Влияние химических добавок на свойства бетонов . Работа №37664

УДК 691.535

Влияние химических добавок на свойства бетонов

Алтунина А.С., Жигалова Н.А., Павлова И.А

Научный руководитель: Смаль Д.В. канд. техн. наук, доц.

Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова, г. Белгород, Россия

Influence of chemical additives on concrete properties

Altunina A. S., Zhigalova N. A., Pavlova I. A.

Scientific supervisor: Smal D. V. Candidate of Technical Sciences, assoc.

Belgorod State Technological University

named after V. G. Shukhov, Belgorod, Russia

В данной статье были проведены исследования по бетону класса В25 И В7,5 с различными пластифицирующими добавками. Были приведены 2 вида добавок и влияние на основные характеристики бетона, не отклоняясь от стандартов, указанных ГОСТ РК.

Ключевые слова: бетон, бетон класса В25, бетон класса В7,5, пластифицирующие добавки, пластификаторы, бетон марки М350, бетон марки М100.

Введение. Бетон является одним из самых важных и часто использующихся искусственных композиционных строительных материалов. Современные технологии в строительной индустрии создают тренд на высококачественные, стойкие, удобные в использовании, экономически выгодные и безопасные материалы. Для достижения поставленных целей, научным сообществом были подобраны специальные химические добавки, которые впоследствии получили широкое распространение благодаря своим уникальным свойствам снижать затраты цемента, корректировать свойства бетонных смесей и бетона. Их вводят в бетонную смесь в небольшом количестве (0,1 – 2%), но несмотря на это, они позволяют эффективно воздействовать на свойства получаемого бетона [1].

Среди всех химических добавок на данный момент времени интерес представляют супер- и гиперпластификаторы. Согласно литературным данным [1], суперпластификаторы повышают пластичность и реологические свойства бетонной смеси, улучшают строительно – технологические свойства готового бетона, помимо этого, что немаловажно, они способствуют более экономичному расходу вяжущего. При помощи гиперпластификаторов удаётся приготовить удобоукладываемую подвижную бетонную смесь в условиях пониженного потребления воды. С их помощью достигаются высокие физико – механические показатели бетонной смеси и бетона. Все вышеизложенные научные факты говорят о том, что детальное изучение влияния конкретных химических добавок на свойства получаемого строительного материала, на сегодняшний день актуально, в связи с чем, целесообразно [2].

Данная научная работа посвящена исследованию эффективности вводимых в бетонную смесь химических добавок (Muraplast Fk-19 и МС-ТехниФлоу 173) на свойства общестроительного бетона.

Методы исследования и использующиеся материалы. Для оценки подвижности приготовленной бетонной смеси был использован конус [3]. Чтобы изучить способность исследуемых образцов противостоять внутренним напряжениям, возникающим вследствие внешних нагрузок (в данном случае рассматривалось сопротивление сжатию), было проведено испытание на прочность с помощью гидравлического пресса.

Бетонные смеси были приготовлены из портландцемента ОАО «Верхнебаканский цементный завод» ЦЕМ I 52,5Н, мелкого (Мк = 1,5 – 2) песка, фракционированного щебня (5 – 20 мм). Одна смесь в качестве добавки содержала пластификатор Muraplast Fk-19, с плотностью 1,120 – 1,150 кг/дм3, применяется в производстве дорожных бетонов, массивных конструкций и специальных бетонов. В состав другой вошёл высокоэффективный суперпластификатор МС-Techniflow 173, высококонцентрированный, модифицированный продукт, не содержащий компонентов, вызывающих коррозию арматуры, не выпадает в осадок при хранении или замерзании, с плотностью 1,055 – 1,085 кг/дм3. Применяют для производства товарного бетона, железобетона, для высокопрочных бетонов и для производства бетона с фиброй. Компонентный состав бетонных смесей представлен в табл. 1.

Таблица 1

Компонентный состав бетонных смесей

№

состава

Наименование

 

Цемент, кг

 

Песок, кг

 

Щебень,

кг

 

Вода,

л

 

Добавка,

кг

1

БСТ В7,5 М100

0,94

5,23

8,04

1,07

0,0094

2

БСТ В25 М350

2,35

4,76

7,71

1,14

0,0235

*Данный состав представлен в объёме 0,0067 м3

Экспериментальная часть. Одной из главных характеристик бетонной смеси, является - удобоукладываемость. Она является способностью под действием силы тяжести собственной массы или внешнего воздействия, растекаться и принимать заданную форму. Бетонная смесь должна одновременно уплотняться, выделяя часть воздуха, содержавшегося в ней, и сохранять однородность [2]. Для исследования определения вида и подвижности были приготовлены образцы бетонных смесей, состав которых представлен в таблице 2.

Таблица 2

Состав бетонной смеси с добавками

№ пары смеси

Добавка

Наименование

 

Цемент, кг

 

Песок, кг

 

Щебень,

кг

 

Вода,

л

 

Количество добавки,

кг

1

МС- Techniflow 173

БСТ В7,5 М100

0,98

5,46

8,4

1,3

0,0098

 

Muraplast Fk-19

 

 

 

 

1,25

 

2

МС- Techniflow 173

БСТ В25 М350

2,45

4,97

8,05

1,3

0,0245

 

Muraplast Fk-19

 

 

 

 

1,25

 

*Данный состав представлен в объёме 0,007 м3

Рассмотрим каждую пару смесей в отдельности.

Для бетонной смеси БСТ В7,5 М100

- с добавкой МС-Techniflow 173. После снятия формы осадка конуса составила 19 см, что характерно для очень подвижных бетонных смесей с подвижностью П4 (16 – 20 см). После часа подвижность составила 10 см, что соответствует П3 (10 – 15 см).

- с добавкой Muraplast Fk-19. Здесь осадка конуса сначала составила 18,8 см, что соответствует П4 (16 – 20 см), спустя час снизилась до 15 см, что соответствует П3 (10 – 15 см).

Для бетонной смеси БСТ В25 М350

- с добавкой МС- Techniflow 173. После снятия формы наблюдалась осадка конуса, которая составила 19 см. Данный показатель характерен для очень подвижных бетонных смесей с подвижностью П4 (16 – 20 см). Для оценки сохраняемости бетонная смесь была оставлена на 1 час, после чего вновь проверена подвижность. В данном случае она составила 13 см, что соответствует П3 (10 – 15 см).

- с добавкой Muraplast Fk-19. В данном случае осадка конуса сначала составила 20 см, что соответствует П4 (16 – 20 см), а спустя час снизилась до 15 см, что соответствует П3 (10 – 15 см).

Полученные результаты говорят о том, что бетонные смеси БСТ В7,5 М100 и БСТ В25 М350 с добавлением пластификатора Muraplast Fk-19 более пластична, за счет чего повысилась текучесть без увеличения воды, это может позволить снизить расслоение смеси, уменьшить вероятность сильной усадки, возникновения трещин [4]. Помимо этого, использование данной химической добавки снижает затраты воды на приготовление бетонной смеси на 50 мл. Способность бетонной смеси сохранять требуемые свойства в течение заданного времени от ее первоначальных значений после затворения до минимально допустимых по условиям качественного уплотнения с добавкой muraplast FK-19 показала результат лучше, чем смесь с добавкой МС- Techniflow 173, а это немаловажно в условиях длительной транспортировки.

Для исследования влияния химической добавки на прочностные характеристики образцов были приготовлены по две бетонные смеси для каждой из добавок. После формования и выдержки образцов в камере с нормальными условиями (температура 20±3 °С, относительная влажность воздуха 95±5 %), при достижении 7 и 28 суток были проведены прочностные испытания (табл. 3, 4).

Таблица 3

Прочностные показатели бетонных образцов с добавкой МС- Techniflow 173

Номер образца

Марка бетона

Плотность, кг/м3

Возраст

Показатель пресса, кН

Частные показатели предела прочности при сжатии, МПа

Среднее значение предела прочности при сжатии, МПа

1

М100

2249

7сут.

81,47

8,0

7,9

2

 

2255

 

77,17

7,6

 

3

 

2251

 

82,43

8,1

 

1

 

2280

28сут.

91,29

9,0

9,0

2

 

2289

 

93,95

9,2

 

3

 

2287

 

90,86

8,9

 

1

М350

2358

7сут.

417,82

41,0

40,3

2

 

2356

 

403,43

39,6

 

3

 

2352

 

409,92

40,2

 

1

 

2337

28сут.

456,99

44,82

45,03

2

 

2317

 

461,02

45,21

 

3

 

2325

 

459,42

45,05

 

 

 

Таблица 4

Прочностные показатели бетонных образцов с добавкой Muraplast Fk-19

Номер образца

Марка бетона

Плотность, кг/м3

Возраст

Показатель пресса, кН

Частные показатели предела прочности при сжатии, МПа

Среднее значение предела прочности при сжатии, МПа

1

М100

2291

7сут.

77,87

7,6

8,1

2

 

2288

 

62,95

6,2

 

3

 

2380

 

108,36

10,6

 

1

 

2319

28сут.

125,82

12,3

12,0

2

 

2328

 

118,36

11,6

 

3

 

2331

 

121,66

12,0

 

1

М350

2316

7сут.

325,36

31,9

32,1

2

 

2324

 

330,96

32,5

 

3

 

2338

 

323,88

31,8

 

1

 

2350

28сут.

472,67

46,4

45,5

2

 

2361

 

453,63

44,5

 

3

 

2356

 

465,61

45,7

 

 

В ходе исследований выяснилось, что добавка Muraplast Fk-19 не замедляет набор прочности образцов бетонной смеси в сравнении с добавкой МС-ТехниФлоу 173.

Используемые химические добавки позволяют добиться повышения прочностных характеристик бетона за счет уплотнения бетонной смеси, не образуя пустот. Тем самым дает возможность снизить расход цемента при неизменных характеристиках бетона [5].

В результате проделанной работы можно сделать вывод, что с использованием данных химических добавок, бетонная смесь приобретает ряд свойств, которые позволяют повысить уровень качества при работе в сложных условиях, для удобства применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

Баженов Ю.М. Технология бетона. уч. пособие для вузов, - М.

высш

.

шк

. 1987. - 415 с.

Баженов

Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. М.:

Стройиздат

, 1970. - 292 с.

Квирикадзе

О.П. Влияние скорости

загружения

на деформации и прочность бетона // Ползучесть строительных материалов и конструкций: Сб.

научн

. трудов; Под ред. А.Р.

Ржаницына

. М.:

Стройиздат

, 1964. С. 269–276.

Зоткин А.Г. Бетоны с эффективными добавками. – М.: Инфра-Инженерия, 2014. – 160 с.

Изотов В.С. Химические добавки для модификации бетона: монография / В.С. Изотов, Ю.А. Соколова. – М.: Казанский Государственный архитектурно-строительный университет: Изд. «Палеотип», 2006. – 244 с.