employee
Belgorod, Belgorod, Russian Federation
employee
student
student
VAC 05.17.00 Химическая технология
VAC 05.23.00 Строительство и архитектура
UDK 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
Many of damage and deformation of structural elements and engineering equipment of buildings, leading to a significant decrease of the technical condition, can be avoided by settlement of monitoring system and the technical condition of buildings surveys, and improving the training of specialists in the sphere of housing and communal services.
examinations, inspection, technical maintenance, technical condition of buildings, structural elements, engineering systems, damage, defects.
Оптимизации бетонных смесей в производственных условиях с учетом требований к свойствам продукции и по экономическим причинам, придается большое значение. Предприятия, осуществляющие производство железобетонных изделий и конструкций или бетонных смесей не обходятся без применения специальных добавок для бетона, существенно улучшающих качество и характеристики смеси и регулирующих процессы схватывания цемента и его твердения.
Современные производители бетона и железобетонных изделий и конструкций учитывают все возможности и нюансы, позволяющие рационально подобрать и приготовить высокотехнологичную бетонную смесь, увеличить прочность, влагонепроницаемость, морозостойкость, трещиностойкость, сделать продукцию высокого качества с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Для повышения эффективности работы производители бетона и железобетонных изделий и конструкций используют специальные добавки в бетоны, воздействующие на поведение вяжущего на различных стадиях схватывания и твердения, и влияющие на качественные характеристики, как сборной, так и монолитной продукции, в течение всего периода эксплуатации.
|
Модифицирующие добавки |
Рис. 1. Переход от трех к пятикомпонентной системе при оптимизации бетонов
В настоящее время наибольшее значение имеют суперпластифицирующие добавки на основе эфиров поликарбоксилата (PCE), разработка которых тесно связана с созданием самоуплотняющихся бетонов (SCC). Первый патент на эту группу веществ и их использование в качестве суперпласти-фикаторов для бетона был заявлен в начале 80-х годов прошлого столетия в Японии. С использованием суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов были построены известные объекты: мост через залив в Токио (Tokio Bay Bridge) и высотные здания в центре Токио (Tokio Central Towers) [1–3].
В середине 90-х годов суперпластификаторы на основе эфиров поликарбоксилатов начали применять и в Европе. Значительную роль в разработке и внедрении новых видов суперпластификаторов рассматриваемого типа сыграл концерн BASF. Созданные РСЕ-суперпластификаторы позволяют производителям бетона получать продукты с улучшенными характеристиками и оптимизировать процесс производства, как с точки зрения экономики, так и с точки зрения экологии [4]. Главным положительным свойством поликарбоксилатов и тем новым элементом в способе разработки добавок, является то, что производители бетона могут сначала решить, какие свойства они хотели бы видеть в суперпластификаторе, а затем конструировать молекулы для получения именно заданного результата.
Применение высокоподвижной смеси, при производстве работ обеспечивает следующие преимущества:
- возможность бетонирования густоармированных конструкций при полном исключении виброуплотнения, что способствует улучшению экологии, а также снижению уровня шумового и вибрационного воздействия на рабочих;
- повышение производительности при производстве бетонных работ (увеличение скорости укладки бетона, значительное снижение трудозатрат, повышение оборачиваемости форм опалубки), увеличение темпов строительства;
- при высокой подвижности и стойкости к расслаиванию (высокая связность) самоуплотняющихся смесей гарантируется однородность, низкая пористость и улучшение физико-механических характеристик бетона, более высокое качество поверхности, что значительно увеличивает долговечность конструкций.
Долговечность бетонных конструкций напрямую связана с проницаемостью поверхностного слоя бетона, который должен защищать его от попадания веществ, инициирующих или распространяющих возможное вредное воздействие (CO2, хлориды, сульфаты, вода, кислород, щелочи, кислоты и т. д.).
На практике долговечность зависит от выбора материалов, состава бетона, а также от степени контроля во время укладки, уплотнения, ухода и выдержки.
Недостаточное уплотнение поверхностного слоя из-за трудностей осуществления виброуплотнения в узких пространствах между опалубкой и арматурными стержнями или другими закладными деталями (например, каналы для размещения высокопрочной напрягаемой арматуры), признано в качестве ключевого фактора недолговечности железобетонных конструкций, подверженных воздействию агрессивных сред. Основной причиной первоначальной разработки самоуплотняющегося бетона в Японии было преодоление именно этой проблемы. Традиционный вибрационный бетон подвергается уплотнению с помощью вибрации (или трамбовки), которая является дискретным, не непрерывным процессом. В случае внутреннего или глубинного вибрирования бетона, даже при правильном выполнении, объем бетона в пределах области воздействия вибратора не получает одинаковое количество энергии уплотнения. Аналогичным образом в случае наружного вибрирования результирующее уплотнение получается неоднородным, в зависимости от расстояния до источника вибрации. И результатом вибрирования является структура бетона с неравномерным уплотнением, следовательно, с различной проницаемостью, что повышает селективное проникновение агрессивных веществ. Последствия неправильного вибрирования (бетон с раковинами, расслоение и т. д.) обладают гораздо более негативным влиянием на проницаемость и в целом на долговечность.
Самоуплотняющийся бетон с заданными свойствами не обладает этими недостатками, образуется материал со стабильной низкой и равномерной проницаемостью, с меньшим количеством слабых мест для вредного воздействия окружающей среды и, следовательно, большей долговечностью [1].
Для разработки высокотехнологичных бетонов использовали портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н (ЗАО «Осколцемент») с нормальной густотой цементного теста – 26,8 %, пределом прочности при сжатии в возрасте 28 суток – 49,2 МПа (соответствует требованиям ГОСТ 31108-2003, ГОСТ 30515-2013); смесь щебня фракций от 5 до 20 мм (табл. 1) с формой зерна по II группе (ОАО «Павловскгранит») насыпной плотностью 1390 кг/м3, маркой по дробимости ‒ 1400, маркой по морозостойкости ‒ F300 (соответствует требованиям ГОСТ 8267-93); песок (1 вид) для строительных работ 1 класса крупный (ОАО «Хромцовский карьер») с модулем крупности Мкр = 2,7, насыпной плотностью 1540 кг/м3 (соответствует требованиям ГОСТ 8736-93); песок (2 вид) Верхнекаменского месторождения 1 класса с модулем крупности Мкр = 1,9…2,0, насыпной плотностью 1410 кг/м3 (соответствует требованиям ГОСТ 8736-93); в качестве наполнителя – смесь фракций золошлаковых отходов и золы-уноса Каширской ГРЭС (табл. 2).
Таблица 1
Зерновой состав смеси щебня
фракций от 5 до 20 мм
|
Диаметр отверстий контрольных сит, мм |
2,5 |
5 |
12,5 |
20 |
25 |
|
Полные остатки на ситах, % по массе |
99,1 |
96,6 |
54,7 |
3,3 |
0 |
В качестве модифицирующих добавок применялись высокоэффективные высоководо-редуцирующие, суперпластифицирующие добавки на основе эфира поликарбоксилата MasterGlenium 115, MasterGlenium SKY 591 (табл. 3) (ООО «БАСФ Строительные системы»), рекомендуемые для изготовления высокоподвижных и самоуплотняющихся бетонных смесей с длительной сохраняемостью, с высокими значениями ранней и конечной прочности. Данные добавки позволяют транспортировать бетонную смесь на значительные расстояния без потери ее технических характеристик. Применение добавок способствует значительному снижению водоцементного отношения и получение бетонов с высокими прочностными характеристиками при достаточно низких расходах цемента. При использовании суперпластифицирующих добавок на основе эфира поликарбоксилата исключается раствороотделение и оседание крупного заполнителя.
Таблица 2
Гранулометрия состава проб
золошлаковых отходов
|
Фракция, мкм |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
|
% |
||||
|
> 315 |
0,8 |
5,4 |
13,8 |
13,5 |
|
200 – 300 |
0,0 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
|
100 – 200 |
0,1 |
5,2 |
4,1 |
3,8 |
|
50 – 100 |
2,7 |
15,3 |
18,5 |
19,4 |
|
45 – 50 |
2,1 |
2,9 |
3,2 |
3,6 |
|
20 – 45 |
34,6 |
32,0 |
29,0 |
26,4 |
|
10 – 20 |
24,6 |
16,5 |
13,4 |
13,7 |
|
5 – 10 |
16,3 |
10,5 |
8,2 |
9,0 |
|
4 – 5 |
3,9 |
2,5 |
2,0 |
2,2 |
|
3 – 4 |
3,5 |
2,4 |
2,2 |
2,1 |
|
2 – 3 |
3,2 |
2,2 |
2,1 |
2,0 |
Таблица 3
Показатели
|
Показатель |
MasterGlenium 115 |
MasterGlenium SKY 591 |
|
Внешний вид |
Однородная жидкость светло-желтого цвета |
Однородная жидкость коричневого цвета |
|
Плотность, кг/м³ |
1050…1090 |
1040…1080 |
|
Водородный показатель, рН |
5,5…7,5 |
5…9 |
|
Содержание Cl-иона, в масс.%, не более |
0,1 |
0,1 |
Таблица 4
Самоуплотняющие бетоны В30, F200,W8
|
№ п/п |
В/Ц |
Расход кг/м3 |
Master Glenium 115, % |
Master Glenium SKY591, % |
Осадка (расплыв) конуса, см |
|||||
|
Цемент |
Песок |
Щебень |
Зола |
Вода |
||||||
|
1 вид
|
2 вид |
|||||||||
|
1 |
0,5 |
380 |
850 |
850 |
920 |
100 |
190 |
− |
1,3 |
77 |
|
2 |
0,53 |
380 |
850 |
850 |
920 |
100 |
200 |
1,2 |
− |
77 |
|
3 |
0,43 |
400 |
850 |
850 |
920 |
100 |
170 |
1,2 |
− |
78 |
|
4 |
0,4 |
350 |
850 |
850 |
920 |
150 |
170 |
0,9 |
− |
72 |
|
5 |
0,38 |
350 |
850 |
850 |
920 |
160 |
165 |
0,8 |
− |
66 |
|
6 |
0,42 |
350 |
850 |
850 |
920 |
- |
160 |
− |
0,7 |
52 |
|
7 |
0,37 |
350 |
850 |
850 |
920 |
160 |
160 |
0,8 |
− |
68 |
|
8 |
0,36 |
350 |
850 |
850 |
920 |
157 |
160 |
0,8 |
− |
63 |
Получены самоуплотняющие бетоны с применением добавок на основе эфира поликарбоксилата MasterGlenium 115 и MasterGlenium SKY 591 классом по подвижности П5, классом по прочности В30, F200, W8 (табл. 5), не требующие трудозатрат для укладки и уплотнения бетонной смеси.
Несомненно, изобретение суперпласти-фикаторов на основе поликарбоксилата является одним из наиболее значительных открытий в области добавок, которые были сделаны за последние годы. Составы с использование данных материалов помогут решить множество проблем существующих в строительстве на данный момент.
1. Kodama Y. Current condition of self-compacting concrete. Cement Shimbun, No. Dec. 1997.
2. Forster S.W. High-Performance Concrete- Stretching the Paradigm. Concrete International, Oct, Vol. 16, № 10, pp.33-34. 1994
3. Aitcin P.-C. High Performance Concrete. E&FNSpon. 2004. 140 p.
4. Dobavki na osnove efirov polikarboksilatov dlya izgotovleniya vibracionnyh i samouplotnyayuschihsya betonov// Standart organizacii STO 70386662-306-2013. S. 12-30.
