Исследование прочности бетона с комплексной добавкой
, ,
Институт физико-технических проблем Севера им. СО РАН, г. Якутск
Приведены результаты экспериментальных исследований прочности бетона на местных материалах с комплексной добавкой НН+ПФМ-НЛК, подвергнутого замораживанию на ранних стадиях твердения.
В настоящее время для изготовления монолитных бетонных и железобетонных конструкций в зимнее время якутскими строителями применяются бетоны с комплексными добавками НН + С-3 и НН + ПФМ-НЛК. При этом комплексная добавка НН + ПФМ-НЛК, как правило, обеспечивает более высокие показатели морозостойкости бетона. Однако в настоящее время отсутствуют экспериментальные данные о критической прочности бетона с этой комплексной добавкой.
Вышеуказанные экспериментальные данные необходимы для решения технологических задач в зимнем бетонировании. Например, для установления оптимальной дозировки противоморозного компонента добавки, для расчета технологических параметров разогрева, обогрева, прогрева и остывания бетона, а также прогнозированию температурного режима выдерживания бетона конструкции в опалубке.
Комплексная добавки НН+ПФМ-НЛК состоит из противоморозного компонента – НН (нитрит натрия) и модификатора ПФМ-НЛК – добавка, обеспечивающая воздухововлекающее и пластифицирующее действие. В качестве контрольного состава принят состав бетона с добавкой 0,7% ПФМ-НЛК. Для сравнительных испытаний принят состав бетона с добавкой 4%НН+0,7С-3, который также используется в Якутии. С-3 – суперпластификатор. Концентрация противоморозной добавки НН бралась 2, 4 и 8% от массы цемента.
Для определения прочности изготавливались образцы-кубы 10х10х10 см. В первой партии образцы твердели в камере нормально-влажностного хранения. Прочность бетонов нормального хранения определяли через 1, 3, 7 и 28 суток. Во второй партии образцы замораживались при температурах -20 0С и -40 0С в течение 24 часов в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток. Затем до 28 суток твердели в камере нормального твердения. По истечении этого срока определялась прочность этих образцов. Результаты испытаний бетонов на прочность, приведены на рис. 1 - 4.
Анализ полученных результатов показывает, что все составы бетонов, твердеющие в нормально-влажностных условиях и бетоны, подвергнутые воздействию отрицательной температуры на ранних стадиях твердения, практически набирают одинаковые прочности (рис. 1-2). Для бетонов, твердеющих в нормально-влажностных условиях, наблюдается максимум значений прочности при концентрации противоморозного компонента 2%. Предыдущими нашими исследованиями было установлена оптимальная концентрация НН равная 4%, при которой наблюдался максимум значений плотности и минимум значений капиллярной пористости для бетонов, содержащих только НН. По-видимому, смещение максимума происходит за счет введения модификатора ПФМ-НЛК. Повышение содержания НН замедляет темпы набора прочности на всех этапах его твердения. Введение НН в количестве 2 и 4% интенсифицирует твердение бетона на начальном этапе. В семи суточном возрасте все бетоны с комплексными добавками набирают практически 83,8-89% от R28. При этом, конечная прочность бетонов за исключением бетона с комплексной добавкой 8%НН+0,7%ПФМ-НЛК практически одинакова.
Рис. 1. Влияние концентрации противоморозной добавки на прочность
бетона нормального твердения с добавкой НН+0,7ПФМ-НЛК
X – 28 сут; ▄ - 7 сут; ● – 3 сут; ▲ – 1 сут.
Рис. 2. Кинетика набора прочности бетона с комплексными добавками,
твердеющего в нормально - влажностных условиях
▲ – 0,7%ПФМ-НЛК; ● – 2%НН+ПФМ-НЛК; ■ -4%НН+ПФМ-НЛК;
+ - 8%НН+ПФМ-НЛК; X -4%НН+0,7%С3
Результаты испытаний на прочность бетонов, подвергнутых замораживанию при температурах -20 0С и -40 0С приведены в таблице и на рис.3-4. Анализируя полученные результаты видно, что прочности бетонов подвергнутых замораживанию при температуре -20 0С и -40 0С практически набирают те же прочности, что и бетоны, твердеющие в нормально-влажностных условиях. Незначительный недобор прочности наблюдается у бетонов, подвергнутых воздействию в суточном возрасте. При этом у бетона без НН недобор прочности составил 12,7%, что указывает на то, что бетоны с противоморозной добавкой (НН) менее уязвимы воздействию отрицательных температур. Сравнение прочностей бетонов подвергнутых однократному замораживанию при температуре -20 0С и -40 0С с прочностью бетонов, твердеющих в нормально-влажностных условиях показывает, что прочность у последних ниже за исключением состава бетона 4%НН+0,7%ПФМ-НЛК, замороженного в 28 суточном возрасте. Подобные результаты были нами получены и ранее для бетонов содержащих только НН. Кроме того, данные о нейтральном или положительном влиянии однократного замораживания на величину прочности отмечали и другие авторы [2,3]. Заметно небольшое уменьшение прочности для бетонов с комплексной добавкой по сравнению с бетонами состава 4%НН+0,7% С3. Это уменьшение можно связать с тем, что комплексная добавка НН+ПФМ-НЛК кроме пластифицирующего действия обладает еще и воздухововлекающим, тем самым, увеличивая общую пористость и, следовательно, уменьшая прочность.
Концентрация противоморозной добавки так же влияет на величину прочности. Повышение дозировки противоморозной добавки до 8% снизило начальные темпы твердения бетона, не подвергнутого воздействию отрицательных температур. При этом прочность такого бетона с концентрацией противоморозной добавки 4% и 2% выше прочности бетона с 8% концентрацией. Для бетонов с комплексной добавкой 8%НН+0,7%ПФМ-НЛК, подвергнутых воздействию отрицательных температур в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток, в 28 суточном возрасте прочность на 60% выше прочности бетонов, не подвергнутых воздействию отрицательных температур. В то же время их прочность практически одинакова с прочностью бетонов с добавками 2%НН и 4%НН, как подвергнутых замораживанию, так и без.
Рис. 3. Кинетика набора прочности бетона с комплексными добавками,
подвергнутого замораживанию при температуре -20 0 С
▲ – 0,7%ПФМ-НЛК; ● – 2%НН+ПФМ-НЛК; ■ -4%НН+ПФМ-НЛК;
+ - 8%НН+ПФМ-НЛК; X -4%НН+0,7%С3
Рис.4. Кинетика набора прочности бетона с комплексными добавками,
подвергнутого замораживанию при температуре -40 0 С
▲ – 0,7%ПФМ-НЛК; ● – 2%НН+ПФМ-НЛК; ■ -4%НН+ПФМ-НЛК;
+ - 8%НН+ПФМ-НЛК; X -42%НН+0,7%С3
Все это говорит о том, что процесс формирования благоприятной поровой структуры бетонов, которая в свою очередь определяет прочность бетонов, зависит от состава бетона, т. е. наличия добавок и их концентрации.
ЛИТЕРАТУРА
, , Влияние концентрации противоморозной добавки на поровую структуру бетона. //Наука - производству. – 2003. № 8. С. 30-31. Фазовые превращения воды, гидратация и твердение цемента и бетона на морозе. //Зимнее бетонирование и тепловая обработка. М - Стройиздат, 1975. С. 26-58. , , Экспериментальное исследование прочности бетона с комплексной добавкой. //Строительные материалы - №4. 2012. - С.70-72.