CC BY
96УДК 666.972:666.972.53
С.Н. ТОЛМАЧЕВ, д-р техн. наук (Tolmach_serg@mail.ru), Е.А. БЕЛИЧЕНКО, канд. техн. наук (Belichenko_khadi@mail.ru)
Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет (Украина, 61002, г. Харьков, ул. Петровского, 25)
Влияние вовлеченного воздуха
на свойства дорожных бетонов и фибробетонов
Показано влияние дополнительно вовлеченного воздуха на свойства дорожного цементного бетона. Проанализированы результаты исследования различных авторов по влиянию вовлеченного воздуха на прочность бетонов. Отмечены существующие в них противоречия. Приведены новые экспериментальные результаты, показывающие, что существуют интервалы содержания вовлеченного воздуха, в которых прочность бетона снижается до 14% на каждый процент вовлеченного воздуха. Установлено, что дополнительный воздух можно вовлечь в бетон с помощью воздухововлекающих добавок или с помощью полипропиленовой фибры, при этом поровая структура бетона зависит от способа воздухововлечения. В поровой структуре бетонов с полипропиленовой фиброй, но без воздухововлекающих добавок присутствуют более мелкие поры. Их распределение равномернее, а прочность бетона снижается меньше, чем в случае пор, которые образованы за счет воздухововлекающей добавки. Это подтверждают результаты микроскопического анализа. Теоретически обоснованы причины отличия в поровой структуре бетона с фибродобавками.
Ключевые слова: дорожный бетон, фибробетон, воздухововлечение, прочность, морозостойкость, поровая структура.
Для цитирования: Толмачев С.Н., Беличенко Е.А. Влияние вовлеченного воздуха на свойства дорожных бетонов и фибробетонов // Строительные материалы. 2017. № 1-2. С. 68-72.
S.N. TOLMACHEV, Doctor of Sciences (Engineering) (Tolmach_serg@mail.ru), E.A. BELICHENKO, Candidate of Sciences (Engineering) (Belichenko_khadi@mail.ru), Kharkov National Automobile and Highway University (25, Petrovskogo Street, 61002, Kharkov, Ukraine)
Influence of Entrained Air on Properties of Road Concrete and Fibrous Concrete
The article shows the influence of additionally entrained air on the properties of road cement concrete. The results of studies of various authors concerning the the effect of entrained air on the strength of concretes are analyzed. The existing contradictions in them are noted. New experimental results, which show that there are intervals of the content of entrained air, in which the strength of concrete is reduced by 14% per each percent of entrained air, are presented. It is found that the additional air can be engaged in concrete by using air-entraining additives or using polypropylene fibers at that, the pore structure of the concrete depends on the method of air entrainment. It is proved that in the pore structure of concrete with polypropylene fibers, but without air-entraining additives, smaller pores are present. Their distribution is more uniform, and the strength of the concrete is reduced less than in the case of pores which are formed by an air-entraining agent. This is confirmed by the results of microscopic analysis. Concrete properties are improved in this case. The article gives a theoretical justification of reasons for differences in the pore structure of concrete with fibrous additives. Keywords: road concrete, fibrous concrete, air entrainment, durability, frost resistance, pore structure.
For citation: Tolmachev S.N., Belichenko E.A. Influence of entrained air on properties of road concrete and fibrous concrete. Stroitel'nye Materialy [Construction materials]. 2017. No. 1-2, pp. 68-72. (In Russian).
В мировой практике дорожного строительства большое внимание по-прежнему уделяется вопросам, связанным с повышением качества и долговечности бетонных покрытий автодорог. В связи с появлением новых, более дорогих компонентов бетонной смеси не остаются в стороне вопросы экономичности, в первую очередь себестоимости бетона. Основными показателями качества бетона являются прочность, водопоглощение, износостойкость и морозостойкость покрытий. Все они зависят не только от качества составляющих бетонной смеси, но и от формирующейся структуры, в первую очередь поровой. Управление характером поровой структуры бетона можно эффективно осуществлять путем регулирования вида и количества применяемых химических добавок и, по мнению авторов, полипропиленовой или базальтовой фибры.
Известно, что увеличение пористости бетона приводит к снижению его прочности. Поэтому при подборе состава тяжелых бетонов стараются обеспечить максимальную плотность для затвердевших бетонов. Дорожные и аэродромные бетоны являются исключением из правил, поскольку в их состав вводят химические добавки, способствующие дополнительному воздухововлечению, что приводит к некоторому снижению прочности, но обеспечивает повышение морозостойкости. Принято считать, что увеличение содержания вовлеченного воздуха на 1% приводит к снижению прочности бетона при сжатии на 4—5% [1]. Поэтому улучшение показателей можно получить за счет изменения свойств порового пространства. Например, в статье [2] показано, что применение лигно-сульфонатных пластификаторов-модуляторов (ЛПМ) в комплексе с воздухововлекающей добавкой СНВ позво-
ляет получать бетоны транспортного назначения с морозостойкостью выше, чем у бетонов, содержащих комплекс С-3+СНВ. Это, по предположению авторов, можно объяснить более мелкими и более равномерно распределенными пузырьками воздушной фазы.
Поэтому важным является не просто вовлечение дополнительного количества воздуха, но и одновременная модификация поровой структуры.
В последнее время появились результаты исследований прочности бетонов, в составе которых кроме пластифицирующей и воздухововлекающей добавок находится микронаполнитель [3]. Показано, что прочность бетонов с этими добавками из смесей с ОК=1—3 см и низким В/Ц=0,31—0,33 при изменении содержания вовлеченного воздуха меняется различным образом. Зависимость прочности бетона от содержания вовлеченного воздуха [3] приведена в табл. 1.
Эти результаты не могут не вызвать сомнения, так как в них есть очевидные противоречия. Например, при увеличении содержания вовлеченного воздуха с 5 до 7,8%
Таблица 1
Воздухововлечение, % R2c8x, МПа RU83r, МПа
6,5 51,2 4,69
5 57,6 4,83
7,8 58,8 4,86
5,4 66,4 5
5,8 65,4 4,87
6,6 49,4 4,16
С ! - УЬг1*,1Е
\Л ®
а 60
50
40
30
20
1 6 \
4,1
I об; асть 6 8
II б ^ область 9,5 12 III область
4
5
6
7
8
Количество вовлеченного воздуха, %
9 10 11 12
б 60
50
40
30
20
1 6
4,1
I обл асть 6 8
II область III область IV обл - 9,5 асть ■ V обл - 12 асть -
0 1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 Количество вовлеченного воздуха, %
11 12
Рис. 1. Изменение прочности бетонов при сжатии от количества вовлеченного воздуха: а - по данным [4]; б - по исследования авторов
2
3
прочность возрастает. С другой стороны, при меньшем увеличении воздухосодержания (5,8—6,6%) прочность падает, причем очень существенно — на 32%. Маловероятно, что эти противоречия можно объяснить различием в минеральном составе применяемых микронаполнителей. Тем более что аналогичные противоречия показаны авторами и в составах, содержащих базальтовую фибру.
Подобные различия в характере влияния воздухо-вовлечения на свойства бетона требуют соответствующих уточнений.
Рекомендуемое содержание вовлеченного воздуха в дорожных и аэродромных бетонах составляет 4—6%, что отмечается в большинстве проектов. Однако в действующем в Украине ВБН В.2.3-218-008—97 на проектирование и строительство жестких дорожных одежд указано, что объем вовлеченного воздуха в бетонах для верхнего слоя дорожного покрытия должен находиться в пределах 5—7% для тяжелого бетона и 2—7% для мелкозернистого. Это расширяет рамки рекомендуемых пределов воздухововлечения. Для нижнего слоя двухслойного покрытия эти пределы еще более расплывчаты: 3—5% для тяжелого бетона и 1—12% (!) для мелкозернистого. Важно отметить, что содержание вовлеченного воздуха до 12% в дорожных и аэродромных бетонах в принципе невозможно, так как в этом случае мы имеем дело с облегченными или даже легкими бетонами. При таком дополнительном воздухововлечении их плотность не превысит 1900—2000 кг/м3. Но если рассматривать только верхний слой покрытия, то для мелкозернистого бетона разброс 2—7% вовлеченного воздуха представляется абсурдным. Непонятно, исходя из чего назначался этот интервал воздухововлечения. Как повлияет такое содержание вовлеченного воздуха на физико-механические свойства дорожного бетона?
В последние десятилетия для изготовления различных по назначению бетонов, в том числе и дорожных, достаточно широкое применение нашли полипропиленовая и базальтовая фибра. Имеются сведения о том, что при перемешивании полипропиленовая фибра может вовлекать дополнительный воздух. Однако точные сведения о величине этого воздухововлечения, характере формируемой пористости и ее влиянии на свойства бетона отсутствуют, что также требует уточнения.
Целью приведенных исследований являлось изучение характера влияния воздухововлечения на свойства бетонов, содержащих полипропиленовую фибру и без нее.
Для оценки влияния количества вовлеченного в бетонную смесь воздуха на прочность бетона можно привести результаты проведенных исследований [4]. Количество вовлеченного воздуха в бетонах, которое регулировали с помощью изменения расхода воздухо-вовлекающей добавки, изменяли от 1,6 до 12% (рис. 1, а). Первоначально при анализе результатов были выделены три основные области, в которых изменение прочности бетона происходит по-разному.
Область I (содержание вовлеченного воздуха 1,6—6%). В этом диапазоне воздухосодержания каждый дополнительно вовлеченный процент воздуха приводит к снижению прочности в среднем на 13%. В области II при содержании вовлеченного воздуха 6—9,5% на 1% дополнительно вовлеченного воздуха прочность бетона в среднем снижается на 9%. В области III при содержании вовлеченного воздуха 9,5—12% на каждый дополнительный процент воздухосодержания прочность бетона уменьшается на 7%. Следует отметить, что во всех трех областях снижение прочности при дополнительном воздухововле-чении оказалось больше, чем принято считать.
Эти области воздухосодержания были выделены исходя из рекомендаций по воздухововлечению (оптимальным считается содержание вовлеченного воздуха
4—6%). Для более точной оценки влияния дополнительного воздухововлечения на прочность дорожных бетонов по этой зависимости следует выделить не три, а пять областей: 1,6-4,1%; 4,1-6%; 6-8%; 8-9,5% и более (рис. 1, б). Учитывая мировой опыт и рекомендации по дополнительному воздухововлечению в бетонную смесь для дорожных и аэродромных бетонов, следует рассматривать диапазон 1,6-8%, так как во всех нормативах дополнительное воздухововлечение ограничено 7%.
Можно отметить, что в интервале 1,6-4,1% прочность бетона снижается на 13,7% на каждый процент вовлеченного воздуха. В интервале 4,1-6% прочность снижается в меньшей степени - на 8%, а в следующем интервале (6-8%) на каждый процент воздухововлече-ния прочность бетона уменьшается на 10%. Поэтому наиболее опасным с точки зрения снижения прочности бетона является интервал, в котором содержание дополнительно вовлеченного воздуха составляет 1,6-4,1%.
Если рассматривать общее уменьшение прочности бетона, то при 5% вовлеченного воздуха прочность бетона снижается на 48% (по сравнению с бетоном, содержащим 1,6% воздуха, т. е. без воздухововлекающей добавки). При 3,5% вовлеченного воздуха прочность снижается на 26%. Если учитывать, что 2-3% прочности соответствуют изменению расхода цемента на 1%, то, в первом вслучае, при традиционно требуемом для дорожных бетонов воздухововлечении на уровне
5-5,5% расход вяжущего необходимо увеличить на 16-24%. При среднем содержании цемента в бетоне для верхнего слоя покрытия дорог 360-380 кг/м3 это составит 58-91 кг/м3. При стоимости цемента около 74 дол. США/т себестоимость 1 м3 бетонной смеси возрастет на 4,3-6,74 дол. США.
Исходя из данных графика (рис. 1, а) при воздухововлечении около 3,5% перерасход цемента составит примерно 37 кг/м3, или 2,64 дол. США, что значительно меньше, чем в предыдущем случае.
Следует отметить, что общеизвестной причиной снижения прочности бетонов является увеличение в первую очередь общей и открытой пористости.
^ научно-технический и производственный журнал
У А ® январь/февраль 2017 69
Таблица 2
Количество вовлеченного воздуха,% Прочность при сжатии после 28 сут Rcx, МПа Водопоглощение W мас. % Кмрз после числа циклов
200 300
3,6 43,1 2,5 1,04 0,96
5,6 36,8 2,9 1,1 0,97
Примечание. В состав бетонной смеси входит комплекс суперпластификатор + воздухововлекающая добавка.
Исследования, проведенные авторами, при научном сопровождении строительства участков бетонных дорог и площадок в период 2005—2015 гг. показали, что при содержании в бетонной смеси вовлеченного воздуха в количестве 3,4—3,7% морозостойкость бетонов соответствует марке не ниже F300 (табл. 2). Обследование этих участков в 2016 г. показало, что они находятся в удовлетворительном состоянии. Прочность бетонов с воз-духововлечением 5,6% на 15% меньше, чем бетонов с содержанием воздуха 3,5%. Водопоглощение состава с большим воздухововлечением больше на 16%, что можно объяснить частичным увеличением открытой пористости, которое сопровождает рост воздухововлечения. Коэффициенты морозостойкости после 200 и 300 циклов замораживания-оттаивания обоих составов не ниже 0,95, что выше, чем в бетонах с большим количеством воздуха.
Свойства бетонов с различным количеством вовлеченного воздуха приведены в табл. 2.
Важным следствием этих практических исследований является то, что прочность бетона состава с меньшим воздухововлечением соответствует марке М450, а с более высоким — марке М350. Кроме экономии цемента снижение количества вовлеченного воздуха позволит расширить область применения таких бетонов.
Исследования показали, что увеличение количества вовлеченного воздуха за счет традиционного применения воздухововлекающих добавок приводит также к увеличению числа открытых пор и возрастанию их среднего радиуса.
Другим способом улучшения свойств бетона, в том числе морозостойкости, является введение фибры. Однако это объясняют обычно, так же как и в [5], лучшей адгезией волокон к цементной матрице. Как было показано в исследованиях [4], применение полипропиленовой фибры приводит к дополнительному воздухо-вовлечению. В табл. 3 приведены результаты исследований по воздухововлечению в зависимости от добавок в бетонных смесях.
Данные табл. 3 показывают, что применение возду-хововлекающей добавки обеспечивает необходимый уровень содержания дополнительного воздуха (4,6% при 0,1% добавки). При введении комплекса суперпластификатор + воздухововлекающая добавка содержание вовлеченного воздуха возрастает, что связано со слабой воздухововлекающей способностью суперпластификаторов.
Установлено, что к повышению содержания вовлеченного воздуха приводит также введение полипропиленовой фибры (до 4,2%). Учитывая воздухововлекаю-щую способность всех трех добавок, их совместное введение в бетонную смесь должно привести к значительному воздухововлечению, что подтвердили результаты исследований (табл. 3) — количество воздуха возросло до 6,6%. Это количество превышает рекомендуемые пределы и может привести к значительному снижению прочности бетона, особенно если дополнительно вовлеченный воздух образует крупную пористость. Учитывая то, что полипропиленовая фибра представляет собой достаточно прочные волокна, можно предположить, что эти волокна при перемешивании будут способство-
Таблица 3
Вид и количество добавки Содержание вовлеченного воздуха, %
ВВ, 0,1% от мц 4,6
СП 0,7% + ВВ 0,1% от Мц 5,2
Ф 0,24% от Мц 4,2
СП 0,7% + ВВ 0,1% + Ф 0,24% от Мц 6,8
Примечание. ВВ - воздухововлекающая добавка Sika Mix Plus; СП - суперпластификатор Sika 2508; Ф - фибра полипропиленовая; мц - масса цемента.
вать разрушению в первую очередь крупных воздушных пузырьков.
Исследования, проведенные А. Шелудько и Дюйвисом [6], показали, что минимальная толщина пленки в водном растворе олеата натрия, образующей пузырек воздуха, составляет 40А, а в водном растворе смачивателя ОП-7 — в два раза больше, примерно 85А [6]. Толщина этих пленок в два раза больше длины молекулы ПАВ и, так же как поверхностное натяжение, зависит от концентрации ПАВ.
По данным ГОСТ 8433, при концентрации раствора ОП-7 С = 0,5% его поверхностное натяжение составляет о=35-10-3 Н/м. Для олеата натрия при С=0,1% о«30-10-3 Н/м, а при С=0,05% поверхностное натяжение увеличивается до о«40-10-3 Н/м [7].
Известно, что в устойчивой пене (которую создают с помощью пенообразователя типа олеата натрия или ОП-7) отдельные ее пузырьки со временем могут изменять свои размеры [6]. При этом размеры мелких пузырьков всегда уменьшаются, а крупных — увеличиваются. Это происходит, так как газ в мелких пузырьках испытывает большее давление, чем газ в крупных пузырьках. Такое давление направлено наружу пузырька и стремится уравняться с внешним давлением, направленным внутрь пузырька за счет диффузии газа через жидкую пленку. В соответствии с уравнением Лапласа [8] капиллярное давление возрастает с уменьшением радиуса пузырька и увеличением поверхностного натяжения:
А р = 4о/Я
Коэффициент 4 учитывает то, что пузырек имеет две поверхности — внутреннюю и внешнюю.
При неизменном о это давление зависит от радиуса, значит, с увеличением радиуса становится меньше, что приводит к возможности роста размера пузырька. И наоборот, при малых радиусах оно возрастает, происходит сжатие пузырька.
Необходимо учитывать также то, что при перемешивании бетонной смеси, содержащей пузырьки вовлеченного воздуха, наблюдается разрушение наиболее крупных пузырьков именно в силу того, что с увеличением радиуса пузырька происходит уменьшение величины капиллярного давления. При этом стабильность (устойчивость) пузырька снижается. Приложение в этот момент к пузырьку внешнего давления приводит к его разрушению. Учитывая то, что полипропиленовая фибра представляет собой волокна диаметром около 5 мкм,
Рис. 2. Структура бетона с добавками: а - увеличение 32х; б - увеличение 100х
удельное давление, оказываемое такими волокнами при перемешивании, достаточно большое и может приводить к дополнительному разрушению пузырьков вовлеченного воздуха, в первую очередь крупных. С другой стороны, фибра способствует дополнительному возду-хововлечению, но размеры этих пузырьков воздуха должны отличаться большей однородностью и быть меньшего радиуса.
Высказанное подтверждают данные изменения количества вовлеченного воздуха с разичными добавками (табл. 2). Например, при введении в состав бетонной смеси одновременно суперпластификатора, воздухо-вовлекающей добавки и фибры количество вовлеченного воздуха возрастает неаддитивно.
Данные оптической микроскопии сколов растворной части бетона, содержащих суперпластификатор в комплексе с воздухововлекающей добавкой или фиброй, подтвердили высказанное предположение о том, что введение фибры при перемешивании смеси способствует разрушению крупных воздушных пузырьков (рис. 2). Очевидно, что в бетоне, содержащем суперпластификатор Sika 2508 и воздухововлекающую добавку Sika Mix Plus, вместе с мелкими воздушными пузырьками присутствуют также крупные, которые и снижают прочность бетона (рис. 2). В отличие от этого в бетоне без Sika Mix Plus, но содержащем полипропиленовую фибру, количество вовлеченного воздуха меньше (что согласуется с данными табл. 2), и он представлен пузырьками малого диаметра (около 6 мкм).
Некоторым объяснением большей однородности и более высокой устойчивости вовлеченных фиброй воздушных пузырьков может служить то, что увеличение вязкости среды приводит к повышению устойчивости пены. Если считать, что введение воздухововлекающего ПАВ будет способствовать некоторому снижению вязкости бетонной смеси, а введение фибры приводит, как известно, к повышению вязкости, то относительно более вязкая смесь обеспечит большую стабильность содержащихся в ней воздушных пузырьков.
В рассматриваемых системах есть еще один компонент бетонной смеси, который влияет на стабильность воздушного пузырька, — это суперпластификатор. Повышению устойчивости воздушных пузырьков будет способствовать так назывыаемый эффект Гиббса, который проявляется только в средах с ПАВ [6]. Он объясняется наличием у пленки, ограничивающей пузырек, достаточно высокой вязкости в поверхностном слое. Повышенная вязкость обусловлена существованием приповерхностного двойного электрического слоя. В этом случае имеется некоторое противоречие: с одной стороны, согласно формуле Лапласа при снижении поверхностного натяжения облегчается возможность деформирования и разрушения воздушного пузырька, а с другой — установлено, что основную роль играет способность пленки повышать или понижать поверхностное натяжение при локальных деформациях. Эту спо-
Количество циклов
Рис. 3. Морозостойкость бетонов с разными добавками: 1 - состав с СП+Ф; 2 - состав с СП+ВВ
собность Гиббс называл «эффективной упругостью пленки». Она заключается в том, что если один участок пленки подвержен растяжению, то происходит увеличение его поверхности, а значит, концентрация ПАВ на этом участке снизится. Это приведет к повышению поверхностного натяжения на границе раздела фаз и, следовательно, к появлению на этом участке сжимающих усилий, приводящих к упрочнению. Этот эффект проявляется в тем большей степени, чем выше способность пленки быстро изменять поверхностное натяжение при локальном изменении концентрации. Кроме того, данный эффект практически не проявляется в растворах ПАВ, которые имеют постоянное поверхностное натяжение, не зависящее от концентрации, что характерно для ПАВ, обладающих воздухововлекающим действием. Это, например, олеат натрия или же ОП, в которых о становится неизменной при концентрациях выше 0,1%. Но он может хорошо проявляться в растворах ионоген-ных ПАВ, например суперпластификаторов. Поэтому воздушные пузырьки, вовлеченные в пластифицированную бетонную смесь за счет полипропиленовой фибры, будут более устойчивыми, чем пузырьки, образованные действием воздухововлекающей добавки. Большая устойчивость воздушных пузырьков в присутствии фибры подтверждена и в других исследованиях [9]. Авторы объясняют это лучшим сцеплением между ними и протяженными волокнами фибры.
Данные табл. 4 также подтверждают вышеизложенное. При примерно одинаковом количестве вовлеченного воздуха бетон, содержащий комплекс СП+ВВ, имеет на 2% меньшую плотность и на 11% меньшую прочность по сравнению с бетоном, содержащим комплекс СП+Ф. О меньшем содержании крупных пор свидетельствует также несколько большее водопоглощение таких бетонов.
Прямое исследование морозостойкости бетонов, содержащих указанные комплексы добавок, показало, что их морозостойкость соответствует марке F400 (рис. 3). Несмотря на то что коэффициент морозостойкости после 400 циклов испытаний у бетонов, содержащих
Таблица 4
Показатели СП+Ф+ВВ СП+Ф СП+ВВ
Воздухововлечение, % 6,6 4,6 4,8
Прочность, МПа 41,4 49,7 44,1
Плотность, кг/м3 2330 2400 2360
Истираемость, г/см2 0,3 0,25 0,3
Водопоглощение Wm, мас. % 2,8 2 2,3
СП+Ф, несколько ниже, чем у бетонов с комплексом СП+ВВ, особое внимание вызывают лучшие показатели прочности, водопоглощения и истираемости в бетонах, содержащих комплекс СП+Ф, что весьма важно для дорожных и аэродромных бетонов. В реальных условиях эксплуатации эти показатели будут способствовать повышению долговечности таких бетонов.
Проведенный расчет капиллярного давления, возникающего в воздушных пузырьках, показал, что в системе СП+ВВ средний диаметр пузырьков составляет 15 мкм, а в системе СП+Ф он уменьшен до 6 мкм (рис. 2).
По результатам, полученным авторами, поверхностное натяжение на границе раздела фаз «водный раствор ПАВ — воздух» при концентрации СП Sika 2508 1% составляет о = 0,047 Н/м. Поверхностное натяжение при концентрации воздухововлекающей добавки Sika Mix Plus 0,25% составляет о = 0,062 Н/м. Величина поверхностного натяжения водного раствора СП1%+ВВ0,25% указанных концентраций составляет о = 0,043 Н/м.
Тогда для системы СП1%+ВВ0,25% Лр=4о/Л= =4-0,043/7,5-10-6=22930 Па, или 22,9 кПа.
Для системы СП+Ф Лр=4о/Л=4-0,047/3-10-6=62666, или 62,7 кПа.
Список литературы
1. Толмачев С.Н., Бражник А.В. Снижение прочности бетона при введении воздухововлекающих добавок в бетонную смесь. Современные проблемы строительства и жизнеобеспечения: безопасность, качество, энерго- и ресурсосбережение: Сб. трудов III Всероссийской науч.-практ. конф. Якутск: Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Амосова, 2014. С. 369—373.
2. Шитиков Е.С., Кириллов А.М., Феднер Л.А., Ефимов С.Н., Самохвалов А.Б. Лигносульфонатные пластификаторы нового типа для бетонных смесей и бетонов различного назначения // Строительные материалы. 2002. № 6. С. 36—38.
3. Красиникова Н.М., Морозов Н.М., Хохряков О.В., Хозин В.Г. Оптимизация состава цементного бетона для аэродромных покрытий // Известия КГАСУ. 2014. № 2 (28). С. 166-172.
4. Бражник А.В. Монолитные дорожные цементные бетоны высокой морозостойкости с органомине-ральным комплексом и фиброй. Дисс...канд. техн. наук. Харьков, 2015. 151 с.
5. Василик П.Г., Голубев И.В. Применение волокон в сухих строительных смесях // Строительные материалы. 2002. № 9. С. 26-27.
6. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1975. 512 с.
7. Парфенова Л.Н., Труфанова М.В., Селянина С.Б. и др. Гидродинамические и поверхностно-активные свойства гуматов // Фундаментальные исследования. 2014. № 12. Ч. 7. С. 1411-1417.
8. Козлов Д.В. Основы гидрофизики. М.: МГУП, 2004. 300 с.
9. Моргун Л.В., Моргун В.Н. Влияние дисперсного армирования на агрегативную устойчивость пенобе-тонных смесей // Строительные материалы. 2003. № 1. С. 33-35.
То есть капиллярное давление в воздушных пузырьках при введении в состав бетонной смеси полипропиленовой фибры в 2,74 раза выше, чем в пузырьках, образованных воздухововлекающей добавкой. Это подтверждает большую устойчивость таких пузырьков.
Выводы.
1. Показано, что введение в состав бетонной смеси воздухововлекающих добавок приводит к снижению прочности бетонов. Выделено несколько диапазонов содержания вовлеченного воздуха, в которых на каждый процент воздухововлечения прочность бетона снижается от 8 до 13,7%. Установлено, что в наибольшей степени это касается интервала воздухововлечения 1,6-4,1%.
2. Экспериментально установлено и доказано, что уменьшение содержания вовлеченного воздуха с 5,6 до 3,5% не снижает морозостойкости бетонов при 300 циклах испытаний, но повышает их прочность и снижает водопоглощение на 16%.
3. Выявлено, что применение полипропиленовой фибры вместо воздухововлекающей добавки позволяет обеспечить необходимое воздухововлечение при одновременном улучшении эксплуатационных свойств бетона. Это обусловлено формированием более однородной и мелкопористой поровой структуры за счет действия введенной фибры. Подтверждено, что применение полипропиленовой фибры позволяет при необходимости уменьшить расход воздухововлекающей добавки.
4. Теоретически обосновано и расчетным путем доказано положительное влияние суперпластификаторов совместно с полипропиленовой фиброй на повышение стабильности существования воздушных пузырьков по сравнению с системой суперпластификатор - воздухо-вовлекающая добавка.
References
1. Tolmachev S.N., Brazhnik AV. Decrease in durability of concrete at introduction of the airinvolving additives to concrete mix. Modern problems of construction and life support: safety, quality, power- and resource-saving: collection of works III of the All-Russian scientific and practical conference. Yakutsk: Severo-Vostochnyi federal'nyi uni-versitet im. M.K. Amosova. 2014. pp. 369-373. (In Russian).
2. Shitikov E.S., Kirillov A.M., Fedner L.A., Efimov S.N., Samokhvalov A.B. Lignosulfonatny softeners of new type for concrete mixes and concrete of different function. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2002. No. 6. pp. 36-38. (In Russian).
3. Krasinikova N.M., Morozov N.M., Khokhryakov O.V., Khozin V.G. Optimization of composition of cement concrete for airfield coverings. Izvestiya KGASU. 2014. No. 2 (28), pp. 166-172. (In Russian).
4. Brazhnik G.V. High frost resistance monolithic road cement concrete with a organomineral complex and fibers. Cand. Diss. (Engineering). Kharkov. 2015. 151 p.
5. Vasilik P.G., Golubev I.V. Use of fibers in dry construction mixes. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2002. No. 9, pp. 26-27. (In Russian).
6. Voyutskii S.S. Kurs kolloidnoi khimii [Course of colloidal chemistry]. Moscow: Khimiya, 1975. 512 с.
7. Parfenova L.N., Trufanova M.V., Selyanina S.B. i dr. Hydrodynamic and surface-active properties of humates. Fundamental'nye issledovaniya. 2014. No. 12. Vol. 7, pp. 1411-1417. (In Russian).
8. Kozlov D.V. Osnovy gidrofiziki [Fundamentals of hydro-physics]. Moscow: МGYP, 2004. 300 p.
9. Morgun L.V., Morgun V.N. Influence of disperse reinforcing on aggregate stability of foam-concrete mixes. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2003. No. 1, pp. 33-35. (In Russian).
