CC BY
48
УДК 691.32
Богданов P.P. - аспирант, ассистент
E-mail: bogdanov.r.r@yandex.ru
Ибрагимов Р.А. - кандидат технических наук, старший преподаватель
E-mail: rusmag007@yandex.ru
Изотов B.C. - доктор технических наук, профессор
E-mail: izotov_V_S@mail.ru
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Адрес организации: 420043, Россия, г. Казань, ул. Зелёная, д. 1
Исследование влияния супер- и гиперпластификаторов на основные свойства цементного теста
Аннотация
В работе рассмотрены вопросы влияния отечественных и зарубежных супер- и гиперпластификаторов на нормальную густоту и сроки схватывания цементного теста. Также изучено влияние исследуемых добавок на тепловыделение и контракцию цементного теста. При этом изучено влияние метакаолина совместно с пластифицирующими добавками на основные свойства цементного теста и раствора. Проведенные исследования свидетельствуют о высокой эффективности добавок на основе эфиров поликарбоксилата.
Ключевые слова: суперпластификаторы, гиперпластификаторы, модификация, метакаолин, цементное тесто.
Самоуплотняющийся бетон (СУБ) находит все более широкое применение. Перспективным является его использование для производства сборного железобетона, устройства монолитных высокопрочных бесшовных полов, реставрации и усиления конструкций [1].
Рецептура самоуплотняющегося бетона отличается от обычного бетона оптимизированным гранулометрическим составом заполнителей и наличием активных минеральных наполнителей [2]. Также важной составной частью самоуплотняющихся бетонов является наличие супер- или гиперпластификаторов [3]. Повышенная текучесть СУБ обеспечивается за счет применения пластифицирующих добавок нового поколения, а также при их совместном действии с микронаполнителями [4].
В качестве модификаторов нами использованы добавки:
- гиперпластификатор Melflux 5581F - порошковый продукт, полученный методом распылительной сушки на основе модифицированного полиэфиркарбоксилата, рекомендуемая дозировка 0,03-0,5 % от массы цемента, производитель BASF Construction Polymers (Trostberg, Германия);
- гиперпластификатор Remicrete SP 10 и Remicrete SP 30 - представляет собой жидкость светло-желтого и светло-коричневого цвета, на основе модифицированного полиэфиркарбоксилата, рекомендуемая дозировка 0,2-1,6 % и 0,3-2,9 % от массы цемента, соответственно, производитель ООО Шомбург-ЕР Лтд (Германия);
- гиперпластификаторы Хидеталл (3 и Хидеталл у - представляют собой жидкость светло-коричневого цвета, на основе эфиров полиэфиркарбоксилата, рекомендуемая дозировка 0,6-1,6 % от массы цемента, производитель НПП «Стандарт-Э.С.Т.» (РФ);
- гиперпластификатор СДК - представляет собой жидкость светло-коричневого цвета, на основе эфиров полиэфиркарбоксилата, рекомендуемая дозировка 0,6-1,6 % от массы цемента, производитель ООО «Гидроремстрой» (РФ);
- суперпластификатор Полипласт-1МБ - порошковый продукт, состоящий из нафталин-сульфоната и кремнеземистого компонента, рекомендуемая дозировка 1-3 % от массы цемента, производитель ОАО «Полипласт» (РФ);
- суперпластификатор Полипласт ПФМ-НЛК - жидкость темно-коричневого цвета на основе нафталинсульфоната, рекомендуемая дозировка 0,4-0,8 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество, производитель ОАО «Полипласт» (РФ).
Для изучения влияния пластификаторов на водоредуцирующую эффективность и сроки схватывания цементного теста использовался портландцемент ПЦ400-Д20-Б ОАО «Вольскцемент». Реологические свойства цементного теста с пластифицирующими добавками изучали при помощи прибора Вика. Было изучено влияние добавок на цементное тесто без введения микронаполнителей и с добавлением метакаолина в количестве 5 % от массы цемента. Результаты приведены в таблице.
Таблица
Влияние пластифицирующих добавок нормальную густоту и сроки схватывания цементного теста
№ п/п Наименование Цементное тесто Цементное тесто + метакаолин 5 %
Н.Г. % Снижение вод-ти % Сроки схватывания Н.Г. % Сроки схватывания
Н.С. Мин КС. Мин Н.С. Мин КС. Мин
1 Цементное тесто без добавок 29 - 150 280 32,4 180 320
2 Гиперпластификатор МеШих 5581К 0,75 % 17,5 39,7 350 700 23,2 330 450
3 Гиперпластификатор Кеппо^е ЭР 30 1,5 % 20 31,0 510 680 24,5 380 550
4 Гиперпластификатор Кеппо^е ЭР 10 1,5 % 20,5 29,3 650 750 23,1 470 540
5 Гиперпластификатор Кеппо^е ЭР 10 1 % 21,2 26,9 520 550 25,6 260 290
6 Гиперпластификатор МеШих 5581Г 0,5 % 21,25 26,7 340 500 24,7 280 320
7 Суперпластификатор Полипласт ПФМ-НЛК 1,2 % 22,4 22,8 800 900 26,1 740 840
8 Гиперпластификатор Кеппо^е ЭР 30 1 % 22,5 22,4 300 600 25,4 250 470
9 Суперпластификатор Полипласт 1МБ 3 % 23 20,7 410 560 25,3 360 520
10 Суперпластификатор Полипласт ПФМ-НЛК 0,8 % 23,3 19,7 530 600 27,9 480 550
11 Хидеталл у 1 % 25 13,8 250 320 - - -
12 Хидеталл р 1 % 25,3 12,8 240 300 - - -
13 СДК 1 % 25 13,8 180 320 - - -
14 Товарный СДК 1 % 26 10,3 190 330 - - -
Из полученных данных видно, что при введении исследуемых добавок водоцементное отношение (ВЦ) снижается на 10,3-39,7 % в цементном тесте и на 13,8-28,3 % в цементном тесте с добавлением метакаолина.
При этом наибольшее снижение ВЦ достигается при введении гиперпластификатора МеШих 5581Б в количестве 0,75 % от массы цемента (на 39,7 %), в то время как при введении 1 % добавки «Товарный СДК» водопотребность снижается только на 10,3 %. При введении метакаолина в состав цемента повышается нормальная густота цементного теста, а максимальный водоредуцирующий эффект наблюдается при введении добавки МеШих 5581Б (на 28,4 %). При этом характерно для всех исследуемых добавок значительное увеличение сроков схватывания цементного теста, особенно с добавками на основе эфиров поликарбоксилата.
Увеличение концентрации пластифицирующих добавок в 1,5 раза от рекомендованной дозировки приводит к дальнейшему снижению ВЦ, но значительно увеличивает сроки схватывания.
Проведены экспериментальные исследования кинетики тепловыделения при гидратации цемента и контракции цементного теста в присутствии пластифицирующих
добавок и метакаолина. Исследования тепловыделения при гидратации цемента проводились методом термосной калориметрии с использованием измерительного комплекса «ТЕРМОХРОН ОБ 1921». На рис. 1 и 2 приведены температурные кривые гидратации портландцемента Вольского завода с исследуемыми добавками.
£ 68 >-
i-
го
% 58
с
£ 48 38 28 18
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72
Продолжительность гидратации, час
Рис. 1. Тепловыделение при гидратации портландцемента Вольского завода с добавлением шастифицирующих добавок: 1 - без добавок; 2 - МеШих 558№ (0,5 %); 3 - Яетга^е ЭР 10 (1 %); 4 - Яетга^е БР 30 (1 %); 5 - Полипласт 1МБ (3 %); 6 - Полипласт ПФМ-НЛК (0,8 %)
и
о
ГО
О.
>-
Н
го о.
О)
с
§
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72
Продолжительность гидратации, час
Рис. 2. Тепловыделение при гидратации портландцемента Вольского завода с добавлением пластифицирующих добавок и метакаолина (5 % от веса цемента):
условные обозначения (рис. 1)
Из данных рис. 1 и 2 видно, что все добавки замедляют гидратацию портландцемента. Достижение максимума температуры с добавками наступает на 10-18 часов позднее состава без добавок. Наибольшее замедление гидратации портландцемента наблюдается в составах гиперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов: 11е1шсге1е БРЮ и 11е1шсге1е БРЗО. Однако в некоторых добавках величина температурного максимума выше на 5-13 градусов °С, что свидетельствует об увеличении степени гидратации вяжущего. При совместном действии метакаолина с некоторыми добавками максимум температурного пика снижается, а продолжительность гидратации сокращается.
На рис. 3 и 4 приведены данные по измерению контракции цементного теста на контракциометрическом тестере активности цемента «Цемент-прогноз».
012345678
Продолжительность гидратации, час
Рис. 3. Контракция цементного теста на портландцементе Вольского завода с добавлением шастифицирующих добавок: 1 - без добавок; 2 - МеШих 558№ (0,5 %); 3 - Яетюгеге БР 30 (1 %); 4 - Полипласт 1МБ (3 %); 5 - Полипласт ПФМ-НЛК (0,8 %)
Продолжительность гидратации, час
Рис. 4. Контракция цементного теста на портландцементе Вольского завода с добавлением пластифицирующих добавок и метакаолина (5 % от веса цемента): 1 - без добавок;
2 - МеШих 5581Б (0,5 %); 3 - Яешюгеге ЭР 10 (1 %); 4 - Яешюгеге БР 30 (1 %);
5 - Полипласт 1МБ (3 %); 6 - Полипласт ПФМ-НЛК (0,8 %)
Все добавки, за исключением «Полипласт ПФМ-НЛК», уменьшают величину контракции, что свидетельствует о замедлении процесса гидратации данного вида цемента при естественном твердении. Величина контракции цементного теста с добавкой «Полипласт ПФМ-НЛК» выше, чем в составе без добавки, а в дальнейшем ниже, чем в составе без добавок.
Список литературы
1. Базанов С.М., Торопова М.В. Самоуплотняющийся бетон - эффективный инструмент в решении задач строительства. Электронный ресурс. Весь бетон 2008. URL: http://www.allbeton.ni/article/36/13.html (дата обращения: 24.03.2013).
2. Болотских О.Н. Самоуплотняющийся бетон и его диагностика. Электронный ресурс. Электронный журнал предотвращение аварий зданий и сооружений 2009. URL: http://www.pamag.ru/pressa/auto-beton (дата обращения: 24.03.2013).
3. Изотов B.C., Соколова Ю.А. Химические добавки для модификации бетона: монография. - М.: Казанский государственный архитектурно-строительный университет: Издательство «Палеотип», 2006. - 244 с.
4. «The European Guidelines for Self Compacting Concrete, Specification, Production and Use», May, 2005.
Bogdanov R.R. - post-graduate student, assistant E-mail: bogdanov.r.r@yandex.ru
Ibragimov R.A. - candidate of technical sciences, senior lecturer E-mail: rusmag007@yandex.ru
Izotov V.S. - doctor of the technical sciences, professor E-mail: izotov_V_S@mail.ru
Kazan State University of Architecture and Engineering
The organization address: 420043, Russia, Kazan, Zelenaya st., 1
Studies of the influence of super- and hyper plasticizers on the basic properties
of cement paste
Resume
Self-compacting concrete is becoming more and more popular in Russia. Self-compacting concrete (SCC) - a new type of concrete that does not require vibration during installation. He is able to flow under its own weight, completely filling the casing. Efficiency of the development and application of self-compacting concrete solutions to construction problems related to the optimization of particle size distribution of aggregates and the introduction of active mineral additives. Also an important part of self-compacting concrete is super and hyper plasticizers. Due to the large variety of chemical additives on the market, requires research to determine the most appropriate modifiers for a given composition of SCC. The paper presents the experimental study of super- and hyper plasticizers domestic and foreign production. The influence of plasticizers on water-reducing performance and setting time of cement paste.
The graphs with the temperature curves of hydration of Portland cement plant Wolski with the test additives, which show that all the supplements slow the hydration of Portland cement. We also present data on the measurement of contraction of cement paste with the addition of plasticizers on tester of contraction activity of cement «Cement-prognosis». Studies have shown a high performance additives based on esters of polycarboxylates.
Keywords: superplasticizers, giperplasticizers, modification, metakaolin cement paste.
References
1. Bazanov S.M., Toropova M.V. Self-compacting concrete - an effective tool in the task of construction. Electronic resource. Through Concrete 2008. URL: http://www.allbeton.ni/article/36/13.html (reference date: 24.03.2013).
2. Bolotskih O.N. Self-compacting concrete and diagnostics. Electronic resource. Electronic Journal of preventing accidents buildings 2009. URL: http://www.pamag.ru/pressa/auto-beton (reference date: 24.03.2013).
3. Izotov V.S., Sokolova Y.A. Chemical additives for concrete modification: monograph. -M.: Kazan State University of Architecture and Engineering: Publishing House «Paleotypes», 2006. - 244 p.
4. «The European Guidelines for Self Compacting Concrete, Specification, Production and Use», May 2005.
