В. ПУХАЛЬСКИЙ, А. П. НИКИФОРОВ, кандидаты техн. наук, X Ф. НОСЕНКО, инж. (Днепропетровский филиал НИИСП), Бетоны на активизированных низкомарочных шлакопортландцементах
В строительном производстве и на предприятиях строительной индустрии 1 широко применяются бетоны на основе шлаконоргландцементой, выпуск которых в некоторых районах страны составляет 40,..50% общего производства цемента. Выпускаемые в настоящее время шлакопортландцементы в основном от; носятся к марке 300, а отдельные предприятия выпускают низкомарочные шлакопортландцементы марок 200...250, что резко ограничивает область их применения.
Шлакопортландцемеит марки 300 используют обычно в бетонах классов 137,5...В15 марки М100...М200), при 31 ом бетой класса В15 достигается только вследствие повышенных расходов цемента. Данный вопрос приобретает особую значимость при возведении нулевых циклов зданий и сооружений в виде различных свай, опор, фундаментов, где предусматривается применение бетонов повышенных классов В20...В25 (марки Ч250...М350), которые к тому же в некоторых случаях могут подвергаться агрессии.
Следует отметить,что бетоны на рядовых шлакопортландцементах обладают пенными качествами, к которым относятся их высокая сульфатостойкость, низкая экзотермия в процессе твердения, эффективное реагирование на интенсивную тепловлажностную обработку и др., что является весьма существенным фактором при решении технических и экономических вопросов.
Для повышения эффективности и расширения области применения бетонов па ннзко.марочиых шлакопортландцемент ах Днепропетровским филиалом НИИСП проведены исследования с применением различных однокомпонентных и комплектных химических добавок полифункинонального действия, обеспечивающих интенсификацию твердения бетонов, рост механической прочности и долгочечности. Основной предпосылкой повышения качественных показателей Сетонов на шлакопортландцементах с химическими добавками послужило интенсивное реагирование количественно преобладающей шлаковой составляющей на щелочную активизацию (3], поскольку степень гидратации шлаковой стекломдной фазы аморфной структуры, обладающей огромной скрытой гидравлической активностью, резко возрастает с увеличением pH среды и температуры Твердения-
В процессе приготовления бетонной смеси применяли химические добавки различного функционального действия: Ускорители твердения — сульфат натрия (СН) и нитратсодержащие добавки (нитрат кальция, НК; нитрит — нитрат Кальция, ННК; нитрит—нитрат.— хлорид кальция f4], ННХК); пластифицирующие добавки, повышающие прочность,.— плав дикарбоновых кислот, ПДК; щелочные соли ПДК (ПДКО), получаемые омыливанием ПДК щелочами NaOH, КОН, Са(ОН)2, и др., а также добавки ПДК и ПДКО в комплексе с сульфитно-дрожжевой бражкой (СДБ)
При приготовления тяжелого бетона использовали рядовой шлакопортлаидцемеит марки 300, состоящий из 50% доменного основного гранулированного шлака и 50% портландцемеитного клинкера с содержанием C3S = 57% и С3А= =8%, и шлакопортлаидцемент, состоящий из 60% гранулированного шлака и 40% клинкера с содержанием C3S= = 60% и С3А=7%. Заполнителем служил гранитный щебень крупностью 5... 20 мм и кварцевый песок с Л4К = 1,5.
Эффективность добавок оценивали по общепринятой методике, сравнивая прочность и долговечность бетона с добавками и без них. Бетоны твердели в нормальных условиях и при тепловлажностной обработке с 7Иа = 60—90аС. Добавки вводили в бетонную смесь с водой затворения в количестве 0...5% массы цемента.
Исследованиями установлено, что бетоны на шлакопортландцементах марки 300, активизированные добавками ННХК, НИК, СН, ПДК и комплексами на его основе, выдерживают 200—300 циклов попеременного заморажйваиия и оттаивания. Более высокой морозостойкостью характеризуются бетоны с этими химическими добавками, подвергнутые интенсивной тепловлажиостной обработке.
Заслуживают внимания вопросы долговечности и стойкости таких бетонов в водных сульфатных средах, распространенных во многих регионах страны. С этой целью исследовали бетоны на шлакопортлаидцемеите марок 300 и 200 с содержанием гранулированного шлака 50—60% и применением клинкера, содержащего 8...9% трехкальциевого алюмината. В качестве химических добавок для повышения сульфатостойкости бетона.применяли кремиийорганические жидкости ГКЖ-П, 136-41, воздухововлекающую добавку СНВ, а также комплекс-
На рис. 1 приведены данные о кинетике твердения бетона с различными химическими добавками в нормальных условиях. Характерно, что прочность бетона с добавками со временем возрастает. Если к 28-суточному возрасту прочность бетона марки М 200 с добавками увеличилась по сравнению с бетоном без добавок на 25...45 °/с. то к 6 мес она возросла на 35—60%. Наиболее эффективными добавками являются ННХК, ННК, ПДК при содержании их в бетоне в оптимальном количестве. Применение указанных химических добавок, обеспечивающих повышение прочности бетона, способствует экономии цемента на 15— 25%.
Производство сборных железобетонных изделий и конструкций на низкоактивных шлакопортландцементах характеризуется длительным периодом общего цикла ТВО, повышенным расходом энергоресурсов, снижением производительности технологических линий. Эти негативные факторы в значительной мере устраняются при введении химических добавок. На рис. 2 приведена кинетика роста прочности бетона марки М 200 на шлакопортландцементе марки 300 при тепловлажиостной обработке различной интенсивности. Изотермический прогрев при 60...65Х эффективен для бетонов с добавками ПДК и ННХК. В этом случае достигается высокая прочность бетона. С увеличением (из до ЭОС прочность бетона резко возрастает, причем максимальная прочность достигается при введении в бетой СН и ННК. Общим для рассматриваемых случаев является значительное повышение прочности бетонов с указанными добавками, а также сокращение времени ТВО.
Применяя однокомпонентные и комплексные химические добавки, можно получить 100%-ную марочную прочность бетона на шлакопортландцементе марки 300 в течение 5—6 ч изотермического прогрева при (Из = 90...95°С илн 70%-ную марочную прочность при 7ИЗ = 60—70С, т. е. создаются условия для сокращения продолжительности ТВО на 30—40%.
Строительными предприятиями УСО изготовлено около 75 тыс. м оборт железобетонных изделий с применение в качестве ускорителя твердения нитрат кальция. Экономический эффект состава, более 200 тыс. р., экономия условна топлива — 470 т. Использование добавки ПДК при производстве сборных монолитных изделий и конструкций Днепропетровске, Кировограде, Севастополе и др. в объеме 360 тыс. м3 снизило стоимость продукции на 550 тыс. р] позволило сэкономить 6 тыс. т цемента 900 т уел. топлива, 22 чел.-лет трудозатрат.
Выводы
Введение рассмотренных интенсифицирующих химических добавок в бетоннум смесь на низкоактивных шлакопортландцементах обеспечивает получение бетонов марок М200...М300 при расходе цемента в пределах установленных норм
Наиболее высокая эффективность достигается при введении в бетоны химических добавок ННК, СН, ННХК, ПДК 11ДКО и интенсивной тепловлажностно обработке.
Применение указанных добавок в бетоне позволяет повысить прочность я долговечность бетона в 1,5—1,7 раза; уменьшить расход цемента на 15...25%; сократить продолжительность ТЗО на 30...40 о; снизить стоимость 1 м° бетона на 1,5-2,5 р.; трудозатраты на 0,05— 0,07 чел.-дн.; энергоресурсы — на 0,04—0.06.Гкал.
Бетон и железобетон, 1987