Как разбавлять поликарбоксилатный суперпластификатор: расчёт концентрации, дозировки и воды

Жидкий поликарбоксилатный суперпластификатор, или ПЦЭ, может поставляться в виде концентрата для дальнейшего приготовления добавки либо готового продукта для дозирования в бетон.

При работе с концентратом необходимо определить количество воды для разбавления, концентрацию полученного раствора и расход этого раствора на замес. При этом вода, поступающая вместе с добавкой, должна учитываться в общем водном балансе бетонной смеси.

Ошибка в пересчёте может привести к тому, что после разбавления в бетон попадёт другое количество сухих веществ или изменится фактическое содержание воды.

Ниже приведены примеры расчётов для водных растворов. Указанные значения служат для объяснения метода и не являются рекомендациями по рабочей дозировке конкретного продукта.

1. Что необходимо уточнить перед разбавлением ПЦЭ

Перед приготовлением рабочего раствора следует проверить техническую документацию на поставленный продукт.

Нужно установить:

• предназначен ли продукт для разбавления;

• какова массовая доля сухого вещества;

• какая концентрация требуется после разбавления;

• допускается ли использование имеющейся воды;

• какой порядок смешивания предусмотрен поставщиком;

• каковы условия хранения приготовленного раствора;

• требуется ли дополнительное введение других компонентов.

Разбавление водой и приготовление многокомпонентной добавки — разные операции. Если в состав вводятся другие жидкие или сухие компоненты, необходимо учитывать их массу, содержание воды и вклад в сухой остаток.

Не следует самостоятельно переносить инструкцию по приготовлению одного продукта на другой, даже если оба материала относятся к поликарбоксилатным суперпластификаторам.

2. Что означает сухой остаток жидкого суперпластификатора

Сухой остаток характеризует долю материала, остающегося после высушивания образца по установленной методике.

Например, в 100 кг водного продукта с сухим остатком 40% содержится 40 кг веществ, учитываемых этим методом как сухой остаток.

Для последующих примеров принимается упрощённая модель:

• 40 кг сухих веществ;

• 60 кг воды.

В реальной рецептуре сухой остаток может включать не только поликарбоксилатный полимер, но и другие нелетучие компоненты. Поэтому одинаковый сухой остаток разных продуктов не означает одинаковое содержание активного полимера или одинаковое действие в бетоне.

При сопоставлении результатов также необходимо учитывать метод определения сухого остатка.

3. Формула расчёта воды для разбавления

При разбавлении только водой масса сухих веществ сохраняется.

Основное соотношение:

Масса концентрата × Исходная доля сухих веществ = Масса готового раствора × Требуемая доля сухих веществ

Отсюда:

Масса готового раствора = Масса концентрата × Исходная доля сухих веществ ÷ Требуемая доля сухих веществ

Масса добавляемой воды = Масса готового раствора − Масса концентрата

В формулах долю сухих веществ записывают десятичной дробью: 50% соответствует 0,50, а 20% — 0,20.

Расчёт предполагает отсутствие потерь и добавления других компонентов.

4. Пример: разбавление ПЦЭ с 50% до 20%

Предположим, имеется 1 000 кг концентрата с сухим остатком 50%. Требуется приготовить раствор с сухим остатком 20%.

Сначала рассчитывают массу сухих веществ:

1 000 × 0,50 = 500 кг

Затем определяют массу готового раствора:

500 ÷ 0,20 = 2 500 кг

Количество добавляемой воды:

2 500 − 1 000 = 1 500 кг

Полученная величина 2 500 кг относится к массе, а не к объёму раствора. Для перевода в литры необходима плотность приготовленного продукта.

Если фактическая концентрация исходной партии отличается от принятой в примере, расчёт следует выполнить заново.

5. Почему соотношение «один к одному» требует уточнения

Запись «разбавить 1:1» должна сопровождаться пояснением, что именно измеряется: масса или объём.

Если смешать 100 кг продукта с сухим остатком 40% и 100 кг воды, получится:

Масса сухих веществ = 100 × 0,40 = 40 кг

Общая масса раствора = 100 + 100 = 200 кг

Сухой остаток раствора = 40 ÷ 200 × 100 = 20%

Однако смешивание одинаковых объёмов концентрата и воды не обязательно даст тот же результат по массе, поскольку их плотности могут различаться.

В производственной инструкции желательно указывать конкретные массы компонентов и требуемую концентрацию готового раствора.

6. Как пересчитать дозировку после разбавления

После добавления воды каждый килограмм раствора содержит меньше сухих веществ. Поэтому прежний расход жидкости уже не обеспечивает прежнюю массу сухого остатка.

Допустим, исходный продукт с сухим остатком 40% вводился в количестве 2 кг на кубический метр бетона.

Масса сухих веществ составляла:

2 × 0,40 = 0,8 кг/м³

После разбавления до 20% для введения тех же 0,8 кг сухих веществ потребуется:

0,8 ÷ 0,20 = 4 кг/м³

Пересчёт сохраняет массу сухих веществ, но увеличивает количество воды, поступающей с раствором. Поэтому одновременно нужно проверить расход отдельно дозируемой воды.

Соответствие расчётной дозировки требованиям производства подтверждают испытаниями бетонной смеси.

7. От какой массы рассчитывается процент добавки

Процент дозирования должен иметь чётко указанную основу.

На практике расход может выражаться относительно:

• массы цемента;

• суммарной массы цемента и минеральных компонентов вяжущего.

Рассмотрим условный состав:

Дозировка 1% от массы цемента составляет:

300 × 0,01 = 3 кг/м³

Дозировка 1% от суммарной массы вяжущего составляет:

400 × 0,01 = 4 кг/м³

Кроме того, следует уточнять, относится ли процент к поставляемому жидкому продукту или к его сухому остатку.

Запись «ПЦЭ — 1%» без этих пояснений недостаточна для воспроизведения состава.

8. Как учитывать воду, поступающую с добавкой

Для водного раствора, в котором вся несухая часть принимается за воду:

Вода в добавке = Масса жидкой добавки × (1 − Доля сухих веществ)

Если расход 20%-го раствора составляет 4 кг/м³:

Вода в добавке = 4 × 0,80 = 3,2 кг/м³

В упрощённом примере суммарное количество вяжущего равно 400 кг/м³, а заданное водовяжущее отношение — 0,40.

Расчётное количество воды:

400 × 0,40 = 160 кг/м³

При отсутствии других поправок отдельно дозируемая вода составит:

160 − 3,2 = 156,8 кг/м³

На производстве дополнительно учитывают влажность и водопоглощение заполнителей, воду других жидких добавок и принятую методику расчёта состава.

Воду для приготовления раствора и воду, отдельно подаваемую в смеситель, следует отражать в согласованном водном балансе.

9. Перевод расхода из килограммов в литры

Если дозатор работает по объёму, требуется плотность раствора, который фактически используется на производстве.

Формула:

Объём, л = Масса, кг ÷ Плотность, кг/л

При условной плотности 1,10 кг/л масса 4 кг соответствует:

4 ÷ 1,10 ≈ 3,64 л

Это пример расчёта, а не характеристика конкретного продукта.

После разбавления плотность раствора меняется. Использование плотности исходного концентрата для настройки дозирования разбавленного продукта может привести к ошибке.

Следует проверить плотность при соответствующей температуре и проконтролировать фактическую подачу дозирующего оборудования.

10. Что проверить при приготовлении рабочего раствора

Приготовление раствора должно сопровождаться записью фактических количеств компонентов.

Рекомендуется фиксировать:

• наименование и номер партии концентрата;

• исходный сухой остаток;

• массу концентрата и воды;

• источник воды;

• порядок и продолжительность смешивания;

• дату приготовления;

• расчётную концентрацию;

• результаты предусмотренных контрольных измерений.

Ёмкости, трубопроводы и оборудование должны быть пригодны для продукта и не содержать остатков несовместимых материалов.

После приготовления проверяют однородность раствора. При появлении осадка, расслоения, хлопьев или других неожиданных изменений необходимо выяснить причину до применения материала.

Условия и допустимый срок хранения разбавленного раствора следует согласовать с поставщиком. Их нельзя автоматически принимать такими же, как у исходного концентрата.

11. Какие испытания провести после изменения концентрации

Правильный расчёт не заменяет проверку применения.

После изменения концентрации необходимо подтвердить корректность дозирования и оценить смесь в условиях, близких к производственным.

Для корректного сравнения следует контролировать состав бетона, влажность заполнителей, температуру, порядок загрузки и режим перемешивания.

Любое дополнительное введение воды или добавки во время испытания необходимо записывать.

12. Частые вопросы о разбавлении ПЦЭ

Можно ли разбавить концентрат и оставить прежний расход жидкости?

В этом случае масса сухих веществ, поступающих в бетон, уменьшится. Если требуется сохранить её на прежнем уровне, расход раствора необходимо пересчитать.

Означает ли более высокий сухой остаток более сильное действие?

Сухой остаток характеризует концентрацию. Водоредуцирующее действие и сохранение подвижности зависят также от состава продукта, дозировки и материалов бетона.

Можно ли определить сухой остаток только по плотности?

Плотность не заменяет определение сухого остатка. Использовать её для косвенного контроля можно только при наличии подтверждённой зависимости для конкретной рецептуры и заданных условий.

Дают ли разные продукты одинаковый результат при равной дозировке по сухому остатку?

Нет. Такой пересчёт создаёт общую расчётную основу, но не учитывает различия в химическом составе и взаимодействии с цементной системой.

Нужно ли проверять рабочий раствор после хранения?

Порядок контроля зависит от продукта и условий хранения. Перед применением следует выполнить предусмотренные проверки и обратить внимание на изменение однородности или появление осадка.

13. Какие данные подготовить для подбора жидкого ПЦЭ

Для обсуждения поставки полезно указать, будет ли продукт применяться непосредственно в бетоне или использоваться при приготовлении комплексной добавки.

Также желательно предоставить:

• требуемый сухой остаток;

• способ дозирования — по массе или объёму;

• состав и расход вяжущего;

• текущую дозировку с указанием расчётной основы;

• требуемую начальную подвижность;

• продолжительность транспортировки и укладки;

• рабочую температуру смеси;

• требования к схватыванию и прочности.

Компания Shenyang Xingzhenghe Chemical Co., Ltd. поставляет поликарбоксилатные суперпластификаторы для бетонных смесей. Сведения о концентрации и производственных условиях помогают определить исходные параметры для обсуждения и испытаний.

Расчёт разбавления должен быть связан с настройкой дозирования и водным балансом бетона. Пригодность выбранного продукта и рабочей дозировки подтверждают результатами испытаний на используемых материалах.