Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

INFLUENCE´S RESEARCH OF CONCRETE´S HARDENING KINETICS WITH COMPLEX MODIFIER

Anisimov S.N. 1 Kononova O.V. 1 Leshkanov A.Yu. 1 Smirnov A.O. 1
1 Volga State University of Technology
Исследовано влияние комплексного модификатора на прочность бетона. Установлено, что введение пластификатора GleniumACE 430 снижает водопотребность бетона на 17-30% при условии сохранения равноподвижности. Применение суперпластификатора GleniumACE 430 без ускорителя X-CEED 100 снижает прочность бетона на 5 % в сравнении с образцом без модификатора, однако на 3 и 28 сутки наблюдается прирост прочности на 18% и 22% соответственно. Наблюдается увеличение прочности в три раза образцов с содержанием Glenium ACE 430 и ускорителя тверденияX-CEED 100 в сравнении собразцом без модификаторов на первые сутки, в два раза на 3- и сутки, 1,5 раза на 28- е сутки. Целесообразно снижение расхода цемента от 400 кг/м3 до 345 кг/м3,т.к. это не приводит к резкому снижению прочности бетона с комплексным модификатором.
Influence of the complex modifier on concrete durability is investigated. It is established that introduction of Glenium ACE 430 softener reduces concrete’s water requirement by 17-30% keeping identical mobility. Use of Glenium ACE 430 supersoftener with out CEED 100 X-accelerator reduces concrete durability by 5% in comparison with an exemplar without modifier, however on 3 and the 28th days durability increase for 18% and 22% respectively is observed. The increase in durability three times exemplars with the maintenance of Glenium ACE 430 and an accelerating agent of X-CEED 100 in comparison with an exemplar without modifiers for the first days, twice on 3-and days, 1,5 times on 28-е days is observed. Decrease in a consumption of cement from 400 kg/m3 to 345 kg/m3 is expedient since it does not lead to strength reduction concrete´s durability with the complex modifier.
concrete
superplasticizing agent
accelerating agent
mobility
early durability
water requirement
complex modifier

Строительная отрасль ХХI века предлагает широчайших спектр технологий по улучшению физико-механических свойств конструкционных изделий. Несомненно, такая ситуация является адекватным ответом рынка на увеличение темпов строительства и заинтересованности потребителей в получении качественных и недорогих строительных материалов. Особое внимание здесь уделяется тяжелому бетону. На сегодняшний день довольно сложно представить данный материал, применяемый практически на всех стройплощадках и заводах ЖБИ, в «классическом» виде: цемент, вода, крупный и мелкий заполнитель. Современная технология бетона базируется на применении химических модификаторов различного типа и действия, позволяющих регулировать его свойства. В частности, для повышения прочности бетона, подвижности, снижения трудоемкости бетонных работ в состав бетона вводят суперпластификаторы на основе поликарбоксилатного эфира [1,2,3]. Зарубежный и отечественный опыт их применения показал, что суперпластификаторы на базе эфиров поликарбоксилатов - PCE способны снизить водопотребность бетонной смеси до 30%, увеличить подвижность до марки П4 - П5, значительно повысить характеристики проектной прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, самоуплотняемости [6]. Также, в отличие от традиционных суперпластификаторов сульфированного меламина и нафталина (SMFC и SNFC), действие которых основано на электростатическом отталкивании частиц цемента, РСЕ используют объемную цепь полимеров для создания стерического эффекта. В зависимости от типа цемента,современные технологии позволяют получать поликарбоксилаты с различной полимерной структурой, что значительно расширяет их диапазон эффективного использования [2].

Среди основных недостатков РСЕ следует отметить вовлечение воздуха, а также длительный пластифицирующий эффект, который может негативно влиять на раннюю прочность бетона, что, несомненно, отразится в виде снижения скорости бетонных работ[4,5]. Для интенсификации набора ранней прочности предлагаются добавки-ускорители. Роль данных модификаторов заключается в активизации процесса гидратации цемента, что приводит к ускоренному образованию продуктов гидратации, обладающих высокой прочностью. За счет ускорителей твердения бетона можно снизить расход цемента, увеличить оборачиваемость опалубки.

Химические модификаторы для бетона в России представлены как отечественными (Полипласт), так и иностранными производителями(Sika, BASF). В последнее время на рынок добавок для бетона активно продвигаются компании из стран СНГ (Frem).

Целью исследования является изучение влияния комплексного применения PСE суперпластификаторов и ускорителей твердения на прочность тяжелого бетона.

Материалы и методы исследования

Исследовано влияние содержания добавок PCE суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X – SEED100 компании BASF на прочность тяжелого бетона. В качестве вяжущего применялся портландцемент ЦЕМ 42,5Н производства ОАО «Ульяновский цемент». В качестве крупного заполнителя применялся щебень фракции 5-20 мм. В качестве мелкого заполнителя применялся песок кварцевый модулем крупности Мк=1,9. Добавки вводились в бетон одновременно с последней 1/3 частью воды затворения. Содержание PСE суперпластификаторов в бетоне варьировалось от 0,6 до 1 % от массы цемента. Содержание ускорителя X – SEED100 составляло 0,5 % от массы цемента.

Результаты исследования и их обсуждение

В таблице представлены составы бетонных смесей подвижностью П2. Из них формовались образцы-кубы размерами 10х10х10 см. и испытывались на сжатие в возрасте 1, 3 и 28 суток. Анализ результатов показывает, что присутствие комплексного модификатора в бетоне позволяет снизить водопотребность смеси на 17-30%(см. № 3,9,10) при условии сохранения равноподвижности.

№п/п

Масса щебня, кг/м3

Масса песка, кг/м3

Масса цемента, кг/м3

В/Ц

GleniumACE 430, в % от массы цемента

X-CEED100, в % от массы цемента

1

1180

690

400

0,300

1%

0,5%

2

1280

640

375

0,316

1%

0,5%

3

1380

590

345

0,294

1%

0,5%

4

1180

690

400

0,313

0,8%

0,5%

5

1280

640

375

0,320

0,8%

0,5%

6

1380

590

345

0,319

0,8%

0,5%

7

1180

690

400

0,328

0,6%

0,5%

8

1280

640

375

0,330

0,6%

0,5%

9

1380

590

345

0,352

0,6%

0,5%

10

1180

690

400

0,424

-

-

11

1180

690

400

0,348

0,8%

-

12

1180

690

400

0,311

0,8%

1%

На рисунке 1 приведено влияние добавок на прочность тяжелого бетона. Установлено, что с повышенное содержание PCE суперпластификатора не только снижает водопотребность, но и увеличивается период времени схватывания цементного теста. Исследования показали, что график зависимости при комплексном применении суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-CEED 100в целом имеет одинаковый характер. Наблюдается увеличение прочности в три раза образцов с содержанием PCE и ускорителя твердения в сравнении с образцом без модификаторов на первые сутки, в два раза на 3- и сутки, 1,5 раза на 28- е сутки. Применение комплексного модификатора в соотношении 0,8% Glenium ACE 430 и 0,5%X-CEED 100 от массы цемента позволяет получить прочность на первые сутки до 16 МПа. Применение суперпластификатора без ускорителя снижает прочность бетона на 5 % в сравнении с бездобавочным образцом, однако, на 3 и 28 сутки наблюдается прирост прочности на 18% и 22% соответственно. Наилучший показатель прочности на 3 и 28 сутки составил образец с содержанием РСЕ 1% и ускорителя твердения 0,5% от массы цемента 38МПа и 65МПа соответственно.

Рис. 1. Влияние содержания суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-SEED 100 на прочность бетона при расходе цемента 400 кг/м3

На рисунке 2 приведен график зависимости прочности бетона при комплексном применении суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-CEED 100 при различном содержании цемента. Установлено, что уменьшение количества вяжущего до 345 кг/м3 не изменяет характера набора прочности на 3 и 28 сутки. Прочность бетона снижается в 1,5 раза на первые сутки с уменьшением расхода цемента. Получены результаты по прочности 36 МПа и 36,5 МПа на 3 –и сутки при комплексном применении модификатора и расходе цемента 345 кг/м3 и 375 кг/м3 соответственно. Наилучший показатель прочности бетона 63,9 МПа на 28 сутки показал состав с расходом цемента 375кг/м3.

Рис. 2. Влияние содержания суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-SEED 100 на прочность бетона при расходе цемента 345 кг/м3 и 375 кг/м3

На рисунке 3 рассмотрена зависимость влияния содержания суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-SEED 100 в количестве0,8% и 1% от массы цемента соответственно на прочность бетона.

Рис. 3. Влияние содержания суперпластификатора Glenium ACE 430 и ускорителя твердения X-SEED 100 на прочность бетона

Исследования показали, что, несмотря на незначительное снижение водоцементного отношения, скорость твердения бетона увеличилась незначительно: на первые сутки -16,2 МПа, на 2 сутки – 27,9 МПа, на 3 сутки – 38,2 МПа. Установлено, что ускоритель твердения X-SEED 100 также способствует водопонижению бетонной смеси. Следует отметить, что увеличение дозировки ускорителя твердения X-SEED 100 при совместном использовании РСЕ с 0,5% до 1% не оправдано.

Выводы

  1. Применение комплексного модификатора в бетоне позволяет снизить водопотребность смеси на 17-30% при условии сохранения равноподвижности.
  2. Наблюдается увеличение прочности в три раза образцов с содержанием PCE и ускорителя твердения в сравнении с образцом без модификаторов на первые сутки, в два раза на 3- и сутки, 1,5 раза на 28- е сутки.
  3. Целесообразно снижение расхода цемента от 400 кг/м3 до 345 кг/м3т.к. это не приводит к резкому снижению прочности бетона с комплексным модификатором.

Рецензенты:

Минаков Ю.А., д.т.н., профессор кафедры Строительных материалов и технологии строительства ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола.

Краснов А.М., д.т.н., профессор кафедры Строительных материалов и технологии строительства ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола.