Комплексное влияние добавок поликарбоксилатного суперпластификатора и микрокремнезёма на свойства самоуплотняющихся бетонов
Authors: Смирнов А.О. , Добшиц Л.М. , Анисимов С.Н. , Лешканов А.Ю. 
Published: February 2025

Введение. В последние годы в современном монолитном строительстве широкое применение находят самоуплотняющиеся бетонные смеси, способные растекаться под действием собственного веса и заполнять густоармированные конструкции без уплотнения. Высокая однородность и стойкость самоуплотняющихся бетонных смесей к расслоению чаще всего достигается за счет увеличения расхода вяжущих материалов, что приводит к удорожанию бетонных смесей, а также к повышенной экзотермии и усадке бетонов. Для получения самоуплотняющихся бетонов с пониженным расходом цемента и высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками требуется комплексное применение пластифицирующих и минеральных добавок, активно влияющих на реологические свойства бетонной смеси, структуру и фазовый состав цементного камня. В качестве таких добавок целесообразно использовать современные суперпластификаторы на основе поликарбоксилатных эфиров, а также высокодисперсные активные минеральные добавки, в частности микрокремнезём. Цель исследования – изучение комплексного влияния добавок поликарбоксилатного суперпластификатора и микрокремнезёма на свойства самоуплотняющихся бетонных смесей и бетонов. Материалы и методы. В качестве добавок применялись суперпластификатор на основе поликарбоксилатных эфиров Sika ViscoCrete 25 HE-C и микрокремнезём конденсированный неуплотненный МК-85 производства ПАО «НЛМК». Технологические свойства самоуплотняющихся бетонных смесей определялись в соответствии с ГОСТ Р 59715-2022, а физико-механические характеристики бетонов – ГОСТ 10180-2012 и ГОСТ 12730.4-2020. Результаты исследования. Установлено, что использование поликарбоксилатного суперпластификатора позволяет получить самоуплотняющиеся бетонные смеси с длительной сохраняемостью подвижности даже при низком значении водовяжущего отношения В/Вяж = 0,31. Применение высокодисперсного микрокремнезёма приводит к снижению водоотделения самоуплотняющихся бетонных смесей с поликарбоксилатным суперпластификатором и повышению их стойкости к расслоению. Комплексное использование добавок способствует повышению прочности самоуплотняющихся бетонов с поликарбоксилатным суперпластификатором на 23 % и снижению их капиллярной пористости на 47 %. Выводы.По результатам исследования разработаны самоуплотняющиеся бетонные смеси, обладающие высокой сегрегационной устойчивостью, повышенной текучестью с расплывом конуса более 700 мм, вязкостью 8 с и сохраняемостью подвижности более 3 часов в пределах марки по удобоукладываемости РК2, на основе которых получены высокопрочные бетоны с классом по прочности B70 при расходе цемента 500 кг/м3.
Introduction. Nowadays, a lot of monolithic building is being done using self-compacting concrete mixtures, which can fill in heavily reinforced structures without compacting and flow under their own weight. High homogeneity and resistance of self-compacting concrete mixtures to stratification are most often achieved by increasing the consumption of binders, which leads to higher prices for concrete mixtures, as well as increased exothermy and shrinkage of concrete. Use of a thorough application of plasticising and mineral additives is required to produce self-compacting concrete with low cement consumption and high physical, mechanical, and operational characteristics. These additives influence the structure and phase composition of the cement stone as well as the rheological properties of the concrete mixture. Modern superplasticizers based on polycarboxylate esters and widely distributed active mineral additions, especially silica fume, are recommended as such additives. The aim of research is to investigate the complex effect of polycarboxylate superplasticizer and silica fume additives on the properties of self-compacting concrete and concrete mixtures. Materials and methods. The additives used were a superplasticizer based on polycarboxylate esters Sika ViscoCrete 25 HE-C and condensed uncompacted silica fume MK-85 produced by NLMK PJSC. The technological properties of self-compacting concrete mixtures were determined in accordance with GOST R 59715-2022, and the physical and mechanical characteristics of concrete were determined in accordance with GOST 10180-2012 and GOST 12730.4-2020. Research outcomes. The application of a polycarboxylate superplasticizer was discovered to enable the production of self-compacting concrete mixtures with long-term slump retention, even at low water-binder ratios (W/Binder = 0.31). When highly distributed silica fume is used in conjunction with polycarboxylate superplasticizer, self-compacting concrete mixtures show less water separation and exhibit a stronger resistance to stratification. The complex use of additives helps to increase the strength of self-compacting concrete with polycarboxylate superplasticizer by 23% and reduce their capillary porosity by 47 %. Conclusions. The research findings led to the development of self-compacting concrete mixtures with high segregation resistance, enhanced slump retention with a cone spread of more than 700 mm, a viscosity of 8 s, and 3-hour slump retention within the workability grade K2. These mixtures were then used to produce high-strength concretes with a strength class of B70 and a cement consumption of 500 kg/m3.