РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Сопоставительные характеристики качества бетонов на основе серийных модификаторов
Решение задачи выбора типа модификатора для производства высокопрочных бетонов на основе добавок, серийно выпускаемых производителями разных стран, осуществлено путем проведения специального методического эксперимента. Сравнивались характеристики показателей качества бетонов на основе серийных модификаторов марки МБ и бетонов на основе дисперсных пуццолановых добавок из отходов промышленности в сочетании с эффективными суперпластификаторами.
Характеристика исходных материалов. В качестве вяжущего в данной части исследований применяли промышленный портландцемент марки ПЦ II/Б-Ш-500 Амвросиевского цементного комбината. Минеральные добавки (наполнители): микрокремнезем из отвальных шламов Стахановского завода ферросплавов, получаемый при мокрой очистке газов; зола-унос Зуевской ТЭС; золо-шлаковая смесь Углегорской ТЭС. Химический состав минеральных добавок приведен в табл. 2.1.
Заполнители - песок кварцевый Просяновского карьера с модулем крупности Мк =1,9; промытый отсев дробления гранитного щебня фракции 0,14...5,0 мм (насыпная плотность ?н = 1355 кг/м3, межзерновая пустотность Vпуст = 44,5%).
В качестве суперпластификаторов применяли следующие добавки:
- С-3 - продукт конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида (в виде сухого порошка), производство - Россия;
- Woerment FM-794 - поликарбоксилатный эфир (в виде раствора с концентрацией 41% и плотностью 1,06 г/см3), производство - Германия.
В качестве эталонного органоминерального комплекса принят модификатор серии МБ (МБ 10-01), производство - Россия.
Составы бетонных смесей представлены в табл. 2.2. За базовый принят состав №1, воспроизведенный согласно [43].
Приготовление бетонных смесей осуществлялось вручную в стальных сферических чашах по традиционной технологии. При изготовлении составов №7 и №12 дисперсный наполнитель в виде конденсированного микрокремнезема предварительно перемешивали в растворе суперпластификатора (30 мин). Полученную пульпу добавляли в бетонную смесь на последней стадии ее приготовления. Удобоукладываемость бетонных смесей определяли на встряхивающем столике по расплыву конуса согласно ГОСТ 310.4-81. После определения удобоукладываемости смесей изготавливали образцы-кубы с размером ребра 70 мм в стальных формах. Образцы твердели при температуре +18? ? 2?С и относительной влажности воздуха не менее 90%.
Характеристики свойств бетонных смесей (водотвердое отношение - В / (Ц + Н), диаметр расплыва конуса) и прочности бетонов (предел прочности при сжатии в возрасте 7 и 28 суток нормального твердения) приведены в табл. 2.3.
Анализ результатов опытов свидетельствует о следующем. При использовании в базовых составах бетона (составы №1 и №3) комплексного модификатора МБ 10-01 достигнута прочность бетона в проектном возрасте, равная 60 МПа. Этот показатель значительно уступает прочностным характеристикам бетона (111 МПа), приведенным в [43]. Отмеченное снижение прочности объясняется, прежде всего, более высоким показателем водотвердого отношения (0,3 по сравнению с 0,235), за счет чего в опыте достигались сопоставимые показатели подвижности бетонных смесей. Согласно [23] эффективными являются такие органо-минеральные комплексы, которые в зависимости от строения неорганического носителя и молекул ПАВ, степени модифицирования сорбента и прочности закрепления
Таблица 2.1
Химический состав минеральных наполнителей
Наименование наполнителяСодержание оксидов, %SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OSO3ПППЗола-унос59,4822,418,253,081,300,802,96?0,010,45Зольная составляющая ЗШС53,6021,7915,392,521,000,742,08?0,011,27Шлаковая составляющая ЗШС55,6622,4015,002,101,600,782,26?0,010,02Микрокремнезем81,801,563,001,120,20-0,563,577,23
Таблица 2.2
Составы бетонных смесей
Наименование компонентаРасход компонентов, кг/м3, для составов123456789101112Портландцемент762762762762762762762762762762762762Песок13561356--1356135613561356-102510251356Отсев дробления щебня--13561356--------Модификатор МБ 10-0175-75-75---757575-Зола-унос-------117----Микрокремнезем-----117117----117Золо-шлаковая смесь--------1356---Зола (ЗШС)----------333-Шлак (ЗШС)---------333--Вода, л250200250200220267267225267275258254С-3-23-238,32320,827,6----FM-794, л-----------25
органических веществ на поверхности твердой фазы проявляют способность отщеплять органическое вещество в требуемый технологический период времени. Это обеспечивает дифференцированное воздействие на реологические свойства бетонных смесей, скорость гидратации вяжущего, процессы синтеза новообразований. В нашем случае, вероятно вследствие ручного способа перемешивания бетонных смесей, не было достигнуто полного отщепления закрепленного на микрокремнеземе суперпластификатора С-3, что вызвало необходимость увеличения расхода воды затворения для достижения требуемой удобоукладываемости смеси.
Таблица 2.3
Свойства бетонных смесей и бетонов
№ составаСвойства бетонных смесейПрочность бетона, МПа,
в возрастеВ / (Ц + Н)dраспл., мм7 суток28 суток10,3021057,361,320,26215062,258,030,3023050,357,040,26218051,459,050,26320056,568,060,30418036,448,970,30421041,950,180,25623051,447,190,31924034,566,0100,32919041,367,1110,32924052,161,4120,31720554,777,7
В то же время использование суперпластификатора С-3 в виде самостоятельной добавки без минеральной подложки даже в повышенной дозировке (3 % от массы Ц) при пониженном значении В/Т = 0,262 (составы №№ 2, 4) не о