Строительство и архитектура/ 4. Современные строительные материалы

Д.т.н. Югай В.А., инж. Тутубаев А.А.,

ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ»

Влияние органоминеральной пластифицирующей добавки на физико-механические свойства цементнозольного ВНВ

Тонкое измельчение предопределяет ряд важных характеристик вяжущего, в первую очередь, прочность и скорость ее нарастания, тепловыделение при твердении, объемные деформации и трещиностойкость цементного камня и бетона [1-2]. Многочисленными исследованиями установлено, что в условиях нормально-влажностного твердения вяжущие с минеральными добавками малоактивны, имеют пониженную прочность в ранние сроки. Для активации смешанных вяжущих применяют пропаривание или автоклавную обработку. Твердение смешанных вяжущих в нормальных условиях возможно ускорить при их тонком измельчении совместно с органоминеральными добавками, регулирующими водопотребность и интенсивность нарастания прочности вяжущих. В работе использован метод механохимической активации – домол цементнозольного вяжущего совместно с пластифицирующей добавкой, полученной на основе жидкого суперпластификатора С-3 и адсорбента. Предполагалось, что активация многокомпонентного вяжущего с разработанной пластифицирующей добавкой позволит интенсифицировать процесс твердения и набор прочности в ранние сроки естественного твердения.

Основные свойства многокомпонентного цементнозольного вяжущего изучали на составах вяжущего, в которые пластифицирующую добавку вводили из расчета 1-3 % С-3 по сухому веществу. Для этого добавку с зольным адсорбентом (С-3_з) и дефекатом (С-3_д) вводили в состав вяжущего в количестве 10-30 %, с асбестоцементным адсорбентом (С-3_а) – 3-9 %. Содержание цемента в составе вяжущего принято 70 и 50 %, остальное – зола и пластифицирующая добавка. Предварительно смешанные компоненты вяжущего с добавкой домалывали в струйной мельнице до удельной поверхности 450 и 550 м²/кг.

Наилучшие прочностные показатели ВНВ получены при использовании пластифицирующей добавки на зольном и асбестоцементном адсорбенте (таблица 1). При удельной поверхности 450 м²/кг прочность при сжатии ВНВ-70 через 28 сут нормального твердения составила 62-68 МПа, ВНВ-50 – 50-55 МПа (прочность механоактивированного вяжущего без добавки при 70 и 50 %-ном содержании цемента получена соответственно 56 и 48 МПа). С увеличением содержания пластифицирующей добавки в составе вяжущего с 1 до 2 % С-3 по сухому веществу наблюдается повышение прочности в среднем на 10 МПа.

Полученное цементнозольное ВНВ характеризуется недостаточно интенсивным нарастанием прочности в ранние сроки: через 1, 3 и 7 сут нормального твердения прочность составила соответственно 15-23, 25-27 и 45-57 % от 28-суточной. С повышением содержания цемента и суперпластификатора С-3 (до 2 %) в составе вяжущего нарастание прочности ускоряется.

При использовании пластифицирующей добавки на сахарном дефекате

(С-3_д) прочностные показатели вяжущего получены несколько ниже: при 70 и 50 %-ном содержании цемента через 28 сут нормального твердения прочность составила соответственно 63-71 и 50-59 МПа. Несколько снижается интенсивность нарастания прочности: через 1, 3 и 7 сут прочность составила соответственно 13-15, 22-25 и 40-45 % от 28-суточной. Следует отметить, что в отличие от вяжущего с пластифицирующей добавкой С-3_з и С-3_а вяжущее с добавкой С-3_д, имеющей карбонатную основу, в 28-суточном возрасте характеризуется наибольшими прочностными показателями при содержании добавки 10-20 % (соответствует 1-2 % С-3). Снижение интенсивности нарастания прочности вяжущего с добавкой С-3_д (в 1, 3 и 7 сут) связано с отрицательным влиянием содержащихся в сахарном дефекате сахаров и других органических примесных соединений.

С увеличением тонкости помола вяжущего до 550 м²/кг нормальная густота теста повышается, сроки схватывания сокращаются, однако остаются в приемлемых пределах. Активность вяжущего повышается на 10-20 МПа.

Таблица 1 – Влияние пластифицирующей добавки на прочность цементнозольного ВНВ

Шифр добавки	Состав добавки, мас. %					Состав вяжущего, мас.%			Содер-жание С-3 в вяжущем, %	Предел прочности, МПа
	С-3	зола		дефекат	асбестоцементные отходы	цемент	зола	комплексная добавка		при сжатии				при изгибе
										в возрасте, сут
										1	3	7	28	1	3	7	28
1	2	3	4		5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Удельная поверхность вяжущего 450 м^2/кг
Без добавки	-	-	-		-	70 50	30 50	-	-	-	14,2 8,6	22,7 14,4	56,8 48,0	- -	2,0 1,4	3,8 2,0	7,5 6,0
С-3з	9,0	91,0	-		-	70 70 70 50 50 50	20 10 - 40 30 20	10 20 30 10 20 30	0,9 1,8 2,7 0,9 1,8 2,7	12,6 13,8 12,0 8,6 10,0 8,0	18,9 20,8 18,0 13,3 14,0 12,5	31,6 34,4 33,9 23,8 25,0 22,6	63,4 68,0 71,8 53,3 55,8 50,2	1,7 1,9 1,6 1,3 1,6 1,2	3,0 3,8 2,8 2,6 2,8 2,5	4,7 5,5 4,4 4,0 4,5 3,6	8,6 9,3 8,0 7,3 7,9 7,0
С-3д	10,5	-	89,5		-	70 70 70 50 50 50	20 10 - 40 30 20	10 20 30 10 20 30	1,0 2,1 3,2 1,0 2,1 3,2	10,8 12,3 10,0 8,2 9,0 7,0	17,0 18,6 16,4 12,0 13,7 10,9	26,2 28,5 25,3 18,0 20,0 16,0	70,8 74,4 68,0 60,0 63,0 54,2	1,3 1,6 1,2 1,0 1,2 0,9	2,2 2,8 2,0 1,8 2,0 1,8	3,3 4,6 2,8 2,5 3,1 2,5	8,8 9,0 8,0 7,0 7,8 6,8

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
С-3а	32,6	-	-	67,4	70 70 70 50 50 50	27 24 21 47 44 41	3 6 9 3 6 9	1,0 2,0 2,9 1,0 2,0 2,9	15,4 16,3 14,5 10,3 11,9 9,0	24,8 26,3 23,3 14,8 16,0 14,0	36,8 39,0 34,6 27,4 28,8 24,0	67,0 71,0 63,0 57,0 59,0 50,1	3,3 3,8 3,0 2,2 2,6 2,8	4,5 4,6 3,9 3,0 3,5 3,0	6,5 7,8 6,0 4,8 5,2 4,5	10,0 11,5 9,8 9,0 9,5 8,6
Удельная поверхность вяжущего 550 м^2/кг
Без добавки					70 50	30 50	- -	- -	13,0 10,0	24,0 16,8	35,7 27,5	65,0 53,6	1,7 1,3	3,0 2,2	4,2 3,0	8,3 7,2
С-3з		91,0	-	-	70 70 70 50 50 50	20 10 - 40 30 20	10 20 30 10 20 30	0,9 1,8 2,7 0,9 1,8 2,7	19,0 20,8 18,6 13,8 14,8 12,0	28,4 30,0 28,0 32,0 23,4 20,0	42,5 45,0 42,0 35,0 37,0 31,0	73,0 75,5 69,9 60,2 62,8 58,0	2,6 3,4 2,6 2,0 2,4 1,9	3,9 4,5 3,7 3,9 3,6 3,0	5,9 6,8 5,6 5,0 5,6 4,6	10,9 11,3 9,2 8,8 9,1 8,0
С-3д	10,5	-	89,5	-	70 70 70 50 50 50	20 10 - 40 30 20	10 20 30 10 20 30	1,0 2,1 3,2 1,0 2,1 3,2	18,0 19,9 17,0 12,6 14,0 11,7	27,4 29,0 25,0 20,9 21,0 19,4	40,0 42,0 39,0 30,0 32,0 29,5	81,0 83,3 74,0 63,2 66,1 61,8	2,5 2,9 2,2 1,8 2,0 1,4	3,8 4,5 3,4 2,4 2,9 2,5	5,9 7,2 5,3 4,4 5,0 3,8	10,4 11,0 9,0 8,6 8,9 8,4
С-3а	32,6	-	-	67,4	70 70 70 50 50 50	27 24 21 47 44 41	3 6 9 3 6 9	1,0 2,0 2,9 1,0 2,0 2,9	23,7 26,6 21,0 15,0 16,9 14,2	31,6 33,2 29,0 21,3 23,7 19,0	47,0 49,8 43,0 30,0 32,4 27,5	79,0 80,3 72,0 61,0 63,1 60,4	5,9 6,0 5,2 4,8 5,1 3,5	7,2 7,9 6,5 5,4 6,4 5,0	10,0 11,0 9,1 7,0 8,8 6,4	14,4 14,8 13,6 13,0 13,8 12,2

К 28-суточному возрасту прочность при сжатии ВНВ-70 и ВНВ-50 нормального твердения с рассматриваемыми пластифицирующими добавками достигает соответственно 70-83 и 58-68 МПа. Значительно интенсифицируется нарастание прочности в ранние сроки (в суточном возрасте на 10-15 %). Через 1, 3 и 7 сут нормального твердения прочность вяжущего с добавкой С-3_з и С-3_а на зольном и асбестоцементном адсорбенте составила 20-23, 37-40 и 55-60 % от 28-суточной, с добавкой С-3_д на дефекате – 13-15, 22-25 и 30-40 %. С увеличением тонкости помола вяжущего влияние вида добавки на его активность нивелируется.

Вяжущие с пластифицирующей добавкой С-3_а (адсорбент - асбестоцементные отходы) имеют изгибную прочность на 30-40 % выше, чем вяжущие с добавками С-3_з и С-3_д. Исходя из необходимости ускоренного нарастания прочности в ранние сроки, для дальнейших исследований принято вяжущее с тонкостью помола 550 м²/кг. Содержание пластифицирующей добавки в составе вяжущего принято ориентировочно, из расчета 2 % С-3 по сухому веществу.

Таким образом, цементнозольное вяжущее с использованием пластифицирующих добавок на основе жидкого С-3 и различных минеральных адсорбентов обладает высокими прочностными показателями (70-80 МПа), но недостаточно интенсивным набором прочности в ранние сроки твердения. Воздействие рассматриваемых добавок на прочность бетона усиливается в ряду: С-3_з < С-3_а <С-3_д.

Литература

1. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика.-М.: Теплопроект, 1998.-768 с.

2 Соловьев В.И., Ергешев Р.Б. Эффективные модифицированные бетоны.-Алматы, 2000.-284 с.