Приведены результаты исследования противоусадочной добавки на усадочные деформации и прочность в различные сроки испытания. Установлено, что при дозировках более 2 % добавка Denka CSA 20 значительно повышает усадку и снижает прочность цементно-песчаного раствора.
Ключевые слова: противоусадочная добавка, усадка, прочность, карбонизация, микродефекты цементного камня.
Условия твердения и эксплуатации тонкослойных цементных покрытий, к которым относятся наливные полы, цементные стяжки, шпаклевки и штукатурки, предопределяют образование в них усадки, что может вызвать растрескивание материала, а также снижение сцепления покрытия с основой. Для предотвращения таких явлений используют минеральные и химические добавки, обеспечивающие образование в цементном камне расширяющихся сульфоалюминатных фаз [1–5]. Эти фазы обеспечивают значительное снижение усадочных деформаций, а при превышении дозировки могут вызвать увеличение объема материала.
В ранее проведенных исследованиях для образования в системе эттрингита исследовалось действие противоусадочной добавки Denka CSA 20 на основе гидросульфоалюминатов кальция [3]. Эффективность добавки оценивалась по изменению деформаций усадки-набухания и прочности при нормально-влажностном твердении в эксикаторе над слоем воды в течение 28 суток. Исследованиями была установлена эффективность добавки как расширяющегося компонента системы и выявлена дозировка добавки, введение которой не вызывает значительного снижения прочности композиции [3].
Усадка цемента в значительной степени определяет долговечность тонкослойных покрытий. При испытаниях строительных материалов деформации усадки-набухания в цементных композициях оцениваются до наступления стабилизации, которая завершается после 1–3 месяцев. Однако, иногда, и в более поздние сроки в покрытиях на основе портландцемента могут возникать усадочные трещины, что свидетельствует о дальнейшем развитии деформаций в цементном камне под действием протекающих в нем физико-химических процессов. В научно-технической литературе отсутствуют данные об усадочных деформациях в поздние сроки.
В настоящей работе нами были изучены деформации усадки-расширения цементных растворов с противоусадочной добавкой в течение 1–2,5 лет. Одновременно с исследованием усадочных деформаций оценивалась прочность при сжатии. Исследования проводились на образцах с размерами 40×40×160 мм изготовленных из цементно-песчаного раствора 1:2 с В/Ц=0,6. Образцы после изготовления и распалубки хранились в эксикаторе над водой.
Деформации образцов измерялись на начальных этапах твердения с помощью оптического компаратора ИЗВ-2 с ценой деления 0,001 мм, а затем усадка определялась с помощью индикатора часового типа Ч10 с ценой деления 0,01 мм.
Для изготовления образцов использовались портландцемент ПЦ 500 Д 0 производства ОАО «Осколцемент» и песок Сурского месторождения фракции 0–0,63 мм. В качестве противоусадочной добавки использовалась добавка Denca CSA 20 в дозировках 2, 3, 4, 5, 6 %.
По результатам эксперимента были построены графики зависимостей деформаций усадки (рис.1) от времени твердения, а также прочности от дозировки добавки (рис.2).
Рис. 1. Изменение деформаций усадки в зависимости от дозировки добавки Denca CSA при твердении в нормально-влажностных условиях
Рис. 2. Влияние добавки Denca CSA на прочность раствора при сжатии после твердения в нормальных условиях через 28 суток (1) и 31 месяц (2)
Из графиков на рис. 1 видно, что в течение 2 суток происходит увеличение линейных размеров образцов с высоким содержанием добавки. Через 2–3 суток в образцах развивается усадка. Усадочные деформации возрастают в несколько раз в сравнении с усадкой контрольного состава при увеличении расхода добавки от 2 до 6 %. При хранении образцов в воздушно-влажных условиях их усадка повышается в течение года, а затем изменение размеров образцов не отмечается.
При всех дозировка добавки, кроме 2 %, усадка выше, чем в контрольном бездобавочном составе, несмотря на то, что добавка характеризуется расширяющим действием в начальные сроки. Негативное действие Denca при повышенной дозировке можно объяснить значительным увеличением количества микродефектов структуры при расширении добавки, что повышает проницаемость цементного камня для углекислого газа и значительно ускоряет карбонизационную усадку. Предположение о повышении дефектности подтверждается данными о влиянии расхода Denca на прочность раствора — прочность снижается при увеличении дозировки добавки (рис. 2). Данные о влиянии дозировки добавки на прочность цементно-песчаного раствора в раннем возрасте (рис. 3) свидетельствуют о негативном влиянии расхода добавки выше 2 % на прочность в более поздние сроки.
Рис. 3. Влияние дозировки добавки на прочность цементно-песчаного раствора в различные сроки
Предположительное увеличение количества карбоната кальция, образующегося в результате взаимодействия гидролизной извести с углекислым газом не приводит к залечиванию микродефектов, образующихся в результате расширяющего действия добавки. Об этом свидетельствует незначительный прирост прочности за 2 года в составах с повышенным расходом добавки.
Выводы
Исследования добавки Denka CSA 20 позволяют сделать вывод о том, что эта добавка способна снизить усадочные деформации цементно-песчаного раствора только при дозировке не более 2 %. При такой дозировке происходит повышение прочности раствора. Повышение дозировки добавки более 3 % приводит к увеличению размеров образцов в период от 1 до 3 суток, а в более поздние сроки — значительному повышению усадочных деформаций. В связи с этим дозировка добавки не должна превышать 2 %.
Литература:
1. Тейлор, Х. Химия цемента. — М. Мир, 1996. — 560 с.
2. Коровкин, М. О. Исследование водоредуцирующего эффекта суперпластификаторов в глиноземистых цементах / М. О. Коровкин, Н. А. Ерошкина // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. — 2011. — № 22. — С. 79–82.
3. Коровкин, М. О. Исследования усадки смешанного вяжущего для самонивелирующихся смесей / М. О. Коровкин, Н. А. Ерошкина, Д. О. Лебедева, В. М. Журавлев // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов. Сборник статей МНТК. Пенза: Приволжский дом знаний, 2007. — С 77–80.
4. Хльмберг, Л. Влияние добавок, снижающих усадку в бетоне и строительном растворе. Новая технология измерения усадки // Сборник докладов конференции MixBUILD. — 2004.
5. Ерошкина, Н. А. Влияние химических добавок на усадочные деформации цементных напольных смесей / Н. А. Ерошкина, М. О. Коровкин, А. М. Горячев // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/03/48398 (дата обращения: 19.03.2015).
