Еще пол года назад наш доморощенный Квазимодо страдал по Эсмеральде из каждого динамика. Очень красиво и образно страдал, следует отдать ему должное. Благодаря всего одной арии из французского мюзикла “Нотр-Дам” большинство простых людей вообще узнало об этой красивой и трогательной истории. Даже те, кто никогда Дюма вообще не читал.

Через время эта ария завоевала телевизионные экраны. Получила “Песню года” и кучу других наград. Из видеоклипа я, к величайшему своему позору, случайно узнал, что оказывается Вячеслав Петкун (Квазимодо) должен свои лавры разделить еще с двумя какими-то кренделями – они у него на подпевках, - но все равно, все казалось очень классно.

Брат, весьма просвещенный в музыкальных вопросах, взирал на мой щенячий восторг по поводу этой арии с удивлением и недоумением, - теперь то я понимаю почему. Когда он дал мне диск с “настоящим” французским “Нотр Дам-ом” - я пережил шок. Оказывается, так горячо любимый мной Квазимодо, вовсе не самый главный там – так, на задворках. А больше всего меня поразили партии Поэта. Батюшка тоже очень даже неплох. Офицер бесподобен. Негр ошеломляюще красив. Все это оттеняет великолепный свет, простые, но работающие на подсознание декорации и совершенно феерическая массовка.

На фоне всего этого великолепия Эсмеральда показалась мне несколько мелковатой, а Квазимодо - …. Ну, в общем, мне остальные персонажи понравились больше.

Когда в конце представления все артисты выходят “На поклон”, уже не в образе, но еще в сценических костюмах и гриме, слушая, как заходится, в овациях зрительный зал, я подловил себя на мысли, что нельзя целостное законченное произведение раздергивать на отдельные хитовые куски - его нужно сначала прослушать все, целиком. А потом, уже под настроение, смаковать ту или иную арию.

“Возвращаясь к нашим баранам…”, то бишь, к теме данной рассылки – “Ускорители”, постараюсь если не пропеть, то хоть проблеять именно целостную оперу. Ты, читатель, сам определишься, кто для тебя Поэт, а кто – Квазимодо.

Тема ускорителей в современной технологии бетона чрезвычайно скандальна, умышленно запутанная и заангажированая самими производителями и продавцами хим. добавок.

В первую очередь данное положение вещей обусловлено тем, что с помощью ускорителей можно достаточно легко, просто и дешево существенно модифицировать технологическую производственную цепочку. А это деньги, большие деньги. А так как деньги любят тишину, продавцы хим. добавок стараются её соблюдать, особенно не распространяясь на тему ускорителей. Гораздо охотней они популяризируют и пропагандируют свои полифункциональные составы вообще, хотя немалую часть успеха следует, по праву, отдать удачно подобранным в их составах ускорителям.

Так для тяжелых бетонов весьма критичный параметр – время оборачиваемости дорогостоящей формоснастки, становится возможным модифицировать не по пути затратной и энергоемкой тепловлажностной обработки, а “подстегивая” кинетику набора прочности химическим путем.

В легких бетонах, и в частности в пенобетонах, с помощью ускорителей удается минимизировать влияние минералогии, тонины помола и длительности хранения цемента на качество продукции, “выпередить” осадку свежеприготовленной пенобетонной матрицы ускоренным набором её прочности.

Как это ни парадоксально, но именно тема ускорителей – краеугольный камень также и экономики полифункциональных модификаторов. Простейшая композиция подобного рода состоит как минимум из двух компонентов, - обычно это пластификатор второй (реже третьей) группы эффективности и какой либо ускоритель, либо специально подобранная смесь ускорителей, обеспечивающих аддитивность (или даже синергизм) компонентов. Элементарный рецептурно-экономический анализ показывает, что стоимость именно ускорителя и является основным ценообразующим фактором таких полифункциональных составов. Иными словами, - кто “сидит” на дешевых ускорителях – тот владеет рынком полифункциональных добавок. Даже “легкая техногенность” (а порой и не легкая) некоторых составов не является преградой для их массового применения – критерии экономической целесообразности перевешивают.

Из этой же оперы и разразившиеся недавно на Украине баталии по степени применимости тех или иных полифункциональных модификаторов для бетонов в строительной индустрии. Все как у людей – с поливанием друг друга грязью в СМИ, научными и псевдонаучными отписками, подметными письмами, привселюдном полоскании грязного белья и проч.

С одной стороны это свидетельствует, что производство полифункциональных составов на Украине уже выросло из детских штанишек - защищая собственную песочницу, малышня уже не хнычет, а раздает зуботычины.

С другой стороны общая культура подобных склок с ярко выраженной экономической подоплекой свидетельствует, что её участники еще недостаточно четко понимают, зачем им эта песочница вообще нужна. Тяжелая артиллерия в виде центральных СМИ требует бережного и грамотного обращения. Поливая друг друга из ушата, нужно не расплескивать грязь на простого обывателя, абсолютно не посвященного в тонкости и предысторию подковёрной борьбы. Иначе потенциального будущего покупателя, очень легко превратить в затурканного и запуганного перестраховщика, который при слове “хим. добавка” будет осеняться крестным знаменем.

(И не следует тешить себя надеждами, что папик-Мапик так и будет сидеть в сторонке, на лавочке, и созерцать, как дети делят песочницу. Как только допьет свое пиво, он накостыляет малышне и заберет все игрушки. Самые сообразительные получат их обратно – если станут бегать ему за пивом.)

Ускорителей схватывания и твердения цементных композиций много. Существует несколько их классификаций, основанных на механизме действия на гидратацию цемента. Если же провести разделение по узко химической принадлежности, то к ускорителям можно отнести следующие вещества (курсивом выделены гостированные ускорители):

Углекислые соли

Натрий углекислый (сода) - Na2CO3

Сернокислые соли

Натрий сернокислый – Na2SO4

Натрий тиосульфат + натрий роданид (Na2S2O3 + NaCNS)

Гипс – CaSO4

Нитраты

Кальций азотнокислый Ca(No3)2

Натрий азотнокислый – NaNo3

Аммонийные соли

Карбамид (мочевина)– CO(NH2)2

Соли фосфорной кислоты

Тринатрийфосфат

Силикаты

Силикат натрия (растворимое стекло) – Na2O х SiO2 + nH2O

Хлориды

Алюминий хлористый – AlCl3

Железо хлористое – FeCl3

Барий хлористый – BaCl2

Магний хлористый – MgCl2

Кальций хлористый – CaCl2

Натрий хлористый – NaCl

Кислота соляная - HCl

Кэл – (хлорокись кальция)

Механические смеси различных ускорителей

Нитрит-нитрат кальция (ННК)

Нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК)

Нитрит-нитрат-хлорид кальция + мочевина (ННХКМ)

Сода+поташ+поластификатор

Из всего этого перечня наиболее распространёнными и наиболее эффективными остаются хлориды и смеси на их основе. Высочайшая эффективность при низкой цене – залог их популярности во всем мире. Проводимая в последнее время антирекламная кампания по отношению к хлоридам не имеет ничего общего с действительным положением вещей. Её первопричина как раз и кроется в низкой стоимости хлоридов. А “обыгрывание” факта, что, дескать, хлориды корродируют арматуру, для множества видов бетонов не то что спорно, но и просто некорректно, свидетельствует об отсутствии здравого смысла и элементарных знаний у потребителей. О какой коррозии, скажите на милость, может идти речь в пенобетонных технология, в производстве элементов мощения, бетонных блоков и т.д., где арматуры нет вообще?

Продавать, а тем более завозить из-за рубежа, пусть даже и высокоэффективные, но дешевые составы, коими являются хлоридные ускорители, и в первую очередь хлориды кальция и натрия, экономически нецелесообразно. Тем более что их распространенность в природе настолько высока, что в любой стране мира своих предостаточно.

Об ускоряющем действии соды (углекислого натрия Na2(СO3) на цемент, известно уже давно. Еще в 1903 г. академик Байков А.А. – основоположник теории твердения цементов, в своих работах упоминал о соде, как о соли, вызывающей чрезвычайно быстрое схватывание (см. Таблица 631-1)

Таблица 631-1

Из этой таблицы видно, что сода чрезвычайно активно и “резко” ускоряет процессы схватывания цементов. Это обстоятельство сильно затрудняет работы с бетоном при добавках соды и может привести к значительному снижению прочности, т.к. не всегда возможно успеть уложить массу бетона в формы до начала схватывания.

Ускорение твердения бетонов и растворов в раннем возрасте при добавках соды происходит за счет окончательной прочности, так что по истечении определенного времени прочность бетона без добавки соды оказывается уже выше прочности бетона с добавками (см. Таблица 631-2).

Таблица 631-2

Данные этой таблицы говорят о том, что в то время как в возрасте трех-пяти дней добавка увеличивает прочность, в возрасте 28 дней уже имеется налицо снижение относительной прочности у образцов с добавкой по сравнению с образцами без добавки.

Все эти данные однозначно свидетельствуют, что сода может найти применение в строительных технологиях только в тех случаях, когда необходимость получения быстросхватывающегося и быстротвердеющего бетона или раствора может быть оправдана относительным снижением последующей прочности, что может иметь место при всякого рода аварийных работах. И то только в отсутствии более эффективных ускорителей схватывания (смотри далее).

Человек давно заметил, что внесение в почву золы приводит к увеличению урожайности. О том, что ее активным началом является карбонат калия K2CO3 – поташ, стало ясно гораздо позже. До разработки промышленных способов производства соды поташ играл исключительно важную роль в различных производствах: стекольном, текстильном, мыловаренном и др. Его получали сжиганием древесины, обработкой водой золы с последующим выпариванием водного раствора. Из золы сожженного 1 м3 вяза получали 0,76 кг поташа, ивы – 0,63, липы – 0,50 кг. В России лес бездумно сжигали на поташ до середины XIX в. Содержание калия в золе от сгоревших растений обычно очень высокое: в золе соломы злаков от 9 до 22%, гречишной соломы – 25...35, стеблей подсолнечника 36...40, торфа 0,5...4,7%. Само слово “поташ” произошло от древнего немецкого “пот” – горшок и “аш” – зола, так как щелок, получающийся при обработке золы водой, выпаривался в горшках.

В XVI - XVII вв. поташ получали в огромных количествах из древесной золы, которую вываривали в больших котлах. Из поташа приготавливали главным образом литрованную (очищенную) калийную селитру, которая шла на изготовление черного пороха. Особенно много поташа производилось в России, в лесах вблизи Арзамаса и Ардатова на передвижных заводах (майданах), принадлежавших родственнику царя Алексея Михайловича, ближнему боярину Б.И.Морозову. Такие заводики вырабатывали до 770 тн. поташа в год.

В тот же период, производство поташа на Украине было менее концентрировано и сильней рассредоточено – каждый уважающий себя “заможный” казак почитал за честь иметь собственный микрозаводик по его производству – технология то элементарнейшая, и чрезвычайно доходная.

Сегодня поташ применяется главным образом в получении моющих средств (жидкое мыло). Он также служит сырьем при производстве тугоплавкого стекла и хрусталя и в качестве компонента во множестве химических технологий.

Применение поташа в строительстве обусловлено, в первую очередь, особенностями гидратации цемента. При пониженных температурах она сильно замедляется, а на морозе прекращается вообще. Добавка поташа помогает устранить этот недостаток – строить становится возможным даже при -50оС. Поэтому поташ является традиционной противоморозной добавкой-антифризом в строительстве.

В водной среде поташ мгновенно гидролизуется образуя очень сильную едкую щелочь. Она портит одежду и обувь, при попадании на открытые участки тела образует язвы, в глаза – верную потерю зрения. Широкое применение поташа в СССР в качестве противоморозной добавки было обусловлено, в том числе, и пренебрежениями техникой безопасности – сами знаете, кто весь Крайний Север и Восточную Сибирь у нас построил.

С пуском Ачинского глиноземного комбината содо-поташная смесь (отход основного производства) стала местной для Восточной Сибири, а её применение приобрело массовый характер. Сибирские морозы замедляли гидратацию цемента, поташ ускорял её. В итоге они компенсировали друг друга.

При положительных температурах ускоряющие свойства поташа выражены настолько сильно, что без соответствующего их замедления химическим путем работать становится абсолютно невозможно – бетон схватывается прямо в бетономешалке. Оригинальный выход был найден Красноярскими учеными из местного филиала Промстройниипроекта. Они предложили добавлять к поташу пластификатор с ярко выраженным замедляющим эффектом. Наиболее подошел для этих целей технический лигносульфонат – бросовый отход лесохимического производства. В итоге получили бетонные смеси повышенной пластичности с ярко выраженным ускоряющее/противоморозным эффектом, но без излишнего ускорения схватывания.

Если даже не касаться техники безопасности, то и так в методологии применении поташа сплошные НЕЛЬЗЯ.

Нельзя применять в составе бетонов и растворов, где есть активный кремнезем, где возможен контакт с известью и силикатным кирпичом; нельзя применять для изделий эксплуатирующихся при повышенной влажности. Поташ мало эффективен в крупнопористых и беспесчаных бетонных смесях, а также в легких бетонах типа керамзитобетона. Поташ не рекомендуется к применению в условиях положительных температур либо колебания температуры с переходом через 0оС. Поташ разрушает изоляцию проводов, поэтому его нельзя применять в местах, где будет проложена скрытая электропроводка.

Из-за ярко выраженной щелочной реакции следует остерегаться попадания поташа на кожу и особенно в глаза. Приготавливать и работать с водными растворами поташа следует в комбинезоне, очках, резиновых сапогах и перчатках, спецодежду хранить в специальных шкафах. В плохо вентилируемых помещениях необходимо использовать респираторы и противогазы.

Одной из причин, препятствующей широкому применению поташа в качестве ускорителя схватывания и твердения, является вызываемое им очень быстрое схватывание цемента. Для большинства портландцементов, его добавка вызывает начало схватывания уже через 10 – 15 минут, что фактически исключает централизованное приготовление бетонов и растворов с добавкой поташа. Степень влияния поташа на отдельные минералы цементного клинкера отражены в Таблице 6321-1

Таблица 6321-1

Как видно из этой таблицы, ускоряющее действие поташа на схватывание всех основных минералов проявляется уже в малых дозировках.

Особенно критичен к воздействию поташа трехкальциевый алюминат. Его схватывание и так начинается практически мгновенно, с момента затворения. Отрегулировать длительность схватывания этого минерала помогает добавка гипса, вводимая при помоле. Но в присутствии даже незначительных добавок поташа этот механизм нарушается – в присутствии поташа образуются гидрокарбоалюминаты кальция, которые обволакивают зерна S3A и снижают активность иона SO4 из состава гипса-замедлителя.

Причиной сокращения сроков схватывания силикатов кальция служит образование при взаимодействии поташа с известью нерастворимого CaCO3 что способствует протеканию реакции в сторону образования извести, снова вступающей во взаимодействие с ионом CO3 с образованием CaCO3 и т.д.

Для замедления схватывания бетонов с добавками поташа были опробованы множество веществ-замедлителей – водорастворимые фосфаты, окись цинка, муравьиная и бензойные кислоты, жирные кислоты, глицерин, глюкоза, технические лигносульфонаты.

По совокупности полученных результатов, в качестве эффективного замедлителя схватывания бетонов с добавкой поташа, было предложено использовать ЛСТ (технические лигносульфонаты). Помимо замедляющего эффекта ЛСТ оказывает на бетоны ярко выраженное пластифицирующее воздействие. Но в дозировке свыше 0.3% от массы цемента их уже практически не используют – уж слишком сильно начинает сказываться наличие в ЛСТ примесей – редуцированных сахаров, которые сильно замедляют схватывание и твердение. В комплексе с таким эффективным ускорителем схватывания, как поташ становится вполне возможным повысить дозировки ЛСТ до 0.5% - т.е. ускоритель (поташ) и замедлитель (ЛСТ) взаимно нивелируются, при этом пластичность бетона повышается.

Трехкальциевый силикат (C3S) – наиболее активный минерал цемента. Он характеризуется высокой прочностью и быстрым её нарастанием. Введение поташа интенсифицирует процесс твердения, но затем, начиная с 7-дневного возраста, и во все последующие сроки, прочность этого минерала, с добавкой поташа, становится несколько ниже, чем без добавки.

Поташ резко ускоряет твердение двухкальциевого силиката (C2S). Увеличение прочности образцов по сравнению с контрольными пропорционально количеству добавки. В дозировке 10 – 15% поташа, прочность образцов превышает прочность эталона в 2.5 – 4.0 раза и, начиная с 3=месячного возраста, по абсолютным значениям приближается к прочности образцов трехкальциевого силиката, затворенных на чистой воде.

Затворение трехкальциевого алюмината (C3A) на растворах поташа приводит к значительному повышению прочности.

Изменение прочности четырехкальциевого алюмоферита (C4AF) зависит от количества вводимого вместе с водой затворения поташа. Наиболее оптимальной является добавка в 3%

В начальный период твердения наиболее эффективными являются повышенные дозировки добавки поташа. Но с увеличением возраста становятся оптимальными дозировки в 7% и менее.

Таблица 6322-1

Примечание: Использованы 5 типовых цементов, по своему минералогическому составу, наиболее характерных для цементной промышленности Украины и России.

Таблица 6322-2

Примечание: Для испытания был использован цементно-песчаный раствор пропорции 1:3

Температура твердения - + 20оС

Таблица 6322-3

Содержание поташа в растворах и их плотность

Клеенекалевый пенообразователь также застабилизирован столярным клеем.
Подробней (42318 знаков) смотри:

Вещества, полимеризующиеся в объеме пены, относятся к третьей группе стабилизаторов. Полимеризация сильно увеличивает прочность пленок, - возможен даже их переход в твердое состояние. Это наиболее эффективные стабилизаторы. В одних случаях это полимерные композиции - синтетические смолы, например карбамидные, в других - латексы. Для “работы” в строительных системах с щелочной средой пересыщенной гидроокисью кальция (известковые и цементные бетоны и растворы) подходит только!!!!!!!!! застабилизированный латекс СКС-65ГП – Воронеж). Стабилизаторы этого типа в основном используются для изготовления “твердых” строительных пен – пенопласт, пеноизол, пенополиуретан и т.д.

Вещества четвертой группы образуют с пенообразователем нерастворимые в воде высокодисперсные осадки, бронирующие пленки и препятствуют их разрушению. Это наиболее дешевые и широко распространенные стабилизаторы. К ним относятся соли металлов: железа, меди, бария, реже алюминия. В пены вводятся очень небольшие добавки этих веществ. Сернокислое железо, например стабилизатор, так называемых “белковых” пенообразователей (хотя их все, даже “не наши”, всю жизнь делали из боенской крови – просто из этических соображений данный факт особенно не афишируется).

Добавки, участвующие в построении адсорбционных слоев на границе раздела жидкость-газ, представляют пятую группу. Обычно это высшие жирные спирты. При введении всего 0,05% такого спирта в растворы пенообразователей сильно снижается поверхностное натяжение смеси и за счет этого устойчивость пен повышается, порой многократно. Применяют в основном тетрадециловый спирт. Стабилизаторы этого типа – суть ноу-хау некоторых импортных пенообразователей применяемых в пенобетонных технологиях. Их точная рецептура охраняется патентным законодательством. Я не уполномочен больше распространяться на эту тему.

Есть еще один способ повышения стабильности пен (самый интересный именно отечественным пенобетонщикам, т.к. по сути, является дармовым подарком природы) – это бронирование газовых пузырьков микронаполнителями. Для этого в пены вводят тонкоизмельченные твердые вещества (тальк, асбест, кварц, сажу), которые, при равномерном распределении на поверхности пузырьков, упрочняют пленки и продлевают жизнь пены. Такие пены называют минерализованными, агрегатными или трехфазными
Образование устойчивой минерализованной пены происходит за счет прилипания твердых минеральных частиц к пузырькам пены. Оно обусловлено пониженной (иногда изби-рательной) смачиваемостью таких твердых минеральных зерен. Минерализованные пузырьки постепенно сближаются и способны даже образовывать сплошноячеистую минерализованную пену, в которой каждая воздушная ячейка полностью бронирована большим числом твердых частиц. Такие пены получаются, например, при флотации угля. Содержание твердого вещества в них достигает 50% от массы пены. Интенсивность прилипания твердых частиц к пузырькам пены обусловлена силами взаимодействия между поверхностью твердой фазы и полярными группами ПАВ. Большое влияние на бронирование оказывает размер твердых частиц, а также соотношение размеров зерна и газового пузырька – более тонкие порошки позволяют получить и более прочные пленки. Крупные частички, даже в незначительном количестве присутствующие в смеси с мелкими – уменьшают прочность пены, или даже разрушают её.
Степень минерализации пены зависит не только от размеров, но и от числа частиц, состояния их поверхности, от их смачиваемости жидкой фазой, способа введения частиц в пену и многого другого. Однозначно указать оптимальный размер частиц для различных практических случаев минерализации пены невозможно – требуется эксперимент. В одних случаях порошки и мелкие волокна разрушают пены, в других - такие трехфазные пены образуют жесткий каркас (агрегатная пена), способный сохранять устойчивость длительное время. Одно можно сказать с уверенностью: предпочтительным для минерализации пены является большое различие в размерах воздушного пузырька и твердой частицы и неупругое их соударение при встрече, поскольку прилипание тем эффективнее, чем значительнее потеря кинетической энергии. На русский последний тезис можно “перевести” как - “… при прочих равных условиях, с увеличением скорости перемешивания минерализатора с пенно, стойкость последней увеличивается…”.
Механизм стабилизации трехфазных пен (газ-жидкость-твердые частицы) объясняют в первую очередь сужением каналов Плато. В результате уменьшения “свободного диаметра” канала, скорость истечения жидкости замедляется, а пробки из зерен, не прилипших к пузырькам, дополнительно закупоривают эти каналы.

Стабилизация пен подобным образом широко применяется в пенобетонных технологиях. Но наибольшую эффективность она показывает на тех рецептурах, в которых от-сутствует крупный заполнитель (песок). Либо осуществляется предварительный помол (домол) ингредиентов. Либо вместо песка используется заполнитель приближающийся по своей размерности к “бронирующему” пену цементу – это могут быть: молотые песок, известняк, мел, зола-унос тепловых электростанций и т.д.
В индустриальном производстве пенобетона, пенокерамзитобетона, пеноперлитобетона и т.д. особенно конструкционных марок плотностью от 1000 кг/м3 и выше, для этих целей обычно используется недорогой и доступный пенообразователь СДО – Смола Древесная Омыленная (продукт омыления древесных пеков переработки хвойных – СДО и лиственных SDO-L пород на уксусную кислоту). Особую любовь “промышленных” пенобетонщиков эти пенообразователи снискали еще и потому, что в этих составах всегда присутствует некоторое количество омыленных жирных кислот. Вкупе с гидроокисью кальция, путем замещающих реакций по кальцию, они переходят в водонерастворимые кальциевые мыла, которые дополнительно укрепляют стенки пузырьков пены - происходит своего рода полимеризация, как в стабилизаторах 3 типа.

Ответить развернуто и по существу на Ваш вопрос не представляется возможным, т.к. за, по всей видимостью, за торговым названием “Стабилизатор Трианол” сокрыто некое хим. вещество неизвестной природы. В фармацевтике, например, тоже применяется лекарство, и тоже оно называется Трианол, из какой-то африканской сливы его делают.
Но, судя по тому, что производитель его рекомендует использовать вкупе с пенообразователем, изготовленным на основе сульфированных нефтяных кислот, это может быть, вероятней всего, кальциевый сульфонол – во всяком случае, он наиболее широко применяется именно для стабилизации подобных пенообразователей при производстве буровых работ.
Вполне вероятно, также, что это простейший сернокислый глинозем (еще прадеды на нем работали) из коммерческих соображений “возведенный в графья” звучным именем. О механизме его работы очень подробно (мне кажется подробней уже некуда) рассказано в рассылке посвященной алюмосульфонефтяным пенообразователям.