Средства увеличения плотности в инструкции представлены неравномерно

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе?

Сегодня без труда можно найти целую кипу материалов о том, как поднять плотность электролита в аккумуляторе автомобиля. К сожалению, обычный пользователь в 99% случаев наталкивается на советы о доливке или замене электролита. В итоге этот метод закрепляется в памяти, как единственно эффективный, и многие применяют его на практике. В результате вернуть аккумулятор к жизни не получается такими методами ни у кого, и пользователи поголовно покупают новый. Задача этого материала — объяснить простыми словами, что такое плотность, почему она может быть низкой, как её правильно повысить, и как делать не стоит.

Картинка с сайта: autogudok.com

1. Что такое плотность электролита?
2. Основные причины низкой плотности электролита
3. Способы поднять плотность электролита

Что такое плотность электролита?

Электролит в АКБ — это растворённая в дистиллированной воде (H₂O) серная кислота (PbSO₄). Плотность воды почти равна 1 г/см³. Если измерить её автолюбительским ареометром, то его поплавок полностью всплывёт, и покажет значение близкое к единице (если вода реально чистая). Плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/см³. Если измерить её тем же ареометром, то его поплавок полностью «утонет» и покажет соответствующее значение.

Картинка с сайта: autogudok.com

Плотность электролита — это показатель того, сколько серной кислоты растворено в воде. Чем больше кислоты, тем выше плотность, и наоборот. В исправном аккумуляторе этот показатель может варьироваться в диапазоне 1,11…1,28 г/см³.

Данная цифра зависит от нескольких факторов. В первую очередь, от степени заряженности аккумулятора. Если батарея заряжена на 100%, то плотность составляет 1,26…1,28 г/см³. Соответственно, если разряжена, что называется, в ноль (но не мёртвая совсем), ареометр показывает 1,10…1,11 г/см³. Если же аккумулятор совсем дохлый, например, в нём есть закороченные «банки», то именно в них может быть практически чистая вода без кислоты. То есть, плотность стремится к единице.

Картинка с сайта: autogudok.com

Как это работает на практике, и куда «отлучается» кислота из электролита, понижая его плотность? Проще всего это объяснить по вот этой упрощённой дальше некуда формуле:

Pb + PbO + H₂SO₄ — PbSO₄ + H₂0,

где:

Pb — это чистый свинец, из которого сделаны «минусовые» пластины АКБ;

PbO — оксид свинца, или «плюсовые» пластины АКБ;

H₂SO₄ — кислота, которая есть в электролите;

PbSO₄ — сульфат свинца, который образуется на пластинах АКБ в виде бело-серых кристаллов;

H₂0 — вода.

Если читать эту формулу слева направо, то мы увидим процесс разряда аккумулятора. Кислота взаимодействует с пластинами, благодаря чему с выводов АКБ мы получаем электроэнергию. На пластинах образуется сульфат свинца в виде кристаллов, а электролит постепенно «теряет» кислоту, превращаясь в воду. Его плотность, соответственно, снижается.

Если читать формулу справа налево, то мы увидим процесс заряда аккумулятора (от генератора или зарядного устройства). Под воздействием электрического тока сульфаты свинца разрушаются, и в электролит возвращается кислота. Его плотность, соответственно, повышается.

Диванные эксперты скажут, что это неполная формула и слишком примитивное объяснение процессов, происходящих в АКБ. И это тот редкий случай, когда они будут правы. Но мы не химики, а автолюбители. И сейчас наша задача — поднять плотность электролита. А изложенной информации более, чем достаточно, чтобы решить эту задачу адекватными методами.

Основные причины низкой плотности электролита

Низкая плотность электролита — это когда в нём недостаточно кислоты. Поплавок ареометра «всплывает», и не «тонет» до зелёной зоны на шкале. Где «прячется» кислота, мы уже знаем — она превращается в сульфат свинца, и откладывается в виде кристаллов на пластинах аккумулятора. Как же поднять плотность, то есть, заставить кислоту «вернуться» в электролит и раствориться в воде?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо сначала выяснить, почему плотность электролита низкая. Если аккумулятор не переворачивали, не роняли, и из него ничего не проливалось — причин может быть только четыре. Рассмотрим их.

Аккумулятор разряжен

Разряд аккумулятора и снижение в результате плотности электролита — это нормальные процессы, благодаря которым мы и можем запускать двигатель. Чем больше энергии отдаёт АКБ, тем больше кислоты превращается в сульфат свинца, и тем сильнее падает плотность в ячейках. По плотности даже можно узнать, на сколько процентов разряжен или заряжен аккумулятор. Поэтому, первая причина низкой плотности — АКБ разряжена или заряжена неполностью (здесь как с наполовину пустым или полным стаканом).

Картинка с сайта: autogudok.com

Аккумулятор заряжен неправильно

Многие зарядные устройства имеют крайне примитивную схемотехнику, и заряжают аккумуляторы неправильно. Одни приборы завышают напряжение. Другие не умеют его поддерживать на нужном уровне. Третьи не могут ограничивать зарядный ток. В результате использования таких зарядных устройств аккумуляторы, в принципе, заряжаются. Но не на 100%.

Например, если не ограничивать ток заряда, и он будет слишком большим для конкретной модели АКБ, первая стадия зарядки пройдёт быстрее, чем положено. Но энергии аккумулятор накопит меньше, чем он вообще может. То есть, под воздействием тока не весь сульфат свинца успеет раствориться в воде, и повысить плотность электролита.

Если же в зарядном устройстве отсутствует стабилизация напряжения или оно даёт его слишком высокое, аккумулятор раньше времени начинает «кипеть». «Кипение» электролита — это процесс электролиза, в ходе которого вода распадается на кислород и водород, и эти вещества в газообразном состоянии безвозвратно покидают аккумулятор. В итоге, помимо того, что падает уровень электролита, не успевает подняться до нормы его плотность.

Хотя, если измерить плотность, не доливая сначала потерянную из-за электролиза воду, то ареометр может показать даже завышенные цифры. Также уже здесь, наверное, скажем, что сразу после доливания воды в АКБ измерять плотность бессмысленно. В верхних слоях, откуда мы берём электролит ареометром, будет априори низкая концентрация кислоты. Об этом многие не знают, или забывают, из-за чего преждевременно начинают паниковать.

Всякие дешёвые зарядные устройства, позиционирующиеся, как автоматические, поголовно прекращают процесс зарядки слишком рано. То есть, они не заряжают АКБ до 100%. В результате на пластинах ещё остаётся сульфат свинца, часть кислоты в электролит не возвращается, а значит и плотность его не поднимается до нормы.

Неправильный заряд АКБ — это одна из распространённых причин низкой плотности электролита.

Сульфатация

В принципе, сульфатация в чистом виде — это такой же нормальный процесс для АКБ, как заряд и разряд. Но чаще всего этим термином обозначают так называемую необратимую сульфатацию. Это когда сульфат свинца не разрушается, и часть кислоты не возвращается в электролит. Происходит такое сплошь и рядом, а причин может быть, как минимум, две.

Картинка с сайта: autogudok.com

Первая причина, и она более распространена, случается тогда, когда аккумулятор долгое время находится в полностью или наполовину разряженном состоянии. В результате такой эксплуатации кристаллы солей свинца увеличиваются в размерах, и в процессе последующих зарядок разрушаются неполностью. Чем чаще и глубже аккумулятор пребывал в разряженном состоянии, тем больше и твёрже на его пластинах «налипает» нерастворимые или труднорастворимые сульфаты. То есть, часть кислоты не возвращается в электролит, даже если мы заряжаем АКБ правильно. Плотность, соответственно, не поднимается до нормы. А ещё при сульфатации аккумулятор накапливает меньше энергии, а значит снижается его ёмкость. Пусковые токи, кстати, тоже «слабеют».

Вторая распространённая причина сульфатации — это длительная эксплуатация АКБ с низким уровнем электролита. То есть, когда свинцовые пластины, на которых уже, как правило, есть сульфаты, внезапно «оголяются», и долго находятся вне электролита. Понятно, что накопленные в таких зонах сульфаты там и остаются. Более того, чем дольше они там «висят», тем прочнее и труднорастворимее они становятся. В итоге, даже когда мы доливаем воду, чтобы восполнить уровень электролита, пострадавшая от «жажды» часть пластин оказывается уже нерабочей, либо крайне неэффективной.

Сульфатация — это частая причина заниженной плотности электролита.

Неравномерная плотность электролита

Последняя причина низкой плотности, о которой ещё лет 20 назад никто не сталкивался — это неравномерная плотность. На практике проблема выглядит следующим образом. Когда мы заряжаем аккумулятор, плотность электролита, который находится непосредственно возле активной зоны пластин, повышается. Над пластинами же, откуда мы набираем электролит в ареометр, плотность заниженная, так как в этой зоне вышеописанные процессы не проходят.

Раньше это не было проблемой, так как все аккумуляторы поголовно «закипали» даже при нормальном напряжении бортовой сети или ЗУ. Электролит активно бурлил, и нижние его слои смешивались с верхними. В результате плотность электролита выравнивалась по всему объёму ячеек и, набирая его в ареометр, мы получали удовлетворяющие нас показания. Проблема была только в том, что «кипение» является не очень полезным эффектом для АКБ. Как минимум потому, что из электролита в газообразном виде улетучивается водород и кислород, который до этого был водой. В итоге аккумуляторы сплошь и рядом эксплуатировались с низким уровнем электролита, что нехорошо отражалось на их ёмкости и ресурсе.

Сегодня эта проблема решена. Пластины современных АКБ сделаны так, что электролиз («кипение») в них начинается при напряжении, значительно превышающем норму. То есть, при обычном напряжении ЗУ или бортовой сети электролит «не кипит» никогда. Это позволило уменьшить случаи эксплуатации с низким уровнем электролита, и избавило автолюбителей от надобности постоянно доливать в АКБ дистиллированную воду. Более того, часть аккумуляторов и вовсе остались без заливных пробок, и в народе их окрестили необслуживаемыми.

Одну беду побороли, но вторая пришла. Электролит во время правильной зарядки АКБ теперь «не кипит», а значит и не перемешивается. Отсюда и возникает проблема с низкой плотностью. В «дебрях» аккумулятора она, может быть, и нормальная. А вот там, где мы забираем электролит ареометром, она ниже. Более того, если электролит разной плотности так и не смешивается, в аккумуляторе происходит так называемая стратификация. То есть, простыми словами, расслоение электролита. Это тоже проблема, которой раньше не было, а сегодня она уже частично решена.

Способы поднять плотность электролита

Все вышеописанные четыре причины в большинстве случаев — устраняемы. Но это только при условии, что вы знали о них, и своевременно принимали соответствующие меры. Чаще же всего на низкую плотность обращают внимание, когда поднять её адекватными, то есть, естественными методами — сложно или даже невозможно. И тогда люди начинают чудить — сливать электролит, заливать новый, доливать концентрированную кислоту, сверлить необслуживаемые АКБ, чтобы проделать всё вышеперечисленное…

Так делать не стоит. Разве только ради спортивного интереса. Положительного результата эти действия не принесут, и вы, всё равно, купите новый аккумулятор. Если же ещё не поздно, и ваш аккумулятор ещё не отдал концы, плотность электролита можно повысить нормальными методами. С ними вы сейчас и познакомитесь.

Даже если у вас ничего не получится, и всё закончится покупкой нового аккумулятора, вы будете знать, как его правильно эксплуатировать, и уже он то прослужит вам положенные 5…7 лет.

Своевременная зарядка аккумулятора

Это самое главное правило эксплуатации АКБ, которое поможет не сталкиваться никогда с низкой плотностью электролита. Заключается оно в том, что уровень заряда аккумулятора следует стараться поддерживать выше отметки в 65…75%. Как только разрядился больше указанного — подзарядите. Случился глубокий разряд? Как можно быстрее зарядите. Затем выясните и устраните причину, из-за которой батарея высадилась в ноль.

Картинка с сайта: autogudok.com

Самый простой способ контролировать уровень заряженности АКБ — это замер напряжения на клеммах. Если мультиметр или бортовой вольтметр показывает меньше 12,30 В — надо подзарядить. Всё просто. Но есть одна важная особенность. Оценивать уровень заряженности АКБ по напряжению можно только после того, как она постоит без дела 8…12 часов. Сразу после зарядки от ЗУ или генератора это делать бессмысленно, так как напряжение всегда будет завышенным и практически ни о чём не говорящим.

Обычно, если аккумулятор «живой», на борту присутствует не менее 14,2…14,7 В, машина ездит каждый день более, чем по часу, на улице не зима, а ток утечки в норме — подзаряжать ничего не приходится. Если же в вашем случае эти условия не выполняются, контролируйте уровень заряженности АКБ по утру хотя бы раз в неделю. Со временем, когда вы проделаете контрольные замеры несколько раз, вы будете на уровне интуиции знать, как часто ваш аккумулятор требует внимания.

Правильная зарядка АКБ

Правильно зарядить аккумуляторную батарею можно только двумя способами. Первый — купить реально толковое зарядное устройство, которое выдаёт нормальное стабильное напряжение, ограничивает ток, не вырубается раньше времени, обманывая, что АКБ заряжена на 100%. Стоят такие ЗУ недёшево, а среди дорогих попадаются «пустышки». Но хорошие есть. Это точно. Второй способ — подзаряжать аккумулятор при помощи регулируемого блока питания. При таком подходе вы сами будете решать, каким током и напряжением заряжать, и когда прекращать процесс.

Что в случае с хорошими ЗУ, что с регулируемыми блоками питания — оптимальный алгоритм зарядки выглядит следующим образом:

1. На начальной стадии ток не должен превышать 10% от реальной ёмкости^* АКБ (чем ток меньше, тем лучше).
2. Напряжение на клеммах АКБ не должно превышать 14,4 В.
3. Заряжать аккумулятор надо до тех пор, пока при указанном напряжении ток заряда не снизится до 0,1 А.

Для зарядки современных кальциевых АКБ в этот алгоритм следует добавить ещё один шаг, но о нём немного позже.

^*Реальная ёмкость — это те ампер-часы, которые в действительности способен накопить ваш аккумулятор, а не те, что написаны на этикетке. Её можно измерить специальными приборами. Делается это для того, чтобы не жарить АКБ, на которой написано 60 А*ч, током 6 ампер, когда реально в ней не более 40…50 А*ч. Такое может быть как с новым аккумулятором, и гарантированно есть, если ему несколько лет.

Десульфатация или тренировка

Десульфатация или тренировка (что одно и то же) — это принудительное разрушение сульфатов свинца, которые не растворяются в ходе нормальной зарядки АКБ. Достигается несколькими методами, в частности, путём зарядки малыми токами, циклических зарядов-разрядов, а также зарядкой с кратковременной разрядкой. К сожалению, к десульфатации прибегают уже тогда, когда она аккумулятору, как мёртвому припарки. То есть, когда кристаллы сульфата свинца настолько «бронированные», что разрушить их не может даже самое умное в мире зарядное устройство.

Картинка с сайта: autogudok.com

Как выполнить десульфатацию, если у вас в наличии нет «умной» зарядки, но есть регулируемый блок питания или ЗУ с регулировками напряжения и тока? Самый простой способ представляет собой последовательность следующих шагов:

1. Ограничьте ток заряда до 5% от реальной ёмкости АКБ (опять же, чем ток меньше, тем лучше, но процесс затянется по времени).
2. Напряжение должно быть не более 14,4 В.
3. Подготовьте обычную (не светодиодную) 12-вольтовую лампу с проводами.
4. Заряжайте АКБ, не превышая указанные напряжение и ток.
5. Раз в 10…30 минут (как позволяет время и желание) нагружайте на 3…5 минут АКБ лампой.
6. Продолжайте заряд, пока при напряжении 14,4 В ток заряда не снизится до 0,1 А.
7. Разрядите АКБ и повторите весь цикл ещё разок-другой (если сульфатация жёсткая, что видно по светло-серым пластинам).

В принципе, положительные результаты даёт даже тренировка без лампочки. То есть, обычная зарядка пониженными токами, затем разрядка и повторение процедуры. Как правило, при каждой следующей зарядке процесс будет проходить заметно дольше. Это означает, что сульфатов стало меньше, и батарея способна накапливать больше энергии (повышается ёмкость).

Если десульфатация увенчалась успехом, то и плотность неминуемо повысится. При этом всё, что придётся доливать в АКБ, это исключительно дистиллированную воду. И то, только если в этом есть необходимость.

Перемешивание электролита

Проблема эта многим известна и достаточно легко устраняется без танцев с бубном. Одни производители частично решили её внесением новшеств в конструкцию АКБ. В таких аккумуляторах есть элементы, способствующие перемешиванию электролита во время движения автомобиля. Производители кальциевых АКБ предлагают в прилагаемых инструкциях смешивать электролит принудительным «кипячением». На последнем и остановимся.

Чтобы перемешать более плотный электролит с менее плотным, надо заставить его немного «покипеть». Поскольку «кипение» в данном случае вызывается ничем иным, как электролизом (а не нагревом, как в случае с приготовлением пищи), его и будем провоцировать.

Делается правильно это следующим образом:

1. Заряжайте АКБ током 10% от реальной ёмкости.
2. Не превышайте напряжение 14,4 В.
3. Дождитесь, когда при напряжении 14,4 В ток заряда снизится до 0,1 А (первые три шага — это обычный цикл зарядки АКБ).
4. Повысьте напряжение заряда до 15,5…16,1 В.
5. Ток, при этом, не должен превышать 5% от ёмкости (для 60-ки 3 А).
6. Контролируя температуру АКБ, заряжайте в таком режиме 20…40 минут.
7. Проверяйте плотность электролита.

Если на аккумуляторе есть цветовой индикатор, то до пункта три включительно он, как правило, будет оставаться красным. Это означает, что плотность в верхних слоях АКБ не дотягивает до нормы, хотя возле пластин она, скорее всего, уже в норме. После шагов 4-5-6 индикатор позеленеет, что укажет на успешное перемешивание и выровнявшуюся плотность. Только после этого есть смысл измерять её ареометром. До «кипячения» плотность всегда будет заниженной.

Перемешаться электролит в заряженной аккумуляторной батарее может и без «кипячения» описанным способом. Плотность часто выравнивается после поездки по не очень ровным дорогам, в тот же день, или к следующему утру (индикатор внезапно зеленеет). Тем не менее, трясти АКБ в руках, чтобы смешать принудительно электролиты разной плотности, ни в коем случае нельзя. Но это уже другая история.

Итоги

Как видите, материал подошёл к концу, и в нём нет ни одного совета доливать в АКБ свежий электролит или концентрированную серную кислоту. Доливать нужно только воду, и то, если в этом есть необходимость. Если же вам ничего из вышеописанного не помогло поднять плотность, значит вашему аккумулятору пришёл конец. Вы, конечно, можете попробовать заменить электролит, долить кислоты, посверлить корпус необслуживаемой батареи, залить в АКБ воду с содой и многое другое, что советуют на просторах Интернета. Это всё будет очень интересно и познавательно, но от покупки нового аккумулятора подобные мероприятия не спасут.

При формовании в собранную и установленную на плиту пресса прессформу засыпается порция порошковой смеси и устанавливается пуансон, через который от пресса на порошковую смесь передается соответствующее давление и под действием усилия начальный объём сыпучей порошковой смеси уменьшается, происходит деформирование её и формируется брикет, называемый прессовкой, заданной формы и размеров. После выдержки при заданном давлении нагрузка снимается и спрессованная заготовка выталкивается из пресс-формы. Прессование в закрытых пресс-формах может быть односторонним, когда усилие прессования прикладывается к одной из торцовых поверхностей будущей прессовки или двухсторонним – при приложении усилия прессования с двух сторон.

Изменение объёма порошковой массы происходит в результате смещения и деформации отдельных частиц и связано с заполнением пустот, образовавшихся при свободной насыпке порошка, при которой частицы в полости пресс-формы располагаются хаотически, образуя так называемые мостики или арки.

Для пластичных металлов деформация вначале ограниченна приконтактными участками малой площади, а затем распространяется в глубь частиц. В случае хрупких материалов деформация проявляется в разрушении и дроблении выступов на поверхности частиц.

При прессовании увеличение плотности прессуемого порошка происходит неравномерно. Кривая процесса уплотнения порошка имеет несколько характерных участков. На первом этапе прессования наибольшее повышение усилия прессования вызывает значительное увеличения плотности прессуемого порошка. При дальнейшем повышении усилия прессования значительного увеличения плотности заготовки не происходит. Это объясняется тем, что в начальной стадии прессования плотность засыпанного порошка равна его насыпной массе, и при приложении даже незначительного усилия прессования приводит к резкому повышению плотности. По мере увеличения плотности и усилия прессования происходит разрушение мостиков и арок, проникновение частиц в поры, перемещение неблагоприятно расположенных частиц в более благоприятные места. Большая часть усилия прессования на этом участке затрачивается на преодоление трения частиц порошка о стенки пресс-формы.
По мере увеличения усилия прессования происходит качественное и количественное изменение границ между частицами. За счет трения между частицами при их смещении относительно друг друга контактные поверхности несколько сглаживаются, окисные пленки снимаются, контакты между частицами в этих местах из неметаллических переходят в металлические. Сближение частиц, а также качественное изменение контактных поверхностей приводит к появлению сил межатомного взаимодействия, в результате чего сопротивляемость порошка внешнему воздействию увеличиваются и повышение плотности прессовок затормаживается.

Прессование при очень больших усилиях вызывает хрупкое разрушение частиц порошков из твердых материалов и пластическую деформацию частиц из мягких металлов. Работа прессования на этом этапе в основном затрачивается на деформацию и разрушение частиц. Нарастание уплотнения прессовок с увеличением давления происходит медленно и постепенно прекращается.

При прессовании различных материалов величина давления, необходимого для достижения определенной плотности прессовок, будет различной. Чем пластичнее материал порошка, тем при более низких давлениях начинается уплотнение порошков за счет деформации частиц.

В реальных условиях в процессе прессования происходит наложение указанных стадий уплотнения, протекающих практически одновременно. Так, деформация некоторых частиц начинается уже при малых давлениях и в то же время движение отдельных частиц имеет место при значительных нагрузках.

Перемещение частиц порошка, происходящее при прессовании, приводит к возникновению давления на стенки пресс-формы называемом боковым. Оно значительно меньше приложенного к порошку давления из-за трения между частицами и других факторов, затрудняющих смещение частиц. Между боковым давлением и давлением прессования существует прямая пропорциональная зависимость. Показатель, соответствующий их отношению, называется коэффициентом бокового давления, величина которого может составлять 25 – 40%. Величина его зависит от плотности прессовки, а также физических характеристик порошка (пластичность, дисперсность и форма зерен). Боковое давление изменяется по высоте прессуемых брикетов из-за сил трения, возникающих между движущимися частицами порошка и стенками пресс-формы. Это явление называется внешним трением. Часть давления прессования тратится на его преодоление, происходит уменьшение усилия прессования по высоте брикета. Следовательно, уменьшается и боковое давление. Потери усилия прессования на внешнее трение зависит от коэффициента трения в паре материал порошка – материал пресс-формы, качества обработки стенок пресс-формы, наличия смазки, высоты засыпки порошка и размера поперечного сечения пресс-формы. С наличием внешнего трения связано неравномерное распределение плотности в объёме прессовки. Плотность падает по высоте брикета в направлении прессования по мере уменьшения усилия из-за потерь на преодоление внешнего трения.

Одним из способов уменьшения внешнего трения и повышения плотности брикета является применение смазки при прессовании. Используемые смазки могут быть активными и инертными.

Активные смазки изменяют физико-механические свойства порошковых частиц, понижают прочность поверхностных слоев частиц, что облегчает их деформирование и способствует уплотнению. Инертные смазки не оказывают какого-либо воздействия на материал порошка, но способствуют уменьшению сил трения.

В качестве смазок чаще всего используют стеариновую кислоту и её соли, парафин, олеиновую кислоту, глицерин, камфору и другие вещества.

После прессования для удаления брикета из прессформ необходимо приложить некоторое усилие, которое называется давлением выталкивания. Оно пропорционально давлению прессования и упругих свойств материала порошка. Возникновение его связано с самопроизвольным увеличением размеров прессовки при снятии с неё давления в результате действия внутренних напряжений, возникающих в процессе уплотнения порошка. Это явление носит название упругого последействия и имеет место и после выпрессовки брикета из прессформ даже в течение некоторого времени.

Величина упругого последействия зависит от дисперсности порошка, формы и состояния поверхности частиц, механических свойств материала, давления прессования, смазки, упругих свойств пресс-формы и других факторов.
В направлении прессования упругое последействие всегда больше, чем в поперечном направлении, так как усилие прессование всегда больше бокового давления.

Упругое последействие у брикетов из порошков хрупких и твердых металлов больше, чем у брикетов из мягких и пластичных порошков. Это объясняется тем, что при одном и том же давлении прессования прочность прессовки из более твердых материалов меньше и роль упругой деформации для них возрастает по сравнению с пластической.

Лекция 2. Регулирование плотности буровых растворов – методы увеличения плотности – утяжелители
Необходимо осуществлять в случаях:
• При встрече пород с резко отличающимся коэффициентом аномальности – повышенное внутрипластовое давление (АВПД);
• Когда встречаются в разрезе неустойчивые глиносодержащие горные породы (Рб>Ргст).
В этих случаях необходимо повышать плотность буровых растворов.
Повышение плотности можно производить следующими путями:
• Увеличением содержания глины;
• Растворением солей в буровом растворе;
• Вводом утяжелителей;
Увеличением содержания глины:
При этом сильно увеличивается эффективная вязкость бурового раствора.
Если μэф выше 15 Па*с, то насос не прокачает.
Т.е. при увеличении содержания глины (Соб) или плотности значительно увеличивается эффективная вязкость бурового раствора, следовательно, чем лучше глина по качеству, тем она менее пригодна для увеличения плотности бурового раствора, т.к. сильно растет μэф (см. для Na-бентонитового раствора).
Однако, растворы с плотностью более 1,4 г/см3 даже путем добавления местных глин невысокого качества получить нельзя, поскольку растворы сильно загущаются и их нельзя прокачать с помощью насосов.
Кроме того, увеличение содержания твердой фазы (Соб) слишком ухудшает работу долота при бурении.
Например, если необходимо получить раствор с плотностью ρ = 1,35 г/см3, то для увеличения плотности до этой величины только добавлением глины ее содержание (твердой фазы) составит около 22% (далее проверим расчетом на практических занятиях).
Если же увеличивать плотность бентонитового раствора баритом, то содержание общей твердой фазы (Соб) составит 13-14%. Т.е. это более выгодный вариант утяжеления раствора ().
• Растворение солей – способствует увеличению плотности бурового раствора:
NaCl
до 1,2 г/см3
CaCl2
их растворение позволяет увеличивать плотность до 1,45 – 1,5 г/см3
ZnCl2
NaNO3
ZnBr2
1,44 – 1,92 до 2.0 г/см3
CaBr2
На основе трех солей:
CaCl2 + CaBr2 +ZnBr2
до 2,3 г/см3
Этот способ увеличения плотности применяется при капитальном ремонте скважин.
• Однако, ввод утяжелителей – это универсальный способ повышения плотности бурового раствора. Утяжелители – материалы с более высокой плотностью нежели глина.
Виды утяжелителей
1. Барит BaSO4 – твердость 2,5 – 3,5 по шкале Мооса.
Бывает:
• Порошкообразный;
• Влажный скомкованный.
ТУ-39-126-76
Обладает относительно низкими абразивными свойствами (мало изнашивает оборудование и инструмент).
Отечественный баритовый утяжелитель – это побочный продукт при флотации руд.
Флотация руд (очевидно редкоземельных): барит имеет органофильные свойства – поэтому при флотации руд всплывает вместе с рудными частицами в водных растворах. Для флотации барит покрывается слоем флотореагентов.
Промышленность выпускает модифицированный утяжелитель:
• Это высушенный баритовый концентрат, обработанный в процессе производства триполифосфатом натрия (Na5P3О10 – гидрофилизирует поверхность барита – хорошо для утяжеления) (0,1 – 0,15%) по отношению к массе барита.
Модифицированные барит без недостатков флотационно выпускается трех сортов (ТУ-39-118-75):
I
II
III
Плотность, г/см3
4,25
4,15
4,05
Содержание нерастворимых солей, %
0,3
0,35
0,45
Еще выпускается сорт плотностью до 4,48 г/см3.
Обработка (модифицирование) барита
Это позволяет
• Гидрофильная поверхность барита;
• Вода хорошо смачивает барит;
• Частицы гидрофильные размером не более 2мкм как у глинистых частиц
• Пузырьки воздуха не прилипают, т.к. поверхность гидрофильная;
• Плотность из-за этого не уменьшается;
• Вязкость не увеличивается;
• Барит не смачивается нефтью и не флоккулируют частицы барита+нефть;
• Десорбция флотореагентов (вещества гидрофобные) с поверхности частиц барита (которые гидрофобизировали барит для всплытия с флотореагентами при флотации).
Механизм модифицирования барита заключается в прочном закреплении фосфатов бария на поверхности его частиц и ее гидрофилизации, а также нейтрализации вредного влияния флотореагентов, связывании Са+2, увеличении содержания фракций с размером частиц не менее 2 кмк (близких по размеру к глинистым частицам).
Порошкообразный утяжелитель на 1/3 покрывает потребность в утяжелителях.
После модифицирования поверхности барита пропадает его поверхности гидрофобизирующее действие (гидрофобизация поверхности барита нужна для их обработки флотореагентами – для всплытия гидрофобизированного барита при флотации) с наличием флотореагентов , она гидрофилизируется и пузырьки воздуха к поверхности модифицированного утяжелителя не прилипают (т.к. прилипание пузырьков к поверхности утяжелителя не дает ему хорошо смачиваться водой и сижается плотность раствора), а значит эффективность действия утяжелителя повышается. Кроме того, после модифицирования, утяжелитель не смачивается нефтью и не флоккулирует с выпадением его в осадок.
При модифицировании его с помощью раствора триполифосфата натрия (Na5P3О10), который взаимодействует с баритом и на поверхности утяжелителя образуются фосфаты барита, которые обусловливают десорбцию флотореагентов с поверхности частиц.
Гидрофилизация – поверхности утяжелителя осуществляется при вводе его в раствор УЩР, КМЦ, полиакрилатов по схеме:
2. Железистый утяжелитель
Смесь:
Fe203 (78%) – гематит
FeO – (22%) – магнетит (магнетитовый железняк)
Плотность:
Гематит – плотность 5,0 – 5,3 г/см3, твердость 5-6 по шкале Мооса, абразивен.
Магнетит – это и есть смесь Fe203 и FeO – 4,9 – 5,2 г/см3, твердость 5,5 – 6,5, сильные магнитные свойства.
Недостатки:
• Повышенная абразивность (велика твердость);
• Наличие растворимых примесей – кремнезем (SiO2), глинозем (Al2O3);
• Увеличивается опасность затяжек и прихватов бурильных труб:
Предел утяжеляющей способности:
• Добавка утяжелителя приводит к росту статического напряжения сдвига раствора СНС, его условной вязкости Т и показателя фильтрации Ф30;
• Для устранения этого недостатка вводят химические реагенты – разжижители;
• Наступает момент, когда рост плотности при добавке утяжелителя сравнивается с уменьшением его плотности при добавке реагентов – разжижителей – это предел утяжеляющей способности утяжелителя:
◦ При ρц = 4,2 г/см3 можно достичь ρр = 2,1 г/см3.
◦ При ρц = 4,0 г/см3 можно достичь ρр = 2,0 г/см3.
• Предел утяжеляющей способности утяжелителя – это значение плотности утяжеленного бурового раствора, при котором увеличение его плотности за счет ввода утяжелителя сравнивается с уменьшением плотности этого раствора за счет добавок разжижителей – химреагентов;
• Определяется экспериментально и зависит от плотности утяжелителя содержания и свойств твердой фазы химических реагентов в растворе.
3. Известняк (мел, известняк, мраморная пудра и др. – карбонат Са+2 – СаСО3).
Плотность 2,7 г/см3.
Применяется для утяжеления растворов до 1,5 г/см3 обладает низкой абразивной способностью повышает вязкость бурового раствора, поэтому при увеличении плотности свыше 1,5 г/см3 раствор теряют текучесть.
Хорошо растворяется в кислотах при обработе коллекторов с целью увеличения нефтеотдачи пластов.
4. Пирит – серый колчедан. FeS2, плотность 4,9 – 5,2 г/см3, твердость 6,65 по шкале Мооса, как у гематита и магнетита.
5. Витерит – карбонат бария (BaCO3), плотностью 4,27 – 4,35 г/см3.
Применяют для разбуривания отложений CaSO4 (гипс, ангидрит), где он играет роль нейтрализатора Са++:
Гипс Витерит Нейтрализация Са++Барит
до
6. Сидерит (FeCO3) -карбонат железа.
Плотность 3,8 – 3,9 г/см3, твердость 3,5 – 4,0 по Моосу.
Утяжелитель сидерит применяют для получения растворов средней плотности 1,7 – 1,8 г/см3.
7. Галенит – PbS – сульфид свинца.
Плотность 7,4 – 7,6 г/см3, твердость 2-3 по Моосу.
Применяется для получения сверхтяжелых растворов и пакерующих жидкостей плотностью до 3,8 г/см3.
КС-2 – свинцовый концентрат плотностью 5,8 – 6,2 г/см3.
8. Свинцовый сурик PbО4, плотность 9,0 – 9,1 г/см3.
Применяется для получения сверхтяжелых жидкостей и пакерующих растворов (до 3,8 г/см3).
Резюме:
1. Магнетит, гематит, свинцовый сурик легко вступают в химические реакции с H2S (сероводород) с образованием FeS2 и PbS – сульфиды. Причем, количество поглощаемого H2S прямо зависит от дисперсности и удельной поверхности этих утяжелителей. Для этих целей:
• В США применяют «айронатспондж» — специально обработанная окись железа;
• В РФ –ЖС-7 – с высокой удельной поверхностью (очевидно железистый сурик).
2. Магбар – утяжелитель магнетитовый (FeO) баритовый (BaSO4):
• Плотность не менее 4,5 г/см3;
• Абразивность – в 1,5 – 2,0 раза меньше магнетитового концентрата;
• Для растворов плотностьюρр = 2,5 г/см3 и более;
• Позволяет получить растворы со стабильными структурно-реологическими свойствами;
• Совместно со всеми видами буровых растворов;
• Высокая поглотительная способность H2S — 1 т магбара до 50-60 м3 H2S.
Влияние утяжелителей на свойства глинистого раствора
Ввод утяжелителей приводит к повышению концентрации твердой фазы – значит увеличению внутреннего трения, что ведет к увеличению структурообразования –растет условная вязкость-Т. Размер глинистых частиц около 1 мкм (max 2 мкм), а размер утяжелителя 57,2 мкм – т.е. появляется более крупная фракция, изменяются свойства дисперсной системы:
• Растет показатель фильтрации Ф30;
• Увеличивается толщина корки.
Для исключения этого необходимо утяжелять только химически обработанные растворы.
Требования к раствору, подлежащему утяжелению:
1. Раствор не должен содержать избыточной твердой фазы – необходимо удалять твердую фазу.
2. Раствор должен обладать способностью к структурообразованию, достаточной для удержания утяжелителя во взвешенном состоянии.
3. Раствор должен иметь невысокую вязкость при достаточно хороших остальных свойствах.
№ п/п
Наименование
Химическая формула
Плотность утяжелителя, г/см3
Твердость по Моосу
Плотность утяжеленных растворов, г/см3
Другие свойства
Особенности применения и действия
1
2
3
4
5
6
7
8
1
Барит
BaSO4
4,05 – 4,5
2,5 – 3,5
до 2,2
Не смачивается нефтью;
Не присоединяет пузырьки воздуха.
Гидрофилизация УЩР, КМЦ, полиакрилата.
2
Железистый гематит, магнетит
Fe2O3
FeO
5,0 – 5,3
4,9 – 5,2
5,5 – 6,0
до 2,8 – 3,0
Высокая абразивность;
Примесь SiO2, Al2O3
Наличие растворенных примесей SiO2, Al2O3;
Опасность прихватов, затяжек.
3
Известняк, мел, мраморная пудра
CaCO3
2,7
1,5 – 2,0
до 1,5
–
При ρ>1,5 г/см3 теряет подвижность;
Растворяется в кислоте;
4
Пирит (серный колчедан)
FeS2
4,9 – 5,2
6,65
до 2,8 – 3,0
–
–
5
Витерит
BaCO3
4,27 – 4,35
2,5 – 3,0
до 2,2 – 2,3
–
Для перебуривания
6
Сидерит
FeCO3
3,8 – 3,9
3,5 – 4,0
до 1,7 – 1,8
–
–
7
Галенит (сульфид свинца)
PbS
7,4 – 7,5
2,5 – 3
до 3,8
–
Для сверхтяжелых растворов;
Пакерующие жидкости.
8
КС-2 (концентрат свинцовый)
концентрат свинцовый
5,8 – 6,2
–
до 3,8
–
–
9
Свинцовый сурик
Pb3O4
9,0 – 9,1
–
до 3,8
–
Для сверхтяжелых растворов;
Пакерующие жидкости
10
Магбар (магнетито-баритовый)
FeO
BaSO4
4,5
1,5 – 2
до 2,5
Высокая поглотительная способность H2S;
Стабильность структурно-реологических свойств
Совместим со всеми видами растворов;
Абразивность в 1,5-2 раза ниже, чем у магнетита.
Тяжелые растворы
это растворы на основе неорганических солей без твердой фазы – бромиды, имеющие высокую плотность.
Эти растворы позволяют:
— снизить затраты и повысить дебиты за счет сохранения коллекторских свойств пласта при вторичном вскрытии на 20-30%;
— иногда рост продуктивности может достичь 50 %;
— отсутствие твердой фазы исключает кольматацию продуктивного пласта;
— высокая концентрация солей обеспечивает исключение гидратации глинистых интервалов-пропластков ;
Рассолы на основе СаСl2 (хлорида кальция) и СаBr2 (бромида кальция)Са+2 – позволяют получить инвертный эмульсионный раствор, обладающий высокой ингибирующей способностью и сохраняющий коллекторские свойства пласта. Для ввода рассолов в инвертную эмульсию существуют ПАВ:
рассол на основе бромидов Zn и Са плотностью от 1,44 до 1,92 г/см3. Эти растворы являются универсальными и используются для:
— расширения ствола;
— гравийной набивки;
— перфорации (вторичное вскрытие).
Исходные материалы для получения этих рассолов – это бромсодержащие пластовые воды и руды окиси кальция и цинка.
Извлеченный бром (из пластовой воды) реагирует с водородом, а затем окисью Са+2 в воде, образуя при этом раствор бромистого Са+2 плотностью 1,7 г/см3.
Br- + 0,5Cl2↑ = 0,5Br2 + Cl-
Br2↑ + H2↑ = 2HBr↑
CaO + 2HBr↑ = CaBr2 + H2O
ZnO + 2HBr↑ = ZnBr2 + H2O
Регулирование плотности
Если градиент пластового давления в пределах 1,3 – 2,2, то применяют рассолы на основе одной, двух и трех солей: CaBr2,СаСl2, ZnBr2.
Максимальные значения плотности:
Состав рассола
Массовая доля соли, %
Плотность при 21 ºС, кг/м3
NaBr
45
1490
CaBr2
52-60
1700-1850
СаСl2+CaBr2
60
1810
CaBr2 + ZnBr2
75
2300
СаСl2+CaBr2 + ZnBr2
77
2300
• NaBr, CaBr2 – растворы на основе одной соли;
• СаСl2 +CaBr2, CaBr2 + ZnBr2 – растворы на основе двух солей;
• СаСl2 +CaBr2 + ZnBr2 – раствор на основе трех солей:
— СаСl2
— CaBr2 – бромистый Са+2
— ZnBr2– бромистый Zn+2
Для получения рассолов используются бромсодержащие пластовые воды и руды: окислы Ca и Zn.
Расчеты при утяжелении буровых растворов базируются на уравнениях материального баланса:
— уравнение баланса масс:
(1)
— уравнение баланса объемов:
Расчет утяжеления скомкованным утяжелителем:
— уравнение баланса масс:
– масса исходного раствора;
– масса сухого утяжелителя;
– масса влажного утяжелителя;
– масса конечного раствора.
Также записывается уравнение баланса объемов:
(2)
Содержание влаги (воды):
(3)
Решается данная система из трех уравнений.
Случаи решения этой системы уравнений (пути утяжеления глинистого раствора):
Известен исходный объем бурового раствора – утяжелению подлежит весь раствор, находящийся в скважине и циркуляционной системе:
Известно: , , , .
(4)
– объем скважины;
– объем (рабочий) циркуляционной системы – рабочих емкостей.
В этом случае известны значения плотностей: , , , , тогда масса влажного утяжелителя () находится по формуле (решая совместно уравнения 1, 2 и 3):
(5)
Для расчета количества утяжелителя необходимо использовать формулы при известных значениях:
– плотность исходного раствора;
– плотность конечного утяжелителя;
– плотность утяжелителя;
– плотность влаги (воды).
— масса влажного утяжелителя:
(6)
— масса сухого утяжелителя:
(7)
— при этом в расчетах:
– объем исходного раствора;
– рабочий объем.
Из приведенных выше формул, можно сделать вывод:
метод утяжеления растворов заключается в том, что:
-определяем конечный объем утяжеленного раствора:
(8)
— по формуле (6) можно найти массу влажного утяжелителя, который необходимо ввести в исходный раствор. Поэтому исходный объем влажного утяжелителя:
(9)
— этот объем надо откачать из конечного объема утяжеленного раствора () в резервные емкости (чтобы весь раствор поместился в элементы циркуляционной системы);
— избыточный объем можно рассчитать по формуле (10):
(10)
Таким образом определить величину избыточного объема утяжеленного раствора можно не считая массу влажного утяжелителя по формуле (6), а сразу по формуле (10) можно рассчитать избыточный объем, который должен быть откачан в резервные емкости после приготовления этого утяжеленного раствора.

Без цемента и бетона не обойдется ни одна стройка.

Цемент – минеральный порошковый материал. При смешивании с водой он образует пластичную массу, которая, высыхая, становится твердой.

Помимо воды и цемента, цементный раствор включает песок в качестве наполнителя. Цементный раствор цемента используют для отделочных работ.

Бетонный раствор, кроме песка, включает более крупный наполнитель: гравий, щебень. Он используется для выполнения крупных конструкций, например, несущих стен зданий, фундаментов, полов.

Важно!

Показатели качества бетона – класс и марка. По СНиП 2.03.01-84, класс бетона по прочности обозначается «В» с числом, которое показывает выдерживаемое давление в мегапаскалях. «М» с числом – марка по прочности (число от 50 до 1000 – предел прочности на сжатие). Кроме того, есть «П» – подвижность, «W» – водостойкость, «F» – морозоустойчивость.

ГОСТ 25192-2012 и ГОСТ 7473-2010 классифицируют бетон по назначению, виду вяжущего вещества и наполнителей, условиям твердения и структуре.

ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» устанавливает соотношение между марками и классами бетонов.

Основные характеристики бетона:

1. Прочность. Она зависит от марки цемента, соотношения цемента и воды, способа замеса.
2. Удобство в укладывании. Зависит от консистенции смеси, которая задается определенным соотношением жидких и сыпучих компонентов.
3. Водостойкость. Зависит от марки бетона и от добавок.

Важно!

Водоцементное соотношение (отношение воды к цементу или В/Ц) рассчитывается по таблицам, в зависимости от марки цемента и обычно составляет 0,3–0,5 и выше. Увеличение этого показателя (добавка большего количества воды) приводит к снижению прочности бетона. При самостоятельном приготовлении раствора, в целях увеличения его подвижности иногда добавляют слишком много воды. Это ошибка: подвижность и текучесть нужно повышать путем добавления пластификаторов.

Для удобства в работе, повышения качества, при работе в сложных условиях (мороз, влажность), в растворы вводят модифицирующие добавки, которые придают те или иные технологические свойства.

Виды добавок:

1. Противоморозные – дают возможность бетону набирать прочность при отрицательных температурах.
2. Ускоряющие набор прочности (прочность в первые сутки отвердевания повышается).
3. Вовлекающие воздух. В смеси появляется множество мелких пузырьков воздуха, способствуя увеличению морозостойкости.
4. Самоуплотняющиеся. Для заливки тонких конструкций с большим количеством арматуры.
5. Фотокаталитические. Готовый бетон самоочищается, разлагая любые загрязнения поверхности.
6. Гидрофобизирующие. Придают водоотталкивающие качества.
7. Пластификаторы. Увеличивают текучесть, пластичность и позволяют долгую транспортировку смеси.

Что такое пластификатор, и для чего он нужен

Пластификаторы – это модифицирующие добавки для бетонных и цементных растворов. Пластификатор делает бетонный раствор более эластичным и подвижным, благодаря чему он становится удобнее в работе и приобретает дополнительные технологические качества.

Свойства пластификаторов:

1. Уменьшают расход цемента на 10–15% без уменьшения прочности.
2. Облегчают распределение и смешивание компонентов смеси.
3. Увеличивают подвижность и текучесть растворов, позволяя использовать бетононасосы.
4. Помогают избежать появления пустот.
5. Уменьшают размеры пор в готовом бетоне, увеличивая прочность материала.
6. Улучшают адгезию, что важно для армированных конструкций.
7. Предотвращают расслаивание раствора, позволяя работать дольше.
8. Уменьшают энергозатраты при вибрировании бетона, разравнивании стяжек.
9. Устраняют необходимость тепловой и влажностной дополнительной обработки.
10. Повышают морозоустойчивость.
11. Уменьшают усадку бетона.

Важно!

Пластификатор может замедлять затвердение бетона. Если необходимо, чтобы бетон схватился быстрее, применяют добавки, ускоряющие отвердевание.

Стандарты для пластификаторов: ГОСТ 24211-91 устанавливает потребность добавок для бетона и их безопасность. Не распространяется на минеральные добавки. ГОСТ 24211-2008 выделяет пластифицирующие и суперпластифицирующие добавки.

Видео: С пластификатором или без, разница видна сразу

Влияние пластификаторов на прочность бетона

При изготовлении бетонного раствора возникает дилемма: более прочным будет бетон, в котором меньше воды, но с ним тяжело работать, он может образовывать пустоты, и в итоге прочность готового изделия уменьшится; если увеличивать пластичность раствора добавлением воды, смесь будет расслаиваться, даст сильную усадку, потрескается, и прочность бетона тоже уменьшится.

Пластификаторы повышают пластичность и текучесть бетона без увеличения воды в растворе, а значит, смесь легче укладывается, уплотняется, не образует пустот. В итоге прочностные характеристики бетона повышаются.

Виды пластификаторов:

1. для бетона;
2. для цементного раствора;
3. для изготовления тротуарной плитки;
4. для теплых полов;
5. для стяжек.

Составы пластификаторов

Пластификаторы отличаются по составу:

1. Изготовленные на основе полимеров и силиконов, экологически безопасные, эти пластификаторы не имеют запаха, увеличивают подвижность смеси и водонепроницаемость бетона. Используются в отделочных работах.
2. На основе поверхностно-активных веществ – лигносульфонатов технических. Являясь анионными ПАВ, лигносульфонаты позволяют уменьшать расход цемента, увеличивать водонепроницаемость и морозоустойчивость бетона, увеличивают допустимое время транспортировки растворов.
3. Поликарбоксилатные добавки применяются в монолитном строительстве. Они увеличивают длительность хранения смеси.

В зависимости от основного действующего компонента, пластификаторы показывают те или иные свойства.

DOA – диоктиладипинат;

3G8 – триэтиленгликоля диоктиат;

DUO1, DUO2 – пластификаторы комплексной структуры;

TOTM – триоктилтримилитат;

DOP – диоктил фталат;

GPO – диэтилгексилфталат;

DINP – диизононилфталат.

Эффективность

В зависимости от силы воздействия, есть 4 группы пластификаторов для цемента, каждая из которых предназначена для конкретных целей:

1. Слабые. Применяются при производстве сооружений небольших размеров. В составе – органические соединения на основе кремния. Эти пластификаторы увеличивают пластичность раствора в пределах одного пункта, но заметно увеличивают гидрофобные характеристики готового материала.
2. Средние. Используются для изготовления фундаментов. На основе лигносульфонатов, повышают текучесть бетона, увеличивают устойчивость к солям, усиливают гидроизоляционные свойства изделий. Пластичность повышают с П1до П3.
3. Сильные. Пластификаторы на основе лигносульфонатов и акрилатов повышают пластичность бетона с П1 до П4, улучшают укладываемость при вибрации. Применяется для стяжек, фундаментов, штукатурки.
4. Суперсильные. Изготовленные на основе нафталина, серной кислоты, формальдегида, эти добавки увеличивают подвижность раствора с П1 до П5 без уменьшения прочности. Пригодны для проведения любых видов работ.

Комплексные добавки

Добавки для цемента и бетона выбираются в зависимости от того, какие свойства необходимо получить. Но что, если нужно несколько свойств? В этом случае помогут комплексные добавки, которые содержат несколько компонентов и придают бетону комплекс свойств. К комплексным добавкам относится, например, суперпластификатор – добавка, совмещающая все свойства.

Видео: Влияние пластификатора С3 на консистенцию раствора

Суперпластификатор увеличивает подвижность и прочность бетона, придает морозоустойчивость и обеспечивает возможность длительной транспортировки раствора.

Видео: Принцип действия суперпластификатора

В каком количестве добавляется пластификатор?

В зависимости от конкретной марки, пластификатор добавляется в концентрации от 0,25% до 1,5% к массе цемента. Придерживайтесь рекомендаций, указанных на упаковке.

Применение пластификаторов

Цементные и бетонные растворы используются в различных видах строительных и отделочных работ.

Фундамент

При изготовлении фундаментов используют бетон класса В25 (марки М300) класса В30 ( марки М400). Воды используют в 2 раза меньше по весу, чем сухой смеси; щебень и гравий для наполнения пригоден мелкий, с частицами не более 2 см.

Важно!

Желательно заливать фундамент в теплое время года, чтобы он не схватился слишком рано и хорошо связался с арматурой.

Фундамент заливают слоями по 25-30 см, уплотняя каждый слой вибратором или постукиванием и выравнивая поверхность.

Пластификаторы в бетоне для фундаментов позволяют получить плотную конструкцию без пустот, увеличивают прочность фундамента, позволяют обойтись без вибрации.

При заливе фундамента в минусовые температуры требуются антиморозные добавки.

Стяжка пола

Бетонная стяжка пола необходима для получения абсолютно ровной поверхности. Пластификаторы не только экономят материалы, но и помогают добиться ровного основания без полостей и пустот. Пригодятся добавки, которые уплотняют и создают самовыравнивающиеся смеси.

Теплый пол

При заливке стяжки для теплого пола, помимо ровной поверхности необходимо еще и увеличить теплопроводность стяжки. Пластифицирующие добавки для теплого пола позволяют добиться равномерного прогрева пола, увеличивают прочность стяжки и позволяют уменьшить ее толщину на 10-15%.

Раствор для тротуарной плитки

Плитку изготавливают из цемента марки от М300 до М500.

Стандартный цементный раствор не обладает той прочностью, которая необходима для тротуарной плитки. Добавление щебня уменьшает его пластичность, и ровно уложить блоки становится проблематично.

Пластификаторы помогают избежать проблем: раствор становится более подвижным, готовые изделия – более плотными, ровными и гладкими, без высолов. Повышается прочность изделий. Имеет смысл использовать добавки, увеличивающие морозоустойчивость.

Видео: Бетон вместо брусчатки

Видео: Бетонирование двора в виде тротуарной плитки

Цементный раствор для отделочных работ

Штукатурка для отделочных работ должна отвечать следующим требованиям:

1. хорошо распределяться;
2. сцепляться с основой;
3. создавать ровную поверхность;
4. иметь антибактериальные свойства;
5. увеличивать звукоизоляцию и теплоизоляцию.

Штукатурка для наружных работ должна обладать морозоусточивостью и быть водостойкой.

Добиться этих целей помогут современные пластифицирующие добавки.

Совет!

Для внутренних работ можно использовать марки М150 и М200; для фасада – М300 и выше.

Видео: Как оштукатурить стены цементным раствором своими руками

Целесообразность применения пластификаторов

Пластификаторы делают цементные и бетонные растворы более удобными в работе, повышают качество готовых изделий, придают особые свойства (морозоустойчивость, гидрофобность), экономят цемент.

Альтернатива готовым добавкам – самодельный пластификатор

Промышленность не всегда радовала строителей готовыми добавками, а повышать качество растворов было необходимо. Поэтому существует множество домашних рецептов.

Интересно!

На Руси в раствор для кладки добавляли молоко и яйца. 

Среди любительских рецептов – жидкое мыло и стиральный порошок, клей ПВА, гашеная известь (пушонка).

Мыло (порошок для стирки, жидкость для мытья посуды) – это ПАВ. Оно помогает продлить годность раствора для работы, чтобы можно было не торопиться при работе.

Гашеная известь добавляет эластичности и гладкости.

Важно!

Пушонку заранее смешайте с водой, чтобы получить раствор консистенции сметаны.

Клей ПВА повышает подвижность растворов, прочность и влагоустойчивость бетона.

Для повышения гидроизоляционных свойств и устойчивости к кислотам в раствор добавляют жидкое стекло.

Недостатки самодельных пластификаторов:

1. Уступают по свойствам промышленным составам.
2. Нет четких данных о том, в каких количествах добавлять.
3. Результат не гарантирован.

В итоге при использовании «домашних рецептов» могут возникнуть следующие дефекты:

1. сильное пенообразование при замесе;
2. солевые разводы (высолы);
3. чрезмерная усадка.

Учитывая широкий выбор качественных пластификаторов промышленного производства, применение самодельных добавок оправдано только на объектах низкой важности.

Видео: Добавление моющего средства, чтобы раствор не садился

Видео: Пластификатор или моющее средство? Краш-тест

Рекомендации по применению пластификаторов

Эти добавки бывают сухими, в виде порошка и жидкими, в виде готовых растворов либо концентратов.

При замесе растворов пластификаторы предварительно растворяют в теплой воде в соответствии с инструкцией на упаковке, разведенный пластификатор добавляется в воду для приготовления раствора.

Совет!

Марка цемента должна в 2 раза превышать марку бетона, который требуется. Например, для получения бетона В 12,5 (М150)нужен цемент не ниже М300.

Ручной замес

Для ручного замеса годятся марки цемента до М350.

Вручную можно качественно смешать лишь небольшое количество раствора:

1. Растворить пластификатор в теплой воде, как указано в инструкции, размешивать строительным миксером в течение 15 минут.
2. Смешать цемент и заполнитель.
3. Добавить в воду разведенный пластификатор, смешать.
4. Перемешать все компоненты.

Ручной замес возможен не только в емкости, но и на деревянном щите или металлическом листе с бортами:

1. Насыпать песок горкой вдоль листа.
2. Сделать по центру углубление.
3. Засыпать в углубление цемент и лопатой постепенно «завернуть» песок в цемент.
4. Хорошо смешать песок с цементом.
5. Полить водой из лейки и смешать.
6. Равномерно разбросать щебень, смешать.
7. Продолжать смешивать, постепенно доливая воду.

Совет!

Количество воды определяйте заранее и никогда не доливайте воду в готовый раствор.

Используйте чистую воду и максимально чистые, без примесей, наполнители. Песок выбирайте крупный и средний, а щебень – мелкофракционный.

Примерная плотность наполнителей (в кг/куб. м):

1. гравийный наполнитель – 1600,
2. гранитный щебень, кварцевый песок – 1500,
3. керамзит – 600-800.

Не используйте просроченный цемент, остатки от предыдущих работ. Цемент должен быть свежим, тогда конструкции получатся без трещин.

Важно!

Срок годности цемента в упаковке – 3 месяца. В открытой упаковке цемент годен в течение недели в условиях низкой влажности, а при высокой влажности – сутки.

Иногда при домашнем приготовлении раствора пользуются пропорциями компонентов не по весу, а по объему, например, ведрами.

Популярная формула по объему:

1. цемент 1 часть,
2. песок 4 части,
3. щебень 2 части,
4. вода 0,5 части.

При использовании цемента М400 получают бетон М250, при марке цемента М500, бетон получится М350.

Другие варианты соотношения цемент/песок/щебень/вода по объему:

1. для дорожек, пола – 1/ 3,5/ 5,7/ 0,5;
2. для заборов, гаражей, фундаментов – 1/ 2,8/ 4,8/ 0,5;
3. для ленточных фундаментов и стен – 1/ 1,9/ 3,7/ 0,5;
4. очень прочный, быстро затвердевающий – 1/ 1,2/ 2,7/ 0,5.

Видео: три способа замеса бетона вручную

Механизированное замешивание

Бетономешалка облегчает работу по замешиванию раствора и позволяет приготовить большие объемы смеси.

Устройство включают пустым, затем закладывают компоненты:

1. вода,
2. половина цемента,
3. крупный наполнитель,
4. остальной цемент,
5. песок.

Зимой порядок меняется:

1. горячая вода,
2. щебень,
3. цемент,
4. песок.

Видео: Как замешать правильный бетон

Армирование бетона

Бетон – прочный материал, сопоставимый по прочности с камнем, но он плохо выдерживает нагрузку на растяжение. Неравномерная нагрузка способствует появлению участков растяжения, и образуются трещины. Избежать этого позволяет дополнительное укрепление бетона – армирование.

Арматура – это «скелет» сооружения, прочно соединенный с бетоном. Бетон и арматура работают синергично: металлические конструкции перераспределяют нагрузку, защищая бетон от растяжения, а слой бетона защищает метал от коррозии.

Важно!

Если раньше арматура могла быть только стальной, сейчас каркас может изготавливаться из стеклопластика. Такая арматура легкая, устойчивая к износу, не проводит тепло и электричество.

Пластификаторы, добавленные в бетон, способствуют качественному заполнению и плотному связыванию раствора с арматурой.

Советы для тех, кто армирует самостоятельно:

1. Используйте материалы для армирования без признаков коррозии. Нежелательно применять алюминиевые прутья, листовую сталь, рельсы, сетку-рабицу, прутья длиной меньше 1 м.
2. Поверхность арматуры должна быть шероховатой.
3. Связка прутьев предпочтительнее сварки, поскольку меньше деформируется. Соедините не менее половины всех элементов арматуры.
4. Используйте гидроизолирующие добавки в бетон. Это предупредит коррозию стальных деталей.

Ошибки, которые часто встречаются и дорого обходятся

Ошибки могут совершаться по разным причинам: в стремлении сэкономить деньги, время и силы или по незнанию:

1. Использование просроченного бетона.
2. Экономия на добавках.
3. Неправильный выбор добавок.
4. Эксперименты с домашними добавками, успех которых не гарантирован.
5. Несоблюдение инструкций по работе с модифицирующими добавками.
6. Игнорирование правильных соотношений компонентов смеси.
7. Попытки сделать бетон пластичнее добавлением лишней воды.
8. Выбор марки цемента, не подходящей для конкретного вида работ.

Для каждого конкретного вида работ цементные и бетонные растворы должны обладать теми или иными свойствами. Существующее разнообразие пластификаторов позволяет добиться высокого качества в любом виде работ и в сложных условиях. Эффективность пластификаторов промышленного производства гарантирована при соблюдении инструкции. Поэтому нет необходимости экспериментировать с домашними присадками и получать непредсказуемый результат.

Не знаете, что купить или появились вопросы по использованию? Пишите или звоните нам, подробные консультации – наш конек.

Лечение

Чем раньше начнется терапевтическое воздействие на патологию, тем выше будут полученные результаты. Гипертрофия миокарда приводит к утолщению стенок органа, и этот процесс является необратимым. Именно поэтому воздействовать на него следует в ситуации, когда нарушение не приобрело критических масштабов. Лечение заболевания производится консервативно, посредством воздействия такими медикаментами:

При этом одной только медикаментозной терапии зачастую недостаточно. Если заболевание вызвано общим ухудшением состояния здоровья, то воздействие на него должно осуществляться комплексно. Следует обратить внимание на такие факторы:

Гипертрофия миокарда при правильном лечении в разы замедлит свое развития. Кроме того, значительно снизится риск возникновения осложнений, а дискомфортные симптомы сойдут на нет. Однако для закрепления полученного результата необходимо неукоснительное соблюдение здорового образа жизни.