Б. А. КРЫЛОВ, д-р техн. наук, проф. (НИИЖБ); Л. П. ОРЕНТЛИХЕР, д-р техн. наук, проф. (МИСИ); Н. А. АСАТОВ, канд. техн. наук (ТашПИ), Бетон с комплексной добавкой на основе суперпластификатора и кремнийорганического полимера
Известно, что повышение физико-механических свойств бетона путем управления процессом структурообразования осуществляется как на стадии проектирования бетона, так и на стадиях приготовления смеси, формования изделий, твердения бетона.
В зависимости от функционального назначения к изделиям предъявляются различные требования. В частности, к железобетонным изделиям, применяемым в гидромелиоративном строительстве, наряду с повышенной прочностью и морозостойкостью предъявляется повышенная водонепроницаемость.
Для водонепроницаемости бетона опасны сквозные макропоры (фильтрующие капилляры), которые образуются в результате неравномерного температурного расширения компонентов бетона при термообработке, в результате пластической усадки и седиментация при уплотнении. Взаимосвязь меж ду структурой и водонепроницаемостью бетона очень сложна. Ранее [1] отмечалось, что имеется много плотных, с точки зрения водонепроницаемости, бетонов, обладающих значительной пористостью, например, при введении в бетонную смесь воздухововлекающих добавок. При их применении в бетонной смеси появляются высокодисперсная эмульсия, минерализованные воздушные пузырьки, блокирующие сквозные каналы фильтрации и увеличивающие плотность бетона, хотя общая пористость его может возрастать.
Необходимо отметить, что введение в состав бетона добавок воздухововлекающего либо газообразующего действия может снизить прочность бетона, поэтому целесообразно вводить их совместно с пластифицирующими добавками, которые обеспечат уменьшение В/Ц и таким образом компенсируют снижение прочности бетона.
Для выявления механизма повышения физико-механических свойств бетона с комплексной добавкой пластифицирующего и воздухововлекаюшего действия использовали суперпластификатор С-3 и кремнийорганический полимер олигоэтокси-2 - этилгексоксисилоксан КЭ 119—215 (ТУ 6-02-1-498—85 Минхнпрома СССР) [2]. Роль последнего заключается к гидрофобизации поверхности пор и капилляров химической фиксацией кремнийорганического соединения. Гидрофобизатор КЭ 119 — 215 работает как умеренный микропенообразователь за счет выделяющегося в результате реакции спирта, снижающего поверхностное натяжение на границе бетонная смесь — воздух.
Исследования проводили на бетоне класса В22.5 без добавок Ц:П:Щ= 1:2,01:3,29 и с добавкой Ц:11:1Ц= 1:2,09:3,39 (по массе). Во всех случаях содержание песка и смеси заполнителя было равно г= 0,38, расход цемента 350 кг/м. В качестве вяжущего использовали портландцемент Воскресенского завода марки 400, а в качестве мелкого заполнителя — песок из подмосковного карьера с Л4К=1,88. Крупным заполнителем служил гранитный щебень с предельной крупностью 20 мм.
Определение прочности на сжатие и растяжение (образцы-кубы с ребром 10 см), водонепроницаемости (цилиндры диаметром 15 и высотой 15 см) и морозостойкости (образцы-кубы с ребром 7см) проводили стандартными методами.
Для изучения влияния пластифицирующих и воздухововлекающих добавок и их сочетания на технологические свойства бетонной смеси определяли подвижность бетонной смеси по ГОСТ 10181 и объем вовлеченного воздуха ( помощью прибора, разработанного в Красноярском ПромстройНИИпроекте.
Как видно из результатов исследований (САЬ таблицу), введение суперпластификатора С-3 для получения равноподвижных смесей по сравнению с бетонами без добавок позволило сократить расход воды на 16...20 %, при этом объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси составлял 2,8 % Необходимо отметить, что, хотя бетонные смеси с добавкой С-3 и без нее имели одинаковую подвижность (О. К = = 3,5 см), удобоукладываемость смеси с С-3 была лучше.
Введение КЭ 119—215 в состав бетона в количестве 0,05; 0,07; 0,1; 0,3; 0,5% массы цемента при постоянной дозировке 0,5 % С-3 практически не влияет на подвижность смеси. Объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси с увеличением дозировки КЭ 119—215 до 0,1 % массы цемента увеличивается до 3 %, а дальнейшее его увеличение до 0,5 % в сочетании с С-3 почти не меняет объема вовлеченного воздуха, но может снижать подвижность бетонной смеси.
Как отмечалось выше, одним из основных факторов повышения долговечности сборных железобе тонных изделий гидромелиоративного строительства является повышенная водонепроницаемость. В данной работе водонепроницаемость образцов определяли через 10 сут после термообработки. Введение в состав бетона суперпластификатора С-3 без снижения расхода воды повышает водонепроницаемость на две марки. Исследования водонепроницаемости бетона с кремнийорганическими полимерами КЭ 119—215 были выполнены впервые. Введение 0,05 и 0,07 % КЭ 119—215 способствует повышению водонепроницаемости на три марки, а при дозировке 0,1 % массы цемента — на четыре. Дальнейшее увеличение дозировки КЭ 119— 215 до 0,5 % массы цемента на повышение водогепроницаемости не повлияло.
При введении в состав бетона С-3 на равноподвижных смесях водонепроницаемость повышается на четыре марки, а при введении комплексной добавки С-З+КЭ 119—215 в соотношениях 0,5+0,5 и 0,5+ +0,07 % массы цемента были получены одинаковые марки по водонепроницаемости W12, т. е. водонепроницаемость повысилась на четыре марки. Самая высокая марка по водонепроницаемости W14 была получена при соотношении компонентов комплексной добавки 0,5+ +0,1 % массы цемента.
Как видно из рис. 2, с увеличением дозировки С-3 с 0,5 до 0,7 % в комплексе С-З+КЭ 119—215 прочность бетонов после ТВО повышается незначительно. Даже при введении С-3 в отдельности прочность бетона после ТВО снижается. С увеличением дозировки с 0,5 до 0,7 % массы цемента прочность бетонов нормального твердения в возрасте 28 сут в отдельности и в комплексе С-З+КЭ 119—215 повышается.
Результаты исследований морозостойкости с комплексной добавкой С-З+КЭ 119—215 показали, что она выше по сравнению с бетоном без добавок и зависит от расхода цемента. Как видно из рис. 3, с увеличением расхода цемента морозостойкость повышается.
Таким образом, кремнийоргани- ческий полимер КЭ 119—215 типа олигоэтокси - 2 - этилгексоксисилоксан является воздухововлекающей добавкой и способствует образованию в структуре бетона равномерно распределенных замкнутых пор.
Введение в состав бетона кремнийорганического полимера КЭ 199—215 в комплексе с суперпластификатором С-3 повышает водонепроницаемость, морозостойкость и прочность бетона.
Бетон и железобетон, 1993