САМОУПЛОТНЯЮЩИЙСЯ БЕТОН С РАЗЛИЧНЫМИ ДОБАВКАМИ – ГИПЕРПЛАСТИФИКАТОРАМИ

Альшин В.А.,

к.т.н. Ефимов С.Н., ОНИЛ «Цемент» МАДИ

 

Что такое самоуплотняющийся бетон? Самоуплотняющийся бетон – это материал, который способен уплотняться под действием собственного веса, целиком заполняя форму даже в густоармированных конструкциях.

 

История применения самоуплотняющегося бетона началась в Японии (проф. Окамура с сотрудниками). Затем он был более детально исследован в Германии Вольфгангом Браммесхубером и его коллегами. С начала 2000-х годов данная технология используется в России [1]. В качестве примеров использования данного вида бетона можно привести следующие объекты: Левада центр, мост на остров Русский, Алабяно-Балтийский тоннель, 2-ая Ленинградская атомная электростанция, Нововоронежская атомная электростанция, нефтяная платформа “Приразломная”.

 

Помимо указанных конструкций, использование самоуплотняющегося бетона, на наш взгляд, актуально в опорах для многоярусных путепроводов, а также для опор мостов и эстакад, арматурные стержни у которых расположены на расстоянии 5-7 см друг от друга, т.е. такое расположение не даёт возможности уплотнять подобную конструкцию с помощью глубинного вибратора. Навесные же вибраторы при значительной толщине конструкции неэффективны.

 

Самоуплотняющаяся бетонная смесь способна заполнять даже незначительные пустоты при соблюдении заданного расплыва конуса, т.е. бетонная смесь как бы растекается по поверхности, заполняя весь объём густоармированного конструктивного элемента.

 

В лаборатории ОНИЛ «Цемент» изучаются свойства самоуплотняющихся бетонных смесей и бетонов. Известно, что для производства качественной самоуплотняющейся бетонной смеси, помимо компонентов традиционных бетонов необходимо введение в смесь:

  1. Микронаполнителя - молотый известняк, молотый граншлак, микрокремнезём, зола ТЭЦ, его присутствие увеличивает поверхность мелких фракций бетонной смеси - для предотвращения водоотделения.
  2. Добавки гиперпластификатора, отличающейся повышенным пластифицирующим эффектом (до 40%) - для компенсации роста водопотребности. Например, гиперпластификаторы компаний Sika или BASF.

 

Опытами установлено, что смеси относительно небольшого расплыва конуса типа SF1, т.е. 55-65 см могут быть приготовлены с использованием щебня фракции 5-20 мм. Для более высоких показателей расплыва конуса SF2 (66-75 см) и SF3 (76-85 см)[3], во избежание расслоения смесей, нужно использовать фракцию щебня 5-10 мм. Это подтверждает опыт производства комбината “ООО ПКФ СтройБетон”. Опыт работы с СУБами показывает, что для предотвращения расслоения эффективны стабилизаторы для бетонных смесей (например, Centrament) в дозировке несколько десятых долей процента от массы цемента. Производственный опыт свидетельствует, что стабилизаторы целесообразно вводить в смесь при требуемом расплыве конуса более 60 см.

 

Исследования лаборатории ОНИЛ «Цемент», а также учёных РХТУ им. Менделеева и специалистов Мостовой инспекции говорят о том, что в присутствии гиперпластификатора и микронаполнителя в составе СУБ возникает более плотная мелкокристаллическая структура цементного камня. Это обеспечивает повышенные строительно-технические свойства самоуплотняющейся бетонной смеси и бетона по сравнению с традиционными бетонами при равных расходах цемента.

 

 
При использовании гиперпластифицирующих добавок происходит удорожание бетонной смеси на 400 - 600 руб. за м3, стоит отметить, что добавку нужно очень точно дозировать и корректировать состав при замене цемента и заполнителей. Все это сдерживает применение СУБ. Цель экспериментальной части проводимых нами работ заключалась в попытке удешевления производства СУБ без ухудшения строительно-технических свойств бетона. В качестве аналога добавки гиперпластифицирующей Sika-Viscocreate 20 Gold производства Sika (при рыночной стоимости более 100 тыс. руб за тонну), была взята добавка Полигран П4 производства ООО “НИЦ Полигран” (стоимостью 65-80 тыс. руб. за тонну в зависимости от условий поставки). Проведены испытания для сравнения свойств бетонных смесей, кинетики прочности и физико-механических свойств полученных бетонов.Опыт производства СУБ в РФ говорит о том, что данный вид бетона на 20-25% дороже традиционного. Однако, в отдельных случаях (конструкции сложной геометрической формы, густоармированные изделия) произвести качественный бетон плотной структуры с требуемыми строительно-техническими свойствами без СУБ технически невозможно.

 

Полученные результаты представлены в табл.1.

 

Таблица 1. Составы бетонных смесей и кинетика прочности бетонов при сжатии.

№ п/п Состав бетонной смеси, кг/м3 Наименование и дозировка добавки, кг/м3 Р.К., см Средняя плотность смеси, кг/ Предел прочности бетона при сжатии, МПа. Нормальное твердение в возрасте, сyт.
  Ц МП П Щ В/(В/Ц)       1 2 7 28
1 352 149 965 777 172/0,49 Sika-viscocreate 20 Gold, 4 60 2419 16,2 33,4 51,2 60,8
2 350 145 900 830 175/0,50 Полигран П4, 3,7 55 2404 18,0 31,1 48,2 59,8
3 351 149 968 772 176/0,50 Полигран П4, 3,5 52 2420 17,8 32,0 48,0 60,3

 

В работе использовался Портландцемент ПЦ-500-Д0-Н производства Lafarge Holcim, микронаполнитель – минеральный порошок МП-1, песок Мкр=2,6, щебень гранитный фр. 5-20мм (4% зерен более 20мм), добавка Sika-Viscocreate 20 Gold производства Sika и добавка Полигран П4 производства ООО “НИЦ Полигран”.

 

Пробными экспериментами установили, то увеличение содержания минерального порошка более 150 кг/, резко уменьшается сохраняемость удобоукладываемости бетонных смесей.

 

Полученные в лаборатории результаты свидетельствуют о целесообразности применения добавки Полигран П4 производства ООО “НИЦ Полигран” взамен Sika Viscocreate 20 Gold при производстве самоуплотняющихся бетонных смесей и бетонов. Строительно-технические свойства полученных смесей и бетонов с добавкой Полигран П4 практически не уступают СУБам с добавкой Sika. В ближайшие время планируется провести сравнительное испытание бетонных смесей с двумя указанными гиперпластификаторами на морозостойкость.

 

Список литературы

  1. Ефимов С.Н., Суханов М.А., Глубоков Е.В., Тарасова А.Ю. Самоуплотняющиеся бетоны. Реальность и перспективы. 72 научно-методическая и научно-исследовательская конференция МАДИ, 2014. Секция «Цементные бетоны», с 18-25.
  2. Ефимов С.Н., Суханов М.А., Мелкозернистые самоуплотняющиеся бетоны. 73 научно-методическая и научно-исследовательская конференция МАДИ, 2015. Секция «Цементные бетоны», с 17-20.
  3. Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС) Стандарт организации «Добавки на основе эфиров поликарбоксилатов для изготовления вибрационных и самоуплотняющихся бетонов» СТО 70386662-306-2013. Издание 2, Москва, 2013.