Введение

Создание и внедрение в мировую строительную практику самоуплотняющегося бетона – один из важнейших результатов развития науки о бетоне за два последних десятилетия. Применение этой разновидности бетона, которую называют новой стадией развития этого строительного материала [1], позволяет снизить трудоёмкость укладки бетонной смеси, устранив при этом шум и вибрацию, обеспечить надёжное уплотнение, в том числе густоармированных конструкций сложной конфигурации, а также сократить сроки строительства [2].

Эффект самоуплотнения бетонной смеси достигается за счёт обязательного применения двух дополнительных компонентов – новых высокоэффективных суперпластификаторов и тонкого наполнителя. В связи с этим самоуплотняющийся бетон называют пятикомпонентным бетоном [1] в отличие от обычного бетона, который включает в свой состав только три обязательных компонента – цемент, заполнитель и воду.

В качестве дисперсного компонента самоуплотняющегося бетона применяются как взаимодействующие с цементом материалы – микрокремнезём, золы, шлаки, так и инертные или малоактивные по отношению к цементу материалы – отходы камнедробления, неактивные шлаки.

Методы и материалы

В проведённых нами исследованиях самоуплотняющегося бетона применяли следующие материалы: портландцемент марки ПЦ 500 Д0, доломитовый щебень Саткинского месторождения фракций 5-10 и 10-20 мм (Челябинская область), песок Сурского месторождения (Пензенская область), доломитовую муку с удельной поверхностью 310 м²/кг, измельчённую в лабораторной шаровой мельнице, отсев дробления щебня. В качестве суперпластификатора использовалась добавка Sika ViscoCrete 20 HE производства Sika AG (Швейцария).

Удобоукладываемость бетонной смеси определялась по расплыву стандартного конуса, а также по расплыву стандартного конуса бетонной смеси с блокирующим кольцом [3] (рис.1), что позволяет оценить влияние блокирующего действия арматуры на заполнение формы бетоном [4]. Кроме того, определялся расплыв уменьшенного конуса с высотой 230 мм, диаметром нижней части 100 мм и диаметром верхней части 50 мм [5].

Рисунок – 1. Определение расплыва конуса бетонной смеси с блокирующим кольцом

Прочность бетона определялась на образцах с размерами 100×100×100 мм, которые испытывались через 3 и 28 суток. Образцы до испытаний хранились в плотных полиэтиленовых пакетах.

В качестве основного состава самоуплотняющегося бетона для исследования был принят состав, приведённый в таблице. Кроме основного состава, были изготовлены составы, в которых расход воды отличался от основного в большую и меньшую строну на 4 %. Бетонная смесь при её укладке в форму не подвергалась вибрации или другим механическим воздействиям, то есть уплотнялась под действием собственного веса.

Таблица. Состав бетона, принятый для исследований

Результаты и обсуждение результатов

Зависимость расплыва бетонной смеси от расхода воды для стандартного и уменьшенного конуса приводится на рис. 2. На графиках видно, что небольшое изменение расхода воды приводит к значительному увеличению или уменьшению расплыва смеси. Определение расплыва стандартного конуса бетонной смеси с блокирующим кольцом показало, что снижение этого показателя в исследованных составах не превышает 5 см. При повышении подвижности смеси влияние блокирующего кольца на расплыв бетонной смеси значительно снижается (рис. 2).

Рисунок – 2. Зависимости расплывов конуса бетонной смеси, определенных различными методами, от расхода воды

Экспериментальным путём нами было установлено, что между расплывами бетонной смеси, определённых на уменьшенном и стандартном конусе, существует линейная зависимость, которая достаточно точно описывается уравнением

,

где D и d – диаметр расплыва стандартного и уменьшенного конуса, соответственно, см.

Применение для исследований подвижности самоуплотняющихся бетонов уменьшенного конуса позволяет сократить объём пробы приблизительно в 5 раз, что особенно важно для предварительного лабораторного подбора состава таких бетонов. Это связано с тем, что не все закономерности реологии самоуплотняющихся бетонов исследованы и для подбора их состава часто приходится проводить большое количество опытов [2].

Исследованные составы очень медленно твердели в начальные сроки. Через 2 суток прочность бетона не позволяла произвести распалубку образцов без риска их повреждения. Очевидно, что замедленное твердение связано с повышенной дозировкой суперпластификатора на поликарбоксилатной основе, который блокирует твердение цемента при более низкой дозировке, чем добавки на нафталинформальдегидной и меламинформальдегидной основе. Через 3 суток составы имели прочность 22,3-23,5 МПа, а через 28 суток – 45,3-48,4 МПа.

Выводы

Исследованные составы могут быть использованы для бетонирования конструкций без виброуплотнения. Необходимо учитывать низкие темпы набора прочности бетона, что особенно важно для бетонирования конструкций в осенне-зимний период. Для устранения этого недостатка необходимо применение добавок ускоряющей группы.

1. Horst G. and Joerg R. Self compacting concrete – another stage in the development of the 5-component system of concrete / Betontechnische Berichte, Verein Deutscher Zementwerke, Dusseldorf, 2001. P. 39-48.
2. Коровкин М.О. Основы создания и применения самоуплотняющегося бетона / М. О. Коровкин, А. В. Сазонов, М. В. Иманов, О. В. Есиневская, А. А. Краснощеков // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Сборник научных трудов Междун. науч.-технич. конфер. Пенза: Изд-во ПДЗ, 2007 г. С. 142-146.
3. EN 12350-12. Testing fresh concrete. – Part 12: Self-compacting concrete – J-ring test.
4. Коровкин М.О. Методы определения свойств самоуплотняющихся бетонных смесей / М.О. Коровкин, В. Н. Краснов, О. А. Козюра, В. Я. Кудашов // Сборник научных трудов МНТК «Композиционные строительные материалы. Теория и практика»: Пенза, Изд-во ПДЗ, 2008. С. 208-212.
5. 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.

Все статьи автора «Коровкин Марк Олимпиевич»