieri VBA Bio 2. Расход 4 л/м2. Биоразлагаемость — до 60 %, несколько вариантов цвета.
  3. Гель-замедлитель твердения отделочного слоя Чистый бетон, расход — 100 г/м2. Есть три варианта под различные фракции наполнителя.
  4. Гель G-05 Его виды: DN для фракций 3—5 мм; DP для 5—10 мм, расход — 60 г/м2.
Читайте также:  Как отбить цемент с ванной

Цена средства для снижения скорости затвердевания смеси для бетонирования зависит от его типа, расфасовки, объема партии.

Наименование Стоимость, руб/кг
Нитрилотриметиленфосфоновая кислота 130
Глюконат натрия 54
Цитрат натрия 40
SikaPlast 520 N 240
FREM LINAS 200 жидкий 30
Линамикс П120 (90) 36
Линамикс ПК жидкий 57
Кормовая сахарная патока 2
Молочная сыворотка 43
Гель-замедлитель твердения для мытого бетона G-05k 700

Источник

Замедлители схватывания бетона

На производстве или строительстве возникают ситуации, когда становится необходимостью замедлить процесс твердения бетона. В таких случаях применяются добавки-замедлители схватывания смеси.

Принцип действия замедлителей твердения

Из молекул ПАВ (поверхностно-активных веществ) на поверхности частиц цемента сформировываются адсорбционные оболочки, что увеличивает концентрацию вещества на границе двух фаз: жидкой и твёрдой. Проще говоря, эта добавка замедляет кинетику твердения. Вязкость при этом увеличится, но если смешать больше ПАВ, чем допустимо, это приведёт к затруднению прохождения воды к частицам цемента, замедлению гидратации или вовсе её прекращению. Поэтому важно соблюдать процентное соотношение массы цемента и замедлителя.

Нужно учитывать, что прочность бетона снижается на 30% и более в промежутке до семи суток. А вот спустя 28 суток прочность застывшей смеси, наоборот, увеличивается, а проницаемость – снижается.

Где применяются замедлители схватывания бетона

  • При высоких температурах окружающей среды. В таких климатических условиях замедлитель схватывания – незаменимая вещь.
  • При транспортировке на большие расстояния, а также при затруднённом движении (заторы).
  • При создании высокомарочных смесей. В составах таких бетонов содержание вяжущего вещества очень высоко, что урезает время на транспортировку, заливку и укладку, а замедлители не только приостанавливают протекание процесса схватывания, но и повышают прочность конечного изделия.
  • При поэтапной заливке бетона, когда необходимо залить сложную, крупную конструкцию. Таким способом добиваются монолитности изделия из бетона.
  • При химических взаимодействиях со смесью замедлители уменьшают количество выделяемого тепла. При такой реакции, но уже без добавки, качество бетона может снизиться из-за излишней теплоты.

Классификация замедлителей схватывания: воздействие на состав бетона

Наиболее подходящими для этих целей классами являются первый, второй и четвёртый.

  1. Добавки первого класса представляют собой электролиты, меняющие растворимость вяжущих веществ. К ним относятся амины, органические кислоты, а также спирты. На данный момент пользуются меньшим спросом.
  2. Добавки второго класса взаимодействуют с вяжущими веществами, создавая труднорастворимые или малодиссоциированные соединения. Замедляющий эффект добавок этого класса можно объяснить появлением экранирующих плёнок, что получаются из продуктов реакции.
  3. Добавки четвертого класса – наиболее походящий вариант добавок. К ним относят ПАВ, что способны адсорбироваться и на вяжущих, и на гидратных образованиях. Различают два основных вида замедлителей: химического и физического воздействий.

Первые основаны на торможении процесса роста кристаллической решётки в смеси. Благодаря медленному росту решётка приобретает более сложный и равномерный вид, что положительно сказывается на прочности готового бетона. Из плюсов можно также отметить повышение показателей морозостойкости и водонепроницаемости всей конструкции. Но здесь, как и говорилось выше, необходимо соблюдать строгую дозировку. Избыток добавки в растворе может привести к критической потере прочности бетона.

Вторые сформировывают труднопроницаемую пленку на самих зернах цемента, замедляя их схватывание. Это повышает адгезию и влагозащиту, но плохо сказывается на общей прочности готовой конструкции.

Замедлитель схватывания цемента своими руками

Действительно качественный замедлитель схватывания приготовить своими руками почти невозможно. Если речь идёт о частном строительстве, лучше приготовить ровно столько бетона, сколько необходимо. Если всё же нужно замедлить схватывание смеси, то следует просто мешать раствор, не давая процессу застывания начаться. Такой способ замедления спасет бетон от застывания на полчаса-час, не больше. Добавлять больше воды в раствор, дабы замедлить застывание – плохая идея. При переизбытке воды снизится плотность и прочность раствора, что сильно повлияет на качество смеси.

В более масштабном строительстве гораздо более целесообразно будет приобрести промышленный замедлитель – так и надежнее, и пропорции легче подобрать.

Производители и марки замедлителей твердения

Хорошо зарекомендовали себя в деле следующие замедлители:

  • Линамикс PC. Производитель – ООО «Полипласт». Представляет собой чистый замедлитель схватывания. Способен сохранять подвижность смеси до шести часов. Самый простой и относительно недорогой вариант добавки такого типа. Производитель рекомендует использовать его с пластификаторами своей же компании, объясняя это повышением эффекта смеси.
  • Релаксор Темп-4. Производитель – ДП «Р» ООО «Будиндустрия ЛТД». Эта добавка хоть и уступает предыдущей во временном промежутке замедления, т. к. действует всего до четырех часов, но имеет дополнительные свойства: повышает подвижность бетонного раствора с П1 до П5; позволяет достичь высшей прочности смеси в ранние сроки после затвердения. Рекомендуется применять в следующих областях:
  • монолитное бетонирование в температурных ограничениях от +15 °C и выше;
  • кладочные растворы, а также смеси для перемещения на дальние расстояния;
  • бетонирование конструкций с повышенной степенью армирования.
  • Sika Retarder, бренда Sika AG. По заверению производителя, эта добавка не содержит хлоридов и иных веществ, вызывающих коррозию стали, можно применять при изготовлении железобетонных конструкций для бетонов, температурой +25 °C. Также применяется со смесями с высокой марочной прочности, или когда раствор подлежит уплотнению. Остальные характеристики схожи с предыдущим замедлителем.
  • Бисил Ретардер CX производителя Drizoro реализуется компанией «ГЕЛИОС». Выгодно выделяется самым продолжительным сроком замедления схватывания – до двух суток. А также: увеличивает прочность конструкций и снижает их осадку в течение времени; улучшает связующий состав посредством уменьшения расслоения компонентов бетонной смеси. Области применения те же, что у всех добавок этого списка. При этом, Бисил Ретардер CX – довольно дорогой замедлитель, но его преимущества над другими того стоят.
Читайте также:  Что такое куб цемента

Подведение итогов

В промышленном производстве использование замедлителей – необходимость. Важно разбираться в свойствах необходимой для раствора добавки, чтобы результат оказался именно таким, каким нужно. Замедлитель нужно подбирать, исходя из:

Источник

Регулирование свойств тампонажных растворов

с помощью химических реагентов

Усложнение геолого-технических условий проходки скважин, а также совершенствование техники и технологии их бурения и крепления повышают уровень требований к тампонажным материалам и приготовляемым из них растворам. Это вызывает необходимость целенаправленного изменения свойств цементных растворов путем обработки их химическими реагентами.

К параметрам тампонажных систем, количественное изменение которых часто вызывается потребностью технологии или особенностями скважинных условий, относятся: время загустевания или сроки схватывания, реологические свойства, седиментационная устойчивость (для тампонажных растворов), механическая прочность, проницаемость, коррозионная устойчивость, адгезии к горным породам и трубам (для тампонажного камня).

Как правило, реагенты и материалы, вводимые в тампонажные системы, ока­зывают комплексное воздействие и изменяют одновременно несколько параметров. Некоторые реагенты при одних условиях изменяют свойства тампонажных систем в одном направлении, а при других условиях влияние тех же реагентов может быть противоположным. Кроме того, один и тот же реагент при различных дозировках может вызывать противоположный эффект.

Все применяемые при тампонировании скважин химические реагенты подразделяются на:

· ускорители схватывания и твердения: хлориды кальция, натрия, калия и алюминия, сульфаты натрия и калия, углекислые калий и натрий, едкий натр, кремнекислые натрий и калий (жидкое стекло), нитраты натрия и кальция, нитрит-нитрит кальция, нитрит-нитрит-хлорид кальция, нитрат кальция с мочевиной, мочевина, нитрит-нитрит-сульфат натрия, сульфаниловая кислота, триэтаноламин, нитрат натрия, мелассы;

· замедлители схватывания и твердения: винная кислота и ее соли, борная кислота, хромпик, гипан, окзил, КССБ, СДБ, ФХЛС, ПФЛХ, сульфированный нитролигнин, карбокси-метилцеллюлоза, гексаметафосфат и нитрофосфат, КДБ, ПАД-3;

· пластификаторы (разжижители): С-3, 10-03, СДБ, КССБ, ПАЩ, ВЛХК, этилсиликонат натрия, метилсиликонат натрия, СПД, мылонафт, НЧК, ПФЛХ, ФХЛС, сульфированный нитролигнин, нитролигнин, окзил, синтан-5 и синтан ПЛ, Д-4 и Д-12, гексаметафосфат и нитрофосфат, ВРП, ГИФ-1, хромпик, высокомолекулярный поливинилпирролидон;

· понизители водоотдачи: гипан, СДБ, КССБ, ПФЛХ, ФХЛС, карбоксиметилцеллюлоза, полиоксиэтилен, бентонитовая глина, сульфированный нитролигнин, поливиниловый спирт, метас, полиакриламид, К-4, метилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза, декстрин, модифицированный крахмал;

· пеногасители: НЧК, окисленный нитролатум, соапсток, ЖЖГ, PC, кальциевый мылонафт, флотомасло, полиметилсилоксан, скрубберный конденсат, Т-66, стеарокс-6, АГ-2, АГ-3, НГВ-1, полиамид, стеарат алюминия, ПЭС, ОКП-50, СЖК, ВМС, ВМС-12, П-79, сивушное масло, карболениум.

Читайте также:  Санитарно эпидемиологическое заключение цемент

При выборе реагента необходимо исходить из того, что многие из них по результирующему эффекту практически равноценны. Вследствие этого надо учитывать их стоимость, расстояние до завода-изготовителя, агрегатное состояние (например, применение реагентов в виде жидкостей встречает затруднения в зимнее время и особенно в северных условиях), условия поставки (некоторые реагенты поставляются заводами-изготовителями только крупными партиями, не менее вагона, цистерны).

Ускорители схватывания и твердения. Для сокращения времени ожидания затвердевания цемента в тампонажные растворы вводят ускорители процессов схва­тывания и твердения.

Повышение содержания в тампонажном растворе каустической соды, поташа, кальцинированной соды, хлоридов натрия, калия и кальция до 3 % приводит к снижению прочности цементного камня после длительного твердения. При содержании хлорида натрия больше 5 %, а углекислого натрия меньше 1 % замедляются скорости схватывания и твердения. Введение более 2 % хлоридов вызывает коррозию труб. Для ее уменьшения при повышенных концентрациях хлоридов рекомендуется одновременно вводить нитриты, нитраты и хроматы натрия, калия и кальция. Сульфаты натрия и калия вызывают коррозию при введении их более 6 %. С целью предотвращения коррозии труб рекомендуется при цементировании скважин в условиях положительных температур использовать ингибирующие или органические электролиты.

Необходимо учитывать, что при введении кальцинированной соды в тампонажные растворы с большими дозами хлоридов, а также при тампонировании скважин с выделением сильно минерализованных вод может резко снизиться подвижность растворов.

При большом ускорении процессов твердения вследствие применения ускорителей существенно уменьшаются прочность и морозостойкость цементного камня.

Тампонажные растворы с добавками НКМ, НК + М, ННК + 5Н, ХК + ХН, ННХК, ННХК + 5Н характеризуются ускоренными и очень короткими сроками загустевания, мало зависящими от температуры, поэтому одновременно с указанными ускорителями в некоторых случаях вводят замедлители. Необходимость введения замедлителей определяется экспериментально. При назначении ускорителей необходимо учитывать, что некоторые из них при повышении или понижении температуры становятся замедлителями (например, мочевина). Такое же влияние может оказывать концентрация реагента.

Замедлители схватывания и твердения. Для предупреждения преждевременного загустевания и схватывания в тампонажные растворы вводят замедлители. При назначении замедлителей необходимо учитывать, что большинство из них одновременно является замедлителями твердения, а также влияет на реологические и фильтрационные свойства тампонажных растворов.

Хромпик применяется, как правило, совместно с такими замедлителями схватывания и понизителями водоотдачи, как СДБ, гипан, КМЦ, окзил, метас, СВК. Замедлители на основе гидролизованных соединений акриловой кислоты (гипан, К-4) при введении в портландцементные тампонажные растворы необходимо стабилизировать от коагуляции замедлителями растворения кальциевых солей, например, кальцинированной содой. Для шлаковых цементов стабилизаторы не требуются.

При назначении замедлителей следует учитывать их совместимость с солевой средой тампонажного раствора, а также возможность потери или инверсии свойств при повышении или понижении температуры (например, фосфаты, мочевина).

Регуляторы реологических свойств тампонажных растворов. Для регулирования реологических характеристик тампонажных растворов (увеличения или уменьшения вязкости и предельного напряжения сдвига) вводят реагенты-регуляторы реологических свойств. При назначении регуляторов реологических свойств надо учитывать, что многие из них влияют на процессы гидратационного твердения в сторону их ускорения или замедления.

Такие реагенты, как СДБ, КССБ, ГИФ-1, ПФЛХ, ВЛХК, СПД, ПАЩ-1, ВРП-1, Д-4, Д-12, ЦНИПС-1, мылонафт, вызывают сильное пенообразование при приготовлении раствора, поэтому их рекомендуется применять с пеногасителями.

Для повышения пластифицирующего действия реагента увеличивают его дозировку.

В качестве регуляторов реологических свойств используются как химические реагенты, так и наполнители: глины, песок, трепел и др. Часто вместе с химическими реагентами применяется бентонитовая глина. Оптимальное соотношение вяжущего, наполнителя и химического реагента подбирается экспериментально.

Пеногасители. Для гашения пены в тампонажные растворы вводят пеногасители. Пеногасители – в большинстве случаев растворы реагентов в дизельном топливе. При решении вопроса о применении того или иного пеногасителя необходимо учитывать возможную реакцию с тампонажным раствором и влияние на его свойства. Например, окисленный петролатум в присутствии солей кальция коагулирует, и для стабилизации в тампонажные растворы вводят кальцинированную соду.

Оптимальное количество реагентов устанавливается экспериментальным путем.

Источник