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
- Okamura H., Ouchi M. Self-Compacting Concrete // Journal of Advanced Concrete Technology. – 2004. Vol.1, No.1. P. 5-15.
- 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.
- Коровкин, М.О. Исследование эффективности суперпластификатора С-3 в вяжущем низкой водопотребности / Коровкин М.О. // Строительство и реконструкция. 2011. № 2. С. 84-88.
- 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.
- Коровкин, М.О. Ресурсосберегающая эффективность суперпластификатора в бетоне / М.О. Коровкин, В.И. Калашников // Региональная архитектура и строительство. -2011. -№ 2. -С. 59-61.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Количество просмотров публикации: Please wait