Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

INFLUENCE´S RESEARCH OF CONCRETE´S HARDENING KINETICS WITH COMPLEX MODIFIER

Anisimov S.N. 1 Kononova O.V. 1 Leshkanov A.Yu. 1 Smirnov A.O. 1
1 Volga State University of Technology
Influence of the complex modifier on concrete durability is investigated. It is established that introduction of Glenium ACE 430 softener reduces concrete’s water requirement by 17-30% keeping identical mobility. Use of Glenium ACE 430 supersoftener with out CEED 100 X-accelerator reduces concrete durability by 5% in comparison with an exemplar without modifier, however on 3 and the 28th days durability increase for 18% and 22% respectively is observed. The increase in durability three times exemplars with the maintenance of Glenium ACE 430 and an accelerating agent of X-CEED 100 in comparison with an exemplar without modifiers for the first days, twice on 3-and days, 1,5 times on 28-е days is observed. Decrease in a consumption of cement from 400 kg/m3 to 345 kg/m3 is expedient since it does not lead to strength reduction concrete´s durability with the complex modifier.
concrete
superplasticizing agent
accelerating agent
mobility
early durability
water requirement
complex modifier

Строительная отрасль ХХI века предлагает широчайших спектр технологий по улучшению физико-механических свойств конструкционных изделий. Несомненно, такая ситуация является адекватным ответом рынка на увеличение темпов строительства и заинтересованности потребителей в получении качественных и недорогих строительных материалов. Особое внимание здесь уделяется тяжелому бетону. На сегодняшний день довольно сложно представить данный материал, применяемый практически на всех стройплощадках и заводах ЖБИ, в «классическом» виде: цемент, вода, крупный и мелкий заполнитель. Современная технология бетона базируется на применении химических модификаторов различного типа и действия, позволяющих регулировать его свойства. В частности, для повышения прочности бетона, подвижности, снижения трудоемкости бетонных работ в состав бетона вводят суперпластификаторы на основе поликарбоксилатного эфира [1,2,3]. Зарубежный и отечественный опыт их применения показал, что суперпластификаторы на базе эфиров поликарбоксилатов - PCE способны снизить водопотребность бетонной смеси до 30%, увеличить подвижность до марки П4 - П5, значительно повысить характеристики проектной прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, самоуплотняемости [6]. Также, в отличие от традиционных суперпластификаторов сульфированного меламина и нафталина (SMFC и SNFC), действие которых основано на электростатическом отталкивании частиц цемента, РСЕ используют объемную цепь полимеров для создания стерического эффекта. В зависимости от типа цемента,современные технологии позволяют получать поликарбоксилаты с различной полимерной структурой, что значительно расширяет их диапазон эффективного использования [2].

Среди основных недостатков РСЕ следует отметить вовлечение воздуха, а также длительный пластифицирующий эффект, который может негативно влиять на раннюю прочность бетона, что, несомненно, отразится в виде снижения скорости бетонных работ[4,5]. Для интенсификации набора ранней прочности предлагаются добавки-ускорители. Роль данных модификаторов заключается в активизации процесса гидратации цемента, что приводит к ускоренному образованию продуктов гидратации, обладающих высокой прочностью. За счет ускорителей твердения бетона можно снизить расход цемента, увеличить оборачиваемость опалубки.

Химические модификаторы для бетона в России представлены как отечественными (Полипласт), так и иностранными производителями(Sika, BASF). В последнее время на рынок добавок для бетона активно продвигаются компании из стран СНГ (Frem).

Целью исследования является изучение влияния комплексного применения PСE суперпластификаторов и ускорителей твердения на прочность тяжелого бетона.

Материалы и методы исследования

Исследовано влияние содержания добавок PCE суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X – SEED100 компании BASF на прочность тяжелого бетона. В качестве вяжущего применялся портландцемент ЦЕМ 42,5Н производства ОАО «Ульяновский цемент». В качестве крупного заполнителя применялся щебень фракции 5-20 мм. В качестве мелкого заполнителя применялся песок кварцевый модулем крупности Мк=1,9. Добавки вводились в бетон одновременно с последней 1/3 частью воды затворения. Содержание PСE суперпластификаторов в бетоне варьировалось от 0,6 до 1 % от массы цемента. Содержание ускорителя X – SEED100 составляло 0,5 % от массы цемента.

Результаты исследования и их обсуждение

В таблице представлены составы бетонных смесей подвижностью П2. Из них формовались образцы-кубы размерами 10х10х10 см. и испытывались на сжатие в возрасте 1, 3 и 28 суток. Анализ результатов показывает, что присутствие комплексного модификатора в бетоне позволяет снизить водопотребность смеси на 17-30%(см. № 3,9,10) при условии сохранения равноподвижности.

№п/п

Масса щебня, кг/м3

Масса песка, кг/м3

Масса цемента, кг/м3

В/Ц

GleniumACE 430, в % от массы цемента

X-CEED100, в % от массы цемента

1

1180

690

400

0,300

1%

0,5%

2

1280

640

375

0,316

1%

0,5%

3

1380

590

345

0,294

1%

0,5%

4

1180

690

400

0,313

0,8%

0,5%

5

1280

640

375

0,320

0,8%

0,5%

6

1380

590

345

0,319

0,8%

0,5%

7

1180

690

400

0,328

0,6%

0,5%

8

1280

640

375

0,330

0,6%

0,5%

9

1380

590

345

0,352

0,6%

0,5%

10

1180

690

400

0,424

-

-

11

1180

690

400

0,348

0,8%

-

12

1180

690

400

0,311

0,8%

1%

На рисунке 1 приведено влияние добавок на прочность тяжелого бетона. Установлено, что с повышенное содержание PCE суперпластификатора не только снижает водопотребность, но и увеличивается период времени схватывания цементного теста. Исследования показали, что график зависимости при комплексном применении суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-CEED 100в целом имеет одинаковый характер. Наблюдается увеличение прочности в три раза образцов с содержанием PCE и ускорителя твердения в сравнении с образцом без модификаторов на первые сутки, в два раза на 3- и сутки, 1,5 раза на 28- е сутки. Применение комплексного модификатора в соотношении 0,8% Glenium ACE 430 и 0,5%X-CEED 100 от массы цемента позволяет получить прочность на первые сутки до 16 МПа. Применение суперпластификатора без ускорителя снижает прочность бетона на 5 % в сравнении с бездобавочным образцом, однако, на 3 и 28 сутки наблюдается прирост прочности на 18% и 22% соответственно. Наилучший показатель прочности на 3 и 28 сутки составил образец с содержанием РСЕ 1% и ускорителя твердения 0,5% от массы цемента 38МПа и 65МПа соответственно.

Рис. 1. Влияние содержания суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-SEED 100 на прочность бетона при расходе цемента 400 кг/м3

На рисунке 2 приведен график зависимости прочности бетона при комплексном применении суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-CEED 100 при различном содержании цемента. Установлено, что уменьшение количества вяжущего до 345 кг/м3 не изменяет характера набора прочности на 3 и 28 сутки. Прочность бетона снижается в 1,5 раза на первые сутки с уменьшением расхода цемента. Получены результаты по прочности 36 МПа и 36,5 МПа на 3 –и сутки при комплексном применении модификатора и расходе цемента 345 кг/м3 и 375 кг/м3 соответственно. Наилучший показатель прочности бетона 63,9 МПа на 28 сутки показал состав с расходом цемента 375кг/м3.

Рис. 2. Влияние содержания суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-SEED 100 на прочность бетона при расходе цемента 345 кг/м3 и 375 кг/м3

На рисунке 3 рассмотрена зависимость влияния содержания суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-SEED 100 в количестве0,8% и 1% от массы цемента соответственно на прочность бетона.

Рис. 3. Влияние содержания суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-SEED 100 на прочность бетона

Исследования показали, что, несмотря на незначительное снижение водоцементного отношения, скорость твердения бетона увеличилась незначительно: на первые сутки -16,2 МПа, на 2 сутки – 27,9 МПа, на 3 сутки – 38,2 МПа. Установлено, что ускоритель твердения X-SEED 100 также способствует водопонижению бетонной смеси. Следует отметить, что увеличение дозировки ускорителя твердения X-SEED 100 при совместном использовании РСЕ с 0,5% до 1% не оправдано.

Выводы

  1. Применение комплексного модификатора в бетоне позволяет снизить водопотребность смеси на 17-30% при условии сохранения равноподвижности.
  2. Наблюдается увеличение прочности в три раза образцов с содержанием PCE и ускорителя твердения в сравнении с образцом без модификаторов на первые сутки, в два раза на 3- и сутки, 1,5 раза на 28- е сутки.
  3. Целесообразно снижение расхода цемента от 400 кг/м3 до 345 кг/м3т.к. это не приводит к резкому снижению прочности бетона с комплексным модификатором.

Рецензенты:

Минаков Ю.А., д.т.н., профессор кафедры Строительных материалов и технологии строительства ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола.

Краснов А.М., д.т.н., профессор кафедры Строительных материалов и технологии строительства ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола.