Выбор суперпластификаторов для самоуплотняющихся бетонов

Самоуплотняющиеся бетоны — новая высокотехнологичная разновидность бетона. Такие бетоны в настоящее время находят всё большее распространение в промышленно развитых странах, так как позволяют при более низких трудозатратах получать высокие темпы бетонирования и гарантированное качество работ [1].

Ключевыми элементами технологии самоуплотняющихся бетонов являются применение высокоэффективных суперпластификаторов и тонкодисперсных наполнителей [1]. Первые обеспечивают высокую текучесть бетонной смеси, а вторые — её стойкость к расслоению. Совместное использование дисперсного наполнителя и суперпластификатора повышает структурную однородность бетона и его долговечность [2].

При проектировании состава самоуплотняющегося бетона большое значение имеет выбор дисперсного наполнителя и суперпластификатора, который во многом определяет реологические свойства бетонной смеси. В качестве такого компонента могут использоваться дисперсные промышленные отходы — пыль газоочистки, тонкие фракции отходов камнедробления и другие материалы [1, 3, 4]. Природа этих материалов может быть различной, поэтому они могут, как повышать водопотребность смеси, так и снижать ее. Кроме того, дисперсные наполнители будут оказывать влияние на эффективность суперпластификаторов в бетонных смесях [5, 6]. суперпластификатор минеральный бетон Целью настоящей работы является исследование водоредуцирующей эффективности различных суперпластификаторов в системе «вода-наполнитель», а также в растворной смеси состава 1:1 при замещении 40% цемента дисперсным наполнителем.

Методы и материалы В работе были исследованы 6 суперпластификаторов различных производителей. Три исследованные добавки — Sika ViscoCrete 20HE, Sika ViscoCrete 800 3 New и ViscoCrete 800 5 New производятся фирмой Sika AG (Швецария), ещё две — Diamon SP-1 и Diamon SP-3 — фирмой Mapei (Италия) и одна добавка — «Полипласт СП СУБ» производства российской фирмы ЗАО «Полипласт». Дозировка добавок во всех составах составляла 0,5% от массы дисперсного наполнителя или вяжущего смешанного с этим наполнителем.

Все добавки зарубежного производства изготовлены на основе поликарбоксилатных соединений [7]. Они предназначены для производства самоуплотняющихся бетонов, а также для высокоподвижных бетонных смесей. Суперпластификатор российского производства СП-СУБ также предназначен для применения в самоуплотняющихся бетонах. Его химическая основа производителем не разглашается. Целью первой части исследования являлось определения наиболее эффективного суперпластификатора в минерально-водной суспензии.

Исследования добавок проводились на двух дисперсных наполнителях, которые измельчались до удельной поверхности 350 м 2/кг — пылевидном отходе дробления гранитного щебня Павловского месторождения и тонких фракциях продуктов дроблённого бетонного лома. Тонкие фракции лома образуются при переработке бетонного лома во вторичный щебень и состоят в основном из частиц цементного камня [8].

Водопотребность суспензии на основе дисперсного наполнителя для бетона определялась по её расплыву на стеклянной поверхности [6]. Для определения текучести смеси использовался цилиндрический вискозиметр диаметром 16 и высотой 20 мм. В ходе эксперимента подбирался расход воды для получения расплыва суспензии 40 мм.

Результаты и обсуждение результатов На рис. 1 приведены результаты определения водопотребности суспензий, приготовленных на измельчённых граните и ломе бетона, а также расчётные значения водоредуцирующего эффекта суперпластификаторов. Как видно из данных рис. 1а наполнитель из измельченного бетона имеет в 1,5 раза большую водопотребность, чем гранитный дисперсный наполнитель. Однако ведение в смесь суперпластификаторов позволяет в два раза снизить водопотребность суспензии на основе бетона (рис. 1б) и получить смесь с водосодержанием более низким, чем у гранитного наполнителя.

Все добавки имеют приблизительно равную эффективность. Исключение составляет только СП-СУБ, которая даёт несколько меньший эффект. Исследованные добавки более эффективны при использовании наполнителя на основе бетонной крошки, что позволяет получить смеси с более низким водосодержанием.

Исследования эффективности добавки в строительном растворе проводились на смеси с соотношением вяжущего и песка равным, 1:1. Во всех составах 40% цемента замещалось дисперсными наполнителями. Консистенция растворной смеси определялась по её расплыву на стандартном встряхивающем столике. Подбирая расход воды, добивались получения расплыва смеси 200−210 мм.

Результаты определения водоредуцирующего эффекта для различных добавок при использовании тонкого заполнителя на основе бетона приводятся на рис. 2.

а) б).

Рисунок 1 — Эффективность суперпластификаторов в наполнителях: водотвёрдое отношение минеральных суспензий на различных порошках с добавками суперпластификатора (а) и водоредуцирующие эффекты добавок (б).

Рисунок 2 — Водоредуцирующие эффекты суперпластификаторов в растворной смеси с тонким заполнителем на основе измельчённого бетона.

Выводы

Исследования эффективности добавок в растворных смесях показали, что водоредуцирующие эффекты суперпластификаторов приблизительно равны и составляют в пластичных смесях около 56…64%. Выбор суперпластификатора в производственных условиях будет определяться их стоимостью.

Использованная в исследовании методика может быть применена при выборе суперпластификатора и тонкого наполнителя для самоуплотняющихся бетонов, а также для предварительного определения их дозировки.

Библиографический список

• 1. Оучи, М. Самоуплотняющиеся бетоны: разработка, применение и ключевые технологии / Труды 1-ой Всероссийской конференции по бетону и железобетону «Бетон на рубеже третьего тысячелетия». — Москва: 2001. С. 209−215.
• 2. Коровкин М. О., Калашников В. И. Ресурсосберегающая эффективность суперпластификатора в бетоне // Региональная архитектура и строительство. 2011. № 2. С. 59−61.
• 3. Семенов А. А., Коровкин М. О., Ерошкина Н. А., Чамурлиев М. Ю. Удобоукладываемость и прочность самоуплотняющегося бетона // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/42 062 (дата обращения: 20.01.2015).
• 4. Коровкин М. О., Шестернин А. И., Ерошкина Н. А. Влияние доломитовой муки на свойства растворной составляющей бетона // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/12/42 050 (дата обращения: 20.01.2015).
• 5. Коровкин, М. О. Исследование эффективности суперпластификатора С-3 в вяжущем низкой водопотребности / Коровкин М. О. // Строительство и реконструкция. 2011. № 2. С. 84−88.
• 6. 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.
• 7. Материалы строительной химии компании Sika. М.: Из-во ООО «Зика», Москва, 2005. — 365 c.
• 8. Коровкин М. О., Шестернин А. И. Применение бетонного лома в производстве заполнителя для самоуплотняющегося бетона // Бетон и железобетон — взгляд в будущее: Научные труды III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону. Т.6. Москва: МГСУ, 2014. С. 295−313.