РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
ТА ХАРАКТЕРИСТИКА ВИКОРИСТАНИХ МАТЕРІАЛІВ
2.1. Обґрунтування вибору модифікаторів дрібнозернистого бетону
для підвищення водонепроникності та морозостійкості
Згідно з ДБН В.2.7-64-97 "Правила застосування хімічних добавок у бетонах і будівельних розчинах" до ущільнюючих (кольматуючих пори) відносяться такі добавки:
- поліамідна смола №89;
- діетіленгликолева смола;
- триетіленгликолева смола;
- сульфат алюмінію;
- сульфат заліза;
- хлорид заліза.
Їх ефективність оцінюється в підвищенні марки бетону за водонепроникністю на 2 ступеня і більше, підвищення корозійної стійкості бетону. Але, як зазначається в ДБН В.2.7-64-97 та роботах [94,95], при цьому спостерігається зниження міцності бетону.
Проведений огляд літератури (п.1.3) та оцінка рівня якості хімічних добавок для бетонів і композицій для відновлення, що використовуються в меліоративному будівництві [113] показав, що для підвищення водонепроникності бетону максимальну ефективність [73,74] мають сучасні модифікатори, найпоширенішими з яких в Україні є системи:
- Пенетрон (Penetron), виробництва Пенетрон-Росія, фіалу Penetron International Ltd (США), ТУ 5775-001-39504194-96;
- Ксайпекс (Xypex), виробництва фірми Xypex Chemical Corporation (Канада);
- Віатрон (Viatron), виробництва ВАТ "Виа-Телос"(tm), Харків (Україна), ТУ У 26.6-31634788-001-2001.
З метою порівняння ефективності та технологічності при використанні вищеназваних систем для гідроізоляції бетону були проведені попередні експериментальні дослідження.
В якості "еталонного" використано дрібнозернистий бетон з дозуванням цементу 700 кг/м3. Використовувався сульфатостійкий портландцемент марки 400 Амвросіївського цемзаводу, пісок кар'єрний з модулем крупнисті 2.8, митий. В/Ц суміші 0.45 (315 літрів води на м3 бетону).
Цей состав модифікувався добавками трьох вищезазначених систем в кількості, яка рекомендується за літературними даними як оптимальна.
Перша серія (Пенетрон) модифікувалася добавкою Пенетрон Admix в кількості 2 % від маси цементу (14 кг/м3).
Друга серія (Ксайпекс) модифікувалася добавкою Xypex Admix C-2000 теж в кількості 2 % від маси цементу (14 кг/м3).
Таблиця 2.1.
Механічні властивості дрібнозернистого бетону, модифікованого сучасними добавками, які підвищують водонепроникність та морозостійкість.
СеріяВид бетонуМіцність при стиску Rc (МПа)Водонепроникність W (МПа)Морозостійкість F (цикли)0еталонний бетон46.66300Iз Пенетрон Admix46.910400IIз Ксайпенс Admix C-200047.110400IIIз Віатрон47.08350
Третя серія (Віатрон) модифікувалася добавкою Віатрон в кількості 17 кг/м3 (2.4% від маси цементу).
Для всіх трьох серій та для еталонного бетону були визначені значення водонепроникності, міцності при стиску та морозостійкості у марочному віці. Результати наведені у таблиці 2.1.
Таким чином можна сказати, що всі три порівняні модифікатори бетону не впливають на міцність бетону. Проте Пенетрон Admix та Ксайпенс Admix показали набагато більшу ефективність у підвищені водонепроникності та морозостійкості, ніж Віатрон.
Слід зазначити, що всі досліджені системи для гідроізоляції бетону мають серед номенклатури виробів не тільки добавки, а й склади для покриттів по бетону [73,75]. Подібні покриття доволі широко застосовуються для підвищення водонепроникності існуючих конструкцій. "Пенетрон" (суміш для зовнішньої гідроізоляції) в порівнянні з "Ксайпекс концентрат" показує дещо більшу технологічність в умовах робіт на гідротехнічних спорудах меліорації. Зокрема, перед нанесенням "Ксайпекс концентрат" рекомендується обробка поверхні бетону 5% розчином соляної кислоти, що не можна робити, наприклад, в гідротехнічних тунелях та резервуарах з питною водою.
Таким чином, в нашому дослідженні в якості сучасного модифікатору, який підвищує водонепроникність та морозостійкість бетону, обрано Пенетрон Admix.
Іншим модифікатором бетону на першому етапі дослідження було обрано рідке скло. Цей матеріал багато років застосувався у вітчизняній практиці для підвищення водонепроникності бетону [10,114-116]. Проте ефективність цього модифікатора рідко оцінювалася за умов рівної технологічності суміші.
На сучасному етапі розвитку матеріалознавства композити на основі портландцементу з якісними технологічними та фізико-технічними характеристиками неможливо уявити без пластифікаторів [48,57]. Вищезгаданий ДБН В.2.7-64-97 класифікує як пластифікатори першої групи (суперпластифікатори) добавки С-3, Дофен, 10-03, МФ-АР, НКНС 40-03 та СМФ. В наших дослідженнях обрано розріджувач С-3. Цей пластифікатор широко використовувався та добре себе показав при виробництві бетону для гідротехнічних тонкостінних споруд [117,118]. Окрім того, накопичений багатий досвід в застосуванні С-3 для цементних бетонів [47,59,60], та в використанні цього суперпластифікатору в складі різноманітних комплексних добавок [66-68].
Відомо, що якість заповнювачів значною мірою визначає фізико-механічні властивості бетону. Для дрібнозернистого бетону, який має крупність заповнювача до 5 мм, основною інтегральною оцінкою типу піску служить модуль крупності. Також важливим показником є відсоток мулу в піску, але при будівництві гідротехнічних споруд меліорації з метою покращення якості бетону він зводиться практично до нуля, тому що пісок промивається. Також відомо, що в Україні існує певний дефіцит крупного піску, а за рахунок підбору суміші пісків можна значно підвищити якість композитів [119,120].
У межах даної роботи був накопичений матеріал про властивості пісків, які найбільш широко використовуються у будівництві на півдні України. На основі цього матеріалу складено таблицю 2.2.
Тому на другому етапі додатково досліджувався вплив зернового складу піску на механічні властивості, водонепроникність та морозостійкість модифікованого бетону.
Зміна зернового складу піску досягалася використання