2012 Holcim (Rus) OAO

Ускорение

кинетики

твердениярастворов

и

мелкозернистых

бетонов

на

основе

белого

цемента

© 2012 Holcim Ltd

Возможные

направления

подбора

добавок-ускорителей твердения

растворов

и

мелкозернистых

бетонов

2

© 2012 Holcim Ltd

Выбор

системы

для

подбора

добавок-ускорителей твердения

3

•

Вяжущее:

белый

цемент, глиноземистый

цемент, гипс, известь…

•

Заполнитель/ наполнитель: кварцевый

песок, известняк, мел, доломит, керамзит, перлит, каолин, микрокремнезем…

•

Химические

добавки: пластификаторы, водоудерживающие, полимеры, воздухововлекающие, регуляторы

схватывания, ускорители, загустители, гидрофобизаторы…

•

Вяжущее:

белый

цемент

•

Заполнитель: кварцевый

песок

•

Химические

добавки: ускорители, пластификаторы, комплексы…

•

Простая/ базовая

растворная

система, которая

может

служить

основой

для

разработки

рецептур•

Нет

дополнительных

факторов, влияющих

на

гидратацию

цемента

© 2012 Holcim Ltd

Опыт

Holcim (Rus) CM по

ускорению

кинетики

твердения мелкозернистого

бетона

на

основе

белого

цемента

4

Почему

возникла

потребность

повысить

прочность мелкозернистого

бетона

в

ранние

сроки

твердения?

• Снижение

себестоимости

готовой

продукции

за

счет

уменьшения

расхода

белого

цемента•

Сокращение

продолжительности

производственного

цикла

за

счет

оборачиваемости

форм

Расход

-

18% Прочность

+ 45%

© 2012 Holcim Ltd

Этап

I –

Сравнительный

анализ

базовых

составов

+ введение

ГЦ

5

•

Провести

сравнительные

испытания

контрольного

состава и

базового

состава

с

пониженным

расходом

цемента

•

Ввести

в

базовый

состав

1.5% ГЦ

от

веса

цемента

с

целью ускорения

кинетики

твердения

в

ранние

сроки

(12-24 ч)

© 2012 Holcim Ltd

Приготовление

раствора

в

соответствии

с

рецептурой клиента

6

90 сек

© 2012 Holcim Ltd

Определение

расплыва

кольца

на

встряхивающем столике

7

140-149

мм

© 2012 Holcim Ltd

Этап

I –

Состав

исследуемых

растворов

[кг/м3]

8

No В/Ц Вода

[л]

Белый

цемент

[кг]

Глино-

земистый

цемент

[кг]

Пигмент

[кг]

СПЛ

FT30LV [л]

Песок

[кг]

Контрольный 0.52 224 435 - 26 2.6 1533

Базовый 0.65 237 369 - 22 2.2 1560

1.5% ГЦ 0.65 236 368 5.5 22 2.2 1557

© 2012 Holcim Ltd

Формование

образцов

призм

на

вибростоле

9

4 х

4 х

16 см

© 2012 Holcim Ltd

Твердение

образцов

призм

в

воздушно-сухих

условиях

10

© 2012 Holcim Ltd

Определение

прочности

при

изгибе

и

сжатии

11

© 2012 Holcim Ltd

Этап

I –

Результаты

определения

прочности

при

изгибе [МПа]

12

1.9

1.3 1.2

4.2

3.6

3.2

7.3

6.1

7.1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Контрольный Базовый 1.5% ГЦ

12 ч 24 ч 28 сут

-32%

-14%

-16%

-37%

-24%

-3%

© 2012 Holcim Ltd

Этап

I –

Результаты

определения

прочности

при

сжатии [МПа]

13

6.7

4.0 3.6

19.7

13.6 13.3

48.1

32.734.9

0

10

20

30

40

50

60

Контрольный Базовый 1.5% ГЦ

12 ч 24 ч 28 сут

-40%

-31%

-32%

-46%

-32%

-27%

© 2012 Holcim Ltd

Выводы

по

этапу

I – Сравнительный

анализ

базовых составов

+ результаты

введения

ГЦ

14

•

Базовый

состав

с

пониженным

расходом

цемента предсказуемо

продемонстрировал

более

низкие

прочностные

показатели

по

сравнению

с

контрольным•

Сокращение

расхода

цемента

приводит

к

увеличению

В/Ц

с

0.52 до

0.65, что

отрицательно

сказывается

на прочностных

показателях

•

Введение

1.5% ГЦ

без

активатора

твердения

Li2

CO3

отрицательно

сказывается

на

прочностных

показателях

© 2012 Holcim Ltd 15

Состав

химических

добавок, выбранных

для проведения

испытаний

Производитель

добавки

Название

добавки Функционал

Вводимая

концентрация

[% от

веса

цемента

по

товарному

веществу]

Химическая

основаЦена

добавки

[руб/т]

White Hills WH Пластификатор 0.5 НСФ

+ ЭПК 24’000

Rhein Chemotechnik FT 30 LV Пластификатор 0.5 НСФ

+ ЭПК 24’000

BASF Glenium ACE 430 Пластификатор 0.3 и

0.6 ЭПК 125’000

Полипласт Реламикс

Тип

2 Комплексная 2.0 НСФ, тиосульфат

и

роданит

натрия 65’000

Полипласт Реламикс

ПК Комплексная 1.25 ЭПК, тиосульфат

и

роданит

натрия 60’000

MC Bauchemie Rapid 675 Ускоритель 2.0 Неорганические

соли 32’000

Sika Rapid 21 Ускоритель 2.0 и

4.0 Неорганические

соли Пилот

Жидкое

стекло Ускоритель 5.0 Силикат

натрия 26’500

BASF X-Seed 100 Модификатор 0.3 Центры

кристаллизации 86’000

Номитек

Kemira ALG Ускоритель-

модификатор 1.0 Сульфат

алюминия 5’700

Аэромикс Аэромикс-М Модификатор 2.5 Механоактивированный

песок, НСФ, метакаолин 20’000

© 2012 Holcim Ltd 16

Этап

II –

Проведение

испытаний

набора

химических добавок

Испытать

химические

добавки

и

их

комбинации:•

Суперпластификаторы

FT 30 LV (0.5%), WH (0.5%) и

Glenium

ACE 430 (0.3%)•

Ускорители

Rapid 675, Реламикс

Тип

2 и

Реламикс

ПК

• Модификатор

X-Seed 100

Первая

часть

испытаний

химических

добавок проводилась

на

Песке

1, предоставленном

клиентом

(используется

в

производстве)

© 2012 Holcim Ltd

Этап

II –

Состав

исследуемых

растворов

[кг/замес]

17

Добавка В/Ц Вода

[л]

Белый

цемент

[кг]

Пигмент

[кг]

Химическая

добавка[л]

Песок

1

[кг]

FT 30 LV 0.68 34.0 50 3 0.3 216

FT 30 LV + Rapid 675 0.65 32.5 50 3 0.3 + 0.62 216

WH 0.65 32.5 50 3 0.22 216

WH + Rapid 675 0.63 31.5 50 3 0.22 + 0.62 216

Glenium ACE 430 0.73 36.3 50 3 0.14 216

Glenium ACE 430 + X-Seed 100 0.66 32.8 50 3 0.14 + 0.13 216

Реламикс

Тип

2 0.65 32.5 50 3 0.82 216

Реламикс

ПК 0.66 32.9 50 3 0.53 216

© 2012 Holcim Ltd

2.02.8

2.23.0

2.5 2.41.3

2.5

6.4

8.0

6.6

9.6

6.37.0

4.1

6.9

0.68

0.65

0.650.63

0.73

0.66 0.65 0.66

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0

2

4

6

8

10

12

FT 30 LV FT 30 LV + Rapid675

WH WH + Rapid 675 Glenium ACE 430(0,3%)

Glenium ACE 430(0,3%) + X‐Seed 100

Relamix Type 2 Relamix PK

Прочность при изгибе [МПа] Прочность при сжатии [МПа] В/Ц

Этап

II –

Результаты

определения

прочности

при

изгибе и

сжатии

через

12 ч

твердения

-9%

+27%

-3%

+21%

+36%

+46%

+14%

-5%

+9%

+6%

-41%

-38%

+14%

+5%

© 2012 Holcim Ltd 19

Выводы

по

этапу

II

–

Результаты

введения

химических добавок

Суперпластификатор

WH немного

более

эффективен

по сравнению

с

FT 30 LV

Введение

Rapid 675

в

количестве

2% способствует

увеличению прочности

при

изгибе

и

сжатии

на

27% и

21% соответственно

на

составе

с

FT 30 LV;

на

составе

с

WH

прирост

прочности составляет

36% и

46% соответственно

Glenium

АСЕ

430 в

количестве

0.3% демонстрирует

результаты, сопоставимые

с

FT 30 LV

Дополнительное

введение

0.3% X-Seed приводит

к

увеличению прочности

при

сжатии

на

6%

Реламикс

Тип

2 в

количестве

2% демонстрирует

наихудшие результаты, приводя

к

снижению

прочности

в

среднем

на

40%

Реламикс

ПК

в

количестве1.25% приводит

к

увеличению

прочности при

сжатии

и

изгибе

на

14% и

5% соответственно

© 2012 Holcim Ltd 20

Этап

III –

Корректировка

и

испытание

дополнительных химических

добавок

Испытать

дополнительные

потенциальные

варианты:•

Увеличить

дозировку

Glenium

ACE 430 с

0.3%

до

0.6%

• Испытать

ускоритель

Rapid 21 с

дозировкой

2% и

4%

• Испытать

ускоритель

ALG

• Испытать

модификатор

Aeromix-M

• Испытать

жидкое

стекло

Вторая

часть

испытаний

химических

добавок проводилась

на

Песке

2, обладающем

большей

водопотребностью

(предоставлен

клиентом, используется

в

производстве)

© 2012 Holcim Ltd

Этап

III –

Состав

исследуемых

растворов

[кг/замес]

21

Добавка В/Ц Вода

[л]

Белый

цемент

[кг]

Пигмент

[кг]

Химическая

добавка[л]

Песок

2 [кг]

WH 0.70 35.0 50 3 0.22 216

Glenium ACE 430 (0.6%) 0.62 30.9 50 3 0.3 216

WH + Rapid 675 0.68 34.0 50 3 0.22 + 0.62 216

WH + Rapid 21 (2%) 0.68 34.1 50 3 0.22 + 0.82 216

WH + Rapid 21 (4%) 0.66 33.0 50 3 0.22 + 1.64 216

WH + Aeromix-M 0.72 36.0 50 3 0.22 + 2.5 (сухой) 216

WH + ALG 0.74 37.2 50 3 0.22 + 1.0 (сухой) 216

WH + Жидкое

стекло

(5%) 0.76 38.1 50 3 0.22 + 1.83 216

© 2012 Holcim Ltd

2.0

2.8

2.2

3.0

2.5 2.4

1.3

2.5

1.5

1.1

2.0

1.7

2.1

1.11.4

1.6

0.68

0.65

0.650.63

0.73

0.66 0.65 0.66

0.70

0.62

0.68 0.680.66

0.720.74

0.76

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Прочность при изгибе [МПа] В/Ц

22

Этапы

II и

III –

Результаты

испытаний

прочности

при изгибе

через

12 ч

твердения

Песок

1 Песок

2

+27%

-9%

+36%

+14%+9%

-41%

+14%

-27%

+33%

+13%

+40%

-27%

-7%+7%

© 2012 Holcim Ltd

6.4

8.0

6.6

9.6

6.37.0

4.1

6.9

4.02.9

5.34.4

5.4

2.63.6

4.3

0.680.65 0.65

0.63

0.73

0.66 0.65 0.66

0.70

0.62

0.68 0.680.66

0.720.74

0.76

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

Прочность при сжатии [МПа] В/Ц

23

Этапы

II и

III

–

Результаты

испытаний

прочности

при сжатии

через

12 ч

твердения

Песок

1 Песок

2

-3%

+21%

+46%

-5%

+6%

-38%

+5%

-28%

+32%

+10%

+35%

-35%

-10%

+8%

© 2012 Holcim Ltd 24

Выводы

по

этапу

III

–

Корректировка

и

испытание дополнительных

химических

добавок

Составы

с

Rapid 675

продемонстрировали

самые

лучшие рабочие

свойства

–

прирост

прочности

при

изгибе

на

36%, при

сжатии

–

на

46%

Rapid 21

демонстрирует

сравнимые

результаты, но

расход добавки

слишком

большой

(4%), что

делает

раствор

неэкономичным

Состав

Rapid 21

сопоставим

по

показателям

с

составом

на жидком

стекле: прирост

прочности

при

изгибе

и

сжатии

около

10%

Составы

с

Glenium ACE 430 имеют

самые

низкие

результаты

– сброс

прочности

при

изгибе

и

сжатии

на

26%, при

этом

наблюдается

сильное

водоотделение

Aeromix-M приводит

к

спаду

прочности

при

сжатии

на

35%, при изгибе

–

на

27%, ALG

приводит

к

снижению

прочностных

показателей

на

10% и

7% соответственно

© 2012 Holcim Ltd

Выводы

по

работе

–

Подбор

эффективной

добавки- ускорителя

твердения

для

раствора

на

белом

цементе

25

На

основании

достигнутых

результатов

лабораторных

испытаний Rapid 675 (MC Bauchemie)

был

выбран

в

качестве

наиболее

эффективного

ускорителя

твердения:

Расход

добавки

2% от

веса

цемента

Прирост

прочности

в

возрасте12 ч:

изгиб

+ 45%, сжатие

+ 35%

Не

влияет

на

схохраняемость

подвижности

Не

влияет

на

цвет

конечного

продукта

Не

обладает

сильным

запахом

Нет

необходимости

менять

поставщика

добавок

© 2012 Holcim Ltd

Расчет

выгоды, созданной

для

конечного

потребителя

26

•

Годовое

потребление

белого

цемента

6’000 [т]•

Экономия

на

расходе

цемента

80 [кг/м3]

•

Сокращение

затрат

на

цемент

495

[руб/м3]•

Расход

добавки

7 [кг/м3]

•

Затраты

на

добавку

225 [руб/м3]•

Выгода

на

1 м3

бетона

270 [руб/м3]

•

Выгода

на

1 т

цемента

760 [руб/т]•

Годовая

выгода

4’560’000 [руб/год]

© 2012 Holcim Ltd

Продолжение

проекта

Холсим

(Рус) СМ

по

подбору добавок-ускорителей

твердения

27

Комплексная

система

оценки

эффективности

(CPTS)

Спасибо за

внимание!