Разделительные смазки для опалубки с улучшенными экологическими характеристиками

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СМАЗКИ ДЛЯ ОПАЛУБКИ С УЛУЧШЕННЫМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ Хамзин И.Р.

Хамзин Ильдар Расулевич - магистрант, специальность: химическая технология топлива и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа

Аннотация: в статье рассмотрены существующие смазочные материалы для форм бетонных изделий, проведено испытание в качестве смазки рапсового и минерального масла, описана методика испытания.

Ключевые слова: рапсовое масло, разделительные смазки, опалубочные системы, адгезия.

Введение

Опалубка является важной частью монолитного домостроения. В каркасно-монолитном домостроении используется стальная опалубка. Для облегчения процесса распалубки а также для сохранения веского качества готовой бетонной поверхности применяют специальные разделительные смазки. Они уменьшают силы адгезии между бетонной поверхностью и материалом опалубки.

В качестве смазок применяются минеральные масла с различными присадками и растительные масла, а также водные эмульсии этих масел. Зачастую применяются отработанные масла ввиду их невысокой стоимости. Однако входящие в их состав полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и тяжелые металлы делают их применение экологически не безопасным. Также данные продукты имеют неприятный запах, оставляют масляные пятна на поверхности бетона.

Согласно современным международным стандартам строительства EN 15037-2-2009 к смазкам предъявляются требования по ускоренной биоразлагаемости. Кроме того, они должны сохранять свои рабочие свойства в условиях низких температур окружающей среды, не вызывать коррозии металлических форм, не содержать летучих, вредных для здоровья человека веществ, быть безопасными в пожарном отношении [1].

В последнее время в странах Западной Европы, США, Канаде наметилась тенденция к использованию в качестве разделительных агентов масел на растительной основе и их производных. Их используют как добавки к минеральным базовым маслам, а также в чистом виде. Однако использование растительных масел в чистом виде ограничено из-за их склонности к быстрому окислению и полимеризации.

В связи с вышесказанным ведется поиск новых смазочных композиций, которые бы удовлетворяли экологическим требованиям и требованиям к их химическому составу, который влияет на срок хранения готовых смазок для форм бетонных изделий. Часто применяются двухкомпонентные смазки, которые в своей основе содержат базовое минеральное масло типа АУ или И-20А и добавку масел или их производных.

На российском рынке известные смазки Полипласт Форм, Эмульсол, Дивинол и другие. Все они базируются на минеральных маслах, модифицированных различными присадками. Присадки необходимы чтобы усилить разделяющий эффект смазок. В качестве присадок могут быть использованы полярные соединения. Это могут быть жирные кислоты, ПАВ, соединения, содержащие кислород, азот и другие элементы.

Базовые нефтяные масла включают в свой состав различные углеводороды с низкой полярностью. Из-за этого они имеют низкую адгезию и способность образовывать граничную пленку. Адгезионные свойства могут быть улучшены путем добавления в состав базовых масел добавок. Ими могут быть спирты, кислоты и эфиры.

Эфиры высших кислот обладают высокой молекулярной массой и нелетучие, имеют хорошую вязкость, высокую адгезию к металлу благодаря полярным группам и низкую адгезию к бетону.

Теоретическая часть

На рисунке 1 показано строение смазочного слоя. Молекулы ориентированы своей полярной к поверхности опалубки, а неполярной к бетону.

Рис. 1. Строение смазочного слоя

Образующиеся при схватывании цемента пленки снижают адгезию формы к затвердевшему бетону. Химическая реакция омыления жирных кислот создает органическую пленку солей, адсорбированных на поверхностях бетона и металла, которые могут работать как твердая смазка. Мыльная пленка это продукт щелочного гидролиза эфиров глицеринагидроксидом кальция содержащимся в цементе, а также со свободными жирными кислотами в масле, она представляет собой кальциевые соли жирных кислот (олеиновой, стеариновой и тд). Согласно проведенным исследованиям группой авторов [2] растительные масла обладают лучшей смазывающей способностью и более высокой вязкостью, чем минеральные разделительные агенты, благодаря более высокому сродству молекул эфира в растительных маслах к металлическим поверхностям и молекулярным взаимодействиям между ними.

Экспериментальная часть

Методика оценки адгезии основана на измерении силы отрыва образца бетона конической формы, отлитой в стандартном конусе диаметром нижнего основания 100 мм, высотой 60 мм по СТБ 1707-2006.

Согласно данной методике испытание проводят на подложке размерами [(150'150'2)±0,1] мм. Смазку наносят тонким равномерным слоем по всей поверхности, предварительно обезжирив поверхность этиловым спиртом. По окончании подготовки подложки собирают устройство для формования образцов. Материал формы опалубки - сталь 20 с шлифованной поверхностью.

Условия проведения эксперимента: время выдержки - 1 час; температура - 90 оС, далее выдержка при комнатной температуре в течение суток.

В ходе испытаний были использованы масло гидрокрекинга, рапсовое масло, метиловый эфир рапсового масла и промышленные смазки. Результаты испытаний указаны в таблице 1.

Однако погрешность данных испытаний свыше 10%, что позволяет лишь примерно оценить адгезию. На погрешность, по нашему мнению, влияние оказывает однородность цементной смеси, плотность упаковки частиц, поэтому необходимо виброуплотнение цементного раствора.

Таблица 1. Результаты исследований по оценке влияния смазок на силу отрыва

№ пробы Наименование продукта Сила отрыва, Н

1 Без смазки 110

2 Метиловый эфир рапсового масла 10

3 Масло гидрокрекинга 100

4 Масло гидрокрекинга +10% МЭРМ 30

5 Рапсовое масло 18

Из таблицы следует, что минеральное масло показывает высокую силу отрыва. При добавлении 10% метилового эфира рапсового масла (МЭРМ) наблюдается снижение силы отрыва. Это можно объяснить тем, что эфиры создают плотный полимолекулярный слой, который препятствует взаимодействию частиц цементной смеси с поверхностью металла.

Таким образом, проведенные исследования показывают эффективность применения эфиров растительных масел в качестве присадок к минеральным базовым маслам.

Список литературы

1. Галиакбиров А.Р. Разработка разделительных смазок для форм бетонных изделий: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.17.07 / А.Р. Галиакбиров; Уфимский гос. нефтяной ун-т. Уфа, 2011. 58 с.

2. León Martínez Frank & Abad-Zarate F.E. & Lagunez-Rivera Luicita & Cano Barrita Prisciliano, 2015. Laboratory and field performance of biodegradable release agents for hydraulic concrete. MaterialsandStructures. 1-18. 10.1617/s11527-015-0681-8.

3. Евдокимов А.Ю., Фукс И.Г., Шабалина Т.Н., Багдасаров Л.Н. // Смазочные материалы и проблемы экологии. М.: «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. 424 с.

4. Хамзин И.Р. Разделительная смазка для опалубки на основе рапсового масла / И.Р. Хамзин // Вопросы науки и образования, 2018. № 6 (18). С. 7.