CC BY
23УДК 666.972.16
И.Е. СЕСЬКИН, канд. техн. наук, А.С. БАРАНОВ, инженер (geleont@mail.ru), Самарский государственный университет путей сообщения
Влияние суперпластификатора С-3 на формирование прочности прессованного бетона
В промышленной технологии мелкоштучных изделий прессование используется для придания им определенной геометрической формы и отчасти для уплотнения бетонной смеси.
Однако прессование бетонной смеси помимо решения основной технологической задачи способствует существенному изменению характера протекания процесса гидратации, структурообразования, что соответственно приводит к улучшению механических показателей бетона. При уплотнении бетона прессованием на стадии образования коагуляционной структуры удаляется часть несвязанной воды, происходит сближение твердых частиц бетона, что приводит к увеличению плотности и соответственно прочности. Однако при кратковременном (продолжительность не более 15 с) прессовании удалить лишнюю, не участвующую в процессе гидратации воду технически представляется невозможным. Этого можно достичь введением в бетонную смесь суперпластификатора, который позволяет уменьшить расход воды, не снижая ее подвижности.
Влияние пластифицирующих добавок на свойства обычного (непрессованного) бетона достаточно полно изучено [1—3]. Исследованиям их действия применительно к прессованному бетону до настоящего времени должного внимания не уделялось.
Целью настоящей работы является исследование влияния суперпластификатора С-3 на прочность прессованного бетона в возрасте 28 сут. Экспериментальные исследования были построены таким образом, чтобы судить о влиянии суперпластификатора и прессования отдельно на прочность цементного камня, цементно-песчаного раствора и бетона. Расход суперпластификатора принимали в количестве 0,5 и 1% от расхода цемента, водоцементное отношение — 0,4, а величина прессующего давления (интенсивность прессования) составляла 6, 12, 24 МПа. Такой диапазон давления
прессования был обоснован исходя из применяемого в настоящего время прессующего оборудования, используемого для производства мелкоштучных изделий. В зависимости от мощности оборудования и размеров изделия их формование осуществляется давлением от 6 до 20 МПа. Все опытные образцы, как прессованные, так и контрольные, предварительно уплотнялись вибрированием.
Результаты экспериментальных исследований, приведенные в таблице, показывают, что кратковременное прессование способствует увеличению плотности цементного камня от 3 до 6%. Но даже такой незначительный рост плотности приводит к повышению прочности исходного цементного камня в 1,39 раза. Введение в исходное цементное тесто пластификатора С-3 позволяет увеличить прочность исходного цементного камня почти в 1,5 раза (рис. 1). Такое увеличение прочности было достигнуто при введении в цементное тесто пластификатора в количестве 1%. При уменьшении расхода пластифицирующей добавки до 0,5% ее влияние на прочность цементного камня существенно снижается.
Опыты также показали, что прессование позволяет значительно увеличить прочность цементного камня. Наибольший прирост прочности цементного камня наблюдается в интервале давлений от 0 до 12 МПа, дальнейшее увеличение давления не приводит к заметному повышению прочности. В то же время следует отметить, что одновременное действие прессования и пластификатора позволяет активно влиять на формирование прочности цементного камня. При оптимальном соотношении указанных факторов достигается увеличение прочности исходного цементного камня более чем в два раза.
Результаты экспериментальных исследований, представленные на рис. 2, свидетельствуют о том, что прессование цементно-песчаного раствора состава
50 2
40
30 | I | 1
Давление прессования, МПа
Рис. 1. Влияние величины давления прессования и количества пластифицирующей добавки на прочность цементного камня при расходе С-3: 1 - 0%; 2 - 0,5%; 3 - 1%
Испытываемый материал Расход С-3, % от массы цемента Плотность (кг/м3) при давлении прессования, МПа
0 6 12 24
Цементный камень 0 1922 1987 1993 2040
0,5 1990 2002 2030 2051
1 2008 2020 2109 2100
Цементно- песчаный раствор 0 2097 2256 2300 2329
0,5 2121 2306 2325 2351
1 2155 2335 2409 2509
Бетон 0 2410 2437 2474 2526
0,5 2415 2448 2500 2565
1 2440 2463 2494 2577
jVJ ®
научно-технический и производственный журнал 32 январь 2013
55 50 45 и 40
I 40
.а
8 зо
I
I 25 1=
20
70 65 60
га 55
о
§ 45
X
о
£ 40
35 30
3
0 6 12 18 24
Давление прессования, МПа
Рис. 2. Влияние на прочность цементно-песчаного раствора величины давления прессования и количества пластифицирующей добавки: 1 - исходного раствора; 2 - раствора с пластифицирующей добавкой 0,5%; 3 - то же, 1%
0 6 12 18 24
Давление прессования, МПа
Рис. 3. Влияние на прочность бетона интенсивности прессования и количества пластифицирующей добавки С-3: 1 - 0%; 2 - 0,5%; 3 - 1%
Ц:П=1:1,5 приводит к увеличению его плотности. Прирост плотности составляет до 11%, а увеличение прочности почти в два раза. Такое увеличение было достигнуто при прессовании исходного раствора давлением 24 МПа. Примерно эквивалентное увеличение прочности было достигнуто и при введении в исходный цементно-песчаный раствор пластифицирующей добавки. Так, при введении в исходный раствор пластификатора С-3 в количестве 0,5% от расхода цемента и сокращении на 10% количества воды затворения, было достигнуто увеличение прочности в 1,87 раза. При совокупном же действии двух рассматриваемых факторов (прессования и пластификатора С-3) удается повысить прочность исходного цементно-песчаного раствора более чем в три раза. Указанное увеличение было достигнуто при прессовании цементно-песчаного раствора давлением 24 МПа и концентрации добавки 0,5%.
Бетон как более неоднородный материал по сравнению с цементным камнем и цементно-песчаным раствором менее чувствителен к влиянию прессования и введению пластифицирующей добавки. Представленные на рис. 3 опытные данные свидетельствуют о том, что прессование исходного бетона способствует незначительному повышению плотности, что в свою очередь приводит к увеличению его прочности в 1,3 раза. Введение же в исходный бетон пластифицирующей добавки при одновременном снижении количества воды затворения приводит к увеличению прочности примерно на 20%.
Если же рассматривать увеличение прочности исходного бетона от совместного действия изучаемых факторов, можно констатировать, что совместное их действие приводит к увеличению прочности исходного бетона более чем в 1,5 раза. Наибольший эффект от пластифицирующей добавки достигается при введении ее в состав бетона в количестве 0,5 % от расхода цемента, дальнейшее увеличение ее количества не приводит к росту его прочности.
Подводя итог вышеизложенному, следует сделать выводы:
• прессование цементного камня, цементно-песчаного раствора и бетона приводит к значительному изменению их прочностных характеристик;
• использование пластификатора С-3 и прессования бетона позволяет более чем на 50% увеличить его прочность.
Ключевые слова: пресс-бетон, прессование, суперпластификатор С-3, прочность, цементный камень, цементно-песчаный раствор, бетон.
Список литературы
1. Демьянова В.С., Калашников В.И., Ильина И.Е. Сравнительная оценка влияния отечественных и зарубежных суперпластификаторов на свойства цементных композиций // Строительные материалы. 2002. № 9. С. 4-6.
2. Борисов А.А., Калашников В.И., Ащеулов П.В. Классификация реакционной активности цементов в присутствии суперпластификаторов // Строительные материалы. 2002. № 1. С. 10-12.
3. Бабков В.В., Сахибгареев Р.Р., Чуйкин А.Е., Анва-ров Р.А., Комохов П.Г. Особенности структуро-образования высокопрочного цементного камня в условиях длительного твердения // Строительные материалы. 2003. № 10. С. 42-43.
Г; научно-технический и производственный журнал
январь 2013 33
