Совершенствование технологии производства сборного и монолитного железобетона на современном этапе тесно связано с применением различного рода модифицирующих добавок [1; 2; 4]. Много технических задач эффективно решается за счет использования поверхностно-активных добавок с высоким водоредуцирующим эффектом. В частности, в мире сегодня активно применяются суперпластификаторы на основе эфиров поликарбоксилатного эфира (РСЕ) [3; 4; 8]. Применение модифицирующих добавок на основе эфиров поликарбоксилатного эфира (РСЕ) позволяет существенно повысить показатели важнейших эксплуатационных свойств бетонов, таких как прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, стойкость к коррозии [2, 4, 7, 8].
Распространение в России высокоэффективных импортных модификаторов сдерживается их высокой стоимостью. Отечественная стройиндустрия непрерывно предлагает новые типы химических добавок для бетонов с улучшенными свойствами. На российском рынке строительных материалов предлагаются отечественные модификаторы, представленные отечественными компаниями: «Полипласт», «Суперпласт», «ГидроСар», «Глобал Трейд» и рядом других [1, 5, 6].
Перед современным потребителем стоит проблема выбора того или иного вида модификатора.
Для правильного выбора добавок из числа предлагаемых необходимы корректные сравнительные испытания в бетонах с использованием местной сырьевой базы. Значительную ценность при этом представляет информация, касающаяся кинетики твердения модифицированных бетонов, влияющей на качество бетонирования и темпы строительства.
Целью исследования является сравнительный анализ кинетики набора прочности тяжелого бетона, модифицированного различными видами отечественных пластифицирующих добавок.
Материалы и методы исследования
Исследовано влияние содержания модифицирующих добавок отечественного производства ПЛАСТ-С ООО «ХимФрост», Плантикор 1-1 ООО «СтройЭффект», Полипласт СП-3 компании «Полипласт» «МЛ-2 Р3 ООО «Бетонные Технологии» на кинетику роста прочности тяжелого бетона при твердении.
В качестве вяжущего применялся портландцемент ЦЕМ 42,5Н производства ЗАО «Ульяновскцемент», содержание которого в бетонах составляло 390 кг на 1 м3 бетона. В качестве крупного заполнителя применялся доломитовый щебень фракции 5–20 мм с маркой по дробимости М1200. В качестве мелкого заполнителя применялся природный мелкозернистый кварцевый песок с модулем крупности, равным Мк=1,78. Добавки вводились в бетон с последней 1/3 частью воды затворения. Содержание суперпластификаторов в бетоне варьировалось в различных долях от массы цемента в соответствии с представленными производителями рекомендациями. Из равноподвижных бетонных смесей формовались образцы-кубы размерами 100×100×100 мм и испытывались на сжатие в возрасте 3, 7 и 28 суток хранения в нормальных условиях.
Результаты исследования и их обсуждение
В таблице представлены составы бетонных смесей подвижностью П3 и результаты их испытания на прочность при сжатии.
Анализ результатов показывает, что присутствие пластификаторов в бетоне позволяет снизить водопотребность смеси на 7,8–17,6% в сравнении с бездобавочным составом при условии сохранения равноподвижности. Установлено, что наибольшим водоредуцирующим эффектом обладает добавка «Полипласт СП-3» (составы № 8, 9, 10).
Предел прочности при сжатии бетонов с пластифицирующими добавками
|
№, п/п |
Расходы материалов на 1 м3 бетона, кг |
Пластификатор |
В/Ц |
Средний предел прочности при сжатии, МПа в возрасте, сут. |
||||||
|
Цемент |
Щебень |
Песок |
Наименование |
% от массы цемента |
||||||
|
3 |
7 |
28 |
||||||||
|
1 |
390 |
1200 |
750 |
- |
- |
0,51 |
21,2 |
27,4 |
36 |
|
|
2 |
390 |
1200 |
750 |
Пласт-С |
0,6 |
0,47 |
30,8 |
36 |
42,5 |
|
|
3 |
390 |
1200 |
750 |
1,3 |
0,45 |
29 |
39,6 |
45 |
||
|
4 |
390 |
1200 |
750 |
2,0 |
0,44 |
20,3 |
34,8 |
42,4 |
||
|
5 |
390 |
1200 |
750 |
Плантикор 1-1 |
0,7 |
0,46 |
24,4 |
36,3 |
44,8 |
|
|
6 |
390 |
1200 |
750 |
1,1 |
0,45 |
20,4 |
35,4 |
46,3 |
||
|
7 |
390 |
1200 |
750 |
1,5 |
0,43 |
22,3 |
40 |
50 |
||
|
8 |
390 |
1200 |
750 |
Полипласт СП-3 |
1,1 |
0,43 |
26,6 |
37,5 |
43 |
|
|
9 |
390 |
1200 |
750 |
1,5 |
0,42 |
32,8 |
41,1 |
53 |
||
|
10 |
390 |
1200 |
750 |
1,9 |
0,42 |
27,9 |
32,5 |
46,3 |
||
|
11 |
390 |
1200 |
750 |
МЛ-2 Р3 |
0,8 |
0,44 |
21,6 |
29,1 |
41,5 |
|
|
12 |
390 |
1200 |
750 |
1,1 |
0,44 |
27,2 |
35,6 |
43 |
||
|
13 |
390 |
1200 |
750 |
1,4 |
0,44 |
20,3 |
37,1 |
47,5 |
||
На рисунке 1 приведено влияние суперпластификатора ПЛАСТ-С на кинетику роста прочности тяжелого бетона. Данный вид модификатора представляет собой комплексную добавку в виде смеси НФ, ЛСТ и неорганических солей с высоким содержанием высокомолекулярных фракций [5]. Исследования показали, что применение добавки ПЛАСТ-С значительно повышает прочность тяжелого бетона. Наблюдается увеличение прочности составов с содержанием добавки ПЛАСТ-С 1,3% в сравнении с контрольным составом без модификаторов на 3-и сутки, на 37% и на 25% на 28-е сутки. Применение добавки ПЛАСТ-С в средней дозировке, равной 1,3%, согласно техническому паспорту [5] позволяет получить повышенную прочность на 3-и сутки, что должно способствовать ускорению оборачиваемости опалубки и увеличению темпов строительства (состав № 3). В возрасте 28 суток бетон этого состава показал прочность 45 МПа, что соответствует классу бетона В35. Дальнейшее увеличение дозировки добавки ПЛАСТ-С ведет к снижению проектной прочности и к замедлению кинетики роста прочности.
Рис. 1. Кинетика роста прочности бетона с добавкой СП «ПЛАСТ-С»
На рисунке 2 приведен график зависимости прочности бетона при использовании суперпластификатора Плантикор 1-1. Основное предназначение данного вида добавки — для улучшения физико-технических характеристик пенобетона и газобетона. Установлено, что его введение в бетонную смесь также увеличивает прочностные характеристики тяжелого бетона. Показатели прочности бетона при расходе добавки Плантикор 1-1 0,7–1,1% практически не отличаются друг от друга и ведут к увеличению проектной прочности до 22% (составы № 5, 6).
Введение добавки Плантикор 1-1 в количестве 1,1 % (состав № 7) от массы цемента замедляет скорость твердения бетона в ранние сроки, что проявляется в более низком значении прочности в возрасте 3 суток в сравнении с составом, содержащим 0,7% добавки Плантикор 1-1. В возрасте 28 суток бетон с добавкой 1,5% добавки Плантикор 1-1 показал прочность на 38% больше, чем у бездобавочного состава.
На рисунке 3 приведена зависимость влияния содержания суперпластификатора «Полипласт СП-3» крупнейшего химического холдинга в РФ «Полипласт» в количестве 1,1– 1,9 % от массы цемента на прочность тяжелого бетона. Добавка представляет собой смесь натриевых солей МФ и НФ кислот различной молекулярной массы, ЛСТ и промышленной смеси тиосульфата и роданида натрия [6].
Рис. 2. Кинетика роста прочности бетона с добавкой Плантикор 1-1
Рис. 3. Кинетика роста прочности тяжелого бетона с добавкой Полипласт СП-3
Исследования показали, что введение в состав бетона в количестве 1,1 и 1,9% от массы цемента (составы № 8 и 10) увеличивает прочность бетона в среднем на 20%. В то же время при содержании в бетоне добавки Полипласт СП-3 в количестве 1,5% (состав № 9) был получен бетон, который показал в возрасте 28 суток прочность при сжатии 53 МПа, что больше на 47% в сравнении с бездобавочным составом.
На рисунке 4 показана кинетика роста прочности тяжелого бетона при использовании добавки МЛ-2 Р3 производственной компании ООО «Бетонные Технологии».
Рис. 4. Кинетика роста прочности тяжелого бетона с добавкой СП «МЛ-2 Р3»
Как и вышеописанные суперпластификаторы, данный модификатор представляет собой смесь ПАВ на основе сульфированных МФ, НФ и модифицированных ЛСТ. Установлено, что его добавление в бетонную смесь также увеличивает прочностные характеристики тяжелого бетона. Ранняя прочность (на 3-и сутки) практически не увеличилась. Наилучший показатель проектной прочности выявлен у состава с максимальной дозировкой добавки МЛ-2 Р3 1,4% и составляет 47,5МПа. Следует отметить, что максимальный водоредуцирующий эффект в бетоне был получен при минимальном рекомендуемом содержании этой добавки в бетоне – 0,8% от массы цемента.
Выводы
1. Исследованиями установлено, что при сохранении подвижности бетонной смеси (П3) модификаторы снижают водопотребность тяжелого бетона в среднем на 17%.
2. Добавка Пласт-С проявила себя как ускоряющая твердение бетона. В возрасте 3 дней добавка Пласт-С увеличила прочность контрольных составов на 35,5%.
3. Прочность бетона под влиянием добавки Плантикор 1-1 в возрасте 3 дней практически не изменилась. В процессе дальнейшего твердения наблюдается интенсивный рост прочности всех составов модифицированных бетонов в сравнении с контрольными составами.
4. Установлены рациональные дозировки суперпластификаторов для получения максимальных значений ранней и проектной прочности бетонов.
Рецензенты:
Краснов А.М., д.т.н., профессор, профессор кафедры строительных технологий и автомобильных дорог ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола;
Салихов М.Г., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой строительных технологий и автомобильных дорог ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Пенза.