Шейнфельд А.В., Батудаева А.В. Морозостойкость и
реклама
А.В.Шейнфельд, А.В.Батудаева (г.Москва, Россия) МОРОЗОСТОЙКОСТЬ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ ИЗ ВЫСОКОПОДВИЖНЫХ СМЕСЕЙ В большинстве температурами в регионов зимний России период с низкими отрицательными долговечность железобетонных конструкций ассоциируется, прежде всего, с морозостойкостью. Это особенно касается транспортных сооружений и конструкций, которые подвергаются циклическому замораживанию и оттаиванию при воздействии морской воды или солей – антиобледенителей. В этой статье рассматриваются вопросы морозосолестойкости высокопрочных бетонов морозостойкости и из высокоподвижных и литых смесей на основе комплексных органо-минеральных модификаторов серии МБ, содержащих в своем составе микрокремнезем и суперпластификатор. Известно, что обеспечение морозостойкости связано с применением структурообразующих добавок, действие которых основано на создании в структуре бетона системы мелких условно-замкнутых пор (УЗП). При этом важную роль играют суммарный объем пор (А), их численное содержание в единице объема (α0) и «фактор расстояния» (L), который является величиной, равной половине наибольшего расстояния между соседними порами [2,3]. Было проведено исследование влияния комплекса микрокремнезем суперпластификатор – структурообразующая добавка в мелкозернистых бетонах состава (Ц+МК) : П = 1 : 2 с постоянным количеством воды, В/(Ц+МК) = 0,38 на параметры условно-замкнутой пористости, а также на морозостойкость и морозосолестойкость мелкозернистого бетона. Применялись Волховского следующие завода, материалы: кварцевый песок портландцемент Мкр=1,4, М500 Д0 микрокремнезем 2 конденсированный марки МК-85, суперпластификатор С-3 и воздухововлекающая добавка ППФ (продукт переработки фитостерина). Испытания на морозостойкость проводились при замораживании на воздухе при t = -500С и оттаивании в воде при t = +180С. Испытания на морозосолестойкость проводились при замораживании в 5% растворе NaCl при t = -500С и оттаивании в 5% растворе NaCl при t = +180С. Стойкость образцов (4416 см) оценивалась по количеству циклов замораживания и оттаивания при которых относительные деформации () не превышали 0,1%, а потеря массы (М) не превышала 3%. Параметры условно-замкнутой пористости определялись линейным методом по аншлифам с помощью микроскопа в отраженном свете при увеличении в 75 раз [2]. Состав и свойства мелкозернистых бетонов, а также параметры условнозамкнутой пористости, приведены в табл.1 и на рис.1 и 2. Таблица 1 Состав и свойства мелкозернистых бетонов Дозировки основных № компонентов системы * № Ц, кг МК-85, %Ц ППФ, % (Ц + МК) 1 2 3 4 5 6 450 450 450 450 450 450 0 5 10 10 10 15 0,250 0,250 0 0,0125 0,250 0,250 Параметры УЗП А, % 10,4 9,3 8,5 9,8 10,5 9,2 α0, мм-1 26,2 23,8 19,0 25,1 24,5 27,2 L, мм 0,163 0,190 0,249 0,175 0,174 0,166 Морозостой кость, циклы Морозосолестойкость, циклы 175 200 22 180 215 230 15 20 22 24 25 66 -----------------------------------------------Дозировка СП С-3 во всех составах составляла 0,7% от массы (Ц+МК) Морозосолестойкость, циклов Морозостойкость, циклов 300 50 200 30 100 10 0 0,0125 0,025 Дозировка воздухововлекающей добавки ППФ, % от массы (Ц+МК) морозостойкость морозосолестойкость 3 Рис.1. Влияние количества воздухововлекающей добавки на морозостойкость и морозосолестойкость при постоянной дозировке микрокремнезема (дозировка МК=10% Ц) 300 50 200 30 100 10 Морозосолестойкость, циклов Морозостойкость, циклов 70 0 5 10 15 Дозировка микрокремнезема, % от массы цемента морозостойкость морозосолестойкость Рис.2. Влияние количества микрокремнезема на морозостойкость и морозосолестойкость при постоянной дозировке воздухововлекающей добавки ППФ [дозировка ППФ=0,025% (Ц+МК)] Полученные данные позволяют выявить следующие основные тенденции: - введение в цементную систему структурообразующей добавки, независимо от содержания микрокремнезема, изменяет параметры условнозамкнутой пористости, повышая концентрацию мелких пор и уменьшая значение фактора расстояния между ними (табл.1); - с увеличением дозировки структурообразующей добавки от 0 до 0,025% от массы Ц при стабильном содержании микрокремнезема (10% от массы Ц) морозостойкость повышается от 22 до 180-215 циклов, однако морозосолестойкость находится в диапазоне 22-25 циклов и не зависит от дозировки структурообразующей добавки (рис.1); - увеличение содержания микрокремнезема от 0 до 15 % от массы Ц при стабильном содержании структурообразующей добавки (0,025% от массы Ц) приводит к повышению морозосолестойкости от 15 до 66 циклов особенно заметному при дозировках микрокремнезема 10-15% от массы Ц (рис.2). 4 Можно предположить, что полученные результаты являются следствием благоприятного воздействия структурообразующих добавок микрокремнезема и на дифференциальную и условно- замкнутую пористость цементного камня [2, 4, 5, 11]. Основываясь на полученных результатах морозостойкости и морозосолестойкости мелкозернистых бетонов с комплексом микрокремнезем - суперпластификатор воздухововлекающая добавка, были разработаны высокопрочные тяжелые бетоны классов В45-В60 из высокоподвижных смесей, содержащих органоминеральный модификатор МБ-О 1 и структурообразующие добавки. Бетоны класса В45-В60 изготавливались с использованием структурообразующих добавок: смолы неомыленной воздухововлекающей (СНВ) в количестве (0,0100,036)% от массы вяжущего (Ц + МБ) или газообразующей кремнийорганической эмульсии 50% концентрации полигидросилоксанового типа (КЭ 30-04) в количестве (0,10-0,18)% от массы вяжущего (Ц+МБ). Были использованы цементы марок М500 Д0, расход которых находился в пределах 450-500 кг/м3. Модификатор марки МБ 10-01 вводился в состав бетонных смесей в количестве 10-15,5% от массы цемента, водовяжущее отношение В/(Ц+МБ) находилось в пределах от 0,26 до 0,30. Бетонные смеси имели марку по удобоукладываемости П4П5 (ОК = 18-22 см), и отличались от обычных смесей повышенной связностью, нерасслаиваемостью, стабильной во времени консистенцией и ярко выраженной тиксотропностью [10]. Испытания таких бетонов на морозостойкость и морозосолестойкость проводились по 2-му и 3-му методам ГОСТ 10060. За критерий оценки стойкости бетонов было принято число циклов замораживания-оттаивания, при которых относительная прочность бетона на сжатие составляла не менее 95% прочности контрольных образцов. В результате проведенных исследований были выбраны 5 оптимальные которые дозировки позволяют указанных получать структурообразующих морозостойкие и добавок, морозосолестойкие высокопрочные бетоны с модификатором МБ 10-01. Для добавки СНВ оптимальная дозировка колеблется от 0,010% до 0,015% от массы вяжущего (Ц + МБ), для эмульсии КЭ 30-04 от 0,5 кг/м3 до 0,6 кг/м3. Отметим, что вышеуказанные дозировки структурообразующих добавок, обеспечивают необходимый для повышения морозостойкости уровень вовлечения в бетонную смесь воздуха 4-6% или образования газа 3-4% при содержании МБ 10-01 в системе в количестве 10-15% от массы цемента [4]. Проанализированные и обобщенные результаты испытаний тяжелых бетонов, изготовленных с модификатором МБ 10-01 и оптимальными дозировками структурообразующих добавок, на морозостойкость и морозосолестойкость представлены на рис.3. Они свидетельствуют о том, что наибольшей морозостойкостью и морозосолестойкостью обладают модифицированные бетоны с МБ 10-01, в состав которых введена кремнийорганическая эмульсия КЭ 30-04. Это объясняется, с одной стороны, образованием благоприятной условно-замкнутой пористости, а с другой - мозаичной гидрофобизацией стенок пор и капилляров [3]. Несколько уступают им бетоны, изготовленные с воздухововлекающей добавкой СНВ, которая способствуют образованию системы мелких условно-замкнутых пор в структуре бетона [2,3]. Комплекс, проведенных исследований по изучению морозостойкости и морозосолестойкости мелкозернистых и тяжелых высокопрочных бетонов, позволяет сделать следующие выводы: - повышение морозостойкости и морозосолестойкости модифицированных высокопрочных бетонов связано с существенным снижением проницаемости цементного камня за счет присутствия в системе микрокремнезема и обеспечением благоприятной условно- 6 замкнутой пористости за счет введения в систему структурообразующих добавок; - за счет применения структурообразующих воздухововлекающего бетоны классов модификатора добавок действия В45-В60 МБ 10-01 и газообразующего или высокопрочные тяжелые получены (прочность бетона на сжатие 60-80 МПа), морозостойкостью 800-1000 циклов и морозосолестойкостью более 400 циклов (марка F400 для дорожного бетона) из высокоподвижных бетонных смесей. а) Относительня прочность, % 110 КЭ 30-04=0,1% 100 СНВ=0,15% 95 90 без структурообразующих добавок 80 0 100 200 400 300 Число циклов замораживания-оттаивания б) Относительня прочность, % 110 КЭ 30-04=0,1% 100 СНВ=0,15% 95 90 80 0 без структурообразующих добавок 10 20 30 40 50 60 Число циклов замораживания-оттаивания Рис.3. Влияние вида структурообразующей добавки на морозосолестойкость 7 высокопрочных бетонов классов В45-В60 с модификатором МБ-01 а – испытания по 2-му методу ГОСТ 10060. Замораживание на воздухе при t = -20оС, оттаивание в 5%-ном растворе NaCl при t = +18оС. б – испытания по 3-му методу ГОСТ 10060. Замораживание 5%-ном растворе NaCl при t = -50оС, оттаивание в 5%-ном растворе NaCl при t = +18оС. ЛИТЕРАТУРА 1. Каприелов С.С., Батраков В.Г., Шейнфельд А.В. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива. // Бетон и железобетон. № 6, 1999. 2. Кунцевич О.В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений крайнего Севера. - Л., Стройиздат, 1983. 3. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. - М., 1998. 4. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Силина Е.С., Жигулев Н.Ф., Борыгин С.Т. Высокопрочные бетоны повышенной морозосолестойкости с органоминеральным модификатором. // Транспортное строительство № 11, 2000. 5. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кривобородов Ю.Р. Влияние cтpyкrypы цементного камня с добавками микрокремнезема и суперnластификатора на cвoйства бетона. // Бетон и железобетон № 7, 1992. 6. Silica Fume in соncrete. State of Аrt report, FIP, Thomas Telford Ltd, London, 1988. 7. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Батраков В.Г. Комплексные модификатор бетона марки МБ-01. /// Бетон и железобетон № 5, 1997. 8. Смирнов Н.В., Антонов Е.А., Дмитриев А.И. и др. Перспективы применения бетонов с высокими эксплуатационными свойствам в отечественном транспортном строительстве. // Транспортное строительство № 12, 1998. 9. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В. Бетоны нового поколения повышенной коррозионной стойкости. // Материалы международной конференции «Долговечность и зашита конструкций от коррозии» 25-27 мая 1999. 10.Силииа Е.С., Шейнфельд А.В., Жигулев Н.Ф. и др. Свойства бетонных смесей с модификатором бетона МБ-01. // Бетон и железобетон № 1, 2000. 11.Розенталь Н.К., Чехний Г.В. Коррозионностойкие бетоны особо малой проницаемости. // Бетон и железобетон № 1, 1998.
