Разработка составов водонепроницаемых бетонов с использованием комплексной полифункциональной добавки

Разработка составов водонепроницаемых бетонов с использованием комплексной..

УДК 54.02

РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫХ БЕТОНОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСНОЙ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДОБАВКИ

С-А.Ю. Муртазаев, М.Ш. Саламанова, М.С. Сайдумов

Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М.Д. Миллионщикова

Интенсивное развитие высотного и уникального строительства предъявляет более жесткие требования к технологическому процессу производства, и для создания конструкций, работающих в условиях многократно возрастающих статических и динамических нагрузок, к тому же нижние несущие ярусы будут подвергаться действию агрессивных сред, необходим высококачественный и долговечный бетон. А разработка и использование технологии получения долговечных «зеленых композитов» для монолитного или сборно-монолитного «зеленого строительства» с комплексным использованием техногенного сырья является исключительной актуальной задачей современного строительного производства и стройиндустрии.

Установлено, что на физико-технические свойства бетонных композитов влияют различные факторы: вид и расход вяжущего, зерновой состав и качество заполнителей, водоцементное отношение, процесс приготовления бетонной смеси и мероприятия по уходу за твердеющим бетоном [3,7]. Но варьируя все технологические приемы повышения качества бетона, пришли к выводу, что получение такого материала возможно только при использовании эффективного комплексного полифункционального модифицирующего компонента, с характерным способом воздействия на качественные показатели и структуру как бетонов, так и бетонных смесей [1,2].

В испытательной лаборатории строительного факультета Грозненского государственного нефтяного технического университета имени академика М.Д. Миллионщикова были проведены экспериментальные исследования по получению долговечных и непроницаемых бетонов с использованием местного природного и техногенного сырья. В составах применялась комплексная полифункциональная добавка Д-5, которая уже прочно зарекомендовала себя в жилищном и промышленном строительстве, а также широко применяется при строительстве гидротехнических сооружений, мостов, туннелей, портов, плавательных бассейнов, резервуаров с питьевой водой, очистных сооружений, подземных гаражей, укрепления набережных, и в других ответственных сооружениях [4,6]. По результатам производителя добавка Д5 улучшает физико-механические характеристики, водонепроницаемость, сульфатостойкость, и главное получаемые бетоны могут дли-

Аннотация

В работе представлены результаты испытаний бетонов и бетонных сме сей, полученных с использованием комплексной полифункциональной добавки Д5 российского производства, способствующего существенному улучшению технологических, физико-механических и эксплуатационных характеристик бетонов. Экспериментально доказана эффективность добавки Д5 на составах бетонов класса по прочности на сжатие В25. Изучены водоредуцирующий, цементосберегающий и пластифицирующий эффекты данной добавки

Ключевые слова:

Бетон, бетонные смеси, комплексная полифункциональная добавка Д5, водоредуцирующий, цементосберегающий, пластифицирующий эффект, удобоукладываемость бетонной смеси, высокая водонепроницаемость бетона, долговечность, прочность, эффективность. История статьи:

Дата поступления в редакцию 16.02.18 Дата принятия к печати 18.02.18

тельный период (более 50 лет) эксплуатироваться в водонасыщенных грунтах или прямо в воде без применения какой-либо дополнительной гидроизоляции, в том числе в морской воде и других агрессивных средах [5]. И еще одно уникальное свойство Д-5 — «самозалечивание» сквозных трещин, что обеспечит получение непротекаемых «холодных» швов в бетонах [4,8].

В связи с этим нами была поставлена задача исследовать в первую очередь, пластифицирующие, водо-редуцирующие и цементосберегающие эффекты, а также прочность на сжатие и водонепроницаемость.

В исследованиях, для решения поставленной цели, были использованы только местные сырьевые материалы и проектировались бетоны не высоких классов В25 (М350). В качестве вяжущего вещества использовался портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н ГУП «ЧЕЧЕНЦЕМЕНТ» удельной поверхностью 330 м2/кг, нормальной густотой 25 %, началом и концом схватывания 2 ч 15 мин и 3 ч 40 мин соответственно, минералогическим составом: С38 — 59 %; С28 — 16 %; С3А — 8 %; С4ЛБ — 13 %.

В качестве крупного заполнителя использовался щебень Аргунского месторождения Чеченской Республики (табл. 1).

Таблица 1

Свойства местного Аргунского щебня фр. 5-20 мм из валунно-гравийных смесей

№ п.п. Наименование показателя Значение показателя

1 Определение зернового состава материала: Согласно ГОСТ 8269.097 (2004) фр. 5-20 мм

сита, мм 20 10 5 < 5

част. ост., % 15,4 68,2 38,6 0,4

полн. ост., % 15,4 83,6 99,6 -

2 Определение прочности щебня: марка щебня М600-800

3 Определение насыпной плотности, кг/м3 1366

4 Определение истинной плотности, г/см3 2,64

5 Содержание дробленых зерен, % 96,2

6 Определение содержания зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм, % 9,3

7 Определение содержания зерен слабых пород, % 4,8

8 Определение содержания пылевидных и глинистых, % 1,8

9 Содержание глины в комках, % нет

10 Определение средней плотности, г/см3 2,59

11 Определение пустотности щебня, % 42,0

В качестве мелкого заполнителя использовался природный песок Червленского месторождения Чеченской Республики

Таблица 2

Песок Червленского месторождения

№ п.п. Наименование показателя Значение показателя

Зерновой Размер сит, мм 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 < 0,16

1 состав Частные остатки, % 2 4 14 44 34 2

песка Полные остатки, % 2 6 20 64 98

2 Модуль крупности 1,9

Разработка составов водонепроницаемых бетонов с использованием комплексной...

Продолжение табл.

3 Содержание пылевидных и глин частиц, % 2,4

4 Истинная плотность зерен, кг/м3 2620

5 Насыпная плотность, кг/м3 1560

6 Пустотность песка, % 40,5

Из исследованных компонентов с различными дозировками Д-5 была получена бетонная смесь с осадкой конуса от 15 до 20 см, что соответствует марке по подвижности П4. Из бетонной смеси каждого состава формовалось по четыре серии образцов (12 образцов-кубов с ребром 10 см и цилиндры диаметром и высотой 15 см), которые набирали прочность в камере выдерживания с относительной властью выше 90 % при температуре 20 0С и в определенные сроки подвергались испытанию. В таблице 3 приведены экспериментальные составы исследуемых бетонов и результаты испытаний.

Таблица 3

Экспериментальные составы и результаты испытаний модифицированного бетона В25

состав Расход материалов на 1 м3 бетона, кг В/Ц ОК, см р бетона, кг/м3 Прочность бетона, МПа

Ц П Щ В Д-5 3 7 28

Контр.состав 420 600 1200 250 - 0,59 3 2354 12,6 22,9 33,4

Состав Д-5 (2 %) 420 600 1200 200 8,4 0,48 15 2388 21,6 38,6 45,6

Состав Д-5 (3 %) 420 600 1200 200 12,6 0,48 16 2390 25,0 40,6 47,5

Состав Д-5 (4 %) 420 600 1200 200 16,8 0,48 18 2395 27,0 42,4 49,6

Состав Д-5 (3 %) 360 650 1200 195 11,4 0,54 15 2394 20,5 25,2 34,8

Анализ результатов таблицы 3 показал, что использование комплексной полифункциональной добавки Д5 в бетонных смесях позволяем повысить марку по удобоукладываемости с П1 до П4-П5. Водоредуцирую-щий эффект этой добавки при его расходе около 3 % от массы цемента составляет 22-30 %. Цементосберега-ющий эффект добавки Д5 установлен в пределах 15-25 %.

Результаты испытаний также показали, что использование Д-5 при дозировке 3-4 % ускоряется набор прочности в начальный период твердения и в возрасте 28 суток на 30-70 %. Последний состав с экономией портландцемента и расходом Д-5 — 3 % показал прочность, не уступающую в составах с большим расходом вяжущего. При приготовлении бетонных смесей был заметен существенный пластифицирующий эффект и отсутствие расслоения смеси при применении Д-5.

На следующем этапе нами была поставлена задача доказать водонепроницаемость спроектированного бетона, так как развивающееся в регионе многоэтажное строительство требует гидроизоляции подземных частей зданий, а использование добавки Д-5 позволит нам разрешить эту проблему и значительно уменьшить расходы на данном переделе. Проведенные испытания показали, что наиболее эффективным оказался состав тяжелого бетона с оптимальной дозировкой Д-5 — 3 %. Были приготовлены равноподвижные бетонные смеси с маркой по удобоукладываемости П4 и изготовлены две серии (по 6 шт) образцов-цилиндров с диаметром и высотой 15 см, которые набирали прочность в камере выдерживания с относительной властью более 90 % при температуре 20 0С и подвергались испытанию на 7 и 28 сутки. Водонепроницаемость бетона определялась ускоренным методом по ГОСТ 12730.5-84 с использованием прибора ВВ-2 (рис. и табл. 4).

Рис. 1. Испытания бетона на водонепроницаемость с использованием прибора ВВ-2

Таблица 4

Результаты испытаний экспериментальных равноподвижных составов модифицированного бетона

класса В25

Свойства бетона Контрольный состав Состав Д-5

Подвижность смеси, см 20 18

Плотность бетона, кг/м3 2420 2433

Водонепроницаемость, ^ через 7 суток 28 суток W6 W8 Более W2 0 Более W20

Водопоглощение, % 9,8 1,6

Полученная высокая водонепроницаемость бетона более W20 уже в возрасте 7 суток (предел определения марки водонепроницаемости прибора ВВ-2 — W20), конечно обусловлена действием добавки Д-5 на структуру бетона. Как известно, присутствие огромного количества пор и капилляров способствует водопроницаемости, но необходимо отметить, что она повышается не только от количества их, но в большинстве случаев от их формы и характера. Известно, что поры образуются из-за различных факторов, к примеру, неточность в проектировании бетонной! смеси, плохое уплотнение при формовании смеси и излишнее количество воды затворенхя [7]. Избыток воды затворения впоследствии испаряется, образуя пустоты и сообщающиеся поры, через которые в дальнейшем и будет просачиваться вода. Особенно поры формируются в зонах под нижней частью зерен-заполнителей, в результате того, что свободная вода, поднимаясь на поверхность бетона, задерживается и скапливается там. Все эти открытые поры в сумме и способствуют фильтрации воды в бетоне. А использование добавки Д-5 дало эффект закупоривания, кальмотации и самоуплотнения цементного камня, что способствовало повышению непроницаемости бетона.

Таким образом, получен бетон с использованием комплексной полифункциональной добавки Д-5 с маркой по водонепроницаемости более W20. Опытным путем установлено минимальное водопоглощение, высокая стойкость к влаге такого бетона, на основании которых можно утверждать об эффективности использования комплексной полифункциональной добавки Д-5 в современном монолитном строительстве взамен дорогим и малоэффективным гидроизоляционным материалам.

Разработка составов водонепроницаемых бетонов с использованием комплексной... ЛИТЕРАТУРА:

1. Баженов, Ю.М., Демьянова B.C., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны / Научное издание. — М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. — 368 с.

2. Батраков, В.Г. Модификаторы бетона новые возможности // Материалы I Всероссийской конференции по бетону и железобетону. М., 2001. С. 184-197.

3. Кудрявцев, А.П. Разработка в РААСН новых высокопрочных и долговечных строительных композиционных материалов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.- 2006. — № 5. — С. 14—15.

4. Каприелов, С.С. Модифицированные высокопрочные бетоны классов В80 и В90 в монолитных конструкциях. Ч. II // Строительные материалы. — 2008. — №3. — С.9—13.

5. Муртазаев, С-А.Ю., Саламанова, М.Ш. Высокопрочные бетоны с использованием фракционированных заполнителей из отходов переработки горных пород // Журнал «Устойчивое развитие горных территорий». 2015.- № 1(23). С.23—28.

6. Монолитное строительство на территории России: история внедрения и перспективы развития. Сайт ООО «НПО «АНТАРЕС трейд». Санкт-Петербург, 2015. URL: http://antares-stroy.ru/encyclopedia/monolitnoe_stroitelstvo_na_territorii_rossii/

7. Потапова, Ю.И. О влиянии суперпластификаторов на пористость цементного камня /Г.В. Несветаев, И.В. Корчагин, Ю.И. Потапова // Научное обозрение. 2014. -№ 7 (3). — С. 837-841.

8. Саламанова, М.Ш., Сайдумов, М.С., Муртазаева, Т.С-А., Хубаев, М.С-М. Высококачественные модифицированные бетоны на основе минеральных добавок и суперпластификаторов различной природы// Научно-аналитический журнал «Инновации и инвестиции». — 2015. — №8, С. 159—163.

9. Удодов, С.А. Повторное введение пластификатора как инструмент управления подвижностью бетонной смеси // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. 2015. — № 9. — С.175—185.

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

С-А.Ю. Муртазаев, М.Ш. Саламанова, М.С. Сайдумов. Разработка составов водонепроницаемых бетонов с использованием комплексной полифункциональной добавки. — Системные технологии. — 2018. — № 26. — С. 93—97.

DEVELOPMENT OF THE COMPOSITION OF WATERTIGHT CONCRETE WITH THE USE OF COMPLEX POLYFUNCTIONAL ADDITIVES

S.-Yu. Murtazaev, M.Sh. Salamanov, M.S. Saidumov

Grozny State Petroleum Technical University. acad. M.D. Millionshchikov Abstract

The paper showed the results of tests of concrete and concrete mixtures that are obtained using a complex polyfunctional additive D5 which is manufactured in Russia. It significantly improves the technological, physical-mechanical and operational characteristics of concrete. The effectiveness of the additive D5 on the compositions of concrete in the class of compressive strength B25 has been experimentally proved. There were studied water-reducing, cement-saving and plasticizing effects of this additive

Keywords:

Concrete, concrete mixes, complex of polyfunctional additive D5, water-reducing,, plasticizing effect, workability of concrete mix, high waterproofness of concrete, durability, strength, efficiency.

Date of receipt in edition: 16.02.18 Date of acceptance for printing: 18.02.18