ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ДОБАВОК НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЯЖЕЛЫХ ШЛАКОЩЕЛОЧНЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И БЕТОНОВ

АННОТАЦИЯ

Установлено, что используя предложенные комплексные добавки можно значительно улучшить прочность шлакощелочных бетонов. При введении комплексных добавок, прочность образцов при сжатии, полученных на бетонных смесей с одинаковой удобоукладываемостью увеличивается на 8…36%. Прочность образцов, полученных из смесей с одинаковым растворошлаковом отношением при введении добавок увеличивается на 5…15% по сравнению с показателями у образцов контрольного состава.

ABSTRACT

It has been established that using proposed complex additives, it is possible to significantly improve the strength of slag-alkaline concrete. With the introduction of complex additives, the compressive strength of samples obtained on concrete mixtures with the same workability increases by 8 ... 36%. The strength of samples obtained from mixtures with the same solution-slag ratio increases by 5...15% when additives are introduced compared to the values of the control composition samples.

Ключевые слова: шлакощелочный бетон, комплексные добавки, бетонные смеси, удобоукладываемость, прочность.

Keywords: slag-alkaline concrete; complex additives; concrete mixtures; workability; strength.

В настоящее время в строительстве особое внимание уделяется производству и освоению новых эффективных материалов, последовательному переходу на изготовление изделий высокой строительной готовности, использованию вторичного сырья и попутных продуктов. Такими прогрессивными строительными материалами являются шлакощелочные бетоны.

В строительном производстве в основном применяется жесткие (жесткость более 5-10 сек) шлакощелочные бетоны. Эти бетоны обладают повышенными показателями по прочности (100 Мпа и более), высокой стойкостью в агрессивных средах, морозостойкостью, долговечностью. Вопрос получения и исследования свойств изделий из шлакощелочных бетонных смесей с подвижностью изучен недостаточно.  Его решение особенно актуально при изготовлении изделий на заводах стройиндустрии для сельского строительства, где, как правило, формование изделий из бетонных смесей с удобоукладываемостью не более 2…4 сек происходит через 30-45 мин от начала затворения, т.е. в течение сроков, превышающих начало схватывания большинства шлакощелочных вяшущих.

В качестве сырьевых материалов был применен тонкомолотый доменный гранулированный шлак (ТМШ) им.Ильича. Он имел М_о=1,15 и химический состав (в %): SiO₂ – 39.32; Al₂O₃ – 6,11;  CaO – 45,92; FeO – 0,59; MgO – 6,31; SO₃ – 2,10; MnO – 0,91.

В качестве комплексных добавок были применены:

• добавка №1. Пластификатор формиатно-спиртовый (ПФС) по ТУ 84-1067-85, содержащий, % по массе: формиата натрия (CH₂O₂Na) – 25…30, полиспиртов в пересчете на пентаэритрит С(CH₂OН)₄ – 5…10, сухого остатка и золы – 50-60, сахарных веществ – 4…6, концентрация водородных ионов рН – 8…10; фосфогипс (по ТУ Украины 521-92 Сумского химпрома) совместно с насыщенной жироной кислотой – стеариновой CH₃(CH₂)₁₆*СООН в соотношении 50:1 по массе (ФС₁₆); фосфогипс содержал 90…95% CaSO₄*2H₂O, 1…3% CaSO₄, 1…2% Ca(OH)₂;
• добавка №2. Барда мелласная упаренная послеспиртовая (УСП) по ОСТ 18-65-72, содержащая, % по массе: натрий и калий содержащих веществ – 20, сухих веществ – 65-73, в т.ч.органических – 50-56, азота – 2,8…4,5, рН – 6…8; ФС₁₆;
• добавка №3. Натриевый лигносульфонат технический с рН=4…6 (ОСТ 13-183-83); ФС₁₆;
• добавка №4. Кальциевый лигносульфонат технический (СДБ) по ОСТ 81-79-74 с рН=4…6; ФС₁₆.

Поверхностно-активные добавки применяли в виде растворов товарных концентраций в количестве 0,01…2,5% от массы шлака.

В качестве щелочных компонентов применены растворы соды (Na₂CO₃)  и метасиликата натрия (Na₂SiO₃) с плотностью  p=1150…1200 кг/м³. В качестве мелкого заполнителя применен песок с М_кр=1,2, а в качестве крупного – щебень с фракций 10-20 и 20-40 мм.

Исследовано влияние комплексных добавок №1…№4 на прочность бетонов после 3 и 28 суток твердения в нормальных условиях, ТВО и ТВО+28 суток последующего твердения в нормальных условиях. Результаты исследований представлены в табл.2, а составы бетонов в табл.1.

При введении добавки №1 в количестве 1,75% (ПФС-1% + ФС₁₆-0,75%)  от массы тонкомолотого доменного шлака, прочность образцов при сжатии на метасиликате натрия с плотностью р=1175 кг/м³, полученных из смесей с одинаковой удобоукладываемостью (удобоукладываемость через 45 мин от начала затворения до 4 сек, но отличным р/ш отношением, контрольный  - 0,66, с добавкой – 0,79), после 3 сут твердения в нормальных условиях увеличивается на 13%, после 28 суток твердения в нормальных условиях на 33%, после ТВО – на 30% и после ТВО+28 суток последующего твердения в нормальных условиях – 31%. При применении раствора соды с такой же плотностью прочность образцов при сжатии после 3^х сут увеличивается на 25%, после 28 сут – на 35%, после ТВО – на 33% и после ТВО+28 суток – на 35% по сравнению с показателями у образцов контрольного состава
(табл.2 сост. 5 и 6).

При введении добавки №2 в количестве 2,25% (УСП-1,5% + ФС₁₆-0,75%)  от массы шлака, прочность образцов на метасиликате натрия с плотностью  р=1175 кг/м³, полученных из бетонных смесей с одинаковой удобоукладываемостью, после 3 сут твердения в нормальных условиях меньше на 8%, по сравнению с показателями у образцов контрольного состава, после 28 суток твердения в нормальных условиях она увеличивается на 23%, после ТВО – на 21%, а после ТВО+28 суток – на 22%. При применении раствора соды прочность образцов  после 3^х сут равна таковой у контрольного состава, после 28 сут увеличивается на 26%, после ТВО – 21%, после ТВО+28 суток – на 25% по сравнению с показателями у образцов контрольного состава (таб.2 сост.7 и 8).

Таблица 1.

Влияние комплексных добавок №1…№4 на удобоукладываемость бетонных смесей

Таблица 2.

Влияние комплексных добавок на прочность тяжелого шлакощелочного бетона

При введении добавки №3 в количестве 2,25% (ПФС-1,5% + ФС₁₆-0,75%)  от массы доменного тонкомолотого шлака, прочность образцов на метасиликате натрия с р=1175 кг/м³ после 3 сут твердения в нормальных условиях меньше на 17%, после 28 суток твердения в нормальных условиях увеличивается на 15%, после ТВО – 12%, а после ТВО+28 суток   –  на 16%. При использовании  соды  после 3^х сут твердения в нормальных условиях прочность образцов с добавкой меньше на  25%, после 28 сут увеличивается  на 18%, после ТВО больше на 12%, а после ТВО+28 суток – на 18% по сравнению с показателями у образцов контрольного состава (табл.2 сост. 9 и 10).

При введении добавки №4 в количестве 2,25% (СДБ-1,5% + ФС₁₆-0,75%)  от массы шлака прочность образцов при сжатии на метасиликате натрия после 3 сут твердения в нормальных условиях меньше на 25%, после 28 суток твердения в нормальных условиях увеличивается на 8%, после ТВО – больше на 3%, а после ТВО+28 суток – больше на 9% по сравнению с показателями у образцов контрольного состава. При использовании соды прочность образцов  с введением добавки №4 после 3^х сут меньше на 50%, после 28 сут твердения в нормальных условиях и после ТВО прочность соответствует таковой у образцов контрольного состава, после ТВО+28 суток больше лишь на 4% по сравнению с показателями у образцов контрольного состава (табл.2 сост. 11 и 12).

Анализ полученных данных (табл.2) свидетельствуют о том, что предложенные комплексные добавки эффективно воздействуют на прочность шлакощелочных бетонов. При введении комплексных добавок, прочность образцов при сжатии, полученных на бетонных смесей с одинаковой удобоукладываемостью (удобоукладывамость через 45 мин от начала затворения до 4 сек), но различным р/ш отношением после 28 суток твердения в нормальных условиях, а также ТВО и ТВО+28 суток увеличивается на 8…36%. Прочность образцов, полученных из смесей с одинаковым растворошлаковом отношением при введении добавок увеличивается на 5…15% по сравнению с показателями у образцов контрольного состава. По влиянию на прочность комплексные добавки расположены в следующей последовательности: №1 > №2 > №3 > №4. Повышение прочности бетонов при введении комплексных добавок связано с повышением активности шлакощелочного вяжущего и снижением растворошлакового отношения шлакощелочных бетонных смесей с одинаковой удобоукладываемостью.

Список литературы:

1. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия: избр. Тр. –М.: Наука, 1978, -368 с.
2. Ребиндер П.А., Михайлов Н.В. Основные положения физико-химической теории бетона и предложения по технологии бетна на основе выводов технологии бетона на основе выводов из теории. – М.: Промстройиздат, 1956. – 40с.
3. Адамович А.А. Электронно-микроскопические исследование кристаллообразования при гидратации минералов цементного клинкера и адсорбционного модицирования под действием поверхностно-активных добавок. – В кН.: Труды совешания по химии цемента. –М.: Промстройиздат, 1956, с.394-401.
4. Сегалова Е.Е., Соловьева Е.С. Исследование механизма процессов структурообразования в цементных суспензиях и влияние добавок гидрофильного пластификатора ССБ на эти процессы. – В кН.: Труды совешания по химии цемента. – М.: Промстройиздат, 1956, с.188-154.
5. Хигерович М.И. Гидрофобный цемент. –М.: Промстройиздат, 1957.
   - 208 с.
6. Хигерович М.И., Бейер Б.Е. Некоторые методические особенности изучения цементных систем, содержащих добавки ПАВ. – В кн.: Новые эффективные виды цемента. Труда института НИИЦемент. –М., 1981, с.123-126.
7. Глекель Ф.Л. Физико-химические основы применения добавок к минеральным вяжущим. – Ташкент: ФАН, 1975. -198 с.
8. Вавржин Ф. Влияние химических добавок на процесс гидратации и твердения цемента. – В кн.: VI Международный конгресс по химии цемента. – М.: Стройиздат, 1976, т.2, кн.2, с.6-11.
9. Рамачандран В.С. Роль триэтаноламина при гидратации цемента. В кн.: VI Международный конгресс по химии цемента. – М.: Стройиздат, 1976, т.2, кн.2, с.30-40.
10. Mejer L.M. et Perenchio W.F. Fheory of concrete slummyz loss as related to the use of chemiocel admixtures, Conor. Vnt. Des. Constr., 1979, №1, p.36.
11. Гумен В.С. Интенсификация помола силикатных материалов с помощью кремнийорганических соединений. Автор. дисс. канд. техн. наук. – Киев: КПИ, 1969.
12. Батраков В.Г. Повышение долговечности бетона добавками кремнийорганических полимеров. –М.: Стройиздат, 1968. -135 с.
13. Файзиллаев З.Б., Файзиев З.Х. Техническая и экономическая эффективность добавления многофункциональных органических целлюлозо-волокнистие материалы (моцвм), применяется для улучшения качества строительных смесей и штукатурки на основе гипса // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 2(83). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11327 (дата обращения: 19.04.2023
14. Fayzullaev Z., Saidmuratov B.I., Tillaev A. New type of gypsum based liquid mixture // Journal NX – A Multidisciplinary Peer Reviewed Journal. – 2020. – Special Issue. – P. 194–200 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://journalnx.com/journal-article/20151677
15. Bakhriev N., Fayzillaev Z. Modeling the optimal compositions of dry gypsum mixtures with bio-vegetable fillers, research of their adhesion properties. – 2022.
16. Fayzillaev Z.B., Jamolov Sh.M. MODELING THE EFFECT OF ADDING PLANT AND WOOD SAWDUST TO DRY BUILDING MIXTURES BASED ON PLASTER ON THE STRENGTH OF ADHESION TO THE CONCRETE SURFACE // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 4(109). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15378 (дата обращения: 28.05.2023).