Самоуплотняющиеся бетоны – новая высокотехнологичная разновидность бетона. Такие бетоны в настоящее время находят всё большее распространение в промышленно развитых странах, так как позволяют при более низких трудозатратах получать высокие темпы бетонирования и гарантированное качество работ [1].

Ключевыми элементами технологии самоуплотняющихся бетонов являются применение высокоэффективных суперпластификаторов и тонкодисперсных наполнителей [1]. Первые обеспечивают высокую текучесть бетонной смеси, а вторые – её стойкость к расслоению. Совместное использование дисперсного наполнителя и суперпластификатора повышает структурную однородность бетона и его долговечность [2].

При проектировании состава самоуплотняющегося бетона большое значение имеет выбор дисперсного наполнителя и суперпластификатора, который во многом определяет реологические свойства бетонной смеси. В качестве такого компонента могут использоваться дисперсные промышленные отходы – пыль газоочистки, тонкие фракции отходов камнедробления и другие материалы [1, 3, 4]. Природа этих материалов может быть различной, поэтому они могут, как повышать водопотребность смеси, так и снижать ее. Кроме того, дисперсные наполнители будут оказывать влияние на эффективность суперпластификаторов в бетонных смесях [5, 6].

Целью настоящей работы является исследование водоредуцирующей эффективности различных суперпластификаторов в системе «вода-наполнитель», а также в растворной смеси состава 1:1 при замещении 40 % цемента дисперсным наполнителем.

Методы и материалы

В работе были исследованы 6 суперпластификаторов различных производителей. Три исследованные добавки – Sika ViscoCrete 20HE, Sika ViscoCrete 800 3 New и ViscoCrete 800 5 New производятся фирмой Sika AG (Швецария), ещё две – Diamon SP-1 и Diamon SP-3 – фирмой Mapei (Италия) и одна добавка – «Полипласт СП СУБ» производства российской фирмы ЗАО «Полипласт». Дозировка добавок во всех составах составляла 0,5 % от массы дисперсного наполнителя или вяжущего смешанного с этим наполнителем.

Все добавки зарубежного производства изготовлены на основе поликарбоксилатных соединений [7]. Они предназначены для производства самоуплотняющихся бетонов, а также для высокоподвижных бетонных смесей. Суперпластификатор российского производства СП-СУБ также предназначен для применения в самоуплотняющихся бетонах. Его химическая основа производителем не разглашается. Целью первой части исследования являлось определения наиболее эффективного суперпластификатора в минерально-водной суспензии.

Исследования добавок проводились на двух дисперсных наполнителях, которые измельчались до удельной поверхности 350 м²/кг – пылевидном отходе дробления гранитного щебня Павловского месторождения и тонких фракциях продуктов дроблённого бетонного лома. Тонкие фракции лома образуются при переработке бетонного лома во вторичный щебень и состоят в основном из частиц цементного камня [8].

Водопотребность суспензии на основе дисперсного наполнителя для бетона определялась по её расплыву на стеклянной поверхности [6]. Для определения текучести смеси использовался цилиндрический вискозиметр диаметром 16 и высотой 20 мм. В ходе эксперимента подбирался расход воды для получения расплыва суспензии 40 мм.

Результаты и обсуждение результатов

На рис. 1 приведены результаты определения водопотребности суспензий, приготовленных на измельчённых граните и ломе бетона, а также расчётные значения водоредуцирующего эффекта суперпластификаторов. Как видно из данных рис. 1а наполнитель из измельченного бетона имеет в 1,5 раза большую водопотребность, чем гранитный дисперсный наполнитель. Однако ведение в смесь суперпластификаторов позволяет в два раза снизить водопотребность суспензии на основе бетона (рис. 1б) и получить смесь с водосодержанием более низким, чем у гранитного наполнителя.

Все добавки имеют приблизительно равную эффективность. Исключение составляет только СП-СУБ, которая даёт несколько меньший эффект. Исследованные добавки более эффективны при использовании наполнителя на основе бетонной крошки, что позволяет получить смеси с более низким водосодержанием.

Исследования эффективности добавки в строительном растворе проводились на смеси с соотношением вяжущего и песка равным, 1:1. Во всех составах 40 % цемента замещалось дисперсными наполнителями. Консистенция растворной смеси определялась по её расплыву на стандартном встряхивающем столике. Подбирая расход воды, добивались получения расплыва смеси 200-210 мм.

Результаты определения водоредуцирующего эффекта для различных добавок при использовании тонкого заполнителя на основе бетона приводятся на рис. 2.

а)	б)

Рисунок 1 – Эффективность суперпластификаторов в наполнителях: водотвёрдое отношение минеральных суспензий на различных порошках с добавками суперпластификатора (а) и водоредуцирующие эффекты добавок (б)

Рисунок 2 – Водоредуцирующие эффекты суперпластификаторов в растворной смеси с тонким заполнителем на основе измельчённого бетона

Выводы

Исследования эффективности добавок в растворных смесях показали, что водоредуцирующие эффекты суперпластификаторов приблизительно равны и составляют в пластичных смесях около 56…64 %. Выбор суперпластификатора в производственных условиях будет определяться их стоимостью.

Использованная в исследовании методика может быть применена при выборе суперпластификатора и тонкого наполнителя для самоуплотняющихся бетонов, а также для предварительного определения их дозировки.

1. Оучи, М. Самоуплотняющиеся бетоны: разработка, применение и ключевые технологии / Труды 1-ой Всероссийской конференции по бетону и железобетону «Бетон на рубеже третьего тысячелетия». – Москва: 2001. С. 209-215.
2. Коровкин М.О., Калашников В.И. Ресурсосберегающая эффективность суперпластификатора в бетоне // Региональная архитектура и строительство. 2011. № 2. С. 59-61.
3. Семенов А.А., Коровкин М.О., Ерошкина Н.А., Чамурлиев М.Ю. Удобоукладываемость и прочность самоуплотняющегося бетона // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/42062 (дата обращения: 20.01.2015).
4. Коровкин М.О., Шестернин А.И., Ерошкина Н.А. Влияние доломитовой муки на свойства растворной составляющей бетона // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/42050 (дата обращения: 20.01.2015).
5. Коровкин, М.О. Исследование эффективности суперпластификатора С-3 в вяжущем низкой водопотребности / Коровкин М.О. // Строительство и реконструкция. 2011. № 2. С. 84-88.
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. Материалы строительной химии компании Sika. М.: Из-во ООО «Зика», Москва, 2005. – 365 c.
8. Коровкин М.О., Шестернин А.И. Применение бетонного лома в производстве заполнителя для самоуплотняющегося бетона // Бетон и железобетон – взгляд в будущее: Научные труды III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону. Т.6. Москва: МГСУ, 2014. С. 295-313.

Все статьи автора «Ерошкина Надежда Александровна»