CC BY
65
УДК 691
В .С. Изотов - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии, организации и механизации строительства
Тел.: (843) 510-47-27, e-mail: izotovvs@mi.ru
Р. А. Ибрагимов - аспирант
Тел.: 89274018367, e-mail: rusmag007@yandex. ru
Казанский государственный архитектурно-строительный университет (КазГАСУ)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВОК ГИПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА
АННОТАЦИЯ
В данной работе проведены исследования влияния суперпластификатора С-3 и гиперпластификаторов «Мобет марки 2», Sika® ViskoCrete®-20 HE и Sika® ViskoCrete®-5 Neu на свойства цементного теста, цементно-песчаного раствора и тяжелого бетона.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: гиперпластификатор, бетонная смесь, добавки, тяжелый бетон.
V.S. Izotov - doctor of technical sciences, professor, head of the Pulpit of the Technology, Organization and Mechanization in Construction department Те1: (843) 510-47-27, e-mail: izotovvs@mi.ru R.A. Ibragimov - post-graduate student Tel.: 89274018367, e-mail: rusmag007@yandex. ru Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)
RESEARCH OF INFLUENCE OF ADDITIVES OF HYPERSOFTENERS ON PHYSICOMECHANICAL PROPERTIES OF HEAVY CONCRETE
ABSTRACT
In this work researches of supersoftener С-3 and hypersofteners «Mobet marks 2», Sika ® ViskoCrete ®-20 HE and Sika ® ViskoCrete ®-5 Neu aremadeaccerdingto properties the cement test, a cement-sandy solution and heavy concrete.
KEYWORDS: hypersoftener, concrete mix, additives, heavy concrete.
Основные пути повышения качества бетона и долговечности железобетонных конструкций заключаются в использовании высокотехнологичного оборудования, современных технологий производства, применении качественных материалов и добавок индивидуального и полифункционального действия. Использование добавок является весьма эффективным и экономичным способом улучшения технологических и физико-механических свойств бетона [1].
Из добавок к бетонам, нашедших наиболее широкое применение в производстве бетона и железобетона, на первом месте стоят пластифицирующие добавки.
В последнее время стали применяться у нас, и в особенности за рубежом, высокоэффективные пластифицирующие добавки на основе эфиров поликарбоксилата, которые получили название гиперпластификаторов. Они отличаются от известных суперпластификаторов, например С-3, более высоким водоредуцирующим эффектом, приводящим к существенному повышению плотности и прочности бетона [2].
Нами проведены испытания добавки «Мобет марки 2» (далее добавка Мобет-2) и произведена оценка ее эффективности в сравнении с добавками отечественного суперпластификатора С-3 и швейцарских гиперпластификаторов Sika® ViskoCrete®-20 HE и Sika® ViskoCrete®-5 Neu (далее Sika 20НЕ и Sika 5Neu). Изучалось влияние добавок на нормальную густоту цементного теста, водопотребность растворной и бетонной смесей и прочностные показатели раствора и тяжелого бетона.
Добавка Мобет-2 произведена на ООО «Бийскхимстройматериалы» по ТУ 2600-003-545754292008. Согласно ГОСТ 24211-2003 [3] Мобет-2 относится к пластифицирующе-водоредуцирующему виду -суперпластификаторам. Данная добавка представляет собой жидкость темно-коричневого цвета. Плотность -1.058 кг/дм3.
Добавка С-3 производства Владимирского завода ЖБК представляет собой порошок светло-коричневого цвета со специфически выраженным запахом, насыпной вес колеблется от 650 до 750 кг/м3 в
Таблица 1
№ п/п Содержание добавок, % Нормальная густота
Мобет-2 С-3 8іка 20НЕ Біка 5Ыеи цементного теста
1 2 3 4 5 6
1 - - - - 0.255* 100 %
2 0.6 - - - 0.2175 85 %
3 0.8 - - - 0.21 82%
4 1 - - - 0.2 78%
5 1.2 - - - 0.1925 75 %
6 1.4 - - - 0.1875 73 %
7 - 0.8 - - 0.205 80%
8 - - 0.6 - 0.205 80%
9 - - 0.8 - 0.1975 77%
10 - - 1 - 0.19 74.5 %
11 - - - 0.8 0.1975 77.4 %
12 - - - 1 0.1925 75 %
13 - - - 1.2 0.19 74.5%
Примечание*: под чертой приведено значение нормальной густоты в процентах от контрольного.
Таблица 2
№ П Соде] ржание добавок, % Ср.плот- ность раствора, кг/м3 в/ц Прочность цементно-песчаного раствора (МПа) в возрасте, сут:
Мо- бет-2 С-3 Біка 20НЕ 8іка 5№и
7 28
при изгибе при сжатии при изгибе при сжатии
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 - - - - 2330* 100% 0.42* 100% 4.05* 100% 23.56* 100% 4.96* 100% 29.54* 100%
2 - - 0.8 - 2340 100.4% 0.332 79.9 % 4.65 115% 29.04 123 % 5.16 104% 39.42 133 %
3 - - 1 - 2370 101.7% 0.318 75.7% 5.74 142 % 36.3 154% 6.21 125 % 47.2 160 %
4 1 - - - 2370 101.7% 0.334 81 % 5.82 144 % 39.42 167.3 % 5.84 118% 43.2 146 %
5 1.2 - - - 2370 101.7% 0.32 74.3 % 6.54 161 % 51.8 220 % 7.05 142 % 54.2 183.5 %
6 1.4 - - - 2370 101.7% 0.312 76.2 % 6.11 151 % 46.6 198% 6.39 129 % 49.7 168 %
7 - 0.8 - - 2370 101.7% 0.35 83% 5.62 139% 34.7 147% 5.6 113% 38.3 130%
8 - - - 1 2370 101.7% 0.316 75.2 % 5.81 143 % 37.2 158% 6.32 127 % 48.1 163 %
9 - - - 1.2 2370 101.7% 0.313 74.5 % 4.84 119% 29.46 125 % 5.25 106% 39.9 135 %
Примечание*: над чертой - среднее значение показателя; под чертой - относительное значение показателя в % от контрольного.
зависимости от полидисперсности. Производится по ТУ 5870-002-58042865-05.
Химический состав - полинафталинметиленсупьфонат или метиленбис (нафталинсульфонат) натрия.
Добавка 8іка 20НЕ представляет собой желтоватую
жидкость, плотность 1.085 кг/л, значение рН 4.7 ± 1.0. Отвечает требованиям к водоредуцирующим добавкам и гиперпластификаторам БМ 934-2, а также требованиям ТУ 2493-002-13613997-2007. Основа -водный раствор модифицированного поликарбоксилата.
Добавка 8іка 5№и представляет собой мутноватую бесцветную жидкость, плотность 1.084 кг/л, значение
рН 4.5 ± 1.0. Отвечает требованиям к водоредуцирующим добавкам и гиперпластификаторам БМ 934-2, а также требованиям ТУ 2493-002-13613997-2007. Основа -водный раствор модифицированного поликарбоксилата.
Изучено влияние данных добавок на водопотребность цементного теста нормальной густоты по методике ГОСТ
310.3-76 [4]. Использовался портландцемент М400 ПЦ Д20 Вольского завода. Результаты исследований влияния добавок на нормальную густоту цементного теста приведены в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что все исследуемые добавки снижают нормальную густоту цементного теста на 15-27 %. При этом наибольшее снижение нормальной густоты цементного теста (наименьшая
водопотребность цементного теста) достигается при содержании добавки Мобет-2 в количестве 1.4 % от массы цемента. Добавка С-3 снижает водопотребность цементного теста на 20 %, а добавки 8іка - на 20-25,5 %.
Для определения влияния указанных выше добавок на водопотребность растворной смеси и физикомеханические свойства растворов выполнены испытания цементно-песчаного раствора по ГОСТ
310.4-81 [5].
В эксперименте применялись: портландцемент М400 ПЦД20 Вольского завода, песок обогащенный с модулем крупности Мкр=2. Приготавливались растворные смеси равной консистенции состава 1:3 при расплыве конуса 110 мм. Водоцементное отношение контрольного состава без добавок составило 0.42.
Добавки вводились в растворную смесь с водой затворения. Результаты испытаний приведены в табл. 2.
Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что при введении исследуемых добавок снижается водоцементное отношение растворной смеси на 20-25.7 %. При этом наибольшее снижение водоцементного отношения достигается при введении добавки Мобет-2 в количестве 1.4 % от массы цемента (на 25.7 %), в то время как при введении добавки С-3 водопотребность снижается только на 17 %.
Снижение водопотребности растворной смеси приводит и к повышению прочности раствора в возрасте 7 суток. При этом прочность при изгибе раствора нормального твердения в возрасте 7 суток с
добавками значительно выше, чем без них. При этом прочность при изгибе с добавкой Мобет-2 увеличивается на 44-51 %, с добавкой С-3 - на 39 %, а с добавками 8іка 20НЕ и 8іка 5№и - на 15-42 % и 19-43 % соответственно.
Прочность при сжатии с добавкой Мобет-2 увеличивается на 67-98 %, с добавкой С-3 - на 47 %, а с добавками 8іка 20НЕ и 8іка 5№и - на 23-54 % и 25-58 % соответственно.
Прочность при изгибе и сжатии раствора нормального твердения в возрасте 28 суток, так же, как и в возрасте 7 суток, значительно выше с добавками, чем без них. При этом прочность при изгибе с добавкой Мобет-2 увеличивается на 18-29 %, с добавкой С-3 - на 13 %, а с добавками 8іка 20НЕ и 8іка 5№и - на 4-25 % и 6-27 % соответственно.
Прочность при сжатии раствора с добавкой Мобет-2 увеличивается на 46-68 %, с добавкой С-3 - на 30 %, а с добавками 8іка 20НЕ и 8іка 5№и - на 33-60 % и 35-63 % соответственно.
Наилучшие показатели как по водоредуцирующему эффекту, так и по повышению прочности раствора нормального твердения достигаются при содержании добавки Мобет-2 в количестве 1.2 % от массы цемента.
Влияние добавок Мобет-2, С-3, 8іка 20НЕ и 8іка 5№и на физико-механические свойства тяжелого бетона нормального твердения в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток приведено в табл. 3. Для эксперимента определен тяжелый бетон, применяемый для изготовления железобетонных свай С100.30-6 по ГОСТ 19804-91 [6].
Добавки вводили в бетонную смесь равной подвижности (класса П2) по ГОСТ 7473-94 [7] с расходом цемента М400 ПЦД20 Вольского завода -450 кг/м3.
Содержание добавок в бетонных смесях постоянной подвижности (8-9см) составило: «Мобет-2» - 1.2 %, С-3 -
0.8 %, 8іка 20НЕ и 8іка 5№и - 1 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество.
Водоцементное отношение состава без добавки составило 0.46, с добавкой Мобет-2 - 0.33, с добавкой С-3 - 0.39, а с добавками 8іка 20НЕ и 8іка 5№и - 0.34.
В качестве крупного заполнителя использован щебень из гравия Камского месторождения фракции 5-20 мм.
В качестве мелкого заполнителя и использован обогащенный песок Камского месторождения с модулем крупности Мкр=2.7.
В лабораторных условиях на данных материалах изготовлены контрольные образцы - кубы с размерами 10х10х10 см. Для испытания принят производственный состав бетонной смеси с осадкой конуса 8-9 см (Ц=450 кг/м3, П=595 кг/м3, Щ=1140 кг/м3). Вода добавлялась в бетонную смесь до достижения равной подвижности.
Таблица 3
№ П Содержание добавок, % Ср. плот- ность бет. смеси, кг/мЗ Результаты испытания образцов бетона в возрасте, сут
1 3 7 28
Мо- бет-2 С-3 Sika 20НЕ Sika 5Neu Проч- ность при сжатии, МПа Отн. прочность ОТ 1*28 > % Проч- ность при сжатии, МПа Отн. прочность otR2S , % Проч- ность при сжатии, МПа Отн. проч- ность отЯгв, % Проч- ность при сжатии, МПа
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 - - - - 2370 7.52* 100 % 20 18.05* 100 % 49 29.38* 100 % 80 36.8* 100 %
2 1.2 - - - 2475 12.41 165 % 22.6 28.16 156 % 51 44.36 151 % 81 54.8 149 %
3 - 0.8 - - 2460 9.78 130 % 21 23.15 128 % 50 37.4 127 % 80.6 46.4 126 %
4 - - 1 - 2475 10.9 145 % 21.7 25.7 142 % 51 41.1 140 % 82 50.2 136%
5 - - - 1 2475 11.1 148 % 21.8 26.0 144 % 51 41.7 142 % 82 50.9 138 %
Примечание*: над чертой приведено среднее значение показателя; под чертой - относительное значение показателя в % от контрольного.
Результаты испытаний, приведенные в табл. 3, позволяют сделать следующие выводы:
1. Все изучаемые добавки повышают прочность бетона во все сроки твердения. Однако наибольший прирост прочности в первые трое суток обеспечивается при введении добавки Мобет-2 (на 56 %). В указанные сроки при введении добавки С-3 прочность бетона повышается на 28 %, а с добавками 8іка 20НЕ и 8іка 5№и - на 42 % и 44 % соответственно.
2. В возрасте 28 суток нормального твердения прочность при сжатии с добавками повышается с 36.8 до 54.8 МПа, т.е. на 49 %. При этом наибольшее повышение прочности достигается при введении добавки Мобет-2 в количестве 1.2 % от массы цемента (на 49 %). При введении добавки С-3 прочность повышается на 26 %, а с добавками 8іка 20НЕ и 8іка 5№и - на 36 % и 38 % соответственно.
Литература
1. Баженов Ю.М. Технология бетона. - М.: АСВ, 2000. - 500 с.
2. Изотов В.С., Соколова Ю.А. Химические добавки для модификации бетона. - М.: Изд-во «Палеотип», 2006. - 243 с.
3. ГОСТ 24211-91 (2003). Добавки для бетонов. Общие технические требования.
4. ГОСТ 310.3-76 (2003). Цементы. Методы определения нормальной густоты и сроков схватывания и равномерности изменения объема.
5. ГОСТ 310.4-81 (2003). Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии.
6. ГОСТ 19804-91 (2003). Сваи железобетонные. Технические условия.
7. ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия.
