Исследование влияния «Эластобетона-А» на свойства бетона
Скачать Текстовый вариант
ОТЧЕТ
По научно-исследовательской работе
«Исследование влияния комплексной добавки-модификатора
Элакор «Эластобетон-А» на свойства бетонной смеси и бетона».
г. Красноярск
2010 г.
Список исполнителей:
Руководитель работы:
Руководитель испытательной лаборатории «Оргтехстрой» - Советова Е.И.
Ответственные исполнители:
Инженер-испытатель - Марьясова Н.С.
Инженер-испытатель - Оверчук С.С.
Введение
Химические добавки относятся к числу самых универсальных и доступных способов управления технологическими параметрами строительных материалов и регулирования их важнейших свойств.
Выбор типа добавок необходимо производить из условия получения максимального экономического эффекта от их применения с учетом требований, предъявляемых к бетону конструкций.
На практике все пластифицирующие добавки используют в трех направлениях.
Первое из них - добавление пластификатора в бетон для уменьшения В/Ц без изменения требуемой подвижности. При этом бетон будет обладать более высокой начальной и конечной прочностью, чем контрольные образцы. Бетон с пониженным водоцементным отношением (В/Ц) становится более водонепроницаемым, стойким к химическому и механическому воздействию. Применение водопонизителей предусматривает также лучшее уплотнение, быструю укладку бетонной смеси и удешевление стоимости бетонных работ.
Второе направление использования пластификаторов - когда добавки вводят в бетон без изменения количества воды, при этом улучшается удобоукладываемость бетона, а прочность также как и у контрольных образцов.
Третье - пластифицирующие добавки используются для получения бетона с тем же В/Ц и теми же прочностными характеристиками, как и контрольный бетон, но с более низким содержанием цемента.
В данной работе рассматривалось первое направление применения добавки - понижение водопотребности бетонных смесей при неизменной удобоукладываемости.
Цели и задачи
Цель работы: оценить водопонижающий эффект, а также изменение прочности тяжелых бетонов неизменного состава при введении добавки Элакор «Эластобетон-А».
Задачи работы:
Определить следующие нормативные показатели качества и характеристики тяжелого бетона нормального твердения без добавки и с применением комплексной добавки Элакор «Эластобетон-А»
- предел прочности на сжатие в марочном возрасте и кинетику изменения прочности во времени (3; 5; 7; 10; 14; 28; 90 суток)
- предел прочности на растяжение при изгибе в 28 суток
- истираемость г/см в 28 суточном возрасте
- водонепроницаемость в 28 суточном возрасте.
Основные требования:
Все исследование проводить в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации.
Образцы бетона изготавливать из равноподвижных смесей с осадкой конуса 16±3 см.
В качестве вяжущего использовать цементы Красноярского цементного завода.
В соответствии с поставленными задачами работа выполнялась в несколько этапов:
На Первом этапе определялись физико-механические свойства применяемых материалов.
На втором этапе исследовалось влияние добавки на водопонижающий эффект.
Третий этап включал влияние добавки Элакор «Эластобетон-А» на жизнеспособность бетонной смеси (сохраняемость удобоукладываемости бетонной смеси).
Четвертый этап работы предусматривал изучение влияния добавки Элакор «Эластобетон-А» на прочностные свойства бетона.
Для изучения влияния добавки Элакор «Эластобетон-А» на свойства бетонной смеси и бетона по рекомендациям ООО «ТеоХим-Сибирь» принято:
- Количество введения добавки
- Технология введения добавки
- Состав бетонной смеси с расходом материалов в зависимости от насыпной плотности инертных материалов
(песка и щебня).
Применяемые материалы и физико-механические характеристики.
Для проведения исследовательских работ применялись местные материалы:
Вяжущее - портландцемент ООО «Красноярский цемент» ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические условия»; ГОСТ 30515-97 «Цементы. Общие технические условия»; ГОСТ 10178-85 "Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия"
Мелкий заполнитель - Песок карьера «Береговой» ООО «Скан» ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия».
Крупный заполнитель - Щебень из гравия фракции 5-20 ООО «Карьер» ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия».
Модификатор бетона - Комплексная добавка Элакор «Эластобетон-А» ТУ 5745-012 18891264-2009, изготовленной ООО «ТеоХим».
Вода - ГОСТ 23752-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».
Физико-механические характеристики применяемых материалов
Вяжущее - портландцемент класс прочности 32,5; быстро твердеющий IIA-Ш 32,5Б; партия №96 от 30.07.10г.; содержание гранул доменного шлака 18%; II группа эффективности; нормальная густота цементного теста 23,5%; сроки схватывания: начало - 3 часа 32 мин.; конец - 4 часа 52 мин ГОСТ 310.1-76; ГОСТ 310.3-76 «Цементы. Методы испытаний».
Мелкий заполнитель - ГОСТ 8736-88 «Песок для строительных работ. Методы испытаний». Результаты испытания песка представлены в таблице №1
Таблица №1
| № п/п |
Наименование показателей качества | Требования ГОСТ 8736-I класс / II класс | Требования к мелкому заполнителю ГОСТ 26633-91 | Фактические показатели | |
|---|---|---|---|---|---|
| Средний | Мелкий | ||||
| 1. | Содержание зерен крупностью более, %
10 мм 5мм, не более, % |
0,5 5 5 15 |
0,5 0,5 5 15 |
1,0 33,5 |
|
| 2. | Зерновой состав, полные остатки на ситах,%
2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 |
30-45 |
10-30 |
0-20 5-45 20-65 35-90 86-100 |
12,0 19,5 28,5 37.0 85.0 |
| 3. | Содержание зерен крупностью менее 0,14 мм, не более, % | 5 15 |
10 20 |
15,0 | |
| 4. | Насыпная плотность, кг/м3 | 1565 | |||
| 5. | Истинная плотность, г/см3 |
2,0-2,8 | 2,0-2,8 | 2,0-2,8 | 2,64 |
| 6. | Содержание пылевидных и глинистых частиц, % не более | 2 3 |
3 5 |
3 | 3,2 |
| 7. | Содержание органических примесей | Не темнее цвета эталона. | Светлее цвета эталона | ||
| 8. | Содержание глины в комках, не более | 0.25 0,5 |
0,35 0,5 |
Не допускается | отсутствует |
| 9. | Модуль крупности | 2,0-2,5 | 1,5-2,0 | 1,5-3,25 | 1,82 |
Крупный заполнитель - ГОСТ 8269.0-97 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний». Результаты испытания щебня представлены в таблице №2.
Таблица№2
| № п/п |
Наименование показателей | Требования ГОСТ 8267-93 | Требования ГОСТ 26633- 91 | Фактические показатели |
|---|---|---|---|---|
| 1. | Насыпная плотность, кг/м3 | - | - | 1395,0 |
| 2. | Средняя плотность, г/см3 | 2,0-3,0 | 2,0-3,0 | 2,7 |
| 3. | Марка щебня по дробимости при сжатии (раздавливание в цилиндре) | 400-1000 | 300-1200 и выше | 1000 |
| 4. | Зерновой состав, полные остатки на ситах, % 25 20 12,5 10 5 2,5 1,25 <1,25 |
0,8 5.0 67.0 84.0 99.2 99.4 99.6 100 |
||
| 5. | Содержание пылевидных и глинистых частиц не более, Марка по дробимости: 100 800 600 400 | 1 1 2 3 | 1 | 0,1 |
| 6. | Содержание зерен пластинчатой (лещадной и игловатой формы) по массе не более, % | 1 гр - до 10 2 гр - св. 10-15 3 гр - св15-25 4 гр - св25-35 5 гр - св35-50 |
35 | 17,9 |
| 7. | Наличие органических примесей | Не темнее цвета эталона | Не темнее цвета эталона | |
| 8. | Содержание дробленых зерен в щебне, не менее % | 80 | 92 | |
1. Технология приготовления бетонной смеси.
Для выявления особенностей влияния добавки Элакор «Эластобетон-А» на основные физико-механические характеристики бетонных смесей и тяжелых бетонов на их основе был принят состав бетонной смеси контрольного состава (без химических добавок) с заданным значением подвижности 16 см по осадке конуса.
При введении добавки Элакор «Эластобетон-А» в бетонную смесь контрольного состава производилась корректировка водоцементного отношения бетонной смеси в сторону уменьшения для достижения заданной подвижности по осадке конуса.
Определены физико-механические показатели бетонов контрольного состава (без добавок) и бетонов с добавкой Элакор «Эластобетон-А».
Состав бетона согласно рекомендаций ООО «ТеоХим-Сибирь» и инструкции по применению добавки Элакор «Эластобетон-А» был принят для проведения исследований следующий:
Цемент 390 кг
Песок 780 кг
Щебень 1090 кг
Лабораторные замесы представлены в таблице №3
Таблица №3
| Компоненты бетонной смеси | Составы | ||
|---|---|---|---|
| Контрольный | С добавкой «Эластобетон-А» | С добавкой «Эластобетон-А» | |
| ПЦ400 Д20, кг | 15,6 | 15,6 | 15,6 |
| Песок, кг | 31,2 | 31,2 | 31,2 |
| Щебень, кг | 43,6 | 43,6 | 43,6 |
| Вода, л | 9,730 | 7,024 ΔВ=2,706 ВРЭ=27,8 |
7,024 ΔВ=2,706 ВРЭ=27,8 |
| Эластобетон-А | 0 | 0,593 (3,0%) | 0,702(4.5%) |
| ОК, см | 16 | 19 | 19 |
| В/Ц | 0,6323 | 0,488 с учетом добавки | 0,495 с учетом добавки |
| ϒ, кг/м³ | 2365 | 2400 | 2415 |
Примечание: АВ изменение воды в сторону уменьшения, ВРЭ водоредуцирующий эффект. Песок применялся отсеянный на сите 5 мм.
Приготовление бетонной смеси производилось в лабораторной мешалке свободного падения.
Объем лабораторного замеса 40 л.
В бетономешалку компоненты бетонной смеси загружались в следующем порядке:
- Залили воду затворения и добавку
- Включили бетономешалку
- Засыпали щебень + цемент
- Перемешали до отсутствия комков цемента
- Засыпали песок и перемешали до однородного состояния
- Добавили воду до ОК контрольного замеса
Общее время перемешивания 5 минут.
2. Определение физико-механических свойств бетонной смеси и бетона.
Для оценки влияния добавки Элакор «Эластобетон-А» на живучесть бетонной смеси была определена сохраняемость подвижности бетонной смеси без добавки и с добавкой Элакор «Эластобетон-А» при дозировке 3,0% от массы цемента, представленная в таблице № 4.
Таблица № 4
| Состав бетонной смеси | Осадка конуса, см за время, мин. | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | |
| Контрольный | 17 | 6,5 | 6,5 | 6 | 5 | 5 | 3,5 |
| С добавкой «Эластобетон-А | 18 | 19 | 18 | 17,5 | 15 | 11 | 7 |
Результаты определения прочности при сжатии бетонов без добавки и с добавкой Элакор «Эластобетон-А» приведены в таблице №5 и рис. 1.
Таблица №5
| Состав | Возраст, сут. |
Средняя плотность, кг/м |
R сж, МПа | К уп по R сж. |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Контрольный нормального твердения | 3 | 2423 | 11,6 | - |
| 5 | 2426 | 13,6 | - | |
| 7 | 2446 | 16,0 | - | |
| 10 | 2416 | 18,5 | - | |
| 14 | 2450 | 19,8 | - | |
| 28 | 2439 | 23,7 | - | |
| 90 | - | - | - | |
| С добавкой Элакор «Эластобетон-А» нормального твердения при введении 3,0 % от массы цемента | 3 | 2447 | 15,5 | 1,34 |
| 5 | 2459 | 20,3 | 1,49 | |
| 7 | 2465 | 24,5 | 1,53 | |
| 10 | 2475 | 28,2 | 1,52 | |
| 14 | 2474 | 32,2 | 1,63 | |
| 28 | 2469 | 35,9 | 1,51 | |
| 90 | - | - | - | |
| С добавкой Элакор «Эластобетон-А» нормального твердения при введении 4,5 % от массы цемента | 3 | 2478 | 15,7 | 1,35 |
| 5 | - | - | - | |
| 7 | 2432 | 24,5 | 1,53 | |
| 10 | 2429 | 27,4 | 1,48 | |
| 14 | 2447 | 31,6 | 1,6 | |
| 28 | 2474 | 35,4 | 1,49 | |
| 90 | - | - | - |
В колонке 5 таблицы № 5 указан коэффициент увеличения прочности:
Куп = (R эластобетон / R контрольный),
где R эластобетон - прочность бетона добавкой Элакор «Эластобетон-А»;
R контрольный - прочность бетона контрольного состава;
Куп - коэффициент увеличения прочности.
Куп характеризует эффективность введения добавки по показателю прочности на сжатие по сравнению с бетоном контрольного состава в аналогичном возрасте
Рис.1
Результаты определения прочности на растяжение при изгибе бетонов без добавки и с добавкой Элакор «Эластобетон-А» приведены в таблице №6.
Таблица №6
| Состав | Возраст, сут. | Растяжение при изгибе Rtf, МПа |
|---|---|---|
| Контрольный нормального | 7 | 2,41 |
| твердения | 28 | 4,05 |
| С добавкой «Эластобетон- | 7 | 3,87 |
| А» нормального твердения | 28 | 4,27 |
Результаты определения истираемости бетонов с добавкой Элакор «Эластобетон-А» и без добавки приведены в таблице №7.
Таблица № 7
| Состав | Возраст, сут. | Результаты истираемости, г/см² |
|---|---|---|
| Контрольный нормального твердения | 28 | 0,575 |
| С добавкой «Эластобетон-А» нормального твердения | 28 | 0,576 |
Результаты определения водонепроницаемости бетонов с добавкой Элакор «Эластобетон-А» и без добавки приведены в таблице №8.
Таблица № 8
| Состав | Возраст, сут. | Результаты водонепроницаемости, атм. |
|---|---|---|
| Контрольный нормального твердения | 28 | 8 |
| С добавкой «Эластобетон- А» нормального твердения | 28 | >12 |
Примечание: Испытание выполнялось до 12 атмосфер из-за возможности установки по определению водонепроницаемости. После 12 атмосфер на образцах, изготовленных из бетонной смеси с добавкой Элакор «Эластобетон-А», мокрого пятна на всех шести образцах не обнаружено.
Выводы:
Применение комплексной добавки-модификатора для бетонов на основе портландцементов Элакор «Эластобетон-А» позволяет получать высокоподвижные бетонные смеси при снижении водоцементного отношения.
Благодаря этой способности добавки Элакор «Эластобетон-А» сокращение воды для получения бетонных смесей заданной подвижности снижено на 27,8%.
Снижение В/Ц в свою очередь позволяет получить бетоны прочностью, превышающую марочную прочность эталонного бетона (без химических добавок) в 1,5 раза.
Увеличение добавки в бетонную смесь до 4,5% от массы цемента к повышению прочности бетона не приводит. Прочность бетона практически остается на уровне как при введении добавки 3,0% от массы цемента.
Применение добавки Элакор «Эластобетон-А» для снижения водопотребности бетонных смесей, возрастание прочности, ровно как и снижение водоцементного отношения, является результатом уплотнения структуры о чем свидетельствует результат по водонепроницаемости. В возрасте 28 суток марка по водонепроницаемости по сравнению с бетоном без добавки увеличилась более чем на 2 марки.
Использование добавки Элакор «Эластобетон-А» в бетонных смесях позволяет увеличить класс бетонной смеси по сохраняемости. Класс бетонной смеси без добавки С-1 (низкая, менее 20 минут) до класса бетонной смеси С-3 (высокая, более 60 минут), что позволит решить возможность применять добавку Элакор «Эластобетон-А» в товарных бетонах при транспортировании на дальние расстояния.
Список литературы:
- ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические условия»
- ГОСТ 30515-97 «Цементы. Общие технические условия»
- ГОСТ 10178-85 "Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия"
- ГОСТ 310.3-76 «Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности
изменения объема» - ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия»
- ГОСТ 8735-88 «Песок для строительных работ. Методы испытаний»
- ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия»
- ГОСТ 8269.0-97 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства
для строительных работ. Методы физико-механических испытаний» - ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам»
- ГОСТ 12730.5-84 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости»
- ГОСТ 26633-91»Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия»
- ГОСТ 13087-81 «Бетоны. Методы определения истираемости»
- Рекомендации по подбору составов тяжелых и мелкозернистых бетонов.- Москва ЦИТП, 1990.