Влияние некоторых гидрофобизирующих добавок на изменение прочности цементного камня

Аннотация

Г.В. Несветаев, А.В. Козлов, И.А. Филонов

Дата поступления статьи: 21.06.2013

В статье кратко приводится история пояявления гидрофобных цементов. Рассматривается одно из прспективных направлений применения гидрофобизирующих добавок на сегодняшний день - в сухих строительных смесях и подтверждается актуальность этого направления. В статье изложены результаты опытов по исследованию влияния на показатели цементно-песчаного раствора добавок серии ГМД и анализ полученных данных  

Ключевые слова: гидрофобный цемент, гидрофобизирующие добавки, сухие строительные смеси, пористость цементного камня, прочность цементно-песчаного раствора, воздухововлечение, пеногаситель

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

В свое время для увеличения сроков хранения цементов была предложена серия добавок, получивших название «гидрофобизирующие» [1], а также выпускались промышленными партиями цементы, в состав которых указанные добавки были введены в процессе производстве цемента (цементы с индексом «ГФ» по ГОСТ 10178). В настоящее время в связи с широким применением сухих строительных смесей (ССС) проблема повышения сроков гарантийного хранения смесей на основе портландцемента вновь приобретает актуальность. Одно из возможных направлений решения вопроса увеличения гарантийного срока хранения ССС – использование для их приготовления портландцементов с индексом «ГФ», либо введение в их состав гидрофобизирующих добавок для предотвращения гидратации в процессе хранения за счет сорбционного увлажнения. При использовании гидрофобизирующих добавок, согласно ГОСТ 24211, возможны дополнительные эффекты: замедление скорости схватывания и твердения; снижение прочности и тепловыделения; повышение морозостойкости и коррозионной стойкости бетонов и растворов, при этом ГОСТ 24211 не регламентирует величину указанных эффектов. Воздухововлечение в бетонную смесь зависит от многих факторов и оказывает влияние практически на все свойства бетона [2-5], в частности, при воздуховолечении происходит снижение прочности бетона примерно на 5% на каждый процент вовлеченного воздуха. Важную роль играет минеральная составляющая вяжущего в обеспечении воздухововлечения в повышенных объемах [6]. Вовлеченный воздух способствует росту морозостойкости [8], в связи с чем исследование влияния гидрофобизирующих добавок на процесс воздухововлечения и выявление возможных способов регулирования дополнительного воздухововлечения при использовании гидрофобизирующих добавок представляет актуальную задачу.

Изучено влияние двух групп гидрофобизирующих добавок серии ГМД, полученных в результате переработке торфа. В первой группе (ГМД0) рабочие дозировки составляли от 1 до 3% массы цемента, во второй – 0,2 и 0,3%. Для устранения эффекта дополнительного воздухововлечения в состав смеси при ее приготовлении вводились добавки-пеногасители. Испытания выполнялись на образцах, приготовленных по ГОСТ 30744. Для выявления влияния процесса перемешивания на воздухововлечение в сериях 3 и 8 (табл.) готовились параллельно серии 3р^* и 8р^* с ручным перемешиванием по ГОСТ 310.4. По каждому составу определялись предел прочности на сжатие R и общая пористость P в возрасте 28 сут. Дополнительное воздухововлечение определялось как разность общей пористости эталонного состава Р_Э (без добавок) и общей пористости P_i составов, содержащих добавки ΔP = P_i - P_Э. Для выявления возможных дополнительных, помимо воздухововлечения, факторов сопоставлялись значения прочности фактические R_факт и расчетные R_теор, учитывающие снижение прочности относительно эталона за счет воздухововлечения по ф.(1). Результаты испытаний  представлены в таблице и на рисунке.

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что в основном эффект снижения прочности при применении гидрофобизирующих добавок можно рассматривать как последствие дополнительного воздухововлечения в смесь в процессе ее приготовления. Однако, поскольку в проведенной серии исследований в ряде случаев отмечается более резкое снижение предела прочности бетона, чем это следовало бы ожидать, исходя из известной среднестатистической зависимости [5]

R / R_э = exp(-5,15ΔP),                                        (1)

необходимо констатировать возможность проявления других эффектов на предел прочности.

Таблица

Результаты испытаний образцов

А, Д, Per – составы, содержащие пеногасители соответственно Agitan, Delfoam, Peramin; exp(-5,15P) – по формуле (1); Общая – единая для всех статистическая зависимость R / R_э = exp(-7,05ΔP).

Рис. 1 – Относительная прочность бетона в зависимости от величины дополнительной пористости

Возможной причиной является негативное влияние добавок на процессы гидратации и, следовательно, прочность, поскольку, как известно, прочность определяется не только пористостью, но и количеством и прочностью кристаллических контактов. Негативное влияние добавок на эти факторы могут привести к снижению прочности. Если рассматривать только те негативные результаты, в которых фактическое значение прочности уменьшается относительно расчетного (с учетом дополнительной пористости) более, чем на 5%, т.е. не более, чем на 2,6 МПа (п. 2.1.2 ГОСТ 24211), то, согласно представленным в табл. данным, к этой группе относятся составы 2,3,6 и 7,8. Поскольку, например, в серии 3р^* при ручном перемешивании отмечается незначительное отклонение прочности, которое может рассматриваться, как ошибка измерения, а в серии 8р^* отмечается снижение прочности, позволяющее предположить дополнительный, помимо воздухововлечения, эффект, то  для подтверждения либо отрицания возможного негативного влияния гидрофобизирующих добавок серии ГМД на процесс гидратации необходимы целенаправленные исследования [9].

Литература

1. Хигерович М.И., Байер В.Е. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов М.: Стройиздат, 1979. – 125 с.

2. А.   М.   Невилль Свойства бетона. М.: Изд-во литературы по строительству,1972

3. Добавки в бетон /В.С. Рамачандран, р. Ф. Фельдман, М. Коллепарди и др. М.: Стройиздат, 1988

4. Курочка П.Н., Гаврилов А.В. Бетоны на комплексном вяжущем и мелком песке [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, №1. – Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.

5. Manning D/J/ Where Have All Bubbles Gone?// Concrete International: 99. – 1980.

6. Моргун В.Н. Роль расширяющих добавок в управлении свойствами пенобетонов[Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2008, №3. – Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2009/250 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.

7. Несветаев Г.В. Бетоны: учеб.-справ. пособие. – Ростов н/Д: Феникс, 2013. – 381 с.

8. Powers, T.C., Helmut, R.F. Theory of Volume Changes in Hardened Portland Cement Pastes During Freezing. Proc. Highway Res. Board 32:285.-1953

9. Несветаев Г.В. Некоторые методы оценки совместимости добавок и цементов при проектировании составов//Сухие строительные смеси. – 2008. - №1. – С. 60 – 61

10. ГОСТ 24211-2003 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия». М.: 2004 – 9 с.