УДК 666. 972.16 Д.О. Байджанов

Д.Т. Токанов

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Влияние структурных модификаторов на водоотделение и расслоение бетонных смесей

Эксплуатационные свойства бетона зависят от способности бетонной смеси к водоотделению и расслоению. В настоящее время бетонные и железобетонные изделия изготавливают с избытком воды затворения для улучшения реологических свойств бетонных смесей: В/Ц применяемых смесей составляет 0,3-0,5 при теоретически необходимом В/Ц=0,16. В процессе формования изделий избыток воды отделяется из бетонной смеси, что приводит к образованию дефектных зон в структуре бетона, резкому снижению деформативно-прочностных свойств, трещинообразованию, повышению диффузии агрессивных сред в объем конструкций при эксплуатации [1].

При послойном бетонировании конструкций и сооружений из-за ухудшения контакта между слоями нарушается сплошность бетона. Установлено, что снизить водоотделение удается введением модификаторов, в том числе гидрофобизирующего действия. Согласно [2], водоотделение у бетонных смесей при гидрофобизации снижается в 2-4 раза. С другой стороны, вязко-пластические свойства бетонной смеси при гидрофобизации остаются на удовлетворительном уровне.

Известно, что в бетонных смесях высокомолекулярные соединения, например соли жирных кислот, ориентируются в направлении сил давления при формовании и влияют на формирование структуры бетона. Нами исследовано влияние предлагаемых структурных модификаторов на водоотделение и расслаиваемость бетонных смесей (таблицы 1 и 2).

Таблица 1 - Водоотделение модифицированных бетонных смесей

Модификатор	Содержание модификатора, % от массы цемента	В/Ц	ОК, см	w0, %
-	0	0,54	12	2,3
МБК-7	0,4	0,48	10	1,6
МБК-7	0,6	0,40	12	1,3
МБП-14	0,4	0,50	12	1,0
МБП-14	0,6	0,45	14	0,8
КМ-21	0,4	0,45	12	1,04
КМ-21	0,6	0,40	10	1,01
Примечание - ОК - осадка конуса; w0 - водоотделение

Таблица 2 - Расслаиваемость бетонных смесей с модификаторами

Модификатор	Содержание, модификатора, % от массы цемента	Содержание растворной составляющей		Во, %
		верхняя часть	нижняя часть
-	0	0,51	46,3	3,78
МБК-7	0,4	49,71	47,75	2,44
МБК-7	0,6	49,33	47,21	2,21
МБП-14	0,4	48,61	46,32	1,98
МБП-14	0,6	48,44	46,01	1,83
КМ-21	0,4	49,03	47,32	2,17
КМ-21	0,6	48,76	46,91	2,05
Примечание - Во - раствороотделение

Полученные результаты свидетельствуют, что модификаторы, содержащие гидрофобизаторы и регуляторы структуры бетона, значительно снижают водоотделение и расслаиваемость бетонной смеси. Существенную роль в снижении расслаиваемости играет наличие в составе модификаторов макромолекул ПВХ и базальтового волокна. Согласно В.И.Соловьеву, макромолекулы ПВХ и базальтовые волокна при формовании бетонной смеси ориентируются в направлении вектора напряжений, снижая боковое давление смеси на опалубку в 1,2-1,5 раза. Снижение давления бетонной смеси обусловлено тем, что каждый укладываемый слой имеет структурную вязкость, позволяющую верхнему слою оказывать давление на нижний слой без значительных деформаций. Процесс перемещения компонентов бетонной смеси вдоль волокон схематически показан на схеме рисунке 1.

Согласно приведенной схеме, снижение деформации нижнего слоя обусловлено направлением перемещения потока верхнего слоя. В случае хаотического расположения волокон перемещение компонентов бетонной смеси протекает перпендикулярно к нижнему слою, при котором напряжение в нижнем слое возрастает линейно во времени. При ориентации волокон, вызванном напряжением, в процессе формования бетонная смесь перемещается параллельно поверхности нижнего слоя вдоль ориентированных волокон, теряя пропорционально пути перемещения кинетическую энергию.

а) 1 – хаотическое расположение волокон; 2 – направление перемещения потоков компонентов бетонной смеси

б) 1 – ориентированное расположение волокон; 2 – направление перемещения потоков компонентов бетонной смеси.

Рисунок 1 - Схема возможной ориентации волокон и перемещение компонентов

Примечание – Составлено по Т.С. Мусаеву [3] и В.И. Соловьеву [4]

Наряду с этим повышается вязкость или структурная прочность нижнего слоя, значительно превосходящая структурную прочность верхнего слоя, что, в конечном счете, предопределяет малую деформацию нижнего слоя. Потеря кинетической энергии верхнего слоя при перемещении вдоль ориентированных волокон и поверхности нижнего слоя, обусловленная трением пропорционально пути перемещения, приводит к снижению бокового давления на опалубку. Роль ориентированных волокон в этом процессе количественно определить в настоящее время не представляется возможным из-за отсутствия надежных методик расчета и экспериментальных работ. Существенная роль в этом процессе, как нам представляется, отводится скорости роста структурной прочности бетона.

Литература:

1. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. – М.: Химия, 1984.

2. Батраков В.Г., Фаликман В.Р., Виноградов Ю.М. Перспективы производства и применения добавок модификаторов для бетона и железобетона // Бетон и железобетон – 1989. - № 4. - С.2-3.

3. Мусаев Т.С. Повышение долговечности железобетонных шпал: автореф. ... докт. техн. наук.- Алматы, 2003.

4. Соловьев В.И., Ергешев Р.Б. Эффективные модифицированные бетоны. –Алматы: КазГосИНТИ, 2000. – 284 с.