Влияние некоторых гидрофобизирующих добавок на изменение
прочности цементного камня
Несветаев Г.В., Козлов А.В., Филонов И.А.
В свое время для увеличения сроков хранения цементов была
предложена серия добавок, получивших название «гидрофобизирующие» [1], а также выпускались промышленными партиями цементы, в состав которых указанные добавки были введены в процессе производстве цемента (цементы с индексом «ГФ» по ГОСТ 10178). В настоящее время в связи с широким применением сухих строительных смесей (ССС) проблема повышения сроков гарантийного хранения смесей на основе портландцемента вновь приобретает актуальность. Одно из возможных направлений решения вопроса увеличения гарантийного срока хранения ССС - использование для их приготовления портландцементов с индексом «ГФ», либо введение в их состав гидрофобизирующих добавок для предотвращения гидратации в процессе хранения за счет сорбционного увлажнения. При использовании гидрофобизирующих добавок, согласно ГОСТ 24211, возможны дополнительные эффекты: замедление скорости схватывания и твердения; снижение прочности и тепловыделения; повышение морозостойкости и коррозионной стойкости бетонов и растворов, при этом ГОСТ 24211 не регламентирует величину указанных эффектов. Воздухововлечение в бетонную смесь зависит от многих факторов и оказывает влияние практически на все свойства бетона [2-5], в частности, при воздуховолечении происходит снижение прочности бетона примерно на 5% на каждый процент вовлеченного воздуха. Важную роль играет минеральная составляющая вяжущего в обеспечении воздухововлечения в повышенных объемах [6]. Вовлеченный воздух способствует росту морозостойкости [8], в связи с чем исследование влияния гидрофобизирующих добавок на процесс воздухововлечения и выявление возможных способов регулирования дополнительного воздухововлечения при использовании
гидрофобизирующих добавок представляет актуальную задачу.
Изучено влияние двух групп гидрофобизирующих добавок серии ГМД, полученных в результате переработке торфа. В первой группе (ГМД0) рабочие дозировки составляли от 1 до 3% массы цемента, во второй - 0,2 и
0,3%. Для устранения эффекта дополнительного воздухововлечения в состав смеси при ее приготовлении вводились добавки-пеногасители. Испытания выполнялись на образцах, приготовленных по ГОСТ 30744. Для выявления влияния процесса перемешивания на воздухововлечение в сериях 3 и 8
* *
(табл.) готовились параллельно серии Зр и 8р с ручным перемешиванием по ГОСТ 310.4. По каждому составу определялись предел прочности на сжатие R и общая пористость P в возрасте 28 сут. Дополнительное воздухововлечение определялось как разность общей пористости эталонного состава РЭ (без добавок) и общей пористости Pi составов, содержащих добавки AP = Pi - P Э. Для выявления возможных дополнительных, помимо воздухововлечения, факторов сопоставлялись значения прочности фактические Rфакт и расчетные Rtc^, учитывающие снижение прочности относительно эталона за счет воздухововлечения по ф.(1). Результаты испытаний представлены в таблице и на рисунке.
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что в основном эффект снижения прочности при применении гидрофобизирующих добавок можно рассматривать как последствие дополнительного воздухововлечения в смесь в процессе ее приготовления. Однако, поскольку в проведенной серии исследований в ряде случаев отмечается более резкое снижение предела прочности бетона, чем это следовало бы ожидать, исходя из известной среднестатистической зависимости [5]
f = exp(-5,15^Р), (1)
КЭ
необходимо констатировать возможность проявления других эффектов на предел прочности.
Таблица
Результаты испытаний образцов
Состав
Свойства бетона в возрасте 2S, сут.
Пористость P, % Предел прочности на сжатие R,
Общая Дополнител ьная АР = Pi - P э МПа % R факт Rтеор, МПа R факт Rтеор, % от R Э
Э 18,5 0 51,3 100 0 0
2 27,3 8,7 25,6 49,9 -7,1 -13,8
3 25,6 7,1 29,8 58,1 -5,8 -11,3
3р* 20,1 1,6 45,7 89,1 -1,5 -2,9
3Д 19,8 1,3 53,6 104,5 5,5 10,7
4 23,2 4,6 39,4 76,8 -1,0 -1,9
5 31,1 12,6 23,5 45,8 -3,3 -6,4
6 30,0 11,4 25,5 49,7 -2,9 -5,6
7 31,3 12,9 19,5 38,0 -7,0 -13,6
8 32,1 13,6 17,6 34,3 -7,9 -15,4
8А 20,5 2,0 49,0 95,5 2,8 5,5
8Д 19,7 1,2 49,0 95,5 0,6 1,2
~ * 8р 22,2 3,7 39,5 77,0 -3,0 -5,8
8Per 19,8 1,3 47,5 92,6 -0,5 -1,0
Примечания: р - ручное перемешивание (по ГОСТ 310.4) смеси; А -смесь, приготовленная по ГОСТ 30744, с добавкой-пеногасителя Agitan; Д
- то же, с добавкой-пеногасителя Delfoam, Per - то же, с добавкой-пеногасителя Peramin; Яфакт - фактическое значение прочности, МПа; Ктеор
- по ф.(1)
А, Д, Per - составы, содержащие пеногасители соответственно Agitan, Delfoam, Peramin; exp(-5,15P) - по формуле (1); Общая - единая для всех
статистическая зависимость — = exp(-7,05^Р).
у = 0-7,О5х
^ = 0,9588
♦ э
■ Д>1%
■ Д>1%, Р
■ Д>1%, Д
• 0,20%
▲ 0,30%
▲ 0,3% А Ж 0,3% Д
▲ 0,3% Рег
▲--0,3% р ----ехр(-5,15ДР)
Общая
Дополнительная пористость
Рис. 1 - Относительная прочность бетона в зависимости от величины
дополнительной пористости Возможной причиной является негативное влияние добавок на процессы гидратации и, следовательно, прочность, поскольку, как известно, прочность определяется не только пористостью, но и количеством и прочностью кристаллических контактов. Негативное влияние добавок на эти факторы могут привести к снижению прочности. Если рассматривать только те негативные результаты, в которых фактическое значение прочности уменьшается относительно расчетного (с учетом дополнительной пористости) более, чем на 5%, т.е. не более, чем на 2,6 МПа (п. 2.1.2 ГОСТ 24211), то, согласно представленным в табл. данным, к этой группе относятся
*
составы 2,3,6 и 7,8. Поскольку, например, в серии 3р при ручном перемешивании отмечается незначительное отклонение прочности, которое
*
может рассматриваться, как ошибка измерения, а в серии 8р отмечается снижение прочности, позволяющее предположить дополнительный, помимо воздухововлечения, эффект, то для подтверждения либо отрицания возможного негативного влияния гидрофобизирующих добавок серии ГМД
на процесс гидратации необходимы целенаправленные исследования [9]. Литература
1. Хигерович М.И., Байер В.Е. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов М.: Стройиздат, 1979. - 125 с.
2. А. М. Невилль Свойства бетона. М.: Изд-во литературы по строительству, 1972
3. Добавки в бетон /В.С. Рамачандран, р. Ф. Фельдман, М. Коллепарди и др. М.: Стройиздат, 1988
4. Курочка П.Н., Гаврилов А.В. Бетоны на комплексном вяжущем и
мелком песке [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, №1. - Режим доступа:
http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
5. Manning D/J/ Where Have All Bubbles Gone?// Concrete International: 99.
- 1980.
6. Моргун В.Н. Роль расширяющих добавок в управлении свойствами
пенобетонов[Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2008, №3. - Режим доступа:
http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
7. Несветаев Г.В. Бетоны: учеб.-справ. пособие. - Ростов н/Д: Феникс, 2013. - 381 с.
8. Powers, T.C., Helmut, R.F. Theory of Volume Changes in Hardened Portland Cement Pastes During Freezing. Proc. Highway Res. Board 32:285.-1953
9. Несветаев Г.В. Некоторые методы оценки совместимости добавок и цементов при проектировании составов//Сухие строительные смеси. -2008. - №1. - С. 60 - 61
10. ГОСТ 24211-2003 «Добавки для бетонов и строительных растворов.
Общие технические условия». М.: 2004 - 9 с.