Спросить
Войти
БОТ: 10.15587/2312-8372.2018.124176
ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОЕФЕКТИВНИХ ПЛАСТИФ1КАТОР1В З МЕТОЮ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРОЕКТНИХ ТА ЕКСПЛУАТАЩЙНИХ ВИМОГ ДО СКЛАДУ БЕТОНУ ДЛЯ ПОБУДОВИ ПЛАВУЧИХ КОМПОЗИТНИХ ДОК1В
Кириченко К. В., Щедролосев О. В., Рашковський О. С.
Умови роботи морських залiзобетонних споруд (особливо плавучих докiв) е значною мiрою екстремальними. Залiзобетоннi конструкцii плавучих доюв пiддаються всiм вiдомим впливам навколишнього середовища через те, що вони експлуатуються у вшх клiматичних зонах земноi кулi. Одночасно з цим конструкцп плавучого доку зазнають наступних навантажень:
- постшш (вантажi на стапель-палубi, тиск води i т. iн.);
- статичш змiннi (сили виштовхування води при прогиш i перегинi корпусу);
- динамiчнi змiннi (удари, навали), внаслщок яких в бетонi виникають напруження рiзноi величини i змiнного напрямку.
Перевага зашзобетону полягае в тому, що бетон сам добре працюе на стиснен-ня, а робота на розтягування забезпечуеться арматурною сталю, яка захищена вiд дii агресивноi морськоi води бетоном. В цьому випадку витрачаеться значно менше сташ, чим на сталевий корпус, оскшьки виключаеться збтьшення товщини конс-трукцш на корозiю. Арматурний прокат дешевше профiльного i листового. Оскшь-ки залiзобетон не кородуе у вод^ корпус понтона не вимагае фарбування i докуван-ня. Металевi башти можна пофарбувати i вiдремонтувати без докування i виведень доку з експлуатацп, паралельно з проведенням в шм ремонту судна [1].
Бетон корпусв залiзобетонних плавучих доюв у всх ктматичних зонах поперемш-но зволожуеться i висушуеться, зазнае агресивно!& дд1& солей морсько!& води - хмчно!& коро-зii в результата реакци м1ж цементним каменем i солями, розчиненими в морськй вод!.
К^м того, в пiвденних, субтротчних i тропiчних морях дiя хiмiчноi корозп пiдсилюеться високою температурою, волопстю при багаторазових i попере-мшних зволоженнях i висиханнях. В твшчних i схiдних морях суднобудiвний бетон в зимовий перюд багаторазово поперемшно заморожуеться i вiдтае.
За киматичними умовами i ступенем агресивностi середовища (морсько1& води) моря, де експлуатуються плавучi доки, можуть бути подшеш на моря:
- з особливо суворими (Баренцове море, Бте море, моря басейну Тихого океану);
- з суворими (Чорне море, Каспшське море);
- з помiрними киматичними умовами (Балтiйське море).
У зв&язку з такими багатофакторними умовами експлуатацп залiзобетонних суден, а також розвитком напрямюв використання залiзобетонних плавучих засобш, е актуальною розробка нових видв пластифкаторгв з метою полтшення яюсних властивостей бетону.
Об &ектом даного дослгдження е пластифжатори, як е найбтьш затребувани-ми добавками для полшшення якiсних властивостей бетону, що використовуеться
для побудови високомщних зашзобетонних вироб1в пдротехшчного призначення.
Виробництво високомщних зашзобетонних вироб1в пдротехшчного призначення пов&язано, в першу чергу, з максимальним використанням в&яжучого потенщ-алу цементу, обумовлюе ступенем модифкування цементно! системи, яка передба-чае вщсутшсть надлишку води замшування, а також залученого повггря [2].
Товщини корпусу зал1зобетонного судна е достатньо малими (мюцями до 4...8 см). З метою забезпечення загально! 1 мюцево! мщносл корпусу вщсоток насичення сталевою арматурою е достатньо великим (250...600 кг/м ). Викорис-товуються жирш склади бетошв (витратою цементу 450...800 кг/м ), рухливютю 2...18 см 1з др1бним заповнювачем 1 малими значеннями водоцементного вщ-ношення 0,32...0,45. Враховуючи наведет дат можна зробити висновок, що суднобуд1вт бетони в1др1зняються в1д бетошв, застосовуваних в шших галузях промисловост 1 мають сво! специф1чн1 особливост1.
Суднобуд1вний бетон також повинен мати достатню корозшну стшюсть 1 щщьнють. Вш повинен надшно захищати арматуру в1д корозп при товщинах за-хисного шару 0,5 см для внутршшх сухих 1 поверхонь, що перюдично зволожу-ються, 1 1,0. ..1,15 см для зовшшшх поверхонь корпусу зашзобетонного судна.
Одним з найбтьш проблемних мюць е мщтсть бетонв. Це пов&язано з екстремаль-ними умовами роботи та навантаженнями, як1 витримують конструкций плавучого доку.
Мета дослгдження - шдб1р високоефективних пластиф1катор1в з метою забезпечення проектних та експлуатацшних вимог до складу бетону для побудови плавучих композитних " к1в. Це позволить збшьшити мщшсть понтошв плавучих композитних доюв
Для досягнення поставлено! мети необхщно:
Комплекс проектних вимог до пдротехшчних бетошв забезпечуеться ви-бором вихщних матер1ал1в 1 добавок, проектуванням склад1в бетонних сумшей вщповщно до умов експлуатацп з урахуванням рекомендованих обмежень (табл. 1). Досвщ буд1вництва пдротехшчних споруд 1 дослщження вчених [4, 5] свщчать про те, що в щшьних бетонах проникнють бетону визначаеться, голов-ним чином, водоцементним вщношенням (В/Ц). При високих значеннях В/Ц структура бетону характеризуеться великими капшярними порами 1 седимента-цшними порожнечами шд поверхнею масивного заповнювача, що 1 е причиною високо! проникност таких бетошв. Модифшований бетон нашвсухого форму-вання характеризуеться низькими значеннями В/Ц, вщсутшстю великих кашляр1в 1 седиментацшних пустот, що забезпечуе !х високу непроникнють.
Таблиця 1
Рекомендован! гранично допустим! величини водоцементного вщношення для _пдротехшчного бетону* ___
Немасивш зал1зобетонш Зовшшня зона конструкцш
Зона й умови експлуатацп конструкци у вод1 масивних споруд у вод1
морський прюний морський рюний
Зона змшного р1вня в кл1матичних
умовах:
особливо суворих 0,42 0,47 &,45 0,48
суворих 0,45 0,50 0,47 0,52
пом1рних 0,50 0,55 0,55 0,58
П1дводна зона:
нап1рна 0,55 0,58 0,56 0,58
безнап1рна 0,60 0,62 0,62 0,62
Надводна зона: 0,55 0,60 0,65 0,65
частково омивана водою
Примггка: * побудовано на основ1 даних [3].
Як ! для шших вид!в важких бетон!в для г!дротехн!чних бетон!в мщшсть у проектному вщ нормуеться зпдно ДСТУ БВ.2.7-43-96 за класами за мщшстю на стиск, осьовий розтяг ! розтяг при згин!.
Для бетону конструкцш, що п!ддаються в процес експлуатац!!& поперемш-ному заморожуванню та в!дтаванню, призначають наступн! марки за морозос-т!йк!стю (Р): 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000. При обмеженш проникност!, шдвищенш щшьност! ! короз!йн!й ст!йкост! призначають марки за водонепроникшстю (W): 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20.
У св!жоприготованш бетоннш сум!ш! одночасно в!дбуваються х!м!чш ! фь зичн! процеси, як! пов&язаш з г!дратац!ею цементних зерен, водовщдшенням, ущ!льненням ! розшаруванням сумш! [6]. Прир!ст м!цност! бетону з добавкою в цшому зменшуеться при збшьшенш тривалост! теплово! обробки, особливо стад!! !зотерм!чного прогр!вання. Однак, виходячи з приросту мщносл бетону з добавкою, представляеться можливим скоротити час теплово! обробки бетону або витрати цементу [7]. Консистенщя бетонно! сумш! повинна забезпечувати над!йн!сть транспортування ! можлив!сть укладання !! в опалубку шдводно! конструкц!!. Тому консистенц!ю слщ призначати з урахуванням умов бетону-вання ! форми конструкц!! [8-12]. Для виршення завдання п!двищення експлу-атац!йних характеристик ефективних г!дротехн!чних др!бнозернистих бетон!в необх!дна оптим!зац!я склад!в таких бетошв ! технолог!! !х приготування, а також використання р!зних орган!чних ! м!неральних модиф!куючих добавок.
Одним з основних вид!в, що зменшуе м!цн!сть дефект!в бетону е шдвище-на порист!сть. Порист!сть виникае внаслщок деструкц!! бетону п!д час експлуатац!! ! виражаеться в розпушенш його структури, ослабленн! зв&язку м!ж крис-тал!чними новоутвореннями в цементному камеш, а також цементним каменем
i частинками заповнювача. Це призводить до зниження мщност бетону, а та-кож сприяе фiльтрацii в обсяг бетону води i агресивних рщин, морозному i абразивному руйнуванню [13]. Ршенням цiеi проблеми може стати значне ущшь-нення структури бетону. За результатами дослщжень, наведених в науково-технiчнiй лiтературi [14-19], вщомо, що з метою скорочення витрат цементу, а також ущшьнення структури бетону в якост тонкодисперсно1& мiнеральноi добавки в бетонну сумш вводять метакаолiн. Причому, його кшьюсть не повинна перевищувати 15 % вщ маси цементу, так як вш мiстить активний дюксид кре-мнiю i оксид алюмшш приблизно в однаковiй пропорцii. I з ще1& причини силь-шше, нiж мiкрокремнезем, пов&язуе вiльний пдроксид кальцiю, що призводить до зниження лужност середовища в бетонi i може викликати корозiю сталево1& арматури. У зв&язку з необхщнютю забезпечити мщшсть бетонiв е перспектив-ним удосконалення складу бетонiв [20-25].
Пластифшатори е найбiльш затребуваними добавками для полшшення якь сних властивостей бетону [26]. В даний час в будiвництвi пластифшатор е обо-в&язковим елементом будь-якого бетонного розчину, що пояснюеться рядом пе-реваг: тдвищення пластичностi готового розчину, економш витрати цементного розчину, полшшення трщиностшкост бетону [27]. Пластифiкатори подшя-ються на 4 класифiкацii: сильш, слабкi, середнi i суперпластифiкатори [28]. Пластифшатори почали використовуватись у 40-х роках, i у зв&язку зi швидкими темпами розвитку будiвельних технологш досягли якiсно високого рiвня i здат-нi пiдвищувати склад бетонно1& сумiшi [29]. За принципом ди пластифiкатори подiляються на 2 види: пдрофшьш i гiдрофобiзуючi [30]. Головна функщя добавок першого виду полягае в шдвищенш пластичних i текучих властивостей бетону [31]. Пластифжатори другого виду насичують бетонну сумш киснем, що в свою чергу знижуе натяг вологи в розчиш [32]. Розчин гiдрофобiзатора наноситься на поверхню будiвельноi конструкцii. Глибина його проникнення тим бшьше, чим нижче його поверхневий натяг i в&язюсть i чим вище порис-тють будiвельного матерiалу. Стiнки пiр i всi частки матерiалу, що увшшли в контакт з розчином, обволшаються водовiдштовхувальною плiвкою гiдрофобi-затора. При цьому ш розмiри пiр, ш фактура поверхнi твердого тiла не змшю-ються. При гiдрофобiзацii розчином вш пори зберiгаються вiдкритими, здат-нiсть змочуватися водою втрачають !х стiнки, в той же час матерiал втрачае здатнiсть капiлярно всмоктувати воду [33-37]. В робоп [38] розглянуто також питання застосування рiзних активованих i пластифiкуючих добавок в бетоннш сумiшi. Основним недолiком пластифiкаторiв е збiльшення часу застигання бе-тонно! сумiшi [39], що позначаеться на термшах, а в подальшому, i вартостi бу-дiвництва. У сучасному будiвництвi реалiзацiя складних проеклв вимагае роз-робки ефективних i якiсних бетонiв, якi не можуть бути вирiшенi без застосування в технологи бетону пластифшуючих добавок [40].
Пластифкуюч1 добавки вiдрiзняються високою ефектившстю i вiдсутнiстю негативного впливу на бетон i арматуру. Найбтьший 1нтерес представляють пластифi-куючi добавки з сiмейства супер- i гiперпластифiкаторiв [41]. В1домо [42, 43], що до-бавки-пластифiкатори, якi дозволяють знизити водопотребу бетонно1& сумiшi при ро-бочи^, онц¿нтрацiях, вiдповiдають максимальнш функцiональнiй дii (пластiфiкуванню 1 водоредуцшванню). Добавки-пластифкатори надають досить тривалу блокую-чу дш на юнетику твердшня бтьшосп цемент 1 набору мщносп бетошв.
У ход дослщження використовувалися методи анашзу 1 узагальнення науково! лъ тератури щодо проектних та експлуатацшних вимог до бетонш гщротехтчних споруд.
Виб1р виду 1 марки (чи класу) цементу, його мшералопчного 1 речовинного складу обумовлеш необхщними мщшсними властивостями бетону 1 кшетикою наростання мщност! в чаш. Для пдротехшчного бетону масивних споруд по-ширене застосування пом1рно- та низькотерм1чних цеменлв з нормованим хь мшо-мшералопчним складом 1 шдвищеним вмютом активних мшеральних добавок. Для бетону, що працюе в умовах поперемшного заморожування 1 вщта-вання при вплив1 мшерал!зованого водного середовища, застосовують сульфа-тостшю низькоалюмшатн! цементи.
Кр1м проектних вимог за мщтстю, морозостшюстю 1 водонепроникшстю для г1дротехн1чного бетону у в1дпов1дност1 до умов роботи та норм проектування мо-жливе пред&явлення ряду додаткових вимог. Проектний вж, у якому повинн1 бути забезпечеш техн1чн1 вимоги, вказують у документацп на конструкц^&. В1н призна-чаеться зг1дно норм проектування залежно в1д умов, вимог до бетону, способ1в зведення та терм1н1в фактичного завантаження конструкц1й. Якщо проектний вж не зазначений, техн1чн1 вимоги до бетону повинш бути забезпечен1 в 28 д1б.
При необх1дност1 швидкого забезпечення достатньо! мщност! бетону, особливо при виготовленш зб!рних зал!зобетонних елемент!в застосовують також швидкотверднуч! цементи. До заповнювач!в для г!дротехн!чного бетону також як ! до цеменлв вимоги визначаються диференц!йовано, залежно вщ експлуата-ц!йних умов конструкц!й ! споруд. Найб!льш жорстк! вимоги пред&являються до бетону, що працюе в умовах змшного р!вня води.
Загальн! вимоги до заповнювач!в для г!дротехн!чних бетон!в аналопчш ви-могам до заповнювач!в для шших вид!в важких бетон!в (ДСТУ Б В.2.7-43-96). Крупний заповнювач - щебшь або грав!й вибирають, враховуючи його зерновий склад, найбтьшу крупнють, вм!ст глинистих ! пиловидних частинок, шших шюд-ливих дом!шок, розм!р зерен, м!цн!сть ! вм!ст зерен слабких пор!д, петрограф!чний склад ! рад!ац!йно-г!г!ен!чну характеристику. При п!дбор! складу бетону врахову-ють також густину, пористють, водопоглинання та пустотн!сть зерен заповнювача.
Для бетону в зон! змшного р!вня води застосовують щебшь або гравш !з се-редньою густиною зерен не нижче 2,5 г/см ! водопоглинанням не б!льше 0,5 % для заповнювач!в з вивержених ! метаморф!чних порщ, ! 1 % - осадових пор!д. Для бетону внутр!шньо!, шдводно! та надводно! зон густина зерен крупного запо-внювача повинна бути не нижче 2,3 г/см , а водопоглинання не бшьше 0,8 % для заповнювача з вивержених ! метаморф!чних порщ, ! 2 % - осадових порщ.
На як!сть заповнювач!в суттево впливае вмют пиловидних, глинистих ! му-листих дом!шок, який визначають зазвичай способом вщмулювання. До пиловидних вщносять частинки крупн!стю в!д 0,005 до 0,05 мм, до глинистих ! мулистих - до 0,005 мм. Обмеження вмюту вщмулювальннх домшок у заповню-вачах обумовлено негативним впливом утворених ними плiвок на зчеплення цементного каменю iз заповнювачами, i, як наслщок, на мiцнiсть, морозостш-юсть та iншi властивостi бетону, водопотребу бетонних сумшей. Для бетону пдротехшчних споруд вмiст глинистих i пиловидннх частинок у крупному за-повнювачi (не залежно вiд виду породи), не повинен перевищувати 1 % для бетону зони змшного рiвня води та 2 % для шдводно1& i внутрiшньоi зон. При цьо-му для бетону, що експлуатуеться в зош змшного рiвня не допускаеться наяв-шсть у крупному заповнювачi глини у виглядi окремих грудок.
Морозостiйкiсть крупних заповнювачiв для всiх видiв важких бетонiв не може бути нижча нормовано1& марки бетону за морозостшюстю. Для пдротехнь чного бетону, до якого пред&являються вимоги за морозостшюстю та кавггацш-ною стiйкiстю, використовують щебшь iз вивержених порiд марки за мщнютю не нижче 1000. Необхщна морозостiйкiсть щебеню i гравш нормуеться з ура-хуванням середньомюячно1& температури найбiльш холодного мiсяця в рощ. Якщо остання коливаеться вщ 0 до мiнус 10 °С марка за морозостiйкiстю щебеню i гравiю повинна бути не нижче F100, нижче мiнус 10 °С - Б200.
При виготовленш зносостшкого гiдротехнiчного бетону для щебеню i гравiю визначаеться марка по зносу у поличному барабат, яка повинна бути не нижче Ст-1 для заповнювачiв з вивержених i метаморфiчних порiд та Ст-П - осадових порщ.
Для гiдротехнiчного бетону застосовують щебшь iз природного каменю з маркою не нижче 600 для клашв за мщнютю до С15 включно, не нижче 800 для кла-сiв вщ С20 до С30 та 1200 для клашв вище С30. У щебеню та гравш для бетону в зош змшного рiвня вмют зерен слабких порiд не допускаеться бшьше 5 %.
Для бетошв гiдротехнiчних споруд допускаеться застосовувати шсок з модулем крупностi вщ 1,5 до 3,5. Повний залишок на ситi з розмiром отворiв:
- 2,5 мм вiд 0 до 30 %;
- 1,25 мм - вщ 0 до 55 %;
- 0,63 мм - вщ 20 до 75 %;
- 0,315 мм - вщ 40 до 90 %;
- 0,16 мм - вiд 85 до 100 %.
При цьому дрiбний пiсок з модулем крупносп р1вним або меншим 2,0 використову-еться при обов&язковому застосуванш пластиф1куючих поверхнево-активних добавок.
Вмiст глинистих i пиловидних частинок, а також частинок слюди, якi часто зустрiчаються при застосуваннi пiску для бетону пдротехшчних споруд уста-новлюеться з урахуванням його розташування стосовно води. Для бетону зони змшного рiвня води вмiст у пiску глинистих i пиловидних частинок, а також слюди повинен бути вiдповiдно не бшьшим 2 i 1 %, надводно1& зони - 3 i 2 %, пiдводноi i внутршньо1& - 5 та 3 %. Допустимий вмiст шкiдливих домiшок у за-повнювачах наведений в табл. 2 [3].
У вщповщносп з ефективною пластифiкуючою дiею, тобто збiльшенням рухомостi бетонно1& сумiшi без зниження мiцностi бетону, пластифшатори подi-ляють а, 4 категорп (табл. 3) [3].
Таблиця 2
Допустимий вмют шюдливих доммок у заповнювачах для важких бетошв^
Вид дом1шок Граничний вмют
Аморфн1 р1зновиди д1оксиду кремшю, розчинн1 в лугах, с1рка, сульфщи (кр1м п1риту) у перера-хунку на Б03 для крупного заповнювача для др1бного заповнювача не б1льше 50 моль/& не бшьше 1,5 % за масою не бшьше 1,0 % за масою
Шаруват1 сил1кати (слюди, г1дрослюди, хлори-ти та ш.) для крупного заповнювача для др1бного заповнювача не бшьше 15 % за об&емом не бшьше 2 % за масою
Магнетит, г1дрослюди зал1за, апатит, нефел1н, фосфорит не бшьше 15 % за об&емом (кожний окремо не бшьше 10 %)
Гало!ди в перерахунку на юн хлору для крупного заповнювача для др1бного заповнювача не бшьше 0,1 % за масою не бшьше 0,15 % за масою
Вшьне волокно азбесту не бшьше 0,25 % за масою
Вуг1лля не бшьше 1 % за масою
Таблиця 3
Класифжащя пластиф1катор1в бетонних суммей
Категор1я Найменування Ефективна пластиф1куюча д1я (тдвищення ОК з 2...4 см), см Зменшення кшь-косп води, %
I Суперпластиф1катори До 20 1 бшьше не менше 20
II Пластиф1катори 14...19 не менше 10
III Пластиф1катори 9...13 не менше 5
IV Пластиф1катори 8 1 менше менше 5
Повпровтягувальт добавки залежно вщ хгшчно! природи подляють на шсть груп:
Накопичено значний досвщ застосування в гтдротехшчному бетон добавок першо! групи, як отримат при нейтрал!заци !дким натром деревно! смоли шсля екс-тракц!! з не! скипидару. Ця добавка, представлена переважно аб!етатом натр!ю, вщо-ма тд назвою нейтрал!зований винсол або смола нейтрал!зована пов!тровтягувальна.
Основне призначення пов!тровтягувальних добавок радикальне п!двищен-ня морозостшкост! бетону в результат! створення ращонально! системи пов!т-ряних бульбашок для вижимання частини води при заморожуванш.
Поряд !з пластиф!куючими та повггровтягувальними чи газовид!ляючими добавками в сучаснш технолог!! г!дротехн!чного бетону все бшьшого застосування набувають й шш! добавки-модиф!катори. Прагнення ун!версал!зувати дш добавок ! п!дсилити !х техшчний ефект обумовлюють застосування комплексних (композицшних) добавок-модифiкаторiв.
Для забезпечення трщиностшкост бетону необхiдне виконання умови [3]:
де ор - розтягувальне напруження; Еу - модуль пружност бетону; К3 - коефщь ент запасу (К3~1,2...2); £пр - гранична розтяжнiсть бетону.
Гранична розтяжнють бетону покращуеться iз збшьшенням мiцностi бетону при застосуванш цементiв без мiнеральних добавок, введенш до бетонну су-мiшi поверхнево-активних речовин i полiмерних добавок.
Для забезпечення необхщно!& трiщиностiйкостi масивного бетону обмежу-ють також його усадочш деформацii. Для гiдротехнiчного бетону при вщноснш вологостi 60 % i температурi 18 °С у вiцi 28 дiб лiнiйна усадка допускаеться за-звичай не бшьше 0,3 мм/м (0,3 ■ 10-), а в 180 дiб - 0,7 мм/м (0,710- ).
Залежно вiд умов експлуатацн для бетону гiдротехнiчних споруд призна-чають вiдповiднi марки за морозостшюстю i водонепроникнiстю. Вiдповiдно до ДСТУ БВ.2.7-43-96 об&ем втягнутого повiтря при морозостшкост бетону F 200 i вище повинен вiдповiдати вимогам, приведеним в табл. 4 [3].
Таблиця 4
Об&ем втягнутого повггря, що рекомендуеться для гiдротехнiчного бетону з ш-_двищеною морозостiйкiстю (F>200)*_
Максимальна крупнють заповнювача, мм Об&ем втягнутого пов1тря у бетоннш сум1ш1, % при в В/Ц
менше 0,41 0,41...0,50 бшьше 0,50
Прим1тка: * побудовано на основ1 даних [3].
Марку бетону за водонепроникшстю призначають залежно вщ величини градiента напору, тобто вщношення максимального напору води до товщини вiдповiдноi зони споруди. При натрному градiентi до 5 i температурi контак-туючоi зi спорудою води до 10 °С призначаеться марка бетону за водонепроникшстю W2; 5...10 °С - W4; 10...15 °С - W<6; 15...20 °С - W8 i 20...30 °С - W10. При температурi води понад 10 до 30 °С призначеш марки бетону за водонепроникшстю збшьшуються на одну стушнь при вiдповiдних значеннях напiрних град&^тв. Ще а дин ступiнь (вщповщно вiд W6 до W12) марки бетону за водонепроникшстю збшьшуються при температурi води понад 3 °С. У безнашр-них конструкщях морських споруд проектна марка бетону за водонепроникшстю повинна бути не нижче W4. Для конструкцш iз градiентом напору понад 30 призначають марки бетону за водонепроникшстю W16 i вище.
Склад визначений шляхом просiювання навiсок пiску i щебеню через стандартний наб1р сит. В результат! визначеш граничт крив1 гранулометричного складу [44], яю укладаються в заштриховану область: для тску - рис. 1, для щебеню - рис. 2.
Для частин 1 елеменлв гребл1, як перюдично омиваються водою, марка бетону за водонепроникшстю приймаеться не нижче W4. При вплив1 на бетон потоку води з рухомими наносами, а також при кавгтацшному вплив1 води марка бетону за водонепроникшстю повинна бути не нижче W8.
Добавки шдвищують яюсть бетону 1 додають йому спещальш властивост1, що дозволяе прискорити темпи виробництва, а також значно його здешевити. Спец1альн1 властивост1 бетону необхщш як при буд1вництв1 понтон1в, причал1в, басейн1в 1 спец1альних споруд, так 1 при монолгтному промисловому буд1внищш.
Величина зерен, мм
Рис. 1. Рекомендований гранулометричний склад др1бного заповнювача - п1ску
(заштрихована область)
Величина зерен, мм
Рис. 2. Рекомендований гранулометричний склад крупного заповнювача - щебеню (заштрихована область)
Для шдвищення зручност укладання бетону застосовуються пластифжатори i суперпластифiкатори. Для будiвництва басейшв i рiзного роду резервуарiв застосовуються добавки, що тдвищують у кшька разiв водонепроникнiсть бетону. Су-перпластифiкатори в бiльшостi випадкiв являють собою синтетичш полiмери: по-шдт меламiновоi смоли або нафталiнсульфокислоти (С-3), iншi добавки (СПД, ОП-7 i iн.) отриманi на основi вторинних продуктiв хiмiчного синтезу. Суперплас-тифжатори, що вводяться в бетонну сумш у кiлькостi 0,15...1,2 % вщ маси цементу, розрiджують бетонну сумш у бiльшiй мiрi, нш звичайнi пластифiкатори. Пла-стифiкуючий ефект збергаеться протягом 1,0...1,5 години шсля введення добавки, а через 2...3 години вш майже зникае. У лужному середовищi цi добавки перехо-дять в iншi речовини, не шкiдливi для бетону i не знижують його мiцностi.
Суперпластифiкатори дозволяють застосовувати виливний спошб виготов-лення залiзобетонних виробiв i бетонування конструкцш з використанням бе-тононасосiв i трубного транспортування бетонноi сумiшi. З шшого боку, цi добавки дають можливють iстотно знизити В/Ц, збер^аючи рухливiсть сумiшi, i виготовляти високомщш бетони.
Державнi норми «Добавки для бетошв. Класифжащя» визначають зазначений клас добавок - пласшфжатор1в. На практищ цей клас подтяеться ще на чотири категори. Найбтьш югогною ознакою при розподт пластифкатор!в на окрем категори е величина пла-стифкуючого ефекту, тобто змша рухливост бетонно! суши при введены в не! добавки.
Ряд пластиф!катор!в !стотно зб!льшуе рухлив!сть бетонно! сужш, однак сповть-нюе в ранньому в!ц! р!ст м!цност! бетону чи викликае п!двищене залучення пов!тря. Для збереження м!цност! бетону даного складу з добавкою на р!ввт не нижче м!цност! вихщ-ного бетону без добавки необхдно зменшити водоцементне в!дношення в бетоннш су-м!ш !, отже, деякою м!рою понизити !"! рухлив!сть. Реальний техн!чний ефект в!д засто-сування таких добавок може бути невеликий. Для його оцшки пропонуеться ввести по-няття ефективно! пластиф!куючо! д!!, п!д яким розум!еться та величина пластифкуючо-го ефекту, що досягаеться в!д застосування добавки без зниження м!цност! бетону.
Так, наприклад, до першо! категори пластиф!катор!в - суперпластифкато-р!в - можна в!днести добавки, застосування яких в оптимальних дозуваннях до-зволяе одержувати з малорухомих бетонних сумшей з ос!данням конуса 2...3 см високорухлив! бетонн! сум!ш!. В цих сумшах ос!дання конуса 20 см ! б!льше без зниження мщносл бетону у в!ц! 28 д1б нормального тверд!ння в по-р!внянт з м!цн!стю бетону такого ж складу, але без добавок.
Класифкалдя добавок за ефективною пластиф!куючою даею приведена в табл. 5 [3].
Таблиця 5
Класифкащя пластиф!куючих добавок_
Категор1я Назва Ефективна пластиф1куюча д1я (зб1-льшення осадки конуса, см) Зменшення кшь-кост1 води, %
I Суперпластиф1катор вщ 2_3 до 20 1 бшьше не менше 20
II Пластифкатор в1д 2_3 до 14...20 не менше 10
III Пластиф1катор вщ 2.3 до 8.14 не менше 5
IV Пластиф1катор вщ 2.3 до 6.8 менше 5
Варто мати на уваз!, що для бетошв, що виготовляються за конкретною те-хнолог!ею, у тому числ! що п!ддаються тепловологистш обробц!, ефективна пластиф!куюча д!я добавки, може бути трохи шшою. Виб!р пластиф!катора ви-значено! категор!! проводиться розрахунком технко-економ!чно! ефективност! його застосування в конкретному технолопчному процес!.
Суперпластиф^катор С-3. Орган!чна синтетична речовина на основ! продукту конденсацп нафталшсульфокислоти ! формальдег!ду з! специф!чним стввщношенням фракц!й з р!зною середньочисловою молекулярною масою. По класифкацп С-3 вщноситься до пластиф!куючо-водоредуцюючого виду -суперпластифкатор!в. Суперпластиф!катор С-3 призначений:
- для р!зкого п!двищення зручност! укладання ! формування бетонних сум!шей без зниження мщност! ! показник!в довгов!чност! бетону (при незмш-ному водоцементному вщношенш);
для !стотного п!двищення ф!зико-механ!чннх показниювв ! буддвельно-техн!чних властивостей бетону (при скороченш витрати води ! незмшно! зручност! укладання);
- для тдвищення зручност! укладання бетонних сум!шей ! п!двищення ф!зико-механ!чних показник!в ! буд!вельно-техшчних властивостей бетон!в;
- для скорочення витрати цементу без зниження зручност! укладання бетонно!
сум™, фiзико-механiчних показник1в i будiвельно-технiчних властивостей бетону.
Суперпластифiкатор С-3 також е основою для виготовлення комплексних добавок рiзного виду. Суперпластифiкатор С-3 рекомендуеться застосовувати:
- при виробнищш всх видiв конструкцiй з монолiтного важкого бетону класiв (за мiцнiстю на стискання) В15 i вище;
- при виготовленш усiх видiв збiрних залiзобетонних конструкцiй i бе-тонних виробiв з важкого бетону клашв (за мiцнiстю на стискання) В15 i вище;
- при виробницга всiх видiв конструкцiй з монолггного дрiбнозернисто-го бетону класiв (за мщшстю на стискання) В10 i вище.
- при виготовленнi усх вид1в збiрних залiзобетонних конструкцш i бетонних виробiв на пористих заповнювачах класiв (за мiцнiстю на стискання) В7,5 i вище.
Пластифiкованi бетонш сумiшi з високою зручнiстю укладання рекомендуеться застосовувати в густоармованих конструкцiях, тонкостiнних конструк-цiях, конструкщях складно!& конфiгурацii i т. п.
Бетонш сумiшi зi зниженим водоцементним вщношенням (водоредуцшо-ванi) рекомендуеться застосовувати для виробництва монолггних i збiрних заль зобетонних конструкцiй, до яких пред&являються висою вимоги щодо мщносл, водонепроникностi, морозостiйкостi, опору корозiйним впливам i iн.
Суперпластифiкатор С-3 виготовляеться у виглядi порошку (мiкрогранул) або у виглядi водяного розчину.
Strengths. Вс суперпластифiкатори значно пiдвищують морозостшюсть i водонепроникнiсть бетонiв. Крiм суперпластифiкаторiв, е i пластифiкатори рiз-них категорш, вони не виключають вiбрацiйне ущiльнення розчинiв, але дозво-ляють деякою мiрою ущiльнити бетонну сумш, знизити витрату цементу, шд-вищити морозостiйкiсть i водонепроникнiсть. У них у вшх е одна дуже важлива особливiсть - вони в значнш мiрi полегшують замiс бетонно! сумiшi.
Weaknesses. Пластифiкатори уповiльнюють термши схоплювання i твер-дiння бетонно! сумiшi.
Opportunities. Використання пластифiкаторiв дасть наступш можливостi:
- Заводи, як випускають залiзобетоннi вироби отримують вигоду вiд використання пластифiкаторiв за рахунок скорочення часу пропарювання або знижен-ня температури в камерах. Буде ютотна економiя енергоресурсiв, прискорення оборотностi формоснащення i як наслщок - збтьшення обсягiв виробництва.
- Для отримання рiвномiцного бетону однаково! рухливостi iз застосу-ванням пластифшатора С-3 i без нього, на один куб бетонно! сумiшi витрача-еться цементу на 15 % менше. Використання цiеi добавки дозволяе зменшити кiлькiсть води замiшування.
- Рухливють бетонно! сумiшi пiдвищуеться без ефекту зниження мщнос-тi залiзобетонних виробiв i конструкцii.
- Мiцнiснi характеристики збшьшуються на до 25 %.
Отримання складiв бетонiв пiдвищеноi щшьност (висока непроник-нiсть), що позитивно позначаеться на водонепроникност залiзобетонних виро-бiв i за ,гзобетонних конструкцш.
- Морозосттюсть шдвищуегься до F350, також тдвищусться трщиностшкють.
- Отримання високомщних зал!зобетонних вироб1в високо! мщност (мь цшсть на стиск понад 100 МПа). Наприклад, бетонний зразок марки м-350 (B25) вком 28 д1б мае мщнють на стиск 25 МПа.
- Зчеплення арматури з бетоном збшьшуеться в 1,5 рази.
Threats. При вибор1 пластифкуючих добавок необхщно велику увагу при-дшяти вибору ф1рм-виробник1в пластиф1катор1в, оскшьки яюсть пластифкато-р1в може значно в1др1знятися.
При використанн1 модиф1катор1в бетонна конструкщя твердне повшьшше. Для того, щоб компенсувати уповшьнюючий ефект використання пластифка-тор1в, в бетонний розчин можна ввести прискорювач твердшня, який компенсуе даний недолк. В результат!, графк твердшня конструкцп буде вир1вняний.
Прискорювачi твердтня, як! вводятъся для компенсацп дп пластифкатора, який галъмуе процес твердшня. Також прискорювач! застосовуютъся для бето-нування в холодну погоду. Оскшьки, чим нижче температура навколишнъого повпря, тим повшьшше вщбуваеться процес Ндра-ацп цементу, набирання мь цност вщбуваеться в уповшьненому темп!.
Сповiлънювачi твердтня, як! застосовуютъ для збшьшення часу живучост бетонно! сумшь До групи сповшьнювач!в можна вщнести водопонижувач!, як! так само надаютъ уповшьнюючий ефект.
Повтровтягувалъш добавки використовують головним чином для шдвищен-ня морозостшкост бетошв ! розчишв. Ц добавки знижують мщтсть бетону (1 % залученого повпря знижуе мщнють бетону на стиск на 3 %), тому не слщ в бетонну сумш з метою !! пластифкацп вводити велику кшьюсть повпровтягувально! добавки. Змют залученого повпря становить 4... 5 %. У цьому випадку мщнють бетону практично не знижуеться, так як негативний вплив залученого повпря нейтрал!зу-еться пщвищенням мщност цементного каменю внаслщок зменшення водоцемент-ного вщношення за рахунок пластиф!куючого ефекту добавки. Повпровтягувальна добавка гщрофоб!зуе пори ! капшяри бетону, а повпряш бульбашки служать резер-вним об&емом для замерзання води без виникнення великих внутрш^х напружень. В результат! значно шдвишуються водонепроникнють ! морозостшюсть бетону.
Противоморош добавки для бетону забезпечують можливють зимового бетонування при мшусових температурах ! вiдсутностi додаткового прогр!ву залито! конструкций Окрем види добавок дозволяють виконувати бетонування при температур! до -25 °С.
В сучасному виробнищш використовуються комплексн двохкомпонентш добавки. Наприклад, одразу змшуеться пласгифiкатор С-3 та прискорювач твердшня, мкро-кремнезем, пов!тровтягувальн! добавки. Використання ждабних добавок дозволяе заводам виготовляти сум!ш1 високо! мiцностi з ункальними властивостями.
сухих i поверхонь, що перюдично зволожуються, i 1,0...1,15 см для зовшшнк поверхонь корпусу затзобетонного судна. Для бетону конструкцш, що тддаються в процес експлуа-таци поперемшному заморожуванню та вщтаванню, призначають наступнi марки за моро-зостiйкiстю (F): 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000. При обмеженнг проник-носп, щдвищенш шiльностi i корозiйнiй стiйкостi призначають марки за водонепрониктс-тю (W): 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20.
Збшьшення осадки конуса:
- Суперпластифiкатор I категорп - вГд 2.3 до 20 см.
- ПластифГкатор II категорп - вГд 2.3 до 14.. .20 см.
- ПластифГкатор III категорп - вГд 2.3 до 8.14 см.
- ПластифГкатор IV категорп - вГд 2.3 до 6.8 см.
- аморфш рГзновиди дГоксиду кремнГю, розчиннГ в лугах, сГрка, сульфГди (крГм триту) у перерахунку на SO3 - не бГльше 50 моль/л;
- для крупного заповнювача - не бГльше 1,5 % за масою;
- для дрГбного заповнювача - не бГльше 1,0 % за масою;
- шарувал силшати (слюди, пдрослюди, хлорити);
- для крупного заповнювача - не бГльше 15 % за об&емом;
- для дрГбного заповнювача - не бГльше 2 % за масою;
- магнетит, пдрослюди залГза, апатит, нефелш, фосфорит - не бГльше 15 % за об&емом (кожний окремо не бГльше 10 %);
- гало!ди в перерахунку на Гон хлору;
- для крупного заповнювача - не бГльше 0,1 % за масою;
- для дрГбного заповнювача - не бГльше 0,15 % за масою;
- вГльне волокно азбесту - не бГльше 0,25 % за масою;
- вугГлля - не бГльше 1 % за масою.
Лггература
Vol. 19, No. 6. P. 460-472. doi:10.1016/i.conbuildmat.2004.07.017
