Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Применение добавок при производстве безнапорных центрифугированных труб

Канд. техн. наук А. Ф. КРАВЧЕНКО, инж. Е. В. ЧУМАКОВ (УкрНИИ гидротехники и мелиорации)

В связи с развитием гидромелиоративного строительства в десятой пятилетке потребность в безнапорных железобетонных трубах составит около 6 млн. м3, однако материалы, применяемые для их изготовления, не всегда соответствуют техническим условиям. Так, на юге Украины имеются только мелкие днепровские пески, в то время, как при производстве труб требуются пески. Кроме того, по условиям водонепроницаемости, как правило, применяются «жирные» бетонные смеси с большим расходом цемента. Применение мелких песков и жирных смесей приводит к увеличению водоудерживающей способности и уменьшению прочности свежеотформованного бетона, а также повышает число обвалов сводов труб после формовки.

Устранить эти недостатки можно применяя совместно гидрофилизирующие поверхностно-активные вещества (ПАВ) и электролиты. Механизм действия такой комплексной добавки заключается в том, что после затворения смеси водой с добавкой ПАВ адсорбируется на цементных зернах, что несколько замедляет коагуляцию новообразований. При этом высвобождается некоторая часть воды и при уплотнении смеси центрифугированием вода интенсивно отжимается центробежными силами (используется пластифицирующий эффект ПАВ). Электролит же позволяет интенсифицировать процессы схватывания цемента и твердения бетона, заторможенные ПАВ. Совместное действие гидрофилизирующих ПАВ и электролитов улучшает структурно-механические свойства цементного камня, способствует снятию внутренних напряжений, в частности термических, при тепло- влажностиой обработке бетона и в конечном счете повышает его прочностные характеристики и морозостойкость.

К сожалению, до сих пор не разработана количественная теория, позволяющая выразить эффект от внедрения ПАВ в аналитической форме. Это приводит к необходимости в каждом случае эмпирически подбирать ее дозировки и оценивать степень влияния иа физико- и структурно-механические свойства бетона.

УкрНИИГиМ провел эксперименты на действующей свободно-роликовой центрифуге 7286/Зм для труб диаметром 800 мм и образцов с ребром 10 см, изготовленных в формочках, закрепляемых в формах-роторах с помощью струбцин. В бетонную смесь с водой затворения вводили комплексную добавку, состоящую из гидрофизирующего ПАВ сульфитно-дрожжевой бражки и электролита ускорителя твердения— нитрата кальция — С.а (К03) 2. Бетонная смесь при этом имела состав на 1 м3:


Опыты проводили при различном содержании СДБ — 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5% при постоянном Количество нитрата кальция, замедляющего действие СДБ на сроки схватывания цемента, было постоянно и равно 0,5% массы цемента].

Центрифугирование производили по режиму: распределение смеси — 3—4 мин (80 об/мии), уплотнение—16 (300 об/мин). Прессующее давление составляло 0,07 МПа. Количество отжатого шлама устанавливали по разности масс образцов до н после центрифугирования. С целью корректировки данных о соответствин показателей шламоотделения образцов действительным показателям в изделиях, определяли объем шлама для труб в натуральную величину, замеряя объем собранного шлама после центрифугирования. Жидкий и твердый фазовый состав щлама находили путем выпаривания воды при температуре 300°С сразу же после окончания центрифугирования. Величина твердой фазы выражалась п процентах от начальной массы песка и цемента, а величина жидкой фазы в процентах от начального содержания воды.

Величины шламоотделения, определенные на образцах и трубах, оказались подобными. Это - подтвердило правильность выбранной методики и позволило принимать откорректированные данные экспериментов для оценки изучаемых явлений.

Кроме того, испытывали трубы с химическими добавками н без них на прочность, трещииостойкость и водонепроницаемость в соответствии с ГОСТ 6482—71 через 4 ч после тепловой обработки по режиму 3+3+6+3 ч при Тп.-.=80°С. Сначала в горизонтальной установке заполненные водой трубы выдерживали под давлением в течение 10 мин и наблюдали просачивание воды. Затем определяли прочность и трещиностойкость труб, прошедших первое испытание.

Анализ результатов опытов показывает, что при отсутствии добавки СДБ величина отжатого шлама составляет 2%, а при введении добавки от 0,1 до 0,3% количество отжатого шлама увеличивается соответственно до 2,3 и 3% массы смеси (рис. 1). При дальнейшем увеличении СДБ до 0,4—0,5% количе- ство отжатого шлама уменьшается.

Аналогичная закономерность наблюдается при определении прочности свежеотформованного бетона в зависимости от количества в смеси СДБ. При введении СДБ от 0 до 0,5% прочность свежеотформованного бетона вначале возрастает с 0,22 до 0,45 МПа, а затем убывает до 0,3 МПа (см. рис. 1.2). Объяснение этого явления в изменении количества воды в бетонной смеси при центрифугировании. С возрастанием СДБ повышается отжатие воды, но только до некоторого предела (рис. 2).

При введении более 0,3% СДБ водоотделение уменьшается вследствие того, что при таком сочетании добавок цементные зерна при центрифугировании смеси легче подвергаются усиленной диспергации. Кроме того, диспергации способствует эффект тиксотропиого разжижения, возникающий в результате движения смеси в период ее распределения относительно ротора-формы. Это способствует увеличению поверхности цементных зерен, а повышенное количество СДБ в начальный период стабилизирует частицы цементного клинкера и кристаллы новообразований адсорбционными оболочками сульфолинатов и сольватными пленками воды. Таким образом, адсорбируется дополнительное количество воды и величина отжатой воды уменьшается. В данном случае максимальное отжатие воды 34% наступает при содержании СДБ — 0,3% и НК —0,6%.

Однако определенные оптимальные количества СДБ и НК несколько не согласуются с данными, приведенными в Руководстве [5] —0,2%. Это объясняется тем, что компоненты добавки хорошо растворимы в воде и составляли до 1 л/м2). Трубы с добавками обладали достаточной водопроницаемостью вплоть до 1,5 ати.

Технология производства центрифугированных железобетонных труб с добавками, опробованная в производственных условиях, находит широкое применение. Так, для Каховского завода ЖБИ имени 50-летия СССР разработана и построена установка по введению добавок в бетонные смеси для производства труб диаметром 800 и 1000 мм. Особенность ее заключается в том, что заданная концентрация раствора добавки создается в воде затворения до введения в сухую бетонную смесь. За два года работы отформовано около 70 тыс. м3 труб. Применение добавок позволило сократить число обвалов сводов труб и повысилось их качество. В результате внедрения достигнут экономический эффект около 50 тыс. р.



Изучение состава шламов показало, что твердая фаза состояла из высокодисперсных частиц цемента и заполнителей, а жидкая — из воды с растворенными в ней добавками. С увеличением в смеси СДБ от 0,4 до 0,3% отжатие твердой фазы незначительно увеличивается (с 1,5 до 1,8%), а при ляют создать раствор с равномерной концентрацией. Затем при центрифугировании смеси часть добавки отжимается пропорционально отжатой воде (см. таблицу).

Анализируя таблицу, можно сказать, что в процессе центрифугирования бетонной смеси с оптимальным количеством компонентов добавки (серия 4), количество СДБ сократилось с 0,3 до 0,198% (0,2%), а НК с 0,5 до 0,329%. Эти значения соответствуют рекомендациям.

Испытания на водонепроницаемость показали, что трубы без добавок на мелких песках испытание не выдерживали. Так, при 0,1 ати появились мокрые пятна и капли, а при 0,5 атм наблюдалось просачивание воды (потери

В настоящее время закончено проектирование подобной установки для производства труб диаметром 400 и 500 мм. С ее пуском будет выпускаться около 80 тыс. м труб с добавками. В дальнейшем такие установки предполагается смонтировать на Новомосковском и Арцизском заводах треста Укр. воджелезобетон.

Выводы

В центрифугированных бетонах иа мелких песках целесообразно применение гидрофилизирующих поверхностно- активных веществ (ПАВ) и электролитов. Добавка щелочного компонента (технической кальцинированной соды) повышает деформативность и усадку бетонов, а добавка метасиликата натрия благоприятствует повышению упругих свойств цементного камня, уменьшает усадку.

В целом относительные усадочные деформации шлакощелочиых бетонов находятся в пределах, полученных при исследованиях бетонов иа цементных вяжущих.

Бетон и железобетон, избранные статьи - 1977 г.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????