Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРУЮЩЕЙ ДОБАВКИ HYDRO PROTECT E1 НА ПРОЧНОСТЬ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА ПРИ ПОНИЖЕННОМ СОДЕРЖАНИИ МИНЕРАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО МАТЕРИАЛА

Кононова О.В. 1 Минаков Ю.А. 1 Анисимов С.Н. 1 Лешканов А.Ю. 1 Смирнов А.О. 1
1 ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет»
Исследовано влияние содержания модификатора HydroProtect E1 производства ООО «Глобал Трейд» на кинетику роста прочности тяжелого бетона при содержании цемента 250-350 кг/м3. Изучена водопотребность исследуемых равноподвижных составов с подвижностью, соответствующей марке П3. Установлено, что водопотребность составов снижается при увеличении содержания цемента и добавки HydroProtect E1. Полученный результат объясняется повышенной структурной пористостью малоцементных бетонов. Установлено, что рациональная дозировка добавки HydroProtect E1 при расходе цемента 250–300 кг/м3 составляет 3 % от массы цемента. В условиях повышенных требований к ранней прочности рекомендуется повышение содержания цемента с 250 до 300 кг/м3. Для бетонов с содержанием цемента 350 кг/м3 рекомендуется применение 1 % добавки HydroProtect E1. Повышение содержания добавки HydroProtect E1 до 5 % от массы цемента приводит к снижению как ранней, так и проектной прочности бетонов.
расход цемента
водопотребность
прочность
подвижность
суперпластификатор
модификатор
бетон
1. Анисимов С.Н., Кононова О.В., Лешканов А.Ю., Смирнов А.О. Исследование влияния комплекса модификаторов на кинетику твердения бетонов // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 4; URL: www.science-education.ru/118-14082 (дата обращения: 28.07.2015).
2. Гувалов А.А., Аббасова С.И. Модификаторы для беспропарочной технологии производства бетона // Бетон и железобетон – взгляд в будущее. – II международная конференция по бетону и железобетону. – Т. VI. – М., 12–16 мая 2014. – М.: РАН, 2014. – С. 22-32.
3. Добавки в бетон. Технический каталог; ноябрь, 2009. – М.: «BUSFConstructionChemicals», 2009. – 136 с.
4. Добшиц Л.М., Кононова О.В., Анисимов С.Н., Лешканов А.Ю. Влияние поликарбоксилатных суперпластификаторовна структурообразование цементных паст// Фундаментальные исследования. – 2014. – № 5 (часть 5). – С. 945-948; URL: www.rae.ru/fs/?section=content&op=show_article&article_id=10003291 (дата обращения: 29.07.2015).
5. Изотов В.С. Химические добавки для модификации бетона. – М.: Изд. Палеотип, 2006. – 244 с.
6. Информационно-деловое агентство «Деловые новости». Производство бетона: анализ и перспективы рынка. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://delonovosti.ru/business/3107-proizvodstvo-betona-analiz-i-perspektivy-rynka.html (дата обращения: 29.07.2015).
7. Малинина, Л.А. Бетоноведение: настоящее и будущее /Л.А. Малинина, В.Г. Батраков // Бетон и железобетон. – 2003. – № 1. – С.2-6.
8. Модификатор бетона HydroProtect E1. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gt21.ru/hydroprotect/23092013/page1.htm (дата обращения: 29.07.2015).

В практике современного строительства актуально решение задач, направленных на дальнейшее совершенствование отечественной технологии производства бетонов [7].

Производство товарного бетона полностью зависит от динамики развития строительной отрасли. Поэтому рынок довольно чувствительно отреагировал на экономическую ситуацию последних лет, в том числе связанную с кризисом, санкциями, уменьшением количества крупномасштабных инфраструктурных проектов и резким падением национальной валюты в 2014 г., что отразилось на повышении цен на бетон и снижении его прочностных показателей [6].

Сложившаяся ситуация послужила толчком к интенсивному развитию отечественных технологий производства добавок в бетон. Применение химических добавок является одним из наиболее универсальных, доступных и гибких способов управления технологией бетона и регулирования его свойств. Если ранее наиболее широко в строительстве использовались однокомпонентные химические продукты и модифицированные отходы промышленности, то в настоящее время представляется перспективным синтез и применение новых химических модификаторов полифункционального действия, снижающих водоцементное отношение и не увеличивающих индукционный период твердения [1, 2, 4]. Планы развития отечественной стройииндустрии на современном этапе предусматривают значительное расширение производства бетонных смесей с применением эффективных комплексных модифицирующих добавок.

При возведении монолитных железобетонных конструкций наиболее удобны и поэтому чаще применяются высокоподвижные бетонные смеси марок П3 - П5, которые обладают повышенной водопотребностью. Повышенная водопотребность подвижных бетонных смесей приводит к росту расхода цемента в бетонах. Следует отметить, что действующие в Российской Федерации стандарты производства бетона предполагают высокую удельную емкость цемента [6]. Среднее содержание цемента в бетоне российского производства составляет около 350 кг на 1 м3 бетона. Это существенно выше, чем в большинстве развитых промышленных стран мира, где сегодня значительно возросло производство самоуплотняющихся бетонов, модифицированных суперпластификаторами на основе поликарбоксилатных эфиров [6]. Химические добавки на основе поликарбоксилатных эфиров позволяют получать самоуплотняющиеся и квазисамоуплотняющиеся бетонные смеси при одновременном снижении водопотребности на 20–30 % в рамках равноподвижности. Кроме этого, их использование в составе бетонных смесей значительно повышает показатели проектной прочности, плотности (до 5 %), водонепроницаемости (марка W8и более), морозостойкости (марка F300 и выше) и самоуплотняемости бетонов [1; 3; 4].

Сегодня на российском рынке модифицирующих добавок представлен широкий спектр новых добавок отечественных компаний «Полипласт», «Глобал Трейд», «ГидроСар» и др. [2; 5; 8]. В частности, перспективна добавка производства ООО «Глобал Трейд», которая рекомендуется для повышения комплекса эксплуатационных свойств бетонов и строительных растворных смесей – прочности, водонепроницаемости, морозостойкости, коррозиостойкости, а также для ускорения набора прочности [8]. С учетом повышенной удельной емкости цементов в бетонах необходима оценка эффективности применения добавки HydroProtectE1 в бетонах из высокоподвижных смесей с пониженным содержанием цемента.

Целью исследования являлось изучение влияния модификатора HydroProtect E1 на кинетику роста прочности малоцементных тяжелых бетонов, приготовленных из высокоподвижных бетонных смесей.

Материалы и методы исследования

В качестве добавки в бетоны применялся модификатор HydroProtect E1 производства ООО «Глобал Трейд». В качестве вяжущего использовался портландцемент ЦЕМ 42,5Н производства ЗАО «Ульяновскцемент». Бетон приготавливался на плотном доломитовом щебне фракции 5-20 мм. В качестве мелкого заполнителя применялся мелкозернистый природный кварцевый песок с модулем крупности 1,9. Водный раствор добавки HydroProtect E1 вводился в бетонную смесь вместе с водой затворения. Водный раствор добавки готовился в соотношении вода : добавка =1 : 1по массе. Для затворения бетона использовалась вода при температуре +15…+20° С. Содержание добавки HydroProtect E1 в составах бетонов варьировалось в диапазоне от 1 до 5 % от массы цемента. Исследованы составы с подвижностью П3 с содержанием цемента от 250 до 350 кг на 1 м3 бетонной смеси. Из бетонных смесей формовались образцы-кубы размерами 100×100×100 мм, которые подвергались испытанию на прочность при сжатии в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток хранения в нормальных условиях.

Результаты исследования и их обсуждение

Проанализирована водопотребность бетонных смесей. Составы равноподвижных бетонных смесей подвижностью П3 при различном содержании добавки HydroProtect E1 представлены в таблице. Сопоставление водопотребности составов с расходом цемента 250 кг/м3 показывает, что при соблюдении принципа равноподвижности повышение содержания модификатора HydroProtect E1 до 1–3 % от массы цемента в бетоне позволяет снизить расход воды в бетонной смеси на 4–8 % (составы № 1, 4, 10). Дальнейшее повышение содержания добавки до 5 % практически не снижает водопотребность смесей.

Контрольный бездобавочный состав № 10 с расходом цемента 250 кг/м3 отличается наибольшим водоцементным отношением – 0,67. При расходе добавки 3 % от массы цемента водоцементное отношение снижается до 0,61.

Понижению водоцементного отношения способствует как повышение содержания цемента, так и введение модификатора HydroProtect E1, что свидетельствует о наличии в бетоне с низким содержанием цемента структурно обусловленной пористости. Наименьшее водоцементное отношение 0,49 отмечено у состава № 6 с расходом цемента 350 кг/м3 и с добавкой HydroProtect E1 в количестве 3 % от массы цемента.

Составы равноподвижных бетонных смесей с добавкой HydroProtect E1

состава

Расходы материалов на 1 м3 бетона

Водоцементное отношение

равноподвижных бетонных смесей марки П 4

Цемент,

кг

Щебень,

кг

Песок,

кг

Вода,

л

HydroProtect E1, в % от массы цемента

1

250

1200

800

160

1

0,64

2

300

1200

800

167

1

0,56

3

350

1200

760

175

1

0,50

4

250

1200

800

153

3

0,61

5

300

1200

840

161

3

0,54

6

350

1200

760

170

3

0,49

7

250

1200

800

163

5

0,65

8

300

1200

800

167

5

0,56

9

350

1200

760

175

5

0,50

10

250

1200

800

167

0

0,67

11

300

1200

800

172

0

0,57

12

350

1200

760

182

0

0,52

Исследована кинетика роста прочности бетонов во времени в зависимости от содержания добавки HydroProtect E1 и содержания цемента. Результаты исследования приведены на рисунках 1–3.

На рисунке 1 приведена кинетика роста прочности бетона при расходе цемента 250 кг/м3. Установлено, что при расходе модификатора 5 % от массы цемента не только не снижается водопотребность равноподвижных смесей, но и понижается прочность составов [5]. Причем понижение прочности составов № 7, 8 и 9 при расходе модификатора 5 % от массы цемента в сравнении с контрольными составами отмечено в течение всего периода твердения. Так, снижение прочности состава № 7 при расходе цемента 250 кг/ м3 под влиянием 5 % добавки через сутки твердения составило 18 %, и это снижение сохранилось в течение всего периода твердения до 28 суток.

Исследования показали, что наилучшие результаты по прочности, в сравнении с контрольными составами без добавок, имеют составы, содержащие 3 % модификатора HydroProtect E1 от массы цемента.

Рис.1. Влияние содержания модификатора HydroProtect E1 на прочность бетона при расходе цемента 250 кг/м3

Установлено увеличение прочности этих составов бетона в возрасте 3 суток на 23 %, в возрасте 28 суток – соответственно, на 26 %. Введение в бетон с расходом цемента 250 кг модификатора в количестве 1 % не оказывает существенного влияния на прочность бетона. Таким образом, при низком расходе цемента (250 кг/м3) рациональным следует признать содержание исследуемой добавки в количестве 3 % от массы цемента (состав № 4). Этот состав бетона в возрасте 7 суток набрал прочность при сжатии 22,6 МПа, а в возрасте 28 суток 37,7 МПа соответственно.

Повышение содержания цемента в бетоне до 300 кг/м3 не оказывает существенного влияние на рациональную дозировку модификатора HydroProtect E1 в бетоне.

На рисунке 2 приведен график кинетики роста прочности бетона при содержании цемента 300 кг/м3с добавкой HydroProtect E1. Установлено, что введение 1 % модификатора (состав № 2) способствует увеличению прочности бетона в среднем на 8 % в течение всего периода твердения. Как и при содержании цемента 250 кг/м3 дозировка модификатора 5 % от массы вяжущего (состав № 8) способна привести к заметному снижению прочности бетона – на 14–25 % в сравнении с контрольным составом. Наилучшие прочностные показатели бетона при расходе цемента 300 кг/м3 также получены при содержании добавки 3 % от массы цемента (состав № 5): в возрасте 7 суток – 31,2МПа, в возрасте 28 суток – соответственно, 38,2 МПа.

Рис. 2. Влияние содержания суперпластификатора HydroProtect E1 на прочность бетона при расходе цемента 300 кг/м3

Рис.3. Влияние содержания суперпластификатора HydroProtect E1 на прочность бетона при расходе цемента 350 кг/м3

Сопоставление кинетики твердения бетонов с расходом цемента 250 и 300 кг/м3 показывают на различия в кинетике роста их прочности в начальный период твердения. Так, в возрасте 7 суток повышение расхода цемента от 250 до 300 кг привело к повышению прочности с 22,5 до 31,2 МПа. Таким образом, рост расхода цемента в бетоне может быть оправдан технической необходимостью достижения повышенной ранней прочности.

На рисунке 3 представлен график влияния содержания модификатора HydroProtect E1 на кинетику роста прочности бетона с расходом цемента 350 кг/м3.

Исследования показали, что при расходе цемента 350 кг/м3 рациональной следует признать дозировку добавки HydroProtect E1 – 1 % от массы цемента: на 7-е сутки прочность состава возросла до 32,4 МПа, а на 28 сутки – соответственно, до 42 МПа. Повышение дозировки добавки до 3 % не оказывает существенного влияния на дальнейший рост прочности бетона. При дальнейшем увеличении содержания добавки до 5 % бетон проявляет тенденцию к снижению прочности до значений контрольных составов, не содержащих добавки HydroProtect E1 (составы № 9 и 12).

Выводы

1. Исследования эффективности применения модификатора HydroProtect E1 в малоцементном тяжелом бетоне показали, что рациональное содержание добавки зависит от содержания цемента.

2. Установлено, что рациональная дозировка добавки HydroProtect E1 при расходе цемента 250–300 кг/м3 составляет 3 % от массы цемента. В условиях повышенных требований к ранней прочности рекомендуется повышение содержания цемента с 250 до 300 кг/м3. Для бетонов с содержанием цемента 350 кг/м3 рекомендуется применение 1 % добавки HydroProtect E1.

3. Установлено, что водопотребность равноподвижных модифицированных составов бетона снижается при увеличении содержания цемента и добавки HydroProtect E1. Полученный результат объясняется повышенной структурной пористостью исследуемых малоцементных 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. Йошкар-Ола.


Библиографическая ссылка

Кононова О.В., Минаков Ю.А., Анисимов С.Н., Лешканов А.Ю., Смирнов А.О. ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРУЮЩЕЙ ДОБАВКИ HYDRO PROTECT E1 НА ПРОЧНОСТЬ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА ПРИ ПОНИЖЕННОМ СОДЕРЖАНИИ МИНЕРАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО МАТЕРИАЛА // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=21283 (дата обращения: 18.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252