CC BY
28
Влияние дозировки редиспергируемых порошков на свойства мелкозернистого бетона после многократного замораживания-
оттаивания
1 2 Г.В. Несветаев , А.В. Долгова
2
2
1 Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону Ростовский государственный университет путей сообщения, Ростов-на-Дону
Аннотация: Введение РПП до 3% от массы сухой бетонной смеси сопровождается снижением предела прочности мелкозернистого бетона на сжатие в возрасте 28 суток до 37%, а после 75 циклов замораживания и оттаивания до 46%. Снижение предела прочности на растяжение при изгибе в возрасте 28 суток составило до 25%, после 75 циклов - до 23%. Зависимость начального модуля упругости бетона от предела прочности на сжатие практически не изменяется после 75 циклов замораживания-оттаивания. Зависимость сцепления МЗБ с бетонным основанием с ростом дозировки РПП неоднозначная. Максимальное повышение сцепления с бетонным основанием после 28 суток твердения в НУ и после 75 циклов замораживания-оттаивания составило 26%. Повышение дозировки РПП до 3% приводит к снижению начального модуля упругости МЗБ до 26% после 28 суток твердения в НУ и до 32% после 75 циклов замораживания-оттаивания.
Ключевые слова: сухие строительные смеси, редиспергируемые полимерные порошки, сцепление с основанием, модуль упругости, предел прочности, циклы замораживания и оттаивания.
Широко применяемые при производстве строительных работ для получения строительных растворов различного назначения сухие строительные смеси (ССС) как правило, содержат в составе редиспергируемый полимерный порошок (РПП), который, по декларации производителей, улучшает свойства строительных растворов [1-6]. Изучено влияние дозировки РПП на свойства строительного раствора (мелкозернистого бетона - МЗБ) после 28 суток твердения в нормальных
условиях (НУ) и после 75 циклов замораживания-оттаивания по первому методу ГОСТ 10060 (Приложение Ж СП28.13330).
Оценка влияния вида цемента и модифицирующих добавок на свойства МЗБ после 75 циклов замораживания-оттаивания произведена с использованием следующих материалов:
- ЦЕМ I 42,5 Н ЗАО «Подгоренский цементник» (ПЦ-1), ЦЕМ I 52,5 Н ЗАО «Осколцемент» (ПЦ-2), ЦЕМ I 42,5 Н СС АО «Подольск-Цемент» (ПЦ-3);
- водоудерживающая добавка - Яи110се11е 75 ЯТ 50000 (ВУ) в количестве 0,25% от массы ССС;
- редиспергируемый порошок УтауП 06 Р (РП-3), УтауП БЬ 11 Р (РП-4), УтпараБ 4042 Н (РП-5) в количестве до 3% от массы ССС.
Таблица № 1
Результаты определения строительно-технических свойств МЗБ
Строительно-технические свойства МЗБ, МПа
Дозировка РПП, % и к ° /
ПЦ-1 + РП-3 ПЦ-2 + РП-4 ПЦ-3+РП-5
¡л « к Я Яг Е0 Я сц Я75/ Я28 Я Яг Е0 Я сц Я75/ Я28 Я Яг Е0 Ясц Я75/ Я28
0 28 с 4,29 11975 1,06 21 5,43 13810 т 4,12 11530 0,87
75 ц 0 4 2
15,9 5,01 3 3 1,24 1,18 21,6 5,32 3 3 1,24 ,2 4,35 0 ^ 2 0,98 1,12
1 28 с 10,5 3,74 10010 17,2 4,64 12553 6!'! 3 4,06 11096 т
75 ц 0 7 3
12,0 4,27 3 ^ 0 1,07 0,91 00~ 4,64 9 ил 2 1,29 1,09 13,7 4, 4 о 1,27
2 28 с 12,7 4,28 10320 0,64 13,4 4,17 10382 3 4, 10097 1,12
75 ц 9 9 9903
11,6 4,15 3 ю 0 1,14 1,78 14,0 4,41 3 0 1,29 0,92 12,0 о 4, 0,96 0,85
3 28 с 10,9 3,59 8885 0,59 3 4, 10270 1,22 3 9475 1,16
75 ц 8932 4 9773
го о" 3,87 1,15 1,95 11,7 4,09 3 о 0,58 0,48 11,5 4,26 1,12 0,97
Во всех составах соотношение Ц: П принято 35:65. Изучено влияние дозировки РПП на такие свойства МЗБ, как предел прочности на сжатие Я по ГОСТ 310.4, предел прочности на изгиб по ГОСТ 310.4, начальный модуль упругости Е0 посредством измерения динамического модуля упругости ультразвуковым методом с последующим пересчетом [7], сцепление с бетонным основанием Ясц по ГОСТ 31356. Результаты испытаний представлены в табл.1.
На рис. 1 представлена зависимость предела прочности на растяжение при изгибе от предела прочности на сжатие = Г (Я).
Рис. 1. - Зависимость предела прочности МЗБ на растяжение при изгибе от предела прочности на сжатие НУ - в возрасте 28 суток; Б после 75 циклов замораживания-оттаивания
Из представленных в табл. 1 и на рис. 1 данных очевидно:
- зависимость = Г (Я) после 75 циклов замораживания-оттаивания несколько отличается от начальной после 28 сут твердения в НУ и характеризуется более низким значением показателя Я (0,77 против 0,91); -
- как известно, величина (1 - Я ) характеризует процент дисперсии, который
нельзя объяснить регрессией, после 28 сут твердения в НУ это значение составляет менее 10%, в связи с чем можно утверждать, что предел прочности на изгиб практически однозначно определяется пределом прочности МЗБ на сжатие;
- после 75 циклов замораживания-оттаивания величина (1 - R2) составила более 20%, что свидетельствует о влиянии некоторых других факторов, помимо предела прочности на сжатие, на зависимость Rf = Г после 75 циклов замораживания-оттаивания. Анализ зависимостей, представленных на рис. 1 показал их хорошее соответствие аналогичным зависимостям для МЗБ [8 - 10].
На рис. 2 и 3 представлены зависимости изменения предела прочности модифицированных МЗБ от дозировки РПП после 75 циклов замораживания-оттаивания. За относительную прочность принято отношение предела прочности после 75 циклов замораживания-оттаивания к пределу прочности после 28 сут твердения в НУ.
о
£ 0,85
0,8 -\-1-1-1-1-1-1-1
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Доза РПП, %
Рис. 2. - Влияние дозировки РПП на изменение предела прочности на изгиб МЗБ после 75 циклов замораживания-оттаивания ПЦ-1; ПЦ-2; ПЦ-3 - цементы
Рис. 3. - Влияние дозировки РПП на изменение предела прочности на сжатие МЗБ после 75 циклов замораживания-оттаивания ПЦ-1; ПЦ-2; ПЦ-3 -цементы; Lim - допустимое снижение прочности по ГОСТ 10060
Из представленных на рис. 2 и 3 данных следует:
- характер изменения предела прочности на изгиб и сжатие с увеличением дозировки РПП у ПЦ-1 и ПЦ-3 похожий, у ПЦ-2 качественно отличается;
- общей тенденцией является снижение предела прочности МЗБ на сжатие при увеличении дозировки РПП после 75 циклов замораживания и оттаивания, причем предельная дозировка РПП, при которой происходит снижение предела прочности на сжатие ниже 95%, зависит от вида цемента;
- изменение предела прочности на изгиб на базе 75 циклов испытаний позволяет утверждать, что значительного развития деструктивных процессов не наблюдается;
- дозировка РПП до 2,5 % независимо от вида ПЦ практически не ухудшает прочностные показатели МЗБ после 75 циклов замораживания-оттаивания. Анализ результатов, представленных на рис. 2,3 показал, что известные закономерности изменения свойств бетонов, в т.ч. мелкозернистых, в т.ч.
полученных из ССС, в т.ч. с применением различных модификаторов [11 -13, 16,17], в принципе сохраняются и для исследованных МЗБ.
На рис. 4 представлено изменение величины начального модуля упругости МЗБ от предела прочности на сжатие после 28 сут твердения в НУ и после 75 циклов замораживания-оттаивания.
Рис. 4. - Зависимость начального модуля упругости МЗБ от предела прочности на сжатие НУ - после твердения 28 сут в НУ;
Б - после 75 циклов замораживания-оттаивания
Из представленных на рис. 4 данных очевидно, что 75 циклов замораживания-оттаивания практически не повлияли на характер зависимости модуля упругости МЗБ от предела прочности на сжатие, что подтверждает высказанное выше положение о том, что 75 циклов замораживания-оттаивания практически не нарушили структуру исследованных МЗБ. Анализ зависимости начального модуля упругости от предела прочности на сжатие исследованных МЗБ показал полное соответствие полученным ранее данным о количественном изменении начального модуля упругости МЗБ с модифицирующими добавками, в т.ч. РПП [14,15].
На рис. 5 представлена зависимость сцепления МЗБ с бетонным основанием от предела прочности бетона на растяжение при изгибе.
1,8 1,6
1,4
01
I 1 01
0,8 0,6 0,4
у = 0,2855х0'9119
№ = 0,1435
О
■ ■ о " -_---*
9- —-—---- О
о у = 0,4612х°'5адб № = 0,0485
о
о ■ 1111111
О НУ ■ Р
3,5 4 4,5 5 5,5 б
Предел прочности на растяжение при изгибе, МПа
6,5
Рис. 5. - Зависимость сцепления МЗБ с бетонным основанием от предела
прочности на растяжение при изгибе
Из представленных на рис. 5 данных следует:
- отсутствует четкая зависимость между пределом прочности МЗБ на растяжение при изгибе и сцеплением с бетонным основанием;
- отмечается увеличение сцепления с бетонным основанием после 75 циклов по сравнению со значением сцепления в возрасте 28 суток в зависимости от вида цемента и дозировки РПП от 8 до 49%.
На рис. 6,7 представлена зависимость сцепления МЗБ с бетонным основанием от дозировки РПП.
Из представленных на рис. 6,7 данных следует:
- все испытанные составы независимо от вида цемента, дозировки РПП и условий выдерживания соответствуют классу С-1;
- составы на ПЦ-1 и ПЦ-3 соответствуют классу С-2 после 75 циклов замораживания-оттаивания;
1,6
1.4
1,2
0,8
0,6
0,4
п
\ □
• :
т ^ \ д \
О \ \ V.
11111
О НУ-ПЦ-1 - • - ПЦ-1 □ НУ-ПЦ-2
Д НУ-ПЦ-3
■С-1
■ С-2
0,5
1,5
Доза РПП, %
2,5
Рис. 6. - Зависимость сцепления МЗБ с бетонным основанием от дозировки РПП С-1; С-2 - соответственно сцепление с основанием 0,5 и 1 МПа
Рис. 7. - Зависимость относительного сцепления МЗБ с бетонным основанием от дозировки РПП
- циклическое замораживание-оттаивание на базе 75 циклов практически не оказало негативного влияния на величину сцепления с основанием, за исключением ПЦ-2 при дозировке РПП 3%;
- резкое повышение относительного сцепления составов на ПЦ-1 связано не с повышением сцепления после замораживания-оттаивания, а с понижением сцепления с ростом дозы РПП после 28 сут твердения в НУ;
- повышение дозы РПП до 2-3 % в зависимости от вида цемента не влияет негативно на величину сцепления МЗБ с основанием после 75 циклов замораживания-оттаивания.
Выводы.
1. При введении РПП до 3% от массы сухой бетонной смеси МЗБ выявлено снижение предела прочности на сжатие в возрасте 28 суток до 37%, после 75 циклов до 46%, снижение прочности на растяжение при изгибе в возрасте 28 суток до 25%, после 75 циклов - до 23%;
2. Увеличение дозировки РПП до 3% снижает начальный модуль упругости МЗБ до 26% в возрасте 28 суток, а после 75 циклов замораживания-оттаивания до 32%.
3. 75 циклов циклического замораживания-оттаивания не оказывают негативного влияния на величину сцепления МЗБ с бетонным основанием.
Литература
1. Безбородов В.А., Белан В.И., Мешков П.И., Нерадовский Е.Г. Сухие смеси в современном строительстве - Новосибирск, 1998. - 94 с.
2. Корнеев В.И., Зозуля П.В. Сухие строительные смеси (состав, свойства): учеб. пособие. - М.: РИФ «Стройматериалы», 2010. - 320 с.
3. Шаменская Е.А., Орлова Т.Н. Плиточные сухие клеи и системы // Строительные материалы. 1999. №7-8. С. 14-16.
4. Цюрбригген Р., Дильгер П. Дисперсионные полимерные порошки - особенности поведения в сухих строительных смесях // Строительные материалы. 1999. №3. С. 10-13.
5. Захезин А.Е., Черных Т.Н., Трофимов Б.Я., Крамра Л.Я. Влияние редиспергируемых порошков на свойства цементных строительных растворов // Строительные материалы. 2004. №10. С. 6-8.
6. Голунов С. А. Модификация плиточных клеев редисперсионными полимерными порошками VINNAPAS // Строительные материалы. 2004. №3. С. 47-50.
7. Несветаев Г.В. Бетоны: учебно-справочное пособие. 2-е изд., перераб и доп. Ростов-на-Дону: Феникс, 2013. - 381 с.
8. Несветаев Г.В., Базоев О.К. Новая серия добавок в бетон производства НПП «Ирстройпрогресс» // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: Материалы 4-й межд. конф. Ростов-на-Дону: РГСУ, 2006. - С. 319-326.
9. Бычкова О.А. Клей быстрой фиксации на основе гипсоглиноземистого расширяющегося цемента и портландцемента // Инженерный вестник Дона, 2018, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5102
10. Бычкова О.А. Быстротвердеющие стяжки на основе гипсоглиноземистого расширяющегося цемента и портландцемента // Инженерный вестник Дона, 2018, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5103
11. Кудяков А.И., Зиновьев А.А., Дворянинова Н.В. Морозостойкие кладочные растворы пониженной плотности с добавками микрокремнезема и омыленного таллового пека // Вестник ТГАСУ. 2008. №4. С. 99-105.
12. Кудяков А.И., Белых С.А., Даминова А.М. Смеси сухие растворные цементные с микрогранулированной воздухововлекающей
добавкой // Строительные материалы. 2010. №1. С. 52-54.
13. Серова Р.Ф., Кожас А.К. Влияние модифицирования на морозо-и коррозиестойкость цементных материалов // Фундаментальные исследования. 2012. №9. С. 690-693.
14. Применение модификаторов с целью управления модулем упругости бетона / Новые научные направления строительного материаловедения: Академические чтения РААСН. - Белгород, 2005. - ч.2. -С. 51-57.
15. Несветаев Г.В., Ужахов М.А. Некоторые вопросы оценки качества клеев для плитки // ALITinform: Цемент. Бетон. Сухие смеси.2007. №1. С. 64-66.
16. Ohama, Y. Handbook of polymer-modified concrete and mortars. Noyes Publications, Japan, 1995. 227 p.
17. Rajgelj, S. Cohesion aspects in rheological behavior of fresh cement mortars // Mater. et constr. 1985. №104. pp. 109-114.
References
1. Bezborodov V.A., Belan V.I., Meshkov P.I., Neradovskij E.G. Suxie smesi v sovremennom stroitel'stve [Dry mixes in modern construction]. Novosibirsk, 1998. 94 p.
2. Korneev V.I., Zozulya P.V. Suxie stroitel'ny'e smesi (sostav, svojstva): ucheb. posobie [Dry mixes (composition, properties): studies. benefit]. M.: RIF «Strojmaterialy'», 2010. 320 p.
3. Shamenskaya E.A., Orlova T.N. Stroitel'ny'e materialy'. 1999. №7-8. pp. 14-16.
4. Czyurbriggen R., Dil'ger P. Stroitel'ny'e materialy'. 1999. №3. pp. 10-13.
5. Zaxezin A.E., Cherny'x T.N., Trofimov B.Ya., Kramra L.Ya. Stroitel'ny'e materialy'. 2004. №10. pp. 6-8.
6. Golunov S.A. Stroitel'ny'e materialy'. 2004. №3. pp. 47-50.
7. Nesvetaev G.V. Betony': uchebno-spravochnoe posobie. 2-e izd., pererab i dop. [Concrete: a training and reference manual] Rostov-na-Donu: Feniks, 2013. 381 p.
8. Nesvetaev G.V., Bazoev O.K. Beton i zhelezobeton v tret'em ty'syacheletii: Materialy' 4-j mezhd. konf. Rostov-na-Donu: RGSU, 2006. pp. 319-326.
9. By'chkova O.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5102
10. By'chkova O.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2018, № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5103
11. Kudyakov A.I., Zinov'ev A.A., Dvoryaninova N.V. Vestnik TGASU. 2008. №4. pp. 99-105.
12. Kudyakov A.I., Bely'x S.A., Daminova A.M. Stroitel'ny'e materialy'. 2010. №1. pp. 52-54.
13. Serova R.F., Kozhas A.K. Fundamental'ny'e issledovaniya. 2012. №9. pp. 690-693.
14. Novy'e nauchny'e napravleniya stroitel'nogo materialovedeniya: Akademicheskie chteniya RAASN. Belgorod, 2005. ch.2. pp. 51-57.
15. Nesvetaev G.V., Uzhaxov M.A. ALITinform: Cement. Beton. Suxie smesi. 2007. №1. pp. 64-66.
16. Ohama, Y. Handbook of polymer-modified concrete and mortars. Noyes Publications, Japan, 1995. 227 p.
17. Rajgelj, S. Mater. et constr. 1985. №104. pp. 109-114.
