CC BY
16
rdraY
i \QQ/ *
УДК 691
UDC 691
ИЗМЕНЕНИЕ РАСТЕКАЕМОСТИ
CHANGING THE SPREADABILITY OF CEMENT COMPOSITIONS WITH THE ADDITION OF A MULTIFUNCTIONAL
ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
С ДОБАВКОЙ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО МОДИФИКАТОРА
MODIFIER
Касторных Л. И., Черепанов В. Д.
Донской государственный технический
университет, Ростов-на-Дону, Российская
Федерация
Kastornykh L.I., Cherepanov V. D.
Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation
[email protected] [email protected]
Выполнена оценка реологической активности The paper evaluates the rheological activity and
и влияния полифункционального модифика- the effect of the polyfunctional PFM-NLK modi-
тора ПФМ-НЛК на свойства композиций из fier on the properties of white cement composi-
белого цемента. Установлено, что при увели- tions. It was found that the spreadability of com-
чении дозировки модификатора растекаемость positions on white cement increases with increas-
композиций на белом цементе увеличивается. ing the dosage of the modifier. The rational dos-
Рациональная дозировка добавки ПФМ-НЛК age of PFM-NLK additive for architectural con-
для архитектурного бетона на белом цементе crete on white cement is 0.5 % of the cement
— 0,5% массы цемента, так как при дальней- mass, since with the further increase of the modi-
шем увеличении расхода модификатора ком- fier, the composition acquires a brownish tint. позиция приобретает коричневатый оттенок.
Ключевые слова: цементные композиции, Keywords: cement compositions, multifunctional
полифункциональный модификатор, растека- modifier, spreadability, rheological activity емость, реологическая активность
Введение. В современных условиях строительного производства неотъемлемой составляющей бетонных смесей являются химические и минеральные добавки. Высокая эффективность однокомпонентных или комплексных (органоминеральных) добавок достигается за счет повышения их функциональности — способности осуществлять конкретные технологические функции. Именно концепция высокой функциональности добавок заложена в основу создания высокофункциональных бетонов (High Performance Concrete), к которым относятся самоуплотняющиеся (Self-Compacting Concretes), самозалечивающиеся (Self-healing Concretes), самоочищающиеся (Self-cleaning Concretes), самодиагностирующиеся (Self-sensing Concretes) и саморегулируемые (Self-regulated Concretes) бетоны [1-2].
Отличительной чертой самоуплотняющихся бетонных смесей являются их продолжительно сохраняющиеся реологические характеристики (растекаемость, вязкость), которые достигаются при условии правильно подобранной пары «вяжущее — химическая добавка». Установлено, что для приготовления самоуплотняющихся бетонов необходимо использовать суперпластифициру-ющие добавки с высоким показателем водоредуцирующей способности (более 29%) [3]. Эффективность суперпластификаторов зависит не только от количества вводимой добавки, но и от химического и минералогического состава выбранного цемента [4]. Максимальная реологическая активность суперпластификаторов в самоуплотняющихся смесях достигается при использовании низкоалюминатных цементов [5].
Бетон на основе белого цемента по классификации ГОСТ 25192 относится к декоративным бетонам. В последнее время в профессиональной среде архитекторов для обозначения строительного материала на белом цементе сформировался термин «архитектурный бетон». Архитектурный бетон несет и конструктивную нагрузку, и выполняет декоративно-прикладную задачу, имеющую художественную и эстетическую ценность.
Производственный опыт показывает, что для достижения высоких показателей качества бетона требуются химические добавки — модификаторы структуры, в значительной степени изменяющие его физико-механические характеристики и формирующие себестоимость железобетонных изделий.
В технологии бетона наиболее эффективны и целесообразны комплексные добавки-модификаторы на основе суперпластификаторов, способные локализовать отрицательное действие монодобавок, а при необходимости придать бетону новые свойства. К таким модификаторам относится ПФМ-НЛК — комплексная добавка на основе суперпластификатора, воздухововлекающе-го и гидрофобизирующего компонентов. Добавка, выпускаемая в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, позволяет получать высокоподвижные смеси и отказаться от дополнительных энергозатрат на уплотнение.
Главное достоинство модификатора ПФМ-НЛК, сочетающего добавки гидрофильной и гидрофобной природы — универсальность по отношению к цементам различного минералогического состава и его расхода в бетоне. Одновременно с высоким пластифицирующим действием модификатор способен изменить в нужном направлении структуру и свойства бетона. Первоначальная подвижность смесей с комплексом ПФМ-НЛК сохраняется в течение 2-3 ч, что имеет важное значение при транспортировании смесей на большие расстояния и при бетонировании в условиях сухого жаркого климата. Наличие гидрофобизирующего компонента в модификаторе повышает коррозионную стойкость бетона, увеличивает его морозостойкость на 2-3 марки и водонепроницаемость на 1-2 марки [6].
Цель настоящей работы — установить рациональную дозировку и влияние многокомпонентной полифункциональной добавки ПФМ-НЛК на свойства композиций из белого цемента.
Материалы и методика исследований. В процессе исследования растекаемости цементных композиций использовался белый цемент класса СЕМ I 52,5 R (страна-производитель — Турция). Основные характеристики белого цемента представлены в табл. 1.
Таблица 1
Основные характеристики белого цемента
Показатель Величина
Предел прочности при сжатии, МПа:
— в возрасте 2 суток 38,0
— в возрасте 28 суток 59,8
Тонкость помола:
— остаток на сите №008, % 8,8
— удельная поверхность, м2/кг 380
Сроки схватывания, мин.:
— начало 120
— конец 215
Белизна, % 85
Признаки ложного схватывания нет
Высокая дисперсность и однородность зернового состава белого цемента позволяют получить цементный камень качественной структуры. Это препятствует его разрушению при попеременном замораживании и оттаивании, при воздействии атмосферной влаги, агрессивных растворов органических и минеральных соединений. Белый цемент обладает высокой сульфатостойко-стью.
Полифункциональный модификатор ПФМ-НЛК использовался в виде водного раствора темно-коричневого цвета концентрацией 32%.
Для определения растекаемости (диаметра расплыва) цементных композиций применялся прибор, в состав которого входят сферическая чаша, вискозиметр Суттарда, стеклянное основание с разметкой окружностей (рис. 1).
Рис. 1. Прибор для определения растекаемости цементной композиции
Для оценки совместимости (реологической активности) модификатора ПФМ-НЛК с белым цементом согласно [7] выбрана доступная и опробованная другими исследователями [8-9] методика определения предельных напряжений сдвига цементных суспензий то, Па:
по2
т0
(1)
где к, й - высота и диаметр вискозиметра Суттарда, м;
р - средняя плотность цементной суспензии, кг/м3;
к = 2 - по [7];
Б - диаметр расплыва цементной суспензии, м.
Влияние полифункционального модификатора ПФМ-НЛК на свойства композиций из белого цемента. Для оценки реологической активности и влияния модификатора на растекаемость были приготовлены цементные композиции с дозировкой модификатора от 0,1 до 0,7% массы цемента.
Графическая зависимость растекаемости цементных композиций от расхода модификатора представлена на рис. 2.
¡10
5 О
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Дозировка добавки, %
Рис. 2. Изменение растекаемости композиций на белом цементе в зависимости
от расхода модификатора
В ходе исследований установлено влияние дозировки полифункционального модификатора на изменение растекаемости (рис. 3) и на изменение цвета композиций на белом цементе (рис. 4). Без добавки ПФМ - 0,3%
ПФМ - 0,4% ПФМ - 0,5%
Рис. 3. Влияние дозировки модификатора на растекаемость композиций на белом цементе
ПФМ - 0,6%
Рис. 4. Влияние дозировки модификатора на изменение цвета цементной композиции
Выполненные исследования показывают, что при увеличении дозировки полифункционального модификатора от 0,1 до 0,5% растекаемость цементных композиций увеличивается, а цвет не изменяется.
При введении модификатора ПФМ-НЛК в количестве 0,6% массы цемента композиция приобретает коричневатый оттенок.
Влияние дозировки модификатора ПФМ-НЛК на предельные напряжения сдвига цементных композиций представлено на рис. 5.
Рис. 5. Изменение предельных напряжений сдвига цементных композиций в зависимости от расхода полифункционального модификатора
Анализ полученных результатов свидетельствует, что значительное уменьшение предельных напряжений сдвига цементных композиций происходит при расходе модификатора в диапазоне от 0,1 до 0,5%. При дальнейшем увеличении дозировки добавки интенсивность изменения т0 снижается.
Заключение. Проведенными исследованиями установлено, что при увеличении дозировки полифункционального модификатора ПФМ-НЛК растекаемость композиций на белом цементе увеличивается. Рациональной дозировкой многокомпонентной добавки ПФМ-НЛК для архитектурного бетона на белом цементе следует считать 0,5% массы цемента, так как при расходе модификатора 0,6% массы цемента композиция приобретает коричневатый оттенок.
Выполненные эксперименты показали, что при выборе химических модификаторов для архитектурного бетона необходимо проводить исследования реологической совместимости добавок с конкретным цементом, так как эффективность добавок весьма чувствительна к химическому и минералогическому составу вяжущих.
Библиографический список
1. Ушеров-Маршак, А. В. Взгляд в будущее бетона / А. В. Ушеров-Маршак // Строительные материалы. — 2014. — № 3. — С. 4-5.
2. Модифицированные бетоны нового поколения в сооружениях ММДЦ «Москва-Сити» / С. С. Каприелов [и др.] // Строительные материалы. — 2006. —№ 10. — С. 13-18.
3. Несветаев, Г. В. Технология самоуплотняющихся бетонов / Г. В. Несветаев // Строительные материалы. — 2008. — № 3. — С. 24-28.
4. Ушеров-Маршак, А. В. Совместимость — тема бетоноведения и ресурс технологии бетона / А. В. Ушеров-Маршак, М. Циак // Строительные материалы. — 2009. — № 10. — С. 12-15.
5. Несветаев, Г. В. Самоуплотняющиеся бетоны: некоторые факторы, определяющие текучесть смеси / Г. В. Несветаев, А. Н. Давидюк, Б. А. Хетагуров // Строительные материалы. — 2009. — № 3. — С. 54-57.
6. Ткаченко, Г. А. Опыт применения модифицированных бетонов в условиях ООО «КСМ-10» г. Ростова-на-Дону / Г. А. Ткаченко, Л. И. Касторных, А. А. Белодедов // Бетон и железобетон
в третьем тысячелетии : сб. трудов IV Междунар. науч.-практ. конф. — Ростов-на-Дону, 2006. — Т. 2. — С. 462-469.
7. Баженов, Ю. М. Модифицированные высококачественные бетоны / Ю. М. Баженов, В. С. Демьянова, В. И. Калашников. — Москва : Издательство Ассоциации строит. вузов, 2006. — 368 с.
8. Рауткин, А. В. Выбор химических модификаторов для обеспечения растекаемости самоуплотняющихся бетонных смесей / А. В. Рауткин, Л. И. Касторных // Молодой исследователь Дона. — 2017. — № 4(7). — С. 118-126.
9. Касторных, Л. И. Влияние суперпластификаторов на водоудерживающую способность цементов и свойства самоуплотняющегося бетона / Л. И. Касторных, В. Э. Березовой, Г. О. Будагянц [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. — Режим доступа: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2018/5189 (дата обращения: 04.09.2019).
