БЕТОНЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРАМИ
Хмеленко Т.В., Зюзьгин М.А. (ГУ КузГТУ, г. Кемерово, РФ)
The results of the effect's researches of the superplastificators on the concrete properties.
В настоящее время цементный бетон остается основным конструкционным материалом и поэтому проблемы улучшения его технологической прочности и долговечности являются актуальными.
Многие ученые занимаются улучшением свойств цементных бетонов. Анализ литературных источников показали, что в области изучения добавок к бетонам преобладают технологическое и строительно–техническое направления. Вопросы механизма действия добавок на процессе гидратационного твердения бетонов еще не достаточно изучены. Кроме того, в различных регионах страны используют портландцементы, которые отличаются и минералогическим составом и кинетикой роста прочности и даже некоторыми гидратными соединениями.
Бетон представляет собой капиллярно- пористый, и пористость его постоянно изменяется по мере гидратации цемента. Пористость геля бетона составляет 28%. Совместно с порами геля в бетоне сохраняются более крупные капиллярные поры. Они и влияют в большей степени на водостойкость, морозостойкость, пористость и другие свойства бетона. Уменьшить количество капиллярных пор можно с помощью распространенных в настоящее время суперпластификаторов.
Наиболее распространенными суперпластификаторами являются: на основе водорастворимой соли меламиновой смолы, нафталинсульфокислоты и модифицированных лигносульфонатов.
Суперпластификаторы снижают водопотребность в большей степени, чем обычные пластифицирующие добавки, «разжижают» цементные растворы, улучшают прокачиваемость бетонных смесей, способствуют росту прочностных показателей.
Кафедра строительного производства и экспертизы недвижимости Кузбасского Государственного Технического Университета изучает влияние суперпластификаторов на свойства цементного бетона. В качестве суперпластификатора использовали С-3, который получается на основе нафталинсульфокислоты. Он представляет собой анионактивное органическое вещество коллоидной структуры с молекулярной массой около 20000 единиц с большим количеством полярных групп в цепи.
В качестве вяжущего вещества использовали местный Топкинский портландцемент М400ДО рядового минералогического состава и шлакопортландцемент М400, получаемый на основе кислых доменных гранулированных шлаков Кузбасса.
Суперпластификатор С-3 вводили в количестве 0,5%; 0,75%; 1% в цементную суспензию с В/Ц = 0,2. Образцы–балочки цементного теста твердели во влажных условиях и испытывались в возрасте 1, 2, 3, 7, 14, 21, 28 суток. Рост прочности образцов представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Вляние С-3 на кинетику роста прочности цементного камня
Эксперименты показали, что введение суперпластификатора во всех количествах понижает прочность цементного камня в возрасте одних суток, особенно в количестве 1%, но к двухсуточному возрасту прочность образцов–балочек на Топкинском цементе выравнивается с прочностью образцов без добавки. На образцах шлакопортландцемента замедление гидратации с С-3 заметно и в возрасте двух суток. Результаты эксперимента говорят о замедлении формирования структуры цементного камня с добавкой суперпластификатора почти на двое суток. В более поздние сроки твердения прочность образцов с добавлением С-3 практически равняется прочности образцов цементного камня без добавки
Полученный результат экспериментов хорошо объясняется механизмом действия суперпластификатора. Он адсорбируется на твердой поверхности зёрен цемента и создаёт на поверхности утолщенную оболочку со значительным отрицательным потенциалом и тем самым повышает эффект диспергации и отталкивания цементных частиц, при этом значительно повышается подвижность дисперсной системы. Но процесс гидратации и формирования структуры цементного камня несколько удлиняется, несмотря на то, что молекулы суперпластификатора вызывают дефлокуляцию пленки, образующихся гидратных соединений [1].
Замедление формирования структуры цементной суспензии до двух суток на шлакопортландцементе объясняется, очевидно, ступенчатой гидратацией шлакопортландцемента. Вначале гидратируются клинкерные минералы с образованием гидроксида кальция, который затем активизирует шлаковые минералы и они вступают в процесс гидратации.
Второй этап эксперимента, проведенного на образцах–балочках из цементно–песчаного раствора в составе Ц:П = 1:3 подтвердил полученные результаты. В ходе эксперимента установлено также, что при введении суперпластификатора в дисперсную систему необходимо очень интенсивное перемешивание суспензии для проявления пластифицирующего эффекта.
Согласно физико–химической механике, интенсивное перемешивание цементных суспензий в смесителях принудительного действия оголяет новые реакционные поверхности со свободными радикалами. Они активно взаимодействуют с водой, и происходит механоактивация цементных зерен.
Эксперимент выполнен в рамках исследований по теме «Производство тротуарной плитки с высокими эксплуатационными свойствами» для ООО «Тепло–Эко».
Литература
1. Баженов, Ю. М. Технология бетона: учебник. – М.: Издательство АСВ, 2007. – 528 с.