Пластифицирующие добавки – наиболее эффективная и распространенная группа добавок, которая используется для повышения удобоукладываемости, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости и экономии цемента. Основной эффект от введения этих добавок это разжижение цементного теста, за счет чего может быть получен водоредуцирующий эффект, который обеспечивает повышение прочности, и других эксплуатационных характеристик. Однако, кроме основного эффекта, при использовании этих добавок могут проявляться дополнительные негативные эффекты, такие как быстрая потеря удобоукладываемости, снижение прочности в начальные сроки твердения, а также повышение расслоения и водоотделения бетонной смеси [1].

Для снижения негативных и усиления положительных эффектов производители добавок вводят в их состав различные компоненты. К числу таких компонентов относятся вещества регулирующие сроки схватывания, ускоряющие твердение, снижающие воздухововлечение.

При оценке эффективности добавок необходимо учитывать как основные, так и дополнительные эффекты, которые могут для цементов различных производителей существенно отличаться. Нами были проведены исследования влияния добавок пластифицирующей группы производства российской фирмы СТК-СТАНДАРТ на цементе ЦЕМ I 42,5 Н производства ОАО «Мордовцемент».

Методы и материалы

Исследования водоредуцирующего, а также замедляющего или ускоряющего эффектов добавок проводились на растворной составляющей бетона при соотношении цемента и песка 1:2. Исследование эффективности пластифицирующих добавок на растворной составляющей бетона апробировано во многих исследованиях [2, 3].

Смеси готовились с применением песка ухтинского месторождения. Модуль крупности песка – 1,53. Для исследований готовились растворные смеси с расплывом на встряхивающем столике 200-210 мм. Водоцементное отношение подбиралось опытным путем.

Были исследованы следующие пластифицирующие и ускоряющие набор прочности добавки: «ХИДЕТАЛ ГП-9 альфа Б», «ХИДЕТАЛ ГП-9 альфа Г», «ХИДЕТАЛ ГП-9 гамма Г», «ХИДЕТАЛ П-5». Кроме того, для исследований были использованы пластифицирующие и сохраняющие подвижность бетонной смеси добавки: «ХИДЕТАЛ ГП-9 бета В» и «ХИДЕТАЛ П-1».

Добавки вводились в смесь с водой затворения. Для каждой добавки исследовалось две дозировки – минимальная и максимальная из рекомендуемых производителем.

После подбора расхода воды для получения установленного расплыва смеси без добавки и с добавкой пластификатора рассчитывался водоредуцирующий эффект (ВР) по формуле

где В/Ц_н и В/Ц_п – водоцементное отношение смеси без добавки и с добавкой пластификатора, соответственно.

Расплавы смесей на встряхивающем столике определялись через 5, 15 и 30 мин после начала приготовления смеси для оценки кинетики снижения водоредуцирующего эффекта.

Из полученных смесей были изготовлены образцы кубической формы с размером ребра 20 мм для определения эффекта блокирования или ускорения твердения в ранние сроки. Этот эффект оценивался по изменению прочности раствора с добавкой в сравнении с прочностью контрольного бездобавочного состава (ΔR) по формуле

где R_н и Rп – прочность составов смеси без добавки и с добавкой пластификатора через 1 сутки твердения в нормальных условиях.

Результаты и обсуждение результатов

Результаты определения водоредуцирующих эффектов исследованных добавок при различных сроках испытания смеси приведены в таблице.

Таблица – Водоредуцирующие эффекты добавок

Влияние добавок на ускорение или замедление твердения цемента в возрасте 1 суток, которые характеризовались относительной прочностью ΔR показано на рисунке.

Рисунок – Ускорение или замедление твердения через 1 сутки. Обозначения: 1 – «ХИДЕТАЛ ГП-9 альфа Б»; «2 – ХИДЕТАЛ ГП-9 альфа Г»; 3 – «ХИДЕТАЛ ГП-9 бета В»; 4 – «ХИДЕТАЛ ГП-9 гамма Г»; 5 – «ХИДЕТАЛ П-5»; 6 – «ХИДЕТАЛ П-4»; 7 – «ХИДЕТАЛ П-1»

Наибольший водоредуцирующий эффект отмечен у суперпластификаторов «ХИДЕТАЛ ГП-9 альфа Б», «ХИДЕТАЛ ГП-9 бета В», «ХИДЕТАЛ П-4», «ХИДЕТАЛ П-1». Добавки ХИДЕТАЛ ГП-9 альфа Г и ХИДЕТАЛ П-5 имеют высокие начальные пластифицирующие эффекты, но через 30 минут эффективность этих добавок сильно снижается.

Анализ данных в таблице и на диаграмме рисунка позволяет сделать вывод о том, что наиболее эффективной добавкой с точки зрения водоредуцирующего эффекта и ускорения набора прочности в начальные сроки твердения является суперпластификатор «ХИДЕТАЛ ГП-9 бета В», который при дозировке 2 % обеспечивает водоредуцирующий эффект более 30% и повышение прочности через 1 сутки на 128 %. Эта добавка, по данным производителя изготавливается на основе эфиров поликарбоксилатов и относится к суперпластификаторам пятого поколения [4]. При дозировке суперпластификатора «ХИДЕТАЛ ГП-9 бета В» 0,7 % эффективность добавки намного ниже. Несмотря на то, что все добавки серии ХИДЕТАЛ ГП-9 по сведениям производителя относятся к суперпластификаторам пятого поколения их эффективность значительно ниже, что можно объяснить индивидуальной несовместимостью исследованных цементов с этими добавками.

Для использования с исследованным цементом могут быть рекомендованы также добавки «ХИДЕТАЛ ГП-9 альфа Б» при дозировке 0,5%, «ХИДЕТАЛ П-1» (0,7%) и «ХИДЕТАЛ П-4» (1,5%), которые при указанных дозировках обеспечивают достаточно высокий водоредуцирующий эффект и ускорение твердения в ранние сроки. Установлено, введение добавок ХИДЕТАЛ ГП-9 альфа Г; ХИДЕТАЛ ГП-9 гамма Г; ХИДЕТАЛ П-5 в максимально рекомендуемых дозировках приводят к снижению прочности в 2 раза. Это должно учитываться при выборе добавок для производства бетонов, к которым предъявляются требования по темпам набора прочности в начальные сроки.

Определение прочности образцов, твердевших в нормальных условиях, в течение 28 суток показало, что блокирующее действие всех добавок в поздние сроки испытания не проявляется и прочность зависит только от водоцементного отношения.

Выводы

Исследования эффективности суперпластификаторов, проведенные на цементе ЦЕМ I 42,5 Н производства ОАО «Мордовцемент», показали, что наиболее эффективными добавками являются «ХИДЕТАЛ ГП-9 альфа Б», «ХИДЕТАЛ П-1», «ХИДЕТАЛ П-4» и «ХИДЕТАЛ ГП-9 бета В», причем последняя обеспечивает значительное ускорение набора прочности в начальные сроки. Низкая эффективность остальных исследованных добавок объясняется их несовместимостью с выбранным для исследования цементом.

1. Рамачандран В. С., Фельдман Р. Ф., Коллепарди М. Добавки в бетон: справочное пособие / пер. с англ. – М.: Стройиздат, 1988. 575 с.
2. Калашников В. И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. Воронеж, 1996. 89 с.
3. 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.
4. Техническое описание «Хидетал-ГП-9 бета В» [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://sktstandart.ru/files/tech_docs/hidetal_gp_9_beta_v/ teh_opisanie_ hidetal_gp_9_beta_v.pdf. Дата обращения 16.09.2014.

Все статьи автора «Коровкин Марк Олимпиевич»