УДК 691.54
Зырянов Ф.А., Королев А.С., Трофимов Б.Я.
Южно-Уральский Государственный Университет
Ускорение твердения бетонов является, пожалуй, наиболее перспективной и необходимой задачей исследования, так как позволит увеличить рентабельность производства. Проведенными исследованиями на кафедре «Строительных материалов» ЮУрГУ была доказана перспективность введения небольших дозировок тонкомолотых цементов с добавками пластификаторов с целью ускорения твердения портландцемента и бетона на его основе.
Исследование влияния добавок вяжущего низкой водопотребности на кинетику набора прочности цементной композиции показало, что при введении добавки в состав вяжущего в количестве 10…20 % наблюдается интенсивный рост прочности композиционного вяжущего (рис 1). При большем содержании ВНВ в составе вяжущего (до 70 %) значительно снижается рост прочности в первые сутки, поскольку свойства ВНВ, как быстротвердеющего вяжущего, становятся более преобладающими по отношению к рядовому цементу. При содержании ВНВ близкому к 100 % свойства вяжущего становятся близкими к свойствам ВНВ.
На рис. 1 приведены результаты исследования влияния ВНВ, изготовленного путем домола рядового цемента ПЦ 400 Д20 Коркинского цементного завода в виброистирателе в течение 60 сек с суперпластификатором С-3, при введении его в ПЦ 400 Д20 Коркинского цементного завода. Как показали результаты исследований, проведенных в ЮУрГУ, цементы на основе клинкера Коркинского цементного завода характеризуются достаточно низкой скоростью набора прочности в ранние сроки.
Для интенсификации набора прочности в ранние сроки можно предположить, что необходимо использовать добавки ВНВ, изготовленного на основе цементов с более интенсивной гидратацией в ранние сроки. Так по результатам предварительных испытаний более активными в ранние сроки являются цементы, изготовленные с использованием клинкеров Катав-Ивановского и Невьянского цементного завода.
Для определения влияния различных ВНВ были изготовлены вяжущие низкой водопотребности из цементов ПЦ 500 Д0 Катав-Ивановского и Невьянского цементных заводов путем домола в вибромельнице в течение 60 сек с дозировкой суперпластификатора С-3 1,0 %
Результаты исследования влияния ВНВ на нормальную густоту цементного теста представлены на рис. 2.
Из рис. 2 видно, что при введение ВНВ, изготовленного из цементов ПЦ 500 Д0 Невьянского и Катав-Ивановского цементных заводов, нормальная густота цементной композиции выше относительно композиции, полученной при использовании ВНВ из цемента ПЦ 400 Д20 Коркинского цементного завода. Увеличение нормальной густоты можно объяснить более высокой удельной поверхностью исходных цементов ПЦ 500 Д0 и минералогическим составом клинкера.
При смешивании различных цементов может наблюдаться неравномерность изменения объема цементного теста. В нашем случае при смешивании различных ВНВ с цементом неравномерность изменения объема не наблюдалось (рис. 3).
Результаты исследования влияния ВНВ на кинетику набора прочности представлены на рис. 4, 5, 6 и 7. Прочность цементной композиции определялось на образцах 20×20×20 мм. Образцы изготавливались из цементной теста нормальной густоты, которые первые сутки хранились в формах над водой, после распалубливания они хранились в воде при температуре 18±2 0С.
Результаты исследования цементных композиций на прочность в первые сутки показали, что наибольшей прочностью обладают вяжущие, в состав которых вводились до 20,0 % ВНВ, изготовленные из цемента ПЦ 400 Д20 Коркинского цементного завода с дозировкой суперпластификатора С-3 1,5 % от массы ВНВ. В более поздние сроки композиции, полученные при одинаковом содержании ВНВ и суперпластификатора С-3 в составе ВНВ, обладают наибольшей прочностью при использовании ВНВ на основе цементов марок ПЦ 500 Д0 Невьянского и Катав-Ивановского цементных заводов. Так относительный прирост прочности в возрасте 28 суток по отношению к контрольному составу составляет при использовании ВНВ изготовленного на основе Невьянского цемента 75 и 84 %, на основе Катав-Ивановского 81 и 93 %, а при использовании Коркинского 40 и 55 %.
Из рис. 4, 5 и 6 видно, что в поздние сроки твердения композиции с использованием ВНВ, изготовленных на основе цементов ПЦ 500 Д0 Невьянского и Катав-Ивановского цементных заводов имеют прочность значительно выше композиций изготовленных на основе ВНВ Коркинского цементного завода.
По результатам проведенной исследовательской работы можно сделать следующие выводы:
— при введении в состав цементной композиции ВНВ, изготовленного из цемента, отличающегося от основного цемента, нормальная густота композиции будет зависеть от удельной поверхности и гранулометрического состава ВНВ и рядового цемента;
— после первых суток твердения максимальный прирост прочности обеспечивается добавкой 20 % ВНВ из Коркинского ПЦ 400 Д20, домолотого с 1,5 % С-3. Это ВНВ характеризуется и минимальной водопотребностью;
— при использовании ВНВ, изготовленного из цемента, отличного от основной массы композиции не наблюдается неравномерность изменения объема;
— при использовании ВНВ, изготовленного из цементов с более интенсивной кинетикой набора прочности, цементные композиции обладают также более интенсивной кинетикой, по сравнению с композицией изготовленной с применением ВНВ на основе ПЦ 400 Д20 Коркинского цементного завода при одинаковой дозировки суперпластификатора С-3 1,0 % на массу ВНВ;
— марочная прочность цементных композиций с использованием ВНВ на основе Невьянского и Катав-Ивановского цементных заводов значительно выше контрольного состава (не менее 42 %) и композиций, полученных при использовании ВНВ на основе ПЦ 400 Д20 Коркинского цементного завода (не менее 20 %). Так же можно отметить, что при использовании ВНВ изготовленных на основе цементов Невьянского и Катав-Ивановского цементного завода есть возможность экономии суперпластификатора, как дорогостоящего материала, что в свою очередь будет способствовать снижению стоимости кубического метра бетона.
