Безусадочный бетон

В США используют расширяю­щийся цемент, в Италии и Япо­нии для снятия усадки в бетон­ную смесь на стадии ее приго­товления вводят расширяющие­ся компоненты в виде добавок. Обычно используют два типа расширяющих добавок: на ос­нове сульфоалюмината или алюмината кальция и на основе извести[8].

Применение суперпластифи­каторов, снижающих водоце — ментное отношение и повышаю­щих раннюю прочность бетона при сжатии, способствует ком­пенсации усадочных деформа­ций и позволяет уменьшить расход расширяющих добавок [67].

Ниже приведены характе­ристики безусадочных (А) и безусадочных, пластифициро­ванных суперпластификатора­ми (В и С) бетонов:

Показатель

А

В

С

Осадка кону­

Са, мм:

После сме­

Шения . .

150

150

150

Через 1 ч

100

50

120

Расход на 1 м3, кг:

Цемента ти­

Па I.. .

333

339

338

Воды . . .

200

153

152

Содержание до­

Бавки, % массы

Цемента:

Суперпластн-

1,2*

1**

Фнкатора

Расширяю­

Щего компо­

Нента . . .

23

8

10

Отношение запол­

Нителя к цементу

5,2

5,6

5,6

Прочность прн

Сжатнн, МПа, че­

Рез сут:

1 . . . .

6

10

8

28 … .

31

47

48

Усадка через 2 го­

Да, Х10-6 . .

790

460

450

Уменьшение рас­

Ширения по

ASTMX Ю~6

840

480

470

♦Ускоритель схватывания цемента. **3амедлнтель схватывания цемента.

4.4.12. Прокачиваемость. В

Исследовании [34] бетонные смеси с суперпластификатором прокачивали в полевых усло­виях; в одной серии прокачи­вали 200 м3 обычной и легко­бетонной смеси разных составов (с суперпластификаторами и без них) по горизонтальным трубам 0 125 мм на расстояние 109 м. Содержание добавки типа СНФ изменяли от 0,4 до 0,7% массы цемента. Сразу после введения суперпластифи­катора включали лопастную ме­шалку. Она в течение 1 мин перемешивала смесь, которую перекачивали затем при расхо­де 10, 20, 30, 40, 50 и 60 м3/ч. Одновременно измеряли давле­ние смеси для каждого из перечисленных условий. Опре­делены также осадка конуса, содержание воздуха и другие свойства бетонной смеси и бе­тона всех составов. Эти испы­тания показали, что давление, требуемое для прокачивания обычной бетонной смеси с су­перпластификатором, на 30%, а легкобетонной смеси на 10% меньше, чем для смеси без добавок (рис. 4.35 и 4.36).

4.4.13. Характеристика ста — лефибробетона. В исследовании [68] приведены характеристики сталефибробетона (из углеро­дистой стали); волокна (длина 55 мм, диаметр 0,5 мм) пред­варительно склеивали в пач­ки водорастворимым клеем. Расход арматуры варьировали от 32,62 до 50,41 кг на 1 м3. Ис­пытания показали, что приме­нение суперпластификаторов поможет преодолеть трудности, связанные с ухудшением удо-

Безусадочный бетон

4}

240 220 200 780 160 M 120 100 SO 60

Безусадочный бетон

I

I

Ж

Рис. 4.35. Осадка конуса бетонной смеси для обычного тяжелого бетона (а) и для легкого бетона (б). Белые точки — обычный бетон; черные точки — смесь с супер — пластифнкатором [34|

-состав с суперпластификатором до перекачивания; ПІ — то же, после пере-

Безусадочный бетон

/ — обычный состав; // качивания

О 110 О 180 ■ 140/110) У 200420) А 200 Ц50)

О 20 40 ВО 80 100 120 Расстояние от бетононасоса, м

Безусадочный бетон

Л 150 О 180

А 230(150) • 230(180)

О 20 40 вО 80 100 120 Расстояние от бетононасоса, м

Рис. 4.36. Давление бетонной смеси в зависимости от расстояния от бетононасоса для тяжелого бетона (о) н легкого бетона (б). Белые точки — обычный бетон; чер­ные точкн — смесь с суперпластификатором. На рисунке даны значения осадки кону­са, мм. В скобках указаны исходные значения О К [34]

Боукладываемости бетонной смеси. Однако при этом сле­дует несколько повысить до­зировку суперпластификатора.

На рис. 4.37 и 4.38 пред­ставлены данные, характери­зующие свойства сталефибро- бетона с суперпластификато­рами [68].

4.4.14. Роль суперпластифи­каторов в бетоне с «белой сажей»—активным дисперсным кремнеземом. Высокодисперс­ный кремнезем, обладающий

Безусадочный бетон

50 100 750 200 250 Осадка, мм

Рис. 4.37. Взаимосвязь между осад­кой конуса и текучестью бетонной смеси [68]

/—обычная бетонная смесь с суперпластифи­катором; 2— смесь с суперпластификатором, армированная фиброй

Прогиб, мм

Рис. 4.38. Зависимость прогиба от на — груження бетона при расходе фибры 32,62 кг/м3 н содержании воздуха 5,7% (/], 44,48 кг/м и 4,5% [ 2] и 56,34 кг/м3 и 4,6% [3]. Во всех сериях опытов В/Ц=0,36, расход цемента 362,5 кг/м3, доза суперпластификато — ра 1 %

Гидравлической активностью, получают в электропечах как попутный продукт металлурги­ческого производства. Его улав­ливают на фильтрах в виде сферических частиц максималь­ным диаметром 0,1 мкм. Части­цы состоят из диоксида каль­ция большой степени аморфи — зации. Высокая дисперсность (удельная поверхность актив­ного кремнезема около 20 ООО м2/кг) повышает водопотреб — ность тем больше, чем больше его содержание [69]. Так (рис. 4.39) замена 30% цемента с водоцементным отношением 0,64 активным кремнеземом на 30% повышает водопотреб — ность смеси. Применение су­перпластификаторов облегчает решение проблемы снижения водопотребности бетонов (рис. 4.40 и 4.41). Представ­ляется, что суперпластификато­ры более эффективны при их введении в составы с активным кремнеземом при повышенном водоцементном отношении.

4.4.15. Применение супер­пластификаторов в особовысо — копрочных бетонах. Использо­вание суперпластификаторов позволяет получить особопроч — ные бетоны. В работе [70] рассказано о получении бетона прочностью через 100 сут поряд­ка 150 МПа при введении от 1 до 4% суперпластифи­катора в цементные материалы с активным кремнеземом (рис. 4.42). Состав особовысокопроч — ного бетона с суперпластифи­катором приведен ниже (кг на 1 м3):

Высокодисперсный актив­ный кремнезем… .133 портландцемент…. 400 кварцевый песок фракции, мм:

TOC \o "1-3" \h \z 0,25—1……………………………… 141

1 —4………………………………… 566

Дробленый гранит, фрак­ция 8—16 мм…. 1153 суперпластификатор типа

СНФ……………………………….. 13,5

Вода………………………………… 100

Примечание. Жесткость смеси 10— 20 с при вибрации с частотой 50 Гц.

Применение прочных запол­нителей обеспечило более высо-

Безусадочный бетон

7 28 91

Рис. 4.41. Зависимость прочности при сжатии тощего бетона с суперпласти­фикатором от содержания дисперс­ного кремнезема, % (расход цемента 175 кг/м3) [69]

Безусадочный бетон

Рис. 4.39. Зависимость водопотребно — сти бетонной смеси от содержания дисперсного активного кремнезема (от­ношение ВЩ-^г песок к контрольной смеси равно 0,64; суперпластификатор не использовался) [69]

§ О 5 10 15 20 25 ЗО

6

<§ Замещение цемента кремнеземом,%

Возраст, сут

Rex, Мпа


60 So

40

Зо 20 Ю

Мпа

Безусадочный бетон

10 юо юоо

Возраст, сут

Рис. 4.42. Кинетика роста прочности при сжатии высокопрочного бетона; водное хранение при температуре 20 °С [70]

Рис. 4.40, Зависимость прочности при сжатии бетона с суперпластификато­ром от содержания дисперсного ак­тивного кремнезема, % (отношение В/Я+песок=0,4) [69]

Кую прочность бетона [70]. Как видно из табл. 4.13, прочность раствора и бетона может быть в 3—5 раз выше, чем у традиционных составов. 4.4.16. Бетон из высокогли­ноземистого цемента. Хорошо известно, что для получения качественного бетона из цемен­та его расход должен быть не ниже 400 кг на 1 м3, а водоцементное отношение—не выше 0,4. При невыполнении этих условий бетон при длитель­ном хранении теряет прочность вследствие превращения мета — стабильного СаО-А12Оз-10Н20
в более устойчивый ЗСаО — • АЬОз-бНгО. С другой сторо­ны, при В/Ц^. 0,4 бетонная смесь имеет плохую удобоукла — дываемость и укладка ее зат­руднительна. Можно было бы рассчитывать на то, что приме­нение суперпластификаторов позволит решить эту проблему. Однако, как видно из рис. 4.43, этого не происходит: да: же при введении суперпласти­фикаторов разных типов в боль­ших дозах консистенция бетон­ной смеси не становится «ли­той» и ухудшается менее чем через 20 мин. К тому же проч­ность при сжатии бетона с суперпластификатором через 2 сут заметно ниже, чем бетона без добавки, и только к 180 сут эти показатели становятся соиз­меримыми (табл. 4.14). Супер­пластификаторы не влияют на степень превращения СаО — •А120з-10Н20 в ЗСаО — •А1203-6Н20.

Таблица 4.13. механические характеристики раствора и бетона (водное хранение в течение 4 сут, температура от 60 до 80 °с) |70]

Заполнитель бетона, размер зерен, мм

Плотность, кг/м3

Прочность при ежа ти и, МПа

Скорость ультра­звука, м/с

Модуль упруго­сти, МПа

Отноше­ние проч­ности к плотности

Гранит, 16

2500

124,6

5200

68 000

49 840

Диабаз, 16

2666

168,1

4890

65 000

63 050

Обожженный боксит, 10

2878

217,5

6150

109 000

75 573

Обожженный боксит, 4

2857

268,3

6153

108 000′

93 910

Таблица 414 прочность при сжатии бетона на высокоглиноземистом цементе в присутствии суперпластификаторов ]711

Суперпластнфикатор

Содержа­ние, % массы цемента

Прочность при сжатии.

МПа, через

10 ч

1 сут

2 сут

7 сут

180 сут

Без пластификатора

_

53,6

59,1

62,1

65,8

82,1

(контроль)

58,9

Нафталинформальдегид-

2

42,7

50,8

84,5

Ный (замедлитель)

Нафталинформальдегид-

4,6

33,6

43,1

53,7

72,3

Ный (замедлитель), по­

Вторное введение

Лигносульфонат

3

32,6

42,9

49,9

60,1

83,7

»

4,1

33,3

41,6

46,7

54,8

76

Мела минформальдегид-

3

40,6

44,8

54,8

58,3

83,4

Ный

4.4.17. Бетон на шлакопорт­ландцементе. В исследовании [72] показано, что при замене до 65% портландцемента доменным шлаком для получе­ния одинаковой подвижности смеси можно на 10% снизить расход суперпластификатора. Кроме того, при замене шлаком 25% цемента и при водовяжу — щем отношении от 0,46 до 0,56 прочность при сжатии бетона с суперпластификатором и воздухововлекающей добав­кой выше, чем у контрольно­го бетона, содержащего только воздухововлекающую добавку. При большем содержании шлака прочность сравниваемых бетонов практически одинакова (табл. 4.15).

В противоположность этому при водовяжущем отношении 0,38 прочность при сжатии бето­на с воздухововлекающей до­бавкой и суперпластификато­ром ниже, чем прочность бето­на только с воздухововлекаю­щей добавкой независимо от со­держания шлака в шлакопорт­ландцементе. Этому изменению в поведении бетона на шлако­портландцементе объяснения не дано.

Морозостойкость бетона на шлакопортландцементе с возду­хововлекающей добавкой и су­перпластификатором удовлет­воряет требованиям стандарта ASTM С666, методика В (замо­раживание на воздухе, оттаива­ние в воде) независимо от водо­цементного (с учетом введенно­го шлака) отношения. Имеются лишь отдельные отклонения от этой зависимости.

4.4.18. Ускоренные прочно­стные испытания бетона. Вве­дение суперпластификаторов практически не влияет на от­ношение прочности бетона при сжатии в возрасте 28 сут к проч­ности, определенной по уско­ренной методике [46, 73, 74] (модифицированный метод ASTM С684), методика В (хра — А)

Безусадочный бетон

10 20 30 40 ІJмин

ОК) мм 180 НО 100 60

20

В)

Безусадочный бетон

0К, ММ 100

60

20

10 20 30 if MUH

Рис. 4.43. Кинетика потери подвижно­сти высокоалюмииатиого цемента с добавками иа основе ЛС (а), СНФ (б) и СМФ (в). Ha кривых указаны дозы добавки, % |71 ]

Таблица 4.16. прочность при сжатии бетона с добавкой

Суперпластификатора и без добавки

Вид бетона

П

Прочность npf сжатии МПа

100

Л» .2»

По уско ренно — му ме тоду

Через 28 су

Контрольный

18,3

36,2

50,5

С добавкой

16,6

36,9

45

Контрольный

7,7

18,9

40,7

С добавкой

12,6

23,7

53,2

Контрольный

12

26,1

46

С добавкой

18,3

34,3

53,4

Контрольный

11,1

24,2

45,9

С добавкой

11

26,3

41,8

Контрольный

13,0

28,1

49,5

С добавкой

13,1

25,6

49,2

Контрольный

13

28,4

45,8

С добавкой

12,4

24,1

51,5

Контрольный

13,8

26

53,1

С добавкой

5,3

8,8

60,2

Контрольный

10,1

27

37,4

С добавкой

10,9

27,2

40,1

Контрольный

11,6

24,8

46,8

С добавкой

12,6

26,1

48,3

Контрольный

17,5

37,5

46,7

С добавкой

11,9

23,6

50,4

Контрольный

14,6

32,3

45,2

С добавкой

10

20,6

48,5

Контрольный

15,9

33,4

47,6

С добавкой

11,9

23,7

50,2

Нение образцов в кипящей во­де) . Об этом свидетельствуют рис. 4.44 и табл. 4.16, в кото-

Рой приведены сравнительные данные о прочности бетонов с добавками суперпластификато­ров и без них (контрольные) при испытании через 28 сут твердения и по ускоренному методу [73]. Возможное объяс­нение этому факту заключается в том, что основное действие суперпластификаторы оказы­вают в течение первых несколь­ких часов после их введения, а образцы по ускоренной мето­дике испытывают через 24 ч после распалубки.

4.4.19. Биологическое дейст­вие суперпластификаторов. Ка­кие-либо медицинские ограни­чения в отношении применения суперпластификаторов отсутст­вуют, хотя формальдегид, ис­пользуемый при получении наи­более эффективных суперплас­тификаторов, может быть опа­сен для здоровья, но он проб­но связан в соответствующие соединения и не может вызвать никаких нежелательных явле­ний [40].

4.4.20. Стандарты. Согласно ASTM С494-81 различают два типа суперпластификаторов: тип F—сильный водопонизитель и тип G — сильный водопонизи­тель и замедлитель схватыва­ния. Максимальное содержание воды в присутствии суперплас­тификаторов— 88% против 95% для обычных водопонизи­телей. Прочность при сжатии (минимальная, %, по сравне­нию с контрольной): 140, 125, 115, 110, 100 и 100 в возрасте соответственно 1, 3, 7, 28 сут, 6 и 12 мес для добавки типа F и 125, 125, 115, 110, 100 и 100 для добавки типа G (в те
же сроки). Усадка и относи­тельная долговечность бетона в присутствии суперпластифи­каторов те же, что и для бетона с добавками других типов.

Канадская ассоциация стан­дартов опубликовала проект Стандарта А266.5-М І98І «Нор­мы использования добавок су­перпластификаторов в бетоне». В стандарте обсуждаются типы добавок, их функции, дозиров­ка, совместимость с другими добавками, технология введе­ния, условия укладки бетонной смеси и их принципиальное влияние на прочность свежего и затвердевшего бетона.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *