УДК 691.535

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК В ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ

Коровкин Марк Олимпиевич1, Шестернин Александр Игоревич2, Ерошкина Надежда Александровна3, Кошкин Андрей Геннадиевич4
1ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент
2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», магистрант
3ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., инженер-исследователь
4ООО «Жилстрой» г. Пенза, технолог

Аннотация
Приводятся результаты сравнительных исследований влияниями минеральных добавок на реологические свойства цементных композиций. Предложен менее материалоемкий метод оценки водопотребности цементно-минеральной композиции. Установлено, что на водопотребность гранитной и доломитовой муки, а также измельченного бетонного лома влияет их плотность.

Ключевые слова: водопотребность, минеральная добавка, растекаемость, суперпластификатор, тонкий наполнитель


EVALUATION OF EFFECTIVENESS OF MINERAL ADDITIVES IN THE CEMENT COMPOSITIONS

Korovkin Mark Olimpievich1, Shesternin Alexander Igorevich2, Eroshkina Nadezda Alexandrovna3, Koshkin Andrey Gennadievich4
1Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
2Penza State University of Architecture and Construction, Master-student
3Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Engineer-researcher
4LLC "ZhilStroy", Penza, Engineer

Abstract
The results of comparative studies of the influence of mineral additives on the rheological properties of cement compositions are presented. The proposed method for estimation of water requirement of mineral cement composition allows to use a small amount of material. It was established that the water requirement of granite and dolomite crushed powder as well as crushed recycled concrete depends on their density.

Keywords: mineral additive, spreadability, superplasticizer, thin filler, water requirement


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Коровкин М.О., Шестернин А.И., Ерошкина Н.А., Кошкин А.Г. Оценка эффективности минеральных добавок в цементных композициях // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/47294 (дата обращения: 01.10.2017).

Введение в состав портландцементных бетонов суперпластификатора (СП) позволяет значительно повысить прочность материала за счет снижения водоцементного отношения в бетонных смесях. Однако значительное повышение прочности остается невостребованным в строительной практике. Использование высокопрочных бетонов оправдано только в уникальных зданиях и сооружениях. В массовом строительстве применяются бетоны класса В40 и ниже.

Другим важнейшим направлением применения СП в технологии бетона является повышение удобоукладываемости бетонных смесей. Понимание роли тонкого заполнителя, который вводится в состав бетона с добавкой СП взамен части крупного и мелкого заполнителя в бетонах привело к созданию стойких к расслоению литых бетонных смесей. Такие бетоны в зарубежном бетоноведении обозначаются термином «самоуплотняющийся бетон».

В качестве тонкого заполнителя, имеющего дисперсность, сопоставимую с дисперсностью цемента, могут использоваться различные минеральные порошки – отходы переработки горных пород, пыль газоочистки. В связи с высокими затратами энергии на измельчение минеральных добавок для бетона, при выборе тонкого заполнителя предпочтение отдается материалам не требующим доизмельчения.

Наиболее важный критерий выбора тонкого наполнителя бетона – его влияние на водопотребность цементного теста. Для оценки этой характеристики в зарубежной практике используется два показателя – чувствительность к добавлению воды Ер и относительная водопотребность βт [1]. Эти показатели определяются экспериментально по растекаемости суспензии при различном водотвердом отношении (рис. 1).

Рисунок 1 – Определение показателей водопотребности минеральной суспензии

Реологические свойства суспензии в соответствии с этой методикой оцениваются по относительной степени растекания Гр, которая рассчитывается по формуле

,

где F

диаметр расплыва смеси на горизонтальной поверхности, мм;

F0

диаметр нижней части конуса Хегерманна (по российской терминологии – форма-конус (по ГОСТ 310.4-81)), мм.

Исследования минеральных добавок [2-9] показали, что они имеют различную эффективность, которая определяется характеристиками их водопотребности, пуццолановой активности и другими факторами. Наименьшие показатели имеет доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м2/кг (рис. 2). У бетонной крошки, измельченной в шаровой мельнице, до такой же дисперсности водопотребность выше. Это различие объясняется более высокой плотностью доломитовой муки (2810 кг/м3), чем у измельченного бетона (2320 кг/м3). При пересчете В/Т-отношения объемов порошка к жидкости относительная водопотребность βт и чувствительность к добавлению воды Ер этих материалов приблизительно равны. Высокие показатели водопотребности микрокремнезема – следствие его высокой удельной поверхности, которая на порядок выше, чем первых двух порошков. Вследствие этого введение в цемент даже нескольких процентов этой минеральной добавки значительно повышает водопотребность смешанного вяжущего. В связи с этим применение микрокремнезема в цементе без суперпластификатора не эффективно.

Рисунок 2 – Зависимости водопотребности водно-минеральных суспензий от относительной степени растекания Гр для различных материалов

Для оптимизации дозировок дисперсного наполнителя цемента и суперпластификатора была проведена экспериментальная оценка влияния этих двух добавок на водопотребность цемента.

Масса материала для каждого опыта по определению Гр с помощью формы-конуса составляет более 500 г. При лабораторных исследованиях свойств большого количества проб с различным соотношением цемента и наполнителя при различных дозировках добавок потребность в материалах может достигать при системных исследованиях десятков килограмм.

Для исследования растекаемости суспензий нами был использован цилиндрический вискозиметр с диаметром 32 и высотой 34 мм. Объем этого вискозиметра приблизительно в 10 раз меньше, чем объем формы-конуса (по ГОСТ 310.4-81). Параллельное определение диаметров растекания смеси из цилиндрического вискозиметра r и формы конуса R показало, что между этими величинами существует линейная зависимость (рис. 3).   Рисунок 3 – Зависимость между диаметрами расплыва смеси из цилиндрического вискозиметра r и формы-конуса R

Полученная эмпирическая зависимость (приведена на рис. 3) использовалась для пересчета значений диаметров малого вискозиметра в значения стандартного прибора для последующего вычисления показателей Ер и βт.

Исследование проводилось на цементе ОАО «Вольскцемент». В опытах часть цемента замещалась минеральной добавкой. Для доломитовой муки и молотой бетонной крошки доля замещения составляла 15 и 30 %, а для микрокремнезема – 4 и 8 %. В качестве пластифицирующей добавки исследовали суперпластификаторы С-3 при дозировках 0,3; 0,6 и 0,9 %, а также Sika Visko 20 HE при дозировках 0,2; 0,4 и 0,6%

Добавка доломита почти не влияла на водопотребность смешанного цемента без суперпластификатора, а измельченный бетон заметно повышает водопотребность. Замена даже небольшой части цемента микрокремнеземом приводит к значительному повышению водопотребности цемента с этой добавкой.

Водоредуцирующий эффект суперпластификатора Sika Visko 20 HE на цементах с различными минеральными добавками достигал 60-65 %, что в 1,5-2 раза выше, чем у С-3.

Наименьшая водопотребность цемента с наполнителем при введении суперпластификаторов была достигнута в цементах с добавкой измельченного бетона. В связи с чем этот наполнитель может быть рекомендован в качестве тонкого заполнителя для самоуплотняющихся бетонов. Окончательные выводы могут быть сделаны после исследования влияния этого материала на прочностные характеристики смешанного цемента.


Библиографический список
  1. Okamura H., Ouchi M. Self-Compacting Concrete // Journal of Advanced Concrete Technology. – 2004. Vol.1, No.1. P. 5-15.
  2. 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.
  3. Коровкин, М.О. Исследование эффективности суперпластификатора С-3 в вяжущем низкой водопотребности / Коровкин М.О. // Строительство и реконструкция. 2011. № 2. С. 84-88.
  4. Коровкин М.О., Ерошкина Н.А., Саденко Д.С. Влияние способа введения суперпластификатора на его водоредуцирующий эффект // Региональная архитектура и строительство. 2013. № 2. С. 66-70.
  5. Коровкин, М.О. Ресурсосберегающая эффективность суперпластификатора в бетоне / М.О. Коровкин, В.И. Калашников // Региональная архитектура и строительство. -2011. -№ 2. -С. 59-61.
  6. Семенов А.А., Коровкин М.О., Ерошкина Н.А., Чамурлиев М.Ю. Удобоукладываемость и прочность самоуплотняющегося бетона // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12-1 (44). С. 62-65.
  7. 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. Т6. Москва: МГСУ, 2014. С. 295-313.
  8. Кошкин А.Г., Коровкин М.О., Уразова А.А., Ерошкина Н.А. Исследование эффективности добавки на основе микрокремнезёма // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12-1 (44). С. 159-162.
  9. Коровкин М.О., Шестернин А.И., Ерошкина Н.А. Влияние доломитовой муки на свойства растворной составляющей бетона // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12-1 (44). С. 132-136.


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: