Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Лешканов А.Ю. 1 Анисимов С.Н. 1 Кононова О.В. 1 Минаков Ю.А. 1 Смирнов А.О. 1

---

1 ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет»

Исследовалась кинетика твердения цементных паст в нормальных условиях при температуре 20±2 °С и в условиях умеренного обогрева при 40±2 °С. Исследования выполнены на четырех различных пробах портландцемента и при использовании двух видов модифицирующих добавок: суперпластификаторов Glenium®51 и Биотех-НМ. При температуре твердения 20±2°С суперпластификаторы замедляют рост прочности цементного камня в ранний период твердения. В возрасте 1 календарного дня прочность модифицированного цементного камня в 2–4 раза ниже прочности цементного камня, не содержащего суперпластфикатор. Этот результат отмечается на всех типах цемента, независимо от их минералогического состава. Применение умеренного обогрева совместно с модифицирующими добавками позволяет ускорить твердение цементного камня в ранние сроки. Лучшие результаты по прочности при умеренном обогреве показали составы цементных паст с суперпластификатором Glenium®51.

Статья в формате PDF

120 KB

водопотребность

прочность

подвижность

суперпластификатор

модификатор

цемент

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. Вовк А.И. О некоторых особенностях РСЕ. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rosbaltgrupa.lv/?id=157&ln=ru (дата обращения: 30.07.2015).

3. Добшиц Л.М., Кононова О.В., Анисимов С.Н. Кинетика набора прочности цементного камня с модифицирующими добавками // Цемент и его применение. – 2011. – № 4. – С. 104-107.

4. Изотов В.С., Соколова Ю.А. Химические добавки для модификации бетона. – М.: Изд. Палеотип, 2006. – 244 с.

5. Синайко Н.П. Новые бетоны самоуплотняющегося типа. Добавки Relanorm и средства испытаний // Будiвельнiматерiaли, вироби та санiтарнатехнiка. – 2011. – № 39. – С.95.

6. Штарк Й., Больман К. Химия цемента и долговечность бетона. Позднее образование эттрингита в бетоне // II международное совещание по химии и технологии цемента. – М., 2000. – Т. I. – С. 64–93.

7. K. Yamada, S. Ogawa, S. Hanahara. Working mechanism of poly-beta- naphthalene sulfonate and polycarboxylatesuperplasticizers types from point of cement paste characteristics. ACI SP-145.

Одним из методов ускорения твердения цементного камня является применение обогрева. Повышение температуры при твердении ускоряет химические реакции гидратации и таким образом благотворно воздействует на рост прочности бетона в ранние сроки без каких-либо отрицательных последствий, влияющих на последующую прочность. Однако повышенная температура при укладке и схватывании, хотя и увеличивает раннюю прочность, может неблагоприятно повлиять на прочность в позднем возрасте [6].

В процессе быстрой начальной гидратации образуются продукты с более плохой физической структурой, возможно более пористой, поэтому значительная часть пор всегда остается незаполненной. Из отношения гель-пространство вытекает, что это может привести к более низкой прочности по сравнению с менее пористым цементным камнем, хотя в нем происходила медленная гидратация [6].

В присутствии пластифицирующих добавок, замедляющих твердение цемента, особенно важно ограничиться умеренным обогревом, с тем, чтобы свести к минимуму деструктивные процессы.

Целью исследования является анализ эффективности совместного применения умеренного обогрева и пластифицирующих добавок на кинетику твердения цементного камня в ранние и длительные сроки твердения.

Материалы и методы исследования

Кинетика твердения цементного камня исследовалась на четырех различных пробах портландцемента, отличающихся минералогическим и вещественным составом. Твердение проводилось в нормальных условиях при температуре 20±2 °С и в условиях умеренного обогрева при 40±2 °С в начальный период твердения.

В качестве модификаторов использовались суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира Glenium^®51[3; 5; 7] в количестве 0,5 % от массы цемента и отечественный органоминеральный суперпластификатор Биотех-НМ - 2 % от массы цемента [4]. Дозировки добавок выбраны на основании предварительных испытаний с учетом технико-экономической эффективности [4; 5; 7].

Исследования выполнены с учетом равноподвижности на модифицированных цементных пастах с содержанием воды, обеспечивающим их удобоформуемость за 20 с. За критерий равноподвижности цементных паст принят расплыв 120-130 мм после 15 встряхиваний на встряхивающем столике по ГОСТ 310.4.

Характеристика используемых цементов приведена в таблице 1.

Таблица 1

Минералогический состав цементов

Примечание: Поставщик цемента: 1 - ЗАО «Ульяновскцемент»; 2 - ООО «Топкинский цемент»; 3 - ООО «Топкинский цемент»; 4 - ОАО «Мордовцемент» ЦЕМ I 42,5Б.

Из цементных паст формовались образцы кубы с ребром 20 мм. Контрольная серия образцов твердела в камере нормального твердения, при 20±2 °С. Основная серия образцов в течение первых трех суток подвергалась тепловлажностной обработке с изотермическим прогревом при 40±2 °С. После этого образцы продолжали твердеть в камере нормального твердения 20±2 °С.

Результаты исследования и их обсуждение

Основные результаты эксперимента представлены в таблице 2.

При температуре твердения +20±2 °С прочность цементного камня в присутствии модификаторов в ранний период твердения значительно отстает от прочности контрольных составов без модификаторов. В суточном возрасте прочность модифицированного цементного камня в 2-4 раза ниже прочности немодифицированного цементного камня, что отмечается на всех пробах цемента, независимо от их минералогического состава. Так, при введении добавки Glenium^®51 в цементную пасту на основе Топкинского цемента наблюдается отставание в кинетике набора прочности на 75 % в сравнении с контрольным составом (таблица 2, п. 7 и 9). Следует отметить, что менее резкое отставание в наборе прочности (55 %) на первые сутки наблюдается у составов на основе цементов добавкой 20 % доменного гранулированного шлака.

Применение тепло-влажностной обработки при 40±2 °С позволяет значительно увеличить прочность цементного камня в ранние сроки твердения.

Таблица 2

Кинетика прочности цементного камня, модифицированного добавками Glenium®51 и Биотех-НМ

Более интенсивно при умеренном обогреве в первые сутки твердения набирают прочность составы с суперпластификатором Glenium®51. Прочность таких составов достигает 65-69,3 МПа (таблица 2, п. 10 и 22), что выше показателей аналогичных бездобавочных составов на 18-15 %. Данный результат свидетельствует об эффективности применения пластификаторов совместно с умеренным обогревом в целях достижения требуемой прочности бетонных конструкций и изделий за короткие сроки.

Скорость набора прочности цементного камня с модифицирующими добавками, которые твердели при 40±2 °С в течение первых 3-х суток, после прекращения обогрева в последующий период от 4 до 7 суток снижается, а затем вновь повышается. В составах нормального твердения прочность цементного камня с модифицирующими добавками в период от 4 до 7 суток продолжает плавно нарастать и достигает в возрасте 28 суток значений прочности в пределах 97,8 и 105 МПа (таб. 2, п. 7 и 19). Отметим, что в присутствии суперпластификатора Glenium®51 через 28 суток прочность цементного камня в сравнении с бездобавочным составом повысилась на 16 %, а с добавкой Биотех-НМ, на 1 %.

В таблице 2 также приведены результаты испытания образцов в возрасте 1 года. Результаты испытаний показали, что составы, не подвергавшиеся умеренному обогреву в ранние сроки твердения, имеют более высокие показатели прочности. Так, прочность модифицированного цементного камня на основе ЦЕМ I 42,5Б, твердеющего в нормальных условиях выше аналогичного состава, получившего 3-х суточный изотермический прогрев на 17 %.

Результаты исследований выявили заметное влияние вещественного состава всех проб цемента на формирование прочности цементного камня, а также тонкости помола цементов. Характер роста прочности аналогичен для всех типов, но протекает с более низкой интенсивностью у цементов с содержанием гранулированного шлака в количестве 20 %.

Наилучшие прочностные результаты показали образцы с добавкой Glenium^®51 на основе поликарбоксилатного эфира.

Выводы

1. Результаты исследования свидетельствует об эффективности применения пластификаторов совместно с умеренным обогревом в целях достижения требуемой прочности бетонных конструкций и изделий в ранние сроки.

2. Применение умеренного обогрева совместно с модифицирующими добавками позволило сократить индукционный период твердения цементного камня приготовленного на всех пробах цемента, независимо от минералогического и вещественного состава.

3. Наилучшие прочностные результаты показали образцы с добавкой Glenium^®51 на основе поликарбоксилатного эфира.

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