А. И. ШЕВКУНОВ, инж. (ДСК, Душанбе); А. с. ДМИТРИЕВ, канд. техн. наук. (НИИЖБ), Повышение долговечности бетона путем применения комплексных добавок
Улучшение качества строительства невозможно, без повышения долговечности железобетона. Только из-за коррозионных разрушений в строительстве ежегодно теряется 1,5...2 млрд. р. [1].
Обследование железобетонных изделий разного назначения в Душанбе выявило недостаточную долговечность железобетонных изделий, изготовляемых в массовом масштабе, которые эксплуатируются в условиях-сухого и жаркого климата. На рисунке приведены некоторые виды разрушений обследованных изделий.
Низкое качество изделий приводит к необходимости их замены, что требует затрат материальных и трудовых ресурсов, а также переработки пришедшего в негодность железобетона. Кроме того, при этом необходимо решать вопросы экологии.
Низкая долговечность железобетона вызывается тем, что железобетон, эксплуатируемый в условиях сухого и жаркого климата, подвергается интенсивному воздействию солнечной радиации (ежесуточный нагрев и охлаждение), а в зимний период частому замораживанию н оттаиванию [2]. Эти факторы сильно расшатывают структуру бетона, что приводит к разрушениям конструкций.
Другим фактором является воздействие на бетон дождя и снега, т. е. влаги, содержащей выбросы заводов и фабрик в виде соединений серы, хлора и других, которая способствует коррозионным процессам в затвердевшем бетоне.
Наблюдения показывают, что изделия, изготовленные на заводах в летний период и сразу подвергающееся эксплуатации в условиях сухого и жаркого климата, разрушаются через полгода. Изделия, изготовленные в зимний или весенний периоды, находятся в более мягких условиях эксплуатации, и структура бетона достигает большей зрелости, поэтому первые разрушения в них наблюдаются после года эксплуатации. Однако долговечность этих изделий (дорожных и тротуарных плит, бордюрных камней и кровельных панелей крыш и т. п.) весьма низка и необходимо коренным образом улучшать технологию их изготовления.
Так, одной из самых удачных технологий для повышения плотности бетона является ударная технология изготовления конструкций и изделий. Как правило, по ударной технологии изготовляют тонкостенные конструкции и изделия (панели, кровли, тротуарные и дорожные плиты, бордюрные камни и т. п.), для которых можно использовать жесткую или малоподвижную бетонные смеси. Это позволяет получать бетоны плотной структуры и гладкую рабочую поверхность изделий, так как они формуются «лицом вниз».
Однако использование только ударной технологии ие обеспечивает надлежащей договечности бетона (табл. 1), поэтому требуется введение в бетонную смесь различных добавок.
Введение пластифицирующей добавки ЛСТ в бетонную смесь повысило водонепроницаемость и термоморозостойкость бетона по сравнению с бездобавочным бетоном. Аналогичное повышение этих свойств бетона дало применение добавок СДО и С-З, хотя механизм действия воздухововлекающей добавки СДО иной, чем ЛСТ и С-З.
Введение суперпластификатора С 3 позволило сократить расход цемента на 10 % при том же В/Ц и получить более подвижную бетонную смесь.
Наиболее эффективно повысила водонепроницаемость и долговечность бетона добавка эмульбит. Однако приготовление эмульбита— весьма сложный и трудоемкий процесс, что затрудняет его широкое использование на ДСК и заводах ЖБИ. В настоящее время только два завода в стране используют добавку эмульбита для приготовления бетона (ДСК в Твери и ДСК-1 в Москве). В связи с этим возникла необходимость разработки более простых способов приготовления битумной эмульсии, чтобы заводы ЖБИ могли широко использовать ее для повышения долговечности бетона не только безрулонных крыш, но и других типов конструкций.
В настоящее время разработай .способ получения холодноприготовленной эмульсии с устранением горячих процессов. Это значительно упрощает способ получения эмульсии, обеспечивает ее большую однородность и стабильность во времени.
Новые холодноприготовленные битумные эмульсии являются комплексными добавками, так как в качестве эмульгаторов используются распространенные пластифицирующие добавки и суперпластификаторы. В бетонных смесях, приготовленных с новыми добавками, проявляются как свойства пластифицирующих добавок, так и битумной эмульсии, что позволяет повышать долговечность бетона в большей степени, чем при использовании эмульбита. Так, разработанные нами комплексные добавки на основе хсшоднопригоговленных битумных эмульсий: ХБЛ, ХБВ, ХБС, содержащие растворенный битум и с эмульгаторами ЛСТ, ВРП и С-З, а также ХБГЛ, ХБГВ и ХБГС, состоящие из битумной мастики и тех же эмульгаторов, позволили получить бетоны класса В22,5 повышенной долговечности. Бетоны этого класса без добавки имеют марки по морозостойкости не более F200 и по водонепроницаемости W4. Бетоны с добавками ЛСТ, С-З, СДО и их комплексами имеют термоморозостойкость 60+ (250.. .300). Бетоны с комплексными добавками на основе холоднопрнготовленных битумных эмульсий имеют высокие характеристики для бетона класса В22.5 (табл. 2).
Эти данные показывают, что применение в бетонах новых комплексных добавок на основе холодноприготовленных битумных эмульсий позволяет получать бетоны с высокой долговечностью, термоморозостойкостью ,60+500 циклов, водонепроницаемостью и низким водопоглощением.
Эта добавка состоит из мельчайших капелек битума, которые осаждаются на стенках пор и капилляров бетона, образуя гидрофобные покрытия и кольматируя их. В результате требуется значительный напор воды для проникания ее даже через самые большие капилляры в бетоне. Причем чем более однородна и стабильна эмульсия и меньше частицы битума в ней, тем больше эффект от ее использования. Добавка битумной эмульсии в 1,5 раза снижает испарение воды из бетона, что особенно важно в условиях сухого и жаркого климата, так как это уменьшает усадочные напряжения и сокращает образование трещин, резко увеличивая долговечность конструкций.
Таким образом, в условиях сухого и жаркого климата для обеспечения долговечности бетонных и железобетонных изделий и конструкций необходимо применение комплекса мероприятий. Это применение ударной технологии, введение в состав бетона пластифицирующие и воздухововлекающих добавок, суперпластифнкаторов или битумных эмульсий. Наиболее эффективны в условиях сухого и жаркого климата новые комплексные добавки на основе холодноприготовленных битумных эмульсий, которые позволяют получать бетоны с высокой долговечностью.
Бетон и железобетон, 1991