Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Рахимов М.А. 1 Рахимова Г.М. 1 Хан М.А. 1 Тоимбаева Б.М. 1

---

1 Карагандинский государственный технический университет

Настоящая статья посвящена разработке состава комплексной добавки полифункционального действия СС-3ТН. Изучено влияние, оказываемое различными добавками на физические и механические свойства монолитного бетона, установлены влияния внешних факторов на монолитный бетон. Рассмотрены преимущества и недостатки комплексных добавок полифункционального действия. Проанализированы научные работы, посвященные созданию комплексных добавок, сформулированы основные критерии, предъявляемые к компонентам комплексных добавок. Были проведены практические и теоретические эксперименты по созданию комплексной добавки полифункционального действия СС-3ТН, на основании которых в состав добавки были включены следующие компоненты: гидрофобизатор – соапсток; суперпластификатор – С-3; интенсификатор твердения – тиосульфат натрия. Подобрано оптимальное соотношение компонентов комплексной добавки и установлено индивидуальное влияние каждого компонента на подвижность и прочность бетонной смеси.

Статья в формате PDF

0 KB

монолитный бетон

комплексная добавка

подвижность

прочность

гидрофобизирующие компоненты

1. Байджанов Д.О. Бетоны с гидрофобизирующими добавками для ремонтно-восстановительных работ и строительства на предприятиях горной металлургии (на примере Карметкомбината): Автореф. канд.техн.наук. – Алматы, 1990. – 16 с.

2. Гузеев Е.А., Вулакова М.Г., Лемыш Л.Л. К вопросу оптимального проектирования железобетонных конструкций для агрессивных сред // Способы повышения коррозионной стойкости бетона и железобетона. – М.: НИИЖБ, 1986. – С. 13–19.

3. Калмагамбетова А.Ш., Аяпбергенова Б.Е., Дивак Л.А., Бакирова Д.Г. Исследование атмосферостойкости огнезащитных вспучивающихся покрытий [Текст] / Калмагамбетова А.Ш. // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 4–3. – С. 571–574.

4. Малышев О.А. Улучшение свойств монолитного бетона пластифицирующе-гидрофобизирующей добавкой С-3ТС: дис…. канд. тех. наук. – Алматы, 1992. – 168 с.

5. Рахимов М.А., Рахимова Г.М., Баландина И.В., Тоимбаева Б.М., Хан М.А. Свойства комплексного органоминерального модификатора типа ОМЭ для технологии бетонов специального назначения [Текст] / Рахимов М.А. // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 8–1. – С. 35–40.

6. Рекомендации по применению полифункциональных модификаторов на основе суперпластификатора С-3 при изготовлении морозостойких бетонов из высокоподвижных и литых бетонных смесей. – М., 1993. – 30 с.

7. Соловьев В.И. Бетоны с гидрофобизирующими добавками. – Алматы: Наука, 1990. – 110 с.

8. Тейлор Х. Химия цемента: учебное пособие. – М.: Мир, 1996. – 560 с. ил. Перевод с англ.

Основными конструктивными материалами современного капитального строительства являются бетон и железобетон, эффективность и качество которых неуклонно повышаются. Наилучшим способом улучшения свойств монолитного бетона является применение комплексных добавок. Это позволяет предположить, что химические добавки в современных условиях строительства становятся неотъемлемой составной частью бетонов [1]. В последнее время все больше стали применять полифункциональные модификаторы (ПФМ), которые содержат суперпластификатор и замедлитель схватывания. Разработка новых химических добавок, в частности суперпластификаторов, гидрофобно-пластифицирующих и различных полифункциональных комплексных добавок на их основе способствовала поднятию технологии монолитного бетонирования на новую ступень. Решение поставленных задач, связанных с разработкой комплексной добавки полифункционального действия, предполагает проведение анализа и сравнения эффекта действия известных добавок и разработанной добавки на бетонную смесь и монолитный бетон.

Проведенные исследования показали, что структура бетона не является постоянной и меняется как в результате физико-механических процессов, так и от воздействия внешней среды [1, 2]; твердение бетона в естественных условиях во взаимодействии с окружающей средой – сложный и противоречивый процесс, в котором упрочнение и разупрочнение материала протекает параллельно, накладываясь друг на друга.

Получение более полной информации о процессах происходящих в бетоне происходит путем проведения различных исследований как самого бетона, так и внешних факторов, действующих на него. Так при строительстве фундаментов на бетон, уложенный в конструкции, воздействие оказывает переменный уровень грунтовых вод, насыщенных различными минеральными солями. Ранний контакт свежеуложенного бетона с растворами солей приводит к тому, что в процессе твердения происходит его растрескивание и последующее разрушение.

Действие внешней среды на бетон, твердеющий в таких условиях, по характеру можно отнести к коррозионным, поскольку диффундирование вовнутрь бетона различных веществ будет неоднозначно, как по интенсивности действия, так и по продолжительности.

Обеспечить защиту бетона в такой среде очень трудно. Во-первых, нужно защищать бетонную смесь с момента укладки до момента затвердевания. Во-вторых, возможно использовать только те добавки, применение которых в комплексе не ухудшает свойств бетона.

Ряд авторов [3, 4] отмечают, что путем гидрофобизации бетона можно повысить его защитные свойства по отношению к действию растворов различных солей. Это обстоятельство послужило решающим фактором в выборе гидрофобизатора в качестве основного модификатора свойств монолитного бетона, повышающего его солестойкость. При этом учитывалось, что применение гидрофобизатора вызывает полифункциональный эффект в модифицированном бетоне. Например, повышается связность бетонной смеси, улучшаются адгезионные свойства, снижается водоотделение; в бетоне регулируется равномерное распределение пор, снижается капиллярный подсос и водопоглощение, повышается его прочность и морозостойкость.

Применение гидрофобизирующих добавок приводит к появлению отрицательных свойств у бетонной смеси и бетона. В бетоне наблюдается снижение прочности при повышении дозировки добавки, когда требуется обеспечить усиление защитного эффекта. Еще один недостаток проявляется в слабом пластифицирующем действии и в замедленном твердении бетонной смеси [1, 4, 5].

Важным шагом в химической технологии бетона явилась разработка комплексных добавок, включающих в свой состав гидрофобизатор и пластификатор. К ним можно отнести такие добавки, как комплексная органическая добавка (КОД), битумная металлорганическая дисперсия (БМД), названные по основному эффекту действия гидрофобно-пластифицирующими.

Недостатками гидрофобно-пластифицирующих добавок являются замедленные сроки схватывания и темп роста прочности бетона, кроме того, бетонная смесь обладает недостаточно высокой подвижностью. Дальнейшее совершенствование таких добавок осуществлялось путем введения в их состав дополнительных компонентов, которые позволяют значительно сокращать негативное действие на бетон. В качестве дополнительных компонентов в состав гидрофобно-пластифицирующих добавок наиболее часто включают различные соли неорганических кислот: нитрит натрия, нитрит-нитрат-хлорид кальция, сульфаты и карбонаты щелочных металлов и др. [5]. Одним из эффектов, который удается реализовать таким образом, является взаимное усиление действия компонентов на различные физико-технические свойства бетонной смеси и бетона (эффект синергизма).

Анализ научных исследований, посвященных созданию комплексных добавок полифункционального действия смесевого типа, позволил сформулировать основные критерии выбора компонентов в состав добавки для монолитного бетона, это:

– высокая индивидуальная эффективность в бетонной смеси и бетоне;

– совместимость компонентов в составе добавки;

– технологическая возможность получения комплексной добавки в различной отпускной форме (порошки, гранулы, брикеты);

– соответствие свойств модифицированного добавкой монолитного бетона предъявляемым требованиям;

– получаемая добавка должна соответствовать санитарным нормам.

Принимая во внимание требования, предъявляемые к монолитному бетону, наилучшим решением будет использование следующих компонентов: гидрофобизатор – соапсток, пластификатор – суперпластификатор С-3 и ускоритель твердения – тиосульфат натрия. Для получения добавок в виде порошков или гранул дополнительно применяют золу-унос сухого отбора [6].

Важным свойством соапстоков является их способность к высыханию с течением времени и образованию на поверхности тонких пленок. Адсорбируясь на активных центрах гидратирующей системы, они препятствуют кристаллизации на ее поверхности других солей.

Наиболее изученным, получившим широкое распространение суперпластификатором, в настоящее время является суперпластификатор С-3, полученный на нафталиноформальдегидной основе. В отличии от технических лингосульфонатов (ЛСТ) и добавок на основе конденсации карбоновых кислот нафталиноформальдегидные соединения не замедляют твердения в ранние сроки, позволяют сократить на 20…30 % количество воды затворения. Кроме того, значительное сокращение В/Ц приводит к более интенсивному твердению бетонов на шлакопортландцементах, что позволяет широко применять их в монолитном строительстве. В состав комплексной добавки полифункционального действия был отобран суперпластификатор С-3, являющийся эффективным разжижителем бетонных смесей [7, 8].

Негативное влияние гидрофобизатора на начальные сроки твердения бетона устраняется путем применения интенсификатора твердения тиосульфата натрия. Данный бесхлоридный ускоритель твердения при дозировках больше 1,5 % массы цемента позволяет получить проектную прочность бетона через 1…3 суток [1, 5]. Следует отметить, что тиосульфат натрия оказывает активирующее действие на частицы цемента и способствует повышению его гидравлической активности. Исследования на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) позволили установить, что присутствие в цементном камне тиосульфата натрия приводит к диспергированию шлаковых зерен и образованию с цементными гидратами совместных соединений. Это позволяет получать дополнительный прирост прочности бетона на 15…20 % выше проектной.

Таким образом, путем лабораторных и теоретических исследований в состав разрабатываемой добавки (СС-3ТН) для монолитного бетона были отобраны следующие компоненты: пластификатор – суперпластификатор С-3, гидрофобизатор – соапсток растительных масел и ускоритель твердения – тиосульфат натрия. Составы добавок, получаемых в различной отпускной форме, приведены в таблице.

С целью определения оптимального соотношения компонентов были проведены рекогносцировочные опыты на бетонной смеси состава: шлакопортландцемент – 410 кг/м3; щебень фракций 5…20 мм – 940 кг/м3; песок – 860 кг/м3; В/Ц = 0,44. В процессе исследования установлено индивидуальное влияние каждого из компонентов на подвижность бетонной смеси и прочность бетона естественного твердения через 28 суток. Влияние добавок на указанные параметры показано на рис. 1–4.

Составы гидрофобно-пластифицирующих добавок различной отпускной формы

а)   б)

Рис. 1. Влияние дозировки исходных компонентов добавки СС-3ТН: а) подвижность бетонной смеси; б) прочность бетона; 1 – суперпластификатор С-3; 2 – соапсток

 а)   б)

Рис. 2. Влияние дозировки ускорителей твердения: а) подвижность бетонной смеси; б) прочность бетона; 1 – тиосульфат натрия; 2 – сульфат натрия

Рис. 3. Влияние дозировки добавки СС-3ТН на подвижность бетонной смеси; 1 – бетонная смесь с С-3; 2 – бетонная смесь с СС-3ТН

Рис. 4. Влияние дозировки добавок на прочность бетона; 1 – с добавкой С-3; 2 – с добавкой СС-3ТН

Результаты опытов показывают, что оптимальное количество каждого из компонентов распределилось следующим образом: суперпластификатор С-3 (0,5…0,8 %), соапсток растительных масел (0,15…0,3 %) и тиосульфат натрия (1…4 %) от массы цемента, это свидетельствует о том, что между выбранными компонентами отсутствует конкурирующее действие, однако это можно подтвердить более точно при исследовании их совместимости между собой.

Библиографическая ссылка