УДК 691.32 Фомина Наталья Николаевна ФГБОУ ВО
advertisement
УДК 691.32 Фомина Наталья Николаевна ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», Россия, Саратов, к.т.н., доцент кафедры «Строительные материалы и технологии» Алексеенко Илья Сергеевич ПАО «ВНИПИгаздобыча», Россия, Саратов, инженер Царапкин Дмитрий Сергеевич ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», Россия, Саратов, студент ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА И МИКРОКРЕМНЕЗЕМА НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИТОВ Аннотация. Проанализирован прогресс в современной технологии бетона, связанный с применением комплексных органоминеральных добавок. Исследовано влияние как индивидуальных компонентов добавки, так и комплексное ее влияние на водопотребность растворной смеси и прочность цементно-песчаного раствора. Ключевые слова: суперпластификатор, микрокремнезем, портландцемент, раствор, добавка, прочность, водопотребность, подвижность. Fomina Natalia Nikolaevna Federal State-Funded Educational Institution of Higher Education «Yuri Gagarin State Technical University of Saratov», Russia, Saratov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor at the Department of «Construction Materials and Technology» Alekseenko Ilya Sergeevich PAO «VNIPIgazdobicha», Russia, Saratov, engineer Tsarapkin Dmitriy Sergeevich Federal State-Funded Educational Institution of Higher Education «Yuri Gagarin State Technical University of Saratov», Russia, Saratov, student STUDY OF INFLUENCE COMPLEX ADDITIVES SUPERPLASTICIZER AND SILICA FUME ON THE PROPERTIES OF CEMENT COMPOSITES Annotation. To review the progress in modern concrete technology associated with the use of complex organic-mineral supplements. The effect how the individual components of the additive and integrated its impact on water demand of mortar and strength of cement-sand mortar. Keywords: superplasticizer, microsilica, cement, mortar, the additive, the strength, the water demand, fluidity. Значительный прогресс в современной технологии бетона достигнут за счет появления и широкого внедрения в производство различных высокоэффективных химических и минеральных добавок в бетон [1]. Из химических добавок наибольшее распространение получили суперпластификаторы, позволяющие существенно снизить водопотребность бетонной смеси, значительно повысить прочность бетона, получать литые самоуплотняющиеся бетонные смеси. Доказано, что наиболее эффективно применение суперпластификаторов в сочетании с дисперсными минеральными добавками [1-5], которые представляют собой порошки различной минеральной природы, получаемые из природного или техногенного сырья. В зависимости от дисперсности минеральные добавки подразделяют на: добавки-разбавители цемента, близкие по своему гранулометрическому составу к цементу; добавки-уплотнители, например, микрокремнезем, которые имеют размер частиц примерно в 100 раз меньше зерен цемента (Sуд=20-30 м2/г). Добавки-уплотнители являются наиболее эффективной минеральной добавкой, так как, заполняя пустоты между зернами цемента, они способствуют уплотнению структуры бетона. При этом увеличивается тонкость новообразований цемента, значительно уменьшаются размеры воздушных пор, повышается реакционная способность смеси цемента с наполнителем. Все это обеспечивает значительное повышение прочности и непроницаемости структуры цементного бетона [1]. Высокодисперсные минеральные добавки-уплотнители обладают высокой удельной поверхностью и соответственно высокой водопотребностью, что требует значительного увеличения воды в равноподвижных бетонных смесях, поэтому их, как правило, применяют совместно с суперпластификаторами. Такие смеси получили название органоминеральных добавок и все шире используются при производстве цементного бетона [1]. Данная работа нацелена на исследование влияния комплексной органоминеральной добавки на свойства цементобетонной смеси и бетона. В качестве объекта исследования выбран портландцемент ЦЕМ I 32,5 Н. Комплексная добавка включает активный минеральный компонент – тонкоизмельченный микрокремнезем (МК), а также суперпластификатор – Muraplast-FK-19. Для изготовления цементнопесчаных образцов в качестве заполнителя использован речной кварцевый песок с модулем крупности Мк=1,5. Рекомендуемая производителем дозировка добавки Muraplast-FK-19 составляет от 0,2 до 1,5 % от массы цемента, поэтому для экспериментальных исследований выбран этот диапазон дозировок добавки. На первом этапе исследовались водопотребность пластифицированных добавкой Muraplast-FK-19 портландцементного теста и цементно-песчаного раствора состава 1:3, а также изменение подвижности раствора при фиксированном водоцементном соотношении для каждой экспериментальной дозировки добавки. Полученные данные представлены на рис. 1, 2. Диаметр расплыва конуса, мм Водопотребность, % Концентрация пластификатора, % Рис. 1. Зависимости водопотребности портландцементного теста и цементнопесчаного раствора стандартной консистенции от концентрации пластификатора Muraplast-FK-19 Концентрация пластификатора, % Рис. 2. Зависимость подвижности цементно-песчаного раствора (В/Ц=0,52) от концентрации пластификатора Muraplast-FK-19 Известно [1], что добавки-пластификаторы считаются эффективными, если они обеспечивают снижение нормальной густоты цементного теста не менее чем на 3 % или увеличение расплыва конуса из цементно-песчаного раствора не менее чем на 15 %. Основываясь на полученных экспериментальных данных, можно говорить о достаточной эффективности исследуемого пластификатора. Параллельно для каждого состава изготавливались стандартные образцыбалочки 4х4х16 см для определения влияния концентрации пластификатора на прочность раствора. Образцы испытывались на 7-е сутки твердения, результаты испытаний приведены на рис. 3. Прочность, МПа Прочность, МПа Концентрация пластификатора, % А Концентрация пластификатора, % Б Рис. 3. Зависимость прочности цементно-песчаного раствора (Ц:П=1:3) от концентрации пластификатора Muraplast-FK-19: А – раствор с В/Ц=0,52; Б – раствор стандартной консистенции Анализ полученных зависимостей показал, что исследуемый пластификатор наиболее эффективен при его концентрации в растворе в количестве 1 % от массы цемента. На следующем этапе исследований оценивалось влияние добавки микрокремнезема (МК) и комплексной органоминеральной добавки МК+ MuraplastFK-19 на водопотребность и прочность растворных образцов. Пластифицирующая добавка вводилась в воду затворения в установленной выше концентрации – 1 % от массы цемента. Минеральная добавка МК предварительно перетиралась с цементом, содержание добавки МК составляло от 5 до 15 % по массе в составе цемента. Полученные данные приведены на рис. 4, 5. Полученные экспериментальные данные показывают закономерное снижение прочности при замене части цемента на МК, при этом также закономерно растет водопотребность раствора. Комплексное же введение МК+Muraplast-FK-19 позволило при замене части цемента на МК сохранить прочность образцов в диапазоне концентраций МК до 10 %. Выводы: 1. Пластифицирующая добавка Muraplast-FK-19 эффективно снижает водопотребность цемента и цементно-песчаного раствора на мелком песке при концентрации ее порядка 1 % от массы цемента. 2. Минеральная добавка МК существенно повышает водопотребность цементных композиций, что вызывает снижение прочности цементного камня по сравнению с бездобавочным. 3. Комплексная добавка МК+ Muraplast-FK-19 позволяет получить пластифицирующий эффект с некоторым увеличением прочности цементно-песчаных образцов на мелком песке в 7-суточном возрасте. Водопотребность, % Водопотребность, % Концентрация МК, % А Концентрация МК, % Б Прочность, МПа Прочность, МПа Рис. 4. Зависимость водопотребности цементно-песчаного раствора (Ц:П=1:3) стандартной консистенции от содержания МК в составе цемента: А – раствор с добавкой МК; Б – раствор с комплексной добавкой МК+Muraplast-FK-19 А Б Рис. 5. Зависимость прочности цементно-песчаного раствора (Ц:П=1:3) стандартной консистенции от содержания МК в составе цемента: А – раствор с добавкой МК; Б – раствор с комплексной добавкой МК+Muraplast-FK-19 ЛИТЕРАТУРА 1. Баженов Ю.М. Технология бетона / Ю.М. Баженов. – М.: Изд-во АСВ, 2002. – 500 с. 2. Каприелов С.С. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива / С.С. Каприелов, В.Г. Батраков, А.В. Шейнфельд По ссылке: http://www.master-concrete.com/papers/reality.htm. 3. Ушеров-Маршак А.В. Бетоны нового поколения – бетоны с добавками / А.В. Ушеров-Маршак // Бетон и железобетон. – 2011. – №1. – С. 78-81. 4. Гамалий Е.А. Структура и свойства цементного камня с добавками микрокремнезема и поликарбоксилатного пластификатора/ Е.А. Гамалий, Б.Я. Трофимов, Л.Я. Крамар // Вестник ЮурГУ. – 2009. – №16. – С. 29-35. 5. Опыт внедрения мелкозернистых бетонов при производстве дорожных плит / Н.М. Красиникова, Н.М. Морозов, И.В. Боровских, В.Г. Хозин // Инженерностроительный журнал. – 2014. – №7. – С. 46-53.
