Сравнение эффективности применения различных противоморозных добавок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбург 2012

ФГБОУ ВО ОГУ

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРОТИВОМОРОЗНЫХ ДОБАВОК

Бабушенко Н.А., Белова Т.К.

г. Оренбург

Известно, что качество бетонных работ зависит не только от минералогического состава и количества цемента, применяемых химических добавок, водоцементного отношения (В/Ц), качества наполнителей и др., но и существенным образом от тепловлажностного режима выдерживания бетона. Эти обстоятельства особо необходимо учитывать в климатических условиях Российской Федерации, где зимний период года, когда среднесуточная температура наружного воздуха ниже 5°С, а минимальная ниже О °С, продолжается 4-8 месяцев.[1]

Капитальными исследованиями отечественных учёных в области зимнего бетонирования установлено:

* если температура бетона, не набравшего критическую прочность, понижается ниже температуры замерзания жидкости затворения, то из-за увеличения объема водной составляющей при ее замерзании (примерно на 9 %) происходит разрыхление капиллярно-пористой структуры цементного камня с разрушением конструкции [2];

* при превышении максимально допустимой температуры бетона, в силу внутреннего парообразования, происходят необратимые изменения его капиллярно-пористой структуры, что, в свою очередь, также приводит к существенному недобору прочности [3,4];

* при превышении предельно допустимой скорости перестройки температурного поля после включения и выключения нагревателей из-за различия коэффициентов объемного расширения отдельных составляющих бетона происходят необратимые структурные нарушения цементного камня (деструктивные процессы), существенно снижающие конечную прочность бетона.

Все эти и другие требования по защите бетона от вредных воздействий, чреватых недобором прочности, приняты в качестве нормативных температурных ограничений и зафиксированы в строительных нормах и правилах. А наблюдение за бетонированием в зимних условиях показывают, что соблюдение этих ограничений особенно актуально при бетонировании в широко используемой сегодня малоутеплённой или не утеплённой опалубке и при температурах ниже -20 °С.

Чтобы застраховаться от недобора прочности при бетонировании в холодную погоду, строители идут на повышение класса бетона или увеличивают время непрерывной термообработки, необоснованно увеличивая расход энергии и общую стоимость строительства.

Несмотря на огромный объём исследований, выполненный за 100 лет практики зимнего бетонирования, и сегодня эта технология остаётся «слепым полётом». Расчёт температурного режима и прочности выполняется до начала бетонирования, опираясь на некие метеорологические и технологические ожидания. Контроль за твердением бетона осуществляется посредством измерения промежуточного фактора - температуры в одной, двух термоскважинах. И, наконец, констатация прочности - испытанием контрольных образцов после окончания твердения. Как следствие, никакого контроля над нормативными ограничениями и минимизации расхода энергоресурсов.

Целью исследования являлось сравнение эффективности применения различных противоморозных добавок.

При исследовании бетонов и растворов в качестве вяжущего применялся портландцемент класса 32,5 Б. Исследование кинетики твердения растворов проводилось с добавкой «Зимняя-П-3». Противоморозная добавка «Зимняя-П-3» содержит комплекс органических и неорганических солей натрия и калия. Рекомендуемая дозировка при -20 °C - до 12 % от массы цемента.

Исследования проводились на растворных смесях с объемным соотношением Песок: Цемент = 1:4 и подвижностью 5…7 см по глубине погружения конуса. Из растворных смесей на пористом основании формовались стандартные образцы-кубы размером 70,7Ч70,7Ч70,7 мм. Растворные смеси и образцы с противоморозной добавкой, а также контрольные образцы без добавки непосредственно после приготовления помещались в морозильную камеру с температурой -20 ± 2 °С. В течение 4 часов контролировалось изменение их подвижности. Образцы - кубы хранились при температуре -20 ± 2 °С в течение 28 суток. При этом производился мониторинг прочности при сжатии образцов, предварительно размороженных в течение 4 часов на воздухе при температуре + 18 ± 2 °С.

В качестве противоморозных добавок для бетонов применялись комплексные добавки «Криопласт ЛН» производства ООО «Полипласт-УралСиб» (г. Первоуральск) и противоморозная добавка УПД-2М производства ООО «Инновация» (г. Казань). Противоморозная добавка «Криопласт ЛН» представляет собой смесь солей полиметиленнафталинсульфонат натрия различной молекулярной массы и противоморозного компонента. Обеспечивает возможность бетонирования в условиях расчетных температур твердения бетона не ниже -30 °С, обладает пластифицирующим эффектом. Универсальная противоморозная добавка УПД-2М также относится к категории комплексных. Она ускоряет процесс твердения бетонов и строительных растворов, оказывает пластифицирующее действие, повышает прочность, морозостойкость и трещиностойкость бетона. Рекомендуется к использованию при температуре не ниже -18 °С [5].

Для исследования применялась бетонная смесь с подвижностью 1…4 см, которая имела следующий состав: цемент - 450 кг, кварцевый песок с модулем крупности 1,9 - 655 кг, щебень доломитовый фракции 5…20 мм - 1180 кг. Прочность бетонов контролировалась разрушающим методом. Добавка «Криопласт ЛН» вводилась в количестве до 2,0 % от массы цемента. Добавка

УПД-2М вводилась в количестве до 3,7 % от массы цемента. Из бетонных смесей формовались образцы размером 100Ч100Ч100 мм. Прочность бетонов контролировалась разрушающим методом.

При изучении влияния времени замораживания на сохраняемость свойств растворных смесей, подвергнутых замораживанию при температуре -20 ± 2 °С непосредственно после приготовления, периодически контролировалась их подвижность по глубине погружения конуса. Наблюдения показали, что подвижность растворных смесей постепенно снижается с 6 см до 3,5…4,0 см. Результаты испытания подвижности растворных смесей с добавкой «Зимняя-П-3» приведены в табл. 1.

бетон раствор добавка замораживание

Таблица 1

Сохраняемость подвижности строительного раствора с химическими добавками

На основании проведенного эксперимента установлено, что как в контрольных составах, так и в составах с противоморозной добавкой «Зимняя П-3» в течение 4 часов наблюдения не происходит замерзания раствора при температуре -20 ± 2°С. При этом повышение содержания добавки «Зимняя П-3» до 8…12 % от массы цемента обеспечило лучшую сохраняемость подвижности растворной смеси: за 4 часа подвижность снизилась с 6 до 4,5 см.

Исследована кинетика твердения строительных растворов с добавкой «Зимняя-П-3» в количестве 8…12 % от массы цемента. Выполнен мониторинг прочности при сжатии растворов после твердения при температуре -20 ± 2 °С в течение первых 28 календарных дней (1 этап), и последующего твердения в течение 28 дней при + 18 ± 2 °С (2 этап). Контроль прочности выполнялся через 4 часа оттаивания образцов на воздухе при температуре +18 ± 2 °С. Кинетика твердения основных образцов сравнивалась с твердением контрольных образцов при температуре +18 °С. Результаты мониторинга прочности основных образцов приведены в табл. 2.

Прочность контрольных образцов растворов, твердевших 28 суток в сухих условиях лаборатории при температуре +18 ± 2 °С, приведена в табл. 3.

Сопоставление данных табл. 2 и 3 показало, что эффективность применения комплексной противоморозной добавки «Зимняя П-3» при температуре твердения растворов -20 ± 2 °С существенно зависит от ее содержания. При недостатке добавки не происходит твердения бетона при данной отрицательной температуре, и, как следствие, при дальнейшем твердении в благоприятных условиях отмечается недобор прочности составов. Так, при дозировке добавки 8 % от массы цемента недобор прочности образцов в сравнении с контрольными после 2 этапа твердения при температуре +18 ± 2 °С составил около 50 %.

Таблица 2

Кинетика роста прочности растворов с противоморозной добавкой «Зимняя П-3»

Таблица 3

Предел прочности при сжатии контрольных образцов растворов при температуре +18 ± 2 °С

Исследовано влияние комплексных противоморозных добавок на кинетику твердения образцов бетонов и растворов в течение 28 календарных дней в условиях естественного колебания отрицательных температур (-20 ± 10 °С) [6, 7].

При исследовании кинетики твердения бетонов с добавками «Криопласт ЛН» и УПД-2М основные образцы бетона твердели в течение 28 суток при отрицательной температуре, затем продолжали твердеть и добирать прочность при температуре +18 ± 2 °С в течение 28 суток. Наряду с основными образцами формовались контрольные образцы бетона, которые твердели в нормальных условиях лаборатории при температуре +20 ± 2 °С и относительной влажности воздуха 95 ± 5 %. Результаты испытания составов бетона с добавками «Криопласт ЛН» и УПД-2М приведены в табл. 4.

Таблица 4

Прочность и класс бетона при сжатии бетонов с добавкой «Криопласт ЛН» и УПД-2М

На основании проведенного исследования установлено, что образцы бетона с противоморозными добавками при температуре -20 ± 10 °С практически не твердеют. При дальнейшем твердении в течение 28 суток в благоприятных условиях лаборатории образцы с противоморозной добавкой «Криопласт ЛН» добрали 48 % от прочности контрольных образцов. Образцы бетона, изготовленные с применением противоморозной добавки УПД-2М, добрали прочность 45 % от прочности контрольных образцов.

Таким образом, естественные колебания отрицательных температур (-20 ± 10) °С для твердения образцов бетона с комплексными противоморозными добавками являются критическими и не позволяют бетону в дальнейшем добирать прочность даже в благоприятных условиях твердения.

Замораживание растворных и бетонных смесей с противоморозными добавками непосредственно после изготовления до средней температуры -20 °С способно полностью прекратить нарастание их прочности. После оттаивания в течение 28 суток при температуре +18 ± 2 °С такие составы добирают только 45…48 % от прочности контрольных образцов.

Кроме этого, эффективны дозировки противоморозных добавок, при которых возможен набор не менее 30 % от прочности контрольных составов при замораживании.

Список литературы

1. Молодин В.В. Бетонирование монолитных строительных конструкций в зимних условиях: монография / В.В. Молодин, Ю.В. Лунев.Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2006. 300 с.

2. Молодин В.В. Зимнее бетонирование одиночных колонн и плит перекрытий монолитных каркасов жилых и гражданских зданий / В.В. Молодин, С.Н. Андриевский, Ю.А. Пинаева // Изв. вузов. Стр-во. 2008. № 7. С. 35-44.

3. Молодин В.В. Зимнее бетонирование строительных конструкций жилых и гражданских зданий в монолитном исполнении / В.В. Молодин, Е.К. Усинский // Изв. вузов. Стр-во. 2007. № 6. С. 51-60.

4. П.Андриевский С. Н. Экспериментальные исследования при зимнем бетонировании буронабивных свай / С. Н. Андриевский, Н. А. Гуненко, Т. В. Завалишина//Тр. НГАСУ. Т. 5. № 3 (18). 2002. С. 12-21.

5. Беркович Л.А. Организационно-технологическоеобеспечение процессов зимнего бетонирования гражданских зданий. Автореферат // Издательство рекламного агентства «Каре», библиотека ЮУРГУ. 2007. [5].

6. Тринкер А.Б. Зимнее бетонирование и работы в условиях вечной мерзлоты // Технологии бетонов. 2013. №2. С. 42-44

7. Золотухин С.Н., Горюшкин А.Н. Бетонирование при отрицательных температурах // Научный вестник ВГАСУ. Материалы 15-ой межрегиональной научно-практической конференции «Высокие технологии. Экология». 2012. С. 81-85.лишина//Тр. НГАСУ. Т. 5. № 3 (18). 2002. С. 12-21.

Размещено на Allbest.ru