CC BY
19УДК 666.972.1
Ю.А. СОРВАЧЕВА1, инженер, Т.М. ПЕТРОВА1, д-р техн. наук, К. ГИБСОН2, доктор-инженер, А.А. ФЕДЧЕНКО1, студент
1 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., 9)
2 Институт строительных материалов им. Ф.А. Фингера Строительного университета (Германия, 99421, г. Веймар, ул. Кудре, 11)
Влияние суперпластификаторов на основе поликарбоксилатов на щелочесиликатное расширение бетона
С целью определения степени влияния добавок-пластификаторов на щелочесиликатное расширение бетона была проведена оценка потенциальной реакционной способности заполнителя со щелочами цемента при введении в его состав от 0,3 до 0,7% суперпластификатора на основе эфиров поликарбоксилатов. Для оценки результатов были использованы национальные и зарубежные нормы. Установлено, что использование суперпластификаторов может способствовать протеканию щелочесиликатной реакции в бетонных и железобетонных конструкциях, снижению их долговечности и, как следствие, полному или частичному разрушению.
Ключевые слова: щелочесиликатная реакция, суперпластификатор, поликарбоксилаты, реакционноспособный заполнитель, долговечность.
Yu.A. SORVACHEVA1, Ph.D. student, T.M. PETROVA1, Doctor of Science (Engineering), C. GIEBSON2, Doctor-Engineer, A.A. FEDCHENKO1, Student
1 Petersburg State Transport University (9, Moskovsky Avenue, Saint Petersburg, 190031, Russian Federation)
2 F.A. Finger Institute of building Materials Bauhaus University (11, Coudray Street, Weimar, Deutschland, 99421)
Influence of Polycarboxylate Based Superplasticizers on the Alkali-Silica Expansion of the Concrete
In order to determine the effect of additives-plasticizers on the alkali-silca expansion of concrete was conducted an evaluation of the potential reactivity of aggregate with alkalis of the cement when in its composition is from 0,3 to 0,7% of superplasticizers. To assess the results were used national and international standards. It was establish that the use of superplasticizers based on polycarboxylate ethers can contribute to the alkali-silica reaction in concrete and reinforced concrete structures , reduce their durability and , as a consequence, to the total or partial destruction.
Keywords: slkali-silica reaction, polycarboxylate based superplasticizers, reactivity aggregate, and durability.
Создание в 1980-х гг. поликарбоксилатных суперпластификаторов является одним из наиболее значительных прорывов в истории добавок для бетона. Их использование при изготовлении бетонной смеси позволяет значительно сократить расход цемента, снизить водоцементное отношение, тем самым повысив плотность и прочность бетона как в раннем возрасте, так и в возрасте 28 сут. Несмотря на это, улучшение физико-механических свойств бетона путем введения поликарбоксилатных суперпластификаторов не является залогом высокой долговечности железобетонной конструкции.
Известно, что поликарбоксилатные суперпластификаторы содержат оксиды калия и/или натрия, что может привести к увеличению щелочности поровой жидкости и вероятности возникновения щелочесиликатного расширения [1]. Обычно содержание щелочей в суперпластификаторах на основе поликарбоксилатов в пересчете на №2Оэкв варьируется в пределах от 0,1 до 1%, на основе нафталина, меламина или лигнина — от 2 до 6% [2].
Содержание растворимых соединений щелочных металлов в портландцементе с №2Оэкв от 0,6 до 1,2% составляет примерно 80% от общего количества калия и натрия [3]. Таким образом, при расходе цемента с содержанием №2Оэкв около 1% в количестве 350 кг/м3 бетона в поровую жидкость высвобождается примерно 3,5 кг оксидов калия и натрия. Несмотря на то что при изготовлении бетонной смеси вводится достаточно малое количество суперпластификатора, его воздействие на процесс щелочесиликатного расширения не может быть полностью исключено.
В настоящее время известно не много работ по исследованию влияния суперпластификаторов на протекание щелочесиликатной реакции. В начале 1990-х гг. было показано, что введение в состав бетонной смеси
Establishment of polycarboxylate based superplasticizers as additives of the new generation in the 1980s is one of the most significant breakthroughs in the history of concrete admixtures. Their use in the manufacture of concrete can significantly reduce cement consumption and water-cement ratio, thereby increasing the density and strength of concrete at an early age, and at the age of 28 days. Despite this, the improvement of physical and mechanical properties of concrete by introducing polycarboxylate based superplasticizers is not a guarantee of high durability of reinforced concrete structures.
It is known that the polycarboxylate based superplasticizers include oxides of potassium and / or sodium hydroxide, which may lead to increase of the alkalinity of the pore solution and the probability of alkali-silica expansion [1]. Typically, the content of alkalis in the superplasticizers based on polycarboxylate in recalculation in Na2Oeq ranges from 0,1 to 1%, based on naphthalene, melamine or lignin — 2 to 6% [2].
The content of soluble alkali metal compounds in Portland cement with Na2Oeq from 0,6 to 1,2% is approximately 80% of the total amount of potassium and sodium [3]. Thus, when consumption of cement with Na2Oeq about 1% is 350 kg/m3 of concrete about 3,5 kg of alkalis are released in the pore solution. Despite of that fact that in manufacturing of the concrete mix is introduced sufficiently small amount of superplasticizers, its impact on the process of alkali-silica expansion cannot be fully excluded.
Currently, a small number of studies are known on the influence of superplasticizers on the process of the alkali-silica reaction. In the early 1990s it was shown that the addition of the superplasticizers in the concrete mixtures may increase alkali expansion according to the long test method of the concrete of GOST 8269.0-97 or ASTM C 227 [4]. However, when tested alkali content of the cement was increased artifi-
май 2014
15
суперпластификаторов может привести к увеличению щелочного расширения согласно длительной методике испытаний образцов бетона по ГОСТ 8269.0—97 или ASTM С 227 [4]. Однако при проведенных испытаниях содержание щелочей в цементе искусственно повышалось с 0,5 до 1% за счет добавления №ОН, что влияло на раннюю гидратацию портландцемента и не приводило к увеличению концентрации гидроксидов щелочных металлов в поровой жидкости. Это не позволяло сделать однозначный вывод о влиянии суперпластификаторов на протекание щелочесиликатной реакции.
В последующих работах было показано, что введение суперпластификатора С-3 в количестве 0,7% в бетонную смесь позволяет снизить относительные деформации расширения примерно на 80% [5, 6]. Однако известно, что добавка С-3 оказывает влияние на длительность живучести бетонной смеси и увеличивает индукционный период гидратации цемента. Для решения этой проблемы и регулирования сроков схватывания цементного теста предложено использовать суперпластификатор С-3 в количестве 0,3% от массы цемента и 0,05% лимонной кислоты, снижая тем самым дозировку добавки и щелочное расширение бетона [7, 8]. В представленных работах оценка влияния суперпластификатора на протекание реакции между щелочами цемента и кремнеземом заполнителя проводилась по методике ускоренных испытаний ГОСТ 8269.0—97, где количество воды определяется методом предварительного подбора, в связи с чем снижение деформаций расширения может также объясняться изменением водоцементного отношения и увеличением плотности бетона.
Целью исследования являлась оценка влияния суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов на вероятность возникновения щелочной коррозии и снижения долговечности бетонных и железобетонных конструкций. Были проведены измерения относительных деформаций образцов мелкозернистого бетона с дозировкой суперпластификатора на основе поликарбоксилатов от 0,3 до 0,7% по ускоренным методикам ГОСТ 8269.0 и со-
Таблица 1 Table 1
Характеристики высокощелочного портландцемента Characteristic of Portland cement
ПЦ 500-Д0-Н, мас. % PC 500-D0-N, % by mass
SO3 2,89
SiO2 20,7 C3S 55,9
AI2O3 5,21 C2S 21,4
Fe2O3 4,15 C3A 9,2
СаО/СаОсвоб CaO/CaOfree 63,9/- C4AF 13,5
MgO 1,75
K2O 0,6 Na2O3KB Na2Oeq 1,19
Na2O 0,8
cially from 0,5% to 1% by the addition of NaOH, which affected on the early hydration of Portland cement and did not increase of the concentration of alkali metal hydroxides in the pore solution. It did not allow making an unambiguous conclusion about the effect of superplasticizers on the course of alkali-silica reaction.
In subsequent studies, it was shown that the introduction of superplasticizer C-3 in an amount of 0,7% in the concrete mixture can reduce the relative deformation of expansion approximately on 80% [5, 6]. However, it is known that the addition of C-3 has an effect on the period of survivability of the concrete mixture and can increase induction period of the hydration of the cement. To solve this problem and to control of setting time of cement paste is proposed to use superplasticizer C-3 in an amount of 0,3% by weight of cement and 0,05% of citric acid, thereby reducing the dosage of additives and the alkaline concrete expansion [7, 8]. In this work, assessment of the impact of superplasticizers on the reaction between alkalis of the cement and amorphous silica of the
Таблица 2 Table 2
Наименование показателей Name of indicators Требования ГОСТ 8267-93 Requirements GOST 8267-93 Фактическое содержание The actual content
Зерновой состав - полные остатки на ситах в мас. %: Д наименьший Д наибольший Grain size - full residues on sieves in% by mass: The smallest diameter The biggest diameter 90-100 до 10 90-100 till 10 98,6 9,5 98,6 9,5
Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % Contents of lamellar (flaky) and needle shape grains,% 15-25 24,8
Содержание зерен слабых пород, % Content of weak rocks,% до 5 till 5 3,8
Содержание пылевидных и глинистых частиц, % в том числе глины в комках, % Content of dust and clay particles,% Including clay lumps,% до 1 0,25 till 1 0,25 0,9 0 0,9 0
Марка щебня по прочности Strength >800 above 800 1400
Морозостойкость, циклы Frost resistance, cycles 25 и выше 25 and more 400
Насыпная плотность, кг/м3 Bulk density, kg/m3 - 1330
Содержание аморфного кремнезема, ммоль/л Amorphous silica, mmol/L 50 38,1
Характеристики крупного заполнителя Characteristic of coarse aggregate
16
май 2014
iA ®
о t
о .
о Тл
is — H OL
гласно Директивам немецкого комитета по железобетону.
Методы и материалы
Методы исследования
Российские нормы и методы исследования потенциальной реакционной способности заполнителя являются аналогом американских стандартов ASTM С 1260 и ASTM С 227, в которых ускоренные испытания проводят на образцах-балочках размером 25x25x254 мм, изготовленных из мелкозернистой бетонной смеси состава цемент: измельченный заполнитель в соотношении 1:2,25 по массе. Водоцементное отношение устанавливается стандартным методом предварительного подбора. После 24 ч твердения в ванне с гидравлическим затвором образцы помещают в емкость с дистиллированной водой и в течение суток выдерживают при температуре 80оС, затем остужают не менее 4 ч до температуры 20оС и снимают первое показание. Далее образцы хранят в 1М растворе №ОН при такой же температуре и измеряют деформации ежедневно в течение двух недель.
Согласно немецкой директиве «Профилактические меры по предотвращению вредоносной щелочной реакции в бетоне» ускоренные испытания проводятся на образцах размером40x40x160 мм с таким же составом по массе и при таких же условиях, как и в российских нормах, однако водоцементное отношение установлено постоянным и составляет 0,47. Граничным пределом в обоих случаях является достижение образцами расширения, равного 0,1% (или 1 мм/м). Длительность испытаний согласно российской методике составляет 11 циклов, немецкой
0 ■
180 210 240 270 300 330 36<
О СП
Нсх Ксх
Initial setting time Final setting time
Время, мин Time, min
Рис. 1. Кинетика набора пластической прочности Fig. 1. Kinetics of increasing of plastic strength
70 -60 -
40 -al 30 -20 -10 -
12 ч 12 h
7 сут 7 d
28 сут 28 d
I I Без добавки □ 0,3% □ 0,4% □ 0,7% Without additive
Возраст Age
Рис. 2. Зависимость прочности при сжатии от количества введенной добавки в разном возрасте
Fig. 2. Compressive strength
13.
Характеристики материалов
Исследования проводились на высокощелочном портландцементе, химический и минералогический составы которого представлены в табл. 1.
В качестве заполнителя использовали щебень одного из месторождений России (табл. 2).
Результаты петрографического анализа представлены в табл. 3.
Содержание аморфного кремнезема в представленном щебне не превышает установленную российскими нормами границу в 50 ммоль/л, однако согласно петрографическим исследованиям щебень содержит около 18—20% халцедона и 20—25% кварца, что говорит о потенциальной возможности протекания щелочесили-катной реакции.
Результаты исследования
Для выявления степени воздействия суперпластификатора на основе поликарбоксилатов на сроки схватывания цементного теста и индукционный период гидратации была определена кинетика набора пластической прочности цементного камня (рис. 1).
По результатам проведенных исследований выявлено, что введение суперпластификатора на основе эфи-ров поликарбоксилатов оказывает незначительное влияние на сроки схватывания цементного теста: при введении 0,7% добавки начало схватывания замедляется на 30 мин, конец схватывания — на 1 ч.
aggregate was conducted by the accelerated test method of GOST 8269.0-97, where the amount of water is determined by pre-selection method, and therefore the reduction of strain expansion can also be attributed to the change in water-cement ratio and increasing of the density of concrete.
The aim of this study was to evaluate the influence of su-perplasticizers based on the ethers of polycarboxylate on the probability of alkali corrosion and reduce of durability of concrete and reinforced concrete structures. In the study, measurements were made of the relative deformation of the samples of mortar with a dosage of superplasticizers based on polycarboxylate from 0,3 to 0,7% by accelerated methods GOST 8269.0 and in accordance with the directives of the German Committee for Reinforced Concrete.
Methods and Materials
Research methods
Russian standards and methods for evaluation of potential reactivity of aggregate are similar to American standards ASTM C 1260 and ASTM C 227, in which the accelerated tests carried out on samples 25x25x254 mm, made of mortar composition of which is cement: crushed aggregate in the ratio 1:2,25 by mass. Water-cement ratio is set by the standard pre-selection method. After 24 hours of curing samples are placed in a container with distilled water and incubated for 1 day at a temperature of 80°C, then allowed to cool for at least 4 hours to a temperature of 20°C and made first measurement. Next, the samples were stored in a solution of 1M NaOH at the same temperature and extension was measured daily for two weeks.
Cj научно-технический и производственный журнал
® май 2014 17~
0,16
0,14
0,12
0,08
0,06
0,04
0,02
0,3 0,4
Количество добавки, % Dosage of additive, %
Рис. 3. Влияние дозировки добавки на щелочесиликатное расширение по методике ГОСТ 8269.0 Fig. 3. Influence of the dosage of additive on the alkali-silica expansion according to method of GOST 8269.0
- cN
0,16
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
o.
0,04
13 циклов/cycles
11 цшслов/cycles
9 цшслов/cycles
6 цшслов/cycles
4 цикла/cycles
0,02
According to the German directive «Preventive measures for avoiding harmful alkali reactions in the concrete» accelerated tests should be conducted on samples of size 40x40x160 mm with the same composition by weight, and under the same conditions as in the Russian standards, but water-cement ratio is set constant at 0,47. The limit in both cases is an expansion of 0,1% (or 1 mm/m).
Duration of tests according to the Russian method is 11 cycles, German — 13 days.
Characteristics of materials
Studies were conducted on a highly alkaline Portland cement, chemical and miner-alogical compositions of which are shown in Table 1.
Breakstone of one of the fields of Russia was used as an aggregate (Table 2).
Petrographic analysis results are presented in Table 3.
The content of amorphous silica in this aggregate does not exceed the established in Russian norms limit in 50 mmol/L, but according to the petrography tests it contains about 18-20% of chalcedony and 20-25% of quartz that indicate on the potential probability of alkali-silica reaction.
Results
0,1
0,2
0,5
0,6
0,7
0,3 0,4
Количество добавки, % Dosage of additive, %
Рис. 4. Влияние дозировки добавки на щелочесиликатное расширение по методике немецкой директивы
Fig. 4. Effect of dosage of additive on the alkali-silica expansion according by the German directive
Рис. 5. Щелочесиликатный гель в поре бетона, х100
Fig. 5. Alkali-silica gel in pore of the mortar, х100
Рис. 6. Две фазы щелочесиликатного геля, х2000
Fig. 6. Two phases of the alkali-silica gel, х2000
На рис. 2 представлено влияние количества введенной добавки на прочность образцов в разном возрасте.
Методом ртутной порометрии определено влияние количества введенной добавки на пористость образцов. Выявлено, что при введении 0,7% поликарбоксилатного суперпластификатора пористость снижается с 15,37 до 9,9%. Это сопровождается уменьшением среднего раз-
To identify the impact of superplasticiz-ers based on polycarboxylate on the setting time of cement paste and the induction period of hydration the kinetics of increasing of plastic strength of cement stone was determined (Fig. 1).
Based on these studies was revealed that the addition of this superplasticizer based on polycarboxylate has little effect on setting time of cement paste: the introduction of 0,7% slows down initial setting time for 30 min., time of final setting for 1 hour. Figure 2 shows the influence of the amount of introduced additives on the strength of samples at different ages.
By using method of mercury porosimetry was determined the effect of the amount of introduced additives on the porosity of the samples and found that the addition of 0,7% polycarboxylate superplasticizer is reduced porosity from 15,37% to 9,9%, which is accompanied by decreasing pore size in the average of 0,0162 pm to 0,0072 pm and increasing of the density of the cement paste.
Thus, on the basis of the research it is possible to make a preliminary conclusion that the introduction of 0,7% polycarboxyl-ate superplasticizer is optimal in terms of physical and mechanical properties of concrete. However, in order to determine the influence of additives on the durability of concrete structure and the probability for alkali-silica reaction accelerated tests were conducted with the definition of linear deformations according to the national (Fig. 3) and international standards.
The amount of mixing water was determined on pre-selection method while testing in accordance with the method of GOST 8269.0. Details of the concrete mixtures are shown in Table. 4.
научно-технический и производственный журнал QTfJfJ^JTi JJbllbJ" 1в май 2014 ЬтШ"
Количество добавки, % The amount of additive, %
Водоцементное отношение Water-cement ratio
мера пор от 0,0162 до 0,0072 ^т и увеличением плотности цементного камня.
Таким образом, на основе проведенных исследований можно сделать предварительный вывод, что введение 0,7% суперпластификатора на основе поли-карбоксилатов является оптимальным с точки зрения физико-механических характеристик бетона. Однако с целью определения влияния введенной добавки на долговечность железобетонной конструкции и вероятность последующего протекания щелочной коррозии бетона были проведены ускоренные испытания с определением линейных деформаций расширения по национальным (рис. 3) и зарубежным нормам.
При проведении испытаний по методике ГОСТ 8269.0 количество воды за-творения определялось предварительным подбором. Характеристики бетонных смесей представлены в табл. 4.
На основе полученных данных можно сделать вывод, что введение добавки в количестве 0,7% способствует протеканию щелочесиликатной реакции в бетоне и приводит к увеличению расширения образцов от 0,138 до 0,157%.
Введение суперпластификатора в количестве 0,4% снижает относительные деформации расширения до 0,125%, однако не позволяет исключить протекание щелочесиликатной реакции в бетоне. В свою очередь, влияние добавок-пластификаторов на щелочное расширение мелкозернистого бетона может быть следствием изменения водоцементного отношения, однако это является необходимым условием проведения испытаний согласно требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 8269.0.
Для решения этой проблемы и выявления степени влияния суперпластификаторов на основе поликарбо-ксилатов на щелочесиликатное расширение предложено использовать методику немецкой директивы, в которой водоцементное отношение устанавливается равным 0,47 и является неизменным (рис. 4).
Проведенные испытания показывают, что изменение водоцементного отношения даже у бездобавочного состава оказывает воздействие на щелочесиликатное расширение: происходит его снижение с 0,138 до 0,09%. Введение добавки при стабильном водоцементном отношении увеличивает щелочесиликатное расширение образцов. Максимальное увеличение на 83% наблюдается при 0,4% суперпластификатора на основе поликарбоксилата, при введении большего количества добавки значение щелоче-силикатного расширения практически не изменяется.
Наличие щелочесиликатного геля как продукта ще-лочесиликатной реакции при различных методах испытаний и дозировках добавки от 0,3 до 0,7% подтверждено методом электронной микроскопии (рис. 5, 6), что доказывает протекание внутренней коррозии бетона.
Выводы
1. Выбор оптимальной дозировки суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов с точки зрения улучшения физико-механических характеристик бетона не является достаточным условием высокой долговечности конструкции, так как существует вероятность возникновения щелочесиликатного геля в порах бетона и вокруг зерен заполнителя и, как следствие, расширения и растрескивания конструкции.
Таблица 3 Table 3
Минералогический состав крупного заполнителя Petrographic analysis
Минерал Mineral Содержание, % Content,% Минерал Mineral Содержание, % Content,%
Кварц Quartz 20-25 Амфиболы Amphiboles 13-15
Полевые шпаты Feldspars 20-25 Пироксены Pyroxenes 3-4
Халцедон Chalcedony 18-20 СаСОз 1-2
Рудные минералы Ore minerals 13-14 Слюда и гидрослюда Mica and hydromica 3-4
Таблица 4 Table 4
Характеристики бетонных смесей Characteristic of concrete mixtures
Состав бетонной смеси по массе: 1:2,25* A concrete mixture by weight: 1:2,25*
0,42
0,3
0,34
0,4
0,325
0,5
0,31
0,7
0,28
Примечание. *Количество заполнителя по фракциям (согласно ГОСТ 8269.0/ DIN EN 196-1): 5-2,5 мм / 4-2 мм : 10%; 2,5-1,25 мм / 2-1 мм: 25%; 1,25-0,63 мм / 1-0,5 мм: 25%; 0,63-0,315 мм / 0,5-0,25 мм: 25 %; 0,315-0,16 мм/ 0,25-0,125 мм: 15%.
Note. *Amount of the aggregate on fractions (according to GOST 8269.0/DIN EN 196-1): 5 - 2,5 mm / 4 - 2 mm: 10%; 2,5 - 1,25 mm / 2 - 1 mm: 25%; 1,25 - 0,63 mm / 1 - 0,5 mm: 25%; 0,63 - 0,315 mm / 0,5 - 0,25 mm: 25%; 0,315 - 0,16 mm/ 0,25 - 0,125 mm: 15%.
Based on these results, it is possible to conclude that the introduction of an additive in an amount of 0,7% promotes the alkali-silica reaction in concrete and leads to an increased expansion of the samples of 0,138% to 0,157%.
Introduction of the superplasticizers in an amount of 0,4% reduces expansion deformation relative to values of 0,125%, however, doesn't eliminates the occurrence alkali-silicate reaction in the concrete. In turn, the effect of additives —plasticizers to the alkaline expansion of fine concrete may be linked to changes of the water-cement ratio, but it is a prerequisite for testing according to the requirements of interstate standard GOST 8269.0.
To solve this problem and to identify the degree of influence of superplasticizers based on polycarboxylate on the alkali-silica expansion is proposed to use technique of the German directive water-cement ratio in which is set equal to 0,47 and is unchanged (Fig. 4).
Tests have shown that the change of the water-cement ratio even in composition without additives affects on its alkali-silica expansion: its reduction occurs with 0,138% to 0,09%. Introduction additives with a stable water-cement ratio increase the alkali-silica expansion samples. The maximum increase of 83% was observed at 0,4% superplasticizer based on polycarboxylate, more content of additive makes alkali-silica expansion practically unchanged.
The presence of alkali -silica gel , as a product of alkali-silica reaction in various test methods and additives dosages from 0,3 to 0,7% was confirmed by electron microscopy (Fig. 5, 6), which proves the occurrence of alkali-silica reaction.
Conclusions
1. Selecting of the optimal dosage of superplasticizers based on the ether polycarboxylate in terms of improved of
0
Cj научно-технический и производственный журнал
® май 2014 19"
2. Проведенные испытания по ускоренной методике ГОСТ 8269.0 позволяют сделать вывод, что зависимость щелочесиликатного расширения от количества введенной добавки является параболической и ее оптимальное количество с точки зрения вероятности протекания внутренней коррозии бетона не гарантирует достижения наивысшей прочности. Таким образом, использование оценки потенциальной реакционной способности заполнителей ускоренным методом согласно ГОСТ 8269.0 не позволяет оценить реальное влияние добавок-пластификаторов на щелочесиликатное расширение бетона в связи с необходимостью изменять во-доцементное отношение в зависимости от дозировки введенной добавки.
3. Методика Директивы Немецкого комитета по железобетону позволяет стабилизировать водоцементное отношение, в связи с чем влияние суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов на расширение образцов усиливается, так как увеличивается щелочность поровой жидкости образцов и пористость, что способствует протеканию внутренней коррозии бетона. В результате исследования выявлено, что введение даже
0.4. суперпластификаторов может привести к увеличению щелочесиликатного расширения.
4. При выборе оптимального количества суперпластификаторов на основе поликарбоксилатов необходимо оценивать не только их влияние на физико-механические характеристики бетона, такие как плотность, пористость, прочность, но и на возможное щело-чесиликатное расширение бетона.
Список литературы
1. Leemann A., Lothenbach B., Thalmann C. Influence of superplasticizers on pore solution composition and on expansion of concrete due to alkali-silica reaction. Construction and building materials, 2011. Vol. 25, pp. 344-350.
2. Lange A., Hirata T., Plank J. Influence of the HLB value of polycarboxylate superplasticizers on the flow behavior of mortar and concrete. Cement and concrete research. 2014. Vol. 60, pp. 45-50.
3. Jansen D., Neubauer J., Goetz-NeunHoeffer F., Haerzschel R.,. Hergeth W.-D. Change in reaction kinetics of a Portland cement caused by a superplasticizers — Calculation of heat flow curves from XRD data. Cement and Concrete Research. 2012. Vol. 42 (2), pp. 327-332.
4. Wang H., Gillott J.E. The effect of superplasticizers on alkali-silica reaction. In: Proceedings of the 8th international conference on alkali-aggregate reaction, Kyoto: Japan; 1989, pp. 187-92.
5. Морозова Н.Н., Хозин В.Г., Матеюнас А.И. Проблема щелочной коррозии в Республике Татарстан и пути ее решения. Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2005. № 2. С. 58.
6. Морозова Н.Н., Матеюнас А.И., Хозин В.Г., Захарова Н.А., Лыгина Т.З. Внутренняя коррозия бетона на заполнителях речных месторождений Татарстана // Строительные материалы. 2005. № 11. С. 27—29.
7. Патент РФ 2484036. Комплексная органическая добавка для ингибирования щелочной коррозии. Ш.М. Рахимбаев, Н.М. Толыпина, А.А. Балес. Заявл. 30.12.2011. Опубл. 10.06.2013. Бюл. 16.
8. Рахимбаев Ш.М., Толыпина Н.М., Балес А.А. Влияние добавок-пластификаторов на внутреннюю коррозию бетона. Инновационные материалы и технологии: Материалы международной научно-практической конференции (XX научные чтения). Омск. 2013. С. 195—197.
physical and mechanical characteristics of the concrete is not sufficient for high-durability structure, due to the fact that there is a probability of occurrence of alkali-silica gel in the pores and around the grains of concrete aggregate, resulting in expansion and cracking of structures;
2. The conducted tests according the accelerated method of GOST 8269.0 allow concluding that the dependence of alkali-silica expansion of the amount of introduced additives is parabolic and its optimal dosage in of terms of the probability of occurrence of alkali-silica reaction does not guarantee the achievement of the highest durability. Thus, the use of estimates of the potential reactivity of aggregates according to accelerated method of GOST 8269.0 does not assess the real impact of plasticizers additives on the alkali -silica expansion of the concrete due to the need to change the water-cement ratio , depending on the dosage of introduced additives;
3. Methodology of the Directive of German Committee of Reinforced Concrete allows stabilizing water-cement ratio, and therefore the influence of superplasticizers based on the ether polycarboxylate to the expansion of samples increases, as it increases the alkalinity of the pore fluid of the samples and porosity that promotes the alkali-silica reaction. The study revealed that the introduction of even 0,4% superplasticizers may lead to an increase of alkali-silica expansion.
4. While choosing the optimal amount of superplasticizers based on polycarboxylate it is necessary to assess not only its impact on the physical and mechanical properties of concrete, such as density, porosity, strength, but also the possibility of the alkali-silica expansion of the concrete.
References
1. Leemann A., Lothenbach B., Thalmann C. Influence of superplasticizers on pore solution composition and on expansion of concrete due to alkali-silica reaction. Construction and building materials, 2011. Vol. 25, pp. 344-350.
2. Lange A., Hirata T., Plank J. Influence of the HLB value of polycarboxylate superplasticizers on the flow behavior of mortar and concrete. Cement and concrete research. 2014. Vol. 60, pp. 45-50.
3. Jansen D., Neubauer J., Goetz-NeunHoeffer F., Haerzschel R.,. Hergeth W.-D. Change in reaction kinetics of a Portland cement caused by a superplasticizers -Calculation of heat flow curves from XRD data. Cement and Concrete Research. 2012, Vol. 42 (2), pp. 327-332.
4. Wang H., Gillott J.E. The effect of superplasticizers on alkali-silica reaction. In: Proceedings of the 8th international conference on alkali-aggregate reaction, Kyoto: Japan. 1989, pp. 187-92.
5. Morozova N.N., Khozin V.G., Mateyunas A.I. The problem of the alkaline corrosion in the Republic of Tatarstan and the ways of its solutions. Proceedings of the Kazan State Architectural University. 2005. No. 2. p. 58. (In Russian).
6. Morozova N.N, Mateyunas A.I, Khozin V.G., Zakharo-va N.A, Lygina T.Z. Internal corrosion of the concrete on aggregates on river deposits in Tatarstan. Stroitel'nye Materialy. 2005. No. 11, pp. 27-29. (In Russian).
7. Patent RF 2484036. Kopleksnaya organicheskaya dobav-ka dlya ingibirovaniya schelochnoy korrosii [Complex organic additive to inhibit of alkaline corrosion]. Rahimbaev Sh. M., Tolypina N.M., Bales A.A. Declared 30.12.2011. Published 10.06.2013. Bulletin No. 16. (In Russian).
8. Rahimbaev Sh. M., Tolypina N.M., Bales A.A. Influence of the polycarboxylate additives on the internal corrosion of the concerte. Innovative Materials and Technologies: Proceedings of the International Scientific-Practical Conference (XXscientific reading). Omsk. 2013, pp. 195-197. (In Russian).
20
май 2014
iA ®
