CC BY
28
УДК 691.542
Перепелицына С.Е., Корчунов И.В., Потапова Е.Н. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК НА МОРОЗОСТОЙКОСТЬ ЦЕМЕНТА
Перепелицына Светлана Евгеньевна, студентка 4 курса бакалавриата кафедры технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов ; svetla1997na@mail. ru;
Корчунов Иван Васильевич, аспирант, кафедры технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов;
Потапова Екатерина Николаевна, д.т.н., профессор кафедры химической технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов.
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
В статье представлены результаты совместного влияние пластифицирующих и противоморозных добавок на свойства цемента. Выявлена и обоснована необходимость снижения водоцементного отношения и пористости для получения составов, обладающих высокой прочностью, и морозостойкостью. На основе проведенного исследования сделан вывод о том, что применение комплекса добавок уменьшает количество воды затворения, сохраняет подвижность, и в результате позволяет получить высокопрочные и долговечные материалы.
Ключевые слова: портландцемент, прочность цемента, морозостойкость, пластифицирующая добавка, морозостойкая добавка, пористость.
INFLUENCE OF ADDITIVES ON FROST RESISTANCE OF CEMENT
Perepelitsyna S.E., Korchunov I.V., Potapova E.N.*
*D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The article presents the results of the joint influence of plasticizing and antifreeze additives on the properties of cement. The necessity of reducing the water-cement ratio and porosity to obtain compositions with high strength and frost resistance is revealed and substantiated. On the basis of the study, it was concluded that the use of a complex of additives reduces the amount of mixing water, retains mobility, and as a result allows to obtain high-strength and durable materials.
Keywords: portland cement, cement strength, frost resistance, plasticizing additive, frost resistant additive, porosity.
На сегодняшний день строительство вне зависимости от назначения возводимых строений характеризуется высокими требования к качеству материалов. На строительном рынке лидирующую позицию занимают цементные бетоны.
Конструкции из данного материала подвержены морозной деструкции, воздействию агрессивных сред. Из-за низких температур, высокой влажности возможно разрушение материалов и сооружений в целом задолго до истечения срока эксплуатации [12]. В настоящее время бетон используется повсюду. Это дороги, гидросооружения, кроме того бетон используют при создании несущих опор и балок, и допускать их разрушение нельзя.
Чтобы получить материал с требуемыми свойствами, технологи зачастую вводят в составы различные виды добавок. Так для получения высокопрочной и долговечной конструкции используют пластифицирующие и противоморозные добавки, либо их комплексы. Данные добавки должны сочетаться между собой, кроме того удешевлять процесс производства [3].
Поэтому целью данной работы является разработка составов цемента с комплексными добавками, введение которых позволит получить цементный камень с высокой прочностью и морозостойкостью.
Для исследований были выбраны водоредуцирующие добавки: лигносульфонат (далее Пл1) - пластифицирующая добавка; Flow Cast A (Пл2) - суперпластифицирующая добавка; LG (Пл3) - гиперпластифицирующая добавка.
В качестве противоморозной добавки использовали: Sika Antifrezze FS-1 (далее ПМД).
Раннее была проделана работа по исследованию индивидуальных добавок на свойства цементного камня. Наилучшие результаты были получены при введении 0,7 % добавки Пл1, 0,5 % Пл2, 0,5 % LG Пл3. Эти концентрации были взяты для создания комплексной добавки пластификатор-
противоморозная добавка.
Содержание противоморозной добавки изменяли от 0,1 % до 1,5 %. Определение нормальной густоты показало, что при введении в состав ЦЕМ+Пл1 до
1,0 % противоморозной добавки содержания нормальной густоты снижается, и в дальнейшем не изменяется. Для составов ЦЕМ+Пл2 и ЦЕМ+Пл3 нормальная густота уменьшается до 0,7 % противоморозной добавки (рис.1).
Рис. 1. Влияние содержания противоморозной добавки на нормальную густоту цементного теста
Были составлены комплексы добавок пластификатор-противоморозная добавка.
Полученный комплекс (К) добавок состоит из двух компонентов: пластифицирующей добавки (Пл), и противоморозной (ПМД) (табл.1).
Таблица 1. Составы комплексной добавки
Комплекс К1 К2 К3
Добавки Пл1 ПМД Пл2 ПМД Пл3 ПМД
Содержание, % 0,7 1,0 0,5 0,7 0,5 0,7
* К1, К2 и К3 - обозначения комплексных добавок для ЦЕМ
Основным критерием эффективности комплекса добавок будет оценка морозостойкости и прочности предложенных составов.
Изучение свойств цементов с комплексными добавками показало, что в ранние сроки твердения прочность составов с комплексными добавками практически одинакова. Введение комплекса К3 повышает прочность, и к 28 сут. позволяет получить наиболее прочный образец с прочностью 63,4 МПа., по сравнению с бездобавочным составом, прочность которого составила 43,0 МПа. Введение комплексов К1 и К2 к 28 сут. твердения тоже повышает прочность, но в меньшей степени до 56,0 МПа и 56,2 МПа соответственно (рис.2).
Рис. 2. Кинетика твердения цементов с комплексными добавками
Повышение прочности цемента связано, в первую очередь, с понижением нормальной густоты цементного теста. Уменьшение количества воды влечет за собой формирование структуры с наименьшим количеством пор, этот факт подтверждается полученными результатами (рис. 3). По сравнению с бездобавочным составом, пористость которого составила 7,8 %, заметно снижение пористости почти в 2 раза. Так пористость цементного камня при введении комплекса К1 уменьшилась до 4,0 %, а при введении комплекса К2 и К3 пористость понизилась до 2,7 %, и 1,9 % соответственно (рис. 3).
Заключительным этапом исследования было определение морозостойкости образцов по второму ускоренному методу в условиях предварительного насыщения образцов в 5-% растворе №0 [4]. Испытанию подвергались образцы, твердевшие в воздушно-влажных условиях в течении 28 сут.
Эффективность комплекса добавок оценивалась по коэффициенту морозостойкости (К^), который был рассчитан по формуле как отношение прочности основных образцов, прошедших 30 циклов попеременного замораживания и оттаивания, что соответствует марки F200, к прочности контрольных образцов твердевших в воздушно-влажных условиях (рис. 3).
На рисунке наглядно видно преимущество составов с комплексными добавками над бездобавочным составом. Так после 30 циклов попеременного замораживания и оттаивания в 5 % растворе №0 К бездобавочного цемента составил 0,83. Введение комплекса К1 повышает коэффициент морозостойкости до 0,96, по сравнению с остальными данный комплекс характеризуется наименьшим приростом Наибольший прирост коэффициента
морозостойкости характерен для комплекса К3, который повышает К до 1,00%. Комплекс К2 также увеличивает коэффициент морозостойкости 0,97 %.
Рис. 3. Пористость (слева) и коэффициент морозостойкости (справа) цементного камня на 28 сут. твердения.
Таким образом, в результате проведенных исследований подтверждено положительное влияние комплекса добавок на свойства цемента. По полученным данным наилучшими показателями прочности и морозостойкости обладает состав с комплексом К3, прочность которого составила 63,4 МПа, а коэффициент морозостойкости 1,00 %.
Выявлено, что все три комплекса обладают высокими показателями прочности на сжатие, и коэффициентом морозостойкости, что позволяет рекомендовать все составы для получения высокопрочных и долговечных бетонов.
Список литературы
1. Штарк Й., Вихт Б. Долговечность бетона / Пер. с нем. - А.Тулаганова. Под ред. П. Кривенко. -Киев: Оранта, 2004. - 301 с.
2. Корчунов И. В. Повышение долговечности изделий на основе цемента // Материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. - 2016 г., Кемерово: ФГБОУ ВО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева. - С. 47-49.
3. Ратинов В. Б.; Розенберг Т. Н. Добавки в бетон, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат; -1989. - 188с.
4. ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости (с Поправкой). Общие требования. -М.:Изд-во стандартов. -2012. -13 с.
