На современном этапе развития производства товарного бетона, сборных бетонных и железобетонных конструкций остро стоит проблема по снижению расхода цемента, улучшению строительно-технических характеристик бетонов и изделий на их основе.
Решение этих задач возложено на добавки в бетон, рынок которых растет с каждым годом. При этом механизм действия добавок зависит от многих факторов, таких как вид цемента, его минералогический состав, качество заполнителя, наличие других добавок в бетоне и т. д. Поэтому крайне важно перед внедрением добавки в производство изучить ее поведение в бетоне в лабораторных условиях.
В Испытательно-исследовательском центре строительных материалов изделий и конструкций ГУП «НИИМосстрой» за последнее время был накоплен значительный опыт по испытаниям различных видов добавок, на цементах, использующихся на стройках Москвы и Подмосковья.
Пластификаторы — добавки номер один
Пластифицирующие добавки — самый широко применяемый вид добавок на сегодняшний день. Они применяются как в производстве товарного бетона, так и для производства железобетонных конструкций. Водоредуцирующий эффект, обусловленный действием добавок, позволяет снижать водоцементное отношение до 30 %, увеличивает водонепроницаемость, снижает пористость, повышает плотность бетонной смеси.
На базе испытательного центра были проведены испытания целого ряда пластифицирующих добавок, таких как: «Химком Ф-1», «Хидетал-ГП-9?», Суперпласт С-3, Реокон и Супранафт, Herocrete C, Stacheplast 131.1, ViscoCrete, Полипласт СП-1, «Линамикс СП-180», «Реламикс».
Испытания добавок проводились в соответствии с ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности». В таблице представлены результаты испытания пластификатора «Химком Ф-1». Испытания проведены в испытательно- исследовательском центре СМИиК ГУП «НИИМосстрой».
Что показали тесты
По данным таблицы видно, что введение добавки «Химком Ф-1» в состав бетона в количестве 0,4 % от массы цемента позволяет увеличить подвижность бетонной смеси от П1 до П5, при этом прочность образцов основного состава с добавкой в возрасте 28 сут. нормального твердения и после ТВО выше прочности образцов контрольного бездобавочного состава на 15 % и 6 %, соответственно.
Хорошие результаты показывает добавка «Хидетал-ГП-9?»: введение в состав бетона в количестве 1 % от массы цемента позволяет снизить расход воды на 25 % по сравнению с контрольными составами, при сохранении марки по подвижности П3 и П1. При этом наблюдается повышение прочности бетона водоредуцированных составов во все сроки твердения и после ТВО. Снижение водопотребности бетонной смеси с добавкой «Хидетал-ГП-9?» позволяет также повысить морозостойкость (на 2 ступени) и водонепроницаемость (на 4 ступени) бетона, по сравнению с контрольным составом.
Добавки «Линамикс СП-180» и «Реламикс» обладают комплексным действием: помимо пластифицирующего эффекта оказывают влияние на скорость гидратации цемента, выступая в роли ускорителя («Реламикс») и замедлителя («Линамикс СП-180») твердения.
Разные цементы — разные эффекты
Помимо стандартных испытаний в испытательно-исследовательском центре проводятся работы по изучению действия добавок на различные виды цементов. В частности, была проведена работа по исследованию влияния пластифицирующих добавок на основные свойства бетонных смесей и бетонов на основе цементов ЦЕМ I 42,5 Н, изготовленного с интенсификатором помола, и ЦЕМ I 42,5 Н без интенсификатора помола. В качестве добавок были использованы: ЛСТ, С-3 и Sika ViscoCrete 5 New.
Проведенные испытания показали, что водопотребность смесей на основе цемента с интенсификатором помола ниже, из чего следуют более высокие, чем на цементе без интенсификатора помола, прочностные показатели. Причем разница в водопотребности смесей наиболее заметна на контрольных составах без добавок и составах с применением суперпластификатора Sika ViscoCrete 5 New — 25 и 20 литров воды, соответственно. В составах с добавками ЛСТ и С-3 разница в расходе воды незначительна.
Стена под микроскопом
Кроме физико-механических испытаний совместно с РХТУ им. Д.И. Менделеева было проведено исследование микро- и макроструктуры бетонов методом растровой электронной микроскопии. Электронно-микроскопический анализ выполнен на сканирующем электронном микроскопе TESLA BS-300. Для сравнения структуры образцов вначале рассматривали контактную зону «заполнитель — цементный камень» при разном увеличении, а затем анализировали структуру вяжущего.
На рисунке приведена структура бетонного образца, полученного на основе цемента с интенсификатором помола, в качестве пластификатора был использован Sika ViscoCrete 5 New.
Рисунок: Структура образца бетона на основе цемента ЦЕМ I 42,5 Н с интенсификатором помола и пластификатором ViscoCrete 5 New
 |
 |
| а) х1000 | б) х2000 |
Результаты проведенных исследований бетонных образцов показали, что структура бетона на портландцементе ЦЕМ I 42,5 Н с интенсификатором помола при введении всех изученных пластифицирующих добавок значительно плотнее, чем структура бетона на портландцементе ЦЕМ I 42,5 Н без интенсификатора помола. Четкой контактной зоны «заполнитель — цементный камень» практически нет. Оценивая действие различных пластифицирующих добавок на монолитность структуры бетонов, в порядке ухудшения монолитности структуры их можно расположить в следующей последовательности: Sika ViscoCrete 5 New -> ЛСТ -> С-3. Заполнитель в бетоне на основе портландцемента ЦЕМ I 42,5 Н без интенсификатора чаще покрыт шубой гидратных новообразований. Существует четкая контактная зона «заполнитель — цементный камень».
Валентина Афанасьева, зам. директора по качеству и экологии ГУП НИИ «Мосстрой», к.т.н.,
Александр Бойко, руководитель испытательно-исследовательского центра СМИиК ГУП «НИИМосстрой»
