Высокофункциональные бетоны c улучшенными эксплуатационными качествами

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Одной из актуальных проблем современного строительства является проблема обеспечения качества, эффективности и долговечности бетона и железобетона. Самым перспективным решением проблем и устранением недостатков бетона и железобетона является применение комплексных добавок, созданных для изменения их структуры, а, следовательно, и свойств. Для бетонов важно контролировать следующие характеристики: скорость набора прочности, прочность, трещиностойкость, морозостойкость, и многие другие важные характеристики для строительства и дальнейшей эксплуатации [1, 2].

В России высокофункциональные бетоны с улучшенными свойствами пока что были недостаточно оценены в связи с повышением стоимости строительства и относительной новизной. Но в наши дни рыночная экономика меняет сложившуюся ситуацию, во многих случаях на первое место встаёт не экономия на цементе, а получение действительно высокофункционального бетона, который способен быстро набрать раннюю прочность и в дальнейшем воспринимать повышенные нагрузки. На сегодняшний день обеспечение высокой прочности, водонепроницаемости бетона при воздействии на него агрессивных сред становится все более актуальным. При подборе нужных компонентов можно добиться даже снижения стоимости конечного продукта в связи со значительной экономией на цементе, а так же гораздо более коротких сроков строительства благодаря высокой скорости набора первичной и проектной прочности.

В последние несколько лет наблюдается тенденция все большего интереса к исследованиям, направленным на изменение характеристик строительных материалов с помощью эфиров поликарбоксилатов. Эта добавка считается одной из самых перспективных для изучения, разработки и дальнейшего использования как в панельном, так и монолитном строительстве. Использование добавок, основанных на эфирах поликарбоксилатов, содержащих в составе эффективные гиперпластификаторы, даёт возможность создать бетонную смесь, характеризующуюся высокой подвижностью, низким водоцементным соотношением и повышенной ранней прочностью. Однако вопросы влияния таких добавок на морозостойкость, процессы гидратации и структуру бетона остаются малоизученными. В связи с популярностью комплексных добавок на основе поликарбоксилатов в Европе и Америке, необходимо тщательно изучить поведение таких бетонов в России и оценить их потенциал в тяжелых условиях строительства [3].

Исследования применения эфиров поликарбоксилатов, содержащих в составе высокоэффективные гиперпластификаторы на основе поликарбоксилатов, были проведены множеством Российских и зарубежных ученых. На их трудах строится теоретическая и информационная база исследования данной темы. На сегодняшний день известно, что эфиры поликарбоксилатов позволяют повысить удобоукладываемость и добиться раннего набора прочности, что значительно ускоряет процесс монолитного строительства [4].

Эфиры поликарбоксилатов добавляются в пропорциях 0,1-1% от массы цемента. Известно, что введение комплексной добавки с правильно подобранным составом в бетонную смесь позволяет снизить водопотребность бетонной смеси на 27-30%, повысить прочность при сжатии: через сутки нормального твердения на 79-123%, через 28 суток на 32-66%. Так же повышается морозостойкость в 4-5 раз (с F150 до F800) и водонепроницаемость (с W4до W20) [5].

Использование бетонов, модифицированных комплексной добавкой в данный момент ограничено, в связи с высокими технологическими требованиями, а так же из за плохой адаптации к условиям естественного твердения в положительных и отрицательных температурах. [5]

Суперпластификаторы на основе эфиров поликарбоксилатов (PCE) были разработаны в 1980-1990-х годах и применялись в качестве добавок к самоуплотняющимся бетонам, а за последние 20 лет стали одними из самых эффективных и технологичных пластифицирующих добавок. С помощью них удалось значительно увеличить долговечность и физико-механические свойства бетона.

Рисунок 1. Темпы развития рынка PCE пластификаторов

Был проведен анализ перспективности добавок к бетону :

-MSF - противоморозная добавка, обладающая высокими пластифицирующими свойствами

-LSF - пластификаторы на основе лигносульфонатов

-BNS - пластификаторы на основе натриевого нафталинсульфоната

-PCE - пластификаторы на основе эфиров поликарбоксилатов

На рисунке 1 виден очевидный рост набора популярности PCE добавок на европейском рынке, по сравнению с другими. Преимущество PCE добавок в том, что они позволяют улучшить такие характеристики бетона как расплыв конуса, время затвердения и удобоукладываемость при раннем наборе прочности. Кроме того поликарбоксилаты, наряду с эффектами сульфанатов нафталина, обладают дополнительным преимуществом: структуры макромолекул полимера, которые скапливаются на поверхности частиц цемента, фактически берут на себя функции распорок, речь идет о пространственной (сферической) стабилизации.

Главные недостатком суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов является их чувствительность к минералогическому составу цемента и его заполнителя, а так же ко всякого рода примесям, например при наличии сульфатов или аллюминатов значительно сокращается время сохранения ими подвижности. Молекулы поликарбоксилатного суперпластификатора осаждаются прежде всего, на гидросульфоалюминатах, и дальнейшее фазообразование приводит к быстрой потере подвижности цементного теста за счет перекрывания зоны стерических эффектов. Применение поликарбоксилатных суперпластификаторов приводит к формированию гидратных фаз с повышенной основностью. На действие такого пластификатора может повлиять дисперсность и вид песка в качестве наполнителя. Из за своей химической структуры поликарбоксилат может внедриться в частицы глины в песке и потерять эффективность. [6]

Плохая гидратация цемента на начальных стадиях твердения является серьезным недостатком для получения качественного бетона. Для уменьшения отрицательных свойств пластифицирующих добавок , а так же для максимального использования их положительных качеств, применяется комплекс дополнительных добавок.

Основываясь на анализе отечественных и зарубежных исследований, можно сделать вывод, что несмотря на существующие недостатки и ограничения комплексные добавки на основе эфира поликарбоксилата при правильном подборе состава позволяют существенно повысить физико-механические свойства и долговечность тяжелого бетона.

Список литературы

бетон цемент суперпластификатор поликарбоксилат

1. Изотов В.С. Влияние добавок ускорителей твердення на свойства тяжелого бетона / В.С. Изотов, Р.А. Ибрагнмов // Строительные материалы, 2010, №3. - С. 35-37.

2. Изотов В.С. Бетон повышенной прочности, морозостойкосги и водонепроницаемости / В.С. Изотов, Р.А. Ибрагимов // Теория и практика. Повышение эффективности строительных материалов: материалы V Всеросс. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Пенза: ПГУАС, 2010. - С. 103-107.

3. Баженов, Ю.М. Модифицированные высококачественные бетоны / Ю.М. Баженов, В.С. Демьянова, В.И. Калашников. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. - 368 с.

4. Гамалий Е.А. Комплексные модификаторы на основе эфиров поликарбоксилатов и активных минеральных добавок для тяжелого конструкционного бетона: Автореф. диссертации канд. техн. наук: 05.23.05 / Елена Александровна Гамалий; ГОУ ВПО «ЮУрГУ». - Челябинск, 2009. - 22 с.

5. Ибрагимов Р.А. - Характер гидратации портландцемента с комплексной добавкой при различных условиях твердения / Р.А. Ибрагимов, В.С. Изигов, Савицкий К.А. // Новые материалы и технологии - 2010: Сб. материалов всеросс. научно-тех. конф. - Т. 1. - М.: ИЦ МАТИ, 2010. - С. 83-84.

6. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика / В.Г. Батраков. - М.: Высшая школа, 1998. - 768 с.

Размещено на Allbest.ru