CC BY
30БЕТОН С КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКОЙ НА ОСНОВЕ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА И КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКОГО
ПОЛИМЕРА 1 2 Асатов Н.А. , Испандиярова У.Э.
1Асатов Нурмухаммад Абдуназарович - кандидат технических наук, доцент; 2Испандиярова Углой Эркин кизи - ассистент, кафедра строительства зданий и сооружений, Джизакский политехнический институт, г. Джизак, Республика Узбекистан
Аннотация: в зависимости от функционального назначения к изделиям предъявляются различные требования. В частности, к железобетонным изделиям, применяемым в гидромелиоративном строительстве, наряду с повышенной прочностью и морозостойкостью предъявляется повышенная водонепроницаемость. Для водонепроницаемости бетона опасны сквозные макропоры (фильтрующие капилляры), которые образуются в результате неравномерного температурного расширения компонентов бетона при термообработке, в результате пластической усадки, и седиментация при уплотнении. Взаимосвязь между структурой и водонепроницаемостью бетона очень сложна.
Ключевые слова: бетон, прочность, пластифицирующие добавки, структурообразование, макропоры, морозостойкость, пористость, портландцемент, добавки.
ЕЮ1: 10.24411/2412-8236-2021-10501
Известно, что повышение физико-механических свойств бетона путем управления процессом структурообразования осуществляется как на стадии проектирования бетона, так и на стадиях приготовления смеси, формования изделий, твердения бетона.
В зависимости от функционального назначения к изделиям предъявляются различные требования. В частности, к железобетонным изделиям, применяемым в гидромелиоративном строительстве, наряду с повышенной прочностью и морозостойкостью предъявляется повышенная водонепроницаемость.
Для водонепроницаемости бетона опасны сквозные макропоры (фильтрующие капилляры), которые образуются в результате неравномерного температурного расширения компонентов бетона при термообработке, в результате пластической усадки и седиментация при уплотнении. Взаимосвязь между структурой и водонепроницаемостью бетона очень сложна. Ранее [1] отмечалось, что имеется много плотных, с точки зрения водонепроницаемости, бетонов, обладающих значительной пористостью, например, при введении в бетонную смесь воздухововлекающих добавок. При их применении в бетонной смеси появляются высокодисперсная эмульсия, минерализованные воздушные пузырьки, блокирующие сквозные каналы фильтрации и увеличивающие плотность бетона, хотя общая пористость его может возрастать.
Необходимо отметить, что введение в состав бетона добавок воздухововлекающего либо газообразующего действия может снизить прочность бетона, поэтому целесообразно вводить их совместно с пластифицирующими добавками, которые обеспечат уменьшение В/Ц и таким образом компенсируют снижение прочности бетона.
Для выявления механизма повышения физико-механических свойств бетона с комплексной добавкой пластифицирующего и воздухововлекаюшего действия использовали суперпластификатор С-3 и кремнийорганический полимер олигоэтокси-2 - этилгексоксисилоксан КЭ 119—215 (ТУ 6-02-1-498—85 Минхнпрома СССР) [2].
Роль последнего заключается к гидрофобизации поверхности пор и капилляров химической фиксацией кремнийорганического соединения. Гидрофобизатор КЭ 119 — 215 работает как умеренный микропенообразователь за счет выделяющегося в результате реакции спирта, снижающего поверхностное натяжение на границе бетонная смесь — воздух.
Исследования проводили на бетоне класса В22.5 без добавок Ц:П:Щ= 1:2,01:3,29 и с добавкой Ц:11:1Ц= 1:2,09:3,39 (по массе). Во всех случаях содержание песка и смеси заполнителя было равно г= 0,38, расход цемента 350 кг/м. В качестве вяжущего использовали портландцемент Воскресенского завода марки 400, а в качестве мелкого заполнителя — песок из подмосковного карьера с Л4К=1,88. Крупным заполнителем служил гранитный щебень с предельной крупностью 20 мм.
Определение прочности на сжатие и растяжение (образцы-кубы с ребром 10 см), водонепроницаемости (цилиндры диаметром 15 и высотой 15 см) и морозостойкости (образцы-кубы с ребром 7см) проводили стандартными методами.
Для изучения влияния пластифицирующих и воздухововлекающих добавок и их сочетания на технологические свойства бетонной смеси определяли подвижность бетонной смеси по ГОСТ 10181 и объем вовлеченного воздуха (с помощью прибора, разработанного в Красноярском ПромстройНИИ проекте).
Как видно из результатов исследований (См. таблицу № 1), введение суперпластификатора С-3 для получения равно подвижных смесей по сравнению с бетонами без добавок позволило сократить расход воды на 16...20 %, при этом объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси составлял 2,8 % Необходимо отметить, что, хотя бетонные смеси с добавкой С-3 и без нее имели одинаковую подвижность (О. К = = 3,5 см), удобоукладываемость смеси с С-3 была лучше.
Введение КЭ 119—215 в состав бетона в количестве 0,05; 0,07; 0,1; 0,3; 0,5% массы цемента при постоянной дозировке 0,5 % С-3 практически не влияет на подвижность смеси. Объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси с увеличением дозировки КЭ 119—215 до 0,1 % массы цемента увеличивается до 3 %, а дальнейшее его увеличение до 0,5 % в сочетании с С-3 почти не меняет объема вовлеченного воздуха, но может снижать подвижность бетонной смеси.
Таблица 1. Результаты исследований введения суперпластификаторов в состав бетона
Добавка Количества, % массы цемента В/Ц О.К^ Объем возлеченного воздуха,%о Водоне-прони-циемость
- - 0.53 3.5 1.2 4
С3 0.5 0.53 2.2 1.2 8
С3 0.5 0.44 3.5 2.8 12
КЭ 119-215 0.05 0.53 2.5 2.2 8
КЭ 119-215 0.07 0.53 2.0 2.0 8
КЭ 119-215 0.1 0.53 2.0 2.4 10
КЭ 119-215 0.1 0.53 1.7 1.8 8
КЭ 119-215 0.5 0.52 1.4 2.0 6
С3+КЭ 119-215 0.5+0.05 0.44 3.2 2.8 12
С3+КЭ 119-215 0.5+0.07 0.44 3.0 2.6 12
С3+КЭ 119-215 0.5+0.1 0.44 2.8 3.0 14
С3+КЭ 119-215 0.5+0.3 0.44 1.8 2.6 12
С3+КЭ 119-215 0.5+0.5 0.44 1.6 3.0 12
Как отмечалось выше, одним из основных факторов повышения долговечности сборных железобетонных изделий гидромелиоративного строительства является повышенная водонепроницаемость. В данной работе водонепроницаемость образцов определяли через 10 сут. после термообработки. Введение в состав бетона
7
суперпластификатора С-3 без снижения расхода воды повышает водонепроницаемость на две марки. Исследования водонепроницаемости бетона с кремнийорганическими полимерами КЭ 119—215 были выполнены впервые. Введение 0,05 и 0,07 % КЭ 119—215 способствует повышению водонепроницаемости на три марки, а при дозировке 0,1 % массы цемента — на четыре. Дальнейшее увеличение дозировки КЭ 119— 215 до 0,5 % массы цемента на повышение водонепроницаемости не повлияло.
18
Категория 1 Категория 2 Категория 3 Категория 4
и Ряд 1 4 12 12 14
У Ряд 2 12 12 16
М Ряд 3 14 16
вид и Дозировка добавок
Рис. 1. Водонепроницаемость бетона в зависимости от вида и дозировки добавок: 1 -констрольная; 2,3 - с С-3 соответственно 0,5 и 0,7%массы цемента; 4...9 - с С-3+КЭ119-215 соответственно 0,5+0,05; 0,5+0,07; 0,5+0,1; 0,7+0,05; 0,7+0,07; 0,7+0,1%массы цемента
Д_сж%
150
100
50
0
й сж%
150
100
50
0
Рис. 2. Прочность бетонов в зависимости от вида и дозировки добаво: а - после ТВО; б - в возрасте 28 суток нормального твердения; 1-С-3; 2-0,5% С-3+КЭ 119-215; 3-0,7% С-3+КЭ
119-215
При введении в состав бетона С-3 на равноподвижных смесях водонепроницаемость повышается на четыре марки, а при введении комплексной добавки С-З+КЭ 119—215 в соотношениях 0,5+0,5 и 0,5+ +0,07 % массы цемента были получены одинаковые марки по водонепроницаемости W12, т. е. водонепроницаемость повысилась на четыре марки. Самая высокая марка по водонепроницаемости W14 была получена при соотношении компонентов комплексной добавки 0,5+ +0,1 % массы цемента.
Рис. 3. Морозостойкость бетона в зависимости от расхода цемента: 1 - без добавок; 2 - с комплексной добавкой; 1,2-150 циклов; 2-300 циклов
Исследования влияния дозировки С-3 в отдельности и в комплексе с кремнийорганическим полимером КЭ 119-215 на водонепронецаемость бетона (рис. 1) показали, что увеличение дозировки С-3 с 0,5 до 0,7 % массы цемента практически не меняет водонепроницаемость, несмотря на то, что В/Ц снижается. Однако при 0.7% С-3 в комплексе с КЭ 119-215 и увеличением количества последней до 0,1% массы цемента водонепронецаемость, по сравнению с добавкой 0,5% С-3 повышается на 2.. .3 марки.
Как видно из рис. 2, с увеличением дозировки С-3 с 0,5 до 0,7 % в комплексе С-З+КЭ 119—215 прочность бетонов после ТВО повышается незначительно. Даже при введении С-3 в отдельности прочность бетона после ТВО снижается. С увеличением дозировки с 0,5 до 0,7 % массы цемента прочность бетонов нормального твердения в возрасте 28 сут. в отдельности и в комплексе С-З+КЭ 119—215 повышается.
Результаты исследований морозостойкости с комплексной добавкой С-З+КЭ 119— 215 показали, что она выше по сравнению с бетоном без добавок и зависит от расхода цемента. Как видно из рис. 3, с увеличением расхода цемента морозостойкость повышается.
Таким образом, кремнийорганический полимер КЭ 119—215 типа олигоэтокси - 2 - этилгексоксисилоксан является воздухововлекающей добавкой и способствует образованию в структуре бетона равномерно распределенных замкнутых пор.
Введение в состав бетона кремнийорганического полимера КЭ 199-215 в комплексе с суперпластификатором С-3 повышает водонепроницаемость, морозостойкость и прочность бетона.
Список литературы
1. Стольников В.В. Исследования по гидротехническому бетону. М.Л.: Госэнергоиздат, 1962. 330 с.
2. Ориентлихер Л.П., Новикова И.П. Улучшение гидрофизических свойств бетона наружных ограждений // Пути повышения эффективности и долговечности наружных панелей в условиях дальневосточного региона. Хабаровск, 1989. С. 71-79.
3. Asatov N. Concrete structure with complex additives // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2021. Т. 1030. № 1. С. 012014.
4. Асатов Н.А. и др. Исследования влияния тепловой обработки бетона повышенной водонепроницаемости на его прочность // Молодой ученый, 2016. № 7-2. С. 34-37.
5. Asatov N., Tillayev M., Raxmonov N. Parameters of heat treatment increased concrete strength at its watertightness // E3S Web of Conferences. EDP Sciences, 2019. Т. 97. С. 2-21.
6. Крылов Б.А., Орентлихер П.П., Асатов Н.А. Бетон с комплексной добавкой на основе суперпластификатора и кремнийорганического полимера // Бетон и железобетон, 1993. Т. 3. С. 11-13.
7. Asatov N., Jurayev U., Sagatov B. Strength of reinforced concrete beams hardenedwith high-strength polymers // Problems of Architecture and Construction, 2019. Т. 2. № 2. С. 63-65.
