Эфиры поликарбоксилатов — от разработки до настоящего времени

Разработка эфиров поликарбоксилатов (РСЕ) очень тесно связана с самоуплотняющимся бетоном (SCC). В начале 80-х годов прошлого столетия в Японии был заявлен первый патент на эту группу веществ и их использование в качестве суперпластификаторов для бетона. В середине 80-х годов в Японии приступили к реализации первых проектов с использованием эфиров поликарбоксилатов и самоуплотняющегося бетона. Наиболее известными из объектов являются, прежде всего, мост через залив в Токио (Tokio Bay Bridge) и центральные высотные здания в Токио (Tokio Central Towers). Прошло еще около 10 лет прежде чем эти продукты в середине 90-х годов появились в Европе. Начиная с этого времени, процесс пошел очень быстро: разработки новых продуктов обеспечили на рынке доступ к эфирам поликарбоксилатов и их использованию в качестве добавок к бетону. Благодаря особым свойствам этого класса веществ, их исключительной эффективности и их разнообразию, в течение последующих 10 лет эфиры поликарбоксилатов завоевали более половины объема рынка в области пластификаторов и суперпластификаторов в Западной Европе.

Сначала главной сферой применения РСЕ-суперпластификаторов было производство сборных элементов. При этом решающую роль играло сильное разжижающее действие, значительное повышение ранней прочности бетонов при использовании этих продуктов и применение самоуплотняющихся бетонов. Это очень хорошо видно на примере (рисунки 2 и 3).

Сильное разжижающее действие РСЕ проявляется в значительно более низкой дозировке, прочность продукции по сравнению с традиционными суперпластификаторами на базе натриевого нафталинсульфоната (BNS, Рис. 2) или меламинсульфоната (Рис. 3) возрастает в несколько раз.

Дальнейшие разработоки суперпластификаторов на базе РСЕ обеспечили производство полимеров, которые соответствовали потребностям промышленности, производящей товарный бетон. В этой области применения большое значение имело, прежде всего, длительное сохранение консистенции и стабильная высокая прочность изделий по сравнению колебаниями этих показателей при обычном производстве. Использование соответствующих РСЕ-суперпластификаторов впервые создало возможности для производства бетонов с длительной удобоукладываемостью в течение 90 минут и более при показателях раннего набора прочности, позволяющих снять опалубку уже на следующий день после укладки бетона (смотри Рис. 4).

Как показано на рисунке, бетон очень хорошо сохраняет консистенцию при 20°С в течение более 90 минут согласно требованиям; 1 день спустя предел прочности бетона при сжатии составлял 8,7 Н/мм², т.е. уже был достаточным для снятия опалубки. По сравнению с использованием обычных СП появляется возможность производства на заводе бетона, готового к укладке. Дополнительной регулировки консистенции бетона для его укладки на строительной площадке, зачастую недостаточно обученным персоналом, что могло раньше приводить к ошибкам, уже не требуется. Таким образом, исключается причина возникновения ошибок: периодически случалось так, что на месте укладки бетона в него добавляли воду, чтобы получить консистенцию, необходимую для укладки бетона, или бетон укладывали слишком застывшим. В результате возникало, например, разделение смеси, снижалась прочность, ухудшалось качество облицовочного бетона или падал показатель долговечности бетона — проблема всем хорошо известная.

Для жесткого бетона, который применяется в производстве таких бетонных изделий, как например мостовые камни, бетонные трубы и черепица, в течение нескольких лет также успешно используют поликарбоксилаты (РСЕ). Благодаря особым свойствам РСЕ могут применяться для значительного улучшения уплотняемости бетона и тем самым для оптимизации производственного процесса и состава бетона, например, за счет снижения содержания цемента.

На рисунке 5 в качестве примера отражено заметное уменьшение содержания цемента благодаря использованию добавки, содержащей поликарбоксилаты (РСЕ).