Научная статья на тему 'Разработка технологических критериев совместимости суперпластификаторов с цементами'

Разработка технологических критериев совместимости суперпластификаторов с цементами Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
147
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Строительные материалы
ВАК
RSCI
Ключевые слова
ЦЕМЕНТ / CEMENT / ЦЕМЕНТНОЕ ТЕСТО / CEMENT PASTE / СУПЕРПЛАСТИФИКАТОР / SUPERPLASTICIZER / РАСТВОРНАЯ СМЕСЬ / БЕТОН / CONCRETE / MORTAR MIX

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Толмачев С.Н., Беличенко Е.А., Бражник А.В.

Приведены результаты исследования свойств цементного теста с различными добавками. Показано, что одна и та же добавка по-разному работает с разными цементами. Представлены исследования свойств растворных и бетонных смесей на разных цементах и с разными добавками. Исследована сохранность подвижности растворных и бетонных смесей на разных цементах.Результатами физико-механических испытаний растворов и бетонов показано, что наилучшей совместимостью с цементами обладают суперпластификаторы поликарбоксилатного типа, а наихудшей суперпластификаторы на основе очищенных лигносульфонатов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Толмачев С.Н., Беличенко Е.А., Бражник А.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Development of Technological Criteria of Compatibility of Superplasticizers with Cements

Results of the study of properties of a cement paste with different additives are presented. It is shown that the same additive works differently with different cements. The study of propertiesof mortar and cement mixes on the basis of different cements and with different additives is also presented. Preservation of mobility of mortar andconcrete mixes has beeninvestigated on the example of different cements. The results of physical and mechanical tests of mortars and concretes show that superplasticizers ofa polycarboxylate type have thebest compatibility with cements, and superplasticizers on the basis of clear lignosulphonates have the worst compatibility.

Текст научной работы на тему «Разработка технологических критериев совместимости суперпластификаторов с цементами»

УДК 691.542:666.972.162

С.Н. ТОЛМАЧЕВ, д-р техн. наук (Tolmach_serg@mail.ru), Е.А. БЕЛИЧЕНКО, канд. техн. наук (Belichenko_khadi@mail.ru), А.В. БРАЖНИК, канд. техн. наук (anna.matyash@bk.ru)

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет (Украина, 61002, г. Харьков, ул. Петровского, 25)

Разработка технологических критериев совместимости суперпластификаторов с цементами

Приведены результаты исследования свойств цементного теста с различными добавками. Показано, что одна и та же добавка по-разному работает с разными цементами. Представлены исследования свойств растворных и бетонных смесей на разных цементах и с разными добавками. Исследована сохранность подвижности растворных и бетонных смесей на разных цементах. Результатами физико-механических испытаний растворов и бетонов показано, что наилучшей совместимостью с цементами обладают суперпластификаторы поликарбоксилатного типа, а наихудшей - суперпластификаторы на основе очищенных лигносульфонатов.

Ключевые слова: цемент, цементное тесто, суперпластификатор, растворная смесь, бетон.

S.N. TOLMACHEV, Doctor of Sciences(Engineering) (Tolmach_serg@mail.ru), E.A. BELICHENKO, Candidate of Sciences (Engineering) (Belichenko_khadi@mail.ru), A.V. BRAZHNIK, Candidate of Sciences (Engineering),(anna.matyash@bk.ru)

Kharkov National Automobile and Highway University (25, Petrovskogo Street, 61002, Kharkov, Ukraine)

Development of Technological Criteria of Compatibility of Superplasticizers with Cements

Results of the study of properties of a cement paste with different additives are presented. It is shown that the same additive works differently with different cements. The study of properties of mortar and cement mixes on the basis of different cements and with different additives is also presented. Preservation of mobility of mortar and concrete mixes has been investigated on the example of different cements. The results of physical and mechanical tests of mortars and concretes show that superplasticizers of a polycarboxylate type have the best compatibility with cements, and superplasticizers on the basis of clear lignosulphonates have the worst compatibility.

Keywords: cement, cement paste, superplasticizer, mortar mix, concrete.

С целью улучшения свойств бетона в технологии тяжелых цементных бетонов применяют химические добавки различного состава, которые вводят в бетонную смесь в небольших количествах (от 0,05 до 2% от массы цемента). Применение химических добавок является самым универсальным и эффективным способом регулирования свойств бетонной смеси и бетона. Современные суперпластификаторы (СП) отличаются от добавок предыдущего поколения тем, что они являются многокомпонентными системами и обладают комплексом свойств. Такие суперпластификаторы могут содержать в своем составе ускорители или замедлители твердения (схватывания), гидрофобизаторы и другие составляющие.

Применение в технологии бетонов современных суперпластифицирующих добавок позволяет значительно расширить технологические возможности бетонных смесей. Заводы по изготовлению бетонных смесей не всегда находятся в непосредственной близости от места укладки бетона. Это создает определенные проблемы при выборе добавки и приводит к необходимости учитывать время и расстояние перевозки бетонной смеси, условия транспортирования (температура воздуха, наличие ветра), а также технологию укладки бетонной смеси. Поэтому на первое место выходит способность суперпластификатора обеспечивать сохранность основных показателей бетонной смеси во времени. Для тяжелых бетонов, особенно дорожных, в первую очередь это удобоукладываемость и воздуховов-лечение.

Современные цементы имеют различный химико-минералогический состав. Практика последних десятилетий показала, что взаимодействие одного и того же СП с различными цементами или одного цемента с разными СП носит разный характер. В одном случае СП обеспечивает необходимую сохранность свойств бетонной смеси, в другом — нет. Эта проблема получила

название «совместимости суперпластификаторов и цементов». Понятие «совместимость» включает в себя способность СП обеспечивать заданные свойства бетонных смесей и бетонов и поддерживать их необходимое время [1]. Поэтому важное значение приобретают исследования, связанные с оценкой совместимости цементов и СП, которые особенно актуальны при наличии большого количества разнообразных добавок, скрытых под торговыми названиями фирм-изготовителей.

Во многих странах мира исследованию проблемы совместимости цементов и суперпластификаторов уделяется большое внимание. Анализ взглядов и характера исследований свидетельствует о разнообразии суждений в части выделения конкретных численных показателей совместимости и методов ее оценки. Часто понятие «совместимость» заменяется понятием «эффективность действия». Например, получило распространение мнение, что для повышения эффективности действия СП необходимо повышение или снижение их расхода. В то же время некоторые ученые, проводившие исследования причин снижения эффективности действия СП, использовали в работах термин «совместимость». В Украине — это в первую очередь работы под руководством А.В. Ушерова-Маршака [1—4]. Исследования, которые были проведены рядом ученых [1, 2, 5, 6], позволяют оценить совместимость цемента и добавки, но для этого нужно специальное оборудование, которого не имеют производственные лаборатории. Кроме того, предлагаемые в этих и некоторых других работах методы оценки достаточно трудоемки.

Для правильного выбора критериев совместимости цементов и добавок необходимо рассмотреть, что было предложено в этом направлении исследователями. Например, в [2] предлагается использовать три категории факторов совместимости цемент—добавка:

— химический и минеральный состав цемента;

— характеристики суперпластификатора: молекулярная масса, строение и разветвленность молекулярных цепей, степень поликонденсации и др.;

— технологические параметры: концентрация добавок, температура, последовательность введения, режим перемешивания и др.

Несмотря на очевидную правильность такого подхода, в условиях заводских лабораторий, особенно в полевых услвоиях, учет этих факторов весьма сложен. Например, определение состава цемента требует больших затрат времени и средств, дорогостоящего оборудования. Состав суперпластификаторов является интеллектуальной собственностью фирм-изготовителей и защищен патентами. Изменение технологических параметров изготовления смесей и бетонов с учетом приведенных факторов требует наличия штата опытных сотрудников, а главное — времени. Принимать решение о совместимости нужно в течение ограниченного времени, желательно в течение нескольких часов или одних суток, используя стандартное оборудование заводских лабораторий.

Другой способ оценки совместимости предложен в работах [7, 8]. В них, опираясь на производственный опыт, предлагается оценивать совместимость добавок суперпластификаторов различной природы и химического состава по их способности сохранять свойства бетонной смеси в течение определенного времени. Однако основной задачей в этом случае была ранняя прочность бетонов, которую достигали применением комбинации добавок. И только попутно рассматривали вопрос совместимости двух различных добавок-пластификаторов. Анализ кинетики изменения прочности — процесс длительный и может быть вспомогательным критерием совместимости.

В других работах, касающихся непосредственно совместимости цементов и суперпластификаторов [4—6], в качестве критерия совместимости предложено использовать характер кривых тепловыделения. Такой подход базируется на том, что с их помощью можно оценить влияние добавок на элементарные акты, происходящие при гидратации цемента, такие как адсорбция, растворение, кристаллизация. Однако в этих статьях рассматривают применение термокинетического анализа как комплексного инструмента, позволяющего оценить не только совместимость, но и прогнозировать другие свойства бетонов. Кроме того, в этих статьях, по свидетельству самих авторов, оценку совместимости можно дать в первую очередь качественную.

На сегодняшний день пока отсутствуют единые критерии количественного анализа совместимости цементов и добавок, применяемых в технологии тяжелых цементных бетонов. Одна из попыток количественной оценки была дана в работе [9]. Полученные результаты основаны на данных исследований в этой области, которые были проведены на кафедре технологии дорожно-строительных материалов Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. Следует отметить, что несовместимость цементов и добавок последовательно отразится на изменении свойств цементного теста, растворной и бетонной смеси и бетонов. Это должно проявиться в том, что СП не будут в полной мере выполнять свои функции (например, будет слабая пластификация, быстрое схватывание, водоотделение и т. п.). Поэтому целью данного исследования является разработка оперативных и достоверных способов оценки совместимости СП и цементов, которые можно выполнить с помощью стандартного оборудования в условиях производственных лабораторий и оценить количественно.

Были проведены экспериментальные исследования влияния химических добавок на свойства цементного теста, растворных и бетонных смесей, растворов и бетонов на различных цементах для выявления критериев совместимости различных суперпластификаторов и цементов.

В исследованиях применяли цементы марки ПЦ I — 500 Н Балаклеевского цементного завода (Харьковская обл.) и Ивано-Франковского цементного завода. Цементы двух разных заводов выбраны, поскольку химический состав их клинкеров отличается. В качестве добавок использовали современные суперпластификаторы Sm 21 (фирма Альпи, Украина); FK 88, Power Flow 2695 (фирма MC-Bauchemie, Германия); Fm 21, BV 12 (фирма BASF, Германия). В основном это меламин- или нафталин-сульфированные олигомеры (Sm 21, Fm 21). В паспорте изготовителя добавка FK 88 указана как добавка на основе полиметиленнафталинсульфонатов и модифицированных лигносульфонатов. Power Flow 2695 имеет поликарбоксилатную основу, а BV 12 представляет собой преимущественно смесь очищенных лигносульфо-натов с добавкой нафталинсульфированных олигоме-ров. Применяли песок Вознесенского карьера (Николаевской обл.), а щебень — карьера Кировоградгранит. Состав бетонной смеси 1:1,53:3,36.

Совместимость или несовместимость добавок и цементов в первую очередь должна проявиться в изменении свойств цементного теста. Исследования сроков схватывания показали, что одна и та же добавка по-разному работает с разными цементами. У цементного теста с добавками Sm 21 и FM 21 (одна и та же химическая основа) на Балаклеевском цементе наблюдается незначительное снижение нормальной густоты по сравнению с контрольным составом без добавок (табл. 1). Практически не изменяется начало схватывания, но при этом на 30—40 мин отодвигается конец схватывания. Это свидетельствует о том, что данные добавки плохо работают с выбранным цементом или плохо с ним совместимы. Несколько лучше с ним работает суперпластификатор FK 88 (несколько иная химическая основа) — в большей степени снижается нормальная густота теста и существенно ускоряются начало и конец схватывания. Это можно интерпретировать как фактор лучшей совместимости добавки с данным цементом. Принципиально иную картину можно наблюдать при затворении растворами этих добавок цемента Ивано-Франковского завода. Все добавки существенно снижают нормальную густоту цементного теста и изменяют сроки схватывания. Такой характер взаимодействия суперпластификаторов с цементом

Таблица 1

Вид добавки Количество добавки, % от массы цемента Нормальная густота Начало схватывания Конец схватывания

Цемент Балаклеевского завода

Без добавок - 25,5 3 ч 10 мин 4 ч 50 мин

FK 88 1 24 1 ч 35 мин 3 ч 50 мин

Sm 21 1 24,5 3 ч 30 мин 5 ч 40 мин

FM 21 1 24,5 3 ч 00 мин 5 ч 30 мин

Цемент Ивано-Франковского завода

Без добавок - 29,5 3 ч 00 мин 4 ч 10 мин

FK 88 1 26,5 2 ч 15 мин 5 ч 15 мин

Sm 21 1 27 5 ч 05 мин 6 ч 35 мин

FM 21 1 26,5 4 ч 50 мин 6 ч 40 мин

Таблица 2

Вид добавки Количество добавки, % от массы цемента В/Ц РК, мм

Цемент Балаклеевского завода

Без добавок - 0,5 110

FK 88 1 0,42 109

Sm 21 1 0,44 109

Fm 21 1 0,44 110

BV 12 1 0,48 110

Цемент Ивано-Франковского завода

Без добавок - 0,53 108

FK 88 1 0,45 112

Sm 21 1 0,45 108

Fm 21 1 0,46 110

BV 12 1 0,46 110

190 180 170 s 160 ^ 150

CL

140 130 120 110

можно квалифицировать как проявление совместимости добавок и цемента.

Эффект совместимости добавок и цементов должен найти подтверждение в изменении свойств це-менто-песчаных растворных смесей. Исследования показали, что введение добавок в растворные смеси состава Ц:П=1:3 на Балаклеевском цементе (табл. 2) приводит к понижению В/Ц с 0,5 до 0,44 (составы с добавками Sm 21 и FM 21), т. е. на 12%. Еще в меньшей степени В/Ц снижается в растворных смесях с добавкой BV 12 — всего на 4%. Известно, что потенциальные возможности этих добавок позволяют уменьшать В/Ц не менее чем на 15—20%. Поэтому указанные добавки плохо совмещаются с этим видом цемента, а добавка BV 12 несовместима. Несколько лучше результат совмещения добавки FK 88, которая позволяет снизить В/Ц на 16%, что говорит о ее совместимости с балаклеевским цементом.

Для растворных смесей на ивано-франковском цементе можно отметить лучшую совместимость добавок Sm 21, Fm 21, и особенно BV 12 с цементом. При их использовании В/Ц снижается на 13—15%, что хотя и ниже возможного, но лучше, чем у растворных смесей на балаклеевском цементе. Наилучшие результаты в этом случае также получены для смесей с добавкой FK 88.

Ряд авторов считает, что показателем совместимости может являться сохранность растворных и бетонных смесей во времени. Поскольку известно, что наибольшие потери подвижности в смесях происходят в течение первого часа, то в данных исследованиях изучали изменение величины расплыва конуса растворных смесей состава Ц:П=1:3 через 1 ч (рис. 1, 2). В растворных смесях на балаклеевском цементе водоцементное отношение составляло 0,53, в растворных смесях на ивано-франковском цементе — 0,55. Установлено, что подвижность растворных смесей на блаклеевском цементе через 1 ч уменьшилась: с добавкой Power Flow 2695 — на 4%, с добавкой FK 88 — на 8%, с добавкой Sm 21 — на 6%, с добавкой BV 12 — на 31%. Это может свидетельствовать о несовместимости добавки BV 12 с балаклеевским цементом, но о совместимости с ним остальных СП.

Исследования показали, что растворные смеси на ивано-франковском цементе с добавками FK 88, Power Flow 2695 и Sm 21 за 1 ч изменяют свою подвижность на 3—6%, что является показателем их совместимости с данным цементом (рис. 2).

Смеси с добавкой BV 12 за один час теряют 12,5% подвижности. В данном случае по изменению расплыва

1 1,5 2 2,5

Время выдерживания растворов, ч

Рис. 1. Сохранность во времени расплыва конуса цементно-песчаного раствора на цементе Балаклеевского завода: 1 - BV 12; 2 - FK 88; 3 -Power Flow 2695; 4 - Sm 21

200 190 180 170

I 160

150 140 130 120

110" - 1 1,5 2 2,5

Время выдерживания растворов, ч

Рис. 2. Сохранность во времени расплыва конуса цементно-песчаного раствора на цементе Ивано-Франковского завода: 1 - BV 12; 2 - FK 88; 3 - Power Flow 2695; 4 - Sm 21

20 19 18 17 16 15

S 14

о

13 о 12 11 10 9 8 7 6 5

Время выдерживания смеси, ч

Рис. 3. Осадка конуса во времени бетонных смесей на цементе Балаклеевского завода: 1 - FK 88; 2 - Sm 21

конуса в течение часа сделать заключение о совместимости или несовместимости сложно. Дальнейшие исследования показали, что расплыв конуса растворной смеси с добавкой Power Flow 2695 на балаклеевском цементе изменяется не более, чем на 10% в течение 2 ч наблюдения. На ивано-франковском цементе подвижность смеси с этой же добавкой изменяется не более чем на 10% в течение 3 ч. Это свидетельствует о хорошей совместимости поликарбоксилатного СП с обоими цементами.

Растворные смеси с добавками FK 88 и Sm 21 на балаклеевском цементе (рис. 1) уже через 1,5 ч теряют 12—15% начальной подвижности. Это может являться свидетельством плохой совместимости этих СП с данным цементом. В лучшей степени эти добавки совмещаются с ивано-франковским цементом. В этих растворных смесях снижение подвижности на 10% происходит после 1,5 ч выдерживания. Полная несовместимость СП и обоих цементов наблюдается для добавки BV 12.

Таблица 3

1 1,5 2

Время выдерживания смеси, ч

Рис. 4. Осадка конуса во времени бетонных смесей на цементе Ивано-Франковского завода: 1 - РК 88; 2 - Sm 21

50

40

40

35

30

й 25

ее 20

15

10

5

0

—- р

- \5

4

И ^______ -* ----------A3

_ ! ________ M Г 1 1 1 1 1

10 15 20

Время твердения, сут

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

25

30

Рис. 5.

завода:

Прочность бетонов с добавками на цементе Балаклеевского 1 - контроль; 2 - РК 88; 3 - Sm 21; 4 - BV 12; 5 - РМ 21

10 15 20

Время твердения, сут

Рис. 6. Прочность бетонов с добавками на цементе Франковского завода: 1 - контроль; 2 - РК 88; 3 - РМ 21; 4 -5 - BV 12;

Ивано-Sm 21;

Вид добавки Количество добавки, % от массы цемента Прочность, МПа, в возрасте, сут

При изгибе При сжатии

7 28 7 28

Цемент Балаклеевского завода

Без добавок - 5,1 5,3 22,2 25

РК 88 1 5,9 7,1 28 35,8

Бт 21 1 5,6 6,2 27,2 28,9

Рт 21 1 6,1 7,3 27 34,8

BV 12 1 5,4 5,5 23,5 25,7

Цемент Ивано-Франковского завода

Без добавок 4,5 5,3 23 26,6

FK 88 1 6 6,9 33,2 38,8

Sm 21 1 6,1 7,4 31 33

Fm 21 1 7 8,1 35 38,5

BV 12 1 6,3 7,1 30,2 34,6

Таблица 4

Добавка Водопоглощение, % Коэффициент морозостойкости, после количества циклов

10 20 37

Цемент Балаклеевского завода

Sm 21 4,8 0,95 0,89 -

FK 88 3,7 0,99 0,96 0,9

Цемент Ивано-Франковского завода

Sm 21 3,6 0,99 1,04 0,93

FK 88 3,2 1,03 0,96 0,95

Подвижность растворных смесей с этой добавкой резко снижается в обоих случаях уже через 0,5 ч.

Следует отметить, что, развивая тему количественной оценки совместимости СП и цементов, следует говорить о большей или меньшей совместимости. Случаи полной несовместимости, как видно из приведенных данных, достаточно редки. Дискуссионным также является вопрос, какую величину потери подвижности следует принять за критическую. В данных исследованиях авторы считали, что это значение 9—11%.

Исследования сохранности во времени бетонных смесей показали, что существует разница во влиянии одинаковых по эффективности, но разных по составу (судя по описаниям фирм-изготовителей) добавок на изменение осадки конуса (рис. 3, 4). У бетонной смеси на балаклеевском цементе с добавкой FK 88 подвижность снижается плавно. После 1 ч она падает на 16%, через 2 ч — на 32%, и к 3 ч выдерживания смесь имеет осадку конуса 9 см (рис. 3). У бетонной смеси на этом же

цементе с добавкой Sm 21 наблюдается резкое снижение подвижности уже в первые 30 мин выдерживания — подвижность снижается с 18 до 11,5 см, т. е. на 36%. Через час подвижность снижается более чем в два раза.

Подвижность бетонных смесей на ивано-франковском цементе (рис. 4) с добавкой FK 88 и Sm 21 через 1 ч выдерживания снижается на 13—14% и уменьшается в два раза только через 2,5—3 ч.

Если в качестве количественного критерия установить скорость снижения осадки конуса: через 1 ч — не более чем на 15—16%, а через 2,5—3 ч — не более чем в два раза, то можно сказать, что добавка Sm 21 с Балаклеевским цементом несовместима, а добавка FK 88 — совместима. С ивано-франковским цементом совместимы обе добавки. Любые отклонения от указанных количественных соотношений позволяют говорить о большей или меньшей сравнительной совместимости (или несовместимости) различных СП и цементов.

Несовместимость СП и цементов влияет не только на технологические свойства бетонных и растворных смесей, но соответственно приведет к ухудшению физико-механических характеристик растворов и бетонов. Были проведены исследования прочности це-ментно-песчаных растворов состава Ц:П=1:3 с суперпластификаторами на разных цементах (табл. 3). Для растворов на балаклеевском цементе наибольший прирост прочности наблюдается у составов с добавками FK 88 и Fm 21.

Прочность растворов с этими добавками при сжатии на 28-е сут естественного твердения возрастает на 39— 43% по сравнению с контрольным составом без доба-

научно-технический и производственный журнал

¿1

® май 2016 63

вок. Прочность растворов с добавкой BV 12 почти не меняется по сравнению с контрольным составом. Поэтому можно сказать, что добавки Fm 21 и FK 88 совместимы с балаклеевским цементом, а добавка BV 12 несовместима с этим цементом. Несколько хуже по сравнению с добавками Fm 21 и FK 88 с балаклеевским цементом совмещается добавка Sm 21.

В растворах на ивано-франковском цементе можно отметить совместимость с этим цементом всех добавок, которая выражается в большей или меньшей степени. Наибольший прирост прочности наблюдается у растворов с добавками Fm 21 и FK 88 (на 45—46% по сравнению с контрольным составом). В меньшей степени с этим цементом совместимы добавки Sm 21 и BV 12.

Исследования прочности бетонов естественного твердения с добавками на балаклеевском цементе показали, что при большей скорости набора прочности в бетонах с добавками FK 88 и Fm 21 по сравнению с бетонами с добавками Sm 21 и BV 12 их прочность к 28 сут выше, чем у бетонов с добавками Sm 21 и BV 12 (на 35— 40%) и больше, чем у бетона без добавок (на 48%) (рис. 5). Низкий прирост прочности у бетонов с добавками Sm 21 и BV 12 по сравнению с бетоном без добавок (15—20%) может свидетельствовать о несовместимости этих добавок с данным цементом.

В наилучшей степени с ивано-франковским цементом совмещаются СП FK 88 и Fm 21. Прочность бетонов с ними на 28-е сут естественного твердения выше прочности бетона без добавок на 37—40% (рис. 6). Прирост прочности бетона с добавкой Sm 21 несколько ниже и составляет 30%. Еще меньше этот показатель у бетонов с BV 12 (20%). Это свидетельствует о том, что добавка Sm 21 хуже совмещается с ивано-франковским цементом, чем другие добавки. Можно также отметить, что добавка BV 12 плохо совмещается с этим цементом.

Говоря о количественной оценке совместимости СП и цементов по показателю прочности, необходимо учитывать, что добавки класса меламин- или нафта-линсульфированных олигомеров способны увеличивать прочность бетонов на 40—50% по сравнению с бетонами без добавок. Добавки на основе поликарбокси-латов позволяют обеспечить прирост прочности на уровне 50-70%.

Что касается добавок на основе лигносульфонатов, то их предельная эффективность составляет около 30%. Поэтому можно отметить, что если максимальный эффект прироста прочности не обеспечивается, то добавка недостаточно совместима с цементом. Для точной количественной оценки степени совместимости термин достаточности требует дополнительных исследований.

Были проведены исследования эксплуатационных свойств бетонов с добавками на разных цементах (табл. 4). Водопоглощение бетона с добавкой FK 88 на балаклеевском цементе равно 3,7%, а с добавкой Sm 21 - 4,8% (табл. 4), что на 30% выше. Это подтверждает

худшую совместимость добавки Sm 21 с балаклеевским цементом. У образцов бетона с добавкой FK 88 на ивано-франковском цементе водопоглощение составляет 3,2%, а с добавкой Sm 21 — 3,6%, что хуже на 12,5%.

Исследования морозостойкости по ускоренной методике показали, что бетон с добавкой FK 88 на Балаклеевском цементе имеет коэффициент морозостойкости 0,96 после 20 циклов замораживания и оттаивания (табл. 4) и соответственно марку F200. В бетоне с добавкой Sm 21 после 20 циклов испытаний коэффициент морозостойкости равен 0,89, что свидетельствует о том, что его марка по морозостойкости F150. На поверхности образцов наблюдалось шелушение и сколы краев. Морозостойкость бетонов с добавкой FK 88 и Sm 21 на ивано-франковском цементе после 30 циклов испытаний практически соответствует марке F300 (табл. 4).

Эти исследования могут являться свидетельством того, что добавка Sm 21 плохо совместима с Балаклеевским цементом, но и добавка FK 88 совместима с ним в недостаточной степени. С ивано-франковским цементом обе добавки хорошо совместимы, что отражается на повышении морозостойкости бетонов.

Необходимо также отметить, что приведенные результаты относятся к цементсодержащим системам, которые уплотняют вибрацией. Для более жестких смесей, уплотняемых прессованием, имеющих свои закономерности и особенности, как указано, например, в [10], будут наблюдаться иные количественные показатели совместимости, выраженные, скорее всего, в меньших численных значениях.

Выводы.

1. Установлено, что в случае совместимости цементов и СП происходит уменьшение нормальной густоты цементного теста в пределах не менее чем на 10—15%. При этом происходит существенное (не менее чем на 1 ч) изменение сроков схватывания в сторону сокращения или увеличения. Показано, что для оценки совместимости СП и цементов данных по изменению НГ и СС цементного теста недостаточно.

2. Показано, что для оценки совместимости СП и цементов по изменению расплыва конуса растворной смеси недостаточно измерений в течение 1 ч, а требуется анализ изменения подвижности в течение 2—3 ч.

3. Установлено, что наилучшей совместимостью с цементами обладают суперпластификаторы поликар-боксилатного типа, а наихудшей — суперпластификаторы на основе очищенных лигносульфонатов. Это подтверждают результаты физико-механических испытаний растворов и бетонов.

4. Точные количественные показатели степени совместимости цементов и суперпластификаторов требуют дополнительных исследований, однако максимальной совместимостью обладают бетоны, характеризующиеся максимальными возможными эксплуатационными показателями для конкретного типа СП.

Список литературы

1. Ушеров-Маршак А.В., Циак М. Совместимость — тема бетоноведения и ресурс технологии бетона // Строительные материалы. 2009. № 10. С. 12—15.

2. Ушеров-Маршак А.В., Кабусь А.В. Физико-химическая оценка эффективности добавок в бетон по данным калориметрии. Дни современного бетона —Хортица 2012: Сб. докладов конференции. Запорожье. 2012. С. 12-18.

3. Ушеров-Маршак А.В., Златковский О.А., Перши-на Л.А., Циак М. К оценке совместимости химических добавок с цементами в технологии бетона // Строительные материалы. 2003. № 4. С. 11-15.

References

1. Usherov-Marshak A.V., Tsiak M. Compatibility is a theme of concrete science and resource of concrete technology. Stroitel'nye Materialy [Constructions Materials]. 2009. No. 10, pp. 12-15. (In Russian).

2. Usherov-Marshak A.V., Kabus' A.V. Physical-chemical evaluation of additives in concrete according calorimetry. Days of modern concrete — Khortytsya 2012: Proceedings of the conference. Ukraine. Zaporozhye. 2012, pp. 12-18. (In Russian).

3. Usherov-Marshak A.V., Zlatkovskiy O.A., Pershina L.A., Tsiak M. To assess the compatibility of chemical additives to cement in concrete technology. Stroitel'nye

4. Ушеров-Маршак А.В. Добавки в бетон: прогресс и проблемы // Строительные материалы. 2006. № 10. С. 8-12.

5. Бондыра-Орач Г., Курдовски В. Совместимость цемент — суперпластификатор. Современные бетоны: Сб. докладов IXМеждунар. науч.-практ. конференции. Украина. Запорожье. 2007. С. 77—80.

6. Циак М. Критериальная оценка совместимости добавок и цементов методами калориметрии. Дни современного бетона: Сб. докладовXIМеждунар. науч.-практ. конференции «Славянский форум». Украина. Запорожье. 2010. С. 134—142.

7. Пилипенко А.С., Пашина Л.Д., Щербина С.П., Рунова Р.Ф. Бетоны с суперпластификатором: жизнеспособность и ранняя прочность // Строительные материалы. 2003. № 4. С. 15—17.

8. Рунова Р.Ф., Руденко И.И., Троян В.В., Ивжен-ко И.О., Каменотрус С.В. К вопросу о долговечности пластифицированных бетонов на основе шлаковых цементом // Будiвельнi матерiали, вироби та сантарна технка. 2011. № 39. С. 82—89.

9. Толмачев С.Н., Сопов В.П., Толмачев Д.С. К вопросу о совместимости компонентов цементного бетона с химическими добавками. Инновационные материалы и технологии (ХХ научные чтения): Сб. докладов Междунар. науч.-практ. конференции. Белгород. 2011. Ч. 4. С. 254—260.

10. Сеськин И.Е., Баранов А.С. Влияние суперпластификатора С-3 на формирование прочности прессованного бетона // Строительные материалы. 2013. № 1. С. 32—33.

Materialy [Constructions Materials]. 2003. No. 4, pp. 11—15. (In Russian).

4. Usherov-Marshak A.V. Additives in concrete: progress and problems. Stroitel'nye Materialy [Constructions Materials]. 2006. No. 10, pp. 8-12. (In Russian).

5. Bondyra-Orach G., Kurdovski V. Compatibility cement — superplasticizer. Modern concrete: a collection of reports of the IX International scientific-practical conference. Ukraine. Zaporozhye. 2007, pp. 77—80.

6. Tsiak M. Criterion assessment of compatibility of additives and cements calorimetry methods. Days of modern concrete: a collection of papers XI International scientific-practical conference "Slavic Forum". Ukraine. Zaporozhye.

2010, pp. 134—142.

7. Pilipenko A.S., Pashina L.D., Shcherbina S.P., Runova R.F. Concretes with superplasticizer: viability and early strength. Stroitel'nye Materialy [Constructions Materials]. 2003. No. 4, pp. 15—17. (In Russian).

8. Runova R.F., Rudenko I.I., Troyan V.V., Ivzhenko I.O., Kamenotrus S.V. To a question about the durability of plasticized concrete on the basis of slag cement. Budivel'ni materiali, virobi ta sanitarna tekhnika. 2011. No. 39, pp. 82—89.

9. Tolmachev S.N., Sopov V.P., Tolmachev D.S. On the question of the compatibility of cement concrete components with chemical additives. Innovative Materials and Technologies (XX Scientific Readings): Proceedings of the International scientific-practical conference. Belgorod.

2011. Part 4, pp. 254—260. (In Russian).

10. Ses'kin I.E., Baranov A.S. Influence of superplasticizer S-3 on formation of strength of pressed concrete. Stroitel'nye Materialy [Constructions Materials]. 2013. No. 1, pp. 32—33. (In Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.