Лигносульфонаты технические
Лигносульфона́ты техни́ческие (ЛСТ, лат. lignum — дерево + сульфонат) — побочный продукт целлюлозно-бумажного производства, представляющий собой водорастворимые полиэлектролиты, как правило, натриевых солей лигносульфоновых кислот. Широко применяются в строительной индустрии в качестве химической добавки для бетонных и растворных смесей, выполняющей функции пластификатора и замедлителя схватывания. Являются одним из самых распространённых и экономичных видов суперпластификаторов первого поколения.
Содержание
Получение и состав
Лигносульфонаты получают при переработке древесины по сульфитному способу варки целлюлозы. В процессе варки лигнин, являющийся природным полимером, подвергается сульфитированию (взаимодействию с солями сернистой кислоты — сульфитом или бисульфитом натрия или кальция) и переходит в водный раствор, известный как сульфитный щёлок. После последующей очистки, нейтрализации, сгущения и высушивания из этого щёлока получают технические лигносульфонаты в виде порошка, гранул или густой жидкости (пасты).
Химический состав ЛСТ непостоянен и зависит от породы древесины и технологических параметров производства. Это сложные высокомолекулярные соединения с разветвлённой структурой, содержащие сульфогруппы (-SO₃Na), фенольные и спиртовые гидроксильные группы, карбоксильные группы и другие функциональные группы.
История применения в бетоне
Первые исследования применения лигносульфонатов в качестве добавки в цементные системы относятся к 1930-м годам. Их способность значительно повышать подвижность (пластичность) бетонной смеси и замедлять схватывание цемента была быстро оценена строительной отраслью. К 1950-м годам ЛСТ стали массово применяться по всему миру, что позволило существенно улучшить технологичность бетонных смесей. Уменьшение расхода воды позволило снизить расход цемента без снижения прочности бетона, что привело к заметной экономии цемента.
Механизм действия
Лигносульфонаты оказывают комплексное воздействие на цементное тесто:
Пластифицирующий эффект: Молекулы ЛСТ, адсорбируясь на поверхности частиц цемента, создают одноимённый отрицательный заряд, что приводит к взаимному отталкиванию частиц (электростатический эффект). Это разрушает флокулы (сгустки) цемента, высвобождая вовлечённую в них воду. В результате дисперсность системы повышается, а подвижность смеси увеличивается без изменения водоцементного отношения (В/Ц).
Замедляющий эффект: Адсорбционная плёнка ЛСТ на поверхности цементных зёрен создаёт барьер, затрудняющий их контакт с водой и замедляющий гидратацию, особенно на ранних стадиях. Это отдаляет сроки схватывания бетона.
Влияние на свойства свежей бетонной смеси
Повышение удобоукладываемости и подвижности (на 1-2 марки по осадке конуса - хотя модифицированные варианты дают бОльший эфффект).
Снижение водоотделения (седиментации).
Замедление сроков схватывания на 1-3 часа (зависит от дозировки).
Влияние на свойства бетона
Повышение прочности на сжатие и изгиб (на 10-25%) за счёт снижения В/Ц и увеличения плотности.
Повышение водонепроницаемости, морозостойкости и коррозионной стойкости.
Снижение усадки при твердении.
Экономия цемента (до 10-15%) при сохранении проектного класса прочности.
Преимущества и недостатки
Преимущества
Низкая стоимость по сравнению с синтетическими суперпластификаторами.
Эффективное пластифицирующее и диспергирующее действие.
Удобство в транспортировке и применении (как в жидком, так и в сухом виде).
Возможность комбинирования с другими добавками (воздухововлекающими, ускорителями и т.д.).
Недостатки
Выраженный замедляющий эффект, который не всегда желателен.
Склонность к повышенному воздухововлечению (до 3-4%), что может снижать прочность, если это не регулируется.
Неоднородность состава от партии к партии.
Меньшая пластифицирующая эффективность по сравнению с суперпластификаторами на основе поликарбоксилатов (нового поколения).
Возможность неравномерного окрашивания бетонной поверхности.
Области применения
Производство товарного и конструкционного бетона.
Изготовление сборных железобетонных изделий (только там, где допустимо замедление схватывания).
Заливка массивных конструкций (фундаменты, плиты перекрытия) для предотвращения образования холодных швов.
Приготовление кладочных и штукатурных растворов для повышения их пластичности.
Транспортировка бетонных смесей с длительной сохраняемостью подвижности.
Безопасность и нормативная база
Технические лигносульфонаты относятся к малоопасным веществам (4-й класс опасности). При работе с сухим продуктом рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты органов дыхания и зрения для избежания раздражения.
Применение ЛСТ в бетоне регламентируется национальными и международными стандартами, например, ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов» (Россия) и EN 934-2:2009 «Добавки для бетона, строительных растворов и инъекционных смесей» (Европа).
См. также
Примечания
[Источник на авторитетное издание по химии строительных материалов]
[Источник на стандарт ГОСТ или EN]
[Источник на научную статью о механизме действия ЛСТ]