Целью данной работы является исследование эффективности применения некоторых химических добавок для снижения усадки цементного камня.

Для исследований использовались противусадочные добавки Metolat P860, Metolat Р861 и Metolat Р871 производства немецкой фирмы Munzing Chemie GmbH. Эти добавки представляют собой органические соединения в виде гликолей или диолов, в результате чего не происходит адсорбции воды, расширения системы, а также снижения прочности и ухудшения реологических характеристик [3]. Дозировка добавки составляла 0,5, 1, 2 и 5% от веса вяжущего.

Исследования проводилась на цементно-песчаном растворе 1:1 при В/Ц=0,35, приготовленном на Сурском речном песке, просеянным через сито 0,63. Принятое значение В/Ц было подобрано таким образом, чтобы цементное тесто обладало такой пластичностью, которая могла бы обеспечить его укладку в форму без применения механического воздействия; при этом в смеси не должно появляться расслоения. Для эксперимента в качестве вяжущего был использован портландцемент ПЦ 500 ДО производства ОАО «Осколцемент» с S_yд=280 м²/кг.

Влияние добавок на консистенцию смеси производилось по ее расплыву на встряхивающем столике. Для сокращения объемов смеси применялся уменьшенный конус высотой 33 мм, диаметром нижней и верхней части 63 и 47 мм соответственно [4].

Для определения усадки были заформованы образцы-призмы размерами 2×2×10 см, а для оценки прочности – образцы-кубики размерами 2×2×2 см. Хранение образцов осуществлялось в эксикаторе над слоем воды. Оценка эффективности действия добавки производилась по расплыву конуса, прочности и усадке. Испытания для определения прочности при сжатии проводились через 1, 3, 7 и 28 суток.

Измерения усадочных деформаций начинали проводиться через несколько минут после укладки смеси и продолжались после распалубливания образцов до стабилизации усадочных деформаций. Измерение усадки образца до извлечения его из формы производилось на компараторе оптического типа, позволяющем определять изменение расстояния с погрешностью 0,001 мм между двумя реперными точками в образце. После извлечения образцов из форм для измерения их линейных размеров применялся индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм. Результаты проведенных исследований представлены на рис.1, 2 и 3.

Рисунок 1 – Влияние дозировок добавок Metolat P860, Metolat Р861и Metolat Р871

на подвижность растворной смеси

Рисунок 2 – Влияние вида и дозировки добавки на деформации усадки – набухания:

а) Metolat P861, б) Metolat Р860, в) Metolat Р871

Применение добавок приводит к небольшому изменению подвижности растворной смеси. При использовании добавки Metolat Р860 с увеличением дозировки подвижность растворной смеси равномерно возрастает (рис. 1). Большую подвижность позволяет получить небольшая концентрация добавки Metolat Р861 (0,5%). Добавка Metolat Р871 улучшает консистенцию смеси при всех дозировках.

Анализ данных рис. 2 показывает существенное влияние вида и дозировки добавки на деформации усадки-набухания. С целью регулирования усадочных деформаций может применяться любая из трех типов противоусадочных добавок в определенной дозировке. Например, для добавки Metolat Р861 и Metolat Р871 оптимальной считается дозировка 0,5 %. В результате введения подобных добавок в указанной дозировке величина усадки составляет в среднем от 0,16 до 0,35 % во все сроки твердения. Стабилизация усадочных деформаций происходит на 2-е сутки с небольшими колебаниями при последующем твердении в указанных пределах. Существенного расширения позволяет добиться добавка Metolat Р861 в дозировке 1% и добавка Metolat Р860 в дозировке 2%.

а)
б)
в)

Рисунок 3 – Влияние вида и дозировки добавки на кинетику набора прочности: а) Metolat P861, б) Metolat Р860, в) Metolat Р871

Зависимости на рис. 3 показывают, что наибольшей эффективностью по прочности при сжатии обладает добавка Metolat P861. Наибольшая прочность в возрасте 28 суток получена при ее дозировке, составляющей 1%, которая даже превысила прочность контрольного состава на 7 МПа. Прирост прочности при дозировке 0,5 % добавки Metolat P861 в таком же возрасте составляет чуть больше 6 МПа. Отрицательным свойством, обнаруженным при введении всех указанных добавок, является замедление сроков схватывания на всех этапах твердения, за исключением случая с добавкой Metolat P861 в возрасте 28 суток. Кроме того, при введении добавок P860 и Р871 не зависимо от их дозировки было установлено снижение прочности по сравнению с контрольным составом.

Проведенные исследования показали, что исследованные противоусадочные добавки позволяют значительно снизить деформации усадки, а при повышенных дозировках – добиться эффекта расширения. Эффективной химической противоусадочной добавкой с позиций формирования прочности и подвижности является добавка Metolat Р861 при дозировке 0,5%. Добавка Metolat Р861 в количестве 1% может привести к расширению системы без снижения прочности.