Полифункциональная добавка для бетона

Обновлено: 10.01.2025

Полифункциональные модификаторы

Полифункциональный модификатор
Повышает пластичность бетонных смесей с П1 до П4, без снижения прочности.
Снижает водопотребность бетонных смесей, до 20%.

POLIFROM P5

Полифункциональный модификатор
Повышает пластичность бетонных смесей с П1 до П5, без снижения прочности.
Снижает водопотребность бетонных смесей, до 30%.

POLIFROM P5 компонент А

Влияние кремнезоля на фазовый состав гидратированного цемента с полифункциональной добавкой Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Красиникова Н.М., Морозов Н.М., Кашапов Р.Р.

Повышение эффективности применения бетона в производстве строительных изделий и конструкций связано с использованием модификаторов различного типа. На современном этапе развития все большее распространение получают нанодисперсные добавки, позволяющие существенно повысить физико-механические характеристики цементных композиций. В работе был использованы кремнезоли различных типов в сочетании с пластификаторами и полифункциональными добавками . В результате проведенных исследований установлено эффективность применения кремнезоля как компонента полифункциональной добавки ускоряющее-пластифицирующего действия

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Influence of siliceous on phase composition of the hydrated cement with a polyfunctional additive

Improvement the efficiency of the use of concrete in the manufacturing of building products and structures concerned with the use of various types of modifiers. For modifying the construction materials the nano-additive of various kinds are used increasingly and efficiently enough. Specificity of nanotechnology is the difficulty in the base material statistically uniform distribution of the control dose «primary» nanoparticles which are also prone to aggregation. Particular interest for the modification of cement concrete are nanopowders (graphite tube, aerosol etc.) And sols ( siliceous , alumina) which are expedient to use as a component for the production of polyfunctional additives. In this regard, the aim of the work was to study the siliceous nano-additive together with concrete modifier effectiveness. The article shows the influence of siliceous sol with superplasticizer on cement paste strength . The results of the study of the polyfunctional additives using siliceous on the structure cement system, and on physical and mechanical properties of heavy concrete are shown and thermographs of cement hydration products with their using are performed. The result of the tests is shown opportunity of using siliceous sol as a component of the complex concrete additives for performance enhancing.

Текст научной работы на тему «Влияние кремнезоля на фазовый состав гидратированного цемента с полифункциональной добавкой»

Красиникова Н.М. - кандидат технических наук, доцент

Морозов Н.М. - кандидат технических наук, доцент

E-mail: nikola_5 3 5 @mail. ru

Кашапов Р.Р. - инженер

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Адрес организации: 420043, Россия, г. Казань, ул. Зелёная, д. 1

Влияние кремнезоля на фазовый состав гидратированного цемента с полифункциональной добавкой*

Повышение эффективности применения бетона в производстве строительных изделий и конструкций связано с использованием модификаторов различного типа. На современном этапе развития все большее распространение получают нанодисперсные добавки, позволяющие существенно повысить физико-механические харакетристики цементных композиций. В работе был использованы кремнезоли различных типов в сочетании с пластификаторами и полифункциональными добавками. В результате проведенных исследований установлено эффективность применения кремнезоля как компонента полифункциональной добавки ускоряющее-пластифицирующего действия

Ключевые слова: кремнезоль, бетонная смесь, структурообразование, полифункциональная добавка, прочность, тяжелый бетон.

Для модификации строительных материалов все чаще, и достаточно эффективно, используются нанодобавки различных видов [1, 2, 3, 4] Специфика нанотехнологий состоит в трудности статистически равномерного распределения в базовом материале этих гомеопатических доз «первичных» наночастиц, склонных к тому же к агрегированию [5]. Сложность и ресурсозатратность получения самих первичных наноматериалов, особенно, углеродных нанотрубок, астраленов, фуллеренов и др. обуславливают их высокую себестоимость и большую цену на рынке. Поэтому столь важен предложенный проф.Е.В.Королевым коэффициент технико-экономической эффективности применения нанотехнологий, который характеризует, в сущности,

показателя качества материала, SC - относительное изменение его стоимости [6].

Поэтому ключевым становится вопрос об оптимальном содержании наномодификатора, определяемый из концентрационной зависимости или основного показателя модифицируемого материала, например, механической прочности, или определенного сочетания других свойств, включая и технологические.

В основе механизмов влияния наночастиц могут быть следующие поверхностные эффекты [5]:

- хемосорбция - химические реакции окружающей дисперсионной среды с поверхностью наночастиц, например, наночастиц SiO2 с Са(ОН)2 в цементном камне;

- топологический эффект - локализация наночастиц в дефектах и ультрамикропустотах формирующейся, в частности, кристаллизующейся, дисперсионной среды (матрицы), что приводит к ее локальному уплотнению. Каждый из этих эффектов может проявиться отдельно, но, чаще всего, совместно, приводя к синергизму.

Особый интерес для модификации цементных бетонов представляют нанопорошки (графитовые трубки, аэросил и др.) и золи (кремнезоль, алюмозоль), которые целесообразно применять в качестве компонента для производства полифункциональных добавок. В связи с этим целью работы стало исследование эффективности нанодобавок в комплексе с другими модификаторами бетона.

* Работа выполнена по заданию № 7.1955.2014 / К в рамках проектной части государственного задания в сфере научной деятельности Министерства образования и науки Российской Федерации.

Первоначально было изучено влияние нанопродуктов на свойства цементного камня. Для модифицирования портландцемента (бездобавочного класса СЕМ 1 42,5) выбраны кремнезоли трех типов, выпускаемых фирмой «КОМПАС» в г. Казани в промышленном масштабе. Свойства их представлены в табл.1, они отличаются друг от друга концентрацией оксида кремния ^Ю2) и силикатным модулем, а также удельной поверхностью кремнезема.

Внешний вид (или оптическая плотность) кремнезолей зависит от их концентрации и размера частиц SiO2: золи с частицами SiO2 менее 10 нм - прозрачные, с частицами более крупных размеров - мутноватые или «молочные».

Полимерное состояние кремнезема в водном растворе зависит от щелочности (значения рН) последнего. При связывании гидроксид-ионов, т.е. подкислении раствора щелочного силиката, в нем возрастает доля полимерных структур. Особенность полимеризации кремнезема заключается в том, что уже при небольшой степени полимерности ионы образуют циклические формы, которые сшиваются в параллельных плоскостях в плотные трехмерные структуры с минимальным количеством силанольных ^-ОН) групп; уже при рН < (9^10), таким образом формируются субнанометровые частицы - центры (зародыши) для дальнейшего осаждения кремнезема.

№ Показатели КЗ-ТМ-15 КЗ-ТМ-20 КЗ-ТМ-30

1 Концентрация SiO2, масс.% 15,1 20,3 29,85

2 Концентрация №2О, масс.% 0,48 0,267 0,346

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3 Удельная поверхность, м2/г 437,8 314,2 420

4 Силикатный модуль 35,7 75,9 75,9

5 Кинематическая вязкость, ССТ 2,8 3,2 4,58

Общая закономерность влияния всех трех кремнезолей КЗ-ТМ, вводимых с суперпластификатором, на суточную прочность (МПа) цементного камня (рис. 1) проявляется в виде «острой» экстремальной зависимости с «пиком» - максимумом прочности при 0,001 мас. % от цемента. Максимальный прирост прочности наблюдается с золем К3-ТМ-30 равный 48 %. Поэтому для дальнейших исследований выбран данный золь.

Рис. 1. Зависимость прочности цементного камня от концентрации кремнезоля

На основании полученных положительных результатов на цементном камне были проведены исследовании в цементных бетонных системах (табл. 2). Так как цель работы была оценить совместное влияние нанодобавок и других модификаторов бетона, в качестве основы была использована комплексная добавка ускоряющее-пластифицирующего действия ПФД, эффективность который нами ранее уже была установлена [7, 8].

Содержание кремнезоля, масс.% отЦ

Влияние иаиочо.инфицирования разработанной добавки ПФД на свойства бетона

Состав бетона на 1 м3

№ Цемент, Песок, Щебень, Вид и дозировка добавки, % В/Ц Прочность на сжатие, МПа

кг кг кг 1 сутки 7 сутки 28 сутки

1 - 0,54 5,92 24,0 36,7

2 350 850 1050 КЗ-ТМ-30, 0,001 0,5 7,25 26,8 40,2

3 ПФД, 1,3 0,34 22,1 56,9 68,5

Из табл. 2 видно, что в первые сутки твердения прочность бетона при использовании разработанной добавки в присутствии золя и без повысилась на 297 % и на 273 %, соответственно. В марочном возрасте также наибольшую прочность на сжатие имеет бетон с наномодифицированной ПФД - 70,3 МПа, что на 92 % больше чем у бездобавочного состава.

Фазовые превращения в цементном камне в присутствии сырьевых материалов разработанной нанодобавки показаны на рис. 2-3.

На дериватограммах (рис. 2-3) гидратированного портландцемента зафиксированы четыре эндотермических эффекта, сопровождающихся уменьшением массы. Большой и широкий эндо-эффект в интервале температур 75-200 0С связан с удалением адсорбированной вода из гелеобразных продуктов гидратации, таких как: гидросиликаты кальция (ГСК), гидроалюминаты кальция (ГАК), гидросульфоалюминаты кальция (ГСАК). Узкий эндотермический эффект при 430-480 0С характеризует процесс дегидратации гидроксида кальция.

Также наблюдаются эндо-эффекты при 610-670 0С, обусловленный дегидратацией высокосоновных гидросиликатов кальция и при 730-830 0С, обусловленный дегидратацией двухосновных гидросиликатов кальция [9, 10].

На дериватограммах гидратированного цемента с суперпластификатором после 1 суток нормального твердения присутствуют все выше перечисленные эндотермические эффекты. Однако по величине и температурным интервалам термограммы составов с кремнезолем отличаются от исходного состава. Так, например, при введении кремнезоля первый эндоэффект значительно уже и смещается в область более низких температур, что говорит об уменьшении количества эттрингита дегидратация которого происходит при температуре 140-160 0С. Величина эффекта, отвечающего за гидроксид кальция почти не меняется. происходит увеличение эндоэффектов при 610-670 С и 730-830 0С, что говорит о увеличение доли гидросиликатов кальция. В результате это сказывается на увеличение прочности цементного камня при введении кремнезоля в первые сутки.

При совместном использовании солей ускорителей и кремнезоля с суперпластификатором происходит увеличение эндоэффекта при 430-480 0С, что говорит о росте объема гидроксида кальция, а также значительный рост эндоэффекта при 610-670 0С, означающим повышение доли гидросиликатов кальция в цементном камне. Т.е. совместное использование кремнезоля и солей ускорителей увеличивает степень гидратации цемента в первые сутки твердения.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На дериватограммах гидратированного цемента после 28 суток нормального твердения также наблюдаются четыре эндотермических эффекта. Как видно из рис. 3а, эндоэффект при 430-480 0С при введении кремнезоля стал меньше по сравнению с бездобовачным составом, что произошло из-за уменьшения гидроксида кальция. Доля гидросиликатов кальция увеличилась, об этом мы можем судить по повышению эндоэффекта при 610-670 0С.

При совместном использовании солей ускорителей и кремнезоля с суперпластификатором происходит уменьшение эндоэффекта при 430-480 0С, что говорит о снижении объема гидроксида кальция, а также наблюдается рост эндоэффекта при 610-670 0С, означающим повышение доли гидросиликатов кальция в цементном камне. Уменьшение гидроксида кальция и увеличение гидросиликатов приводит к повышению прочности цементного камня в марочном возрасте, это было также установлено ранее по результатам испытаний прочности на сжатие. Изменения в структуре цементного камня модифицированного кремнезолем, хорошо заметны при всех сроках твердения и хорошо согласуются с данными по его прочности, приведенными выше.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено эффективность применения кремнезоля как компонента полифункциональной добавки ускоряющее -пластифицирующего действия.

Список библиографических ссылок

1. Королев Е.В. Основные принципы практической нанотехнологии в строительном материаловедении // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал, 2009, № 1. - С. 66-79.

2. Бадертдинов И.Р., Хузин А.Ф., Габидуллин М.Г., Рахимов Р.З. Исследование влияния добавки КДУ-1, модифицированной углеродными нанотрубками, на физико-механические характеристики высокопрочного фибробетона // Известия КГАСУ, 2013, № 1 (27). - С. 182-191.

3. Пухаренко Ю.В., Староверов В.Д., Рыжов Д.И. Фуллероидные углеродные наночастицы для модификации бетонов // Технологии бетонов, 2015, № 3-4 (104105). - С. 40-43.

4. Jadvyga Keriene, Modestas Kligys, Antanas Laukaitis, Grigory Yakovlev, Algimantas pokauskas, Marius Aleknevicius. The influence of multi-walled carbon nanotubes additive on properties of non-autoclaved and autoclaved aerated concretes // Construction and Building Materials, 2013, V. 49. - P. 527-535.

5. Хозин В.Г., Абдрахманова Л. А., Низамов Р.К. Общая концентрационная закономерность эффектов наномодифицирования строительных материалов // Строительные материалы, 2015, № 2. - С. 25-33.

6. Королев Е.В. Оценка концентрации первичных наноматериалов для модифицирования строительных композитов // Нанотехнологии в строительстве,

2014, № 6. - С. 31-34.

7. Кашапов Р.Р., Красиникова Н.М., Хозин В.Г., Шамсин Д.Р., Галеев А.Ф. Комплексная добавка на основе содосульфатной смеси // Известия КГАСУ,

2015, № 2 (32). - С. 239-243.

8. Кашапов Р.Р., Красиникова Н.М., Морозов Н.М., Хозин В.Г. Влияние комплексной добавки на твердение цементного камня // Строительные материалы, 2015, № 5. -С. 27-30.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9. Тимашев В.В. Избранные труды. Синтез и гидратация вяжущих материалов. - М.: Наука, 1986. - 424 с.

10. Ларионова З.М. Методы исследования цементного камня и бетона. - М.: Стройиздат, 1970. - 160 с.

Kazan State University of Architecture and Engineering

The organization address: 420043, Russia, Kazan, Zelenaya st., 1

Influence of siliceous on phase composition of the hydrated cement with a polyfunctional additive

Particular interest for the modification of cement concrete are nanopowders (graphite tube, aerosol etc.) And sols (siliceous, alumina) which are expedient to use as a component for the production of polyfunctional additives. In this regard, the aim of the work was to study the siliceous nano-additive together with concrete modifier effectiveness.

The article shows the influence of siliceous sol with superplasticizer on cement paste strength. The results of the study of the polyfunctional additives using siliceous on the structure cement system, and on physical and mechanical properties of heavy concrete are shown and thermographs of cement hydration products with their using are performed. The result of the tests is shown opportunity of using siliceous sol as a component of the complex concrete additives for performance enhancing.

Keywords: siliceous, concrete mix, structurization, polyfunctional additive, strength, heavy concrete.

1. Korolev E.V. The Basic principles of practical nanotechnology in construction materials // Nanotechnologies v stroitelstve: nauchnyi internet journal, 2009, № 1. - Р. 66-79.

2. Badretdinov I.R., Huzin A.F., Gabidoullin M.G., Rakhimov R.Z. Study of the effect additives KDU-1 modified carbon nanotube on physical-mechanical properties of high strength fiber-reinforced concrete // Izvestija KGASU, 2013, № 1 (27). - Р. 182-191.

3. Puharenko Y.V., Staroverov D.V., Ryzhov D.I. Fulleroid carbon nanoparticles for modifying concrete // Technologija betonov, 2015, № 3-4 (104-105). - Р. 40-43.

4. Jadvyga Keriene, Basic Kligys, Antanas Laukaitis, Grigory Yakovlev, Algimantas pokauskas, Marius Aleknevicius. The influence of multi-walled carbon nanotubes additive on properties of non-autoclaved and autoclaved aerated concretes//Construction and Building Materials, 2013, V. 49. - Р. 527-535.

Влияние полифункциональной добавки на процесс твердения и свойства цементного бетона Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Н. С. Гуриненко, Э. И. Батяновский

В статье приведены результаты исследований, направленных на разработку новой полифункциональной добавки в бетон , обеспечивающей повышение темпа и уровня роста его прочности при снижении энергетических затрат на ускорение процесса твердения, как базы для снижения энергоемкости производства бетонных и железобе-тонных изделий и конструкций. Экспериментально выявлено рациональное соотношение компонентов полифункци-ональной добавки от массы цемента: суперпластификатор на основе поликарбоксилатных смол (например, «Стахе-мент 2000» или «Реламикс ПК») ‒ 0,5 %, ультрадисперсный микрокремнезем (SiO2) ‒ 1,0 %, сульфат натрия (Na2SO4), ускоритель твердения ‒ 0,5 %, сульфат алюминия (Al2(SO4)3), уплотняющий структуру добавки, ‒ 0,25 %. Перечис-ленные компоненты обеспечивают наибольший рост прочности цементного камня и конструкционного тяжелого бетона . Результаты дериватографического и рентгенофазового анализов показывают, что рост прочности базируется на образовании мелкокристаллической формы низкоосновных кристаллогидратов силикатной группы CSH, допол-няющей традиционно формирующиеся при реакции трехи двухкальциевого силиката цемента с водой ‒ C2SH, а также на увеличении количества новообразований за счет реакции Ca(OH)2 с аморфным SiO2 и эттрингита 3CaO ⋅ Al2O3 ⋅ 3CaSO4 ⋅ 32H2O, образующегося за счет реакций с алюминатами цемента вещества ускоряюще-уплотняющего компонента добавки, что в совокупности обеспечивает рост плотности и прочности цементного камня. В бетоне эффект дополняется упрочнением зоны контакта поверхности заполнителя с цементным камнем за счет реакции между Ca(OH)2 и SiO2. Эти эффекты подтверждены ростом (до 38 %) химически связанной цементом воды в присутствии полифункциональной добавки в пробах цементного камня, характеризовавшегося наибольшей прочно-стью. С использованием стандартизованных методик испытаний экспериментально подтверждена эффективность полифункциональной добавки , выразившаяся в росте качественных характеристик и свойств конструкционного тяжелого бетона : прочности на сжатие – до 40–60 %, в растяжении при изгибе – до 15, снижении усадки – до 50 % и водопоглощении – в 1,5–2 раза, росте морозостойкости с марки F250 до F500, водонепроницаемости с W6–W8 до W20.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Influence of Polyfunctional Additive on Hardening Process and Properties of Cement Concrete

The paper presents results of research aimed at developing a new semi-functional concrete additive that provides an increase in rate and level of its strength growth while reducing energy costs to accelerate hardening process, as a basis for reducing energy intensity in manufacturing of concrete and reinforced concrete products and structures. Experimentally a rational ratio of components for a polyfunctional additive has been found of mass cement: a superplasticizer based on poly-carboxylate resins (for example, “Stachement 2000” or “Relamiks PC”) – 0.5 %, ultradispersed microsilica (SiO2) – 1.0 %, sodium sulfate (Na2SO4), hardening accelerator – 0.5 %, aluminum sulfate (Al2(SO4)3), sealing additive structure ‒ 0.25 %. The mentioned components ensure the largest increase in strength of cement stone and structural heavy concrete . Results of derivatographic and X-ray phase analyses have shown that strength growth is based on formation of a fine-crystalline form of low-base crystalline silicates of CSH-silicate group, which complements traditionally formed C2SH by the reaction of threeand two-calcium silicate cement with water, as well as it is based on an increase in the number of neoplasms due to the reaction of Ca(OH)2 with amorphous SiO2 and ettringite 3CaO ⋅ Al2O3 ⋅ 3CaSO4 ⋅ 32H2O, being formed due to reactions with cement aluminates these are accelerating-compacting additive components, that in total provides an increase in density and strength of cement stone . While having the case with concrete , the effect is complemented by hardening the zone of contact between aggregate surface and cement stone due to the reaction between Ca(OH)2 and SiO2. These effects have been con-firmed by growth (up to 38 %) of water which is chemically bound with cement in presence of a multifunctional additive in samples of cement stone , which is characterized by the largest strength . While using standardized testing methods, effective-ness of a multifunctional additive has been experimentally confirmed and it has been expressed in growth of quality characteristics and properties of structural heavy concrete : compressive strength – up to 40–60 %, flexural strength – up to 15 %, reduction of shrinkage – up to 50 % and water absorption – by 1.5–2 times, increase in frost resistance from brand F250 to F500, water resistance – from W6–W8 to W20.

Текст научной работы на тему «Влияние полифункциональной добавки на процесс твердения и свойства цементного бетона»

Влияние полифункциональной добавки на процесс твердения и свойства цементного бетона

Магистр техн. наук Н. С. Гуриненко1), докт. техн. наук, проф. Э. И. Батяновский1)

^Белорусский национальный технический университет (Минск, Республика Беларусь)

Реферат. В статье приведены результаты исследований, направленных на разработку новой полифункциональной добавки в бетон, обеспечивающей повышение темпа и уровня роста его прочности при снижении энергетических затрат на ускорение процесса твердения, как базы для снижения энергоемкости производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Экспериментально выявлено рациональное соотношение компонентов полифункциональной добавки от массы цемента: суперпластификатор на основе поликарбоксилатных смол (например, «Стахе-мент 2000» или «Реламикс ПК») - 0,5 %, ультрадисперсный микрокремнезем (SiO2) - 1,0 %, сульфат натрия (Na2SO4), ускоритель твердения - 0,5 %, сульфат алюминия (Al2(SO4)3), уплотняющий структуру добавки, - 0,25 %. Перечисленные компоненты обеспечивают наибольший рост прочности цементного камня и конструкционного тяжелого бетона. Результаты дериватографического и рентгенофазового анализов показывают, что рост прочности базируется на образовании мелкокристаллической формы низкоосновных кристаллогидратов силикатной группы CSH, дополняющей традиционно формирующиеся при реакции трех- и двухкальциевого силиката цемента с водой - C2SH, а также на увеличении количества новообразований за счет реакции Ca(OH)2 с аморфным SiO2 и эттринги-та 3CaO • Al2O3 • 3CaSO4 • 32H2O, образующегося за счет реакций с алюминатами цемента вещества ускоряюще-уплотняющего компонента добавки, что в совокупности обеспечивает рост плотности и прочности цементного камня. В бетоне эффект дополняется упрочнением зоны контакта поверхности заполнителя с цементным камнем за счет реакции между Ca(OH)2 и SiO2. Эти эффекты подтверждены ростом (до 38 %) химически связанной цементом воды в присутствии полифункциональной добавки в пробах цементного камня, характеризовавшегося наибольшей прочностью. С использованием стандартизованных методик испытаний экспериментально подтверждена эффективность полифункциональной добавки, выразившаяся в росте качественных характеристик и свойств конструкционного тяжелого бетона: прочности на сжатие - до 40-60 %, в растяжении при изгибе - до 15, снижении усадки - до 50 % и водопоглоще-нии - в 1,5-2 раза, росте морозостойкости с марки F250 до F500, водонепроницаемости с W6-W8 до W20.

Ключевые слова: полифункциональная добавка, микрокремнезем, ультрадисперсный микрокремнезем, цементный камень, бетон, высокопрочный бетон, прочность, свойства

Influence of Polyfunctional Additive

on Hardening Process and Properties of Cement Concrete

N. S. Gurinenko1), E. I. Batyanovskiy1)

^Belarusian National Technical University (Minsk, Republic of Belarus)

Abstract. The paper presents results of research aimed at developing a new semi-functional concrete additive that provides an increase in rate and level of its strength growth while reducing energy costs to accelerate hardening process, as a basis for reducing energy intensity in manufacturing of concrete and reinforced concrete products and structures. Experimentally

Адрес для переписки

Батяновский Эдуард Иванович

Белорусский национальный технический университет ул. Я. Колоса, 12,

Address for correspondence

Batyanovskiy Eduard I.

Ве1аг^ап National Technical University

12 Ya. Kolasa str.,

220013, Minsk, Republic of Belarus

итехника. Т. 18, № 4 (2019)

Keywords: polyfunctional additive, microsilica, ultradispersed microsilica, cement stone, concrete, high strength concrete, strength, properties

Одной из важнейших задач строительной отрасли Беларуси является снижение энергопотребления в строительном производстве. При изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и строительстве из монолитного бетона и железобетона эту задачу можно решить за счет использования химических и минеральных добавок. Например, тех из них, которые обеспечивают повышение темпа роста прочности бетона, позволяют снижать температуру (особенно это важно в начальный период - 24-72 ч) твердения и сокращать время подвода тепла к бетону. При этом наиболее перспективно направление по разработке комплексных добавок, в которых сочетаются разные эффекты воздействия на реагирующую систему «цемент - вода» в цементном бетоне, взаимно дополняющие друг друга. В частности, многокомпонентные вещества, составляющие которых способствуют снижению начального водосодержания, развитию процессов гидролиза-гидратации цемента, зарождению кристалло-гидратных новообразований, их ускоренному образованию, а на этой основе - ускоренному формированию плотной структуры цементного камня и бетона, обеспечивают как высокий темп роста прочности бетона, так и уровень всей совокупности его физико-технических свойств.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Материалы для исследований

итехника. Т. 18, № 4 (2019)

Рис. 1. Гранулометрический состав: а - микрокремнезема; b - ультрадисперсного микрокремнезема Fig. 1. Granulometric composition: а - microsilica; b - ultradispersed microsilica

В качестве пластификаторов использовали «Стахемент 2000-М Ж 30» (Ст), выпускаемый по ТУ БУ 800013176.004-2011, С-3 (ТУ 5745-00197474489-2007) и «Реламикс ПК» (ТУ БУ 1906 79156.002-2013), которые согласно СТБ 1112-98 относятся к пластифицирующим добавкам I группы.

Целью исследований было получение комплексной полифункциональной добавки, характеризующейся пластифицирующим и ускоряющим твердение бетона действием. Для ее достижения на начальном этапе исследовали кинетику роста прочности цементного камня и особенности его структурно-морфологических характеристик, выявленных с помощью рентгенофазового и дериватографического анализов, а также при оценке количества химически связываемой цементом воды и степени его гидратации.

Свойства цементного камня

Fig. 2. Kinetics of cement stone hardening: No 1 - without additives; No 2 - 0.5 % Stachement (St);

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Очевидно практическое совпадение по значениям прочности цементного камня, содержащего 10 % традиционного микрокремнезема (№ 3) и 1,0 % УДМК (№ 4) от массы цемента (при соблюдении правила прочих равных условий). Также очевиден эффект от введения в цементный камень полифункциональной комплексной добавки, которую готовили в виде водного раствора в воде затворения требуемого количества

итехника. Т. 18, № 4 (2019)

сульфата натрия, сульфата алюминия и пластификатора, затем вводя в него в расчетном количестве ультрадисперсный микрокремнезем.

С учетом того обстоятельства, что введение с разрабатываемой добавкой аморфного кремнезема в цементный бетон способствует связыванию гидроокиси кальция (Са(ОН)2) в нерастворимые гидросиликаты кальция и может понизить за этот счет уровень щелочности среды в бетоне, провели соответствующую оценку влияния УДМК на данный показатель. Измерения проводили с помощью портативного рН-метра марки HI 83141 (табл. 1). Очевидно, что исследуемое вещество (УДМК) в целом не критически снижает рН-фактор и, соответственно, при использовании его в железобетоне не потребуется дополнительной защиты арматуры.

Одной из задач исследований, выполненных по методике, описанной в [3], была оценка вли-

рН водных вытяжек о! pH of water extracts

яния разрабатываемой полифункциональной добавки на тепловыделение цемента, поскольку тепло экзотермии позволяет существенно снизить энергетические затраты на ускорение твердения бетона как в производстве сборных изделий, так и в монолитном строительстве (рис. 3).

Очевидно, что на начальную фазу процесса гидратации цемента с добавками замедляющее влияние (№ 2) оказывает вещество пластификатора, молекулы поверхностно-активной составляющей которого частично «блокируют» поверхность частиц (флокул) вяжущего и сдерживают развитие его реакций с водой затворения. Также очевидно, что введение 10 % МК (№ 3), 1,0 % УДМК (№ 4) и 1,5 % УДМК (№ 5) характеризуется практическим равенством их влияния на тепловыделение цемента и саморазогрев цементного камня в оцениваемых временных пределах при соблюдении правила прочих равных условий.

щов цементного камня cement stone samples

Д-5 - Гидрофобизирующий суперпластификатор

Комплексная полифункциональная добавка Д-5 является инновационным продуктом и разработана в научно-производственном предприятии «ТОКАР» на основе экологически чистых минеральных природных компонентов и модифицированных суперпластификаторов (всё сырьё российское, высокого качества). Производится только в ООО «НПП «ТОКАР».

Добавка Д-5 отличается высокой эффективностью и комплексным воздействием на бетон. Она значительно улучшает практически все основные свойства бетонов и бетонных смесей: прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, сульфатостойкость, трещиностойкость, подвижность, пластичность, связанность, сохраняемость подвижности, перекачиваемость, воздухововлечение и др.

Основные свойства добавки Д-5 при применении в бетонах:

ПОВЫШАЕТ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ ДО W35 И БОЛЕЕ. Это позволяет полностью исключить любую другую дополнительную гидроизоляцию бетонов, даже при высоких показателях агрессивности грунтовых вод. При этом высокая водонепроницаемость бетона сохраняется на весь период эксплуатации конструкции, следовательно исключаются затраты на поддержание водонепроницаемости железобетонных конструкций;

ПРИДАЁТ БЕТОНАМ УНИКАЛЬНОЕ СВОЙСТВО САМОЗАЛЕЧИВАНИЯ СКВОЗНЫХ ТРЕЩИН ШИРИНОЙ ДО 0,8 ММ, которые могут появиться в конструкциях в процессе эксплуатации вследствие динамических нагрузок, включая сейсмические (например, в туннелях).
В обычных условиях это свойство проявляется в том, что «холодные» стыки не протекают даже при длительных перерывах в бетонировании.

ПОВЫШАЕТ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА НА 30% - 70% по сравнению с бетоном без добавок (в равноподвижных смесях), что позволяет снизить расход цемента на 15-20% без снижения прочности и других показателей бетона;

УСКОРЯЕТ ПРОЦЕСС ТВЕРДЕНИЯ. Нормируемая 100%-ная прочность бетонов с добавкой Д-5 достигается на 3-7 сутки твердения в нормальных условиях, что позволяет сократить сроки монолитного строительства не менее, чем на 25-30% при одновременном повышении качества и долговечности конструкций;

ПЛАСТИФИЦИРУЕТ БЕТОННУЮ СМЕСЬ: повышает подвижность бетонных смесей с П1 до П5, либо позволяет снизить расход воды на 15-25% (в равноподвижных смесях), при этом препятствует расслоению смеси и снижает водоотделение. Следовательно, при применении добавки Д-5, отпадает необходимость в применении пластификаторов;

ПОВЫШАЕТ СОХРАНЯЕМОСТЬ ПОДВИЖНОСТИ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ ДО 2 - 3 ЧАСОВ И БОЛЕЕ (при максимальной дозировке 3% от массы цемента и начальной подвижности ОК 22-23 см);

ПОЗВОЛЯЕТ ИСКЛЮЧИТЬ ПРОЦЕСС ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ, заменив его на прогрев в условиях «термоса» при температуре 300 – 40°С;

ПОВЫШАЕТ СУЛЬФАТОСТОЙКОСТЬ БЕТОНОВ В 3-4 РАЗА и позволяет получать сульфатостойкие бетоны на обычном портландцементе;

ПОВЫШАЕТ МОРОЗОСТОЙКОСТЬ НЕ МЕНЕЕ ЧЕМ НА 2 МАРКИ и позволяет получать бетоны с морозостойкостью F400 и выше;

НЕ ВЛИЯЕТ НА КОРРОЗИЮ АРМАТУРЫ В БЕТОНЕ. Добавка Д-5 не содержит в своём составе компонентов, опасных для цементного камня и арматуры, она не образует токсичных соединений в воздушной среде и в воде. Добавка Д-5 допущена к производству бетонных и железобетонных конструкций, контактирующих с питьевой водой.

Добавка Д-5 выпускается в виде порошка светло-бежевого (светло-коричневого) цвета. Рекомендуемая дозировка: 1,5% - 3% от массы цемента (чем выше дозировка, тем выше эффект). Упаковка: бумажные пакеты по 1 кг; клапанные бумажные мешки по 18 кг, биг-бэги по 500-1000 кг. Срок хранения: не менее 24 месяцев в сухих условиях.

Рисунок 1. График набора прочности пластичных бетонов

Вид бетона Прочность бетонов при сжатии (МПа) в возрасте, сутки Водонепроницаемость, (без добавки) 34,5 с добавкой Д-5 (3%) 31,2 52,4_ с добавкой Д-5 (4%) 40,8 51,3

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДОБАВКИ Д-5

Бетоны с добавкой Д-5 рекомендуются для применения в конструкциях, которые контактируют с водой, в том числе с морской и агрессивной:
подземные части зданий и сооружений, сваи всех видов, мосты, туннели, дамбы, гидротехнические сооружения, морские и речные порты, различные резервуары, в том числе, для питьевой воды, бассейны, очистные сооружения, напорные и безнапорные трубы и др.;

а также в ответственных конструкциях, к которым предъявляются повышенные требования по прочности, надёжности и долговечности:
несущие сборные и монолитные бетонные и железобетонные конструкции, в том числе предварительно-напряжённые (плиты перекрытий, колонны, балки, фермы, мостовые конструкции, конструкции дорожного строительства, шпалы, столбы, опоры ЛЭП, и т.п.); высотные здания и сооружения, взлётно-посадочные полосы аэродромов, конструкции космодромов, строительство военных объектов

или в тех случаях, когда необходимо существенно сократить сроки монолитного строительства с одновременным повышением качества бетонных и железобетонных конструкций.

Цементно-песчанные растворы с добавкой Д-5 рекомендуется применять
для производства любых штукатурных работ, включая торкретирование; для создания гидроизоляции; при ремонте помещений с повышенной влажностью, в том числе и с целью устранения «грибка»; при изготовлении высокопрочных водонепроницаемых стяжек (в том числе под «теплые полы»); а так же при производстве сухих строительных смесей и изготовлении пенобетона (фибропенобетона).

Добавка Д-5 рекомендуется для применения
в закладочных смесях, используемых при заполнении горных выработок; при изготовлении составов для цементации забетонного пространства туннелей или шахт; а так же при изготовлении тампонажных растворов.

Добавка Д-5 применяется в массовом строительстве с 2006 года и хорошо зарекомендовала себя как при строительстве ответственных конструкций (гидротехнические сооружения каскада Зарамагских ГЭС, высотные трубы в Старом Осколе, уникальные ёмкости башенного типа на стекольном заводе в Каспийске, высотные здания и ремонт моста в Ростове-на-Дону), так и в рядовом промышленном и гражданском строительстве (торговые центры, многоэтажные жилые дома, бассейны, резервуары для питьевой воды, очистные сооружения, ремонт подвалов, гидроизоляция, промышленные полы, стяжки и многое другое). За это время не поступило ни одной рекламации.

Читайте также:

Полифункциональная добавка для бетона

Полифункциональные модификаторы

POLIFROM P5

POLIFROM P5 компонент А

Влияние кремнезоля на фазовый состав гидратированного цемента с полифункциональной добавкой Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Красиникова Н.М., Морозов Н.М., Кашапов Р.Р.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Красиникова Н.М., Морозов Н.М., Кашапов Р.Р.

Influence of siliceous on phase composition of the hydrated cement with a polyfunctional additive

Текст научной работы на тему «Влияние кремнезоля на фазовый состав гидратированного цемента с полифункциональной добавкой»

Влияние полифункциональной добавки на процесс твердения и свойства цементного бетона Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Н. С. Гуриненко, Э. И. Батяновский

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Н. С. Гуриненко, Э. И. Батяновский

Influence of Polyfunctional Additive on Hardening Process and Properties of Cement Concrete

Текст научной работы на тему «Влияние полифункциональной добавки на процесс твердения и свойства цементного бетона»

Д-5 - Гидрофобизирующий суперпластификатор

Основные свойства добавки Д-5 при применении в бетонах:

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ДОБАВКИ Д-5

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДОБАВКИ Д-5