Методы оценки свойств пластификаторов

Материал из СТ-Бетон
Перейти к: навигация, поиск

Пластификаторы (водоредуцирующие добавки) представляют собой一химические добавки, предназначенных для изменения реологических свойств бетонных смесей и улучшения их удобоукладываемости без увеличения расхода воды затворения. Оценка эффективности пластификаторов является комплексной задачей, решаемой на различных уровнях иерархии структуры бетона — начиная от цементного теста и заканчивая бетонной смесью. Согласно исследованиям, основное действие пластификатора — разжижение цементного теста, поэтому изменение реологических характеристик этой составляющей позволяет прогнозировать поведение бетонной смеси в целом [1].

В настоящее время не существует единой методологии оценки эффективности пластифицирующих добавок, что создаёт трудности для строительных лабораторий при выборе оптимального вида и дозировки пластификатора. Разрабатываемая методология должна обеспечивать выбор добавки из существующего номенклатурного ряда, определение её совместимости с цементом и другими добавками, а также обоснованное назначение дозировки при проектировании состава бетона. В практической деятельности отсутствуют простые и достоверные методики определения реологических свойств цементных суспензий с последующей экстраполяцией результатов на свойства бетонных смесей, а существующие стандартные методы трудоёмки и материалоёмки [1].

Методы оценки на цементном тесте

Цементное тесто является наиболее простой и фундаментальной системой для оценки пластифицирующего эффекта добавок. Пластификаторы, являясь по механизму действия диспергаторами цементного теста, определяют изменение реологических свойств за счёт снижения предельного напряжения сдвига и вязкости цементно-водной системы [1]. Для оценки эффективности на этом уровне применяются несколько методов:

  • Метод мини-конуса (mini-slump test), используемый в зарубежной практике, представляет собой усечённый конус с диаметром основания 38 мм, высотой 57 мм и диаметром верхней части 19 мм. Пластифицирующий эффект оценивается по увеличению площади расплыва цементной пасты с добавкой по сравнению с контрольным составом [1][2]. Исследования по методике DIN 1015-3 2007 и мини-конуса показали, что эффективность различных суперпластификаторов (PR-196, RS-1, Poliplast 956, Chryso Delta 6328) на портландцементе ЦЕМ I 42,5 Н может существенно различаться в зависимости от их химической структуры, причём наибольшую эффективность демонстрируют поликарбоксилатные добавки благодаря сильному электростатическому отталкиванию и стерическому эффекту [2].
  • Ротационная вискозиметрия позволяет определять реологические характеристики цементных суспензий — пластическую вязкость и динамическое напряжение сдвига. Исследования показывают, что вид минерального наполнителя сильнее сказывается на показателях подвижности, чем на реологических характеристиках, однако применение тонкодисперсных порошков положительно влияет на текучесть цементных дисперсий. При этом наибольший разжижающий эффект наблюдается в суспензиях, где знак заряда поверхности частиц минеральных наполнителей противоположен знаку заряда функциональной группы анионных пластифицирующих добавок [3].
  • Метод расплыва конуса на встряхивающем столике в отечественной практике позволяет определить зависимость расплыва от водоцементного отношения (В/Ц). Экспериментально установлено, что эта зависимость носит линейный характер, что позволяет достоверно рассчитывать водоредуцирующий эффект для смесей с различной консистенцией [1].

Существенным недостатком оценки пластификаторов на цементном тесте является существенное различие в водоцементном отношении, характерном для теста (значительно ниже), и для реальной бетонной смеси. Это несоответствие может приводить к ошибочным выводам об эффективности добавок [1].

Методы оценки на растворной составляющей бетона

Для устранения недостатков, связанных с оценкой на цементном тесте, предлагается изучать действие пластификаторов на растворной составляющей бетона, то есть на смеси цемента, воды и песка, без включения крупного заполнителя. Такой подход позволяет исследовать пластификаторы на составах, приближенных к реальным бетонным смесям, и учитывать влияние мелкого заполнителя на реологические характеристики [1]. Хотя отсутствие крупного заполнителя не позволяет оценить его влияние на расслоение и некоторые другие свойства пластифицированных бетонных смесей, влияние добавки на пластифицирующий эффект, его сохраняемость во времени, а также возможное замедление твердения оцениваются достаточно точно [1].

На практике чаще используется вторичный эффект пластификаторов — водоредуцирующий эффект, который достигается за счёт снижения расхода воды в бетонной смеси до значений, обеспечивающих равную с контрольным составом удобоукладываемость. При оценке действия пластификаторов на растворной составляющей целесообразно определять именно водоредуцирующий эффект, а не пластифицирующий [1]. Зависимость расплыва песчано-цементной смеси из формы-конуса (конуса Хегермана) на встряхивающем столике от В/Ц носит линейный характер, что позволяет минимизировать вероятность ошибок и достоверно рассчитывать водоредуцирующий эффект для смесей с различной консистенцией [1]. Этот подход позволяет решить задачу выбора суперпластификатора и назначения его дозировки при низких затратах материалов и труда, что ценно как для исследовательских, так и для производственных лабораторий [1].

Методы оценки на бетонной смеси

Оценка эффективности пластификаторов непосредственно на бетонной смеси регламентируется ГОСТ 30459–2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности» [1]. В соответствии с этим стандартом для пластифицирующих добавок основным критерием является увеличение подвижности бетонной смеси основных составов относительно контрольного при снижении прочности бетона не более 5%. Для водоредуцирующих добавок критерием эффективности является снижение водопотребности бетонных смесей по сравнению с контрольным от 7% и более [4].

Метод испытаний на бетонной смеси по ГОСТ 30459–2008 имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, он приводит к значительной материало- и трудоёмкости, особенно в лабораторных условиях при проведении исследовательских работ или входном контроле качества поступающих на производство пластификаторов. Во-вторых, результаты испытаний могут сильно различаться из-за широкого диапазона допустимых расходов песка (650…850 кг/м³) и щебня (950…1150 кг/м³) по стандарту, а также из-за различий в свойствах цементов и заполнителей [1]. Проведение испытаний на разных видах цементов также даёт значительные различия в результатах, так как цементы имеют различную реологическую и прочностную чувствительность к дозировке суперпластификаторов [1].

Исследования показывают, что для тепловой обработки эффективны не все пластификаторы: некоторые добавки обладают сильно выраженным эффектом замедления гидратации цемента, что нецелесообразно при применении тепловлажностной обработки. Однако такие добавки могут быть эффективны при введении их в качестве водоредуцирующих для бетонов нормального твердения [4]. Выбор оптимальной дозировки критически важен, поскольку передозировка может привести к негативным последствиям, отрицательно влияющим на свойства бетонной смеси и бетона [4].

Для оперативной оценки пластифицирующей и водоредуцирующей эффективности поступившей на предприятие добавки и предварительного назначения её дозировки стандартная методика испытаний на бетонной смеси малопригодна из-за высокой трудоёмкости. Для специалистов производства принципиально важно определить совместимость пластификатора и цемента, так как этот фактор иногда может оказаться определяющим для эффективного использования добавки [1].

Нормативные документы

  • ГОСТ 30459–2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности
  • ГОСТ 24211–2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия
  • ГОСТ 310.4–81 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии
  • ГОСТ 30744–2001 Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка

См. также

Примечания

  1. ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 Чамурлиев М.Ю., Коровкин М.О., Ерошкина Н.А. Развитие методологии оценки эффективности пластифицирующих добавок // Современные научные исследования и инновации. – 2015. – № 6-1(50). – С. 70–74. EDN UHWEVF.
  2. ↑ 2,0 2,1 Камилов Т.М. Оценка эффективности суперпластификаторов на цементном тесте // Вестник МГСУ. – 2019. – Т. 14. – № 6. – С. 717–725. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.6.717-725.
  3. ↑ Лесовик В.С., Загороднюк Л.Х., Петропавловская В.Б. Реологические свойства цементных суспензий с пластифицирующими добавками // Строительные материалы. – 2017. – № 1-2. – С. 54–58.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 Штейнберг В.В., Демьянова В.С., Калашников В.И. Оценка эффективности пластифицирующих добавок в бетонах // Известия вузов. Строительство. – 2007. – № 3. – С. 28–32.


Литература

  • Чамурлиев М.Ю., Коровкин М.О., Ерошкина Н.А. Развитие методологии оценки эффективности пластифицирующих добавок // Современные научные исследования и инновации. – 2015. – № 6-1(50). – С. 70–74.
  • Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: АСВ, 2002. – 500 с. ISBN 5-93093-138-0.
  • Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. – М.: Стройиздат, 1989. – 188 с. ISBN 5-274-00566-7.
  • Рамачандран В.С., Фельдман Р.Ф., Коллепарди М. Добавки в бетон. Справочное пособие. – М.: Стройиздат, 1988. – 575 с. ISBN 5-274-00208-0.
  • Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. – 1998. – 768 с.
Источник — «https://stroytechnolog.ru/wiki/index.php?title=Методы_оценки_свойств_пластификаторов&oldid=4289»