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

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАСТИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК В ПРОИЗВОДСТВЕ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА

Сленьков В.А. 1 Минаков Ю.А. 1 Кононова О.В. 1 Анисимов С.Н. 1 Смирнов А.О. 1 Лешканов А.Ю. 1
1 ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет»
Исследована эффективность применения в бетонах различных видов суперпластификаторов российского производства: Пласт-С ООО «ХимФрост», Плантикор 1-1 ООО «СтройЭффект», Полипласт СП-3 компании «Полипласт» и МЛ-2 Р3 ООО «Бетонные Технологии». Изучено влияние содержания суперпластификаторов на водопотребность бетонных смесей, раннюю и проектную прочность тяжелого бетона. Установлено, что при сохранении подвижности бетонной смеси (П3) модификаторы снижают водопотребность тяжелого бетона на 17%. В возрасте 3 дней добавка Пласт-С увеличила прочность контрольных составов на 35,5%. 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. Установлены рациональные дозировки суперпластификаторов для получения максимальных значений ранней и проектной прочности бетонов.
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: 30.07.2015).
2. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. Изд. 3-е, перераб. и доп. — М., 1998. — 768 с.
3. Вовк А.И. О некоторых особенностях РСЕ. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rosbaltgrupa.lv/?id=157&ln=ru (дата обращения: 30.07.2015).
4. Изотов В.С., Соколова Ю.А. Химические добавки для модификации бетона. – М.: Палеотип, 2006. – 244 с.
5. Пласт-С. Описание продукта. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://plast-rt.ru/produktsiya/plast-s/ (дата обращения: 30.07.2015).
6. Рекомендации по применению суперпластификатора с эффектом замедления схватывания «Полипласт СП-3» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.polyplast-un.ru/assets/files/Produkti/TR-Poliplast-SP-3.pdf (дата обращения: 30.07.2015).
7. Синайко Н.П. Новые бетоны самоуплотняющегося типа. Добавки Relanorm и средства испытаний /Будiвельнi матерiaли, вироби та санiтарна технiка. — № 39. — 2011. — С. 95.
8. K. Yamada, S. Ogawa, S. Hanahara. Working mechanism of poly-beta- naphthalene sulfonate and polycarboxylate superplasticizers types from point of cement paste characteristics. ACI SP-145. P. 367–382.

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.


Библиографическая ссылка

Сленьков В.А., Минаков Ю.А., Кононова О.В., Анисимов С.Н., Смирнов А.О., Лешканов А.Ю. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАСТИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК В ПРОИЗВОДСТВЕ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=21287 (дата обращения: 20.09.2019).

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 = 1.074