Добавки в бетон для морозостойкости: Обзор добавок для защиты бетона

Содержание

Противоморозная добавка в бетон: описание и свойства

Возведение сборных бетонных и железобетонных конструкций, а также строительство монолитных конструкций не перестает наращивать свои темпы, но зачастую мастерам приходится столкнуться со спешкой, обусловленной приближающимся окончанием строительного сезона. Это объясняется эксплуатационными характеристиками цементного раствора, одной из которых является наличие жидкой фазы, способствующей непрерывному процессу гидратации и созревания состава. Если температура опускается ниже 5 градусов, происходит торможение фазы созревания бетона, а в случае достижения отрицательных значений он прекращается, что обусловлено кристаллизацией воды, входящей в состав цементного раствора.  Это приводит к разрушению структуры бетона, который становится непригодным к использованию. Несмотря на это, большинство мастеров, имеющих опыт работ в сфере монолитного строительства, сталкиваются с необходимостью продолжения цикла бетонных работ в зимнее время, в связи с чем, перед ними встает вопрос: «Как продлить жидкую фазу бетона, а, следовательно, и его жизнедеятельность. Для решения этой проблемы специалисты предлагают использовать противоморозные добавки в бетон, технические характеристики и основные разновидности которых будут рассмотрены в настоящей статье.

Содержание

  1. Противоморозные добавки в бетон: основные разновидности
  2. Преимущества и недостатки противоморозных добавок в раствор бетона
  3. Рекомендации по применению противоморозных добавок в бетон
  4. Дозировка и расход противоморозной добавки в бетон
  5. Противоморозная добавка в бетон своими руками
  6. Меры предосторожности при работе с противоморозными добавками

 

Противоморозные добавки в бетон: основные разновидности

Противоморозные добавки в бетон представляют собой химическое вещество в виде сухой смеси или раствора, которые, посредством вовлечения в процесс кристаллизации бетона максимального количества воды, ускоряют процесс гидратации бетонной смеси, способствуя затвердеванию бетона в условиях отрицательных температур. Однако основное предназначение противоморозной добавки заключается в поддержании жидкого состояния бетонного раствора и последующем ускорении его гидратации, существенно замедляющейся при отрицательных температурах.

Важно! Используя противоморозные добавки в бетон, важно помнить о том, что прочность бетона с противоморозными добавками в условиях отрицательных температур не превышает 30 % от максимально возможной проектной прочности, остальные 70 % прочности бетон набирает в процессе оттаивания. В связи с этим, конструкции, бетонирование которых происходило в зимний период времени, не должны подвергаться высоким нагрузкам.

В соответствии с химической основой различают следующие виды противоморозных добавок в бетон:

  • Антифриз;
  • Сульфаты;
  • Противоморозные добавки-ускорители.

Рассмотрим более подробно характеристики каждой представленной разновидности.

  • Антифриз представляет собой противоморозную добавку в бетон, способствующую уменьшению температуры кристаллизации жидкости, входящей в состав раствора, а также увеличивает или незначительно уменьшает скорость схватывания раствора. При этом он не оказывает никакого влияния на скорость формирования структур.
  • Добавки в бетон на основе сульфатов являются еще одним популярным противоморозным компонентом, обеспечивающим максимальную скорость образования плотного раствора. Характерной особенностью противоморозных добавок на основе сульфатов является активное выделение тепла, начинающееся после их добавления в раствор и сопровождающееся взаимодействием бетонного раствора с продуктами гидратации. В связи с тем, что добавки на основе сульфатов характеризуются прочным связыванием с труднорастворимыми соединениями, их нельзя использовать с целью понижения температуры замерзания рабочей смеси.
  • В основе действия противоморозных добавок-ускорителей лежит повышение степени растворимости силикатных компонентов цемента, которые, вступая в реакцию с продуктами его гидратации, образуют двойные и основные соли, снижающие температуру замерзания жидкостного компонента бетонного раствора.

Важно! Современные комплексные противоморозные добавки для бетона не только регулируют кинетику набора его прочности, но и корректирует его реологические свойства. Понижая температуру кристаллизации жидкостного компонента раствора, они сокращают сроки его первичного схватывания, оказывая влияние на затвердевания цементного камня и повышая его марочную прочность.

Существует несколько разновидностей добавок-ускорителей, каждая из которых обладает определенным набором химических и эксплуатационных свойств. Рассмотрим их более подробно.

Поташ  или карбонат кальция, представляющий собой кристаллическое вещество, является сильным противоморозным компонентом, существенно ускоряющим процесс схватывания и последующего затвердевания бетона. Как и любая противоморозная добавка, карбонат кальция снижает прочность бетонной конструкции, и чтобы максимально снизить это негативное влияние на постройку, специалисты рекомендуют сочетать поташ с тетраборатом натрия или сульфидно-дрожжевой бражкой, концентрация которых не должна превышать 30 %. В связи с тем, что карбонат кальция является потенциально опасным веществом, в процессе его эксплуатации необходимо соблюдать определенные меры безопасности;

Тетраборат натрия, также называемый бурой или сульфатно-дрожжевой бражкой, представляет собой смесь солей натрия, кальция, аммония или лигносульфоновых кислот. Специалисты рекомендуют добавлять данное вещество в качестве примеси при использовании карбоната кальция, что позволяет предотвратить потерю прочностных характеристик бетонных конструкций после их оттаивания. В противном случае можно наблюдать не только появления трещин в конструкциях, но и снижение их водонепроницаемости и морозостойкости. Таким образом, использование в качестве противоморозной добавки поташа без добавления тетрабората натрия снизит прочностные характеристики конструкции на 20-30 %;

Нитрит натрия – кристаллический порошок, используемый в качестве противоморозной добавки к бетонному раствору. Учитывая, что нитрит натрия представляет собой пожароопасное ядовитое вещество, в процессе его эксплуатации важно соблюдать предельно-допустимую концентрацию вещества, которая определяется опытным путем и обычно не выходит за пределы 0,1 – 0,42 л/кг цементного раствора, при условии, что температура окружающей среды составит от 0 до -25 градусов. На предприятии в процессе работы с нитритом натрия предельно-допустимая концентрация вещества на рабочем месте не должна превышать 0,005 мг/л. В соответствии с требования научно-исследовательского института бетона и железобетона, тара, которая использовалась для транспортировки, хранения и изготовления нитрита натрия, должна быть снабжена отметкой «ЯД». Запрещается совместное использование нитрита натрия и лигносульфоновых кислот, так как их взаимодействие сопровождается образованием отравляющих газов;

Формиат натрия – белый кристаллический порошок, также выполняющий функцию противоморозного ускорителя. В большинстве случаев используется совместно с лигносульфонатом нафталина для повышения водоредуцирующих и пластифицирующих характеристик. Формиат натрия является противоморозной добавкой в бетон, расход которой не превышает 2-6 % от общей массы цемента.

Важно! Кроме вышеперечисленных веществ, в качестве противоморозных добавок в условиях отрицательных температур могут использоваться формиат натрия на спирту, хлорид кальция,  аммиачную воду и мочевину.

Преимущества и недостатки противоморозных добавок в раствор бетона

Преимущества противоморозных добавок в бетон

  • Используя противоморозные добавки в бетон, вы сможете осуществлять бетонные работы на строительной площадке даже в зимний период времени;
  • В связи с тем, что противоморозные добавки повышают степень сцепления компонентов раствора, они значительно увеличивают прочность монолита;
  • Благодаря высокой прочности изделий, изготавливаемых с использованием противоморозных добавок в бетон, их можно использовать в промышленных целях;
  • Оказывают положительное влияние на долговечность смеси, продлевая срок эксплуатации здания;
  • Повышает пластифицирующие и стабилизирующие характеристики цементной смеси – использование бетона, обладающего повышенной пластичностью, позволяет изготавливать конструкции, которые не растрескаются после застывания рабочего состава;
  • Повышает морозостойкость бетонной смеси. Данный показатель особенно важен для бетона, предназначенного для возведения ответственных конструкций, например, опор мостов. В большинстве случаев он находится в прямой зависимости от плотности бетона. Более плотные марки бетона характеризуются большим количеством возможных циклов заморозки и оттаивания;
  • В отличие от альтернативных методов повышения морозостойкости бетона, использование противоморозных добавок характеризуется относительно низкой стоимостью;
  • Используя противоморозные добавки, вы значительно снизите риск усадочных деформаций бетонной монолитной конструкции;
  • Повышение влагонепроницаемости бетонных конструкций за счет заполнения пор пластифицирующими веществами, препятствующими проникновению воды;
  • Ускорение процесса застывания бетонного раствора – основной момент, благодаря которому раствор может «не бояться» холода;
  • Отдав предпочтение противоморозной добавке в бетон, вы надежно защитите используемую арматуру от коррозионных процессов, которые имеют места из-за воды, входящей в состав бетонного раствора.

Недостатки противоморозных добавок в бетон

  • Стремление увеличить надежность прочностных характеристик бетона, необходимо увеличивать расход цемента;
  • Отдельные компоненты, входящие в состав присадок, являются ядовитыми;
  • В некоторых случаях снижается заявленная мощность бетона;
  • В случае использования противоморозных добавок в бетон, снижается скорость набора прочностных характеристик бетонной конструкции.

Рекомендации по применению противоморозных добавок в бетон

Специалисты советуют вводить противоморозную добавку в раствор бетона вместе с водой. Важно отметить, что желательно это делать с последней третью жидкости. Не рекомендуется добавлять присадки в сухую смесь. Добавив в раствор противоморозную присадку, выждете определенный промежуток времени, в течение которого произойдет равномерное распределение компонентов.

Проводя монтажные мероприятия в условиях отрицательных температур, следуйте предписаниям, представленным ниже:

  • Если вы работаете в условиях снегопада, позаботьтесь об организации соответствующих укрытий;
  • Температура раствора, вышедшего из смесителя, не должна выходить за пределы рекомендуемого диапазона от +15 до +25 градусов;
  • Для приготовления рабочей смеси специалисты рекомендуют использовать подогретую воду;
  • Что касается обогрева заполнителей, его рекомендуется производить перед непосредственным использованием.

Важно! Специалисты в строительной сфере рекомендуют обратить внимание на СНИП 3.03.01, в соответствии с которыми, для достижения необходимых прочностных характеристик раствора бетона, нужно соблюдать требования по уходу за бетоном в зимнее время. В процессе выполнения этих мероприятий к моменту достижения температуры, на которую был выполнен расчет дозировки присадки, не рекомендуется достигать прочности конструкции, превышающей 20 % от заявленной проектной прочности.

Дозировка и расход противоморозной добавки в бетон

Дозировка противоморозной добавки в бетон, расход которой является крайне вариабельным параметром, подбирается с учетом каждой конкретной ситуации посредством проведения испытаний в условиях производства и лаборатории.

Расход противоморозной добавки зависит от следующих факторов:

  • Температура окружающей среды, в условиях которой будут производиться монтажные мероприятия;
  • Заявленная марочная прочность используемого цемента;
  • Химико-минералогический и вещественный состав цемента используемого в процессе работ, а также его предполагаемая скорость набора прочности;
  • Температура раствора, которой он достигнет на выходе из смесителя;
  • Условия ухода за бетонными конструкциями.

Важно! В случае длительного использования или хранения раствора, в который вносились присадки, необходимо проверять его гомогенизацию, периодически перемешивая. Расчет необходимого количества противоморозной добавки производится с учетом погрешности 2 %.

Противоморозная добавка в бетон своими руками

Если теплые деньки уже прошли, но вы неожиданно столкнулись с необходимостью заливки монолитной конструкции, вам не обойтись без использования противоморозной добавки в бетон. Наиболее предпочтительным вариантом, в данном случае, станет приобретение противоморозной добавки в специализированном магазине, что объясняется их относительной дешевизной, небольшим расходом и способностью существенно повышать свойства бетонного раствора при условии минимальных негативных последствий. Если предполагаемый фронт работ небольшой, а выполнение монтажных мероприятий вы планируете осуществить при температуре не ниже -10 градусов, данный вариант является наиболее оптимальным.

Однако если у вас нет возможности приобрести готовую противоморозную добавку в бетон, вы можете без проблем ее изготовить самостоятельно, так как единственным материалом, которой вам потребуется в процессе работ, это хлориды (соли). Хлористые соли снижают температуру замерзания раствора, сокращают сроки его первичного схватывания и уменьшают расход цемента. Однако специалисты уверены, что противоморозная добавка на основе хлоридов, изготовленная самостоятельно, может использоваться только для неармированных конструкций, что обусловлено коррозионными процессами, развивающимися под действием хлоридов.

Преимущества противоморозной добавки на основе хлоридов
  • Низкая стоимость;
  • Отсутствие влияния на скорость застывания бетона, благодаря чему, приготовление раствора можно осуществлять заранее;
  • Отсутствие влияние на структуру цементного раствора;
  • Увеличение подвижности частиц, благодаря которой, вы сможете придать цементному раствору желаемую форму.
Недостатки противоморозной добавки на основе хлоридов
  • Высокий уровень коррозийной активности, вследствие чего, противоморозная добавка на основе хлоридов не может использоваться для изготовления конструкций, в структуре которых присутствует металл и арматура. Последние окислятся под воздействием хлоридов и отслоятся от бетонной конструкции, нарушив ее целостность.
Как влияет температура окружающей среды на расход хлоридов?
  • Расчет доли хлоридов в готовом растворе производится по следующей схеме:
  • Если монтажные мероприятия осуществляются при среднесуточной температуре ни ниже – 5 градусов, оптимальная доля хлоридов в готовом растворе не должна превышать 2 %;
  • Если работы проводятся в условиях более низких температур (-6 до -15 градусов), оптимальная доля хлоридов должна составлять 4 % от общей массы раствора.

Важно! В этом случае схема набора ожидаемой прочности конструкции при высыхании в условиях отрицательных температур будет выглядеть следующим образом:

Для первого варианта, где концентрация соли составляет 2 %:

  • 30 % по истечении недельного срока;
  • 80 % по прошествии месяца;
  • 100 %-ой прочности конструкция достигнет только через 3 месяца.

Для второго варианта (концентрация соли составляет 4 %) эти цифры будут составлять 15%, 35%, 50% соответственно.

Важно! Несмотря на то, что соль является самостоятельной противоморозной добавкой, специалисты рекомендуют ее использовать совместно с хлоридом кальция, массовая доля которого при использовании в условиях температуры до – 5 градусов составляет 0,5 % от массы раствора, и 2 %  — в случае использования при температуре от -6 до -15 градусов.

Меры предосторожности при работе с противоморозными добавками

  • В процессе работы с противоморозными добавками необходимо использовать защитные перчатки;
  • В случае попадания на открытые участки кожи, промойте ее водой с мылом. Исключите попадание противоморозной добавки в глаза, если этого не удалось избежать, промойте глаза большим количеством воды и незамедлительно обратитесь к врачу.
  • Утилизация добавки осуществляется в соответствии с местными правилами, что объясняется присутствием в составе противоморозных добавок вредных компонентов. Вследствие этого запрещается выливать смесь в почву, водоемы или канализацию.

Противоморозные добавки в бетон: описание характеристик, пропорции, цены

Возведение гражданских и промышленных объектов, дорожных конструкций, монтаж гидротехнических сооружений невозможны без бетонирования. Процесс набора прочности монолитом, особенно в зимнее время, требует определенных условий. Добавки противоморозного действия обеспечивают равномерное и полноценное прохождение всех фаз твердения.

Оглавление:

  1. Сфера применения
  2. Разновидности присадок
  3. Марки и характеристики
  4. Стоимость

Что такое ПМД, зачем они нужны?

Повышение морозостойкости раствора при возведении объектов в условиях длительного периода низких температур и зимой всегда актуально. Снижение t до +5°С приводит к затормаживанию, а 0°С — к полной остановке процесса гидратации цемента. Схватывание и затвердевание идет вразрез с технологией, структура монолита получается рыхлой, он растрескивается.

1. Оптимальными параметрами воздуха при бетонировании считаются t 20-30 °C и влажность 80-90%:

  • первая фаза занимает 3-5 часов;
  • 70% достигаются через 10-14 дней;
  • к 28 суткам набирается марочная прочность.

2. Твердение раствора включает:

  • первичное схватывание;
  • стадия затвердевания;
  • набор прочности.

Технология бетонирования в холодное время года предусматривает различные способы предотвращения кристаллообразования в массиве изделия. Используемые присадки многофункциональны и воздействуют комплексно.

1. Противоморозные добавки для бетона удерживают замерзание жидкости путем понижения степени ее кристаллизации.

2. Процесс начинается не при 0°С, а при -10 или -35.

3. ПМД делятся на группы:

Вид Особенности
Сильные и слабые электролиты, многоатомные спирты, карбамид Снижают t замерзания жидкой фазы, увеличивают либо замедляют схватывание и твердение.
ПМД на основе хлорида натрия и кальция, составы из Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+CaCl2; CH4N2O, углекислый калий и другие. Ускоряют процессы, обладают высокими антифризными качествами.

4. Морозостойкие добавки способствуют повышению скорости растворения силикатных компонентов, что приводит к образованию солей, увеличивающих температуру промерзания.

Пропорции химических присадок подбираются индивидуально в соответствии с условиями использования, вводятся во время изготовления смеси для бетонирования, могут существенно повлиять на стоимость конечного продукта.

Виды присадок

В зависимости от формы выпуска добавки для повышения морозостойкости представляют собой растворы и сухие смеси.

Форма Наименование Эксплуатационные характеристики ПМД
Жидкие Антифризы Зимние, позволяющие минералам цемента поглотить влагу. На структуру влияния не оказывают.
Вода аммиачная (NH4OH) Процентное соотношение напрямую зависит от температурного режима, варьируется в диапазоне 5-20 %. Процесс затвердевания бетона после добавки замедляется, не вызывает коррозии арматурного каркаса.
Реагенты Улучшают плотность, морозостойкость, водонепроницаемость.
Присадки на основе сульфатов Происходит быстрый набор прочности. Реакция идет с выделением тепла, становится возможна заливка бетона при минусовых температурах зимой.
Сухие Карбонат кальция (поташ) CaCO3 Ускоряет фазу застывания, но понижает прочностные характеристики. Имеет низкую стоимость. Используется с тетраборатом натрия.
Тетраборат натрия (бура) Na2B4O7 Применяют в комплексе с другими примесями и в качестве самостоятельной добавки. Повышается морозоустойчивость на 25 %, улучшается целостность монолита.
Нитрит натрия, NaNO2 Легко возгораемый, ядовитый кристаллический порошок. Пригоден при отрицательных температурах от 0 до -25°С в соотношении 0,42л:1кг. Недопустимо соединение с лигносульфоновыми кислотами.
Формиат натрия (HCOONa) либо кальция (Ca(HCOO)2) Данные антиморозные компоненты позволяют получить смесь требуемой удобоукладываемости при пониженном расходе жидкости. Максимальное количество — 6 % от объема конечного продукта.

ПМД способствуют прохождению реакции между водой и цементом зимой. Однако в ряде случаев противоморозные добавки в растворе бетона использовать бесполезно. Их не применяют, если:

  • влажность окружающей среды > 60 %;
  • армирующим корпусом является напряженный металл;
  • пропорция реакционного диоксида кремния (SiO2) > 50гр/моль;
  • возможно последующее электрическое воздействие на конструкцию;
  • температурный режим не соответствует техническим условиям.

Обзор марок, пропорции и характеристики

При добавлении требуется строгое соблюдение их пропорции. Недостаточное количество может привести к замерзанию смеси, а излишнее станет причиной ослабления гидратации.

Наименование Технические характеристики Дозировка
УПДМ Нитрохлорактинид+этилацетоацетат(C6H10O3) + ацетилацетон(C5H8O2) в соотношении 1:7:3. Используется зимой при t от 0 до -25°C 0,1-0,42 л/кг цементной составляющей
ФНС 30-40% раствор натриевых солей серной и муравьиной кислоты. Вводится с жидкостью во время замеса Надо купить 2-6 %
Асол-К В него включены: ингибиторы коррозии, модификаторы, водный раствор карбоната кальция. Морозостойкость от +5 до -10°C
С-3М-15 ПМД с пластифицирующим действием, спектр — от 0 до -15°С 34-36 % от конечного состава
Гидрозим-Т Жидкий антифриз, понижающий точку кристаллизации воды, применяется до -15°С. Концентрация 50%, не вызывает коррозии, повышает П1 до П4 Пропорции варьируются от 1 до 2% к массе цемента
Победит-Антимороз Смесь минеральных компонентов для снижения температуры застывания, засыпается при затворении На 50 кг бетона 0,5-2 кг добавки
Betonsan Ускоряет морозоустойчивость при t до -10°С, не дает высолов и коррозийных разрушений 1-2 % на 25 кг
Биопан Б-4 Противоморозная добавка, пластификатор, используется при t до -20°C 1-3 % при 40% концентрации

Бетонные работы, выполняемые с использованием ПМД, требуют соблюдения регламентированных правил на всех этапах формирования состава, а также после его укладки в конструкцию.

Сравнительная стоимость присадок разных производителей

Каждый компонент ПМД обеспечивает достижение определенного технологического эффекта при бетонировании. От механизма их действия зависит стоимость данной продукции.

Наименование Производитель t, °С Фасовка Цена, руб за 1 л или кг
Нордпласт, Нордпласт-М АрмМикс -15 1, 10, 200, 1000 л 75
Поташ -20 25 кг 48
Формиат натрия -15 25 кг 48
Лайт ЗХК Экотек -15 5 л 50
Powermix-DH Den-braven, Польша -2 16 кг 13
Морозстоп Barkraft -25 10 л 100
Хардасс НПФ Строймост -25 30 кг 320
10 л 200
ПМД для бетона и цемента ООО Хоздвор -15 5 л 20
Морозо-Бет Barwa-Sam, Польша -8 5, 20, 100, 200, 1000 л 145
Bitumast РЕСО -15 10 л 132
Латек Л401 ГК Оптимист -10 10 л 31

Наиболее перспективным направлением в приготовлении растворов является использование комплексных добавок повышающих одновременно морозоустойчивость, плотность и прочность бетона.


 

Добавки в бетон для морозостойкости

Какие морозостойкие добавки для бетона лучше?

Коренные вопросы, на которые должен быть дан ответ перед выбором добавки — каким бетоном Вы пользовались при строительстве? Что за тип сооружения и в каких условиях оно будет функционировать? Используется арматура и какого сечения или нет? Есть ли металлические закладные элементы и если есть, то с каким покрытием? При какой температуре планируется использовать бетон с морозоустойчивыми добавками? Все это крайне важно. В регионах с низкими температурами изначальная марка бетона уже должна быть высокой.

И все морозоустойчивые добавки — по составу совершенно разные. Самые простые — поташ и мочевина, первый помогает твердеть бетонной смеси при минус 25-30 градусов, вторая может значительно увеличить скорость схватывания. Посложнее использовать нитрат и нитрид натрия, и нужна осторожность при работе с ними — опасны для здоровья.

Есть добавки, работающие при минус 5 градусах для строений с арматурой сечением выше 5 мм, если она тоньше — из списка потенциально возможных для использования добавок «вычеркиваем» ХК (хлорид кальция)+НН (нитрид натрия) и ХК (поскольку это соль кальция от воздействия на него соляной кислотой, то вызовет коррозию). То же самое — нельзя использовать ХК (хлорид кальция), если это, скажем, промышленный объект, работающий в агрессивной газовой среде.

Еще насчет выбора добавок: неплохо было бы пользоваться добавками того же производителя — так они лучше будут «дружить». Но зачастую это сделать трудно, покупают добавки от другого производителя. Не покупайте неизвестно что, притом самое дешевое — в лучшем случае это окажется добавка против затвердевания бетона при транспортировке, в худшем — абсолютно не подходящая Вашей конструкции добавка, которая ухудшит качество бетона и арматуры.

А насчет того, какие морозоустойчивые добавки лучше — те, которые наиболее часто применяются в строительстве и хорошо себя зарекомендовали, например вот эта

и вот эта

Их очень много, хороших добавок на рынке, от серьезных производителей. Просто выбирать надо, учитывая все. Для новичка в строительстве это сделать будет трудно. Поэтому хотелось бы порекомендовать лучший путь: найти технолога с завода ЖБИ (ближайшего), посоветоваться с ним, он Вам посоветует то, что будет для Вас оптимальным решением, и, возможно, на месте проконтролирует процесс смешивания и затвердевания — раньше так делали. Это вариант получения идеального качества.

www.remotvet.ru

Морозостойкие добавки в бетон – характеристики и применение

Бетон – один из самых важных строительных материалов. От того, насколько качественно сделан раствор и точно соблюдена технология его применения, зависит надежность и безопасность различных строительных объектов. Данный материал будет посвящен специальным добавкам, которые помогают процессу твердения материала в зимний период.

Если большинство строительных работ раньше останавливались в зимний период, сегодня возведение различных объектов можно осуществлять даже при низких температурах. Заливка зимой конструкций стала обычным делом.

На фото — добавка в бетон для морозостойкости Neomid Stopmoroz

Для этого только необходимо использовать определенные материалы, к примеру, антиморозные добавки в бетон и специальное оборудование, чтобы работы были выполнены также качественно и надежно, как и в обычный период.

Зимнее бетонирование: особенности, методы

Так как понижение температуры в растворе ниже 0°С останавливает процесс его затвердевания, работа ним при температуре от +5 °С и ниже имеет ряд своих нюансов. Инструкция требует, чтобы материал набрал определенную прочность, иначе при повышении температуры строительные объекты могут разрушиться.

Заливка при минусовой температуре

Для того чтобы бетон затвердевал в оптимальных температурно-влажных условиях, используют разные средства. Чаще всего применяются различные методы прогрева раствора, включающие его последующее выдерживание до достижения необходимых прочностных значений. Они зависят от вида конструкции, для которой используется раствор, и температуры окружающей ее среды.

Выделяют:

  • метод «термоса»;
  • способ предварительного разогрева бетона перед его заливкой в опалубку;
  • электрический нагрев для монолитных конструкций с помощью нагревательных проводов;
  • использование теплого бетона;
  • создание термоопалубки;
  • применяются специальные морозоустойчивые добавки в бетон или ускорители затвердевания.

В нашем случае нас интересует последний пункт. Рассмотрим подробнее добавки для бетона в мороз и ускорители твердения.

Как защитить бетонную смесь в мороз

Чтобы разобраться, для чего нужны морозостойкие добавки для бетона и ускорители, необходимо изучить процесс застывания такого раствора. Схватывание и затвердевание материала называют гидратацией цемента.

Это процесс кристаллизации разных минералов, входящих в его состав, в результате их взаимодействия с водой:

  • готовый раствор схватывается в течение первых суток после создания смеси. Начальная стадия этого процесса произойдет уже спустя 2 часа, если температура окружающей среды достигает +20 °С.
  • бетонный раствор схватывается полностью еще через 1 час при той же температуре. Если температура составляет 0 °С, время схватывания увеличивается до 10-20 часов.
  • следующая стадия готовности – твердение. По расчетам на данный этап уходит 28 дней, хотя по-настоящему этот процесс может идти годами, но в первые дни и месяцы он гораздо интенсивнее.

Применение нитрата кальция

Совет: вам необходимо обработать готовые ж/б конструкции или демонтировать старые, вам поможет услуга — резка железобетона алмазными кругами профессиональным оборудованием.

Марка бетона по морозостойкости

Морозостойкость – это максимально возможное число циклов заморозки и оттаивания, которые способны выдержать образцы определенного размера. При этом масса их не должна уменьшиться более чем на 5%, а потеря прочности на сжатие не более чем на четверть.

Применение морозостойкого бетона

Исходя из конкретных климатических условий того или иного региона, в котором осуществляется строительство объекта, определяется степень морозостойкости бетона (например, для Краснодара и Мурманска этот показатель будет разным). Данный показатель регулируется ГОСТом 1006(0-4)-95.

Совет: в готовой ж/б конструкции вам поможет сделать канал алмазное бурение отверстий в бетоне профессиональными коронками нужного диаметра.

Добавка для фундамента

Этот параметр особенно важен для бетонных растворов, используемых при возведении наиболее ответственных объектов (например, опоры мостов). Чаще всего этот показатель напрямую зависит от плотности материала, так как более плотный обладает большей морозостойкостью. На упаковках данный показатель обозначен буквой F с цифрой от 25 до 1000, чем выше марка бетона, тем больше этот показатель.

Область применения марок от F25 до F100 – строительство жилых домов. Раствор с более высоким значением применяется при возведении сооружений гидротехнического назначения.

Виды и область применения

При возведении строительных объектов в зимний период (при температуре до -25 °С, при более низких показателях работать не стоит) специалисты рекомендуют применять бетон с морозостойкими добавками.

Такие присадки на производстве добавляют при температуре от -5 °С и ниже. Если температура выше, при замешивании бетонного раствора используют только горячую воду и не вводят никакие добавки.

Морозные добавки в бетон бывают двух видов:

  • ускоряющие процесс схватывания раствора;
  • способствующие понижению температуры замерзания воды (понижают температуру с 0°С до -10°С и ниже, не дают воде превратиться в лед, благодаря чему, процесс схватывания бетона происходит в те же сроки, что и при положительных температурных значениях).

К последним относится и антиморозная добавка для бетона, где в качестве присадок выступают аммиачный раствор, карбамиды, спирты многоатомные, нитрит натрия.

Присадка Nitcal для бетонов и растворов

Совет: при изготовлении раствора своими руками с помощью бетономешалки или без нее, использование противоморозных присадок является обязательным. Они вводятся в раствор бетона строго в соответствии с рекомендациями производителя.

Запомните, что экономить на стоимости присадок нельзя, их цена – залог нужного результата.

Также недопустимо использовать добавки низкого качества:

  1. Такая ложная экономия ухудшит характеристики бетонного раствора.
  2. Такие присадки нельзя добавлять в большом количестве.
Ответы на вопросы

Некоторые застройщики считают, что использование противоморозных присадок способствует снижению прочности бетонного материала, однако это не совсем так. В первые дни после заливки затвердевание бетона происходит медленнее, чем у бетона, не содержащего присадки, но через эталонные 28 дней прирост прочности раствора начнет увеличиваться.

Антифризная присадка для бетонной смеси

Также существует мнение, что добавка в бетон при морозе усиливает коррозийные процессы на арматуре железобетонных конструкций. Действительно, если она содержит хлориды, это может способствовать развитию таких процессов на металле. Но присадки, имеющие в своем составе нитрит натрия, наоборот, замедляют их.

Совет: специалисты рекомендуют в зимнее время, несмотря на использование противоморозных присадок, при заливке бетонных конструкций дополнительно их обогревать.

Вывод

Бетонные работы в зимнее время без использования специальных антиморозных присадок не дадут необходимого результата. Кроме того, нельзя экономить на таких материалах, приобретая некачественный продукт. Применение добавок строго регламентируется инструкцией производителя.Видео в этой статье поможет найти вам дополнительную информацию по этой тематике.

загрузка…

masterabetona.ru

Готовим противоморозную добавку в бетон своими руками

Когда строительство ведется в холодную пору, раствор становится менее пластичным и вода в нем подмерзает. Противоморозная добавка в бетон своими руками поможет справиться с этой проблемой.

Противоморозные добавки, их функции и состав

В бетонный раствор добавляется до 10% воды, в зависимости от того, с какой целью используется раствор — для кирпичной кладки, фундамента или заливки стяжки пола.

Отвердевание бетонного раствора значительно замедляется при снижении температуры. Если температура доходит до минусовых показателей, даже не очень низких (- 3-5◦ С), вода в растворе начинает замерзать. Вследствие этого бетон практически перестает застывать. Вместо этого он просто замерзает. При размораживании он все же затвердевает, но становится рыхлым и значительно утрачивает свои прочностные характеристики.

Чтобы сохранить возможность набора бетоном прочности, необходимо обеспечить наличие в нем жидкого компонента. Антиморозные добавки способствуют этому.

В продаже есть целый ряд добавок-пластификаторов для бетонных растворов. Они улучшают диспергирование твердых компонентов раствора. Это означает, что повышается рассыпчатость цемента, песка, гравия и превращение раствора в суспензию. При этом устойчивость раствора к замерзанию повышается до -15◦ С, а также ускоряется процесс затвердевания бетонного раствора.

Антиморозные добавки (антифризные), пластификаторы производятся как отечественными предприятиями, так и зарубежными фирмами. Из российских продуктов можно назвать Реламикс, Полипласт и другие. Также на рынке можно найти множество продуктов китайского производства.

Проблемой антиморозных добавок в большинстве случаев является то, что они содержат хлориды, способствующие коррозии армирующих деталей. Например, когда идет закладка фундамента или стяжки с армирующей сеткой.

Некоторые производители, например швейцарская компания Sika, предлагают антифризные добавки без содержания хлоридов.

Как сделать антифризную добавку пластификатор своими силами

Иногда нет возможности приобрести готовое средство, а стройку останавливать не хочется. В этой ситуации приходится изготавливать такую добавку пластификатор для бетона своими руками.

Самый простой и доступный способ — добавление в бетонный раствор обычной поваренной соли.

Научным языком ее называют хлоридом натрия. Соли, если вспомнить школьный курс химии, вообще способствуют понижению температуры замерзания растворов.

Но хлорсодержащие добавки способствуют разрушению металлических элементов конструкции (если таковые присутствуют).

Как же поступить, если нужно защитить металлические детали? В такой ситуации придут на помощь так называемые ингибиторы коррозии. Это вещества, которые в значительной мере замедляют ржавение металлических элементов. В такой роли чаще всего выступает нитрит нитрат калия (ННК) — промежуточный продукт производства калиевой селитры.

Чтобы приготовить незамерзающий пластификатор для бетона своими руками, в раствор вместе с водой добавляют 3-4% от объема сухого цемента поваренную соль или хлористый калий и ННК. Соотношение NaCl или КCl и нитрита нитрата калия должно быть 1:1. Для улучшения пластичности бетона к раствору также добавляют мочевину в объеме 7-10%.

Противоморозный пластификатор для бетона своими руками можно приготовить и с помощью аммиачной воды. Это, пожалуй, самый бюджетный способ сделать бетонный раствор более пластичным и не теряющим прочностных характеристик в холодную погоду.

Аммиачная вода имеет значительно меньший коэффициент расширения, чем, например, водный раствор солей. Кроме того, это вещество не только не способствует коррозии металла, а, наоборот, замедляет его. Еще одно преимущество этой добавки состоит в том, что высолы на кладке появляются гораздо реже или вообще отсутствуют.

Концентрация аммиачной воды напрямую зависит от температуры, при которой ведутся бетонные работы. Она может составлять от 5 до 20%. Чем ниже температура воздуха, тем аммиачная вода должна быть более концентрированной.

При изготовлении пластифицирующих антифризных добавок к бетону своими руками стоит помнить, что для разных бетонных работ нужны различные добавки в различном количестве. Для этого есть специальные таблицы. В них представлены расчеты добавок при разных температурных режимах работы.

Однако специалисты строительной отрасли говорят, что для самостоятельного застройщика лучше приобретать готовые антифризные пластифицирующие смеси и добавлять их, четко следуя инструкции.

В то же время сами строители предпочитают не пользоваться готовыми смесями и растворами-незамерзайками, поскольку знают все секреты прочности и пластичности бетона.

tvoygarazh.ru

Морозостойкие добавки в цементный раствор

Главная|Цемент|Морозостойкие добавки в цементный раствор

Дата: 30 января 2017

Просмотров: 1496

Коментариев: 0

Производя строительство, ремонтируя здания в зимнее время, строители сталкиваются с серьезными проблемами, связанными с отрицательной температурой. Она затрудняет твердение бетонного массива. Это связано с повышенной концентрацией содержащейся воды, начинающей замерзать при -3 градусах Цельсия. На ранней стадии затвердевания бетона замерзшая вода расширяется, разрушает массив, нарушает целостность, снижает прочность, что сказывается на долговечности.

При необходимости зимой выполнить бетонирование в цементный раствор вводятся специальные противоморозные добавки, обеспечивающие необходимое время гидратации. Их введение повышает однородность смеси, прочностные характеристики, затрудняет растрескивание, сокращает продолжительность твердения.

Противоморозные добавки в раствор содержат соляную кислоту, натриевый и кальциевый хлорид, другие компоненты. Они повышают пластичность состава, положительно влияют на морозостойкость, ускоряют процесс твердения, качество монолита. Рассмотрим назначение применяемых добавок, влияние на цементную смесь, специфику применения.

Как правило, при значительном понижении температуры окружающей среды строители начинают испытывать дополнительные трудности в ходе работы с бетоном и всевозможными растворами

Область применения

Противоморозные добавки в раствор бетона используются при выполнении работ в зимний период года. Естественно, зима затрудняет производство строительных мероприятий, вносит ряд серьезных ограничений на производство работ, связанных с бетонированием.

Профессиональные строители нашли выход из создавшейся ситуации и вводят морозостойкие добавки в состав цементных смесей, позволяющие производить строительство, ремонт при снижении температуры до минус 25 градусов Цельсия. Сфера использования достаточно широка:

  • строительство монолитных конструкций из бетона;
  • изготовление железобетонных изделий, сборной бетонной продукции на заводах ЖБИ;
  • возведение сооружений с применением стальной арматуры;
  • формирование элементов и отдельных частей сборных строительных конструкций;
  • герметизация стыков монолитно-сборных объектов;
  • выполнение стяжки;
  • выполнение штукатурки поверхности;
  • подготовка смесей для кладки с улучшенными технологическими характеристиками;
  • приготовление сухих строительных составов для фиксации облицовочных элементов;
  • изготовление вспененных блоков, изделий на основе шлаков, обладающих требуемыми эксплуатационными характеристиками.

Пластификаторы позволяют зимой выполнять спектр работ, начиная с традиционной кладки кирпичных или блочных стен, и заканчивая возведением монолитных бетонных конструкций с использованием технологи несъемной опалубки.

Используя противоморозные добавки в бетон, вы сможете осуществлять бетонные работы на строительной площадке даже в зимний период времени

Влияние добавок

Вводимая в бетонную смесь, согласно рекомендациям предприятия-изготовителя, противоморозная добавка положительно влияет на эксплуатационные характеристики:

  • Повышает устойчивость цементного раствора к влиянию отрицательных температур.
  • Сохраняет целостность бетонного монолита при многочисленных циклах глубокого замерзания с последующим оттаиванием.
  • Увеличивает стойкость бетона к проницаемости массива водой.
  • Значительно повышает прочностные характеристики после твердения.
  • Существенно сокращает время схватывания, твердения при отрицательных температурах.
  • Замедляет коррозионные процессы, связанные с повышенной концентрацией хлоридов.

Противоморозные добавки в раствор готовят самостоятельно, используя предлагаемые на строительном рынке пластификаторы, или заказывают специально подготовленные для работы при отрицательных температурах составы.

Обеспечение повышенных эксплуатационных свойств цементного состава связано со следующими особенностями вводимых компонентов, которые:

  • уменьшают температурный порог замерзания воды;
  • увеличивают пластичность раствора, уменьшая объем воды, необходимой для затворения;
  • повышают плотность бетона, который после укладки сохраняет физические свойства, успевает затвердеть;
  • обеспечивают однородность цементной смеси;
  • улучшают коэффициент сцепления бетона со стальной арматурой.

Добавка в раствор может сочетаться со специальными пластификаторами, которые влияют на повышение отдельных характеристик смеси. Возможность совместного применения регламентирована производителями противоморозных ингредиентов. Использование специальных растворов обеспечивает возможность снижения температуры замерзания воды в бетонном растворе с 0 °С до -25 °С.

Специфика использования

Добавки в раствор обеспечивают необходимый эффект при условии соблюдения процентной концентрации. При несоблюдении рецептуры, введении добавок с отклонениями от рекомендаций изготовителей процесс гидратации приостановится, произойдет замораживание цемента.

При возрастании температуры на 4-5 градусов Цельсия процесс гидратации возобновится, но структура бетонного массива изменится, что отразится на прочностных характеристиках.

Благодаря высокой прочности изделий, изготавливаемых с использованием противоморозных добавок в бетон, их можно использовать в промышленных целях

Введенные в необходимых количествах противоморозные добавки улучшают водонепроницаемость, увеличивают плотность, замедляют коррозионные процессы, а также повышают прочность массива.

Важной особенностью применения противоморозных ингредиентов является соблюдение требования техники безопасности. Используемые при отрицательных температурах натриевый нитрат, поташ – ядовитые и опасные для здоровья человека компоненты. Недопустимо их попадание на кожный покров, а также на слизистую оболочку.

Применяя морозостойкие добавки в бетонной смеси, используйте специальные комбинезоны, перчатки для защиты рук, очки. Обеспечивайте хранение веществ в закрытых помещениях.

Экономическая целесообразность применения

Введение в цементный раствор морозостойких ингредиентов экономически выгодно, достаточно просто с технологической точки зрения.

Предотвратить замерзание смеси для формирования прочной структуры можно следующими способами:

  • Осуществить обогрев бетонной массы с помощью воздушных пушек до момента набора эксплуатационной прочности, что является достаточно энергоемкой процедурой и технологически проблематично.
  • Произвести нагрев с помощью строительных фенов, нагнетающих поток горячего воздуха под предварительно нагретую поверхность бетонного массива.
  • Использовать сварочные аппараты, нагревающие находящуюся в растворе стальную проволоку. Процесс требует соблюдения специальных требований техники безопасности, не отличается экономичностью.
  • Применить морозостойкие компоненты комплексного действия, позволяющие с минимальными финансовыми затратами обеспечить технологический режим твердения бетона и достижение им эксплуатационной прочности.

Противоморозная добавка обеспечивает в два раза больше экономии денежных средств по сравнению с прогревом паром и в полтора раза экономнее, чем электрообогрев. Введение в цементный раствор специальных присадок обеспечивает сокращение сроков ввода в эксплуатацию бетонных конструкций.

Разновидности вводимых ингредиентов

Специальные морозостойкие компоненты, вводимые в бетонный раствор, снижают порог замерзания воды, не позволяют ей заледенеть.

Используя противоморозные добавки, вы значительно снизите риск усадочных деформаций бетонной монолитной конструкции

В качестве противоморозных добавок используют:

  • натриевый нитрит, который, также, называют азотистокислым натрием. Он используется при выполнении строительных мероприятий при снижении температурного режима до -15 градусов Цельсия;
  • углекислый калий, который известен как поташ, применяемый во время бетонирования при температуре до — 30°С. Введение компонентов не вызывает коррозионных процессов на арматуре и появления солей на поверхности затвердевшего бетона;
  • хлорсодержащие натриевые и кальциевые составы, обеспечивающие возможность зимнего бетонирования, но ускоряющие коррозионное разрушение стальных элементов арматуры.

При подготовке морозостойкого состава учитывайте рекомендации производителя, температуру окружающей среды, концентрацию добавок, соответствующую доли цемента.

Например, при изменении температуры воздуха с -5°С до -15°С расход поташа, вводимого в цементный состав, увеличивается с 5% до 10%, а нитрата натрия – с 4% до 8%. Согласно виду противоморозных добавок, их концентрация в цементной смеси изменяется от 2% до 10%.

Наряду со специальными добавками для обеспечения противоморозных характеристик вводят пластификаторы. Их введение способствует увеличению пластичности раствора, характеризующегося уменьшенной концентрацией воды. Концентрация пластифицирующих веществ изменяется в зависимости от вида выполняемых работ:

  • При выполнении кирпичной или блочной кладки концентрация составляет 5-10% от массы цемента.
  • Для бетонирования концентрация пластификаторов возрастает до 10-15%, что позволяет бетону превратиться в монолит до того, как замерзнет содержащаяся влага.

Пластификаторы значительно повышают текучесть и не применяются для выполнения штукатурных работ, при которых они могут раньше стечь с поверхности стен, чем успеют схватиться. Комплексное применение различных ускорителей твердения значительно повышает качество бетона, эксплуатационные характеристики.

Использование готовых составов

Применение готовых сухих смесей с противоморозными ингредиентами широко используется при выполнении строительных работ в зимнее время. Произведенные по промышленной технологии готовые составы применяются для следующих работ:

  • выполнения кладки с помощью тяжелых смесей, а также цементных составов (с введением извести) объемным весом более 1,5 т/м3;
  • производства отделочных мероприятий с применением цементно-известковых смесей плотностью менее 1,5 т/м3.

Использование предварительно подготовленных промышленным образом противоморозных составов намного удобнее, чем самостоятельный замес специального назначения. При этом отпадает необходимость учитывать совместимость ингредиентов и подбирать рецептуру. Однако готовые составы отличаются высокой ценой, повышающей сметную стоимость строительства в зимний период.

Подготовка к использованию готового противоморозного состава в бытовых условиях требует разведения смеси теплой водой, тщательного перемешивания с использованием специально одетой на дрель насадки.

Заключение

Понимая актуальность выполнения строительных мероприятий в зимнее время, целесообразно использовать морозостойкие добавки в бетонные растворы, обеспечивающие возможность выполнения работ при значительном снижении температуры. Квалифицированный подход к выбору противоморозных компонентов, соблюдение рецептуры позволят не только значительно ускорить строительные работы, но и обеспечить сокращение сроков мероприятий, повысить качество бетонных конструкций.

pobetony.ru

ВСН 150-93 Указания по повышению морозостойкости бетона транспортных сооружений

АКЦИОНЕРНОЕ
ОБЩЕСТВО КОРПОРАЦИЯ «ТРАНССТРОЙ»

УКАЗАНИЯ

ПО ПОВЫШЕНИЮ МОРОЗОСТОЙКОСТИ

БЕТОНА ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

ВСН 150-93

МОСКВА 1993

Разработаны ордена Октябрьской революции научно-исследовательским институтом
(НИИТСом) — канд. техн. наук В.С. Гладков.

Внесены ордена Октябрьской революции научно-исследовательским
институтом транспортного строительства (НИИТСом).

Подготовлены к утверждению научно-техническим центром Акционерного
общества Корпорация «Трансстрой».

Согласованы фирмами «Морречстрой». «Трансстройиндустрия» и
«Мостострой».

С введением в
действие Указаний по повышению морозостойкости бетона транспортных сооружений
ВСН 150-93 теряют силу «Технические указания по повышению морозостойкости
бетона транспортных сооружений» (ВСН 150-68 Минтрансстроя СССР).



Акционерное общество Корпорация «Трансстрой»

Ведомственные строительные нормы

ВСН 150-92

Указания по повышению морозостойкости бетона
транспортных сооружений

Взамен

ВСН 150-68

1. 1. Указания предназначены
для применения в производстве бетонных работ как при возведении транспортных
сооружений, так и при изготовлении сборных бетонных и железобетонных
конструкций транспортного назначения с использованием тяжелого бетона.

Указания могут быть
применены при возведении сооружений и изготовлении сборных конструкций другого
назначения.

1.2. Применение Указаний
обязательно во всех случаях, когда к бетону транспортных сооружений и
конструкций предъявляются требования по морозостойкости 100 и выше.

1.3. Все вновь составляемые
ведомственные технические нормативные документы должны учитывать требования
настоящих Указаний.

1.4. Указания с целью
надежного обеспечения требуемой морозостойкости предусматривают обязательное
выполнение комплекса технических мероприятий, разработанного с учетом условий
эксплуатации бетона и включающего:

1) выбор материалов для
бетона:

2) назначение состава бетона
с ограничением В/Ц и введением в него химических добавок для регулирования
поровой структуры;

3) качественное
приготовление бетонной смеси и эффективный способ ее укладки;

4) благоприятный и
достаточно длительный режим твердения бетона.

Отклонения от требования
Указаний в сторону их смягчения могут быть допущены только на основании
специальных исследований и с разрешения организации, утвердившей настоящие
Указания.


Внесены Всесоюзным
научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС)

Утверждены Акционерным
обществом Корпорация «Трансстрой»

Приказ № МО-20 от 28.01.93

Срок введения в действие

1 октября 1993 г.

1.5. Более высокие и жесткие
требования к технологии бетона, содержащиеся в действующих нормативных
документах по производству бетонных работ и изготовлению сборных бетонных и железобетонных
конструкций для отдельных видов транспортных сооружений, настоящими Указаниями
не отменяются, а должны строго выполняться.

1.6. Указания не
распространяются на производство бетонных работ при строительстве бетонных
покрытий и оснований аэродромов и автомобильных дорог и при изготовлении
железобетонных плит сборных покрытий аэродромов и автомобильных дорог.
Требования к технологии бетона для указанных сооружений и конструкций приведены
в ГОСТ 26633-85, СНиП 3.06.03-85,
СНиП 3.06.06-85, BCH 139-80 Минтрансстрой, ГОСТ
25912.0-91, ТУ 35-1215-83, ТУ 35-871-83.

2.1. В
качестве вяжущего для бетонов в зависимости от требований морозостойкости и
назначения конструкций применяются следующие виды цементов:

для бетонов марки F 100 -
портландцемент и его разновидности по ГОСТ 10178-85,
для бетонов марок F 200 к F 300 — портландцемент и его разновидности по ГОСТ 10178-85,
в клинкере которых содержание трехкальциевого алюмината (С3А) не
превышает 10%, а для бетона мостов и труб, стоек опор контактной сети и
автоблокировки — не превышает 8%; для бетонов марок F 400 и F 500 -
портландцемент и его разновидности по ГОСТ 10178-85,
в клинкере которых содержание С3А не превышает 8%.

Содержание активных минеральных
добавок в цементе, используемом для бетона марки F 400 и выше, не должно
превышать 5% по массе.

При действии на
морозостойкий бетон агрессивной воды — среды выбор цемента необходимо
осуществлять в соответствии с требованиями главы СНиП 2.03.11-85.

При предъявлении к бетону
или бетонной смеси для отдельных видов конструкций специальных требований
(например, нерасслаиваемости при центрифугировании) выбор цемента должен
производиться с учетом требований соответствующих нормативных документов на
изготовление этих конструкций.

2.2. В
морозостойких бетонах, насыщаемых при оттаивании неагрессивной водой,
разрешается при технико-экономическом обосновании применять сульфатостойкие портландцементы
по ГОСТ 22256-76*.

2.3. В морозостойких бетонах
рекомендуется применять пластифицированные или гидрофобные портландцементы,
удовлетворяющие требованиям, пп. 2.1, 2.2 настоящих Указаний.

2.4. Заполнители бетонов
должны соответствовать требованиям ГОСТ 10268-80.

2.5. Для повышения
морозостойкости и водонепроницаемости бетона, улучшения технологических свойств
бетонной смеси и экономного расходования цемента следует вводить в бетонную
смесь химические добавки пластифицирующего,
пластифицирующе-воздухововлекающего, воздухововлекающего или газообразующего
действия. Перечень рекомендованных добавок приведен в таблице 1.

Таблица 1


































































Вид
добавок

Наименование добавок

Обозначение

Стандарты и технические условия на добавки

Пластифицирующие:




суперпластификаторы

Разжижитель
С-З

С-З

ТУ
6-14-625-80**

сильнопластифицирующие

Лигносульфонат
технический модифицированный

ЛСТМ-2

ОСТ
13-287-85

среднепластифицирующие

Лигносульфонат
технический

ЛСТ

ОСТ
13-183-83

Пластифицирующе-воздухововлекающие

Щелочной
сток производства капролактама

ЩСПК

ТУ
113-03-488-84


Этиленликонат
натрия

ГКЖ-10

ТУ
6-02-696-76


Метилсиликонат
натрия

ГКЖ-11

ТУ
6-02-696-76

Воздухововлекающие

Смола
нейтрализованная воздухововлекающая

СНВ

ТУ
81-05-75-74*


Смола
древесная, омыленная

СДО

ТУ
13-05-02-83


Клей
талловый пековый

КТП

ОСТ
13-145-82

ОСТ
31-12-77


Синтетическая
поверхностно-активная добавка

СПД

ТУ
38-101253-77

Газообразующие

Полигидросилоксан
136-11 (кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94)

ГКЖ-94

ГОСТ
10834-76*

2. 6 Вода для затворения
бетонной смеси и приготовления растворов химических добавок должна
соответствовать ГОСТ 23732-79.

3.1.
Проектирование и подбор составов бетона марок F 100 ¸ F 300 осуществляют в соответствии с пп. 3.2 — 3.17 настоящих Указаний и
приложением 1 .

Проектирование и подбор
составов марок F400 н F500 для сборных конструкций, насыщаемых пресной водой,
производят в соответствии с приложением 2.

Рекомендации по подбору
состава бетона особовысокой морозостойкости для морских сооружений и по
технологии изготовления тонкостенных железобетонных конструкций из этого бетона
приведены в приложении 3.

3.2.
При проектировании состава морозостойких бетонов следует учитывать ограничения
максимального водоцементного отношения и назначение необходимого объема
вовлеченного воздуха в бетонной смеси, устанавливаемых в зависимости от
проектной марки морозостойкости бетона, условий эксплуатации конструкции
(состав воды-среды) и условий твердения бетона в соответствии с пп. 3.3 — 3.6 .

3.3.
Максимально допустимые значения водоцементного отношения для бетонов марок F 100 ¸ F 300 принимаются по таблице 2 (для бетонов, оттаивающих в
пресной или слабоминерализованной воде при общем содержании солей 5 и менее
г/л) и по таблице 3 (для бетонов, оттаивающих в морской или минерализованной воде при
общем содержании соли более 5 г/л) при содержании в бетонной смеси вовлеченного
воздуха в соответствии с пп. 3.4 — 3.7 .

Таблица 2























Mарка морозостойкости

Максимально допустимые В/Ц для бетона,
оттаивающих в пресной или слабоминерализованной воде

твердевших в естественных условиях

подвергшихся тепловой обработке

F100

0,60

0,55

F150

0,57

0,52

F200

0,55

0,50

F300

0,47

0,45

Примечания 1. Применение воздухововлекающих
и пластифицирующе-воздухововлекающих добавок обязательно в бетонах марок F200 и
F300.

2. В бетонах
марок F100 и F150, приготовленных без добавок, повышающих морозостойкость,
значение В/Ц должно быть уменьшено на 0,05.

Таблица 3























Марка
морозостойкости

Максимально допустимые В/Ц для бетонов,
оттаивающих в минерализованной и в морской воде с общим содержанием солей
более 5 г/л

твердевших в естественных условиях

подвергшихся тепловой обработке

F100

0,55

0,50

F150

0,52

0,47

F200

0,50

0,45

F300

0,43

0,40

Примечание. Применение воздухововлекающих и
пластифицирующе-воздухововлекающих добавок в бетонах марок F100 ¸ F300 обязательно.

3.4.
Воздухосодержание уплотненной бетонной смеси для морозостойких бетонов марок
F100 ¸ F300, насыщаемых в условиях эксплуатации пресной или
слабоминерализованной водой, должно составлять в среднем 3-5% по объему, но
быть не меньше 2%.

Воздухосодержание
уплотненной бетонной смеси для морозостойких бетонов марок F100 ¸ F300, насыщаемых в период эксплуатации
морской или минерализованной водой при общем содержании солей более 5 г/л,
должно соответствовать таблице 4.

Таблица 4




























Наибольшая
крупность крупного заполнителя, км

Воздухосодержание в % по объему при В/Ц

менее 0,40

0,41-0,50

более 0,50

10

2-4

3-5

5-7

20

2-3

2-4

4-6

40

2-3

2-3

3-5

70

2-3

2-3

2-4

3. 5. Объем
вовлеченного воздуха в бетонных смесях для мостовых конструкций должен
составлять 2-4%, а для одежды проезжей части мостов — 5-6%.

3.6.
Указанное в п. 3.4 , 3.5 воздухосодержание бетонных смесей должно достигаться при обязательном
введении в них воздухововлекающих или пластифицирующе-воздухововлекающих
добавок, соответствующих табл. 1 , или комплексных на их
основе с целью распределения нормируемого объема вовлеченного воздуха в виде
замкнутых пузырьков мельчайших размеров.

3.7.
Комплексные добавки, состоящие из пластификатора и воздухововлекающего или
пластифицирующе-воздухововлекающего компонентов, следует применять для
повышения морозостойкости бетона и одновременного улучшения свойств бетонной
смеси и уменьшения расхода цемента.

3.8. Рекомендованные
дозировки добавок, в том числе комплексных, приведены в таблице 5.

Таблица 5































Условное
обозначение добавок

Количество добавок в расчете на сухое
вещество, %, массы цемента

ЛСТ+(СКВ,
СДО, КТП, СПД)

(0,1 ¸0,2) +(0,003 ¸0,05)

ЛСТ+ГКЖ-94

(0,1 ¸0,2) + 0,15 кг

С-3+
(СНВ, СДО, КТП, СПД)

(0,3 ¸0,7) + (0,002 ¸0,05)

лстм-2+(Снв, сдо, ктн)

(0,1 ¸0,3)+(0,003 ¸0,03)

с-з+лст

0,45
+ (0,07 ¸0,2)

с-з+щспк

(0,3 ¸0,7)+(0,15 ¸0,30)

щспк

0,15 ¸0,35

гкж-10

0,05 ¸0,2

гкж-11

0,05 ¸0,2

Примечания. 1. Из компонентов, указанных в скобках,
применяется только один.

2. Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94 вводится в бетонную смесь
только в виде 50%-ной водной эмульсин в количестве 0,3 кг на 1 м3
смеси.

3.9. При применении
пластифицированного портландцемента в бетонную смесь следует вводить одну из
воздухововлекающих добавок, соответствующих табл. 1. При применении гидрофобного
портландцемента в бетонную смесь следует вводить добавку ЛСТ. Применение
добавки С-3 в бетонах на пластифицированном или гидрофобном цементе не
допускается.

Применение добавки ЛСТМ-2 в
бетонах на пластифицированном или гидрофобном цементе допускается только после
экспериментального исследования.

3.10. Дозировки добавок, в
том числе и компонентов комплексных добавок, уточняются при подборе состава
бетонной смеси на конкретных материалах с обеспечением минимальной
водопотребности бетонной смеси, необходимого воздухосодержания у места ее
укладки, достижения заданной прочности бетона и отсутствия повреждения
структуры бетона при принятом в производстве режиме тепловлажностной обработки.

3.11. Воздухосодержание
бетонной смеси следует регулировать при подборе состава изменением дозировки
воздухововлекающей или пластифицирующе-воздухововлекающей добавки в пределах,
указанных в таблице 5.

При этом должны быть учтены
возможные потери вовлеченного воздуха бетонной смесью в зависимости от условий
и длительности ее транспортирования, от интенсивности виброуплотнения. Должно
быть также учтено, что:

а) воздухосодержание
бетонной смеси увеличивается с возрастанием дозировки добавки, с ростом
подвижности бетонной смеси, с увеличением доли песка в смеси заполнителей, при
более эффективном перемешивании бетонной смеси;

б) воздухосодержание понижается
с увеличением расхода цемента и с повышением температуры бетонной смеси.

Окончательно дозировка
воздухововлекающей или пластифицирующе-воздухововлекающей добавки, в том числе
в составе комплексной добавки, должна быть уточнена в пробном замесе, приготовленном
в производственном смесителе.

3.12. Добавки ГКЖ-10 и
ГКЖ-11 рекомендуется применять в бетонах марок не выше F 200, оттаивающих в пресной
воде. Добавку ЩСПК рекомендуется применять в бетонах марок не выше F300,
оттаивающих в пресной воде.

3.13. При выборе вида
добавок следует исходить из целесообразности применения на одном бетонном
заводе только одного вида добавки (или одной комплексной добавки) с учетом
возможности ее использования для всей продукции, к бетону которой предъявляется
требование морозостойкости.

3.14.
Назначаемая подвижность бетонной смеси должна соответствовать принятому в
производстве способу ее уплотнения. При этом должна быть учтена повышенная
удобоукладываемость бетонных смесей с вовлеченным воздухом в количестве более
2% по объему, позволяющая снижать осадку конуса по сравнению со смесью без
добавок или содержащей вовлеченный воздух до 2% в соответствии с таблицей 6 .

3.15. С целью предупреждения
водоотделения в бетонных смесях и снижения морозостойкости бетона рекомендуется
ограничивать подвижность смесей осадкой конуса не более 6 см для бетонов марки
F300 и для бетонов зоны переменного уровня морских гидротехнических сооружений.

Таблица 6































Подвижность
бетонной смеси без воздухововлекающих добавок или с содержанием вовлеченного
воздуха до 2% по объему, см

Подвижность бетонной смеси, см, при
содержании вовлеченного воздуха в % по объему

2-4

4-6

2-4

1-3

1-2

4-6

3-4

2-4

6-8

4-6

3-5

8-10

6-8

4-6

10-12

8-10

5-7

12-14

10-12

6-8

При соответствующем
обосновании подвижность бетонной смеси для морозостойких бетонов может быть
более 6 см по осадке конуса.

Допускается применение высокоподвижных
и литых бетонных смесей с комплексными добавками по таблице 5.

3.16.
Для уменьшения расхода цемента в морозостойких бетонах следует снижать
водопотребность бетонных смесей путем:

1) введения в них
комплексных добавок, содержащих наиболее эффективные пластификаторы;

2) использования
пластифицирующего действия вовлеченного воздуха, каждый процент которого в
объеме бетона позволяет снизить расход воды на 3-4 л.

3.17.
Необходимая прочность морозостойких бетонов должна быть обеспечена
соответствующим выбором соотношения количества цемента, объемов воды и
вовлеченного воздуха при использовании линейной зависимости:

R б = f ,

где Ц — расход цемента, кг/м3, В — расход
воды, л/м3, Д — объем вовлеченного воздуха в уплотненной бетонной
смеси, %.

Указанная зависимость может
быть получена путем предварительного испытания бетонов на выбранных для
применения цементах и заполнителях, в том числе приготовленных без
воздухововлекающих добавок.

3.18. Подбор состава
морозостойкого бетона с химическими добавками следует производить путем
установления оптимального соотношения между компонентами бетонной смеси,
обеспечивающего выполнение требований, предъявляемых к бетонной смеси
(подвижность, воздухосодержание) и к бетону (морозостойкость, пpочнocть,
водонепроницаемость) и требований пп. 3.1- 3.17 настоящих Указаний.

Примеры подборов составов бетона
с разными химическими добавками приведены в приложении 1.

4.1. Приготовление,
транспортирование, укладку и формование бетонных смесей следует производить в
соответствии с указаниями главы СНиП 3.03.01-87 и пп. 4.2- 4.12
настоящих Указаний.

4.2.
При назначении рабочих составов бетона должны обязательно учитываться влажность
заполнителей, а также вода, вводимая с растворами добавок, с целью обеспечения
заданного водоцементного отношения.

4.3. Приготовление бетонных смесей
следует производить в бетоносмесителях периодического действия.

Жесткие и малоподвижные
смеси с осадкой конуса 2 см и менее следует приготавливать в бетоносмесителях
принудительного действия.

Бетонные смеси с добавкой
ГКЖ-94 при любой подвижности следует приготавливать в бетоносмесителях
принудительного действия.

4.4. Химические добавки
следует вводить в бетонную смесь в виде водного раствора определенной
концентрации. Водный раствор добавок следует подавать в бетономешалку, как
правило, вместе с водой затворения.

4.5. Предварительное
приготовление водных растворов химических добавок следует производить в
соответствии с приложением 4.

4.6. Дозирование химических
добавок разрешается производить по массе или объему. Используемые для этой цели
дозаторы должны обеспечивать точность дозирования в соответствии с ГОСТ
7473-85.

4.7. При применении
комплексных добавок следует, как правило, применять раздельные установки для
приготовления растворов добавок и отдельные дозаторы.

Допускается заблаговременное
приготовление совмещенных в одном водном растворе комплексных добавок СПД+ЛСТ,
ГКЖ-94+ЛСТ, ЩСПК+С-3, если в бетонах, приготавливаемых на одном БСУ,
применяются комплексные добавки при постоянном количественном соотношении ее
компонентов.

При заблаговременном
приготовлении совмещенной добавки СНБ+ЛСТ требуется стабилизация
приготавливаемого совмещенного раствора с помощью альгината натрия.
Приготовление такого раствора осуществляют в соответствии с приложением 4.
Дозирование комплексной добавки в виде совмещенного раствора следует
производить через один дозатор.

4.8. Объемную дозу водного
раствора добавки на один замес А следует определять по формуле:

A = , л,

где Ц — расход цемента на замес, кг; С — дозировка
добавки, % массы цемента, установленная при подборе состава бетона; К -
концентрация рабочего раствора добавки, %; П — плотность рабочего раствора
добавки, г/см3.

4.9. Уплотнение бетонных смесей
следует производить вибрированием. Применение вакуумирования для уплотнения
бетонных смесей с воздухововлекающими добавками запрещается. Разрешается
уплотнять бетонные смеси с воздухововлекающими добавками центрифугированием.

4.10. Длительность и интенсивность
виброуплотнения бетонных смесей с воздухововлекающими добавками должны
обеспечить сохранение в бетоне количества вовлеченного воздуха не менее
значений, установленных в пп. 3.4- 3.5.

4.11. Рекомендуется
бетонировать изделия и конструкции так, чтобы поверхности, подвергающиеся в
условиях эксплуатации влиянию внешних воздействий, были обращены при
формировании к бортовой опалубке или днищу.

4.12.
Замерзание приготовленной бетонной смеси и свежеуложенного бетона не
допускается.

При приготовлении в зимнее
время теплой бетонной смеси температура ее в случае применения добавки ГКЖ-94
не должна превышать 30°С.

5.1. Твердение бетона должно
происходить в условиях и в течение сроков, достаточных для формирования
долговечной структуры, с соблюдением требований пп. 5.2- 5.10 настоящих Указаний.

5.2.
Твердение монолитного бетона в естественных условиях при сохранении им
положительной температуры и с соблюдением правил влажного ухода должно
продолжаться не менее 14 суток.

5.3. Разрешается ускорять
процесс твердения бетона путем тепловлажностной обработки в пропарочных камерах
или другими способами, создающими условия, установленные пп. 5.4- 5.9
настоящих Указаний.

Запрещается применение электропрогрева
для бетона с добавкой ГКЖ-94.

5.4.
Прогреву бетона должна предшествовать предварительная выдержка не менее 2
часов. Для бетонов с добавками ЛСТ, ЛСТМ-2, ГКЖ-10, ГКЖ-11 или приготовленных
на пластифицированном и гидрофобном портландцементах предварительная выдержка
должна составлять не менее 4 часов.

Предварительная выдержка
бетонов с добавкой ГКЖ-94 должна составлять не менее 4 часов при температуре
окружающей среды выше +20°С и не менее 6 часов при температуре окружающей среды
ниже +20°С.

5.5. Режим тепловлажностной
обработки конструкций и изделий из морозостойких бетонов следует назначать с
учетом следующих ограничений:

скорость подъема температуры
среды — не более 20 град/ч, а при марке бетона F 200 н выше и во всех случаях
применения бетонов с добавкой ГКЖ-94 -не более 10 град/ч, температура среды в
период изотермического прогрева не должна превышать 80°С, а при марке бетона
F200 и выше — 70°С;

скорость снижения
температуры среды — не более 20 град/ч, а для бетонов марки F200 и выше — не более
10 град/ч.

Температура среды в период
изотермического прогрева массивных конструкций с минимальным размером сечения
более 500 мм не должна превышать 70°С.

5.6. Возможно применение
ступенчатого режима тепловлажностной обработки с выдерживанием изделий и
конструкций при температуре +50°С в течение 1,5-2 ч.

Подъем температуры среды при
этом следует осуществлять со скоростью до 10-15 град/ч.

5.7.
Продолжительность изотермического прогрева конструкций следует установить
опытным путем из расчета достижения бетоном к концу пропаривания заданной
прочности, но не менее 70% проектной.

5.8. Относительная влажность
среды при тепловой обработке бетона должна составлять 90-100%.

5.9.
Предварительная выдержка, скорость подъема и снижения температуры, уровень
изотермической температуры при тепловлажностной обработке бетонных и
железобетонных конструкций мостов и труб должны соответствовать требованиям
главы СНиП 3.06.04-91 .

5.10.
Прочность морозостойких бетонов с воздухововлекающими добавками, в том числе
комплексными, к моменту замерзания бетона должна составлять не менее 70% от
проектной.

Прочность морозостойких
бетонов без воздухововлекающих добавок должна к моменту замерзания достичь не
менее 100% от проектной.

Прочность бетона бетонных и
железобетонных конструкций мостов и труб ко времени выдачи их на склад, в том
числе в зимнее время, должна соответствовать требованиям главы СНиП 3.06.04-91.

5.11. Сборные бетонные и
железобетонные конструкции для морских гидротехнических сооружений должны быть
после тепловой обработки выдержаны при положительной температуре в течение
сроков, установленных главой СНиП
3.07.02-87.

Срок выдержки указанных
конструкций может быть сокращен при подтверждении проектной марки
морозостойкости и необходимой прочности испытанием образцов производственного
бетона, при регулярном контроле воздухосодержания бетонной смеси и по согласованию
с проектной организацией.

Отпускная прочность бетона
несущих железобетонных и бетонных конструкций, включая массивы для морских
сооружений в тяжелых и средних условиях эксплуатации, устанавливаемых по СНиП
3.07.02-87, должна быть не менее 100% проектной.

6.1. Подбор составов бетонов
требуемой морозостойкости должен производиться заблаговременно на материалах,
которые намечено использовать при возведении сооружения или при изготовлении
конструкций и которые отвечают требованиям настоящих Указаний и соответствующих
нормативных документов.

Проверка морозостойкости
бетона должна быть произведена путем испытания по ГОСТ 10060-87 образцов
бетона, изготовленных в соответствии с подобранным составом и твердевших в
условиях, выбранных в соответствии с данными Указаниями и условиями
производства,

6.2. Повторные испытания
производственного бетона на морозостойкость следует производить не реже одного
раза в 6 месяцев, а также при изменении состава бетона, замене материалов или
изменении условий и сокращении сроков твердения.

6.3. Цементы и заполнители,
применяемые для приготовления бетонной смеси, должны иметь полные паспортные
данные. По запросу завода-изготовителя цемента должен быть установлен
минералогический состав используемого клинкера и его соответствие требованиям
настоящих Указаний.

6.4. По истечении
гарантийного срока хранения применяемых химических добавок необходимо проверить
их соответствие требованиям действующих на них технических условий или
стандартов.

6.5. Соответствие
морозостойкости бетона сооружений или конструкций проектной достигается
тщательным соблюдением требований по качеству используемых в бетоне материалов,
по составу бетона и точности дозирования составляющих, по подвижности и
воздухосодержанию бетонной смеси, по режиму твердения.

6.6. Выданный лабораторией
на БСУ рабочий состав бетона должен регулярно корректироваться с учетом
влажности заполнителей и содержания воды в рабочем растворе применяемых
химических добавок.

6.7. Контроль подвижности и
воздухосодержания бетонной смеси следует осуществлять на месте ее укладки не
реже одного раза в смену в условиях стабильного производства (при неизменных
рабочем составе бетона, качестве материалов, режиме приготовления и уплотнения
бетонной смеси) и 2 раза в смену в других условиях.

Контроль подвижности
бетонной смеси следует производить по ГОСТ 10181.1-81,
а воздухосодержания бетонной смеси — по ГОСТ 10181.3-81.

6.8.
Температурно-влажностный режим твердения бетона сооружения или сборных
конструкций должен контролироваться с момента укладки (формования) бетонной
смеси и до приобретения бетоном проектной морозостойкости,

6.9. Контроль за качеством
рабочих растворов химических добавок должен состоять в проверке их плотности.

Не допускается расходование
рабочих растворов добавок, концентрация которых отличается от заданной, без
соответствующей корректировки.

При проверке плотности
раствора необходимо учитывать ее изменение в зависимости от температуры
раствора.

7.1. При производстве работ
необходимо строго соблюдать правила техники безопасности согласно требованиям
главы СНиП
III-4-80 «Техника безопасности в строительстве» и пп. 7.2- 7.12
настоящих Указаний.

7.2.
Водные растворы суперпластификатора С-3 непожароопасны. Образующиеся после их
высыхания продукты могут образовывать взрывоопасную смесь, поэтому места их
проливов в помещении, а также тара и лабораторная посуда должны быть промыты
водой.

7.3. Добавка СПД относится к
слабогорючим веществам. Для ее тушения следует применять химическую или
воздушно-механическую пену, распыленную воду. При небольших очагах возгорания
можно применять пенные огнетушители ОП-3 или ОП-5.

7.4. Остальные добавки,
применяемые в соответствии с Указаниями, в пожарном отношении не опасны.

Однако в месте хранения
концентрированного раствора ЩСПК и работы с ним следует запретить курение и
применение открытого огня.

7.5. Запрещается принимать
пищу в помещениях, где хранят добавки или приготовляют их водные растворы.

7.6. В помещениях
приготовления водных растворов добавок следует осуществить приточно-вытяжную
вентиляцию.

7.7. Рабочие перед допуском
к работе с добавками должны пройти соответствующий инструктаж по технике
безопасности.

7.8. К работе с добавками
могут быть допущены рабочие, обученные методам работы с добавками.

К работе с добавками ЩСПК и
СПД не следует допускать лиц моложе 18 лет.

Не следует допускать к
работе с этими добавками и добавкой С-3 лиц с повреждением кожного покрова в
виде ссадин, царапин и т.п., с поражением (воспалением) век и глаз.

7.9. Рабочие на
приготовлении водных растворов добавок должны быть в спецодежде из
водоотталкивающей ткани, защитных очках, резиновых сапогах и перчатках.

7.10. Добавка ЩСПК относится
к умеренно токсичным веществам. При попадании добавки на кожу ее необходимо
промыть теплой водой, а при попадании в глаза — слабым раствором борной кислоты.
Предельно допустимая концентрация в помещениях не должна превышать:
циклогексана — 80, циклогенсанона — 10 и циклогенсанола — 10 мг/м3.

7.11. Добавка СПД относится
к 3-му классу умеренно опасных веществ. Предельно допустимая концентрация паров
(по высшим жирным спиртам С610) в воздухе рабочей зоны
— 10 мг/м3. Работающие с добавкой СПД должны обеспечиваться
фильтрующим противогазом марки А. При проливе СПД обезвреживание следует
производить засыпкой песком с выносом его из помещения в специально отведенное
место.

7.12.
Добавка С-3 относится к умеренно опасным веществам. Ее пары и пылевидные
частицы после высыхания раствора вызывают раздражение при воздействии на
слизистую оболочку глаз и носоглотки. Рабочие, работающие с добавкой С-3,
должны пользоваться резиновыми перчатками и фартуками, защитными очками и
респираторами.

1.1. Бетоны с комплексной добавкой типа CHB CT

1.1.1. К добавкам типа СНВ+ЛСТ
относятся добавки СПД+ЛСТ, СДО+ЛСТ, КТП+ЛСТ.

1.1.2.
При подборе конкретного состава бетона предварительно определяют оптимальную
дозу ЛСТ. Для бетонов естественного твердения дозировка ЛСТ выбирается в
диапазоне от 0,07 до 0,4% от массы цемента, а для бетонов, подвергающихся
тепловой обработке — от 0,07 до 0,2%.

Оптимальная дозировка
выбирается путем испытания бетонных смесей и бетонов с В/Ц, выбранным в
соответствии с п. 3.3 Указаний при 3-4 значениях дозировки ЛСТ.
Бетонные смеси при этом должны иметь заданную подвижность, а прочность образцов
бетона контролируется в заданные сроки (например, в возрасте 7 и 28 суток или
сразу после ТВО).

Для всех приготовленных
смесей определяют содержание вовлеченного воздуха. По контролируемой объемной
массе бетонной смеси расчетным путем определяют расход воды.

Оптимальная дозировка ЛСТ
соответствует минимальному расходу воды и достижению наибольшей прочности при
одинаковом расходе цемента.

1.1.3.
При расчете состава бетона с комплексной добавкой СНВ+ЛСТ определяют по табл. 1 ориентировочную
водопотребность бетонных смесей с учетом примечаний к таблице.

Таблица 1







Наибольший размер
крупного заполнителя, мм

Расход воды на 1 м3
при осадке конуса 5 см, в л

бетон на гравии

бетон на щебне

10

190

200

20

165

175

40

145

160

70

140

150

Примечания. 1. Расход воды установлен для бетонных
смесей с добавкой 0,15% ЛСТ при воздухосодержании уплотненной смеси 2% и с
осадкой конуса 5 см.

2. При осадке
конуса больше или меньше принятой расход воды соответственно увеличивают или
уменьшают на 3 л на каждый сантиметр осадки конуса.

3. При назначении содержания вовлеченного воздуха более 2% расход воды
уменьшают на 3 л на каждый дополнительный процент воздуха.

1.1.4.
С учетом заранее установленной для применяемых материалов зависимости прочности
бетона от состава бетона в виде:

R б = А R ц ,                                                      (1)

где R ц — активность цемента,
кгс/см2; Ц и В — расход цемента и воды, кг/м3; Д воздухосодержание бетонной смеси, %
по объему; А и a — коэффициенты, зависящие
от качества заполнителей, определяют расход цемента

Ц = ,                                                  (2)

При построении зависимости ( 1),
подученной на бетонах без воздухововлекающей добавки, принимается Д = 0.

При отсутствии заранее
полученных данных о прочности бетона в зависимости от его состава принимаются
следующие ориентировочные значения коэффициентов: А=0,55, a =0,5.

1.1.5.
Сверяют ожидаемое водоцементное отношение, полученное при использовании данных,
полученных в пп. 1.1.3 и 1.1.4 настоящего приложения, с максимальным значением, установленным п. 3.3 Указаний.

Если ожидаемое В/Ц больше
значения, установленного Указаниями, то расход цемента изменяют в соответствии
с формулой:

Ц1 = ,                                                       (3)

где Ц1 — расход цемента,
откорректированный с учетом требования морозостойкости бетона, В -
водопотребность бетонной смеси, установленная по п. 1.1.3 настоящего приложения,
(В/Ц)мрз — максимально допустимое водоцементное отношение,
соответствующее п. 3.3 Указаний.

1. 1.6.
Дальнейший расчет состава бетона производят в соответствии с методом абсолютных
объемов. Определяют объем заполнителей:

А = 1000- ,                                                 (4)

где А — абсолютный объем заполнителей, л/м3;
Ц1, В — расход цемента и воды, кг/л; g ц — удельная масса цемента; Д
— воздухосодержание уплотненной бетонной смеси, %

1.1.7.
По табл. 2 определяют ориентировочную долю песка от общего количества
заполнителей (по объему).

Таблица 2
























































Наибольший
размер крупного заполнителя, мм

Объемная доля песка в смеси наполнителей, %

в бетоне на гравии при воздухосодержании, %

в бетоне на щебне при воздухосодержании, %

1

4

6

8

2

4

6

8

10

53

52

51

52

56

53

51

53

20

42

41

39

40

46

43

41

42

40

35

33

32

33

33

36

35

36

70

31

30

29

30

34

32

31

32

Примечания. 1. Процент песка установлен для
бетонных смесей на природном песке с модулем крупности 2,5 при В/Ц=0,55.

2. При
увеличении или уменьшении модуля крупности песка на 0,1 содержание песка соответственно
увеличивается или уменьшается на 0,5%.

3. При
увеличения или уменьшении В/Ц на 0,05 содержание песка соответственно
увеличивается или уменьшается на 1%.

1.1.8. Определяют количество
песка и щебня (гравия) в бетонной смеси:

П =                                                                   (5)

Щ
=                                                              (6)

где П и Щ — расход песка и щебня (гравия) на 1 м3
бетонной смеси, кг; r — процент песка в смеси заполнителей по п. 1.1.7
приложения; А — абсолютный объем заполнителей по п. 1.1.6, л; g п , g щ — удельные массы
соответственно песка и щебня (гравия), кг/л.

1.1.9. Путем пробных замесов
в лабораторном смесителе при оптимальной дозе ЛСТ и при изменяющейся дозе СНВ
от 0,003 до 0,03 % от массы цемента выбирают дозу СНВ, обеспечивающую
необходимое воздухосодержание бетонной смеси.

1.1.10. В случае
необходимости корректируют расход воды с целью получения заданной подвижности
бетонной смеси.

1.1.11. После уточнения
расхода воды производят повторный расчет по пп. 1.1.4- 1.1.7 настоящего Приложения

1.1.12. Кроме принятого по
п. 1.1.7
количества песка, назначают еще отличающиеся на ± 1-2 % доля песка и
аналогично рассчитывают еще 2 состава бетона для опытных замесов. При этом
расход воды и дозу СНВ принимают как в первом составе.

1.1.13. Путем пробных
замесов выбирают состав с наибольшей подвижностью при хорошей связности и
нерасслаиваемости бетонной смеси.

1.1.14.
Осуществляют пробные замесы бетона выбранного состава в производственном
смесителе с целью уточнения дозы воздухововлекающего вещества для получения
необходимого воздухововлечения. При этом добавка ЛСТ вводится в оптимальной
дозе.

1.2. Бетон с комплексной добавкой
ГКЖ-94+ЛСТ

1.2.1.
Вначале путем пробных замесов на смесях с В/Ц, принимаемым по п. 3.3 Указаний, выбирают
дозировку ЛСТ, обеспечивающую наилучший пластифицирующий эффект. При этом
руководствуются п. 1.1.2 настоящего приложения. При этом вместе с ЛСТ бетонную смесь вводится
добавка ГКЖ-94 в количестве 150 г/м3 (или 300 г 50%-ной эмульсии
ГКЖ-94).

1.2.2. Предварительно
эмульсия ГКЖ-94, приготовленная заблаговременно в соответствии с «Пособием по
применению химических добавок при производстве сборных железобетонных
конструкций и изделий» (Стройиздат, М., 1989) или поступающая в готовом виде от
промышленности (марки КЭ-30-64 по ТУ-П-154-69) проверяется на стабильность в
соответствии с упомянутым Пособием.

1.2.3. Эмульсия должна
храниться в таре из полиэтилена, белой жести или стекла с закрытыми крышками.

Температура помещения, в
котором хранится эмульсия ГКЖ-94 должна быть не ниже 0°С и не выше 30°С.

1.2.4. Водоцементное
отношение определяют по принятым расчетным формулам, например ( 1), как для бетона без добавок. Оно не должно превышать
значений, установленных по п. 3.3 Указаний.

1.2.5.
Установив по табл. 1 настоящего приложения или по пробным замесам необходимый для заданной
подвижности расход воды, рассчитывают по известным методам проектирования
состава бетона расходы цемента и заполнителей.

1.2.6. Осуществляют пробный
замес бетона, состав которого определен в соответствии с пп. 1.2.1- 1.2.5
настоящего Приложения.

Откорректировав расход воды
и цемента с целью достижения заданной подвижности смеси при сохранении назначенного
В/Ц, формуют опытные образцы для контроля прочности бетона в установленные
сроки (после ТВО и в возрасте 28 суток).

1.2.7. При заниженных
значениях прочности корректируют состав бетона с уменьшением В/Ц.

1.3. Бетон с
комплексной добавкой типа СНВ+С-3

1.3.1. К добавкам типа
СНВ+С-3 относятся добавки СДО+С-3, КТП+С-3, СПД+С-3.

1.3.2. При подборе
конкретного состава бетона предварительно определяют оптимальную дозу С-3 в
диапазоне от 0,3 до 0,7% от массы цемента.

Оптимальная дозировка выбирается
путем испытания бетонных смесей и бетонов с В/Ц, выбранным в соответствии с п. 3.3
Указаний при 3-4 значениях дозировки С-3. Бетонные смеси при этом должны иметь
заданную подвижность. Прочность образцов бетона контролируется в заданные
сроки. Бетонные смеси при этом должны быть нерасслаиваемыми. Для всех
приготовленных смесей определяют содержание вовлеченного воздуха. По
контролируемой объемной массе расчетным путем определяют расход воды.

Оптимальная дозировка С-3
соответствует минимальному расходу воды и достижению наибольшей прочности при
одинаковом расходе цемента.

1. 3.3. При оптимальной
дозировке C -3 и установленном экспериментальном расходе воды,
соответствующем заданной подвижности бетонной смеси, определяют расход цемента
по формуле ( 2)
настоящего приложения при значении воздухосодержания бетонной смеси,
соответствующем требованиям пп. 3.4, 3.5 Указаний.

1.3.4. Дальнейшие расчеты
состава бетона по методу абсолютных объемов и его подбор производят в
соответствии с пп. 1.1.5- 1.1.14 настоящего Приложения.

1.3.5. Для снижения
водоотделения и предупреждения расслоения бетонных смесей рекомендуется
повышать долю песка в смеси заполнителей на 3-15% по сравнению с принимаемой по
п. 1.1.7
настоящего приложения. При этом приращение доли песка увеличивается с ростом
назначаемой подвижности бетонной смеси.

1.4. Бетон с
добавкой ЩСПК

1.4.1. Состав бетона с
добавкой ЩСПК назначается путем корректировки состава без добавок, подобранного
проверенным способом, обеспечивающим заданную подвижность бетонной смеси и
получение требуемой прочности.

1.4.2. Дозировку ЩСПК
выбирают в диапазоне от 0,15 до 0,35% от массы цемента. При этом расход воды
может быть уменьшен на 3-6%.

1.4.3. В составах требуемой
морозостойкости величина В/Ц должна быть не выше значений, приведенных в п. 3.3
Указаний, а величина воздухосодержания бетонной смеси — соответствовать
требованиям пп. 3.4,
3.5
Указаний.

1.4.4. При выбранных
параметрах бетонной смеси (расход воды, В/Ц, содержание вовлеченного воздуха) и
заданной прочности бетона может быть определен расход цемента в соответствии с
пп. 1.1.4
настоящего приложения.

1.4.5. Дальнейший расчет
состава бетона производят по методу абсолютных объемов, а правильность его
проверяют испытанием бетонной смеси и бетона.

2.1. В качестве вяжущего
следует применять портландцементы марки не ниже М400, отвечающие требованиям п.
2.1
Указаний.

2.2. В качестве крупного
заполнителя рекомендуется применять щебень изверженных пород марки не ниже 1000
с содержанием слабых зерен не более 5%.

По остальным показателям
качества щебень должен соответствовать требованиям ГОСТ 10268-80.

2.3. В качестве комплексных
химических добавок в бетонах следует применять добавки, состоящие из
пластифицирующего компонента ЛСТ и воздухововлекающих компонентов СНВ, СДО, СПД
или КТП.

2.4. Соотношение между
величиной В/Ц, расходом воды и воздухосодержанием уплотненной бетонной смеси
для получения бетонов марок F 400 и F 500
следует выбирать по графикам рисунка.

Рекомендуется применять
бетонные смеси с расходом воды до 180 л.

Выбор состава бетона должен
соответствовать достижению заданной прочности и морозостойкости при минимальном
расходе цемента и обеспечении заданной подвижности бетонной смеси.

2.5. Для повышения
удобоукладываемости бетонной смеси при минимальном расходе воды следует
использовать пластифицирующую добавку ЛСТ в оптимальной дозе, не вызывающей в то
же время ухудшения свойств бетона и осложнений при принятом режиме ТВО. Обычно
дозировку ЛСТ принимают в количестве 0,1-0,15% от массы цемента.

2.6. При выборе расхода воды
следует использовать эффект пластификации бетонной смеси за счет
воздухововлечения в соответствии с п. 3.16 Указаний.

2.7. При выборе необходимой
подвижности смеси следует учитывать п. 3.14 Указаний.

2.8. Воздухосодержание
свежеприготовленной бетонной смеси должно назначаться с учетом его потерь в
процессе транспортирования и уплотнения смеси, установленных опытным путем.

2.9.
Ориентировочная водопотребность и объемная доля песка в смеси заполнителей для бетона
с комплексной добавкой определяется по таблице 1 и 2 приложения 1 .

2.10.
По графикам на рисунке для трех значений воздухосодержания бетонной смеси (от 2
до 7%) и при выбранной по п. 2.9 водопотребности определяют 3 значения В/Ц.

По значениям В и В/Ц
определяют вероятные расходы цемента Ц и величину Ц/(В+10Д), где Д — количество
вовлеченного воздуха в %. Затем строят график зависимости величины Ц/(В+10Д) от
воздухосодержания смеси Д%.

2.11.
По заданной прочности бетона и активности цемента определяют расчетное значение
(Ц/(В+10Д))расч, необходимое для достижения требуемой прочности по
формуле ( 2 ) приложения 1 .

Соотношение между величиной
В/Ц, расходом воды и

воздухосодержанием уплотненной бетонной смеси:

а
— для получения бетона марки Мрз 400; б — для получения бетона марки Мрз 500

По значению (Ц/(В+10Д))расч
к графику Ц/(В+10Д) = f (Д), построенному в
соответствии с п. 2.10 Приложения, выбирают значение
воздухосодержания Д.

2.12. Для выбранных значений
В (п. 2.9)
и Д (п. 2.11)
выбирают по графику на рисунке значение В/Ц.

2.13. Дальнейший расчет
состава бетона производят по способу абсолютных объемов с учетом
воздухосодержания бетонной смеси.

2.14.
Дозировку воздухововлекающего компонента определяют экспериментально в
соответствии с требуемым воздухосодержанием бетонной смеси.

2.15. Путем пробных замесов
уточняют расход вод. При необходимости заметного изменения расхода воды
повторяют расчет состава бетона в соответствии с пп. 2.10- 2.14 настоящего Приложения.

2.16. Приготовление
производственного бетона, введение добавок, уплотнение бетонной смеси
осуществляют в соответствии с пп. 4.2- 4.12 Указаний

2.17. Тепловлажностной
обработке изделий должна предшествовать предварительная выдержка не менее 4 ч
для бетонов с осадкой конуса до 3 см и не менее 5 ч для более пластичных
смесей.

2.18. Тепловлажностную
обработку изделий рекомендуется производить по мягким режимам (изотермическая
температура не выше 70°С, скорость подъема температуры и охлаждения — не более
10 град/ч).

2.19. Продолжительность
изотермического прогрева устанавливают в соответствии с п. 5.7 Указаний.

После ТВО изделия должны
выдерживаться во влажных условиях в цехе или на складе не менее 100 град-суток
при температуре не ниже +5 ° C .
Возможность сокращения указанного срока выдерживания изделий должна быть
подтверждена испытанием на морозостойкость образцов конкретного бетона.

3.1. Рекомендации
распространяются на изготовление тонкостенных железобетонных конструкций
морских сооружений из бетона особовысокой морозостойкости (F 1000),
предназначенных к эксплуатации в тяжелых условиях эксплуатации на побережье
северных и дальневосточных морей.

3.2. Рекомендации являются
дополнением к настоящим указаниям и распространяются на изготовление сборных
конструкций и возведение сооружений из монолитного бетона.

3.3. Меры по защите
конструкций от истирающего действия льда и других предметов, а также от
температурных напряжений должны быть предусмотрены в проекте и настоящими
рекомендациями не регламентируются.

3.4. Для приготовления
бетона должны применяться сульфатостойкие портландцементы, в т. ч, с
минеральными добавками по ГОСТ 22266-76*.

3.5. В качестве крупного
заполнителя должен применяться щебень из изверженных горных пород марки не ниже
1000.

3.6. В состав бетона должна
обязательно вводиться комплексная химическая добавка, состоящая из СНВ или ее
заменителей и ЛСТ. Дозировка СНВ выбирается в диапазоне от 0,005 до 0,03% от массы
цемента с целью вовлечения в бетонную смесь 3-5% воздуха (по объему). Дозировка
ЛСТ принимается в количестве 0,1-0,2% от массы цемента.

Возможно применение
совмещенного, заранее приготовленного раствора СНВ и ЛСТ, стабилизированного
альгинатом. Приготовление указанного раствора производят в соответствии с
приложением 4.

3.7. При проектировании
состава бетона учитывают следующие ограничения: водоцементное отношение не
более 0,40, подвижность бетонной смеси в момент укладки — не более 4 см по
осадке конуса, содержание вовлеченного воздуха после транспортирования и
укладки бетонной смеси — 2-4% по объему.

3.8. Твердение бетона должно
происходить при температуре не менее +5°С и регулярном увлажнении его пресной
водой.

3.9. Разрешается
изготавливать конструкции с применением ТВО. Температура изотермического
прогрева должна быть не выше +40°С.

Скорость подъема и снижения
температуры не должна превышать 10 град/ч. Влажность паровоздушной смеси в
камере должка быть не менее 95%.

3.10. Элементы конструкций,
предназначенные для работы в переменном уровне, должны выдерживаться при
положительной температуре и регулярном увлажнении до приобретения 100%-ной
проектной прочности, но не менее 30 суток.

4.1. Для введения в бетонную
смесь необходимого количества водорастворимых добавок заранее приготавливают их
родные растворы рабочей концентрации. При объемном дозировании концентрация раствора
добавки должна быть такой, чтобы обеспечить необходимую точность ее дозирования
с учетом конструкций дозатора.

4.2. Растворы добавок
рабочей концентрации готовятся в емкостях путем растворения и последующего
разбавления исходных продуктов.

Для повышения скорости
растворения исходных продуктов рекомендуется применять воду с температурой
40-70°С и перемешивать растворы.

Твердые продукты следует при
необходимости дробить. Концентраты ЩСПК, ГКЖ-10(11) можно растворять в холодной
воде.

4.3. Растворы добавок из
твердых или пастообразных продуктов готовят их растворением в заданном
количестве воды.

После полного растворения
продукта проверяют ареометром плотность полученного раствора и доводят его до
заданной концентрации добавлением продукта или воды.

Соотношение плотности и
концентрации водных растворов добавок приведено в таблице 1.

4.4. При приготовлении
раствора добавки из жидкого продукта необходимое соотношение исходного продукта
и получаемого объема приготавливаемого раствора устанавливают по формуле ( 1):

,                                                             (1)

где q — количество исходного
продукта, кг; Q — количество приготовленного раствора, кг; d — содержание
(концентрация) безводного вещества в исходном продукте, %; d1 -
содержание (концентрация) безводного вещества в приготовленном растворе, %.

Количество воды для
разбавления исходного концентрата может быть определено по формуле:

D B = Q-q,                                                            (2)

где Q — количество приготовленного раствора, кг; q -
количество концентрата добавки, кг.

4.5. При приготовлении
совмещенного раствора ЛСТ+СНВ следует с целью предупреждения коагуляции и выпадения
осадка ввести в качестве стабилизатора альгинат натрия в количестве 0,005-0,01%
массы цемента. Альгинат натрия — продукт переработки водорослей (Архангельский
водорослевый комбинат) в виде порошка или пластинок — легко растворяется в
воде.

Водный раствор добавки
ЛСТ+СНВ+альгинат натрия может быть приготовлен двумя способами:

последовательным
растворением компонентов добавки в одной емкости;

смешением концентрированных
растворов веществ, составляющих комплексную добавку.

Приготовление комплексной добавки
по первому способу заключается в последовательном растворении в подогретой до
70°С воде добавки СНВ, альгината натрия и в последнюю очередь — добавки ЛСТ.

Соотношение добавок СНВ и
ЛСТ устанавливается при подборе состава бетона в соответствии с приложением 1.

Таблица 1










































































































































































Концентрация
раствора, %

Плотность растворов добавок при 20 °С, г/см3

Добавки

С-3

ЛСТМ-2

ЛСТ

ЩСПК

ГКЖ-11

ГКЖ-10

СПД

СНВ

СДО

КТП

2

1,010

1,008

1,009

1,006

1,012

1,002

1,005

1,003


3

1,013

1,012

1,013

1,015

1,019

1,003

1,009

1,005


4

1,017

1,016

1,017

1,024

1,025

1,005

1,012

1,007

1,001

5

1,020

1,021

1,021

1,031

1,031

1,009

1,015

1,008


6

1,025

1,025

1,025

1,037

1,038

1,012

1,018

1,010


7

1,030

1,029

1,029

1,046

1,044

1,044

0,021

1,012

1,002

8

1,035

1,033

1,033

1,053

1,050

1,016

1,023

1,014

1,003

9

1,040

1,038

1,038

1,059

1,057

1,019

1,027

1,015

1,004

10

1,045

1,043

1,043

1,066

1,063

1,021

1,030

1,017

1,005

12

1,055

1,051

1,053

1,079

1,076

1,026

1,036

1,021

1,006

15

1,069

1,068

1,068

1,099

1,094

1,032

1,045

1,025

1,008

20

1,090

1,091

1,091

1,132

1,127

1,041

1,060

1,034

1,012

25

1,116

1,117

1,117

1,165

1,157

1.051

1,075

1,043

1,017

30

1,148

1,144

1,198

1,190

1,061

1,089

1,052

1,022

СОДЕРЖАНИЕ


1. Общие положения . 1

2.
Материалы для бетона . 2

3.
Проектирование и подбор состава бетона . 2

4.
Приготовление бетонной смеси. Укладка и формование . 5

5.
Твердение бетона . 6

6.
Контроль за производством .. 7

7.
Техника безопасности и охрана труда . 8

Приложение 1 Подборы состава морозостойкого бетона с химическими
добавками . 9

Приложение 2 Рекомендации по приготовлению бетонов марок f400
и f500
для сборных конструкций, насыщаемых пресной водой . 12

Приложение 3 Рекомендации по технологии изготовления тонкостенных
железобетонных конструкции морских сооружений из бетона особовысокой
морозостойкости ( f 1000) 13

Приложение 4 Приготовление водных
растворов химических добавок, вводимых в бетонную смесь . 14

Противоморозные добавки в бетон, для морозостойкости

Бетонные сооружения имеют установленный проектом эксплуатационный срок. На сокращение расчетного периода могут повлиять такие факторы, как условия эксплуатации. В холодных регионах здания возводят из морозостойкого бетона, который способен выдержать множественные циклы замораживания и размораживания без разрушения структуры.

Свойство морозостойкости напрямую связано с прочностью бетона. Определенное число циклов размораживания и замораживания (F) влияет на прочность на сжатие. У легкого бетона по истечении цикла прочность на сжатие снижается на 15%, у тяжелого бетона – на 5%. В процессе производства материал испытывают на морозостойкость в соответствии с ГОСТ 10060-12.

Как повышается морозостойкость бетона

Вода внутри бетонной структуры при минусовой температуре замерзает, превращается в ледяные кристаллы и разрушает минеральный материал. После определенного количества циклов замораживания и оттаивания бетон под влиянием внутренней разрушительной силы расслаивается. Чтобы продлить эксплуатационный срок бетонного сооружения, принимаются различные меры:

  1. В здании обустраивается гидроизоляция. Для создания барьеров проникновению воды используются листовые и рулонные материалы, обмазочные и окрасочные составы, герметики для швов и стыков. Максимальная эффективность достигается путем применения проникающих в структуру бетона материалов. Пропитки защищают не только наружную поверхность конструкций, но и внутренний массив. В бетонных капиллярах вместо жидкости появляются нерастворимые кристаллогидраты. Поэтому при замерзании бетона материал не разрывается изнутри.
  2. Для строительства используется особо плотный бетон с пониженным водоцементным соотношением в растворе. В процессе формовки из бетонного раствора удаляется воздух (виброукладка), или применяются тяжелые наполнители с определенным размером фракций.

В состав вводятся специальные противоморозные добавки в бетон. Эти материалы придают бетону определенные свойства и меняют внутреннюю структуру готового изделия. Промышленность выпускает добавки, которые гидрофобизируют бетон, повышают плотность или прочность, устойчивость к температурным перепадам и т.д.

Как действуют противоморозные добавки в бетон

Добавки в бетон для морозостойкости позволяют осуществлять строительные работы в холодное время года. Взаимодействуя с основными ингредиентами строительной смеси, материалы оказывают на готовый раствор следующие действия:

  • препятствуют усадочному эффекту;
  • усиливают стойкость к коррозии металлической арматуры;
  • увеличивают плотность бетона;
  • препятствуют растрескиванию;
  • повышают свойство пластичности;
  • обеспечивают морозостойкость и влагоустойчивость.

Выпускаются жидкие и сухие противоморозные добавки в бетон. Сухие порошкообразные добавки включают такие химические элементы, как хлориды, нитриты и формиаты натрия, строительные соли и комплексные смеси. Жидкие концентраты или растворы представлены в виде аммиачной воды или текучих пластификаторов. Жидкие добавки в бетон для морозостойкости способствуют подвижности смеси и быстрому застыванию. Для каждого материала предусмотрена индивидуальная инструкция по процентному отношению к общему объему бетонной смеси. Но этот показатель не должен превышать 15%.

Противоморозные добавки в бетон производства ГК «Кальматрон»

ГК «Кальматрон» выпускает высококачественные противоморозные добавки в бетон, комплексные присадки с гидроизоляционными свойствами для строительства и ремонта. В ассортименте:

  • добавка для изготовления водоупорной штукатурки с параметрами морозостойкости F 200 и водонепроницаемости W 8 – «Кальматрон-Эконом»;
  • добавка для повышения W на 8, морозостойкости на 100 циклов и прочтности на 30% — «Кальматрон Д»;
  • смесь для восстановительного ремонта поверхностей из бетона «Гидробетон СРГ-Ф1».

Добавки продаются по выгодным ценам и эффективно используются в строительных и ремонтных работах.

Ряд выпускаемых ГК «Кальматрон» продуктов предназначен для применения в качестве добавок в бетон для морозостойкости. В продаже – разнообразные виды гидрофобизирующих присадок, которые увеличивают показатели числа F на 100 единиц. Добавки в бетон для морозостойкости вводятся в состав смеси на этапе перемешивания в сухом состоянии. Компоненты равномерно распределяются по объему смеси, что обеспечивает увеличенную морозостойкость по всему объему бетонного монолита. Предусмотренный эксплуатационный срок добавки соответствует сроку службы бетонной конструкции.

Предлагаем качественные и простые в применении добавки в бетон для морозостойкости марки «Кальматрон-Д» и «Кальматрон-Д ПРО». Наши материалы могут использоваться в процессе строительных работ по возведению жилых, производственных, гидротехнических сооружений.

Добавки в бетон MasterAir


Как работает MasterAir?

Воздухововлекающие добавки MasterAir способствуют образованию системы мелких закрытых пор внутри бетона, что увеличивает его морозостойкость и долговечность.

Что делает MasterAir уникальным решением?

Использование MasterAir для транспортных бетонов

Использование добавок MasterAir от Master Builders S​​olutions приводит к увеличению морозостойкости бетона и стойкости к износу от циклических замораживаний. 

Согласно требованиям
ГОСТ ​26633 п 4.4.3 «Бетонные смеси для бетонов марки по морозостойкости F1 200 (F2 100) и выше следует изготовлять с применением воздухововлекающих (газообразующих) добавок. Содержание вовлеченного воздуха в бетонной смеси должно быть не менее 4 %.»

Воздушные поры служат в качестве пространства для снижения гидравлического давления, возникающего при замерзании поровой жидкости. Поры в бетоне становятся достаточно эффективными в бетоне, если они распределены по всей матрице. 

Добавки MasterAir создают мелкие поры диаметром менее 300 мкм, которые наиболее полезны для повышения морозостойкости. Также, характерным значением является так называемый «фактор расстояния», статистически рассчитанное значение для расстояния точки в затвердевшем цементе от края следующей воздушной поры (<300 микрон).

Эффективность добавок MasterAir подтверждается исследованиями Master Builders Solutions и многолетним опытом применения. 

Добавки MasterAir для применения в транспортных бетонах


MasterAir 125 / MasterAir 126​ — добавки на основе водного раствора специальных натуральных поверхностно-активных веществ, для создания идеальной поровой системы из мелких пор. Опыт на рынке – более 10 лет.


MasterAir 105 — добавка на основе синтетического сырья, для эффективной работы при применении трудных заполнителей включая мелкие пески и отсевы.

Область применения


  • Для плотин и гидротехнических сооружений

  • Для мостовых и дорожных сооружений

  • Для портов, доков, пирсов и других морских сооружений

  • Для резервуаров, водонапорных башен и очистных сооружений

  • Для парковок и гаражей


  • Для взлетно-посадочных полос аэропорта​

Преимущества применения MasterAir для транспортного бетона


  • ​Мелкие поры от 10 мкм до 300 мкм, способствующие повышению морозостойкости

  • Более равномерное распределение воздушных пор в бетоне (система воздушных пор) по сравнению с классическими воздуховолекающими добавками

  • Стабильное воздухововлечение

  • Лучшая пластичность и формуемость смеси

  • Уменьшение расслоения и водоотделения смеси



Использование MasterAir для кладочных растворов


​Комплексные добавки MasterAir позволяют производить строительные и кладочные растворы с отсроченным началом схватывания. 

Благодаря применению MasterAir получается пластичный клейкий раствор, идеально подходящий для кладки. Задержка схватывания позволяет использовать раствор до 36 часов.

Особенности растворов с комплексными растворными добавками MasterAir


  • Хорошая адгезия раствора к поверхности кирпича

  • Хорошую работоспособность благодаря длительной задержке схватывания

  • Большое количество вовлеченного воздуха, который улучшает изоляционные свойства

  • Расширение диапазонов заполнителей — растворная смесь обладает требуемыми реологическими свойствами даже при использовании средних и крупных песков

Область применения комплексных растворных добавок MasterAir


  • Цементные растворы для кладки и штукатурки

  • Растворы, используемые при высоких температурах окружающей среды​​​

Комплексные добавки MasterAir для строительных и кладочных растворов с эффектом замедления схватывания


MasterAir 81, MasterAir 85 ​и MasterAir 86 – для кладочных растворов с сохраняемостью до 6 часов. Преимущества – низкие дозировки, наилучшее соотношение цена/качество.



​​ MasterAir 87​ и MasterAir 90 – для строительных и кладочных растворов с повышенной прочностью на сжатие. Преимущества – добавляют до +50% к прочности раствора на сжатие в 7 и 28 суток.​

Добавки в бетон для повышения пластичности, прочности, морозостойкости

Бетон являются одним из самых долговечных и прочных материалов, но его обычные характеристики не всегда соответствуют условиям строительства и требованиям, предъявляемым к некоторым конструкциям. Для получения нужных свойств применяют специальные добавки в бетон, представляющие собой различные химические соединения. С их помощью удается решать такие задачи, как проведение бетонных работ при отрицательных температурах, придание бетонной смеси высокой пластичности, повышение прочности готовых конструкций и их устойчивости к атмосферным воздействиям.

Благодаря особым добавкам стало возможным проведение бетонных работ в зимнее времяИсточник caretta.org

В каких случаях нужны добавки

В зависимости от места и условий эксплуатации бетонные конструкции должны соответствовать определенным требованиям. Одни – выдерживать огромные нагрузки, другие – не разрушаться от постоянного контакта с водой, третьи – быть устойчивыми к истиранию и т.д. Придать им нужные свойства помогают добавки для бетона. Их применяют в самых разных случаях:

  • при строительстве монолитных сооружений;
  • при устройстве полов и покрытий с высокой несущей способностью;
  • при создании тонкостенных или густоармированных конструкций;
  • при возведении гидротехнических сооружений;
  • при изготовлении таких мелкоштучных изделий, как стеновые и облицовочные блоки, тротуарная плитка, брусчатка, бордюры;
  • при проведении работ при отрицательных температурах или в сильную жару.

Тротуарная плитка должна выдерживать механические и температурные нагрузки, быть устойчивой к истиранию и воздействию водыИсточник wixstatic.com

Кроме того, добавки в бетон для повышения прочности, удобоукладываемости или подвижности применяют для приготовления ремонтных и штукатурных растворов, растворов на пористых или нестандартных заполнителях.

Классификация добавок

Среди выпускаемых присадок есть как средства, влияющие на изменение только одного или двух свойств бетона, так и комплексные многофункциональные добавки. Выделяют несколько основных групп.

  • Пластифицирующие – улучшают подвижность и пластичность бетонного раствора, снижают норму цемента для его приготовления, уменьшают риск образования усадочных трещин.
  • Ускоряющие твердение – применяется такая добавка в бетон для прочности и уменьшения времени, необходимого для её набора.
  • Водоредуцирующие – позволяют уменьшить количество воды для приготовления бетонной смеси и обеспечить ей повышенную плотность и морозостойкость.
  • Противоморозные – поддерживают в бетонном растворе нормальные реакции, необходимые для твердения, при минусовой температуре.
  • Регулирующие подвижность – сохраняют текучесть и пластичность бетона при длительной транспортировке или укладке в жаркую погоду.

При перевозке на дальние расстояния бетон не должен потерять свои свойстваИсточник ru-beton.ru

  • Модифицирующие – влияющие сразу на несколько характеристик.



Характеристики и применение разных добавок

Чтобы решить, что добавить в бетон для прочности, гидрофобности или ускоренного твердения, нужно разобраться в разнообразии добавок.

Пластификаторы

Цель применения пластифицирующих добавок – улучшение растекаемости и подвижности свежего раствора за счет разжижения смеси без увеличения объема воды. Дополнительными плюсами являются повышение плотности, прочности и однородности бетона, получение качественной гладкой поверхности, снижение трудозатрат при заливке.

В магазинах можно встретить такие присадки в бетон под названием «Пластификатор» и «Суперпластификатор». Применение суперпластификаторов позволяет получать смеси с более высокой подвижностью и показателями текучести, в 6-7 раз превышающими обычные. В их состав часто вводятся вещества для интенсивного набора прочности.

Суперпластификатор для бетонаИсточник virashop.ru

Это важно! Пластифицирующие добавки вводят в бетонную смесь в строгом соответствии с рекомендуемыми дозировками, чтобы не допустить сползание раствора.

Применение таких добавок актуально для изготовления:

  • монолитных густоармированных сооружений;
  • бетонных промышленных покрытий и стяжек с высокими нагрузками;
  • железобетонных изделий – стеновых панелей, плит перекрытий и т.п.;
  • штучных изделий из пескобетона;
  • ремонтных и кладочных растворов.

Ускорители твердения

Часто для сокращения времени строительства приходится решать, как увеличить прочность бетона, не дожидаясь прохождения стандартных 28 дней для продолжения работы. Известно, что марочную прочность обычный бетон набирает именно за этот период, в течение которого его нельзя нагружать. Столь длительные технологические паузы в работе невыгодны ни заказчикам, ни подрядчикам.

Необходимость в сокращении скорости твердения возникает при заливке стяжек, фундаментов, монолитных стен и перекрытий, изготовлении тротуарной плитки и шлакоблоков, кирпичной кладке на цементный раствор и во многих других случаях.

Ускорители в виде порошка и водного раствораИсточник beton-house.com

Действие этой присадки в бетон для прочности заключается в активизации химических реакций гидратации цемента. Её введение позволяет:

  • увеличить первичную (распалубочную) прочность бетона на 20-40%;
  • увеличить его марочную прочность на 10-20%;
  • повысить подвижность смеси;
  • продлить срок службы бетонных конструкций.

Некоторые добавки этой группы сокращают время, необходимое для набора марочной прочности, до 7-10 дней, позволяя гораздо раньше, чем в обычной ситуации, продолжать строительные и монтажные работы.

В этом видео рассказывается о популярном ускорителе твердения бетонаCemFix:

Для чего нужен пластификатор для бетона, где он применяется, каких видов бывает

Противоморозные добавки

В наших климатических условиях прерывать работу на полгода при наступлении холодного сезона слишком накладно для бюджета. Но при бетонировании при минусовых температурах твердение цементного камня нарушается: замерзающая вода вызывает внутренние напряжения, цемент плохо связывается с наполнителем и арматурой, происходит её коррозия. Все это негативно влияет на прочность конструкций.

Противоморозные химические добавки в бетон уменьшают влияние отрицательных температур на происходящие в нем процессы и сохраняют свойства готовых изделий.

Добавка для зимнего бетонированияИсточник stroidvor.ru

Это важно! Всегда обращайте внимание на минимальную температуру, рекомендованную производителями добавок. Ни одна из них не работает при морозе ниже минус 20-25 градусов, а действие некоторых ограничивается 5-10 градусами ниже нуля. Если мороз ударил после завершения укладки бетона, но до окончания его твердения, необходимо применять искусственный обогрев конструкций.

Гидрофобизирующие добавки

Большинство бетонных сооружений «работают» в условиях высокой влажности – под открытым небом, под землей или даже в воде. Чем менее проницаемыми они будут для воды, тем дольше прослужат без потери требуемой прочности. Увеличить плотность и уменьшить пористость материала помогают гидрофобизирующие присадки для бетона.

Их применение необходимо при:

  • стяжке полов в сырых и влажных помещениях;
  • бетонировании подвалов, погребов;
  • заливке фундаментов;
  • изготовлении бетонных чаш для бассейнов и других конструкций, контактирующих с водой;
  • устройстве отмосток, дорожек, парковочных покрытий и т.д.

Посмотрите видеоролик с тестированием тротуарной плитки, изготовленной с гидрофобной добавкой и без неё:

Другие добавки

Добавки в цемент могут иметь и другое назначение, иметь специальное либо комплексное действие.

  • Антикоррозийные присадки придают бетону устойчивость к воздействию кислот и труднорастворимых соединений, защищают от ржавления арматуру и элементы съемной и несъемной опалубки, другие соприкасающиеся с бетоном металлические элементы конструкций.
  • Добавки, улучшающие самоуплотняемость бетона, позволяют создавать тонкостенные изделия и конструкции с большим количеством армирующих элементов.
  • Воздухововлекающие присадки замедляют испарение влаги из формовочных изделий, стимулируя полную гидратацию цемента.
  • Многофункциональные химические добавки для бетона обладают комплексным действием и улучшают сразу несколько его характеристик.

Комплексная гидроизоляционная добавкаИсточник promindex.ru

Как правильно выбрать пластифицирующие добавки для цементных растворов

Также к добавкам можно отнести пигменты для придания нужного оттенка бетонным изделиям в массе. Если же не ограничиваться только химическими соединениями и отнести к добавкам различные нестандартные наполнители, то в список можно включить и фиброволокно. Это добавка к бетону для прочности в виде тонких синтетических, минеральных или металлических волокон, дополняющая или заменяющая собой арматуру.

Как и все прочие строительные материалы и смеси, присадки для бетона должны правильно храниться, чтобы не потерять своих свойств. Эти правила во многом зависят от агрегатного состояния вещества.

В этом видео содержится вся нужная информация об условиях хранения добавок:

Как изменить свойства бетона с помощью подручных средств

Об улучшении прочности и долговечности твердеющих строительных смесей люди задумывались всегда. Есть сведения, что в старину кладочные и штукатурные растворы замешивали на куриных яйцах, которые делали их более плотными, пластичными и прочными. Так ли это, утверждать трудно, да и вряд ли современные застройщики пойдут на такие расходы.

Однако многие мастера считают, что добавить в цемент для прочности и пластичности можно не специальную химию, а бытовые моющие средства. Расходов меньше, а результат тот же. В качестве домашних пластификаторов используют средства для мытья посуды, жидкое мыло или растворенный в воде стиральный порошок.

Фейри – самый популярный домашний пластификаторИсточник setam.net.ua

О том, что соль не дает воде замерзать, знают все. И применяют это знание при замешивании бетона зимой, увеличивая его морозостойкость с помощью обычной поваренной соли. Здесь главное не переборщить и не добавлять её больше, чем 2% от объема сухой смеси.

Клей ПВА или жидкое стекло: что и зачем добавляют в цементный раствор

Коротко о главном

Бетон может иметь разные характеристики в зависимости от марки цемента, пропорций входящих в его состав компонентов, правильности приготовления, условий созревания. Эти характеристики можно изменять по своему усмотрению, если знать, что существуют специальные присадки для бетона: для прочности, для увеличения пластичности и скорости твердения, для стойкости к воздействию воды и низких температур. Введение в раствор небольшого количества этих веществ позволяет упростить бетонные работы и увеличить долговечность зданий, сооружений и изделий из бетона.

Морозостойкий бетон — ScienceDirect

https://doi.org/10.1016/0950-0618(95)00067-4Получить права и содержание и образование накипи на поверхности, как правило, из-за замерзания в присутствии противообледенительных солей. Несмотря на то, что некоторые аспекты проблемы все еще недостаточно изучены и требуют дальнейшего изучения, особенно в отношении различий между лабораторными испытаниями и полевыми испытаниями, способ сделать бетон устойчивым к циклам замораживания и оттаивания хорошо известен.Это просто для обеспечения того, чтобы затвердевший бетон имел адекватную систему вовлеченных воздушных пустот. Полевой опыт, а также лабораторные данные убедительно показали, что внутреннее растрескивание из-за мороза в бетонах с надлежащим воздухововлекающим эффектом практически отсутствует. Образование накипи из-за замерзания в присутствии противогололедных солей является гораздо более сложной проблемой, чем внутреннее растрескивание, по многим причинам, но, вероятно, главным образом потому, что оно связано с микроструктурой самого поверхностного слоя или «корки» бетона.Надлежащим образом воздухововлекающие и надлежащим образом отвержденные портландцементные полевые бетоны, как правило, достаточно устойчивы к образованию отложений противогололедных солей, но образование отложений все же иногда происходит неожиданно всего через несколько лет. Поэтому необходимы исследования в этой области. Необходимо также тщательно изучить способность обычно используемых тестов на отложения соли против обледенения прогнозировать характеристики бетона в нормальных полевых условиях. Кроме того, необходимы исследования для лучшего понимания процесса образования больших воздушных пустот в воздухововлекающем бетоне, поскольку дозировка воздухововлекающих добавок основана на общем объеме воздуха в смеси и малых дозировках, обеспечивающих адекватную объем воздуха часто не обеспечивает адекватного коэффициента расстояния между воздушными пустотами (и, следовательно, адекватной защиты от замерзания).

Ключевые слова

Ключевые слова

Бетон

Замораживание и оттаивание

Воздушные развлечения Ссылки

Рекомендуемые статьи

Рекомендуемые статьи Статьи (0)

Смотреть полный текст

Copyright © 1996 Опубликовано By Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

CORTION

PDF) Морозостойкость бетона с различными классами прочности и минеральными добавками

Уравнение Глава 1 Раздел 1 Морозостойкость бетона с различными классами прочности

и минеральными добавками

Kefeng Tan 1, John M.Nichols2

1 Кафедра материаловедения Юго-Западного университета науки и технологии, город Мяньян, Сычуань

провинция, КНР

2 Факультет строительных наук, Колледж архитектуры, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшн, Техас, 77840, США

Электронная почта: [email protected]

Аннотация. В данной работе изучалось влияние водоцементного отношения и минеральных добавок на морозостойкость

бетона.Используемый метод испытаний основан на стандартном методе испытаний ASTM C666 на устойчивость бетона

к быстрому замораживанию и оттаиванию. Для экспериментальных испытаний использовали десять составов смесей. Результаты испытаний

показывают, что морозостойкость бетона увеличивается по мере уменьшения водоцементного отношения. На самом деле, для бетона с низким содержанием воды и цемента

или высокопрочного бетона морозостойкость превосходна даже без добавления воздухововлекающей добавки. Однако для бетона

со средним или высоким водоцементным отношением введение воздухововлекающих добавок необходимо для улучшения морозостойкости

.Введение микрокремнезема улучшает морозостойкость бетона, в то время как добавление в бетон летучей золы

ухудшает морозостойкость. Цель исследования — определить, устойчив ли бетон

с нулевым воздухововлечением к циклам замораживания-оттаивания.

Ключевые слова: Бетон; Морозостойкость; водоцементное соотношение; Минеральная примесь; Воздухововлекающий агент.

1 Введение

Люди постепенно расширяют границы, переселяясь в крайне негостеприимные места для проживания во все возрастающем количестве.Относительно дешевая доступность энергии с развитием кондиционирования воздуха с обратным циклом сделала этот переход плавным и возможным. Внутри арктического убежища может быть тепло, но снаружи все равно происходят циклы замерзания и оттаивания. Замерзание и оттаивание

не будут проблемой, за исключением изменения объема воды при замерзании. Для предотвращения повреждения бетона

повторяющимися циклами замораживания и оттаивания воздух должен быть намеренно вовлечен в бетон с помощью воздухововлекающих агентов.В то время как вовлеченный воздух

увеличивает долговечность, он также снижает прочность бетона, и поэтому по этой причине вовлечение воздуха нежелательно в высокопрочный бетон

(HSC) [1]. Многие исследователи ставят под сомнение необходимость воздухововлечения в ГСП [2, 3, 4, 5, 6], однако значительное число исследователей по-прежнему рекомендует использование воздухововлечения для повышения долговечности бетонов, подвергающихся замораживанию-оттаиванию [2, 3, 4, 5, 6]. 1,5,6,7,8].

Необходимы исследования, чтобы определить, можно ли производить морозостойкие HSC без вовлечения воздуха.Целью исследования

является рассмотрение влияния воздухововлечения на бетоны нормальной и средней прочности до 70 МПа, которые могут быть использованы в системах стальных труб, заполненных бетоном, или в железобетонных конструкциях, которые будут подвергаться воздействию ситуации замораживания и оттаивания.

В этом документе описывается литература, имеющая отношение к этой работе, содержится раздел методов, излагаются и обобщаются результаты и основные выводы

, а также делается заключение.

2 Обзор литературы

Вода является сложным материалом из-за низкой сжимаемости и расширения при замерзании. Цикл замораживания-оттаивания

несет ответственность за значительный ущерб человеческой и природной среде. На рисунке показана плотность h3O при изменении температуры

от -175 до 100 С. Критической точкой является изменение плотности при переходе от воды ко льду в диапазоне от -1 до 4С. Рисунок

иллюстрирует

объем 1000 кг воды при различных температурах.Критическим изменением является увеличение на девять процентов вблизи тройной точки, когда вода

превращается в лед.

Cohen, Zhou и Dolch [1] рассмотрели характеристики высокопрочного бетона без воздухововлечения и пришли к выводу, что воздухововлечение

улучшило характеристики, но микрокремнезем не улучшил характеристики. Хутон [2] показал, что микрокремнезем улучшает физические свойства паст, строительных растворов и бетонов. Lessard, Baalbaki и Aitcin [3] исследовали состав смеси высокоэффективного бетона

с вовлечением воздуха.Li, Langan и Ward [4] показали, что отношение воды к цементу является критическим параметром для долговечности

против циклов замораживания-оттаивания. Маршан и др. al., [5] рассматривали морозостойкость высокопрочных бетонов. Голубь в. al., [6] показали

, что при низком соотношении воды и цемента для высокоэффективных бетонов воздухововлечение не требуется для долговечности при испытании в

в соответствии со стандартным тестом ASTM [7]. Fagerlund [8] подтвердил более ранние выводы для бетона с высокими эксплуатационными характеристиками, подвергнутого циклам замораживания-оттаивания

, как это сделали Zia и Hansen [9].

Наконец, в 2017 году Ю, Ма и Ян [10] опубликовали уравнение для определения повреждения бетона от замерзания и оттаивания. Эту работу можно проследить от Пауэрса [11], который начал с наблюдения того, что замерзающая вода может увеличиться в объеме на 9%, и перешел к разработке теории. Ю, Ма и Ян [10] подробно излагают теорию, которая здесь не повторяется, за исключением критического уравнения

для максимального гидростатического давления: Критерий морозостойкости

.2021 28 мая; 14(11):2922.

дои: 10.3390/ma14112922.

Принадлежности

Расширять

Принадлежности

  • 1 Кафедра строительных конструкций, Факультет гражданского строительства, Силезский технический университет, 44-100 Гливице, Польша.
  • 2 Кафедра строительных процессов и строительной физики, Факультет строительства, Силезский технический университет, 44-100 Гливице, Польша.

Бесплатная статья ЧВК

Элемент в буфере обмена

Адам Пекарчик и соавт.

Материалы (Базель). .

Бесплатная статья ЧВК

Показать детали

Показать варианты

Показать варианты

Формат

АннотацияPubMedPMID

. 2021 28 мая; 14(11):2922.дои: 10.3390/ma14112922.

Принадлежности

  • 1 Кафедра строительных конструкций, Факультет гражданского строительства, Силезский технический университет, 44-100 Гливице, Польша.
  • 2 Кафедра строительных процессов и строительной физики, Факультет строительства, Силезский технический университет, 44-100 Гливице, Польша.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки
Параметры отображения цитирования

Показать варианты

Формат
АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

В статье представлены результаты оригинальных и актуальных испытаний с точки зрения применения самоуплотняющихся добавок в бетон, особенности их совместимости с цементом и взаимной совместимости в случае использования нескольких добавок в одной смеси.Исследование способствует признанию влияния непреднамеренно воздухововлекающих суперпластификатора (СП), антипенных (АФА), модифицирующих вязкость (ВМА) и воздухововлекающих (АЭА) добавок на внутреннюю морозостойкость и прочность на сжатие самоуплотняющийся бетон. Положительные и нежелательные эффекты комбинированного применения нескольких добавок в этой области до сих пор не были предметом обширных анализов и публикаций. Суперпластификатор, непреднамеренно вводивший в бетонную смесь большое количество воздуха, отрицательно сказался на прочности бетона и положительно сказался на морозостойкости.Введение АФА в такие бетоны не изменило прочности, но ухудшило значения показателей, оценивающих морозостойкость. Добавка АЭА привела к снижению прочности бетона, но способствовала изменению тенденции к ослаблению морозостойкости, наблюдаемой в бетоне без воздухововлечения. В статье также рассматривается проблема соответствия критериев морозостойкости, оцениваемых по различным показателям. Может вызвать беспокойство тот факт, что определение морозостойкости по одному критерию не всегда означает морозостойкость по другому критерию.Расхождения могут быть значительными и вводящими в заблуждение.


Ключевые слова:

прочность на сжатие; добавки в бетон; критерии морозостойкости; методы внутренней морозостойкости; неразрушающий контроль.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Измеренная скорость ультразвуковой волны для…

Рисунок 1

Измеренная скорость ультразвуковой волны для отдельных типов бетона в зависимости от количества…


Рисунок 1

Измеренная скорость ультразвуковой волны для отдельных типов бетона в зависимости от количества циклов замораживания и оттаивания.

Рисунок 2

Средний относительный динамический модуль…

Рисунок 2

Средний относительный динамический модуль упругости для отдельных бетонов после N циклов…


фигура 2

Средний относительный динамический модуль упругости отдельных бетонов после N циклов замораживания и оттаивания.

Рисунок 3

Результаты измерений…

Рисунок 3

Результаты измерений общего объема воздушных пустот, А , и…


Рисунок 3

Результаты измерений общего объема воздушных пустот, А , и объема пустот, А300 , диаметром менее 300 мкм в затвердевшем бетоне после 28 суток твердения.

Рисунок 4

Объемный коэффициент воздушных пустот L…

Рисунок 4

Фактор объема воздушных пустот L в затвердевшем бетоне после 28 дней твердения.


Рисунок 4

Фактор объема воздушных пустот L в затвердевшем бетоне после 28 дней твердения.

Рисунок 5

Оценка удельной поверхности…

Рисунок 5

Оценка удельной поверхности воздушных пустот α в затвердевшем бетоне через 28…


Рисунок 5

Оценка удельной поверхности воздушных пустот α в затвердевшем бетоне после 28 дней твердения.

Рисунок 6

Зависимость среднего начального…

Рисунок 6

Зависимость средней начальной скорости ультразвуковой волны (после 28 дней отверждения)…


Рисунок 6

Зависимость средней начальной скорости ультразвуковой волны (после 28 суток твердения) от содержания воздуха в бетонной смеси.

Рисунок 7

Зависимость среднего сжимающего…

Рисунок 7

Зависимость средней прочности бетона на сжатие после 28 суток твердения…


Рисунок 7

Зависимость средней прочности бетона на сжатие через 28 суток твердения от содержания воздуха в бетонной смеси.

Рисунок 8

Зависимость уменьшения…

Рисунок 8

Зависимость снижения прочности бетона на сжатие после 300 циклов…


Рисунок 8

Зависимость снижения прочности бетона на сжатие после 300 циклов замораживания и оттаивания от общего количества воздуха в затвердевшем бетоне.

Рисунок 9

Снижение прочности на сжатие…

Рисунок 9

Снижение прочности бетона на сжатие после 300 циклов замораживания и…


Рисунок 9

Снижение прочности бетона на сжатие после 300 циклов замораживания и оттаивания при количестве воздушных пустот менее 300 мкм в затвердевшем бетоне.

Рисунок 10

Связь между воздушными пустотами и пространством…

Рисунок 10

Взаимосвязь между коэффициентом объема воздушных пустот в затвердевшем бетоне и сокращением объема бетона…


Рисунок 10

Взаимосвязь между коэффициентом объема воздушных пустот в затвердевшем бетоне и снижением прочности бетона на сжатие после 300 циклов замораживания и оттаивания.

Рисунок 11

Зависимость между удельным приземным воздухом…

Рисунок 11

Зависимость между удельной поверхностной воздушной пустотой в затвердевшем бетоне и уменьшением в бетоне…


Рисунок 11

Зависимость между удельной поверхностной воздушной пустотой в затвердевшем бетоне и снижением прочности бетона на сжатие после 300 циклов замораживания и оттаивания.

Рисунок 12

Корреляция между абсолютными изменениями в…

Рисунок 12

Получена корреляция между абсолютными изменениями средней прочности на сжатие и скоростью ультразвукового импульса…


Рисунок 12

Корреляция между абсолютными изменениями средней прочности на сжатие и скоростью ультразвукового импульса, полученная для образцов бетона после 300 циклов испытаний на морозостойкость и незамороженных образцов того же возраста.

Рисунок 13

Связь между относительными изменениями…

Рисунок 13

Зависимость между относительными изменениями средней прочности на сжатие и различиями в…


Рисунок 13

Зависимость между относительными изменениями средней прочности на сжатие и различиями относительного динамического модуля упругости, полученными при испытаниях образцов бетона после 300 циклов замораживания-оттаивания и незамороженных образцов.

Рисунок 14

Средний относительный динамический модуль…

Рисунок 14

Средний относительный динамический модуль упругости для бетонов S1 и S2 после Н…


Рисунок 14

Средний относительный динамический модуль упругости для бетонов S1 и S2 после N циклов замораживания и оттаивания.

Рисунок 15

Средний относительный динамический модуль…

Рисунок 15

Средний относительный динамический модуль упругости для бетонов S1, S1.F и S1.F.V после…


Рисунок 15

Средний относительный динамический модуль упругости для S1, S1.Бетоны Ф и С1.Ф.В после Н циклов замораживания-оттаивания.

Рисунок 16

Средний относительный динамический модуль…

Рисунок 16

Средний относительный динамический модуль упругости для S2, S2.Бетоны В, С2.А и С2.А.В…


Рисунок 16

Средний относительный динамический модуль упругости для бетонов марок S2, S2.V, S2.A и S2.A.V после N циклов замораживания и оттаивания.

Все фигурки (16)

Похожие статьи

  • Влияние мелких и крупных вторичных заполнителей на свежие и механические свойства самоуплотняющегося бетона.

    Нили М., Сасанипур Х., Аслани Ф.
    Нили М. и др.
    Материалы (Базель). 4 апр. 2019 г.; 12(7):1120. дои: 10.3390/ma12071120.
    Материалы (Базель). 2019.

    PMID: 30987339
    Бесплатная статья ЧВК.

  • Отходы ильменитового шлама как добавка для повышения морозостойкости устойчивого бетона.

    Хилински Ф, Кучиньски К.
    Хилински Ф. и соавт.
    Материалы (Базель).2020 28 июня; 13 (13): 2904. дои: 10.3390/ma13132904.
    Материалы (Базель). 2020.

    PMID: 32605247
    Бесплатная статья ЧВК.

  • Влияние стесненного состояния на механические свойства, морозостойкость и стойкость к карбонизации расширяющегося бетона.

    Ван Н.Д., Куроива Э., Ким Дж., Чхве Х., Хама Ю.
    Ван Н.Д. и др.
    Материалы (Базель). 2020 5 мая; 13 (9): 2136. дои: 10.3390/ma130

    .
    Материалы (Базель). 2020.

    PMID: 32380711
    Бесплатная статья ЧВК.

  • Механические характеристики затвердевшего бетона с различными минеральными добавками: обзор.

    Аюб Т., Хан С.У., Мемон Ф.А.
    Аюб Т. и др.
    Журнал «Научный мир». 2014 29 января; 2014:875082. дои: 10.1155/2014/875082. Электронная коллекция 2014.
    Журнал «Научный мир». 2014.

    PMID: 24688443
    Бесплатная статья ЧВК.Обзор.

  • Влияние различных минеральных добавок на свойства свежего бетона.

    Хан С.У., Нуруддин М.Ф., Аюб Т., Шафик Н.
    Хан С.У. и др.
    Журнал «Научный мир». 2014 18 февраля; 2014: 986567. дои: 10.1155/2014/986567. Электронная коллекция 2014.
    Журнал «Научный мир». 2014.

    PMID: 24701196
    Бесплатная статья ЧВК.

    Обзор.

использованная литература

    1. Шмидт В.Принцип действия полисахаридного стабилизатора в системах на основе цемента и взаимодействие с суперпластификаторами; Материалы первой международной конференции по строительным материалам на биологической основе; Клермон-Ферран, Франция. 22–24 июня 2015 г.; стр. 100–106.

    1. Праках Н., Сантанам М. Измерение, мониторинг и моделирование свойств бетона. Спрингер; Берлин, Германия: 2006. стр. 449–454.

    1. Скрипкюнас Г., Нагроцкене Д., Гирскас Г., Вайчене М., Баранаускайте Э. Влияние типа цемента на морозостойкость и противогололедную стойкость бетона. Procedia англ. 2013;57:1045–1051. doi: 10.1016/j.proeng.2013.04.132.

      DOI

    1. Каракоч М.Б., Демирбога Р., Туркмен И., Джан И. Моделирование с помощью ИНС и влияние пемзового заполнителя и воздухововлечения на морозостойкость HSC. Констр. Строить. Матер. 2011;25:4241–4249. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2011.04.068.

      DOI

    1. Молеро М., Апарисио С., Аль-Ассади Г., Касати М.Дж., Эрнадес М.Г., Анайя Дж.Дж. Оценка повреждений бетона при замерзании и оттаивании с помощью ультразвуковой визуализации. НК E Междунар. 2012;52:86–94. doi: 10.1016/j.ndteint.2012.05.004.

      DOI

Показать все 55 ссылок

Отходы ильменитового шлама как добавка для повышения морозостойкости устойчивого бетона

Материалы (Базель).2020 июль; 13(13): 2904.

Поступила в редакцию 22 мая 2020 г.; Принято 24 июня 2020 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Эта статья цитировалась в других статьях в PMC. .

Abstract

Устойчивое развитие ведет к производству строительных материалов, более безопасных для окружающей среды. Одним из способов достижения устойчивости материалов является добавление промышленных отходов и побочных продуктов, особенно в бетон.Однако добавление отходов в бетон часто снижает его долговечность, и приходится снижать степень агрессивности среды, в которой используется бетон. Сделать устойчивый бетон, который к тому же долговечен в более агрессивных средах, довольно сложно. В статье представлены результаты испытаний бетона, содержащего ильменитовый шламотход производства диоксида титана, который подвергался морозной агрессии с применением противогололедных солей и без них. Результаты показали, что можно изготовить прочный и морозостойкий бетон.После 200 циклов замораживания-оттаивания прочность на сжатие испытанных бетонов снизилась менее чем на 4 %. Бетоны обладают высокой устойчивостью к образованию накипи, и после 112 циклов замораживания-оттаивания в воде с противогололедной солью масса накипи составила менее 0,02 кг/м 2 . Также было проанализировано распределение воздушных пустот. Результаты соответствовали требованиям к морозостойкому бетону и были аналогичны результатам, полученным для эталонного бетона с летучей золой. Исследование микроструктуры с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) не выявило каких-либо потенциальных рисков, которые могли бы повлиять на долговечность бетона.Частицы отходов тщательно соединились в вяжущем, и некоторые его составляющие, по-видимому, являются активной частью цементной матрицы. Длительные испытания на усадку (360 дней) не показали чрезмерных значений, отличающихся от эталонного бетона с золой-уносом. Представленные результаты показали, что устойчивые бетоны, содержащие ильменитовые шламовые отходы производства диоксида титана, также могут быть устойчивы к морозной агрессии.

Ключевые слова: ильменитовый шлам, отходы, бетон, диоксид титана, морозостойкость

1.Введение

Согласно седьмому пункту Основных требований к строительным работам CPR-EU 305/2011, опубликованным в марте 2011 г., Европейский Союз объявляет «устойчивое использование природных ресурсов» приоритетом [1,2]. В соответствии с этим положением, поощряя развитие, количество природных ресурсов, используемых в производстве строительных материалов, должно уменьшаться, а количество используемых побочных продуктов и промышленных отходов должно увеличиваться. Вторым аспектом устойчивого развития является более эффективное использование природных источников путем производства более качественных материалов с использованием того же количества компонентов, только с улучшением их качества; например, повышение реакционной способности связующего путем измельчения его до более мелких частиц [3,4].Третий способ сделать строительные материалы более устойчивыми — использовать переработанные строительные материалы после сноса [5]. Другой аспект заключается в том, что строительные материалы и целые конструкции будут более устойчивыми, если время использования будет продлено более чем на 50 лет, что является сроком службы большинства бетонных конструкций [6].

Добавление промышленных отходов или побочных продуктов может снизить долговечность бетона. Во многих случаях это так, и новый материал должен быть предназначен для менее агрессивных сред.Таким образом, по крайней мере, некоторые части отходов повышают ценность, чтобы использовать меньше природных источников [7]. Если можно и безопасно использовать промышленные отходы в качестве добавки к бетону, предназначенному для более агрессивных сред, то проще использовать их в большем количестве. Одним из самых агрессивных явлений для бетона в умеренном климате является мороз. Бетоны, предназначенные для таких условий, должны содержать большее количество цемента, что делает их еще менее экологически чистыми материалами.Вот почему важно также использовать отходы в этих типах бетонов.

Мировое производство диоксида титана в 2019 г. оценивается в 7,2 млн т [8]. TiO 2 в основном производится двумя способами — сульфатным и хлоридным. Около 45% мирового производства осуществляется сульфатным методом, при котором образуется различное количество различных видов побочных продуктов и отходов. Каждая тонна TiO 2 , полученная этим методом, дает около 2,3 тонны FeSO 4 ·7H 2 O, 1.5 т FeSO 4 ∙H 2 O, 0,7 т красного гипса и 0,35 т ильменитовых шламоотходов [9,10,11]. Сульфат железа является побочным продуктом, используемым в основном в качестве восстановителя хрома (VI) при производстве цементного клинкера и в качестве флокулянта на очистных сооружениях. Красный гипс используется в производстве гипсовых штукатурок [10,11,12]. О потенциальных способах валоризации ильменитовых шламовых отходов имеется всего несколько публикаций [13,14,15,16], но даже в случае их успеха они не могли использовать большие объемы, имея в виду, что мировое производство этих отходов исчисляется в 1.1 млн тонн в год [8,17,18].

Целью данной статьи является проверка теории о том, что отходы, такие как ильменитовый шлам, могут быть использованы в качестве добавки к бетону, устойчивому к коррозии при замораживании-оттаивании. Это потенциально может повысить ценность этих промышленных отходов и сделать бетон более устойчивым и, следовательно, более экологичным. Поскольку ильменитовые грязевые отходы содержат некоторое количество невыщелоченного TiO 2 , бетон, содержащий эти отходы, может также иметь фотокаталитический эффект, помогающий снизить уровень NOx в воздухе [19,20].Отходы, вероятно, также содержат некоторое количество частиц нанокремнезема, которые могут повлиять на реологию цементного теста [21,22]. Существует два основных способа сделать бетон устойчивым к морозу. Оба они требуют относительно большого количества цемента (более 320 кг/м 3 ) и низкого водоцементного отношения, но один из способов, предпочтительный по стандарту EN 206 [23], требует также введения воздуха в бетонную смесь. Воздушные пустоты предотвращают повреждение структуры затвердевшего бетона увеличивающимся объемом замерзающей воды [24,25,26,27,28].Другой способ повысить устойчивость бетона к морозу – сделать его структуру более уплотненной, что предотвратит проникновение воды в бетон и его повреждение при замерзании. Этого можно добиться, используя еще большее количество цемента (более 380 кг/м 3 ) и низкое водоцементное отношение (0,30 или даже меньше) и без использования воздухопроницаемых агентов. Такой способ защиты бетона от мороза является более дорогим и трудным, как показывают результаты испытаний, проведенных Portland Cement Association [29] и другими [30], так как этот тип бетона имеет высокую автогенную усадку и может иметь раннее разрушение. склонность к возрастной усадке и растрескиванию [31].Этот вид морозостойкого бетона используется при производстве сборных железобетонных изделий в виде брусчатки и плит, изготавливаемых по вибропрессованной технологии [32,33,34].

В данной статье представлен новый способ валоризации ильменитовых шламоотходов в качестве добавки к морозостойким бетонам. Предыдущие статьи [21,35] показали, что отходы ильменитового бурового раствора могут быть полезным материалом в качестве добавки для типичных дешевых бетонов с низким классом сжатия и изготовленных из обычных материалов.В этой статье представлены результаты испытаний, выполненных для более высоких классов прочности на сжатие, которые выдерживают более экстремальные условия, включая воздействие мороза с противогололедными солями.

В статье представлены результаты следующих тестов:

  • Свойства свежих бетонных смесей

  • Компрессивная и изгибая прочность

  • Усадка

  • Морозостойкость

  • Масштабирование

    Анализ воздушных пустовок

    Проверка структуры с использованием сканирующей электронной микроскопии (SEM)

в качестве эталонного бетона. но вместо RMUD было добавлено такое же количество золы-уноса (FA) класса A по стандарту EN 450-1 [36].

Бетонная конструкция в зависимости от ее типа может возводиться с армированием или без него, что влияет на свойства используемого бетона. Существуют также различные типы армирования, и перед использованием новых отходов в железобетоне необходимо провести соответствующие испытания [37,38]. Эта статья посвящена лабораторным испытаниям бетонов без армирования.

2. Материалы и методы

Ильменитовый шлам — отход, образующийся при производстве диоксида титана сернокислотным способом.Сырье, содержащее в основном ильменит и ильменитовый шлак, выщелачивают концентрированной серной кислотой. Часть сырья после фильтрации солюбилизируют и перерабатывают. Остаются нерастворимые части, которые называются отходами ильменитового шлама. Эти отходы, классифицируемые как опасные по европейской классификации [38], пригодны в качестве добавки к бетону в основном из-за высокого содержания в них остаточного количества серной кислоты (около 14%). В результате эти отходы дополнительно промываются водой и фильтруются на заводе.После такой модификации отходы содержат менее 1% остаточной серной кислоты, которую дополнительно нейтрализуют с помощью оксида кальция в лаборатории. Нейтрализацию проводят до слабокислого рН (около 4–5), чтобы избежать инициирования пуколановой реакции, как показано в [39]. Далее нейтрализующий материал сушат в сушильном шкафу при 105°С до достижения постоянной массы. Затем просеивают через сито 0,50 мм. Подготовленный таким образом материал получил название РМУД (промытая грязь). Результаты предыдущих испытаний показали, что тяжелые металлы, присутствующие в отходах, иммобилизуются в цементном вяжущем на удовлетворительном уровне [40].Также концентрация радиоактивных нуклидов, как предполагают некоторые авторы [9,13], находится на безопасном низком уровне.

2.1. RMUD, зола-уноса и цемент

, а также содержание основных компонентов, полученное в результате рентгенофлуоресцентных тестов, и характеристики RMUD, золы-уноса (FA) и портландцемента. Цемент, использованный для испытаний, представлял собой портландцемент CEM I 42.5R в соответствии со стандартом EN 197-1 [41].

Таблица 1

Концентрация (%) основных компонентов в RMUD, FA и цементе [42].

9074

Element SIO 2 2 2 Fe 2 O 3 MgO AL 2 O 3 CAO NA 2 O MNO K 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 5 O 5 9 5 So 3 CL
RMUD 35.07 33.05 9.65 7,26 5,53 3,09 1,10 0,53 0,26 0,01 0,98
FA 51,51 1,09 8,51 2,53 25,71 3.82 1.37 0.10 0.10 0.10 0,73 0.31 0.31 0.02
Cement 20.06 3.38 0.89 4.13 4.13 64.41 0.24 2,97 0,07

Таблица 2

Физио-механические характеристики цемента, RMUD и FA [39].

7

7 (прочность на изгиб) EN 196-1 [43]:

активность

accocola.К EN 450-1 [36]:

7

Характеристика Значение
Цемент
Потери при прокаливании (%) 4,74
Нерастворимый остаток (%) 0.89
Плотность (г / см 3 ) 3.05 3,05
Соответствующая поверхность (см 2 / г) 4060 40608
Прочность на компрессию (MPA) ACC. EN 196-1 [43]:
−2 дня 29,2
−28 дней 54,2

2

−2 дня 5,4
−28 дней 7.9
РМУД
Потеря на зажигании (%) 2.70 2,70699

соответствующие поверхности (см 2 / г) 8.390 9.390
Плотность (G / см 3 ) 3.15
ФА
Потери при прокаливании (%) 1,43
Соответствующая поверхность (см 2 /г) 4020
—28 дней 774 774
-90 93.3 93.3
Плотность (г / см 3 ) 2.20

2.2. Бетон

Для приготовления бетона, который будет морозостойким, параметры границ были взяты из стандарта EN 206 [23]. В соответствии с этим документом бетон, устойчивый к циклам замораживания-оттаивания в воде с противогололедными солями, должен удовлетворять требованиям агрессивных сред XF4 и XD3, где XF представляет собой воздействие замораживания/оттаивания с противогололедными реагентами или без них, а XD коррозия, вызванная хлоридами, отличными от морской воды.Граничные параметры для выполнения этих классов экспозиций:

  • минимальное содержание цемента в бетонной смеси: 340 кг/м 3

  • минимальный класс прочности: С 900/45

  • Максимальное соотношение цемента воды (W / C): 0,45

  • Минимальный воздух введен: 4,0%

  • морозостойкостойкие агрегаты

в качестве совокупности, амфиболитные крупы выполняющих требование морозостойких заполнителей.показывает кривую просеивания заполнителя, используемого в бетонах. Граничные кривые (зеленые) рекомендованы польским стандартом PN-B-06265 [44].

Кривые просеивания заполнителей, используемых для бетонов.

Согласно предыдущим испытаниям и процессам оптимизации [45], содержание RMUD в бетоне должно составлять 10,8% от массы вяжущего. В качестве эталонного бетона использовалась та же смесь, но вместо RMUD была добавлена ​​летучая зола (FA). Авторы выбрали эталонный бетон с золой-уносом вместо бетона, содержащего только портландцемент в качестве связующего, поскольку предыдущие испытания показали [21, 40], что RMUD имеет такой же уровень пуццолановой активности, что и зола-унос.

Состав бетонных смесей представлен в .

Таблица 3

Состав испытанных бетонов.

9079 9

907r

478

730638

Усознание Количество (кг / м 3 )
350r 350
RMUD или FA 42 (10,8% BM) 1
Совокупность 0/2 (промытый добычей песка) 478
агрегат 2/8 (измельченный амфиболит) 511
100/16 (измельченный амфиболит)
Вода 176 (вес/вес = 0.45)
Примеситель воздуха 1.37 (0,35% BM) 1
Platificate Axixture 0,67 (0,17% BM) 1

Сумма 340 кг / м 3 цемента было недостаточно или соотношение вода/вяжущее было слишком высоким для выполнения требований класса прочности в EN 206 [23] для обоих бетонов. Повышение прочности бетона на сжатие может быть достигнуто за счет увеличения количества цемента или за счет уменьшения водоцементного отношения в бетоне путем добавления большего количества пластифицирующей добавки.В этих испытаниях прочность на сжатие была увеличена добавлением дополнительных 10 кг/м 3 цемента (до 350 кг/м 3 ).

2.3. Свойства свежей смеси

После смешивания бетонов свойства свежей смеси были проверены следующим образом: плотность свежей смеси по EN 12350-6 [47]

  • содержание воздуха методом давления по EN 12350-7 [48]

  • 2.4. Прочность на сжатие и изгиб

    Бетонные смеси помещали в кубические и призматические формы диаметром 100 мм и размерами 100 × 100 × 500 мм в соответствии с EN 12350-1 [49]. На следующий день после извлечения из формы образцы выдерживали в воде при температуре 20 ± 2 °С в соответствии с EN 12390-2 [50] до дня испытаний. Испытания на сжатие и изгиб проводились через 28 и 90 дней отверждения по результатам предыдущих испытаний, которые показали, что RMUD представляет собой пуццолановый реактивный материал, повышающий прочность композита даже после 28 дней отверждения [35,40].

    Прочность на сжатие была испытана в соответствии с EN 12390-3 [51], а испытание на прочность на изгиб было проведено в соответствии с EN 12390-5 [52]. В ходе испытаний нагрузка прикладывалась к двум точкам образцов.

    2.5. Усадка

    Для проверки устойчивости бетона во времени в случае возникновения реакций расширения в вяжущем было проведено испытание на усадку по методу Амслера по польскому стандарту PN-B-06714-23 [53], аналогичному новый европейский стандарт EN 12390-16 [54].Три призматических образца размерами 100×100×500 мм, изготовленные из испытуемого бетона, были измерены после извлечения из формы до 360-х суток. Во время испытаний образцы отверждались при постоянной температуре (20 ± 2 °С) и влажности (65 ± 5 %), чтобы избежать влияния окружающей среды на усадку.

    2.6. Морозостойкость

    Испытания на замораживание-оттаивание проводили в соответствии с польским стандартом PN-B-06265 [44]. Было приготовлено 12 кубических образцов размером 100 мм. После выдержки в течение 90 дней в воде при температуре 20 ± 2 °С шесть из них были взяты на циклы замораживания-оттаивания, а остальные оставлены в воде в качестве эталонных образцов.Всего было проведено 200 циклов замораживания-оттаивания. Каждый цикл включал стадию замораживания до температуры -18 ± 2 °С в течение не менее четырех часов и стадию оттаивания при температуре 18 ± 2 °С в течение двух-четырех часов. После завершения циклов образцы осматривали на наличие повреждений на их поверхности. Далее было проведено испытание на прочность на сжатие для всех 12 образцов бетона (включая эталонные образцы) для каждого типа бетона. Согласно PN-B-06265 [44] морозостойкий бетон в строительстве с расчетным сроком службы 100 лет при переменном уровне воды или контакте с противогололедными солями должен проходить испытания после 200 циклов замораживания-оттаивания.

    2.7. Солеообразование

    Испытания на морозостойкость с противогололедными солями (образование накипи) проводились в соответствии с PKN-CEN/TS 12390-9 [55]. Четыре образца бетона объемом 150 куб. мм выдерживали в воде при температуре 20 ± 2 °С в течение 21 дня. По истечении этого времени из середины каждого отрезали ломтик толщиной 50 мм перпендикулярно поверхности затирания. Нарезанные срезы снова помещали в воду до 90-го дня твердения. На 90-й день образцы готовили, как показано на рис. На открытую бетонную поверхность наливали воду с 3% NaCl и устанавливали датчик температуры (уровень воды контролировали на протяжении всего испытания).Образцы помещали в морозильную машину на 112 циклов. Каждый цикл включал стадию замораживания до температуры -20 °С в течение двух часов и стадию оттаивания при температуре до 20 °С. Один полный цикл длился 24 часа. Через 7, 14, 28, 42, 56 и 112 циклов образцы извлекали и с их поверхности собирали отложенный материал. Затем образцы снова помещали в морозильную машину с новой порцией раствора NaCl. Собранный чешуйчатый материал промывали водой, фильтровали, сушили в сушильном шкафу и взвешивали.

    Образец бетона, подготовленный для циклов замораживания-оттаивания.

    2.8. Характеристики воздушной пустоты

    Соответствующая структура пор в бетоне является одним из основных аспектов морозостойкости бетона [56,57]. Испытания на распределение пор по воздуху проводились в соответствии с EN 480-11 [58]. Эти испытания требуются стандартом EN 934-2 [59] для воздухововлекающих добавок. Два образца бетона объемом 150 мм куб. выдерживали в воде в течение 14 дней после извлечения из формы. Затем из середины каждого перпендикулярно поверхности затирания вырезали 10-миллиметровый срез с размером поверхности 100×150 мм.Поверхность каждого среза полировали и контрастировали после сушки. представляет, как выглядел образец, подготовленный для испытаний.

    Образец бетона, подготовленный для испытаний на распределение пор по воздуху.

    Каждый образец сканировали пять раз с помощью автоматической системы анализа воздушных пор Rapid Air 457.

    2.9. Сканирующая микроскопия

    Наблюдения за структурой проводили с использованием сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) производства Zeiss, модель Sigma 500 VP (Carl Zeiss Microscopy GmbH, Кёльн, Германия).Были собраны изображения вторичных электронов (SE) и обратно рассеянных электронов (BSE). Фазовые составы и картирование анализировали с использованием модели детектора EDS Oxford Ultim Max 40 (Oxford Instruments, High Wycombe, UK).

    Образцы бетона для микроскопического исследования готовили из 90-дневного бетона. Сначала из 100-мм кубических образцов вырезали более мелкие кусочки (20 мм × 20 мм × 5 мм). Далее их сушили в печи при температуре 40 °С и заливали эпоксидной смолой под вакуумом для лучшего заполнения воздушных пустот.Завершающим этапом подготовки образцов была полировка их поверхности. Перед исследованием под микроскопом образцы напыляли золотом. Наблюдения за структурой были рассмотрены только для бетона RMUD.

    3. Результаты и обсуждение

    3.1. Properties of Fresh Mix

    представляет свойства свежих бетонных смесей. В оба бетона было добавлено одинаковое количество пластифицирующей добавки для достижения необходимой консистенции для формования образцов (класс консистенции S2–S3 в соотв.EN 206). Содержание воздуха в обоих бетонах превышало 4%, что соответствует граничным требованиям.

    Таблица 4

    Свойства бетонной смеси.

    Novery

    Home RMUD Бетон Fa Бетон
    Спадный потерю (мм) 110 ± 10 (S3) 1 80 ± 10 (S2) 1
    (класс консистенции ACC. К EN 206)
    Плотность бетонной смеси (кг / м 3 ) 2340 ± 20 2390 ± 20
    5.4 ± 0,5 4,8 ± 0,5

    3.2. Прочность на сжатие и изгиб

    представляет результаты испытаний на прочность на сжатие и изгиб бетона, содержащего RMUD, и бетона, содержащего FA. Оба образца бетонов достигли проектного класса прочности (С35/45) через 90 суток твердения. Класс прочности рассчитывался по EN 206, согласно первоначальным производственным испытаниям [23].

    Таблица 5

    Прочность бетона на сжатие.

    1 —

    92

    Бетон Средняя прочность на сжатие (МПа) Стандартное отклонение (МПа) (коэффициент вариации) Класс прочности на сжатие в соотв. EN 206
    RMUD 28 дней 36.2 ± 2.0

    96.2 ± 2.0 C25 / 30 C25 / 30
    RMUD

    2

    51,2 ± 2.0 1,7 (0,03) C35 / 45
    ФА 28 дней 35.7 ± 2.0 2.3 (0,06) C25 / 30
    FA

    FA 90 дней 49,5 ± 2.0 0,7 (0,01) C35 / 45
    Средняя прочность на изгиб (МПа)
    RMUD 28 дней 60692

    6.6 ± 0,2
    RMUD 90 дней 7,0 ± 0.3 0,1 (0,02)
    FA 28 дней 6.3 ± 0,3 0,3 (0,04)

    FA

    FA

    6.9 ± 0.3 0,4 (0,06)

    Результаты показывают, что значения обоих претендентов сжатия увеличиваются между на 28-й и 90-й день твердения примерно на 40% для обоих испытуемых образцов бетона. Прочность на изгиб увеличилась примерно до 6% и 9% для бетона RMUD и FA соответственно. Относительно высокое увеличение прочности на сжатие наблюдалось по отношению к прочности на изгиб, что может быть вызвано эффектом уплотнения микроструктуры бетона продуктами пуццолановой реакции, что увеличивает прочность на сжатие, но меньше влияет на когезионное связывание.Если бы цемент (CEM I) был единственным активным компонентом бетона, прочность на сжатие оставалась бы почти постоянной после 28-го дня [60,61]. Это наблюдение доказывает, что РМУД, как и зола-уноса, является активным материалом и играет роль в повышении прочности бетона. Эта теория также была доказана в предыдущих тестах [35,40].

    3.3. Усадка

    представить результаты испытаний на усадку. Через 120 дней оба бетона практически прекратили усадку, включая погрешности проведенного теста (±0.03 мм/м). Никакого расширения образцов не наблюдалось ни разу. Достигнутое значение около 0,5 мм/м и практически одинаковое для обоих типов бетонов характерно для бетонов, содержащих эти количества цемента [35,62].

    Результаты испытаний на усадку.

    3.4. Морозостойкость

    После завершения циклов замораживания образцы бетона были взвешены, а их поверхности проверены на наличие трещин и других повреждений. Шесть образцов из каждого бетона, приготовленного для циклов замораживания, взвешивали до и после завершения циклов замораживания.Все 12 образцов для каждого типа бетона (шесть подвергшихся циклам замораживания и шесть эталонных) были испытаны на прочность при сжатии. Результаты испытаний на замораживание-оттаивание представлены в .

    Таблица 6

    Результаты испытаний на замораживание-оттаивание (200 циклов).

    Образцы

    Средняя прочность на сжимание (MPA) стандартное отклонение (коэффициент вариации) средняя прочность на сжатие (МПа) стандартное отклонение (коэффициент вариации)
    RMUD бетон FA бетон
    Эталонные образцы 56.8 0,96 (0,02) 59,6 1,59 (0,03)
    Образцы после циклов замораживания-оттаивания 54,7 1,19 (0,02) 56,5 1,91 (0,03)
    Потеря прочности на сжатие после 200 циклов замораживания-оттаивания (%)
    3,7 5,2
    Потеря массы после 200 циклов замораживания-оттаивания (%)
    0.1 0,03 (0,37)

    0,03 (0,37) 0,1 0,04 (0,38)

    0,04 (0,38)

    Согласно польскому стандарту PN-B-06265, требования к бетону мороза сопротивления следующие [44]:

    • отсутствие видимых повреждений на поверхности любого испытуемого образца

    • изменение массы любого образца после циклов заморозки не может быть более 5,0% от исходной массы

    • средняя потеря сжатия Прочность образцов после замораживания не может быть выше 20 % по сравнению со средним значением эталонных образцов

    Представленные результаты испытаний на морозостойкость показали, что оба испытанных бетона удовлетворяют указанным выше требованиям и обладают морозостойкостью. – оттаивающие среды.После 200 циклов замораживания-оттаивания на поверхности ни одного образца не было ни трещин, ни других видимых повреждений. Потеря прочности на сжатие испытанного бетона была очень низкой 3,7% и 5,2% для бетона RMUD и FA соответственно. Изменение массы обоих бетонов составило 0,1%, что является очень хорошим результатом. Это показывает, что материал должен быть прочным в морозной среде в течение расчетного срока службы не менее 100 лет, как и эталонный бетон.

    3.5. Накипь

    Результаты морозостойкости с противогололедными солями (накипь) представлены в .

    Масштабирование испытанного бетона.

    После 112 циклов замораживания-оттаивания масса окалины из обоих типов испытанных бетонов составила менее 0,02 кг/м 2 , что является очень низким значением по сравнению с требованиями, приведенными в EN 1338 [32] , согласно которому верхний слой бетонной брусчатки не должен иметь более 1,0 кг/м 2 окалины после 56 циклов замораживания-оттаивания. Зарегистрированные значения доказывают, что испытанный бетон, содержащий RMUD, также долговечен в условиях замораживания-оттаивания с противогололедными реагентами, такими как NaCl, и не уступает эталонному бетону, содержащему летучую золу.

    3.6. Air Void Characteristics

    представляет собой пример изображений, собранных и проанализированных программным обеспечением системы автоматического анализа воздушных пор. Результаты представлены в .

    Сканирующая линия автоматической системы анализа пустот.

    Таблица 7

    Результаты теста распределения пор воздухом.

    Характеристики Средние Стандартное отклонение стандартное отклонение (коэффициент вариации) в среднем стандартное отклонение (коэффициент вариации)
    РМУД Бетон FA Бетон
    Коэффициент расстояния l (мкм) 152.9 9,1 (0,1) 151,7 15,0 (0,1)
    Содержание воздуха (%) 2,77 0,33 (0,12) 3,51 0,65 (0,18)
    Микросодержание воздуха A 300 (%) 1,19 0,14 (0,11) 1,64 0,42 (0,26)

    Значения содержания воздуха, полученные в этом испытании, ниже значений, полученных на свежей смеси.Это связано с тем, что при расчете воздушных пустот не учитываются очень крупные поры (от первых миллиметров и выше), что не повышает морозостойкости бетона. Наиболее важными воздушными пустотами, влияющими на морозостойкость бетона, являются пустоты диаметром 300 мкм и менее. Общее содержание воздуха в этих порах (A 300 ) выше 1% является подходящим значением для морозостойких бетонов. Основным результатом испытания характеристик воздушной пустоты является значение коэффициента расстояния, которое связано с максимальным расстоянием любой точки в цементном тесте от периферии воздушной полости.Это показывает распределение воздушных пустот в цементной матрице. Согласно требованиям к воздухововлекающим добавкам, приведенным в EN 934-2 [59], коэффициент зазора не должен превышать 200 мкм, а по ASTM C 457 [63] не должен превышать 230 мкм. Значения, полученные в результате испытаний, представлены в . Оба испытанных типа бетона удовлетворяют обоим этим требованиям. Согласно изложенному, оба испытанных бетона должны быть морозостойкими.

    3.7. Сканирующая микроскопия

    В образце бетона РМУД обнаружены выщелоченные зерна ильменита и рутила.Кроме того, наблюдались частицы почти непрореагировавших плагиоклазов и пироксенов, поверхность которых была вымыта щелочами из цемента. Некоторые из кремнеземистых частиц сильно прореагировали. Также наблюдалась кремнистая стеклофаза со следовыми количествами магния, алюминия, натрия, кальция и титана. В качестве реликтов клинкера в основном наблюдались фазы CA и C 4 AF. Ионы магния, которые могли образовывать расширяющиеся фазы при формировании ортопироксеновых зерен, не влияют на долговечность цементной матрицы.Нежелательных реакций, которые могли бы повлиять на долговечность бетона, выявлено не было.

    представляет SEM/BSE изображение выщелоченного зерна ильменита и зерна клинкера (идентифицированного анализом EDS). Область между клинкером и зерном ильменита была исследована на миграцию ионов между зерном ильменита и фазой CSH, окружающей зерно клинкера.

    представляет собой участок фазы CSH между клинкером и зерном ильменита. Картирование ЭДС показывает диффузию ионов титана и железа из зерна ильменита в фазу CSH, а ионов кальция в обратном направлении – из фазы CSH в зерно ильменита.Это показывает, что выщелоченные зерна ильменита из РМУД реакционноспособны в цементной матрице и являются активной частью вяжущего в бетоне.

    Миграция ионов между фазой C-S-H и ильменитом.

    4. Выводы

    При анализе результатов проведенных испытаний и сравнении их с результатами эталонного бетона сделаны следующие выводы:

    • Отходы РМУД являются активным компонентом, повышающим прочность бетона на сжатие между 28-м и 90-м днем ​​отверждения на 40% по сравнению с летучей золой в эталонном бетоне.

    • В течение 360 дней измерения усадки бетона не было отмечено ни одного измерения, которое могло бы свидетельствовать о наличии каких-либо сильно расширяющихся или усиливающихся усадочных реакций. Зарегистрированные значения оказались практически такими же, как и для эталонного ТВС, перспективного для долговечности бетона.

    • Исследование микроструктуры бетона не выявило каких-либо областей, которые могли бы свидетельствовать о реакциях, которые могли бы повлиять на долговечность бетона.Большинство частиц РМУД в виде частично выщелоченных зерен ильменита и диоксида кремния были хорошо связаны в цементной матрице. Ионы магния, присутствующие в РМУД, входят в состав ортопироксенов и не должны влиять на долговечность цементных композитов.

    • Испытанный бетон РМУД показал высокую стойкость к замораживанию-оттаиванию в воде, а также в воде с противогололедными солями. Параметры распределения воздушных пустот также были удовлетворительными, что позволяет предсказать, что бетон, содержащий RMUD, может быть устойчивым к морозу в течение прогнозируемого периода в 100 лет.Результаты испытаний на морозостойкость оказались на том же уровне, что и для эталонного бетона FA. Это подтверждает гипотезу данной статьи, а именно, что устойчивый бетон, содержащий ильменитовые шламоотходы, также может быть морозостойким.

    Вклад авторов

    Концептуализация, F.C. и К.К.; Расследование, Ф.К. и К.К.; Методология, Ф.К. и К.К.; Администрация проекта, ФК; Ресурсы, ФК; Написание — подготовка первоначального проекта, FC; Визуализация, ФК; Написание — проверка и редактирование, Ф.С.; Надзор, Ф.К. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

    Финансирование

    Это исследование не получило внешнего финансирования.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Ссылки

    1. Регламент Европейской комиссии (ЕС) № 305/2011 Европейского парламента и Совета. Выключенный. Дж. Евр. Союз. 2011;88:5–43. [Google Академия]2. Михаловски Б., Марчинек М., Томашевска Ю., Черник С., Пясецкий М., Герило Р., Михалак Ю. Влияние типа штукатурки на экологические характеристики композитной системы наружной теплоизоляции на основе пенополистирола. Здания. 2020;10:47. doi: 10.3390/buildings10030047. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]3. Янкович А., Валерий В., Дэвис Э. Оптимизация помола цемента. Шахтер. англ. 2004; 17:1075–1081. doi: 10.1016/j.mineng.2004.06.031. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]4. Дворкин Л., Житковский В., Сонеби М., Марчук В., Степасюк Ю. Улучшение бетонов и растворов с использованием модифицированных золошлаковых цементов.CRC Press Taylor & Francis Group; Бока-Ратон, Флорида, США: 2020. [Google Scholar]5. Страбл Л., Годфри Дж. Насколько устойчив бетон? Международный семинар по устойчивому развитию и технологии бетона; Пекин, Китай: 20–21 мая 2014 г. [Google Scholar]6. Чарнецкий Л., ван Гемерт Д. Инновации в разработке строительных материалов и устойчивое развитие. Бык. пол. акад. науч. Тех. науч. 2017; 65: 765–771. doi: 10.1515/bpasts-2017-0083. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 7. Чарнецкий Л. Будет ли переработанный пластик движущей силой в технологии бетона? Дж.Чжэцзянский университет 2019;20:384–388. doi: 10.1631/jzus.A19BR003. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]9. Боливар Х.П., Гаскес М.Х., Перес-Морено С.М., Тенорио Р.Г., Вака Ф. Повышение ценности отходов NORM производства диоксида титана с помощью коммерческих продуктов; Материалы 4-го семинара EAN NORM по транспортировке NORM, измерениям и стратегиям NORM, строительным материалам; Хасселт, Бельгия. 29 ноября — 1 декабря 2010 г. [Google Scholar] 10. Гаскес М.Х., Боливар Х.П., Вака Ф., Лосано Р.Л., Барнето А.Г. Повышение ценности двух промышленных отходов титановой промышленности в качестве огнеупорных строительных материалов; Материалы 3-й Международной конференции CEMEPE и SECOTOX; Остров Скиатос, Греция.19–21 июня 2011 г. [Google Scholar] 11. Гаскес М.Х., Мантеро Х., Боливар Х.П., Гарсия-Тенорио Р., Галан Ф. Характеристика и валоризация отходов NORM; применение в промышленности по производству TiO2; Материалы 1-й Испанской национальной конференции по достижениям в области вторичной переработки материалов и экоэнергетики; Мадрид, Испания. 12–13 ноября 2009 г. [Google Scholar] 12. Вондруска М., Беднарик В., Силд М. Стабилизация/отверждение отработанного сульфата железа производства диоксида титана продуктами сгорания в кипящем слое.Управление отходами. 2001; 21:11–16. doi: 10.1016/S0956-053X(00)00075-1. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13. Гарсия-Диас И., Газкес М.Х., Боливар Х.П., Лопес Ф.А. Характеристика и оценка норм отходов для строительных материалов. Управление Опасность. Отходы. 2016;13:13–37. [Google Академия] 14. Контрерас М., Гаскес М.Х., Гарсия-Диас И., Альгвасил Ф.Х., Лопес Ф.А., Боливар Х.П. Повышение ценности отработанного ильменитового шлама при производстве серополимерного цемента. Дж. Окружающая среда. Управление 2013; 128:625–630. дои: 10.1016/j.jenvman.2013.06.015. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 15. Контрерас М., Мартин М., Газкес М., Ромеро М., Боливар Дж. Производство керамических тел с использованием шламовых отходов производства пигментов TiO2. Ключ инж. Матер. 2015;663:75–85. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.663.75. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 16. Льянес М.К., Гонсалес М.Дж.Г., Морено С.П., Рая Х.П.Б. Извлечение ильменитового шлама в качестве добавки в промышленный портландцемент. Окружающая среда. науч. Загрязн. Рез. 2018;25:24695–24703. doi: 10.1007/s11356-018-2498-9.[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 17. Саху К.К., Алекс Т.С., Мишра Д., Агравал А. Обзор производства пигментного диоксида титана из шлака с высоким содержанием диоксида титана. Управление отходами. Рез. 2006; 24:74–79. doi: 10.1177/0734242X06061016. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 18. Миддлмас С., Фанг З. З., Фан П. Новый метод производства пигмента диоксида титана. Гидрометаллургия. 2013; 131:107–113. doi: 10.1016/j.hydromet.2012.11.002. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 19. Сюй М., Бао Ю., Ву К., Ся Т., Клак Х.Л., Ши Х., Ли В.К. Влияние методов включения TiO 2 на снижение выбросов NOx в инженерных цементных композитах. Констр. Строить. Матер. 2019;221:375–383. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.06.053. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 20. Сюй М., Клак Х., Ся Т., Бао Ю., Ву К., Ши Х., Ли В.К. Влияние TiO 2 и летучей золы на фотокаталитическое снижение выбросов NOx инженерными цементными композитами. Констр. Строить. Матер. 2020;236:117559. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117559. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 21.Бобровиц Ю., Чилински Ф. Сравнение пуццолановой активности отходов ильменитового шлама с другими пуццоланами, используемыми в качестве добавки для производства бетона. Дж. Терм. Анальный. Калорим. 2020 г.: 10.1007/s10973-020-09740-6. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 22. Хаят К.Х., Мэн В., Валлурупалли К., Тенг Л. Реологические свойства бетона со сверхвысокими характеристиками. Обзор. Цем. Конкр. Рез. 2019;124:105828. doi: 10.1016/j.cemconres.2019.105828. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 23. CEN . EN 206+A1:2016-12 Бетон – Спецификация, характеристики, производство и соответствие.Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2016 г. [Google Scholar]24. Уилберн Ф. Справочник по термическому анализу строительных материалов. Термохим. Акта. 2003; 406:249. doi: 10.1016/S0040-6031(03)00230-2. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 25. Чжоу Ю. Исследование морозостойкости бетонных материалов дорожной техники; Материалы Международной конференции по образованию, менеджменту, компьютерам и обществу 2016 г .; Шэньян, Китай. 1–3 января 2016 г. [Google Scholar]26. Голубь М., Маршан Дж., Пло Р. Морозостойкий бетон. Констр. Строить. Матер. 1996; 10: 339–348. doi: 10.1016/0950-0618(95)00067-4. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 27. Чарнецкий Л. Исследование морозостойкости бетонных материалов дорожной техники. Бык. пол. акад. науч. Тех. науч. 2016;65:1328–1331. [Google Академия] 28. Чжоу М., Лю З., Чен С. Морозостойкость и прочность бетона, изготовленного из песчаной крошки разных характеристик. Доп. Матер. науч. англ. 2016;2016:2580542. doi: 10.1155/2016/2580542.[Перекрестная ссылка] [Академия Google] 29. Пинто Р.К.А., Ховер К.С. Бюллетень исследований и разработок. СПС; Скоки, Иллинойс, США: 2001. Морозостойкость высокопрочного бетона. [Google Академия] 30. Глиницкий М.А., Яскульский Р., Домбровский М. Принципы проектирования и испытания внутренней морозостойкости бетона дорожных конструкций. Критический обзор. Дороги Мосты. 2016;15:21–43. [Google Академия] 31. Чарнецкий Л. Морозостойкость бетона мостовых конструкций. Строить. Технол. Архит. 2015;69:66–69. (на польском языке) [Google Scholar]32.CEN . EN 1338:2003/AC:2006 Бетонные блоки для мощения. Требования и метод испытаний. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2006 г. [Google Scholar]33. CEN . EN 1339:2003 Бетонные плиты для мощения. Требования и методы испытаний. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2003. [Google Scholar]34. CEN . EN 1340:2003/AC:2006 Бетонные бордюры. Требования и методы испытаний. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2006. [Google Scholar]35. Хилинский Ф., Кучиньски К., Луковски П. Применение отходов ильменитового шлама в качестве добавки к бетону. Материалы (Базель) 2020; 13:866. doi: 10.3390/ma13040866. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]36. CEN . EN 450-1:2012 Зола-унос для бетона — часть. 1: Определение, спецификации и критерии соответствия. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2012. [Google Scholar]37. Форабоски П. Каменная кладка не ограничивается только одним конструкционным материалом: переплетенная кладка против связной кладки.Дж. Билд. англ. 2019;26:100831. doi: 10.1016/j.jobe.2019.100831. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 38. Форабоски П. Прогнозирующая многомасштабная модель замедленного разрушения бетонных элементов с приклеенной внешней арматурой. Композиции мех. вычисл. заявл. 2012;3:307–329. doi: 10.1615/CompMechComputApplIntJ.v3.i4.20. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 39. Вальстрем М., Лайне-Юлийоки Й., Вик О., Оберендер А., Хьельмар О. Классификация опасных отходов. Норден; Копенгаген, Дания: 2016. [Google Scholar]40.Бобровиц Ю., Хилински Ф. Влияние отходов ильменитового шлама на процесс гидратации портландцемента. Дж. Терм. Анальный. Калорим. 2016; 126: 493–498. doi: 10.1007/s10973-016-5598-0. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 41. Хилински Ф., Луковски П. Управление опасными отходами производства диоксида титана в качестве заменителя части цемента в цементных композитах. Матер. Бутон. 2016; 530:18–20. (на польском языке) [Google Scholar]42. CEN . EN 197-1:2012 Цемент — часть. 1: Состав, спецификации и критерии соответствия обычных цементов.Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2012 г. [Google Scholar]43. CEN . EN 196-1:2016-07 Методы испытаний цемента. Часть. 1: Определение прочности. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2016. [Google Scholar]44. PN-B-06265:2018-10/Ap1:2019-05 Бетон – Спецификация, характеристики, производство и соответствие – Национальное приложение к PN-EN 206+A1:2016-12. Польский комитет по стандартизации; Варшава, Польша: 2019 г. (на польском языке) [Google Scholar]45. Хилинский Ф., Луковский П.Zastosowanie modelu materiałowego do optymalizacji składu zaprawy цементовей z dodatkiem odpadu z produkcji bieli tytanowej. Пшеглад Буд. 2017; 10:1–13. [Google Академия] 46. CEN . EN 12350-2:2011 — Испытания свежего бетона — часть. 2: Испытание на осадку. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2011. [Google Scholar]47. CEN . EN 12350-6:2019-08 — Испытания свежего бетона — часть. 6: Плотность. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2019 г. [Google Scholar]48. CEN . EN 12350-7:2019-08 Испытания свежего бетона — часть.7: Содержание воздуха — методы измерения давления. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2019 г. [Google Scholar]49. CEN . EN 12350-1:2019-07 — Испытания свежего бетона — часть. 1: Выборка. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2019 г. [Google Scholar]50. CEN . EN 12390-2:2019-07 — Испытания затвердевшего бетона — часть. 2: Изготовление и отверждение образцов для испытаний на прочность. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2019 г. [Google Scholar]51. CEN . EN 12390-3:2019-07 — Испытания затвердевшего бетона — часть.3: Прочность на сжатие образцов для испытаний. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2019 г. [Google Scholar]52. CEN . EN 12390-5:2019-08 — Испытания затвердевшего бетона — часть. 5: Прочность на изгиб образцов для испытаний. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2019 г. [Google Scholar]53. PN-B-06714-23:1984 Минерал. Агрегаты—Тестирование—Определение изменений объема по методу Амслера. Польский комитет по стандартизации; Варшава, Польша: 1984. (на польском языке) [Google Scholar]54.CEN . EN 12390-16:2020-03 Испытания затвердевшего бетона — часть. 16: Определение усадки бетона. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2020 г. [Google Scholar]55. CEN . PKN-CEN/TS 12390-9:2017-07 Испытания затвердевшего бетона. Часть. 9: Сопротивление замораживанию-оттаиванию с антиобледенительными солями — образование накипи. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2017. [Google Scholar]56. Грубеша И.Н., Маркович Б., Врачевич М., Тункевич М., Сенти И., Куковец А. Структура пор как реакция на морозостойкость строительных растворов.Материалы. 2019;12:3196. doi: 10.3390/ma12193196. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]57. Ван Ю., Уэда Т., Гонг Ф., Чжан Д., Ван З. Экспериментальное исследование электрических характеристик для оценки повреждения портландцементного раствора от мороза. Материалы. 2020;13:1258. doi: 10.3390/ma13051258. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]58. CEN . EN 480-11:2006 Добавки для бетона, строительных растворов и цементных растворов. Испытания. Методы — Часть. 11: Определение характеристик воздушных пустот в затвердевшем бетоне.Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2006 г. [Google Scholar]59. CEN . PN-EN 934-2+A1:2012 Добавки для бетона, строительных растворов и растворов — часть. 2: Добавки в бетон — определения, требования, соответствие, маркировка и маркировка. Европейский комитет по стандартизации; Брюссель, Бельгия: 2012. [Google Scholar]60. Голашевский Ю., Поникевский Т., Цыган Т. Влияние типа суперпалстицидов на удобоукладываемость и прочность на сжатие. Междунар. Дж. Адв. англ. Технол. 2010;17:37–44. [Google Академия] 61.Голашевский Ю., Поникевский Т., Цыган Г. Влияние температуры на удобоукладываемость и прочность на сжатие обычного бетона с золой-уносом с высоким содержанием кальция. Транс. ВШБ Тех. ун-т Острава Civ. англ. сер. 2017;17:37–44. doi: 10.1515/tvsb-2017-0005. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 62. Цзян Ф., Мао З., Дэн М., Ли Д. Деформация и прочность на сжатие бетона MgO, армированного стальным волокном. Материалы. 2019;12:3617. doi: 10.3390/ma12213617. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]63. АСТМ.ASTM C457-98 Стандартный тест. Метод микроскопического определения параметров воздушно-пустотной системы в затвердевшем бетоне. Американское общество испытаний и материалов; Вашингтон, округ Колумбия, США: 1998. [Google Scholar]

    материалов | Бесплатный полнотекстовый | Влияние добавок в самоуплотняющийся бетон на морозостойкость и прочность на сжатие. Критерии соизмеримости морозостойкости

    1. Введение

    Морозостойкий бетон, в том числе самоуплотняющийся бетон (СУБ), должен иметь соответствующую пористую структуру.Преднамеренная аэрация достигается применением воздухововлекающих добавок. Воздухововлекающие вещества обладают пенообразующим действием и, прежде всего, стабилизируют вводимый воздух, придавая микропузырькам воздуха соответствующую структуру (распределение и размер). Пузырьки действуют как камеры компенсации напряжения. Замерзая в капиллярах, вода может вдавливаться в пустые пузырьки, что предотвращает разрыв бетонной конструкции. Микропузырьки прерывают непрерывность капилляров в бетоне, что препятствует капиллярному и осмотическому переносу воды.В результате упомянутые выше механизмы делают бетон устойчивым к разрушительному воздействию мороза. К сожалению, другие добавки, помимо воздухововлекающих, необходимые для получения надлежащей консистенции бетона SCC или антисегрегационные, такие как добавки, изменяющие вязкость (VMA) [1,2], не являются безразличными из-за получаемого содержания воздуха. В настоящее время существует множество производимых добавок и большая вариабельность их свойств в пределах одного вида, понимаемого как группа химических продуктов, влияние которых на то или иное свойство или несколько свойств бетонной смеси и/или затвердевшего бетона известно.Однако невозможно предсказать все эффекты примесей или нежелательные эффекты. В числе прочих в публикациях [3,4,5,6,7] анализируется влияние добавок, в основном воздухововлекающих, на морозостойкость бетона. Побочным эффектом применения некоторых суперпластификаторов может быть введение значительного количества воздуха в бетонную смесь. Промышленно выпускаемые суперпластификаторы этого типа часто содержат значительное количество непрореагировавшего макромономера (около 10%). Следовательно, обычен механизм образования существенной пены.Чрезмерное воздухововлечение в основном вызвано снижением поверхностного натяжения жидкой фазы в цементном тесте. Стандартные требования [8,9] к химическим добавкам к бетону ограничивают увеличение содержания воздуха в смеси из-за добавления суперпластификатора до 2% по сравнению со смесью без добавки. Результаты испытаний из Ref. [10] подтверждают, что новые поколения суперпластификаторов обладают отрицательным воздухововлекающим эффектом. Поры в затвердевшем бетоне достигают диаметра более 1 мм.Такое непреднамеренное воздухововлечение бетона может быть связано как с положительными, так и с отрицательными последствиями. Количественное влияние этого типа суперпластификаторов (СП) на анализируемые параметры твердеющего бетона в литературе широко не описано. Существует анализ влияния «воздухововлекающих» ПП на свойства бетона, отличные от рассмотренных в данной работе [11,12,13,14]. Самоуплотняющаяся бетонная смесь должна обладать хорошей текучестью и, в то же время, , вязкость, которая будет препятствовать расслоению заполнителя во время и после укладки смеси.Возможно использование добавки в виде модификатора, регулирующего внутреннюю консистенцию бетонной смеси, общеизвестного как добавка, модифицирующая вязкость (ВМА), которая повышает вязкость цементного теста без необходимости снижения содержания воды или увеличить содержание пылевой фракции [15,16]. ВМА обычно представляют собой водорастворимые полисахариды, образующие сеть длинноцепочечных частиц, поддерживающих однородность бетонной смеси [1,2]. Высокая эффективность этих добавок затрудняет их использование, связанную с дозировкой и побочными эффектами, такими как возможность увеличения содержания воздуха в смеси из-за менее эффективной деаэрации.Согласно статье [17], добавки, модифицирующие вязкость (ВМА), могут увеличить потребность в воздухововлекающих добавках, позволяя достичь оптимального количества воздуха в бетонной смеси. Повышенное содержание VMA увеличивает количество воды, которое может быть связано с полимером. В результате АЭА доступно меньше свободной воды, а по мере увеличения количества ВМА требуется больше АЭА. Результаты испытаний [18] подтвердили увеличение содержания воздуха вместе с увеличением количества ВМА.Увеличение количества воздуха, вызванное ВМА, составило 1,4, 2,5, 3,5 и 4,0 % соответственно при 0,01, 0,0275, 0,045 и 0,08 % вносимой добавки по отношению к количеству воды в м 3 смеси . Кроме того, добавки ВМА небезразлично влияют на прочность бетона, что также связано с его морозостойкостью. Влияние добавки ВМА на прочность бетона при сжатии описано в [19]. В бетонах с добавлением ВМА сообщалось о снижении прочности через 28 дней (до 5%) по сравнению с бетонами без модификатора вязкости.В других испытаниях [20] была получена несколько более высокая прочность на сжатие бетонов, содержащих ВМА. По сравнению с бетоном без модификатора прочность бетона с ВМА выше на 15 %. Более высокое содержание ВМА означало, что прочность на сжатие также была выше, чем в случае бетона без ВМА, но увеличение было меньшим — до 8%. самоуплотняющийся бетон. АФА вызывает дестабилизацию, разрывает поверхность пузырьков воздуха на пену и вызывает коалесценцию.АФА влияет на структуру и распределение пор в бетоне [21,22]. Однако при использовании АФА возникает проблема с совместимостью системы суперпластификатор–противовспенивающая добавка [23]. Представленные в статье экспериментальные исследования направлены на определение влияния применения химических добавок с различным действием на само- уплотнение бетона и их взаимодействие. Исследования касались двух типов суперпластификаторов (СП), в том числе вызывающего непреднамеренное воздухововлечение бетонной смеси, антипенных (АПВ), воздухововлекающих (АЭА) и модифицирующих вязкость (ВМА) добавок.Анализируемыми свойствами бетона были внутренняя морозостойкость и прочность на сжатие. Также была проверена информация [24] о морозостойкости высокопрочного, самоуплотняющегося, невоздухововлекающего бетона. Кроме того, результаты испытаний внутренней морозостойкости тремя методами побудили авторов обсудить эквивалентность критериев оценки этого параметра. Авторы намеревались проверить, можно ли неразрушающим методом оценить морозостойкость невоздухово- и воздухововлекающих бетонов, модифицированных различными дополнительными добавками.

    Кроме того, был задан вопрос, согласуется ли влияние дополнительных добавок на пористость характеристик бетона с результатами его морозостойкости, определяемыми разрушающим и неразрушающим методом? Для этого определяли пористость самоуплотняющихся воздухововлекающих и воздухововлекающих бетонов, модифицированных дополнительными добавками АФА и ВМА, и затем сравнивали их с морозостойкостью бетона, оцененной указанными выше методами.Наконец, было проверено, позволяет ли неразрушающий метод количественно оценить морозостойкость самоуплотняющихся бетонов, модифицированных несколькими одновременно применяемыми добавками.

    3. Результаты испытаний

    На рис. 1 представлены средние значения скорости ультразвукового импульса V mv для отдельных видов бетона, полученные после серийного количества циклов замораживания и оттаивания. Тенденции изменения скорости по мере увеличения количества циклов были аппроксимированы линейной регрессией.Сильное морозное повреждение бетонной конструкции S2 не позволило провести ультразвуковой контроль после 350 циклов замораживания и оттаивания. Все зарегистрированные скорости ультразвуковых волн, полученные в испытанных бетонах, находились в диапазоне от 4689 до 5242 м/с, при этом коэффициент вариации для отдельных видов бетона (в группе из трех образцов) не превышал 4,54 %. Однако коэффициент вариации более 1,50% был получен только для бетонов S2 и S2.V.

    Самая высокая начальная средняя скорость ультразвука V 0.mv после 28 дней твердения 5153 м/с была получена для бетона без воздухововлечения S2 и S2.V. Наименьшие начальные скорости в диапазоне от 4875 до 4967 м/с зафиксированы для бетонов S1, S1.F и S1.F.V. Для бетонов S2.A и S2.A.V были получены начальные скорости V 0.mv из 4983 и 4967 соответственно.

    На рис. 2 представлены изменения относительного динамического модуля упругости РДМ УПТТ для всех испытанных бетонов в зависимости от числа циклов замораживания-оттаивания N. Рассчитанные на основе изменения времени распространения ультразвуковой волны значения РДМ УПТТ находились в пределах 83.6 до 112,0%. Коэффициент вариации ν RDM , определенный для трех образцов каждого бетона после N циклов, не превышал 7,92 %, при этом значения выше 4,0 % получены только для бетонов S2 и S2.V. Средние значения относительного динамического модуля упругости превышали 100 %, за исключением, опять же, образцов бетона S2 и S2.V и S1.F до тех пор, пока число N циклов не достигало 100. Графики, представленные на рис. 1 и рис. 2, также показывают, что наименьшее влияние циклов замораживания и оттаивания N на скорость V mv и РДМ ВПТТ.Для бетонов с добавкой ВМА получен модуль mv. Об этом свидетельствуют самые низкие значения коэффициента детерминации R 2 . В табл. 5 приведены относительные потери массы образцов бетона Δm отн , определенные после N = 300 циклов замораживания-оттаивания. Наибольшие значения получены для бетонов С1.Ф и С1.Ф.В. Ни в одном случае относительная потеря массы тела не превышала 1,0%. Для других типов бетона можно считать, что потери массы не произошло или она была незначительной.Средние значения прочности бетона на сжатие, определенные на кубических образцах с длиной стороны, равной 150 мм, приведены в табл. 6. Прочности отдельных видов бетона, полученные через 28 сут, f c.mv.28d , и 128 сут, f c.mv.128d , на образцах, не подвергавшихся испытаниям на морозостойкость. Также указана прочность эталонных кубических образцов, замороженных и оттаявших в течение 300 циклов, f c.mv.300FT , таким же образом и в тех же условиях, что и прямоугольные образцы, используемые для испытаний времени перехода ультразвукового импульса.Наибольшую прочность через 28 и 128 суток твердения продемонстрировали бетоны марок С2 и С2.В, в которых воздух в бетонную смесь не вводился (ни преднамеренно, ни непреднамеренно). Противоположная ситуация имела место в случае образцов, подвергнутых замораживанию и оттаиванию. Эти типы бетона имели наименьшую прочность на сжатие после 300 циклов испытаний на морозостойкость. На рис. 3, рис. 4 и рис. 5 представлены измерения параметров пористости бетона после 28 дней твердения.Полученные результаты свидетельствуют о существенном влиянии используемых добавок на пористость самоуплотняющихся бетонов как с воздухововлекающими, так и без воздухововлекающими добавками. Подробный анализ влияния добавок на микроструктуру затвердевшего бетона представлен в публикации [49].

    4. Обсуждение результатов

    Испытания показали, что применение добавок в бетон (табл. 2) при одинаковом базовом составе (табл. 1) влияет на исследуемые характеристики бетонов, являющиеся мерой их морозостойкости.Зависимость между начальной прочностью бетона на сжатие, скоростью распространения ультразвуковой волны и содержанием воздуха в бетонной смеси представлена ​​на рис. 6 и рис. 7. Наблюдается тенденция к уменьшению начальной скорости V 0.mv и прочность на сжатие f c.mv.28d при увеличении содержания воздуха A c . Столбики погрешностей представляют собой типичный диапазон изменений (m X ± s X ). В таблице 7 приведены абсолютные увеличения, Δf c.абс.d и относительная, Δf с.отн.d , средняя прочность на сжатие бетона, который не подвергался замораживанию и оттаиванию между 28 и 128 днями твердения. В эту таблицу также включены абсолютное Δf c.abs.300FT и относительное Δf c.rel.300FT снижение средней прочности на сжатие эталонных образцов после 300 циклов замораживания и оттаивания относительно прочности не замороженный бетон после 128 суток твердения. На рис. 8, рис. 9, рис. 10 и рис. 11 показана зависимость между параметрами пористости бетона и снижением его прочности после 300 циклов замораживания-оттаивания.Анализ свидетельствует о разностороннем влиянии добавок АФА и ВМА на снижение его прочности после циклов замораживания-оттаивания. При значительно различном содержании воздуха в преднамеренно и попутно проветриваемом бетоне прочность на сжатие, определенная после циклов замораживания-оттаивания, сопоставима, за исключением бетона без воздухововлечения (S2, S2.V), где отмечено значительное снижение прочности. В табл. 6 и табл. 7 приведены средние значения прочности на сжатие, полученные для образцов бетона, не подвергавшихся испытаниям на морозостойкость, через 28 и 128 сут твердения и относительные различия между этими значениями Δf с.отн.д . Повышение средней прочности на сжатие было получено в диапазоне от 3,2 до 17,4 Н/мм 2 и относительно от 4,4 до 31,1%. Наименьший прирост относительной и абсолютной прочности наблюдался у невоздухововлекающего бетона С2.В с модифицирующей вязкость добавкой. Наиболее значительный прирост средней прочности получен в случае преднамеренно воздухововлекающего бетона С2.А. В трех типах бетона, S1, S1.F и S2.A, был получен небольшой прирост средней прочности. Для следующих двух типов бетона S1.F.V и S2.A.V незначительного снижения не наблюдалось. Изменения средней прочности бетонов марок С1.Ф.В и С2.А.В не превышали 2,4 Н/мм 2 и 3,3 % и могут быть признаны незначительными. Средняя прочность на сжатие безвоздушных бетонов марок С2 и С2.В после 300 циклов замораживания и оттаивания резко снизилась. Снижение средней прочности на сжатие для этих бетонов составило 43,2 Н/мм 2 (49,3%) и 24,9 Н/мм 2 (32,6%) соответственно. Обычно, чем выше скорость ультразвуковой волны, тем больше прочность на сжатие. бетона [50,51,52].Можно предположить, что разность скоростей связана с разницей прочности бетона на сжатие. Результаты испытаний были использованы для проверки того, как средняя прочность на сжатие анализируемого бетона связана с изменениями скорости распространения ультразвукового импульса и относительного динамического модуля упругости. На рис. 12 показана зависимость между средними абсолютными различиями в прочности на сжатие. , Δf c.abs.28d-300FT , а средние изменения скорости ультразвуковой волны, ΔV абс.28d-300FT , полученный после 28-дневной выдержки образцов, не подвергавшихся замораживанию, и образцов после 300 циклов испытаний на морозостойкость. На рис. 13 показана взаимосвязь между относительными изменениями средней прочности на сжатие, Δf c.rel.28d-300FT , и различиями в относительном динамическом модуле упругости, ΔRDM 28d-300FT , бетона того же возраста, не подвергали замораживанию (в случае ΔRDM 28d-300FT по сравнению со значением на 28-й день, т.э., 100%) и после 300 циклов замораживания-оттаивания. На графиках (рис. 12 и рис. 13) представлены результаты испытаний в виде точек с координатами Δf − ΔV и Δf − ΔRDM. Эти графики также включают линию регрессии, кривые доверительного интервала (штриховая красная и синяя кривая) и линии регрессии, сдвинутые на эти кривые (толстые красная и синяя линии). Кривые доверительного интервала были определены для предположения о непрерывном распределении вероятностей критерия Стьюдента с n — 2 степенями свободы и коэффициентом достоверности 0,90.Таким образом, линии регрессии, сдвинутые в доверительный интервал, представляют собой зависимость Δf − ΔV и Δf − ΔRDM с вероятностью возникновения 90 %.

    4.1. Сравнение результатов испытаний смеси СУБ с добавлением суперпластификаторов СП1 или СП2

    Использование суперпластификатора СП1 на основе поликарбоксилатов имело побочный эффект введения в смесь большого количества воздуха (таблица 4) и рисунок 3.

    единственной добавкой, используемой в смеси С2, был суперпластификатор СП2, который не вызывал нежелательного эффекта значительного воздухововлечения.Измеренное содержание воздуха в этой смеси и затвердевшем бетоне составило около 2%.

    По двум критериям оценки морозостойкости, т. е. по потере массы образцов и изменению относительного динамического модуля упругости РДМ УППТ , бетон S2 можно считать морозостойким:

    Значение РДМ УППТ после 300 циклов замораживания-оттаивания составило 92,9% (однако после 350 циклов испытаний на морозостойкость состояние бетона было настолько плохим, что проведение испытаний ультразвуковым методом было невозможно)— рис. 2 и рис. 14;

    Потеря массы образцов не обнаружена;

    По критерию изменения прочности на сжатие после 300 циклов бетон S2 нельзя признать морозостойким.Снижение прочности составило 49,3 % (43,2 Н/мм 2 ) — табл. 7.

    По критериям оценки внутренней морозостойкости бетон класса S1 считался морозостойким по методикам, использованным в данном исследовании, т.к.

    Прочность не снизилась (было получено увеличение на 3%) — таблица 7;
    RDM UPPT значения были > 100% независимо от количества циклов замораживания и оттаивания — рис. 2 и рис. 14;

    Вес образцов не уменьшился.

    Прочность на сжатие бетона S2 была самой высокой среди всех протестированных бетонов. Это относится к прочности, определенной через 28 и 128 дней отверждения (74,6 и 87,6 Н/мм 2 соответственно) — Таблица 6 и Таблица 7. Увеличение прочности на сжатие между 28 и 128 днями составило 13,0 Н/мм 2 (17,4%). Самая высокая достигнутая скорость ультразвукового импульса — 5153 м/с (рис. 1) также была связана с самой высокой прочностью на сжатие через 28 дней.

    В случае бетона S1 с непреднамеренным вовлечением воздуха в отношении бетона S2 можно сделать следующие выводы:

    Более низкая средняя прочность на сжатие была определена через 28 и 128 дней твердения на 13.0 Н/мм 2 (17 %) и 18,2 Н/мм 2 (21 %) соответственно — табл. 6;
    Между 28-м и 128-м днями наблюдался более низкий прирост силы — Таблица 7;
    Начальная скорость ультразвукового импульса уменьшилась на 5,1% — рис. 1.

    Статистический тест был использован для вывода о влиянии отдельных примесей. Расчеты, связанные с t-критерием Стьюдента, определяли вероятность того, что две выборки были получены из одних и тех же двух основных популяций с одинаковым средним значением.В случае бетонов S1 и S2 результаты статистических испытаний показали, что прочность на сжатие через 28 и 128 суток твердения и прочность RDM и УПТТ после 300 циклов испытания на морозостойкость приходятся на совокупности с разными средними значениями. Это свидетельствует о существенном влиянии суперпластификаторов СП1 и СП2 на указанные выше параметры.

    4.2. Сравнение влияния добавок AFA и VMA на воздухововлекающие SCC как побочный эффект SP1

    Бетонная смесь S1.F использует суперпластификатор СП1, вводящий в смесь значительное количество воздуха, и антипенную добавку АФА, задачей которой было снижение содержания воздуха. В этом исследовании, что касается бетона без AFA, содержание воздуха уменьшилось более чем на 5% (таблица 4) в смеси и почти на 2,5% в затвердевшем бетоне (рисунок 3). Наличие эфира жирного спирта в составе АФА, способствующего высокой эффективности пеногасителей, также отрицательно влияет на процесс гидратации цемента и может снижать прочность затвердевшего бетона.Прочность на растяжение также ослабляется, что подтверждается наибольшей потерей массы образцов.

    Все три критерия оценки морозостойкости свидетельствуют о том, что бетон С1.Ф был морозостойким, т.к.

    Снижение прочности не произошло (получено незначительное повышение) — таблица 7;
    RDM UPPT значения были > 100%, когда количество циклов превышало 150 циклов — рис. 2 и рис. 15;

    Потеря веса образцов составила менее 1%.

    Уменьшение количества воздуха в бетоне привело к следующему, по сравнению с бетоном S1 без AFA:

    Прирост прочности после испытания на морозостойкость был меньшим — Таблица 7;
    RDM UPPT значения были примерно на 5% ниже — рис. 15;

    Потеря веса образца увеличилась с нуля до менее 1%.

    Применение АФА в бетоне S1.F вызвало, по сравнению с бетоном S1, незначительное изменение прочности на сжатие через 28 и 128 дней.Таким образом, различия в приросте силы между 28 и 128 сутками также были незначительными — табл. 6 и табл. 7. Незначительно изменилась и начальная скорость ультразвуковой волны, определенная через 28 сут — рис. 1. Это подтверждает результаты испытания на прочность. Прочность на сжатие бетона, в котором количество воздуха значительно снижено по сравнению с бетоном S1 без AFA, должна заметно возрасти. Однако этого не произошло. Это может свидетельствовать о негативном влиянии АФА на процесс гидратации цемента.

    Статистический тест показал, что средние значения прочности после 28 и 128 дней отверждения и после 300 циклов замораживания-оттаивания соответствуют популяции с такими же средними значениями. Это означает, что влияние добавки АФА, вводимой в бетон марки С1, не является существенным с точки зрения анализируемых показателей прочности.

    Было опубликовано несколько исследований о влиянии добавки AFA на внутреннюю морозостойкость и прочность бетона. В исследованиях [22] было получено повышение прочности бетона на сжатие через 28 суток созревания после применения добавки АФА.Небольшой прирост прочности (9,3 %) наблюдался в испытаниях [21] при снижении содержания воздуха в бетонной смеси примерно на 60 %. В представленных здесь исследованиях не было получено увеличения прочности, несмотря на аналогичное уменьшение количества воздуха. Предполагается, что некоторые добавки AFA, содержащие сложные эфиры жирных спиртов, могут неблагоприятно влиять на гидратацию цемента. Выводы о негативном влиянии АФА на прочность бетона на сжатие представлены также в [23]. В бетонную смесь С1.Ф.В, кроме суперпластификатора СП1 и добавки АФА, ввели модифицирующую вязкость добавку.Добавки SP1 и VMA могут способствовать высокому содержанию воздуха в смеси. Результаты испытаний количества воздуха в смеси С1.Ф и С1.Ф.В (см. табл. 4, рис. 3) показали, что ВМА, использованный в настоящих испытаниях, существенно не ухудшил деаэрацию бетонной смеси. В смеси С1.Ф.В воздуха было на 0,4 % больше, чем в С1.Ф и примерно на 1 % больше в затвердевшем бетоне.

    По критериям, использованным в испытаниях, подтверждена морозостойкость бетона С1.Ф.В:

    Произошло незначительное снижение прочности примерно на 3% — Таблица 7;
    RDM UPPT колебался примерно на 103% — рис. 15;

    Потеря веса немного превысила 0.5%.

    Применение добавки ВМА привело к тому, что относительно бетона С1.Ф без этой добавки:

    Произошло небольшое падение прочности вместо столь же незначительного увеличения;

    Добавка ВМА вызывала незначительное снижение прочности, определяемое через 28 и 128 дней созревания (до 7% и 5% соответственно) и после 300 циклов замораживания-оттаивания (до 9%) относительно бетоны, не содержащие ВМА, т.е.д., S1 и S1.F. Потеря прочности может быть связана с несколько более высоким содержанием воздуха в затвердевшем бетоне, содержащем ВМА (рис. 3).

    Критерий Стьюдента показал, что изменения прочности на сжатие RDM и УПТТ после 300 циклов морозостойкости носят случайный характер. Это означает, что добавка ВМА не оказала существенного влияния на прочность и морозостойкость бетона с непреднамеренным вовлечением воздуха.

    К сожалению, авторам не удалось найти публикаций по изучению влияния добавки ВМА на механические параметры бетона.

    4.3. Воздействие VMA и AEA в случае SCC

    без воздухововлечения Преднамеренное воздухововлечение бетонной смеси, которая содержала только суперпластификатор, вызвало ожидаемые и общеизвестные эффекты. Положительным эффектом было улучшение морозостойкости бетона, а отрицательным эффектом было снижение прочности бетона на сжатие. Это подтвердили результаты испытаний бетонов С2.А и С2.А.В с добавлением АЭА по параметрам бетонов С2 и С2.V без этой примеси. В результате добавления АЭА к смесям С2 и С2.В содержание воздуха увеличилось с 2,1 и 2,5 % до 5,0 % (табл. 4). Эта разница была меньше в затвердевшем бетоне (рис. 3).

    Бетон, содержащий АЭА, после 300 циклов испытаний соответствовал всем критериям морозостойкости бетона:

    Достигнут небольшой прирост прочности в случае бетона С2.А (3,3%) или незначительное снижение (3,1 %) для бетона С2.АВ — табл. 7;
    RDM UPPT значения были > 100% независимо от количества циклов — рисунок 16;

    Потеря веса образцов была незначительной до 0.1%.

    Повышенное количество воздуха в бетонной смеси по сравнению с невоздухововлекающими бетонами S2 и S2.V привело к следующему:

    Очень высокая потеря прочности на сжатие (49,3 и 32,6 %), исключающее морозостойкость бетона, обернувшееся снижением прочности всего на несколько процентов или даже незначительным повышением прочности после испытания на морозостойкость — табл. 7;
    Тенденция непрерывного снижения значения РДМ УППТ , полученного для бетонов без АЭА, сменилась на противоположную тенденцию, т.е.е., непрерывный, хотя и незначительный, рост RDM UPPT — рис. 16.

    Критерий Стьюдента, сравнивающий среднюю прочность бетона на сжатие и значение RDM UPTT после 300 циклов замораживания и оттаивания, показал для конкретных пар S2 и S2.A, а также S2.V и S2.AV, что эти конкретные происходят из совокупности с разными средними значениями. Таким образом, влияние добавки АЭА на морозостойкость было значительным.

    Как и ожидалось, средняя прочность бетона на сжатие после 28 дней твердения была значительно ниже, чем у бетона без АЭА:

    К 18.7 Н/мм 2 между бетоном S2 и S2.A;

    На 8,0 Н/мм 2 между бетоном S2.V и S2.A.V.

    Потеря прочности на сжатие бетона с АЭА через 28 дней коррелирует со снижением скорости ультразвукового импульса более чем на 3%.

    Через 128 дней прочность на сжатие по сравнению с бетоном без воздухововлечения была (Таблица 6)

    Ниже на 14,3 Н/мм 2 в случае бетонов S2 и S2.А;

    Практически идентичны для бетонов S2.V и S2.A.V.

    Прирост прочности между 28 и 128 днями твердения был значительно выше по сравнению с бетоном без АЭА (таблица 7):

    Относительное увеличение прочности воздухововлекающего бетона S2.A составило 31,1%, а бетона S2 без АЭА – 17,4%;

    Относительный прирост прочности воздухововлекающего бетона марки S2.A.V составил 11.5 %, а для бетона марки С2.В без воздухововлекающей добавки – 4,4 %.

    Бетоны С2 и С2.В характеризовались сходной прочностью на сжатие через 28 суток твердения, что подтверждено статистической проверкой на равенство средних значений по совокупности. Аналогично, в случае бетонов S2.A и S2.A.V t-критерий Стьюдента показал равенство средних значений по совокупности (несмотря на разницу в 16%). Отсюда следует, что примесь ВМА не оказывает существенного влияния на эту прочность.Статистический инструмент также подтвердил неочевидное влияние VMA на прочность бетона через 128 дней отверждения. В случае пары бетонов S2 и S2.V средние значения можно считать разными, что свидетельствует о наличии влияния ВМА. Однако этого нельзя сказать о бетонах S2.A и S2.A.V, где средние значения прочности следует считать равными.

    Как упоминалось ранее, авторы не нашли никакой информации о влиянии добавки ВМА на другие параметры бетона, кроме реологических свойств.

    4.4. Направления перспективных работ

    Проанализированные в публикациях [6,7,50,53] испытания свидетельствуют о том, что самоуплотнение бетона за счет применения суперпластификаторов положительно влияет на морозостойкость бетона. В работе [53] описаны испытания на внутреннюю морозостойкость самоуплотняющихся бетонов и бетонов, уплотненных вибрацией, содержащих от 5,5 до 8 % воздуха в смеси. Показано более значительное снижение относительного динамического модуля упругости, потеря массы образцов и увеличение длины образцов из вибробетона.Испытания подтвердили морозостойкость бетона с воздухововлекающими добавками за счет побочного действия суперпластификатора. Однако это не всегда так, поскольку существует множество различных типов суперпластификаторов с очень разным составом, в том числе с антипенными добавками. При замене типа воздухововлекающего суперпластификатора пористость структуры будет недостаточной для сохранения морозостойкости бетона. Следует подчеркнуть, что необходимость применения воздухововлечения для обеспечения морозостойкости подтверждается результатами исследований, представленных, например, в публикации [54].

    Следует обратить внимание на малое количество испытаний механических свойств бетонов, содержащих добавки. В основном проводятся исследования влияния этих добавок на реологические свойства бетонных смесей.

    Нет данных о влиянии дополнительных добавок, используемых в бетоне, чтобы четко указать, является ли модификация добавками нейтральной в отношении механических свойств и долговечности бетона. Влияние марки цемента и отрицательное влияние добавки-замедлителя на морозостойкость бетона в присутствии противогололедных солей установлено в опытах, описанных в статье [3].Замедляющие добавки также задерживают процесс повышения прочности бетона. Таким образом, проверка бетона на морозостойкость, проведенная в нормируемые сроки, может квалифицировать такой бетон как морозостойкий. После 90 дней твердения такого бетона, вероятно, он достигнет морозостойкости. Для решения этого вопроса необходимо провести соответствующие экспериментальные исследования. Кроме того, другие добавки, такие как твердеющие и ускоряющие схватывание добавки, уменьшающие усадку добавки и комплексно действующие в этой области, также могут влиять на воздухововлечение самоуплотняющегося бетона и развитие его прочности и, следовательно, морозостойкости. .

    Важным и малоизученным параметром является влияние дозировки добавки на свойства затвердевшего бетона.

    Также важно соотнести результаты испытаний бетона на прочность и морозостойкость разрушающими и неразрушающими методами, что облегчает анализ влияния данных добавок на созревание бетона. Эта задача чрезвычайно усложняется, когда в состав самоуплотняющихся бетонов входят пуццолановые добавки, загущающие структуру бетона в процессе его созревания.Поэтому анализ влияния примесей на механические свойства и долговечность представляется чрезвычайно сложным вопросом и требует дальнейших исследований в этой области.

    Разрушающие испытания, направленные на оценку морозостойкости, проводят в одноосном напряженном состоянии. Многие элементы железобетонных конструкций находятся в сложном напряженном состоянии. Поэтому возникает следующий вопрос: влияет ли напряженное состояние на внутреннюю морозостойкость бетона? Насколько известно авторам, первые испытания морозостойкости в сложном напряженном состоянии опубликованы в [46].Представляется, что этот вид исследований следует распространить на бетоны различного состава, содержащие минеральные добавки и/или химические добавки.

    Глава 1: Введение. Морозостойкость бетона с минимальным содержанием воздуха, декабрь 2006 г.

    Содержание | Далее

    В 2004 году стоимость производства бетона для строительства и содержания автомагистралей оценивалась более чем в 9 миллиардов долларов. Тем не менее, 34 процента основных дорог США по-прежнему находятся в плохом или посредственном состоянии. (1) Несмотря на то, что в регионах с холодным климатом наиболее актуальной проблемой является разрушение бетона, вызванное замерзанием и оттаиванием; (2) это не полностью решенный вопрос.

    С конца 1930-х годов для придания бетону морозостойкости стали использовать воздухововлекающие цементы и добавки. Поскольку воздух ухудшает некоторые другие свойства бетона (в частности, прочность), целью воздухововлечения является обеспечение достаточного количества воздуха в бетоне для обеспечения морозостойкости, но не более того, что требуется для этой цели.В условиях незамерзания-оттаивания часть воздуха часто используется для экономии или улучшения обрабатываемости.

    Исследования Гоннермана, (3) Пауэрса, (4) Клигера, (5) Кордона и Меррилла, (6) и других, проводившиеся с 1940-х по 1960-е годы, стремились установить требования к воздуху для морозостойкого бетона. . Эти первоначальные исследовательские усилия пришли к выводу, что по крайней мере 3 процента воздуха по объему в свежем бетоне необходимо для защиты бетона от замерзания и оттаивания (см., например, рисунок 1).Дальнейшие исследования показали, что, поскольку воздушные пустоты защищают пасту, требуемое содержание воздуха зависит от содержания пасты, что в значительной степени зависит от размера и градации заполнителя, а также требований к минимальному содержанию цемента. Следовательно, 3% воздуха на единицу объема бетона может быть достаточно для обедненной смеси, но не для более богатой смеси.

    Рис. 1. График. Коэффициент морозостойкости при различных уровнях общего содержания воздуха. (6)

    Пузырьки воздуха можно классифицировать как захваченные или увлеченные.Захваченные воздушные пустоты относительно велики, обычно от 1 до 10 миллиметров (мм) или более. Бетон с воздухововлекающими добавками содержит значительно меньшие пустоты диаметром от 0,01 мм до 1 мм (7) , которые стабилизируются в свежем цементном тесте под действием воздухововлекающих добавок (AEA) (см. главу 2). Количество захваченного воздуха в бетоне также зависит от размера и градации заполнителя (особенно градации мелкого заполнителя). Захваченный воздух обычно составляет от 1 до 2 процентов от объема бетона, но в некоторых случаях может составлять до 3 или 4 процентов. (5) Когда для производства воздухововлекающего бетона используется воздухововлекающая добавка или воздухововлекающий цемент, структура воздушных пустот обычно меньше, а больших воздушных пустот меньше.

    Американский институт бетона (ACI) 211.1 Стандартная практика выбора пропорций для бетона. (Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) C 94 (10) и ACI 301 (11) ), а также коды (ACI 318 (12) ) в отношении содержания воздуха и других параметров системы воздушных пустот.Большинство государственных департаментов транспорта (DOT), где бетон подвергается значительному замораживанию и оттаиванию, указывают целевое содержание воздуха от 5 до 7 процентов в свежем бетоне для максимальных размеров заполнителя от 50 мм до 12,5 мм (часто с допуском ± 2 процента) . (13) Обычно эта спецификация основана на результатах испытаний свежего бетона по ASTM C231 (14) и Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) T 152 (15) (метод давления) или ASTM C173 (16) и AASHTO T196 (17) (объемный метод).К сожалению, эти методы обеспечивают только измерение общего объема воздуха, а не размера или распределения воздушных полостей. Кроме того, эти испытания часто проводятся до завершения строительных работ (таких как укладка, укрепление и отделка), которые могут изменить систему воздушных пустот. Таким образом, фактическое содержание затвердевшего воздуха на месте и другие параметры системы воздушных полостей могут значительно отличаться от таковых в свежем бетоне.

    Другим общепринятым параметром сопротивления замораживанию-оттаиванию затвердевшего бетона является коэффициент заполнения пустот (ASTM C 457 (18) ), равный 0.200 мм или меньше (коэффициент расстояния определяется и обсуждается в главе 2). В ряде ранних исследований сообщалось, что коэффициент зазора приблизительно 0,250 мм или менее означает достаточную устойчивость к замораживанию и оттаиванию. Несмотря на то, что Пауэрс в 1950-х годах впервые выступил за использование пустот в качестве средства определения воздухововлекающего бетона, (19) немногие штаты фактически использовали спецификацию коэффициента заполнения. До недавнего появления Air Void Analyzer™ (AVA) единственным средством определения коэффициента зазора был трудоемкий метод ASTM C457, (18) , который включает микроскопическое исследование полированного образца затвердевшего бетона.Метод AVA оценивает коэффициент зазора по измерениям на свежем бетоне, что делает его более быстрым и более практичным тестом контроля качества, чем ASTM C457. (18) В последнее время некоторые государства начали указывать коэффициент интервала на основе измерения AVA. Однако, поскольку методы AVA и ASTM C457 (18) различаются, неясно, подходит ли ограничение в 0,200 мм для коэффициента зазора, определяемое AVA, для обеспечения стойкости к замораживанию и оттаиванию.

    Также очень важно подчеркнуть, что текущие рекомендации были установлены в основном на основе данных о бетонах, содержащих нейтрализованную смолу Vinsol ® в качестве воздухововлекающей добавки (AEA).С другой стороны, нехватка примеси смолы Vinsol является причиной растущего использования синтетических примесей. Тем не менее, всестороннее сравнение характеристик морозостойкости Vinsol и синтетических воздухововлекающих бетонов с предельным содержанием воздуха еще не проводилось.

    В 1994 году Стратегическая программа исследований автомобильных дорог (SHRP) опубликовала результаты исследования замерзания и оттаивания бетона, в которых ряд бетонов, содержащих от 2,5 до 3 процентов общего количества воздуха, показали адекватные результаты в испытаниях на замораживание-оттаивание.Эти результаты казались неожиданными в свете общепринятых минимальных пределов спецификации от 4 до 6 процентов. Описанная здесь работа началась как продолжение работы SHRP, попытка подтвердить более ранние результаты.

    В этом отчете описывается лабораторное исследование поведения бетона с «маргинальными» системами воздушных полостей, в которых содержание воздуха и другие параметры системы воздушных полостей не соответствуют общепринятым пороговым значениям прочности при замораживании-оттаивании.

    В этом документе не рассматривается влияние противогололедных реагентов на долговечность бетона.В этом исследовании использовались только оценки с использованием замораживания и оттаивания в простой воде (AASHTO T 161 (20) и ASTM C 666, процедура A, (21) с использованием замораживания в воде и оттаивания в воде).

    Цели

    Целями данного исследования являются следующие:

    • Оценить влияние водоцементного (в/ц) отношения на морозостойкость смесей с воздухововлекающей добавкой смолы Винсол (глава 3).
    • Сравнить характеристики смесей со смолой Винсол и синтетическими воздухововлекающими добавками (глава 4).
    Организация и объем

    Отчет содержит пять глав. Глава 1, введение, определяет цели и объем исследования. Глава 2 содержит справочную информацию о поведении бетона при замораживании-оттаивании, воздухововлечении и испытаниях на замораживание-оттаивание. В главах 3 и 4 описываются лабораторные эксперименты, проведенные в рамках этого исследования, и обсуждаются экспериментальные результаты. Глава 5 содержит резюме результатов, выводов и будущих потребностей в исследованиях.

    К отчету есть четыре приложения.Приложение А содержит свойства материалов, использованных в проекте. Приложение B содержит полные тестовые данные для экспериментов, описанных в главах 3 и 4 отчета. Приложение C представляет анализ дисперсии результатов теста. Приложение D описывает оборудование и метод, используемые для получения данных во временной области по ASTM C 215 (22) (метод удара) испытаний образцов для испытаний на замораживание-оттаивание.

    Морозостойкость бетонов нормальной и высокой прочности, изготовленных с использованием летучей золы и кремнеземного дыма прочный бетон (HSC), изготовленный из летучей золы и микрокремнезема в соответствии с масштабированием поверхности.Процедура позволяет нам измерить количество накипи на единицу площади поверхности из-за ряда четко определенных циклов замораживания и оттаивания в присутствии противогололедной соли. Потеря веса, шелушение поверхности, поглощение влаги и внутреннее повреждение измерялись после 0 и после каждого 4-го цикла замораживания-оттаивания.
    Результаты испытаний показали, что на морозостойкость напрямую влияет прочность бетона на сжатие. Кремнеземные пары значительно снижают стойкость бетона нормальной прочности к замораживанию-оттаиванию без пластификатора.Масштабирование поверхности кремнеземистого бетона без добавок было на 22% выше, чем у эталонного обычного бетона.

    1. Введение

    Бетон является одним из наиболее широко используемых строительных материалов для нескольких конструкций, таких как здания, дома, плотины, дороги и мосты. Характеристики бетона обычно зависят от состава смеси, свойств материала в смеси, условий отверждения и условий окружающей среды в течение срока службы конструкции. Важнейшей проблемой долговечности бетона в условиях холодного климата является эффект замораживания-оттаивания.В частности, дамбы, поверхности настила мостов и бетонные дорожные покрытия с широкими открытыми поверхностями подвержены риску замерзания в холодном климате. Это условие может вызвать замерзание воды внутри капиллярно-пористой структуры бетона с 9% объемного расширения. Растрескивание и выкрашивание бетона являются наиболее частыми повреждениями, вызванными расширением матрицы цементного теста под действием циклов замораживания-оттаивания [1].

    Было предложено несколько теорий для объяснения этого типа повреждения, такие как гидравлическое давление [2], осмотическое давление [3] и модель микроледяной линзы [4], которые являются наиболее важными.Повреждение морозом в основном изучается в лаборатории с помощью ускоренных циклов замораживания-оттаивания. Степень повреждения, вызванного повторяющимися циклами замораживания-оттаивания, колеблется от отслаивания поверхности до полного разрушения по мере образования слоев льда, начиная с открытой поверхности бетона и распространяясь внутрь под поверхностью. Тем не менее, ущерб от воздействия мороза можно уменьшить либо за счет уменьшения объема капиллярных пор в бетоне за счет использования более низкого отношения воды к цементу, либо за счет применения подходящей добавки [5].Джин и др. В работе [6] сделан вывод о том, что фрактальная размерность распределения воздушных пустот по размерам оказывает более существенное влияние на морозостойкость бетона, чем расстояние между воздушными пустотами. Воздушные пустоты в бетоне можно уменьшить, используя мелкие пуццолановые добавки, такие как микрокремнезем, летучая зола и молотый гранулированный доменный шлак. Меньший размер капиллярных пор в бетоне, содержащем микрокремнезем, уменьшает общее количество замерзающей воды. Однако количество углерода, содержащегося в микрокремнеземе и летучей золе, может вызвать проблемы со стабилизацией воздушных пустот для воздухововлекающих бетонов [7].Исследователи исследовали морозостойкость бетонов, содержащих разное соотношение микрокремнезема по массе цемента. Результаты этих исследований показали, что бетоны с использованием микрокремнезема по морозостойкости лучше, чем традиционные бетонные смеси. Кроме того, водоцементное отношение смесей от 0,35 до 0,45 оказывает благотворное влияние на образование окалины на поверхности образцов, подвергнутых циклам замораживания-оттаивания [8–10].

    Летучая зола является еще одной широко используемой минеральной добавкой для бетона. Тем не менее, эта добавка может оказывать некоторое неблагоприятное воздействие на воздухововлекающие затвердевшие бетоны при воздействии замораживания-оттаивания [11–13], аналогичного действию микрокремнезема.В качестве основного качественного показателя золы-уноса, определяющего морозостойкость бетона с минеральной добавкой, указано содержание потерь при прокаливании. Исследователи изучили влияние потерь при прокаливании и содержания летучей золы на снижение прочности после замораживания и оттаивания. Полученные результаты наглядно подтверждают негативное влияние высоких потерь при прокаливании в золах на морозостойкость бетона с их добавками [14]. Некоторыми исследователями также доказано, что летучая зола не оказывает существенного влияния на сопротивление замораживанию и оттаиванию бетона [15, 16].Кроме того, холодные погодные условия ограничивают процент летучей золы, которую можно использовать в бетоне, из-за потенциального замедления схватывания и медленного набора прочности, особенно при воздействии высоких уровней противогололедных солей [17, 18]. Целью настоящего исследования является определение влияния золы-уноса и микрокремнезема на морозостойкость бетонов различной прочности и воздухосодержания. Капиллярное всасывание раствора противогололедного раствора и методика замораживания-оттаивания (CDF) (испытание) используются для определения образования накипи на поверхности образцов [5].

    2. Материалы и методы
    2.1. Материалы

    Сырье для бетонных смесей поставлялось из разных источников. Цемент марки CEM I 42.5R был получен на цементном заводе Eskisehir CIMSA (Турция) в соответствии с нормами цемента TS EN 197-1 [19]. В качестве минерала для дополнительного вяжущего материала использовались летучая зола и микрокремнезем. Летучая зола, используемая в этом исследовании, была получена с Ятаганской ТЭС в районе Муглы. Использование летучей золы в бетоне делает его менее проницаемым, чем обычный бетон.Еще одна минеральная добавка микрокремнезем была получена от электрометаллургического завода ETI в Анталии. Кремнеземная пыль является промышленным отходом, который может быть использован в качестве минеральной добавки для производства высокоэффективных бетонов. Средняя крупность микрокремнезема (~200 000 см 2 /г) примерно в 100 раз выше, чем крупность обычного портландцемента. Эта более высокая тонкость помогает заполнить микропоры в затвердевшем бетоне. Он делает бетон непроницаемым, но мы знаем, что пары кремнезема увеличивают пластическую усадку и водопотребность бетона.Пластическая усадка вызывает микротрещины и снижает долговечность [20]. Химические композиции этих связующих приведены в таблице 1.

    7



    Главные оксиды (%) CEM I 42.5R Fly ash Fly Xard

    SiO 2 2 19.96 51.07 92.20692

    92.20992

    92.

    Al 2 O 3 5.03 22,65 0,65
    Fe 2 О 3 2,88 5,83 0,34
    СаО 63,60 11,34 0,75
    MgO 1,17 2.48 0.38
    K 2 o 0,80 0,40 0,70692

    0,70
    Na 2 O 0.27 0.80 0,31
    SO 3 2,79 1,69 1,05
    Cl 0,005 0,004 0,003
    LOI 3,02 1,20 0,95

    Заполнитель представляет собой гранулированный материал, такой как песок, гравий, щебень, доменный шлак и легкий вес, который обычно занимает примерно от 60 до 75% объема бетона.В этом исследовании щебень был поставлен бетонным заводом Cimsa в регионе Эскишехир, Турция. Агрегатные свойства существенно влияют на удобоукладываемость пластичного бетона, а также на долговечность, прочность, тепловые свойства и плотность затвердевшего бетона. По этой причине для адекватной градации бетонных смесей использовались три типа заполнителей (0–5, 5–15 и 15–22  мм). Воздухововлекающая добавка и суперпластификатор, используемые в бетонных смесях, были получены от компании SIKA в Турции под названиями Sika AER и Sikament RCM 310 соответственно.Бетонные смеси производились на водопроводной воде г. Эскишехир.

    2.2. Метод

    Образцы бетона были изготовлены из обычного бетона (NC), высокопрочного бетона (HSC), кремнеземистого бетона (SFC) и зольного бетона (FAC). Кроме того, эти бетоны были изготовлены с воздухововлекающей добавкой, чтобы определить влияние воздухововлекающей добавки на эффект замораживания-оттаивания. Перед проектированием бетонной смеси градация и физические свойства заполнителей определяются с помощью ситового анализа, удельного веса и испытаний на водопоглощение.Кварцевый дым и летучая зола использовались с коэффициентом замены 15% от массы цемента в минерально-бетонных смесях. Использование микрокремнезема более 15% может увеличить водопотребность бетонной смеси. По этой причине оптимальное соотношение минеральных добавок было выбрано равным 15%. Состав смеси бетонов без воздухововлечения можно увидеть в таблице 2. Суперпластификатор используется только в смеси HSC в количестве 1,5% от массы цемента. Воздухововлекающий агент использовали в количестве 0,15% от массы цемента в образцах воздухововлекающего бетона.


    Тип бетона Цемент (кг) Вода (кг) W / C Агрегат (кг) Fly Flys (KG) Silica Fume (кг)


    NC 358 165 0,46
    ГСК 407 122 0.30 1977 102
    SFC 358 165 0,46 1897 53,7
    FAC 358 165 0,46 1897 53,7

    Морозостойкость образцов бетона определяли по методу капиллярного всасывания, внутренних повреждений и морозостойкости оттаивания (CIF).Тест CIF основан на тесте CDF, в котором данные о точности масштабирования дополняют этот тест [21, 22]. В этом методе высокая скорость замораживания более выражена при внутреннем повреждении, чем при накипи, и с точки зрения повреждения от накипи; медленная скорость замораживания более разрушительна по сравнению с высокой скоростью замораживания [23]. Процедура испытания состоит из трех этапов: сухое хранение, предварительное насыщение капиллярным отсосом и циклы замораживания-оттаивания. Процедура испытаний начинается сразу после периода отверждения [5].Для теста требуется четыре куба со стороной 150 мм. В течение первых суток после отливки кубики хранят в формах и защищают от высыхания полиэтиленовой пленкой. Через 24 ч кубики вынимают из форм и помещают в водяную баню с температурой ()°С. После периода отверждения образцы должны быть загерметизированы по их боковым поверхностям. Герметизация алюминиевой фольгой с бутилкаучуком; бутилкаучук плотно наклеен на боковые поверхности с нахлестом 20 мм. Должна быть обеспечена прочная взаимосвязь.

    После сухого хранения образцы помещают в испытательные контейнеры на прокладки высотой 5 или 10 мм испытательной поверхностью на дно. Тестирование методом замораживания-оттаивания представляет собой циклическую атаку. Образцы подвергаются циклу замораживания-оттаивания в боксе с регулируемой температурой (рис. 1).

    Температура охлаждающей и нагревающей бани контролируется соответствующим устройством. Для этой цели используется автоматическая испытательная машина Schleibinger CDF/CIF для применения соответствующих температурных циклов.Типичное изменение температуры 12-часового цикла замораживания-оттаивания можно увидеть на рисунке 2. Температурный цикл отслеживается в контрольной точке. Постоянный временной сдвиг между тестовыми контейнерами является приемлемым. Параметры повреждения измеряются при температуре выше 15°С (заштрихованная область на рис. 2). Машина применяет действие замораживания и оттаивания в течение 14 дней (28 циклов). Ультразвуковая водяная баня используется для получения герметизирующего материала с поверхности образцов бетона, подвергающихся циклам замораживания-оттаивания.

    Механические свойства образцов бетона определяют с помощью прибора для одноосного испытания на сострадание на кубических образцах размером 150 мм. Поверхностную твердость образцов бетона определяют с помощью испытательного прибора Schmidt Hammer. Качество затвердевших образцов бетона также контролируется ультразвуковой импульсной испытательной машиной. Этот тест может дать представление о жесткости, компактности и внутренних повреждениях материала из-за прохождения ультразвуковых волн внутри твердого материала.

    3. Экспериментальное исследование
    3.1. Испытание на прочность на сжатие

    Прочность на сжатие является основным важным свойством для определения качества бетона. Прочность бетона в основном зависит от свойств ингредиентов смеси, водоцементного отношения, пористости и условий твердения. Как полученные воздухововлекающие, так и невоздухововлекающие бетонные смеси высокой и нормальной прочности подвергались испытанию на прочность при сжатии в возрасте 3, 7 и 28 дней.Результаты испытаний на прочность при сжатии представлены на Рисунке 3.

    Результаты испытаний на прочность в раннем возрасте показали, что образец HSC достиг значения прочности на сжатие 69  МПа с влиянием более низкого водоцементного отношения (0,3), более высокого цемента и дозировка микрокремнезема с пластификатором в смеси. Значение 28-суточной прочности с воздухововлекающей добавкой HSC снизилось со 120 МПа до 88,90 МПа. Значения прочности бетона серий NC, SFC и FAC также зависят от вовлечения воздуха внутрь бетона.Значения прочности образцов SFC с использованием микрокремнезема без пластификатора ниже, чем у образцов FAC с использованием летучей золы. Несмотря на это, смесь HSC с высоким содержанием микрокремнезема с более низким водоцементным отношением и пластификатором (таблица 2) показала самую высокую прочность на сжатие. Эта разница обусловлена ​​поглощением свежей воды бетонной смеси более мелкими зернами микрокремнезема в смеси SFC с непластифицирующим агентом. Снижение прочности может быть связано со снижением удобоукладываемости и неправильным уплотнением свежей смеси SFC с более высокой пористостью.Однако сферические частицы летучей золы повысили удобоукладываемость и компактность образцов ЭКИ без каких-либо пластификаторов.

    3.2. Испытание молотком Шмидта

    Испытание молотком Шмидта включает в себя удары по бетону на месте подпружиненным штифтом с определенной энергией, после чего измеряется отскок. Отскок зависит от твердости поверхности бетона и измеряется испытательным оборудованием. Ссылаясь на некоторые таблицы преобразования, результат испытания на отскок можно использовать для определения прочности бетона на сжатие.Результаты испытаний образцов бетона молотком Шмидта представлены на рис. 4.

    По результатам испытаний поверхностная твердость образцов бетона увеличивалась по мере старения образцов. Показатели отскока показали такое же поведение при сравнении с результатами испытаний на прочность на сжатие. Образец HSC достиг 47 отскоков за 28 дней. Однако при использовании в бетоне воздухововлекающей добавки для каждой смеси произошло небольшое снижение. Наименьшие значения были получены для смесей СФК в раннем возрасте.

    3.3. Ultrasonic Pulse Velocity Test

    Ультразвуковые методы, как правило, используются для анализа пористой структуры и механической прочности бетона, а также для выявления внутренних дефектов (пустот, трещин, расслоений и т. д.) [24]. Механическое поведение и определение внутренних повреждений после испытания на замораживание-оттаивание определяли с помощью этой процедуры испытаний. Результаты испытаний образцов бетона перед испытанием на замораживание-оттаивание представлены на рис. 5. Результаты испытаний показали, что SF более эффективен на смеси HSC с более низким водоцементным отношением и пластификатором.Хорошо известно, что микрокремнезем начинает способствовать развитию прочности уже через 3 дня после смешивания, тогда как летучей золе требуется более 14–150 дней, чтобы внести какой-либо значительный вклад в развитие прочности [25]. Однако смесь SFC не содержит пластификатора. Таким образом, неправильное уплотнение и захваченный воздух вызвали увеличение пористости при уменьшении значений скорости ультразвукового импульса для образца этого типа. На вовлечение воздуха во все образцы бетона влияет уменьшение скорости ультразвукового импульса.Этот факт связан с повышенным содержанием воздуха в этих смесях, что также вызвало увеличение пористости.

    3.4. Испытания на замораживание и оттаивание

    Измерения проводятся в начале испытания на замораживание-оттаивание (0 циклов замораживания-оттаивания) и после каждого 4-го или, по крайней мере, каждого 6-го цикла замораживания-оттаивания и дополнительно по согласованному критерию. Поверхностное образование накипи, поглощение влаги и внутренние повреждения следует определять в соответствии с процедурой испытаний. Каждые 4 цикла образцы подвергают ультразвуковой ванне, чтобы удалить с испытуемой поверхности слабо прилипший отложений.Раствор ванны также фильтруют через фильтровальную бумагу для сбора отложений. После определения отложений на поверхности испытуемый образец укладывают на стальную пластину для сбора дополнительного отслоившегося материала. В этом методе также учитываются свойства влагопоглощения и внутренних повреждений [22]. Последовательность этапов тестирования показана на рисунке 6.

    3.4.1. Результаты очистки поверхности от накипи

    Раствор, содержащий отложенный материал, фильтруется. Массу фильтра, содержащего высушенный отложенный материал, принимают за 0.01 g точность. Масса пустого фильтра определяется до фильтрации с той же точностью. Масса отслоенного материала затем определяется как Общее количество отслоенного материала, относящееся к испытательной поверхности после цикла th, должно быть рассчитано для каждого интервала измерения и каждого образца: где — общая масса отслоенного материала, относящаяся к испытательной поверхности после каждый интервал измерения, г/м 2 . — масса отмасштабированного материала на каждом интервале измерения, г с точностью до 0.01 г. – площадь испытательной поверхности, м 2 . Он рассчитывается исходя из линейных размеров.

    Отложенный материал с поверхности образца после 28 циклов замораживания-оттаивания в 3%-ном растворе NaCl для различных типов бетонов можно увидеть на рисунке 7. По результатам испытаний CDF наименьшее поверхностное образование отложений было получено на образце HSC. Этот результат можно объяснить более высокой прочностью на сжатие, более низким водоцементным отношением и содержанием микрокремнезема с пластификатором.Хорошо известно, что бетон содержит различные типы пустот. Морозо-оттаивание происходит при замерзании воды внутри капиллярных пор бетона. Вода внутри пор геля не оказывает существенного влияния на это повреждение, поскольку вода в порах геля может замерзнуть при температуре ниже -75°C. Капиллярные поры в смеси HSC заполнены очень мелкими частицами микрокремнезема, поэтому диаметр и количество капиллярных пор уменьшились. Несмотря на это, смесь СФЦ с более высоким водоцементным отношением и без пластификатора вызывала снижение морозостойкости.Это явление может быть связано с повышенной пористостью образцов под влиянием снижения обрабатываемости.

    Образец обычного бетона с летучей золой показал лучшие характеристики, чем другие обычные бетонные смеси. Влияние золы-уноса на морозостойкость бетона изучал Михта. Для достижения морозостойкости бетона с золой-уносом не только необходимо вовлечение воздуха, но и целесообразно минимальное соотношение вода/вяжущее = 0,38. Однако бетоны с w/b = 0.45 показали недостаточную морозостойкость с антиобледенением [14]. Согласно Рисунку 7 результаты масштабирования поверхности образцов бетона без воздухововлекающих и воздухововлекающих материалов с использованием летучей золы (FAC) ниже, чем у образцов обычного бетона, на 12% и 12,5% соответственно. Соотношение вода/связующее в приготовленной смеси FAC составляло 0,40, и результаты масштабирования были аналогичны результатам упомянутого исследования.

    Пустые вовлеченные воздушные полости, образованные воздухововлекающей добавкой, создают резервуар для выхода воды при замерзании, тем самым снижая разрушающие напряжения [7].Благоприятный эффект воздухововлечения в образце NC хорошо виден на рис. 8. Воздухововлекающий агент уменьшил образование накипи на поверхности смесей NC, FAC и SFC на 15, 16 и 11% соответственно.

    (а) До
    (б) После
    (а) До
    (б) После

    3.4.2. Результаты поглощения влаги

    После удаления отслоившегося материала с испытательной поверхности образцы помещают вертикально на впитывающую поверхность (лабораторное полотенце), чтобы вода могла стекать с испытательной поверхности.Относительное увеличение массы каждого образца после th-го цикла рассчитывают по формуле где – поглощение влаги массой каждого образца после th-го цикла, а – масса всего отслоенного материала в каждом интервале измерения, г с точностью до 0,01 г. — эталонная масса каждого образца без герметизирующей массы после предварительного хранения, г. — масса каждого образца, включая массу герметика, до начала перенасыщения, г. — масса каждого образца на каждом интервале, г.

    Результаты влагопоглощения представлены на рисунке 9.Результаты теста показали такое же поведение, как и результаты теста масштабирования поверхности. Увеличение капиллярных пор вызвало увеличение значений влагопоглощения для образцов SFC. Этот эффект можно объяснить недостаточным уплотнением смесей СФХ без пластификатора. Пониженная пористость HSC с более низким водоцементным отношением и микрокремнеземом привела к уменьшению поглощения влаги этими образцами.

    3.4.3. Внутреннее повреждение

    Внутреннее повреждение – это ухудшение внутренней структуры бетона, приводящее к изменению свойств бетона.Внутренние повреждения образцов бетона определяли по методике RILEM TC 176 [22]. Динамический модуль упругости рассчитывали в соответствии с определением времени прохождения ультразвука. По определению метода CIF критерий повреждения ниже уровня 80%. Система измерения времени прохождения ультразвука на образце бетона показана на рисунке 10.

    Результаты относительного динамического модуля упругости () после 28 циклов приведены на рисунке 11. По критерию повреждения все типы бетона, кроме SFC, выше критерий повреждения.Такое поведение имело место при неправильном уплотнении SFC из-за повышенной потребности в воде. Однако самые высокие значения получены для образца HSC. Вовлечение воздуха в бетон повышает стойкость бетона к воздействию замораживания-оттаивания. Тем не менее, за счет снижения водоцементного отношения ниже 0,35 с уменьшением количества замерзающей воды должно быть гарантировано более высокое морозостойкость, при условии предотвращения проблем несовместимости между цементом и суперпластификатором [26].

    4. Выводы

    Данное исследование проводится с целью определения влияния водоцементного отношения и воздухововлечения на бетоны различной прочности, изготовленные с использованием летучей золы и микрокремнезема. По результатам испытаний можно сделать следующие выводы: (i) Вовлечение воздуха в бетон снижает прочность на сжатие для всех типов бетона. Но это повысило удобоукладываемость и сопротивление замораживанию-оттаиванию. (ii) Высокопрочная бетонная поверхность не разрушается как в бетоне с воздухововлекающим, так и без воздухововлекающего типа.Было обнаружено, что солеотложение поверхности HSC было в 4,24 раза ниже, чем у NC.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    *

    *

    *