Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

EFFECT OF SS-3TN COMPLEX MODIFIER ON CONCRETE MIX MOBILITY

Rakhimov M.A. 1 Tkach E.V. 2 Rakhimova G.M. 1 Dadieva M.K. 1 Khan M.A. 1 Toimbaeva B.M. 1
1 Karaganda state technical university
2 National Research University Moscow State University of Civil Engineering (MGSU)
Приведена зависимость подвижности бетонной смеси от времени ее выдерживания. Благодаря действию тиосульфата натрия на гидратирующее вяжущее наилучший эффект на бетонную смесь оказывает добавка СС-3ТН. Рассмотрено влияние количества дозируемых добавок на подвижность бетонной смеси: помимо разжижения бетонной смеси, повышенная дозировка оказывает влияние на прочностные свойства бетона. Представлены исследования влияния водоотделения и расслоения на строительно-технические свойства бетонной смеси и бетона. Водоотделение бетонов с добавками-гидрофобизаторами сокращается в 4 и более раз. Гидрофобизирующие добавки в 1,5–2 раза снижают показатель раствороотделения бетонной смеси в сравнении с показателями бетонной смеси без добавки. Было установлено влияние гидрофобизирующей добавки СС-3ТН на морозостойкость бетона. Результаты опытов показали, что у бетона, твердевшего в естественных условиях, морозостойкость ниже, чем у бетона, твердевшего во влажной среде.
The paper presents the effects of dependence of the concrete mix mobility on its setting time. Due to its sodium thiosulfate effect on hydrating bindings, the additive SS-3TN has the best impact on the concrete mixture. The effects of additive proportioning on the concrete mobility have been examined: in addition with dilution, an increased dosage of the additive would affect mechanical properties of the concrete. The paper reports the main findings from a study undertaken to evaluate the influence of dehydration and separation on construction and engineering properties of concrete mixture and concrete. Water separation with concrete additives-repellents is reduced by 4 times or more. Water-repellent additives reduce the rate of concrete segregation in 1.5 - 2 times in comparison with the concrete mixture without additives. The effect of SS-3TN water-repellent modifier on the frost resistance of the concrete has been also studied. The analysis shows that the frost resistance of the concrete hardened in natural environment is lower than that of the concrete hardened in the moist environment.
complex additive
water repellent
in situ concrete
mobility
frost-resistance

Разработка новых химических добавок, в частности суперпластификаторов, гидрофобно-пластифицирующих и различных полифункциональных комплексных добавок на их основе способствовала поднятию технологии монолитного бетонирования на новую ступень [4,6].

Использование суперпластификаторов С-3, КОД-С, КОМД-С позволяет получить литые бетонные смеси при монолитном бетонировании. В этом случае решается значительный ряд проблем, таких как улучшение технологических свойств бетонной смеси и повышение качества бетонируемых изделий. Однако ряд нерешенных проблем стимулирует дальнейшее совершенствование и разработку новых химических добавок, позволяющих решать проблемы монолитного бетона более полно. Так, трещиностойкость, деформационные характеристики и стойкость к действию растворов солей грунтовых вод остается до настоящего времени проблемой, решаемой известными добавками в недостаточной степени.

Для бетонных смесей важной реологической характеристикой является ее подвижность, зависящая от времени ее выдерживания до укладки. Исследование этой зависимости (рис. 1) позволило установить, что использование добавок С-3, КОД-С и СС-3ТН увеличивает время регулирования подвижности бетонной смеси в 2–3 раза, что положительно влияет на их укладку и уплотнение в изделиях.

1 – бетонная смесь с 0,3 % КОД-С; 2 – бетонная смесь с 2,8 % СС-3ТН;

3 – бетонная смесь с 0,7 % С-3; 4 – бетонная смесь без добавки

Рис. 1. Зависимость подвижности бетонной смеси от времени ее транспортирования

Наибольшее время сохранения подвижности обеспечивает добавка КОД-С (рис. 1, кривая 1), добавка СС-3ТН сокращает время действия до 0,5 ч, обеспечивая подвижность в течение 1,5 ч, что является достаточным для транспортирования и укладки бетонной смеси в конструкцию. Это связано не с интенсивным испарением воды из бетонной смеси, а с действием на гидратирующее вяжущее тиосульфата натрия, который вызывает ускоренное твердение бетонной смеси.

Подвижность бетонных смесей зависит от количества дозируемой в нее добавки. Следует учитывать, что, помимо разжижения бетонной смеси, повышенная дозировка добавки также оказывает влияние на прочностные свойства бетона.

1 – с добавкой СС-3ТН; 2 – с суперпластификатором С-3; 3 – с добавкой КОД-С

Рис. 2. Зависимость подвижности бетонной смеси от количества добавок

На рисунке 2 показано, что при меньших дозировках добавки (кривая 3) лучший результат имеет добавка КОД-С, которая при 0,6 % от массы цемента увеличивает подвижность бетонной смеси с 3 см до 24 см, в то время как С-3 для достижения той же подвижности дозируется в количестве 1,0 %, а добавка СС-3ТН – в количестве 2,0 %. Однако, если учитывать их влияние на прочность бетонной смеси, то для КОД-С наибольшая дозировка не должна превышать от 0,4 %, а суперпластификатора С-3 – 0,8 %, передозировка которых приводит к снижению прочности бетона на 5–10 %. Добавка СС-3ТН (рис. 2, кривая 1) при дозировке до 3,3 % от массы цемента не снижает прочности бетона.

Существенное влияние на строительно-технические свойства бетонной смеси и бетона оказывают их водоотделение и расслоение [2,4].

Водоотделение бетонной смеси характеризует ее связность в состоянии покоя в течение определенного времени. Применяемая в настоящее время технология бетонирования сооружений предусматривает приготовление бетонных смесей со значительным избытком воды затворения, предназначенной для улучшения реологических свойств, и количество ее достигает от теоретически необходимого В/Ц – 0,16 до практического содержания В/Ц – 0,5. Вследствие этого часть избыточного количества воды отделяется из бетонной смеси в процессе ее гидратации. В таблице 1 приведены результаты испытаний различных бетонных смесей, содержащих гидрофобизирующие добавки.

Таблица 1

Водоотделение бетонных смесей модифицированных добавками СС-3ТН, КОД-С и без добавок

Вид добавки

Дозировка,

%

В/Ц

Осадка конуса, см

Водоотделение бетонной смеси, %

Без добавки

-

0,52

11

2,2

СС-3ТН

2,7

0,43

11

0,3

КОД-С

0,2

0,44

10

0,8

С-3

0,3

0,46

10

0,7

Водоотделение бетонов с добавками-гидрофобизаторами сокращается в 4 и более раз, что можно связывать с сокращением воды затворения для достижения бетоном той же подвижности и особыми свойствами гидрофобизирующих добавок, являющихся флегматизаторами испарения воды из бетона, снижающими усадку бетонной смеси и снижающими водоотделение.

При монолитном бетонировании фундаментов послойным способом наличие на поверхности уложенного бетона отделившейся воды приводит к ухудшению контакта между слоями, нарушает сплошность возводимых конструкций.

Другим важным свойством, которым должна обладать бетонная смесь для монолитного строительства, является ее устойчивость к расслоению. В таблице 2 приведены результаты испытаний бетонных смесей на расслоение.

Таблица 2

Расслаиваемость бетонных смесей с гидрофобизирующими добавками и без добавок

Вид добавки

Дозировка,

%

Содержание растворной

составляющей, %

Показатель раствороотделения, Пр, %

в верхней части

в нижней части

Без добавки

-

50,09

46,40

3,44

СС-3ТН

2,8

49,11

47,24

1,60

КОД-С

0,2

49,16

47,10

1,79

С-3

0,3

49,24

46,71

2,28

Гидрофобизирующие добавки СС-3ТН и КОД-С в 1,5–2 раза снижают показатель раствороотделения бетонной смеси в сравнении с показателями бетонной смеси без добавки. Повышению сплошности и устойчивости бетонной смеси способствует наличие в составах добавки дефильного строения, углеводородных молекул жирных кислот и солей. Как определил В.И. Соловьев, наличие эффекта сцепления «щетка» между этими молекулами позволяет перемещаться компонентам смеси в направлении, параллельном сцеплению волокон, и практически не позволяет перемещаться компонентам смеси перпендикулярно направлению волокон [6]. Это важное свойство бетонной смеси позволяет увеличить высоту бетонируемого слоя с 0,7–1,2 до 1,4–2,0 м, поскольку боковое давление на опалубку в 1,2–1,5 раза ниже, чем у смесей, не содержащих гидрофобизирующих компонентов и не содержащих добавок. Следует различать боковое давление на стенки опалубки невязких и вязких жидкостей, которое зависит от высоты столба жидкости и от ее плотности, в то время как бетонная смесь не является таковой и объяснять давление плотностью и высотой столба не совсем правильно. Так как в гидратирующей бетонной смеси идут процессы структурообразования и повышения ее вязкости, то можно, применив ускоритель, добиться того, что бетонная смесь, уложенная в опалубку, будет иметь такую структурную прочность, что давление на стенки опалубки будет незначительным. Снижение давления бетонной смеси, содержащей гидрофобизаторы, на стенки опалубки происходит за счет того, что каждый непрерывно укладываемый слой имеет структурную вязкость такую, которая позволяет воспринимать давление верхнего слоя, не претерпевая значительных деформаций.

Исследования зависимости стойкости бетона от воздействия низких температур позволили установить основные факторы, от которых зависит морозостойкость бетона [2,3,5,7,8]. К ним следует отнести структуру материала, величину и характер пористости, степень водонасыщения и температуру замораживания.

Основной задачей проводимых исследований было установить влияние гидрофобизирующей добавки СС-3ТН на морозостойкость бетона (табл. 3), твердевшего в естественных условиях.

Таблица 3

Морозостойкость бетонов с гидрофобизирующими добавками, твердевших в различных условиях

Добавка, % по

массе вяжущего

В/Ц

Прочность при сжатии через 28 суток, МПа

Морозостойкость, циклов

влажная

среда

естественные условия

образцы влажной среды

естественного твердения

Без добавки

0,46

39,1

27,6

150

100

0,2 % СДБ плюс 0,2 % КОСЖК

0,42

39,0

35,5

250

150

0,3 % С-3 плюс 0,3 % соапсток плюс 2 % ТСН

0,35

51,6

51,0

400

350

0,5 % С-3 плюс 0,2 % КОСЖК

0,38

38,8

37,8

450

300

Как показали результаты опытов бетон, твердевший в естественных условиях, имеет морозостойкость несколько ниже, чем бетон, твердевший во влажной среде [1]. Особенно это заметно на бетоне без добавок, когда морозостойкость падает с 150 до 100 циклов. Поскольку применение добавок для бетонов естественного твердения в значительной степени (в 3,7 раза в сравнении с бетоном без добавки) позволяет повышать стойкость бетона при действии отрицательных температур. Можно утверждать, что гидрофобизирующие добавки способствуют улучшению этих свойств в сочетании с другими компонентами, не улучшающих этих свойств, и могут быть назначены в монолитный бетон естественного твердения.

Рецензенты:

Жакулин А.С., д.т.н., профессор Карагандинского государственного технического университета, г. Караганда;

Байджанов Д.О., д.т.н., профессор Карагандинского государственного технического университета, г. Караганда.