Файл: Особенности твердения бетона с противоморозными добавками.doc

В качестве пластифицирующей добавки была использована добавка СП-1производства «Полипласт УралСиб». Характеристики и свойства добавокпредставлены в таблице 2.5.Таблица 2.5 - Характеристики добавок 2.2 Методы исследованияДля оценки результатов проводимых испытаний, а также для полученияболее полной картины об особенностях исследуемых материалов и их влиянии насвойства бетонных смесей и бетонов необходимо использовать различные методыисследования. Для решения поставленных в работе задач использовалисьстандартные методы исследования, изложенные в ГОСТ.Таблица 2.6 – Методы испытанийПродолжение таблицы 2.6

3. Декомпозиция исследуемой системы

3.1 Исследование особенностей гидратации цемента и твердения бетона при различных температурах.Как было указано ранее, существует неоднозначное мнение по поводу протекания процессов гидратации цемента при замораживании до -25 °С. Однако, точно известно, что при снижении температуры твердения происходит снижение темпов набора прочности (а также снижение марочной прочности) композиций на основе цементного вяжущего. На рисунке 3.1 представлена зависимость скорости набора прочности контрольных цементно-песчаных образцов в зависимости от температуры твердения.Рисунок 3.1 - Влияние температуры твердения на скорость набора прочностиИз графика видно, что понижение температуры окружающей среды приводит к падению прочности бетона одного номинального состава. Эти данные подтверждают ранние исследования. Для определения особенностей твердения бетонов при отрицательных температурах с различными видами противоморозных добавок, было изготовлено несколько парий образцов бетона с выбранными противоморозными добавками и рекомендуемыми (производителями) дозировками, а также несколько партий 270800.65.2016.149.00.00. ПЗ Лист 34 Время выдержки образца, суток контрольных составов. Данные, полученные в результате этого исследования, представлены ниже.

---

Испытание проводили согласно ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности». Для проверки гипотезы о твердении и, следовательно, протекании процессов гидратации цементов при отрицательных температурах были приготовлены и заформованы 2 состава с одинаковым водоцементным отношением, отличающиеся только противоморозной добавкой (фирм «Полипласт» и «BASF») в дозировке 4,5% от массы цемента. Для повышения подвижности смеси использован пластификатор СП-1ВП, с помощью данной добавки получали бетонные смеси с подвижностью П4 (ОК 15-19 см). После тщательного уплотнения производили формование образцов-кубов, а затем формы с бетонной смесью помещались в морозильный шкаф, где выдерживались необходимое количество суток. После определенного времени выдерживания при отрицательной температуре (-25 °С) образцы извлекали из морозильной камеры и помещали в камеру нормального твердения бетонных образцов (влажность 95%, температура 19-21 °С). Оттаивание в таких условиях производилось ровно 24 часа, после чего образцы подвергали испытанию на прочность при сжатии.Таблица 3.1- Результаты испытания бетона на прочность при сжатии, после выдержки при отрицательной температуре.Колебания результатов испытаний образцов по пределу прочности при сжатии составляют 0,19 МПа и 0,17 МПа для добавок «NORD» и «MasterPozzolith 506» соответственно, данные колебания можно отнеси к погрешности измерений. Таким образом, из данных можно сделать вывод, что при отрицательной температуре с данными противоморозными добавками в рекомендуемой дозировке процесс набора прочности бетоном не происходит, а прочность бетона обеспечивается гидратацией цемента в начальный период (до замораживания) и в последующем - в первые часы оттаивания.Также по полученным результатам можно оценить эффективность противоморозной добавки. Наибольший прирост прочности в процессе оттаивания за 24 часа показала противоморозная добавка «MasterPozzolith 506» (увеличение на 13%), поэтому для дальнейших исследований будет использована добавка «MasterPozzolith 506» концерна «BASF».

4. Планирование и обработка эксперимента

4.1 Оценка динамики набора прочности бетона после оттаивания в нормальных условиях.При строительстве в зимнее время очень важно знать

---

, как происходит набор прочности изготавливаемых конструкций, особенно при использовании «холодных» бетонов, строителям необходимо знать, когда можно производить распалубку или непосредственно нагружение конструкции. Также, учитывая требования нормативных документов нужно понимать, эффективно ли использовать ту или иную противоморозную добавку. Известно, что получение 30 и более процентов марочной прочности необходимо в первые сутки после оттаивания бетона, и иметь информацию о том, когда прочность бетона наберет достигнет проектного значения.

Для решения данной задачи были произведены испытания по оценке динамики набора прочности бетона в процессе оттаивания после замораживания образцов в течении 28 суток при отрицательной температуре. Составы бетонных смесей приведены в таблице3.2.


Данные составы были сделаны с одинаковым расходом цемента и противоморозной добавки, но с разным расходом воды, для того, чтобы была возможность оценить влияние водоцементного соотношения и концентрации добавки в бетонной смеси на прирост прочности бетона.

Для сравнения указанных составов были также изготовлены контрольные образцы без противоморозных добавок, не подвергавшиеся замораживанию и твердевшие в нормальных условиях. Для изготовления контрольных образцов применяли бетонные смеси с расходом материалов, указанных в таблице 3.2 без противоморозной добавки и с таким же водоцементным соотношением. Дополнительно, для подтверждения влияния на свойства бетона фактора водоцементного соотношения были изготовлены образцы с расходом цемента 250 -5 и 350 кг/м , с сохранением для каждого расхода цемента В/Ц=0,35, 0,45 и 0,55 соответственно. Данные испытания образцов на прочность в возрасте 28 суток представлены в таблице.


Полученные данные подтверждают известные закономерности о влиянии водоцементного соотношения на плотность и прочность бетона. Учитывая, что для дальнейших испытаний будет применяться замораживание бетона и выдерживание его при отрицательной температуре, принято использовать составы под номерами 3, 6 и 9.

При проведении строительных работ на строительной площадке важным условием является достижение требуемой прочности бетона в кратчайшие сроки. Таким же образом важно знать скорость набора прочности бетоном в процессе оттаивания. Так как при низких отрицательных температурах дополнительный деструктивный процесс происходит при кристаллизации воды в бетоне, то может возникнуть ситуация, когда оттаявший бетон не наберет требуемую прочность, а раннее его нагружение приведет к разрушению конструкций. Такой исход можно ожидать, если прочность структуры бетона или раствора, сформировавшейся к началу замерзания воды, будет ниже, чем создаваемое льдом давление. На данном этапе дополнительно проявляются антифризные свойства противоморозной добавки, так как снижение температуры замерзания воды - одна из важнейших характеристик противоморозной добавки.

---

В таблице 3.4. прдставлены результаты динамики набора прочности при сжатии бетонами (с различным водоцементным отношением), выдержанных при температуре -25 °С 28 суток, а затем помещенных в камеру нормального твердения.Рисунок 3.2 - Динамика набора прочности бетонных образцов послеоттаивания и твердения в нормальных условияхРисунок 3.3 - Динамика набора прочности бетонных образцов послеоттаивания и твердения в нормальных условияхПолученные данные можно сравнить со значениями предела прочности при сжатии контрольных образцов (без противоморозной добавки и не подвергавшихся замораживанию). За 100% были приняты значения прочности образцов в возрасте 28 суток нормального твердения. Исходя из данных диаграммы (Рисунок 3.3) установлено, что вне зависимости от соотношения В/Ц конечная прочность бетона (в возрасте 28 суток нормального твердения), подвергаемого замораживанию после формования, находится на уровне 80-85% от контрольных составов (твердеющих в нормальных условиях без предварительного замораживания.Рисунок 3.4 - Сравнение предела прочности при сжатии составов, подвергавшихся предварительному замораживанию и твердевших в нормальных условиях до 28 суток по сравнению с контрольными Так как во всех составах был одинаковый расход цемента, а также противоморозной добавки, то в зависимости от водоцементного соотношения концентрация добавки в бетонной смеси была разная.Рисунок 3.5 - Сравнение прочности составов, подвергавшихся замораживанию и твердевших в нормальных условиях до 60 суток в сравнении с контрольными Для дополнительного изучения вопроса о влиянии концентрации противоморозной добавки в бетонной смеси на прочность при замораживании дополнительно изготовлены партии образцов бетона с повышенным содержанием противоморозной добавки. Результаты указанных испытаний приведены в таблице 3.5. Таблица 3.5 - Влияние концентрации противоморозной добавки в бетонной смеси на темпы набора прочности бетона после размораживания и твердения в нормальных условиях.

---

На обобщенном графике (рисунок 3.6) представлена графическая интерпретация таблицы 3.5, а также прочность контрольных составов, не подвергавшихся замораживанию. Из диаграммы видно, что при увеличении противоморозной добавки до 8% происходит достижение практически 100% прочности контрольного состава после оттаивания и твердения в нормальных условиях 28 суток, однако, дозировка в 8% является большой и для применения в бетонах запрещается нормативной документацией.Рисунок 3.6 - Влияние количества противоморозной добавки на марочную прочность бетона после твердения в нормальных условиях до 28 суток.

5. Заключение

В ходе работы была определена особенность гидратации цемента и твердения «холодных» бетонов. Необходимость применения противоморозных добавок существует, однако необходимо производить полные исследования влияния добавок на свойства бетона, его долговечность. Также можно отметить экономический эффект от применения противоморозных добавок. Эффективность исследуемых добавок входит в рамки требований стандартов, однако, сужение пределов нормативной документации, в частности для области «зимних» процессов строительства, позволило бы дать толчок к развитию данной отрасли, который необходим получения новых продуктов, способных решать различные задачи.

Список литературы

1. 
   ГОСТ Р 7.0.11-2011 «Диссертация и автореферат диссертации. Структура и правила оформления».
   
2. 
   Добавки в бетон: справочное пособие / по ред. В. С. Рамачандрана. - М.: Стройиздат, 1988.
   
3. 
   Ратинов, В. Б. Добавки в бетон / В. Б. Ратинов, Т. И. Розенберг. - М.: Стройиздат, 1989.
   
4. 
   ГОСТ 10060-2012 Бетоны.
   
5. 
   ГОСТ 310.2-76. Цементы. Методы определения тонкости помола.
   
6. 
   ГОСТ 310.4-81. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии.
   
7. 
   ГОСТ 10181-2000. Смеси бетонные. Методы испытаний.
   
8. 
   ГОСТ 10060.2-95. Бетоны. Ускоренные методы определения морозостойкости при многовариантном замораживании и оттаивании.
   
9. 
   ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2015.
   
10. 
    ГОСТ 26633-2012 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2014.
    
11. 
    ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2015.
    
12. 
    Ратинов, В. Б. Добавки в бетон / В. Б. Ратинов, Т. И. Розенберг. 1989г.
    
13. 
    Модификаторы цементных бетонов и растворов (Технические характеристики и механизм действия). Учебное пособие. / Л. Я. Крамар, Б. Я. Трофимов, Е. А. Г амалий и др.
    
14. 
    Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. В. М. Москвин, С. Н. Алексеев, Ф. М. Иванов, Е. А. Гузеев, - М.: Стройиздат, 1980
    
15. 
    ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия.
    
16. 
    ГОСТ 30459-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности.
    

---