УДК 691.545

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ МИКРОКРЕМНЕЗЁМА

Кошкин Андрей Геннадиевич1, Коровкин Марк Олимпиевич2, Уразова Алина Андреевна3, Ерошкина Надежда Александровна4
1ООО «Жилстрой» г. Пенза, технолог
2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент
3ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», студент
4ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., инженер-исследователь

Аннотация
Приводятся результаты исследования комплексной добавки на основе микрокремнезёма. Показано, что совместное применение микрокремнезёма и суперпластификатора позволяет повысить удобоукладывемость смеси и прочность материала.

Ключевые слова: водоредуцирующий эффект, микрокремнезём, суперпластификатор


STUDY OF THE EFFECTIVENESS OF ADDITIVE ON THE BASIS OF SILICA FUME

Koshkin Andrey Gennadievich1, Korovkin Mark Olimpievich2, Urazova Alina Andreevna3, Eroshkina Nadezda Alexandrovna4
1LLC "ZhilStroy", Penza, Engineer
2Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
3Penza State University of Architecture and Construction, Student
4Penza State University of Architecture and Construction, Engineer-researcher

Abstract
The results of the study of complex additive on the basis of silica fume are given. It is shown that the combined use of silica fume and superplasticizer can improve mixture workability and the strength of the material.

Keywords: silica fume, superplasticizer, water-reducing effect


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Кошкин А.Г., Коровкин М.О., Уразова А.А., Ерошкина Н.А. Исследование эффективности добавки на основе микрокремнезёма // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/42177 (дата обращения: 29.09.2017).

Одним из важнейших результатов развития технологии бетонов в конце двадцатого века следует признать создание и развитие концепции «High Performance Concrete» – высококачественного бетона [1] или по другой терминологии – высокофункционального бетона [2]. Такими материалами называют бетоны с высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками. Ключевыми элементами технологии высококачественного бетона являются применение микрокремнезёма (МК) и суперпластификаторов (СП) [1]. Однако МК является высокодисперсным, низкоплотным, пылящим материалом, что создаёт проблемы при его транспортировании, хранении, дозировании и перемешивании с другими компонентами бетона [3]. Кроме того, микрокремнезём значительно повышает водопотребность цемента, что делает его применение без водоредуцирующих добавок не эффективным. В связи с этим, в последние годы были разработаны добавки, включающие в свой состав МК и СП, иногда и другие материалы различного назначения, например, регуляторы твердения. Применение комплексной добавки упрощает технологию бетона с МК [3].

В настоящее время на российском рынке присутствуют подобные добавки различных отечественных и зарубежных производителей – модификаторы МБ-01 и МБ-C (ООО “Предприятие Мастер Бетон”, г. Москва), MAPEFLUID PZ500 (Mapei, Италия), Sikacrete PP1-HR (Sika AG, Швейцария) и др. Одной из таких добавок, разработанной Всероссийским институтом гидротехнического строительства имени Б. Е. Веденеева и производимой ЗАО «НПО ЦМИД» (г. Санкт- Петербург) является ЦМИД-4.

Эта добавка предназначена для приготовления бетонов с высокими требованиями по прочности, в том числе в раннем возрасте, морозостойкости и водонепроницаемости. В состав ЦМИД-4 не входят ускорители на основе солей, поэтому она может применяться для повышения прочности и ускорения её набора в бетонах, используемых в ответственных конструкциях, в том числе в мостостроении. Рекомендуемая дозировка – 6-8 % от массы цемента. Состав добавки ЦМИД-4 разработчик и производитель не раскрывают. По некоторым признакам нами был сделан вывод о содержании в составе этой добавки около 15 % СП на основе нафталинформальдегидных соединений.

Исследования эффективности ЦМИД-4 проводились на цементно-песчаных растворах состава 1:2, так как в растворной составляющей бетона соотношение цемента и мелкого заполнителя имеет приблизительно такие значения [4]. Для исследований был использован цемент ПЦ 500 Д0 производства ОАО “Кавказцемент” (г. Черкесск). Нормальная густота цементного теста составила 25,5 %, активность – 51 МПа. В качестве мелкого заполнителя использовался песок Сурского месторождения с Мкр = 1,52. Добавка вводилась взамен цемента, то есть количество смешанного вяжущего в смеси во всех составах оставалось постоянным. Дозировка ЦМИД-4 составляла от 3 до 12 % от массы смешанного вяжущего.

Консистенции смеси определялась по расплыву на встряхивающем
столике [5]. В эксперименте использовался аналог формы-конуса с уменьшенными размерами: высотой – 31 мм, диаметром основания – 63 мм, диаметром верхней части – 47 мм. Водоредуцирующий эффект добавки рассчитывалось по формуле ВР = 100 ((В/ЦК – В/ЦД)/В/ЦК), где В/ЦК и В/ЦД – водоцементное отношение равноподвижных смесей без добавки и с добавкой, соответственно. В связи с тем, что трудно подобрать расходы воды при которых смеси с различным содержанием ЦМИД-4 имели бы одинаковую консистенцию, значения В/ЦК и В/ЦД, необходимые для получения равноподвижных смесей, рассчитывались по уравнениям зависимости расплыва смеси от В/Ц [5]. Зависимости консистенции растворных смесей от В/Ц и эмпирические уравнения этих зависимостей при различных расходах добавки приводятся на рис. 1.

Рисунок 1 – Зависимость консистенции смеси от водоцементного отношения для растворов с различным расходом добавки (обозначение дозировок на рисунке)

Как видно из рис. 1. добавка ЦМИД-4 снижает водопотребность смеси при повышении дозировки добавки, что объясняется увеличением количества вводимого в растворную смесь СП в составе комплексной добавки [6].

Результаты расчёта водоредуцирующего эффекта ЦМИД-4 для различных консистенций смеси приводятся на рис. 2. Как видно из графиков, водоредуцирующий эффект в жёстких смесях приблизительно в два раза выше, чем в пластичных смесях и при повышении дозировки добавки эта тенденция усиливается.

Рисунок 2 – Влияние дозировки ЦМИД-4 на водоредуцирующий эффект для растворов с различной консистенцией (обозначение дозировок на рисунке)

Исследование влияния добавки на прочность цемента показало, что в ранние сроки твердения прочность раствора значительно снижается. Такое изменение прочности цементно-песчаного раствора в возрасте 3 и 7 суток при повышении дозировки добавки можно объяснить блокирующим действием СП, входящего в состав ЦМИД-4. При дозировке добавки 6 % по нашим оценкам в смесь вводилось 0,9 % СП, что превышает его эффективную дозировку [7], то есть дозировку, при которой не наблюдается снижения прочности в ранние сроки.

Рисунок 3 – Зависимость прочности раствора от содержания ЦМИД-4 при В/Ц = 0,4

Прочность через 28 суток твердения с повышением расхода добавки возрастает даже при неизменном водоцементном отношении (рис. 3.). Такое упрочняющее действие ЦМИД-4 обусловлено высокой пуццолановой активностью входящего в её состав высокодисперсного аморфного микрокремнезёма. При снижении В/Ц за счёт пластифицирующего действия добавки для получения равноподвижных смесей можно ожидать ещё большего повышения прочности [8, 9].

Выводы

Добавка ЦМИД-4 является высокоэффективным модификатором бетонов и строительных растворов. Она позволяет повысить на 20-40 % прочность в возрасте 28 суток при дозировках 9-12 % без снижения водоцементного отношения. Добавка значительно повышает удобоукладываемость смеси. С учётом того, что в жёстких смесях водоредуцирующий эффект ЦМИД-4 выше, чем в пластичных смесях более эффективно применение этой добавки в условиях заводского производства железобетонных конструкций. Учитывая достаточно высокую стоимость ЦМИД-4, применение этой добавки может быть оправдано только в бетонах, к которым предъявляются повышенные требования по удобоукладываемости, прочности, проницаемости, морозостойкости и другим характеристикам.


Библиографический список
  1. Баженов Ю.М., Фаликман В.Р. Новый век: новые эффективные бетоны и технологии // Материалы I Всероссийской конференции. М., 2001. С. 91-101.
  2. Трамбовецкий В. П. О новых терминологических понятиях в строительстве из бетона // Бетон и железобетон. 2000. № 3. С. 28.
  3. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Батраков В.Г. Комплексный модификатор бетона марки МБ-01 // Бетон и железобетон.1997. № 5. С.38-41.
  4. Коровкин М.О. Свойства тонкозернистого бетона в зависимости от дозировки суперпластификатора и микрокремнезема / М.О. Коровкин, Е. Ю. Ярошук, О.В. Абрашкин, В. М. Журавлев // Сборник статей Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика». – Пенза: Приволжский дом знаний, 2011. – С. 61-66.
  5. ГОСТ 310.4 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии.
  6. Коровкин М.О. Эффективность суперпластификаторов и методология ее оценки / М. О. Коровкин, В. И. Калашников, Н. А. Ерошкина; М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования “Пензенский гос. ун-т архитектуры и стр-ва”. Пенза, 2012. – 144 с.
  7. Батраков В. Г. Модифицированные бетоны. – М.: Технопроект, 1998. – 768 с.
  8. Калашников В.И., Баженов Ю.М., Демьянова В.С., Коровкин М.О., Кочергина Н.Г., Михеева Е.Г. Влияние суперпластификатора на твердение цемента // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2001. № 1. С. 28.
  9. Коровкин М.О., Калашников В.И. Ресурсосберегающая эффективность суперпластификатора в бетоне // Региональная архитектура и строительство. 2011. № 2. С. 59-61.


Все статьи автора «Коровкин Марк Олимпиевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: