Тепловлажностная обработка бетона с добавками кремийорганических полимеров и электролитов
Введение в бетонную смесь небольших количеств (в пределах полимерцементного отношения 0,05 добавок эпоксидных смол и нефтеполимерных смол при соблюдении требований по укладке и режимам твердения повышает электроизоляционные свойства бетонов, обладающих стабильным в газовоздушных средах объемным электросопротивлеиием.
Физико-механические показатели бетонов с указанными полимерными добавками практически не изменяются.
Бетоны с полимерными добавками могут применяться в конструкциях, подвергающихся воздействию (конструкции подванных эстакад, подземные фундаменты и стойки под оборудование, рабочие площадки и др.).
Одной из важных народнохозяйственных задач является получение сборных бетонных и железобетонных конструкций повышенной долговечности. Сборные конструкции изготавливаются, как правило, с ускорением твердения бетона при тепловлажностнон обработке.
Анализ литературных данных показывает, что получение бетонов гидротермального твердения высокой морозостойкости достигается введением в их состав газообразующих, воздухововлекающих и пластифицирующих добавок. Использование добавок приводит, как правило, к удлинению режима тепловлажностной обработан бетонов за счет значительного увеличения предварительной выдержки.
В центральной лаборатории коррозии НИИЖБ исследовали бетоны с водорастворимыми кремиийорганическим« полимерами н ускорителями твердения с целью получения при прогреве бетона с высокими показателями прочности и морозостойкости, без удлинения сроков телловлажностной обработки.
Эксперименты проводились на цементах трех видов различного минералогического состава. Мелкий заполнитель — речной кварцевый песок удельной массой 2,65 г/см3, модуль крупности 1,95. Крупный заполнитель -— гранитный щебень фракции 5—20 мм, удельная масса — 2,62 г/см3.
В качестве водорастворимых кремнийорганических соединений типа алкил- натрия были использованы: гидрофобизирующую кремнийорганические порошки — ПКП-Ю, ГКП-11; АМСП, водные растворы алюмометилсиликоната натрия — АМСР, этилсиликдаат натрия кристаллический — ЭСНК.
Все эти добавки являются пластифицирующими, что позволяет увеличить подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси, снизить водоцементное отношение и сократить расход цемента. Они обладают умеренно воздухововлекающим действием, что способствует образованию в цементном тесте (за счет замкнутых воздушных пузырьков небольших размеров) структуры с равномерно распределенной пористостью, придающей бетону повышенную плотность и морозостойкость.
Ускорителями твердения у являются азотнокислый кальций, хлористый кальций и нитрит нитрат кальция.
Предварительно было исследовано структурообразование цементного теста в различных условиях твердения путем определения пластической прочности на пластометре конструкции НИИЖБ — ЭКБ.
Добавка кремни органических полимеров в количестве 0,1—0,2% массы цемента во всех случаях замедляла твердение. Это явление объясняется адсорбцией кремнийорганических соединений на цементных частицах.
Введение электролитов ускоряет процессы коагуляции, что прн повышении температуры обуславливает быстрое схватывание цементного теста.
Совместное применение добавок электролитов и кремнийорганических полимеров позволяет получить скорость схватывания и затвердевания цемента с добавками такую же, как без добавок.
Общее представление о характере изменений кинетики нарастания пластической прочности дают графики (рис. 1).
Исследования кинетики структурообразования позволили определить ориентировочно необходимую продолжительность предварительной выдержки свежеотформованного бетона перед тепловлажностной обработкой.
Оптимальные режимы тепловлажностной обработки бетона с перечисленными добавками определяли на образцах-кубах размером 10X10X10 см.
Предел прочности на сжатие определяли через 5 ч после пропаривания, 7 и 28 сут. твердения во влажных условиях при температуре +20°С. Все добавки вводились с водой затворения.
Влияние деструктивных процессов в бетонах при пропаривании может быть значительно уменьшено путем применения предварительного выдерживания. Основное назначение предварительного выдерживания до тепловой обработки — достижение бетоном определенной начальной «критической» прочности при сжатии порядка 4—10 кгс/см2, при которой тепловое воздействие не приводит к структурным нарушениям в бетоне.
Установлена оптимальная предварительная выдержка бетона исследованных составов: с кремнийорганическими добавками (в количестве 0,1—0,15% массы цемента) —продолжительностью 7 ч, а с комплексными добавками (кремнийорганического твердения) —4 ч.
Период подъема температуры играет важную роль в формировании структуры бетона, так как предопределяет его основные физико-механические свойства. На основании опытов и обобщения исследований других авторов рекомендуется выдерживать скорость подъема температуры не более 10 град/час — для бетонов с кремнийорганически ми добавками и 45 град/час — для бетонов с комплексными добавками.
В наших исследованиях температура изотермического прогрева составляла 60, 80 и 90°С при длительности прогрева 4, 5, 6н 8 ч.
Наиболее высокую прочность сразу после прогрева показали образцы, твердевшие при температуре изотермического прогрева 80°С я длительности прогрева 5 ч.
Наиболе высокую прочность сразу после прогрева показали образцы, твердившие при температуре изотремическго прогрева 80°С и длительности прогрева 5 ч.
Исследования температурного расширения бетона при пропаривании [3] показали, что объемные увеличения бетона имеют небольшие значения при / = =35-+40°С и достигают максимальных величин при t выше 60°С. Значит, для бетонов с кремнийорганическими добавки могут быть эффективны режимы прогрева со ступенчатым подъемом температуры (рис. 2). Были исследованы различные ступенчатые режимы, при которых за 1—2 ч температура повышалась до 40—50°С, при этой температуре бетой выдерживали 1—3 ч, а затем за 1—2 ч повышали температуру до 80°С.
Анализ полученных данных показывает, что можно существенно повысить морозостойкость бетонов гидротермального твердения при введении в их состав водорастворимых кремнийорганических полимеров н комплексных добавок на их основе.
Выводы
Доказана возможность существенного повышения морозостойкости и прочности пропаренных бетонов путем введения в их состав комплексных добавок на основе водорастворимых я ускорителей без удлинения режимов тепловлажностной обработки.
Наилучшие показатели прочности и морозостойкости пропаренных бетонов с указанными добавками были достигнуты при температурах изотермического прогрева— 80°С по режимам смедленным подъемом температуры (10—15 град/ч), а также по режимам со ступенчатым подъемом температуры — 1 ч+2 ч (40°С) + 1 ч.
Для свежеуложенного бетона с воздухововлекающими кремнийорганическими добавками эффективен режим с избыточным давлением пара, при этом повышается прочность при сжатии по сравнению с прочностью бетонов без добавок.