CC BY
25УДК 691.327:666.97
В.Г. ХОЗИН, д-р. техн. наук, Н.М. МОРОЗОВ, канд. техн. наук (nikola_535@mail.ru), Казанский государственный архитектурно-строительный университет; Х.Г. МУГИНОВ, генеральный директор (kamgesrbz@mail.ru) ООО «КамгэсРБЗ» (г. Набережные Челны)
Особенности формирования структуры модифицированных песчаных бетонов*
Применение бетона связано с использованием большого количества заполнителей. Однако во многих регионах нашей страны, в том числе в Республике Татарстан, отсутствует качественный крупный заполнитель. В связи с этим применение песчаных бетонов на кварцевом песке является актуальным направлением в производстве бетонных и железобетонных конструкций.
Песчаные бетоны по сравнению с обычным тяжелым бетоном обладают некоторыми особенностями, связанными с большей удельной поверхностью заполнителей. Увеличение поверхности заполнителей приводит к росту водопотребности смеси, большему расходу цемента и большему воздухововлечению, что соответственно приводит к росту пористости бетона [1, 2].
Однако все эти показатели можно изменить путем модификации. В качестве химических добавок в основном используются пластификаторы, которые позволяют значительно снизить водопотребность бетонной смеси и расход цемента, воздухововлечение песчаных смесей при этом может и увеличиваться. При применении жестких и умеренно подвижных смесей количество воздуха в них уменьшают интенсивным уплотнением, а в подвижных и литых смесях этот способ не срабатывает и повышенное воздухововлечение оказывает негативное влияние на свойства песчаного бетона. Поэтому целью нашей работы явилось исследование зависимости воздухововлечения песчаных бетонов от технологических факторов.
В качестве вяжущего использовали портландцемент ПЦ500 ДО ОАО «Мордовцемент», в качестве заполнителей — кварцевый песок с модулем крупности 2,65. Пластификаторы: суперпластификатор С-3 на нафталин-формальдегидной основе, Sika ViscoCrete5-800, и МеШих 265Ш на основе модифицированных полиэфир-карбоксилатов.
Воздухововлечение песчаных бетонов в сравнении с обычными тяжелыми бетонами изначально большее (табл. 1), причем оно незначительно зависит от соотношения Ц:П, так как при этом расход песка меняется в узком интервале и соответственно изменение его удельной поверхности тоже мало.
При использовании только песка в качестве заполнителя (состав № 3—6 из табл.1) воздухововлечение возрастает в 2—3 раза по сравнению с крупнозернистым заполнителем. Мелкие заполнители способствуют возду-хововлечению ввиду того, что большая поверхность раздела фаз лучше удерживает воздух. Однако следует учитывать еще и роль гранулометрического состава частиц, проявляющегося наиболее сильно в тощих бетонных смесях.
Следует заметить, что важным является и способ перемешивания смеси. Так, например, при ручном перемешивании воздухововлечение песчаных бетонов меньше (4%), чем при приготовлении в смесителе принудительного типа, т. е. при переходе от лабораторных замесов к производственным значение фактора возду-хововлечения возрастает, что необходимо учитывать при промышленном производстве песчаного бетона.
Из табл. 1 следует, что уменьшение плотности смеси при снижении расхода цемента от 600 до 500 связано с увеличением воздухововлечения. При большем снижении расхода цемента воздухововлечение уже напрямую не влияет на плотность бетонной смеси, так как значительно возрастает В/Ц и снижается плотность цементного теста и, следовательно, бетонной смеси.
Воздухововлечение песчаных бетонов зависит и от подвижности смеси. Исследование проводилось на составах с маркой по подвижности П2, П3 и П4 (табл. 2).
Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что максимальное воздухововлечение смесей с добавкой С-3 наб-
Таблица 1
№ состава Цемент, кг Песок, кг Щебень, кг С-3, кг В/Ц Марка по подвижности смеси Воздухово-влечение, % Плотность бетонной смеси, кг/м3
1 280 750 1200 1,4 0,53 П3 2,2 2230
2 350 800 1100 1,75 0,5 П3 3,2 2320
3 600 1500 - 3 0,31 П3 6,1 2295
4 500 1590 - 2,5 0,37 П3 6,3 2275
5 400 1650 - 2 0,52 П3 6,4 2235
6 300 1690 - 1,5 0,63 П3 5,9 2205
*Работа выполнена в рамках гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МК-3863.2009.8.
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
72 сентябрь 2010
ы ®
Таблица 2
№ состава Цемент, кг Песок, кг С-3,кг В/Ц Марка по подвижности смеси Воздухововлечение, % Плотность бетонной смеси, кг/м3
1 1600 0,34 П2 6,8 2310
2 500 1590 2,5 0,35 П3 7,5 2295
3 1575 0,37 П4 7,1 2285
Таблица 3
№ Цемент, кг Песок, кг Вид/количество добавки, кг В/Ц Подвижность Воздухововле-чение, % Плотность бетонной смеси, кг/м3
1 500 1590 - 0,42 П3 6,3 2270
2 С-3/2,5 0,35 П3 7,5 2295
3 Б1ка УС5-800/2,5 0,34 П3 6,8 2285
4 Ме1Аих 2651/2,5 0,24 П3 4,2 2435
людается при подвижности П3; при большей подвижности воздухововлечение снижается, так как снижается вязкость системы и пузырьки воздуха легче выходят из бетонной смеси при укладке.
Введение пластифицирующих добавок значительно влияет на воздухововлечение. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), сорбируясь на границе раздела воздух — жидкость, уменьшают величину поверхностного натяжения, а это в конечном счете способствует увеличению воздухововлечения. Были исследованы составы бетонных смесей с различными пластификаторами, взятыми в равной дозировке (табл. 3).
Из данных табл. 3 следует, что вид добавки влияет на воздухововлечение. Так, добавки С-3 и 81ка УС5-800 увеличивают воздухововлечение на 16 и 8% соответственно. Добавка МеШих 265Ш, наоборот, снижает этот показатель на 33%. Следовательно, добавка МеШих 2651 для песчаных бетонов наиболее предпочтительна.
Влияние воздухововлечения на прочность бетона можно видеть на рисунке. Прочность песчаного бетона с добавками при равной подвижности и расходе цемента выше, чем у бетона без добавок. При применении добавки С-3 прочность на сжатие возросла на 16%, с добавкой 81ка УС5-800 — на 27%, а прочность бетона с добавкой МеШих 2651 возросла почти в два раза. Такое значительное повышение прочности связано не только с низким В/Ц, но и с малым воздухововлечением бетонных смесей.
Снижение воздухововлечения песчаных бетонов до значений воздухововлечения обычных бетонных смесей позволяет достичь и высоких прочностных показателей, сравнимых с крупнозернистым бетоном.
80
е 70
г
5 60
| 50
О
Л 40
с
¡£ 30
о
о
= 20
о
£ 10
без доб.
Влияние вида пластификатора на прочность песчаного бетона в возрасте 7 сут
Одним из путей снижения воздухововлечения помимо выбора пластификатора может стать применение пеногасителей. Нами был проверен один из пено-гасителей, который вводили в песчаный бетон с суперпластификатором С-3. В итоге удалось снизить воздухововлечение до 3,5%, при этом прочность бетона возросла на 15%. Результаты исследований проверены только в лабораторных условиях, однако уже имеется интерес со стороны предприятий, производящих бетон и изделия из него. В ближайшей перспективе планируется внедрение разработанных составов бетона на предприятии ООО «КамгэсРБЗ» г. Набережные Челны.
Таким образом, показано, что воздухововлечение песчаного бетона зависит от подвижности песчаной бетонной смеси, расхода цемента и вида пластифицирующих добавок. Одним из путей снижения воздухововле-чения песчаного бетона является выбор пластифицирующей добавки и применение пеногасителей.
Ключевые слова: песчаный бетон, воздухововлечение, суперпластификаторы.
Список литературы
1. Львович К.И. Песчаный бетон и его применение в строительстве. СПб.: Строй-Бетон. 2007. 320 с.
2. Баженов Ю.М., Магдеев У.Х., Алимов Л.А. и др. Мелкозернистые бетоны: Учебное пособие. МГСУ. М., 1998. 148 с.
Су ■. ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Л] сентябрь 2010 тГ
