Хохряков О.В., к.т.н., старший преподаватель кафедры Технологии строительных материалов, изделий и конструкций

Козлов Р.В., инженер

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный архитектурно-строительный университет»

Особенности твердения «карбонатных» цементов низкой водопотребности

при низких температурах

Не менее 5 месяцев в году в России строительство зданий и сооружений происходит при отрицательных температурах. Это создает существенные трудности при производстве, транспортировании и укладке товарного бетона. В связи с этим для обеспечения его твердения производители используют различные технологические приемы: применение комплексных противоморозных добавок, затворения сухих компонентов бетона горячей водой, обогрев уложенной бетонной смеси и др. [1, 2].

В нашей работе изучена особенность твердения при отрицательных температурах (-10^оС) бетона, приготовленного с использованием «карбонатного» цемента низкой водопотребности (ЦНВ). Как известно [3, 4], ЦНВ обладает высокой ранней прочностью (в 2-3 раза по сравнению с традиционными цементными бетонами), что, несомненно, должно положительно отразиться на скорости твердения ЦНВ-бетонов при низких температурах.

Согласно требованиям ГОСТ 24211-2008 активность по прочности «холодных» бетонов должна быть не менее 30 % от их марочной прочности, а твердение бетона должно происходить при заданной отрицательной температуре в течение 28 суток. Однако реальные производственные условия твердения бетона, существенно отличаются от «гостовских». Обычно они соответствуют первоначальной выдержке в течение 4-5 часов при отрицательной температуре (период приготовления, доставки и укладки бетонной смеси), обогреву в течение 2-3 суток (период электропрогрева на строительной площадке) и последующему твердению до 28-суточного возраста при отрицательной температуре.

В качестве цементных вяжущих использовали портландцемент ПЦ500Д0 производства ОАО «Вольскцемент» (ПЦ) или ЦНВ-50 (S_уд=6200 см²/г), приготовленный из указанного ПЦ, доломита Васильевского карьера (Республика Татарстан) и суперпластификтатора С-3 в количестве 2 % от массы ЦНВ. В качестве противоморозных добавок использовали формиат натрия и криопласт марки П25-1 (ОАО «Полипласт»), который состоит из двух функциональных компонентов (суперпластификатор С-3 и формиат натрия). Дозировка добавок, соответственно, 2,5 и 2 % от массы цементного вяжущего, принята согласно рекомендациям предприятий-производителей. При этом формиат натрия использовали только для ЦНВ, так как в нем уже содержится суперпластификатор, а ПЦ модифицировали лишь указанной добавкой криопласт.

Испытания проводили на образцах-балочках размером 4х4х16 см, изготовленных из песчаного бетона с соотношением вяжущее: мелкий заполнитель=1:3. В качестве мелкого заполнителя использовали песок фракции 0,315-1,25 мм. Приготовление песчаного бетона осуществляли согласно ГОСТ 310.4.

Для адекватного сравнения результатов предусмотрено приготовление двух контрольных составов бетона на ПЦ. Первый из них приготовлен согласно требованиям ГОСТ 24211-2008, а второй отличается тем, что в его состав дополнительно ввели добавку Криопласт. Последний из них принят в качестве базового, относительного которого сравнивали остальные составы.

Приняты следующие условия твердения образцов:

I – выдержка свежезаформованных контрольных образцов в нормальных условиях (температура 22-24 ^оС, влажность 100 %) в течение 28 суток (ГОСТ 24211-2008);

II – выдержка свежезаформованных основных образцов в полиэтиленовой пленке (влажность 100 %) при температуре -10 ^оС в течение 28 суток (ГОСТ 24211-2008);

III – выдержка свежезаформованных образцов в полиэтиленовой пленке в условиях, близких к производственным по режиму: 5 часов при температуре -10 ^оС (период приготовления, доставки и укладки бетонной смеси), 3 суток при температуре 30-31 ^оС (период прогрева уложенной бетонной смеси), 25 суток при температуре -10 ^оС (последующее твердения до марочного возраста).

Таблица 1

Составы песчаного бетона

№ составов	Расход цементного вяжущего, кг/м^3		Расход мелкого заполнителя, кг/м^3	Содержание противоморозных добавок, кг/%
				формиат натрия	криопласт марки П25-1
	ПЦ500Д0	ЦНВ-50
1 (контрольный)	500	-	1500	-	-
1´ (контрольный)	500	-		-	10/2
2	-	500		-	-
3	500	-		-	10/2
4	-	500		12,5/2,5	-

Таблица 2

Прочность песчаных бетонов на ПЦ и ЦНВ-50

№ составов	Условия твердения	Прочность песчаного бетона на ПЦ, МПа		Прочность песчаного бетона на ЦНВ-50, МПа
		при изгибе	при сжатии	при изгибе	при сжатии
1	I	5,9 100	57,1 80	-	-
1´	I	6,2 100	71,4 100	-	-
2	I	-	-	6,1 100	72,8 100
3	II	1,4 24	6,0 8,4	-	-
4	II	-	-	3,9 64	24,0 33
3	III	5,0 85	50,0 70	-	-
4	III	-	-	5,6 92	50,5 69

Как видно из табл. 2, при твердении при t=-10^оС песчаный бетон, приготовленный из ЦНВ с формиатом натрия, имеет более высокую остаточную прочность (33 %), чем бетон на ПЦ с добавкой Криопласт П25-1 (8,4 %). Это наглядно показывает эффективность применения ЦНВ для бетонов, непрерывно твердеющих при отрицательных температурах. Однако при твердении по режиму близкому к производственному ЦНВ с формиатом натрия по результатам прочности практически идентичен ПЦ, содержащего добавку Криопласт (соответственно 69 и 70 %). Вероятнее всего эта добавка менее эффективно работает при постоянной минусовой температуре, но при её повышении способствует интенсивному росту прочности бетона.

Таким образом, в работе показана целесообразность применения ЦНВ для приготовления тяжелых бетонов, которые твердеют при отрицательных температурах. Полученные результаты могут быть учтены работниками строительной отрасли при выполнении бетонных работ в холодный период года.

Список литературы

1. Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Изд-во АСВ, 2002 – 500 с.

2. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Основы бетоноведения. – Санкт-Петербург: ООО «Строй бетон», 2006. – 692 с.

3. Хохряков О.В., Хозин В.Г., Сибгатуллин И.Р. Карбонатные цементы низкой водопотребности // Технологии бетонов – 2009 – №11-12. – с.25-27.

4. Хохряков О.В., Хозин В.Г., Сибгатуллин И.Р. Особенности свойств цементов низкой водопотребности на карбонатных минеральных наполнителях // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: Материалы II всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Пенза: ПГУАС, 2007, с. 279-281.