Влияние поликарбоксилатной добавки на прочность пенозолобетона
УДК 666.973.6
Аннотация
В данной работе исследовано влияние поликарбоксилатного суперпластификатора ZAKI DUO 260 на формирование прочностных характеристик пенозолобетона, изготовленного на основе золы-уноса Ангренской теплоэлектростанции. В качестве исходных компонентов использовались портландцемент марки CEM II/B-V 32,5B, кварцевый песок, зола-уноса, вода, пенообразователь PB-2000 и химическая добавка ZAKI DUO 260. Для проведения исследований были изготовлены образцы размером 100×100×100 мм, которые после формования выдерживались в условиях влажностного твердения в течение 28 суток при относительной влажности воздуха около 95 %. Испытания на прочность при сжатии проводились в возрасте 3, 7, 14 и 28 суток на гидравлическом прессе. Результаты показали, что применение суперпластификатора в количестве 0,7 % от массы цемента способствует повышению прочности пенозолобетона на всех сроках твердения. Максимальная прочность контрольного состава через 28 суток составила 0,9 МПа, тогда как образцы с химической добавкой достигли значения 1,3 МПа. Установлено, что использование поликарбоксилатного суперпластификатора положительно влияет на процессы структурообразования и уплотнения цементного камня, однако достигнутые показатели прочности остаются недостаточными для обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик материала. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости дальнейшего совершенствования рецептуры пенозолобетона, оптимизации соотношения компонентов и технологических режимов изготовления для повышения его физико-механических свойств и расширения областей практического применения.
Abstract
The effect of the ZAKI DUO 260 polycarboxylate superplasticizer on the strength properties of foamed ash concrete produced using fly ash from the Angren Thermal Power Plant was studied. The initial components used were CEM II/B-V 32.5B Portland cement, quartz sand, fly ash, water, PB-2000 foaming agent, and the ZAKI DUO 260 chemical additive. For the study, 100 x 100 x 100 mm specimens were produced and, after molding, cured in wet conditions for 28 days at a relative humidity of approximately 95 %. Compressive strength tests were conducted at 3, 7, 14, and 28 days using a hydraulic press. The results showed that the use of a superplasticizer at a rate of 0.7 % by weight of the cement contributes to increased strength of foam concrete at all curing stages. The maximum strength of the control composition after 28 days was 0.9 MPa, while the specimens with the chemical additive reached 1.3 MPa. It was found that the use of a polycarboxylate superplasticizer has a positive effect on the structure formation and compaction of cement stone; however, the achieved strength values remain insufficient to ensure the required performance characteristics of the material. These results indicate the need for further refinement of the foam concrete formulation, optimization of the component ratios and manufacturing processes to enhance its physical and mechanical properties and expand its practical applications.
Ключевые слова: пенозолобетон; зола-уноса; поликарбоксилатный суперпластификатор; прочность на сжатие; ячеистый бетон; пенообразователь.
Keywords: foam-and-salt concrete; fly ash; polycarboxylate superplasticizer; compressive strength; cellular concrete; foaming agent.
Введение
Уменьшение массы строительных зданиях является одним из важных направлений повышения эффективности строительного производства. Более лёгкие конструкции требуют меньшего расхода материалов при изготовлении, позволяют увеличить объёмы транспортировки в пределах допустимой грузоподъёмности транспортных средств и способствуют снижению трудоёмкости монтажных работ.
Вместе с тем развитие технологии пенобетона в течение длительного времени сдерживалось активным распространением газобетона. В результате многие технологические решения, разработанные для тяжёлых бетонов и газобетонных материалов, без достаточного научного обоснования переносились на пенобетонные и пенозолобетонные композиции [9]-[11]. Подобный подход нередко приводил к ухудшению качества готовой продукции и не позволял в полной мере реализовать преимущества используемых сырьевых компонентов.
Материалы и методы
В качестве исходных материалов для приготовления пенозолобетонной смеси использовались портландцемент марки CEM II/B-V 32,5B, зола-уноса Ангренский теплоэлектростанции, кварцевый песок, вода, пенообразователь PB-2000 и поликарбоксилатная суперпластифицирующая добавка ZAKI DUO 260. Состав смеси подбирался экспериментальным путём с целью получения лёгкого ячеистого бетона с заданными физико-механическими характеристиками [8]-[3]. После приготовления растворной смеси и введения предварительно полученной пены материал заливали в металлические формы размером 100×100×100 мм представлен на рисунке №1. Образцы выдерживались в лабораторных условиях до набора начальной прочности, после чего помещались в камеру влажностного твердения.
Твердение образцов осуществлялось в течение 28 суток при относительной влажности воздуха около 95 %. Данный режим обеспечивал необходимые условия для протекания процессов гидратации цемента и формирования структуры пенозолобетона [7]. По завершении периода твердения образцы были извлечены из камеры, определены их масса и плотность, после чего проведены испытания на сжатие. Определение прочности осуществлялось на гидравлическом прессе путём приложения возрастающей нагрузки до момента разрушения образца. На основании полученных значений максимальной нагрузки рассчитывалась прочность пенозолобетона при сжатии.
Результаты
Результаты испытаний прочности пенозолобетона на сжатие представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Результаты прочность пенозолобетона
| Состав | 3 суток, МПа | 7 суток, МПа | 14 суток, МПа | 28 суток, МПа |
|---|---|---|---|---|
| Контроль (В/Ц = 0,35) | 0,4 | 0,5 | 0,7 | 0,9 |
| Х.Д. 0,7% + В/Ц = 0,35 | 0,8 | 0,9 | 1 | 1,3 |
Обсуждение
Результаты экспериментальных исследований показали, что как контрольные образцы без химической добавки, так и образцы с поликарбоксилатным суперпластификатором ZAKI DUO 260 не обеспечили достижения ожидаемых прочностных показателей. Прочность контрольных образцов составила около 0,9 МПа, тогда как введение суперпластификатора позволило увеличить данный показатель до 1,27-1,30 МПа. Несмотря на положительное влияние добавки, полученные значения оказались недостаточными для достижения проектной прочности пенозолобетона [2]. Таким образом, результаты исследований подтверждают, что применение поликарбоксилатной добавки оказывает положительное влияние на прочность пенозолобетона, однако в исследуемых составах этого воздействия оказалось недостаточно для достижения требуемых показателей прочности. Это указывает на необходимость комплексной оптимизации рецептуры и технологических параметров изготовления материала [5].
Заключение
Результаты испытаний показали, что введение суперпластификатора в количестве 0,7 % от массы цемента способствует увеличению прочности пенозолобетона на сжатие с 0,9 до 1,3 МПа. Однако достигнутые значения прочности оказались ниже ожидаемых показателей, что свидетельствует о недостаточной эффективности применения только химической добавки для обеспечения требуемых физико-механических свойств материала. Таким образом, применение поликарбоксилатного суперпластификатора ZAKI DUO 260 оказывает положительное влияние на процесс структурообразования пенозолобетона, однако для получения более высоких прочностных характеристик требуется комплексное совершенствование состава и технологии производства материала.
Список литературы
References
