Технологические свойства особотяжелых самоуплотняющихся бетонных смесей

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСОБОТЯЖЕЛЫХ САМОУПЛОТНЯЮЩИХСЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

THE PROPERTIES OF FRESH SUPERHEAVY SELF-COMPACTING CONCRETE MIX

Л.Х. Чан, Ю.М. Баженов, Л.Д. Чумаков

Tran Le Hong, Yu. M. Bazhenov, L.D. Chumakov

ГОУ ВПО МГСУ

Рассмотрены основные положения получения специальных особотяжелых бетонов из самоуплотняющихся бетонных смесей с необходимыми характеристиками свойств.

In article are considered the basic principles of obtaining special superheavy concrete from fresh self-compacting concrete mix in the field with the desired characteristics of the properties.

Самоуплотняющийся бетон получает все более широкое применение в мировой строительной практике. Безвибрационная технология бетонирования уменьшает энергозатраты и экономит время, улучшает санитарно-гигиенические условия труда работающих. В отличие от обычных бетонных смесей самоуплотняющиеся бетонные смеси обладают исключительной способностью свободно проходить через густое армирование и заполнять формы сложной конфигурации под собственным весом. Благодаря этому самоуплотняющийся бетон высокой прочности использован для возведения уникальных сооружений таких как большепрролетные железобетонные мосты, транспортные и гидротехнические комплексы с длительным сроком службы в сложных эксплуатационных условиях.

Перспектвным является применение самоуплотняющегося бетона в специальных бетонах с особыми свойствами, в том числе особотяжелых - на заполнителях с высокой плотностью, например на барите, крупные меторождения которого имеются во Вьетнаме. Баритовая руда состоит из минерала барита (BaSO4 до 95%) называемого также тяжелым шпатом, смешанного с неольшими количествами других минералов, содержащих диоксидд кремнезема, оксиды кальция и магния. Плотность сульфата бария - 4,9 г/см3, плотность баритовой руды - 3,6...4,2 г/см3 в зависимости от содержания основного минерала, особотяжелые бетоны с заполнителем из баритовой руды имеют плотность от 2,9 до 3,4 т/м3.

Функциональные требования к самоуплотняющимся бетоным смесям, являющимся жидкими суспензиями, имеют отличительные особенности от традиционных бетонных смесей [1]. Уплотнение имеет важное значение в формировании физико-механических свойств затвердевщего бетона [2]. Самоуплотняемость бетонных смесей определяют такие свойства как заполняющая и преодолевающая способности, вязкость и время перемещения (протекания) бетонной смеси. Вместе с этим важнейщим требованием является сопротивление сегрегации, характеризуемое динамической и

1/2011

ВЕСТНИК _МГСУ

статической устойчивостью, к сохранению однородности бетонной смеси с равномерным распределением в ней крупного заполнителя по высоте формуемой конструкции.

Получение требуемых показателей свойств самоуплотняющихся бетонных смесей достигается особыми требованиями к исходным материалам и к составам бетонной смеси.

Микродисперным наполнителем в самоуплотняющейся особотяжелой бетонной смеси является тонкоизмельченный барит (400 м2/кг), входящий в состав цементно-баритового вяжущего для повышения его плотности, связанности и водоудерживаю-щей способности при снижении нормальной густоты.

Зерновой состав заполнителя - прерывистый баритовый песок фракций 0,15...2,5мм, баритовый щебень фракций 5...10 и 10...20мм. Зерновой состав оптимизирован методом математического планирования эксперимента. Соотношение между мелким и крупным заполнителем г = ^/щ увеличено до 0,70...0,80 по сравнению с

0,4...0,5 для традиционных бетонных смесей.

Важнейщим компонентом самоуплотняющейся бетонной смеси являются высокоэффективные поликарбоксилатные суперпластификаторы или гиперпластификаторы, их действие основано на совокупности электростатического или пространственного эффектов, последний достигается с помощью боковых гидрофобных полиэфирных цепей молекулы поликарбоксилатного эфира. Благодаря этому эффективность и продолжительность действия поликарбоксилатов в 3...4 раза больше по сравнению с обычным суперпластификаторами.

В исследованях использована добавка С1ешиш АСЕ 388, представляющая собой водный раствор синтетических полимеров, состаящий в основном из поликарбоксилатов. Добавка регулирует вязкость бетонной смеси и предотвращает ее водоотделение и расслаивание. Она также увеличивает время сохраняемости бетонной смеси и удаляет из нее вовлеченный воздух.

(Ш

025

ил 0,5 ОБ 07

Количество гиперпл^стифнкагора, % глоссы ЦБ& Рис. 1. Влияние количества гиперпластификатора АСЕ 388 на величину В/Ц в зависимости от содержания в цементно-баритовом вяжущем баритового наполнителя 1- 25%; 2 - 40%.

Механизм действия этой добавки состоит в том, что при ее добавлении в бетонную смесь на поверхности цементных частиц образуется устойчивый микрогель, что

обеспечивает создание «несущего каркаса» в цементной пасте и предотвращает расслаивание бетонной смеси. Этот «каркас» позволяет заполнителю свободно перемещаться и сохранять требуемую консистенцию (растекаемость) бетонной смеси.

Водопотребность самоуплотняющейся бетонной смеси при введении гиперпластификатора в количестве 0,5...0,7% массы цементно-баритового вяжущего (ЦБВ) уменьщается на 40...50%, что приводит к снижению В/Ц отнощения до значений, близких к нормальной густоте цементной пасты (рис. 1).

При низких значениях В/Ц вязкость и скорость течения бетонной смеси обеспечивают легкую формуемость . При испытании в У-образной воронке (рис.2) время истечения, характеризующее вязкость бетонной смеси, находится в интервале 7...12с. Оно уменьшается при увеличении дозировки гиперпластификатора.

Заполняющая способность, обусловленная вязкостью, выражается в значительной горизонтальной и вертикальной текучести бетонной смеси в форме. Она определяется испытанием с помощью конуса Абрамса по диаметру расплыва смеси. Для испытанных особотяжелых бетонных смесей был получен расплыв 660...720мм, что по международной классификации бетонных смесей для самоуплотняющихся бетонов [3] соответствует высокоподвижной смеси (ББ2), предназначенной для формования вертикальных железобетонных конструкций.

Преодолевающая способность бетонной смеси определена с помощью Ц-образного ящика (рис.3). Между двумя отсеками ящика установлена перегораживающая задвижка и рамка со стержнями, имитирующими арматуру. При поднятии задвижки бетонная смесь перемещается из левой части в правую чать ящика. Отношение высот бетонной смеси в отсеках характеризует ее преодолевающую способность. При дозировке гиперпластификатора 0,5% массы ЦБВ получены отношения 0,84...0,88, и при 0,7% - 0,89...0,97 (наименьший граничный критерий - 0,80).

Рис. 2. У-образная воронка Рис. 3. Ц-образный ящик

1/2011 ВЕСТНИК

_1/2012_мгсу

Сопротивление сегрегации было определено по статической однородности бетонной смеси. Испытанием в специальной колонне сегрегации высотой 500мм определяли сравнением массы крупного заполнителя в верхней и нижней ее частях. Индекс сегрегации как отношение масс промытого и просеянного щебня в нижней и верхней частях для самоуплотняющейся особотяжелой бетонной смеси находится в интервале 0,92...0,97. При значении индекса меньше 0,90 бетонная смесь склонна к расслоению.

Исследование свойств самоуплотняющихся особотяжелых бетонных смесей комплексными испытанями по общепринятым международным методикам показало их полное соответствие требованиям для производства конструкций из самоуплотняющихся специальных бетонов высокой плотности.

Литература

1. Окамура X., Оучи М. Самоуплотняющийся бетон. Журнал «Современная технология бетона». 2003 №1

2. Баженов Ю.М. Технология бетона. Изд-во АСВ, М. 2007.

3. BIBM, CEMBUREAU, EFCA, EFNARC, ERMCO. Европейское руководство для самоуплотняющегося бетона. 2005

The literature

1. Okamura H., Ouchi M.. Self-Compacting Concrete. Advanced Concrete Technology, 2003 №1.

2. Bazhenov Yu. M. Concrete Technology. Moscow, 2007

3. BIBM, CEMBUREAU, EFCA, EFNARC, ERMCO. The European Guidelines for Self-Compacting Concrete. 2005.

Ключевые слова: самоуплотняющийся бетон, бетонная смесь, барит, поликарбоксилат, суперпластификатор, вязкость, консистенция, расслаиваемость, цемент, заполнитель

Keywords: self-compacting concrete, concrete, fresh concrete mix, barite, polycarboxylate, super-plasticizer, viscosity, consistence, segregation, cement, aggregate.

Email авторов: hong.tranle@yahoo.com

Рецензент: А. С. Тарасов, кандидат технических наук, ведущий специалист городского координационного экспертно-научного центра «ЭНЛАКОМ»