При отклонении инертных от показателей ГОСТ, для улучшения качества производимых дорожных стройматериалов (тротуарной плитки, бордюров), возможно использование пластификаторов.
Эффективность применения пластификатора
|
Наименование показателей |
Изменение показателей по сравнению с составом без добавки при В/Ц=const |
|
Сокращение времени и интенсивности вибрации |
в 3...5 раз |
|
Сокращение продолжительности формования изделий |
в 2,5...3 раза |
|
Экономия электроэнергии при приготовлении и укладке смеси |
в 2,5...3,5 раза |
|
Снижение трудозатрат при изготовлении изделий |
в 2...3 раза |
|
Увеличение срока службы вибростола, пуансон-матриц |
в 1,5...2 раза |
|
Улучшение поверхности изделий, уменьшение кол-ва пор |
в 1,1...1,3 раза |
|
Сокращение режима ТВО |
в 2 раза |
|
Увеличение производительности труда (выпуска продукции) |
10...20% |
Применение пластификатора при производстве стройматериалов позволяет достичь следующих показателей:
· увеличить подвижность смеси от П1 до П5
· снизить водопотребность при затворении вяжущего вещества на 20 - 25%
· увеличить конечные прочностные характеристики на 25% и более (в равноподвижных смесях)
· в 1.5 - 1.6 раза увеличить сцепление бетона с закладной арматурой и металлоизделиями
· получить бетоны с повышенной влагонепроницаемостью, трещиностойкостью, морозостойкостью (350 циклов)
· снизить расход цемента до 25 %.
В таблице показано влияние суперпластификатора на подвижность бетонной смеси и прочность бетона.
|
Добавка |
Бетонная смесь |
Прочность бетона на сжатие, МПа в возрасте, суток |
|
Состав |
Дозировка, % |
В/Ц |
Плотность, кг/м. |
Расход цемента, кг/м. |
ОК, см |
1 |
3 |
3 |
28 |
|
Контрольный |
- |
0,5 |
2383 |
357 |
2,5 |
11,6 |
31 |
48,6 |
57,7 |
|
Полипласт №1 |
0,6 |
0,5 |
2362 |
350 |
21,5 |
9,3 |
30,4 |
47,5 |
57,9 |
|
Полипласт №2 |
0,6 |
0,42 |
2370 |
352 |
3 |
19 |
43,5 |
64,7 |
70,1 |
Разжижающий эффект от применения пластификатора при производстве преднапряженных конструкций используется для облегчения укладки, исключения "ложного" схватывания, увеличения сроков сохраняемости бетонной смеси. При этом имеет место повышение прочности и самонапряжения на 10-20%, морозостойкости бетона - на 20-25%, а также водо- и газонепроницаемости. Разжижающий эффект суперпластификатора целесообразно использовать при бетонировании тонкостенных густоармированных, вертикально формуемых конструкций, конструкций сложной конфигурации, монолитных полов, дорог и т.д.
В ячеистых бетонах эффективность суперпластификатора имеет место при применении в качестве вяжущего портландцементов и в меньшей степени - смешанного вяжущего (портландцемент + известь), а в качестве кремнеземистого компонента - тонкомолотого кварцевого песка.
Введение в бетонную смесь пластификатора способствует повышению прочностных характеристик бетона, что немаловажно для получения высокопрочных бетонов, увеличения выпуска продукции, экономии цемента, сокращения сроков передачи напряжения с арматуры на бетон и т.д.
В таблице приведены ориентировочные величины снижения расхода цемента в бетонах различных марок при использовании суперпластификатора.
|
Марка бетона |
ОК, см |
Снижение расхода цемента, %, при введении суперпластификатора в количестве, % |
|
0,4 |
0,8 |
1,2 |
|
М200 |
2 - 4
4 - 5
12 -14
22 -24 |
6 - 8
4 - 6
3 - 4
2 - 3 |
10 - 12
7 - 9
5 - 7
3 - 5 |
12 - 15
10 - 12
7 - 9
5 - 7 |
|
М300 |
2 - 4
4 - 5
12 -14
22 -24 |
12 - 15
5 - 7
4 - 6
3 - 5 |
18 - 20
10 - 12
8 - 10
4 - 6 |
20 - 22
12 - 15
10 - 12
6 - 8 |
|
М400 |
2 - 4
4 - 5
12 -14
22 -24 |
12 - 15
10 - 12
8 - 10
6 - 8 |
18 - 20
12 - 14
10 - 12
8 - 10 |
20 - 25
15 - 18
12 - 15
10 - 12 |
|
М500 |
2 - 4
4 - 5
12 -14 |
15 - 18
12 - 15
10 - 12 |
20 - 22
18 - 20
16 - 18 |
22 - 25
20 - 22
18 - 20 |
|
М600 |
2 - 4
4 - 5 |
14 - 16
12 - 14 |
20 - 22
18 - 20 |
22 - 25
20 - 22 |
В технологии изготовления высокопрочных бетонов пластификатор целесообразно применять:
· с целью применения портландцементов марки 500 (в ряде случаев имеется возможность получения бетонов марки М600 на портландцементе и шлакопортландцементе марки 400)
· при использовании высокомарочных цементов (марок 550 и 600) - с целью снижения их расхода
· с целью замены крупного высокопрочного заполнителя на менее прочный.
При применении суперпластификатора возможно получение высокопрочных бетонов, изготавливаемых из высокоподвижных и литых бетонных смесей.
В бетонах для транспортных сооружений рекомендуется применять пластификатор при соблюдении требований нормативных документов и ведомственных рекомендаций по производству бетонных работ в транспортном строительстве.
Пластификатор рекомендуется применять в преднапряженных бетонных конструкциях с расходом цемента от 450 до 600 кг/м. и вводить в состав бетонной смеси с целью:
· разжижения бетонной смеси без снижения прочности во все сроки твердения
· повышения прочностных характеристик бетона при сжатии, осевом растяжении и растяжении при изгибе без увеличения расхода цемента
· дополнительного повышения водонепроницаемости и морозостойкости
· обеспечения проектной прочности на сжатие с уменьшенным расходом цемента.
При приготовлении конструкционных легких бетонов марок М7.5 - М200 пластификатор рекомендуется применять в целях:
· повышения подвижности бетонной смеси
· повышения прочности бетона
· снижения расхода цемента.
Суперпластификатор может применяться при изготовлении конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов марок М35 - М100 одновременно с воздухововлекающими добавками в целях уменьшения водосодержания бетонной смеси при оптимальной жесткости (5 - 10 см) и отпускной влажности бетона, приготовленного на водопотребных мелких заполнителях (золе и золошлаковой смеси ТЭС, вспученном перлитовом песке и др.).
При изготовлении изделий из ячеистого бетона рекомендуется применять комплексную добавку, состоящую из суперпластификатора и щелочного компонента.
Проектирование и подбор состава бетона
Подбор состава бетона с пластификатором заключается в корректировке рабочего состава бетона без добавки с учетом целей применения суперпластификатора.
Опытные замесы бетона с пластификатором должны приготавливаться на тех же заполнителях и цементе, которые приняты при расчете состава бетона без добавки.
Подбор состава бетона следует производить в соответствии с ГОСТ 27006 любым общепринятым методом, удовлетворяющим требованиям проекта по прочности, подвижности или жесткости смеси, объемам вовлеченного воздуха или другим показателям, с последующей корректировкой их за счет уменьшения расхода воды и назначения оптимального количества добавки.
Подбор состава бетона с суперпластификатором следует проводить в лабораторных условиях на сухих заполнителях, при этом следует учитывать воду, входящую в состав пластификатора. При расслоении бетонной смеси с суперпластификатором следует увеличить содержание мелкого заполнителя примерно на 10%. Приготовление всех опытных замесов производят в лабораторном смесителе с обязательным определением плотности свежеуложенной смеси и уточнением фактического расхода материалов на 1 м. бетона.
Все подобранные в лаборатории составы бетонов и режимы тепловой обработки изделий и конструкций следует откорректировать в производственных условиях.
При применении суперпластификатора для улучшения технологии и качества легкого бетона на действующем производстве за основу принимают производственный состав и осуществляют его корректировку в зависимости от целей введения добавки с учетом следующих положений:
а) при изготовлении конструкций и изделий из легких бетонов, в формах по поточно-агрегатной или конвейерной технологии, подвижность пластифицированной легкобетонной смеси не должна, как правило, превышать 9 см, а при стендовой технологии - 15 см. При изготовлении изделий вертикально-кассетным способом, а также объемных элементов подвижность смеси может быть повышена до 15-17 см и более. При корректировке составов высокоподвижных смесей в первую очередь должны приниматься меры, исключающие расслоение легкобетонной смеси при формировании состава: для крупного заполнителя следует отдавать предпочтение фракции 5-10 мм с плотностью зерна, близкой к плотности бетона. Наличие пористого песка является обязательным;
б) при ограниченной степени пластификации расход воды и цемента в составе бетона с суперпластификатором уменьшают при переходе от ОК = 1 - 4 см (без добавки) к ОК = 5 - 9 см на 10%, а к ОК = 10 - 15 см - на 5%;
в) при введении пластификатора в целях экономии цемента пересчитывают составы бетона с уменьшенными на 20% расходами воды и цемента, определяют требуемую дозировку суперпластификатора и уточняют расход цемента;
г) при введении пластификатора в целях повышения прочности легкого конструкционного бетона перерасчитывают составы бетона с уменьшенным на 20% расходом воды и далее определяют необходимую дозировку добавки и уточняют расход цемента, обеспечивающий требуемую повышенную прочность в соответствии с методикой, изложенной выше.
При применении суперпластификатора для изготовления изделий из конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов в горизонтальных формах подвижность легкобетонной смеси не должна превышать 1 - 4 см. Уменьшение водосодержания, вызывающее повышение плотности бетона, должно компенсироваться увеличением объема вовлеченного воздуха с соответствующим повышением расхода воздухововлекающей или порообразующей добавки. Расход остальных компонентов, плотность и прочность бетона при этом не изменяются.
Приготовление водного раствора добавки для бетона
Суперпластификатор вводится в бетонную смесь в виде водного раствора рабочей концентрации. Рабочая концентрация применяемого раствора выбирается потребителем исходя из требований технологии, условий применения и удобства в использовании.
Готовить раствор добавки для бетора желательно при положительной температуре окружающей среды в тщательно очищенных и промытых емкостях, защищенных от попадания осадков. Растворение следует производить при перемешивании до получения однородного продукта.
После длительного хранения раствор добавки перед применением рекомендуется перемешать.
В таблице приведена зависимость плотности водного раствора пластификатора от процентного содержания сухого вещества.
|
Плотность, г/см. |
Содержание массовой доли сухого вещества, % |
Масса навески при влаге 8% в 100 г раствора, г. |
|
1,008 |
2 |
2,17 |
|
1,023 |
5 |
5,43 |
|
1,033 |
7 |
7,61 |
|
1,033 |
7 |
7,61 |
|
1,045 |
10 |
10,87 |
|
1,059 |
12 |
12,24 |
|
1,074 |
15 |
16,3 |
|
1,1 |
20 |
21,74 |
|
1,125 |
25 |
27,17 |
|
1,15 |
30 |
32,61 |
|
1,165 |
33 |
35,87 |
|
1,17 |
34 |
36,96 |
|
1,185 |
35 |
38,04 |
|
1,19 |
36 |
39,13 |
|
1,195 |
37 |
40,22 |
|
1,2 |
38 |
41,3 |
|
1,204 |
39 |
42,39 |
|
1,208 |
40 |
43,48 |
|
1,215 |
41 |
44,57 |
|
1,22 |
42 |
45,65 |
|
1,23 |
43 |
46,74 |
|
1,238 |
44 |
47,83 |
|
1,246 |
45 |
48,91 |
Пример расчета
Приготовим 35% раствор суперпластификатора рабочей концентрации. По паспорту - сертификату, либо опытным путем устанавливается содержание влаги в сухом суперпластификаторе. Предположим, что влага в сухом продукте составляет W = 8%. По таблице 4 масса добавки для приготовления раствора составит 38.04 грамма на 100 граммов раствора. Следовательно, для приготовления 100 кг раствора добавки рабочей концентрации потребуется 38.04 кг сухой добавки и 61.96 кг (или литров) воды.
Пример расчета количества добавки вводимой в бетонную смесь
Предположим, что количество вводимой добавки в бетонную смесь составляет 0.5%.
Расход добавки на 100 кг цемента:
100 кг - 100%
X кг - 0.5%
X=100*0,5%/100%= 0,5 кг абсолютно сухого суперпластификатора
добавка вводится в виде раствора рабочей концентрации (в данном примере - 35%).
Следовательно:
0,5 кг - 35%
X кг - 100%
X=100%*0,5/35%=1,429 кг раствора рабочей концентрации из расчета на 100 кг цемента.
Если дозирование рабочего раствора добавки осуществляется в литрах, а не в килограммах, то:
V=m/d, где: m - масса рабочего раствора добавки в кг; d - плотность 35% раствора добавки рабочей концентрации г/см. (см. табл. 4).
V =1,429/1,185=1,206 л добавки на 100 кг цемента.
Если на 1 м. расходуется, например, 360 кг цемента, то при дозировке 0,5% добавки получаем рабочий раствор суперпластификатора:
1,206 • 3,6 = 4,342 л (на 360 кг цемента).
Если дозирование происходит в килограммах, то:
1,429 • 3,6 = 5,144 кг (на 360 кг цемента).
Контроль качества бетонных смесей и изделий из бетона с суперпластификатором
При применении суперпластификатора в технологии бетонов контроль за производством следует осуществлять на следующих этапах работ:
· при приготовлении (для приготовления бетонной смеси с суперпластификатором допускается применение всех видов бетоносмесителей при условии обеспечения равномерности перемешивания в соответствии с ГОСТ 7473-85)
· при транспортировании (транспортирование высокоподвижных и литых бетонных смесей (ОК более 15 см) к постам формования должно осуществляться устройствами, конструкция которых не допускает утечки цементного молока и исключает расслаивание смеси, количество перегрузок должно быть минимальным)
· при укладке бетонных смесей
· при твердении бетонов.
При приготовлении бетонной смеси следует контролировать длительность ее перемешивания, температуру, подвижность. Испытание бетонной смеси следует проводить через 15 минут после отбора пробы по ГОСТ 27006-86 "Бетоны. Правила подбора состава".
При твердении бетонов следует контролировать выбранный температурно-влажностный режим, а в затвердевшем бетоне - его прочность (в контрольных кубах и при необходимости в изделиях) и другие требуемые показатели.
Хранение и дозирование пластификатора
Рекомендуемая дозировка пластификатора составляет 0.3 - 1.5% от массы вяжущего в пересчете на сухое вещество.
Введение суперпластификатора в состав бетонной смеси рекомендуется производить одновременно с первыми порциями воды затворения. При производстве бетона следует обеспечивать равномерность распределения добавки в соответствии нормативными требованиями.
Дозирование добавки для бетона должно осуществляться с точностью ±2% от ее расчетного количества.
Пластификатор в виде водного раствора следует хранить в емкостях, защищенных от попадания осадков, при положительной температуре.
Сухой продукт следует хранить в сухом помещении при температуре не выше 35.С.
Гарантийный срок хранения суперпластификатора:
· в сухом виде - в течение 1 года
· в жидком виде - шесть месяцев с момента изготовления.
По истечению гарантийного срока добавка должна быть испытана по всем нормируемым показателям качества и, в случае соответствия требованиям действующих ТУ, может быть использована в производстве.
Требования безопасности при работе с добавкой
Суперпластификатор является веществом умерено опасным и относится к 3 классу опасности по ГОСТ 12.1.007. При хранении не выделяет вредных веществ или паров. Введение добавки в бетонную смесь не изменяет токсиколого-гигиенических характеристик бетона. затвердевший бетон с добавкой в воздушную среду токсичных веществ не выделяет.
В отделениях приготовления растворов добавок и бетонных смесей, необходимо предусматривать приточно-вытяжную вентиляцию.
В помещении, где проводятся работы с порошкообразным пластификатором, не рекомендуется пользоваться открытым огнем, в том числе не рекомендуется производить электросварочные работы.
Пластификатор может оказывать раздражающее действие на слизистые оболочки органов зрения и дыхания и незащищенную кожу. При работе с суперпластификатором следует применять средства индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.103 и ГОСТ 12.4.011. Рабочие, занятые приготовлением растворов добавки, должны быть обеспечены в зависимости от характера выполняемой работы специальной одеждой, обувью и средствами защиты рук, органов зрения и дыхания.
