Ю. М. БАЖЕНОВ, д-р техн. наук, проф., Г. В. АНОСОВА, Г. И. ЕВОРЕНКО, кандидаты техн. наук, Повышение эффективности бетона добавкой модифицированных лигносульфонатов
Введение химических добавок является одним из универсальных способов управления технологическими параметрами строительных материалов. В последние годы для улучшения физико-технических свойств бетона применяют химические добавки пластификаторы-водопонизители на основе модифицированных лигносульфонатов. К подобным добавкам относится СТ, получаемая по разработанной в МИСИ технологии, которая заключается в кратковременной тепловой обработке раствора ЛСТ с сульфатом натрия при избыточном давлении.
В отличие от ЛТМ добавка СТ содержит в два раза меньше сульфата натрия, а продолжительность тепловой обработки при ее изготовлении составляет не более 15 .мин (для ЛТМ 4...8 ч)
Исследования физико-технических свойств бетонной смеси и бетона с добавкой СТ проводили согласно «Рекомендациям по оценке эффективности применения добавок в бетоне» совместно с НИИЖБом. Применяли следующие материалы:
портландцемент марки 400 Воскресенского ПО «Гигант» и опытного завода НИИЦемент. Химический п минералогический составы клинкеров приведены в табл. 1, физико-механические свойства цементов — в табл. 2; щебень из твердых горных пород Вяземского карьера фракций 5... 10, 10...20 мм, насыпная плотность 1330 кг/м3, истинная плотность 2,56 г/см3, пустотность 42 %, водо- поглощение 1,82%, дробимость в насыщенном водой состоянии Др= 12,15, марка по прочности 1000, содержание примесей 2...3 %. Зерновой состав щебня соответствует требованиям ГОСТ 8267— 82; гранитный щебень фракций 5...10 и 10...20 мм с соотношением 40:60, насыпная плотность 1540 кг/м3, истинная плотность 2,67 г/см3, пустотность 42 %, водопоглощение 1,71 %, дробимость в насыщенном водой состоянии Др=8, марка по прочности 1200, содержание примесей 2 %. Зерновой состав щебня соответствует требованиям ГОСТ 8267—82; песок, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736—85. Насыпная плотность 1506 кг/м3, истинная плотность 2,64 г/см3, модуль крупности 1,88, содержит 3 % примесей; водопроводную воду, отвечающую требованиям ГОСТ 23732—79.
Для изготовления добавки СТ применяли лигносульфонат технический Архангельского целлюлозно-бумажного комбината и сульфат натрия Щелковского витаминного завода, отвечающие требованиям, предъявляемым к сырью для добавки. Исследования проводили в лабораторных условиях и на заводе ЖБИ Л° 16.
Основным положительным эффектом добавки СТ является пластифицирующий.
Для определения оптимальной дозировки готовили бетонную смесь без добавки с О. К.=2...4 см. Затем приготовляли аналогичные бетонные смеси с различным содержанием СТ. Определяли осадку конуса, формовали образцы-кубы с ребром 10 см и находили предел прочности при сжатии в 28 сут нормального твердения. Состав исходной смеси представлен в табл. 3.
На основании проведенных исследований было устанонлено, что оптимальной дозировкой добазки СТ следует считать 0,15...0.6 % массы цемента в зависимости oi его минералогического состава и расхода.
Введение добавки СТ в бетонную смесь позволяет увеличить подвижность бетонной смеси при постоянном В/Ц с 2...4 до 14... 18 см. при этом прочность образцов в возрасте 28 сут не отличается от таковой для бетона без добавки; снизить расход воды в равноподвижных смесях на 12... 19 % н повысить прочность образцов из равноподвижных смесей на 20...40 %.
Исследовали влияние тепловлажностной обработки на прочность бетона с добавкой СТ. Наиболее благоприятным режимом является подъем температуры со скоростью 12...16 °С/ч; выдержка перед пропариванием 2 ч — для бетона на среднеалюминатном цементе, 3 ч на низкоалюминатном цементе; температура изотермического прогрева — 70 °С. Испытания бетона на водонепроницаемость проводили в КТБ Мосоргстройматериалы. Марка бетона по водонепроницаемости составила W4 (требуемая W2). Морозостойкость бетона с добавкой СТ определяли на лабораторном составе (НИИЖБ) и производственном (КТБ Мосоргстройматериалы) по ГОСТ 10060— 87. Установлено, что бетон с добавкой 0,35 % от массы среднеалюминатного цемента после 100 циклов попеременного замораживания и оттаивания в солевом растворе по второй методике ГОСТ 10060— 87 имел потери прочности менее 5 % и потери по массе менее 3 %. Следовательно, бетон выдержал требуемую для дорожного бетона марку по морозостойкости F100.
Коррозионную стойкость стали в бетоне с добавкой СТ изучали в НИИЖБе. Установлено, что исследуемые составы бетона обладают первоначальным защитным действием по отношению к арматуре, введение добавки в состав бетона за период исследования (в течение года) не показало отрицательного влияния на сохранность арматуры в бетоне и привело к некоторому снижению диффузионной проницаемости бетона, что также способствует повышению защитных свойств бетона по отношению к арматуре.
Модуль упругости и коэффициент Пуассона определяли по ГОСТ 24452—80 для составов бетона с расходом цемента 340 кг/м3 и подвижностью 4,5...5,5 см. Введение добавки улучшает деформативные свойства бетона.
Образование высолов определяли по ГОСТ 24211—80. При использованных дозировках (0,35... 1,2 %) высолы не образуются.
Таким образом, применение добавки СТ в оптимальной дозировке позволяет увеличить подвижность бетонной смеси с 2...4 до 16...18 см без снижения прочностных характеристик бетона, либо повысить прочность бетона из равноподвижных смесей при одинаковом расходе цемента не менее чем на 35...50 %, либо снизить расход цемента не менее чем на 10 % на 1 м3 бетона из равноподвижных смесей. СТ не вызывает коррозии арматуры и может быть использована для изготовления сборных железобетонных конструкций: блоков стен подвалов, плит временных дорог, ригелей, дорожных изделий из бетона классов В 7,5...В 30.
Введение добавки СТ уменьшает продолжительность виброуплотнения бетонной смеси в 1,5 раза при одинаковой интенсивности вибрации, что улучшает условия труда.
Для производства СТ применяют недефицитное серийное оборудование и дешевое сырье, в том числе отходы производства. Стоимость добавки составляет 42...45 р. за 1 т. Средний экономический эффект от применения добавки СТ в строительстве составляет около 2000 р. на 1 т добавки.
Промышленные испытания, проведенные на заводе ЖБИ № 16 при изготовлении опытной партии дорожных железобетонных плит, подтвердили эффективность добавки СТ как пластификатора второй группы и позволяют рекомендовать ее для широкого внедрения в производстве сборного железобетона.
Бетон и железобетон, 1991