Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность и водопоглощение архитектурно-декоративных бетонов нового поколения | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Cуздальцев О. В., Калашников В. И., Мороз М. Н., Ерофеева И. В. Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность и водопоглощение архитектурно-декоративных бетонов нового поколения // Молодой ученый. — 2015. — №5. — С. 186-189. — URL https://moluch.ru/archive/85/16003/ (дата обращения: 20.09.2018).

Водопоглощение по массе является одним из важнейших свойств бетона, даже если речь идет не только о бетонах для общестроительного назначения, но и о архитектурно-декоративных бетонах, для которых оно наиболее важно в связи с возможностью образования высолов. От численного значения водопоглощения бетона зависят и другие основные физико-технические показатели, такие как морозостойкость, коррозионная стойкость, деформационные характеристики. Гелевые поры и капиллярные поры образуют открытую пористую систему в бетоне, и эти поры в процессе эксплуатации при воздействии дождя постепенно заполняются водой. Водопоглощение бетонов старого поколения с высоким расходом цемента на единицу прочности находится в пределах 4–8 %, а водопоглощение по объему — 9–19 %.

Снижения водопоглощения бетона можно достичь уменьшением В/Ц отношения (В/Т — отношения) с оптимизированным подбором компонентов. В данном случае это — высокоэффективный самоуплотняющийся бетон. Но, иногда, даже бетонам с высокой плотностью и прочностью, необходима защита от воздействия воды (в природе косой проливной дождь в течении нескольких дней или кратковременный косой дождь. Для архитектурно-декоративного бетона повышенное значение водопоглощения может стать причиной для появления на их поверхностях высолов, что значительно ухудшит их эстетические характеристики и станет причиной для быстрого разрушения поверхностного слоя.

Повысить водоотталкивающие свойства архитектурно-декоративного бетона можно, применяя современные эффективные гидрофобизаторы. Изучены водоотталкивающие свойства архитектурно-декоративных бетонов с применением структурной гидрофобизации — введением в смесь высокодисперсной порошкообразной добавки — металоорганического гидрофобизатора — стеарата цинка. Были исследованы реотехнологические показатели пластифицированных систем с различными металоорганическими гидрофобизаторами. Кроме того, были изучены прочностные характеристики гидрофобизированного архитектурно-декоративного бетона.

Эффективность стеаратов и олеатов металлов была изучена на бетонах на основе минеральношлаковых вяжущих из смеси шлака и тонкомолотых горных пород. Горные породы были представлены известняком, глиной, гранитом, песчаником [1–3]. В этих экспериментах сухие порошки стеаратов совместно размалывались с зернистыми породами. При помоле с абразивными породами до Sуд = 3000–4000 см2/г мягкие порошки стеаратов перетирались до нанометрического размера. Результаты показывают, что металлорганический гидрофобизатор в бетонах значительно понижает водопоглощение и капиллярное водонасыщение бетонов, как в начальные сроки, так и в более длительные сроки нахождения образцов в воде. Отмечено незначительное понижение прочности на сжатие образцов минеральношлакового бетона с использованием стеарата цинка. Высокие гидрофобные свойства стеарата цинка также были получены на растворах на цементном вяжущем. Таким образом, в результате аналитического обзора литературы мы выявили, что наиболее эффективным среди металлорганических гидрофобизаторов является стеарат цинка [3]. Это было характерно для минеральношлакового бетона и цементного бетона старого поколения. При создании архитектурно-декоративных порошковых и порошково-активированных бетонов нового поколения основой качества и эксплуатационной долговечности является «высокая» реология [4–5].

В качестве сырьевых материалов в научных экспериментах использовали: Вольский портландцемент марки 500 Д0 (СЕМ 42,5), в качестве каменной муки (ПМ) — гранит, размолотый до удельной поверхности — 3700 см2/г. В качестве тонкого песка (ПТ) фракции 0,16–0,63 мм — гранитный песок, в качестве песка заполнителя (ПЗ) использовали также гранитный песок фракции 0,63–2,5 мм. В качестве пластифицирующей добавки применяли гиперпластификатор Melflux 5591 F в количестве 1 % от массы цемента (Ц). В качестве гидрофобизатора — стеарат цинка в количестве 1 % от массы цемента. Для удешевления и упрощения технологии введения порошкового гидрофобизатора мы однородно смешивали его с цементом, без дополнительного длительного помола. Порошковый гидрофобизатор кратковременно перемешивался совместно с цементом в лабораторной мельнице в течение 15 минут для однородного распределения порошковой добавки в смеси. Полученная смесь совместно перемешивалась с остальными компонентами смеси до образования однородной консистенции.

Образцы бетона твердели в нормальных условиях в течении 28 суток. Во время твердения часть образцов испытывалась по ГОСТ на 1, 7 и 28 сутки. После этого, проводили испытание на водопоглощение в течении 90 суток и на капиллярный подсос в течение 7 суток.

Основные физико-технические свойства и реологические критерии архитектурно-декоративного порошково-активированного песчаного бетона контрольного состава приведены в таблице (ПАПБ-1).

Таблица 1

Физико-технические свойства и реологические критерии архитектурно-декоративного порошково-активированного песчаного бетона (ПАПБ-1)

Наименование компонентов

На 1 м3, кг

Объем на 1 м3, л

В/Ц, В/Т

ρ, кг/м3

Прочность МПа, через, сут.

 

1

7

28

ПЦ Вольский 500 Д0 СЕМ 42,5

700

225,8

0,315

ρвл

1 сут.

2437

0,43

1

0,67

Rсж=53

Rиз=9

Rсж=97

Rиз=11,2

Rсж=108

Rиз= 17,3

ГП Melflux 5581F 1,0 % от Ц

7

5,4

 = 2,1

Гранит молотый (ПМ), Sуд = 3700 см2

300

107,9

0,101

ρтеор

= 2,22

= 4,80

=6,48кг/МПа;

=0,15МПа/кг

= 40,4 кг/МПа

Rсж/Rи = 6,2

2444

Песок тонкий гранитный (ПТ),

фр. 0,16–0,63 мм

700

251,8

Куп

Vвд = 560,2

Свд = 57,1 %

Vвдт = 812

Свдт = 82,7 %

= 77,4 %

Песок крупный гранитный (ПЗ),

фр. 0,63÷2,5 мм

470

169

0,997

Расплыв конуса Хегерманна 32 см, Расплыв Км 46,5 см

ΣМсух.

ΣVсух.

Вода

2177

221,1

759,9

221,1

 

Мб.с.

2398,1

 

Vб.с

981

 

 

Соотношение всех компонентов смеси в контрольном составе и в гидрофобизированном было одинаковым. Полученные результаты показывают, что металлоорганический гидрофобизатор — стеарат цинка несколько загущает бетонную смесь. Так, расплыв смеси по конусу Хагерманна негидрофобизированного состава (ПАПБ-1) равен 32 см, а с гидрофобизатором (ПАПБ-13) — 21 см. Такое загущение смеси связано с низкой смачиваемостью стеаратов, перекрывающих поверхность минеральных частиц и наличием вовлеченного воздуха. Для увеличения расплыва смеси необходимо было незначительно увеличить В/Т — отношение (0,107 (ПАПБ-13)).

Введение стеарата цинка в бетон, существенно уменьшило показатели прочности в начальные сроки твердения образцов в нормальных условиях. Прочностные показатели у гидрофобизированного бетона оказались на 23 % ниже, чем контрольного. Такое заметное снижение прочности у бетона с порошкообразным стеаратом цинка связано с понижением плотности с 2437 кг/м3 до 2312 кг/м3.

Несмотря на понижение прочностных показателей архитектурно-декоративного гидрофобного порошково-активированного песчаного бетона, они все же остаются достаточно высокими.

Водопоглощение по массе гидрофобизированных образцов архитектурно-декоративного порошково-активированного бетона в первые часы насыщения образцов в воде низкое и составляет 0,68 %, что в 2,3 раза ниже контрольного состава (1,61 %). Водопоглощение гидрофобизированного бетона на 3 сутки было 2,29 %, что также ниже контрольного состава в 1,22 раза. Значения водопоглощения гидрофобизированных составов становятся равными значениям контрольного состава через 22 суток. Можно отметить, что гидрофобный эффект гидрофобизированных составов сохраняется до 21 суток. При более длительном нахождении образцов в воде до 3 месяцев гидрофобный эффект уменьшается и составы с гидрофобизатором насыщают 3,9 % воды по массе за счет более высокой пористости.

Принятый состав бетона, в котором три основных компонента представлены гранитом — гранитная мука, тонкий гранитный песок и песок-заполнитель, которые составляют 67 % по массе от всех сухих компонентов бетона, открывают широкие возможности для производства и реализации таких компонентов на горных выработках. Это карьеры диорита, сиенита, диабаза, базальта, лабрадорита и т. п. Использование их продукции позволят создавать не только декоративные бетоны различной цветовой гаммы, но и высокопрочные и долговечные песчаные бетоны.

На следующем этапе исследований изучено капиллярное водопоглощение архитектурно-декоративного порошково-активированного бетона. Влажность бетона в различных сечениях по его высоте не будет одинаковой за счет разного сечения капилляров. Капиллярный подъем происходит за счет сил поверхностного натяжения, возникающих на границе раздела твердых и жидких сред.

Капиллярный подсос определяли в соответствии с ЕN 1015–18:2002 на балочках 40×40×160 мм, установленных в воду вертикально на глубину 7 мм. В течение одной недели производили наблюдение за высотой подъема воды по перемещению границы смачивания образцов и изменением их массы. Показано, что стеарат цинка значительно уменьшает капиллярное всасывание образцов бетона в первые минуты и часы экспонирования образцов воде. Так, капиллярное водонасыщение гидрофобизированных образцов через 15 минут нахождения образцов воде в 2 раза ниже значений водопоглощения по массе контрольного состава (0,1 %), и составляло 0,052 %. Значение капиллярного подсоса гидрофобного состава через неделю были ниже значения контрольного состава в 1,3 раза. В целом, можно отметить, что значения капиллярного подсоса как контрольного, так и гидрофобного составов малы.

В процессе капиллярного подсоса бетона контрольного состава отмечено, что к 7-м суткам высота подъема жидкости по капиллярам находится в пределах 6–8 % от высоты образцов-балок. На балках с гидрофобизатором высота подъема составила 3,7–4 % от высоты образца, равной 160 мм. В ходе капиллярного подсоса в течение недели отмечено полное отсутствие высолообразования на поверхности гидрофобизированных бетонов.

Проведенные исследования по объемной гидрофобизации бетонов порошкообразным стеаратом цинка не позволили получить высоких результатов по гидрофобизации. В связи с этим необходимо было изучить поверхностные способы гидрофобизации при использовании которых не затрагивается изменение растекаемости самоуплотняющихся бетонов и их прочностных показателей.

Работа выполнена при поддержке Стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики на 2013–2015 годы (СП-4621.2013.1) (Суздальцев О. В.).

 

Литература:

 

1.                  Калашников В. И., Мороз М. Н., Нестеров В. Ю., Хвастунов В. Л., Василик П. Г. Минерально-шлаковые вяжущие повышенной гидрофобности. Строительные материалы. 2005. № 7. С. 64–68.

2.                  Калашников В. И., Мороз М. Н. Теоретические основы смачиваемости мозаичных гидрофобно-гидрофильных поверхностей. Строительные материалы. 2008. № 1. С. 47–49.

3.                  Калашников В. И., Мороз М. Н., Нестеров В. Ю., Хвастунов В. Л., Макридин Н. И., Василик П. Г. Металлоорганические гидрофобизаторы для минерально-шлаковых вяжущих. Строительные материалы. 2006. № 10. С. 38–43.

4.                  Калашников В. И. Через рациональную реологию в будущее бетонов. Ч.3. От высокопрочных и особовысокопрочных бетонов будущего к суперпластифицированным бетонам общего назначения настоящего. Технологии бетонов. 2008. № 1. С. 22.

5.                  Калашников В. И. Основные принципы создания высокопрочных и особовысокопрочных бетонов. Популярное бетоноведение. 2008. № 3. С. 102.

Основные термины (генерируются автоматически): контрольный состав, бетон, стеарат цинка, капиллярный подсос, архитектурно-декоративный бетон, сутки, гидрофобный состав, архитектурно-декоративный порошково-активированный песчаный бетон, архитектурно-декоративный порошково-активированный бетон, гидрофобный эффект.


Похожие статьи

Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности...

Контрольный состав изготавливался из порошкового бетона без микрокремнезема (состав ПБ-7) на Подольском цементе М500 ДО, который предварительно смешивался с гиперпластификатором Melflux 5581F в сухом виде в смесителе с последующей активацией в...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу...

Но верхом достижения можно считать порошково-активированные песчаные бетоны, в которых удельный расход цемента на единицу прочности достигает значений от 2,5 до 3,5 кг/МПа [4, 5], о рецептуре и технологии которого будет сказано ниже.

Морозостойкость гидрофобизированных бетонов

бетон, гидрофобная жидкость, морозостойкость, стеарат кальция, слой, лак, жидкая фаза, действие мороза, грань образцов, химический потенциал.

Эффективные бетоны нового поколения с низким удельным...

К порошково-активированным бетонам относятся как высокопрочные (Rсж=100–150 МПа), сверхпрочные (Rсж 150), бетоны

2. Суздальцев О. В., Дрянин Р. А., Калашников В. И. О терминологии защитно-отделочных и архитектурно-декоративных бетонов нового поколения.

Предполагаемый механизм поверхностной гидрофобизации...

2. Калашников, В.И., Валиев, Д.М., Гуляева, Е.В., Володин, В.М., Высокопрочные порошково-активированные пропариваемые песчаные бетоны нового поколения. Известия высших учебных заведений.

Супер- и гиперпластификаторы для бетонов нового поколения

Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность и водопоглощение архитектурно-декоративных бетонов нового поколения. Супер- и гиперпластификаторы. Микрокремнеземы.

Влияние наполнителей на структуру мелкозернистых бетонов

Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность и водопоглощение архитектурно-декоративных бетонов нового поколения. Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности реакционно-порошковых бетонов.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

Состав бетона, Кг.

Введение в состав бетонов со шлаком химических добавок достигается один или несколько показателей эффективности

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности...

Контрольный состав изготавливался из порошкового бетона без микрокремнезема (состав ПБ-7) на Подольском цементе М500 ДО, который предварительно смешивался с гиперпластификатором Melflux 5581F в сухом виде в смесителе с последующей активацией в...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу...

Но верхом достижения можно считать порошково-активированные песчаные бетоны, в которых удельный расход цемента на единицу прочности достигает значений от 2,5 до 3,5 кг/МПа [4, 5], о рецептуре и технологии которого будет сказано ниже.

Морозостойкость гидрофобизированных бетонов

бетон, гидрофобная жидкость, морозостойкость, стеарат кальция, слой, лак, жидкая фаза, действие мороза, грань образцов, химический потенциал.

Эффективные бетоны нового поколения с низким удельным...

К порошково-активированным бетонам относятся как высокопрочные (Rсж=100–150 МПа), сверхпрочные (Rсж 150), бетоны

2. Суздальцев О. В., Дрянин Р. А., Калашников В. И. О терминологии защитно-отделочных и архитектурно-декоративных бетонов нового поколения.

Предполагаемый механизм поверхностной гидрофобизации...

2. Калашников, В.И., Валиев, Д.М., Гуляева, Е.В., Володин, В.М., Высокопрочные порошково-активированные пропариваемые песчаные бетоны нового поколения. Известия высших учебных заведений.

Супер- и гиперпластификаторы для бетонов нового поколения

Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность и водопоглощение архитектурно-декоративных бетонов нового поколения. Супер- и гиперпластификаторы. Микрокремнеземы.

Влияние наполнителей на структуру мелкозернистых бетонов

Влияние порошкового гидрофобизатора на прочность и водопоглощение архитектурно-декоративных бетонов нового поколения. Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности реакционно-порошковых бетонов.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

Состав бетона, Кг.

Введение в состав бетонов со шлаком химических добавок достигается один или несколько показателей эффективности

Задать вопрос