WO2017065646A1 - Комплексная полифункциональная добавка к бетонам и строительных растворам - Google Patents

Комплексная полифункциональная добавка к бетонам и строительных растворам Download PDF

Info

Publication number
WO2017065646A1
WO2017065646A1 PCT/RU2016/000693 RU2016000693W WO2017065646A1 WO 2017065646 A1 WO2017065646 A1 WO 2017065646A1 RU 2016000693 W RU2016000693 W RU 2016000693W WO 2017065646 A1 WO2017065646 A1 WO 2017065646A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
concrete
water
additive
cement
additives
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000693
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Таиса Константиновна ПОПОВА
Original Assignee
Таиса Константиновна ПОПОВА
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Таиса Константиновна ПОПОВА filed Critical Таиса Константиновна ПОПОВА
Publication of WO2017065646A1 publication Critical patent/WO2017065646A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/10—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/14—Minerals of vulcanic origin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/14—Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds

Definitions

  • the invention relates to complex multifunctional additives for concrete, mortar, dry mortar and cement.
  • the additive is mixed with the concrete mixture in an amount of 0.6-1.5% in May. from the mass of concrete mixture to accelerate its setting and hardening, increase the strength of concrete (2247092 C1, date of publication. 02.27.2005).
  • the main disadvantages of the additives known from the prior art are the narrow focus of their useful properties, when using even complex additives, only a few properties of concrete or concrete mix are noticeably improved, and other properties are not improved or are slightly improved.
  • the plasticizing properties, hardening speed and strength of concrete are increased, while water resistance, frost resistance, sulfate resistance, adhesion, air entrainment, bonding, non-separability, and the mobility of the concrete mix remain practically unchanged. Therefore, in each case, you need to select a new additive, or apply several additives at the same time.
  • some additives are incompatible with each other, and some work only with a certain type of cement. All this complicates the work of both concrete producers and end users.
  • the objective of the invention is to develop a multifunctional universal additive with a wide range of positive properties and suitable for any type of concrete or mortar or dry building mixtures or cements for use in almost any structure and under any operating conditions.
  • the technical result of the invention is to accelerate the process of building concrete strength (by 50-100%), increase the brand strength of concrete by 50-100% (at the age of 28 days), increase the frost resistance of concrete by 2-3 grades, waterproof to W20 and more, sulfate-resistant bones to maximum values, an increase in the plasticizing properties of concrete mixtures from P1 to P5, an increase in cohesion, retained mobility and a decrease in the stratification of concrete and mortar mixtures by at least 2 times, an increase in air entrainment in a concrete mixture to 3-4% or more, self-healing of through cracks in concrete and mortars with D-5 additive (leakage of “cold” joints), increased adhesion of concrete to reinforcement and adhesion of freshly laid concrete to previously laid, due to the presence of components in the additive with their optimal ratio and obtaining a synergistic effect.
  • polymethylene naphthalenesulfonates 25 - 35%
  • the developed additive D-5 has the following positive properties:
  • the terms of monolithic construction are significantly reduced, because Approximately 2 times reduction of the aging time of concrete in the formwork.
  • the use of the D-5 additive allows replacing the TBO process with heating at a temperature of 30 - 50 ° ⁇ .
  • None of the known additives can provide such a high water resistance of concrete for such a long time.
  • the mobility of the concrete mixture increases from P1 to P5.
  • the D-5 additive does not contain components hazardous to cement stone and reinforcement. It does not emit harmful substances into the air and water environment and is recommended for use in concrete and reinforced concrete structures in contact with drinking water.
  • D-5 the amount of lead should not exceed 0.015 mg / l, actually less than 0.001 mg / l;
  • the amount of zinc should not exceed 5 mg / l, actually less than 0.004 g / l;
  • the amount of copper should not exceed 1 mg / l, actually less than 0.01 mg / l;
  • the amount of iron should not exceed 0.3 mg / l, actually less than 0.01 mg / l.
  • D-5 additive does not increase the temperature of the concrete mixture, which helps to reduce internal stresses in massive concrete and reinforced concrete structures.
  • cement mixed with D-5 additive remains active for at least 12 months, while ordinary cement begins to lose its activity after 2 months of storage.
  • Such cement acquires all the properties specified in paragraphs 1-14 and additionally acquires the property of not losing its activity over a long period, which is 5-6 times the warranty period of storage of ordinary cement.
  • the D-5 additive acquires the property of simultaneously improving almost all the main characteristics of the concrete mixture and hardened concrete: it accelerates the hardening process, increases strength, plasticizing properties, retainability of mobility and cohesion of concrete mixes, gives concrete the property of “self-healing through cracks”, increases air entrainment, frost resistance, sulfate resistance, b water resistance, increases the adhesion of concrete to reinforcement and the adhesion of concrete, does not contain hazardous components, does not increase the temperature of the concrete mixture and significantly increases the shelf life of cements, giving them improved characteristics.
  • the recommended dosage of D-5 additive is 0.8-3% by weight of cement and depends on the type of construction and the desired effect. Allowed the use of additives D-5 at a dosage of 4% by weight of cement.
  • D-5 admixture 6,10,15,16 for a specialist do not explicitly follow from the prior art and markedly distinguish D-5 admixture from all existing complex multifunctional admixtures, since only D-5 admixture improves almost all properties of concrete mix and hardened concrete and gives concrete a number of unique properties, such as self-healing of through cracks in concrete, maximum water resistance, the possibility of using concrete and reinforced concrete structures without any waterproofing, even at the highest sulfate level environmental aggression, and also increases the persistence of cement activity from 2 to 12 months.
  • an additive is developed that has the highest possible efficiency for concrete, mortar, dry mortar and cement, which is achieved due to the optimal combination of components and their quantitative ratio. Moreover, the resulting effect of their simultaneous combination in the additive is not a simple superposition of the effects of the individual components of the additive, but the result of the manifestation of synergistic effects.
  • volcanic ash having a natural moisture content of 5-10% is dried to a moisture content of 0.2%, sieved and ground in a dry grinding ball mill to a grain size of 80-150 microns. All other components are purchased as dry and ready-to-use powders.
  • the shelf life of the D-5 additive is 24 months when stored in dry conditions and in its original packaging. After the expiration of the warranty period, the D-5 additive must be tested for compliance with the requirements of GOST 30459-2008 “Additives for concrete and mortar. Determination and evaluation of effectiveness ”, or for compliance with the requirements of TU 5745-002-374 5339-2015“ Complex multifunctional additive D-5 to concrete, mortar, dry mortar and cement ”. In case of positive test results, the D-5 additive can be used for its intended purpose without restrictions, and after the expiration of the warranty shelf life.
  • D-5 additive in dry form is introduced into the concrete mixer simultaneously with cement or aggregates.
  • the mixing time, after entering the water into the mixer, is at least 30 seconds for moving mixtures and at least 2 minutes for hard mixtures.
  • Example 1 Acceleration of the set strength of concrete with the addition of D-5 compared with concrete of the same composition without additives (in equal-moving mixtures) after 24 hours of hardening under normal conditions.
  • compositions of concrete accordinging to GOST 30459-2008 “Additives for concrete and mortar. Determination and evaluation of effectiveness”):
  • Example 2 Acceleration of the set strength of concrete with the addition of D-5 compared with concrete of the same composition without additives (in equal-moving mixtures) after 3 days of hardening under normal conditions.
  • compositions of concrete accordinging to GOST 30459-2008 “Additives for concrete and mortar. Determination and evaluation of effectiveness”):
  • Example 3 The increase in the strength of concrete with the addition of D-5 compared with concrete of the same composition without additives (in equal-moving mixtures) after 28 days of hardening under normal conditions.
  • compositions of concrete accordinging to GOST 30459-2008 “Additives for concrete and mortar. Determination and evaluation of effectiveness”):
  • the strength of concrete with the addition of D-5 increases by 3 grades (from M200 to M350) or by 3 grades (from B15 to B27.5).
  • Example 4 The increase in frost resistance of concrete with the addition of D-5 compared with concrete without additives (in equal-moving mixtures).
  • compositions of concrete accordinging to GOST 30459-2008 “Additives for concrete and mortar. Determination and evaluation of effectiveness”):
  • Example 5 The increase in water resistance of concrete with the addition of D-5 compared with concrete without additives (in equal-moving mixtures) and obtaining maximum water resistance of concrete.
  • compositions of concrete accordinging to GOST 30459-2008 “Additives for concrete and mortar. Determination and evaluation of effectiveness”):
  • Tests for the maximum water tightness of concrete with D-5 admixture were carried out at the Test Center IL NV-Stroyypytaniya (the village of Kraskovo, Moscow Region) at a special installation VNIISTROM-NV, which allows creating water pressure on a concrete sample up to 40 atmospheres (4.0 MPa).
  • Concrete samples were made from each concrete composition - cylinders with a diameter of 150 mm and a height of 150 mm, 6 pieces of each composition.
  • Water pressure was applied to the lower surface of concrete samples and increased in steps of 2 atm. (0.2 MPa). At each stage, the water pressure was maintained for 16 hours. Typically, tests are carried out until on the upper surface of the concrete sample there are signs of water filtration in the form of a wet spot.
  • the water resistance of concrete is determined by the maximum water pressure at which no water leakage was observed on four of the six samples.
  • Example 6 Plasticizing properties of the additive D-5: increasing the mobility of the concrete mixture with the addition of D-5 compared with a concrete mixture of the same composition without additives (with the same water-cement ratio).
  • Example 7 Plasticizing properties of D-5: reduction of water consumption (water-reducing effect) in concrete mix with the addition of D-5 compared to concrete mix without additives (in equal-moving mixtures).
  • compositions of concrete accordinging to GOST 30459-2008 “Additives for concrete and mortar. Determination and evaluation of effectiveness”):
  • the use of the D-5 additive can reduce water consumption by 27% compared with a concrete mixture without an additive (in equal-moving mixtures).
  • the water-reducing effect is 27%, which confirms the high plasticizing properties of the D-5 additive.
  • Example 8 Stabilizing properties of D-5 Preservation of the mobility of the concrete mixture with the addition of D-5 compared with the concrete mixture without additives (in equal-moving mixtures).
  • Example 9 Stabilizing properties of D-5: Reduced water separation in concrete mix with the addition of D-5 compared with concrete mix without additives (in equal-moving mixtures).
  • Example 10 Stabilizing properties of D-5: Decreased solution separation in concrete mix with the addition of D-5 in comparison with concrete mix without additives (in equal-moving mixtures).
  • compositions of concrete accordinging to GOST 30459-2008 “Additives for concrete and mortar. Determination and evaluation of effectiveness”):
  • Example 1 Self-healing of through cracks in concrete with the addition of D-5, subject to a constant influx of water.
  • Stage 1 (Production of samples): A concrete sample with a size of 300x300x35mm (in plastic form for the manufacture of paving slabs) is made from concrete mix with D-5 additive, which is stored for 28 days under normal conditions.
  • Stage 2 (Preparation for testing): After 28 days of storage in the concrete sample, an artificial through crack is created by breaking it into two parts and then gluing the resulting halves at the edges so that an artificial through crack is formed in the middle part of the sample.
  • the length of the obtained through crack is usually 10 cm (approximately 1/3 of the length of the concrete sample).
  • a hollow cylinder made of glass or transparent plastic with a diameter of about 100 mm and a height of 300 mm is glued onto the concrete sample from above, so that the crack passes approximately along the diameter of the lower base of the cylinder.
  • a specimen with an artificial crack is aged for 24 hours so that the sealant hardens and the cylinder adheres firmly to the concrete;
  • Stage 3 A prepared concrete sample with an artificial crack and a transparent cylinder fixed above it is installed under a large water tank (at least 200 liters in volume), in the lower part of which there is a crane. The sample is placed in such a way that a stream of water from the tap falls exactly into the cylinder. Water has not yet been opened.
  • a small container for example, a plastic bucket
  • a small container is placed as a support under the concrete sample, into which water will flow through the crack in the concrete. From this tank, water enters the sewer.
  • the tap is opened and the cylinder is filled with water to a certain point (for example, 250 mm from the surface of the concrete sample) and the tap is regulated with a tap so that the amount of water entering the cylinder is approximately equal to the amount of water flowing out of the cylinder through crack in concrete.
  • a certain point for example, 250 mm from the surface of the concrete sample
  • the tap is regulated with a tap so that the amount of water entering the cylinder is approximately equal to the amount of water flowing out of the cylinder through crack in concrete.
  • FIG. 1 is a graph of the decrease in the rate of water filtration through a through crack in concrete with the addition of D-5 (2% by weight of cement) with a concrete thickness of 35 mm, a crack width of 0.20-0.25 mm, a crack length of 95 mm, concrete strength B 22, 5; water temperature 10-1 1 ° C.
  • Air entrainment increase in air content in concrete mix with D-5 admixture in comparison with concrete mix without admixture (in equally moving mixes).
  • compositions of concrete accordinging to GOST 30459-2008 “Additives for concrete and mortar. Determination and evaluation of effectiveness”):
  • Example 13 Corrosion testing of steel reinforcement in concrete with the addition of D-5.
  • Samples before testing were stored for 28 days in a normal hardening chamber.
  • the concrete of the samples was saturated with water under vacuum. Then, the end face of the specimen was chipped, exposing the steel bar by 1–2 cm. The place where the reinforcement exited from concrete was isolated and the sample was placed in an electrochemical cell. With potentiostat in automatic mode the sample was polarized by measuring the magnitude of the current every 50 to 100 MV potential changes.
  • the tests were carried out in the initial state (i.e., after the concrete had set its design strength), then after 3 and 6 months of exposure to 5, they were alternately moistened with water and dried in air in room conditions according to a specially selected mode.
  • the results obtained after 6 months of testing are equivalent to 10 years of field tests.
  • Additive D-5 can be recommended for use in reinforced concrete structures of critical structures.
  • Example 14 Determining the effect of additives D-5 on the adhesion strength of reinforcement with concrete.
  • Tests to determine the adhesion strength of reinforcement to concrete were carried out by pulling the reinforcing bar from a concrete prism with a section of 150x150 mm and a height of 100 mm.
  • the compositions of concrete without additives and with the addition of D-5 are shown in table 13.
  • a single reinforcing bar with a diameter of 12 mm and a length of 500 mm is centrally located and concreted along the geometric axis of the prisms.
  • the core protrudes from concrete on one side by 20 mm, on the other hand by 380 mm.
  • Prisms were reinforced with a wire frame.
  • the GOST 28574 normal peel method was used. The method consists in measuring the peel strength of concrete or cement-sand mortar from a concrete surface using a metal stamp glued to concrete with a dynamometer.
  • the base was concrete grade 350 (B25); the additive was introduced into the composition of a cement-sand mortar applied to a concrete base.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к комплексным полифункциональным добавкам для бетонов, строительных растворов, сухих строительных смесей и цементов. Добавка содержит вулканический пепел в количестве - 25-35%; сухой суперпластификатор на основе полиметиленнафталинсульфоната - 25-35%; сульфат натрия природный (тенардит) - 20-25%, бентонитовую глину - 20-25%. Техническим результатом изобретения является ускорение процесса твердения, повышение прочности, пластифицирующих свойств, связанности, сохраняемости подвижности, снижению расслоения бетонных смесей, обеспечение самозалечивания сквозных трещин (непротекаемость «холодных» стыков), воздухововлечения, повышение морозостойкости, сульфатостойкости, водонепроницаемости, сцепления бетона с арматурой, адгезии бетона, за счет наличия компонентов в добавке при их оптимальном соотношении и получении синергетического эффекта.

Description

КОМПЛЕКСНАЯ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ДОБАВКА К БЕТОНАМ И
СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРАМ
Изобретение относится к комплексным полифункциональным добавкам для бетонов, строительных растворов, сухих строительных смесей и цементов.
Из уровня техники известно использование добавки для цемента, раствора или бетона, снижающей водопотребность растворных и бетонных смесей, повышающей скорость твердения и прочность растворов и бетонов, которая содержит сухой суперпластификатор, обладающий свойствами повышения пластичности, сульфат натрия, обладающий свойствами ускорения отвердения цемента, раствора или бетона, а также лигносульфонат технический, сульфат алюминия, противоморозную добавку поташ (RU Ns 2273613 С2, дата публ. 10.04.2006).
Известно использование добавки для бетонной смеси, содержащей суперпластификатор СЗ - 0-40%, гидрофобизатор - 0,02-0,06%, Лигнопан - 10-20%, тиосульфат натрия и/или роданистый аммоний или натрий - 40-55%, углекислый натрий - 1-2%. Добавку смешивают с бетонной смесью в количестве 0,6-1 ,5% мае. от массы бетонной смеси для ускорения ее схватывания и твердения, повышения прочности бетона (2247092 С1 , дата публ. 27.02.2005).
Основными недостатками известных из уровня техники добавок является узконаправленность их полезных свойств, когда при использовании даже комплексных добавок, заметно улучшаются только несколько свойств бетона или бетонной смеси, а другие свойства не улучшаются или улучшаются незначительно. Например, повышаются пластифицирующие свойства, скорость твердения и прочности бетона, при этом водонепроницаемость, морозостойкость, сульфатостойкость, адгезия, воздухововлечение, связанность, нерасслаиваемость, сохраняемость подвижности бетонной смеси практически не изменяются. Поэтому, в каждом конкретном случае нужно подбирать новую добавку, или применять несколько добавок одновременно. При этом некоторые добавки несовместимы друг с другом, а некоторые работают только с определенным видом цемента. Все это осложняет работу как производителям бетона, так и конечным потребителям.
Задачей изобретения является разработка полифункциональной универсальной добавки, обладающей широким комплексом положительных свойств и подходящей к любым видам бетонов или растворов или сухих строительных смесей или цементов для использования их практически в любых конструкциях и при любых условиях эксплуатации.
Техническим результатом изобретения является ускорение процесса набора прочности бетонов (на 50-100%), повышение марочной прочности бетонов на 50- 100% (в возрасте 28 суток), повышение морозостойкости бетонов на 2-3 марки, водонепроницаемости до W20 и более, сульфатостой кости до максимальных значений, повышение пластифицирующих свойств бетонных смесей с П1 до П5, увеличение связанности, сохраняемости подвижности и снижение расслоения бетонных и растворных смесей не менее, чем в 2 раза, повышение воздухововлечения в бетонную смесь до 3-4% и более, обеспечение самозалечивания сквозных трещин в бетонах и растворах с добавкой Д-5 (непротекаемость «холодных» стыков), повышение сцепления бетона с арматурой и адгезии свежеуложенного бетона к ранее уложенному, за счет наличия компонентов в добавке при оптимальном их соотношении и получения синергетического эффекта.
Все свойства добавки Д-5 взаимосвязаны между собой и обусловлены наличием всех компонентов в добавке. Все компоненты добавки одновременно и совместно участвуют в создании всех свойств добавки Д-5. Химические реакции протекают параллельно, в присутствии воды, компонентов цемента и кислорода воздуха.
Результирующий эффект от каждого компонента в добавке превышает ожидаемую величину этого эффекта, обусловленную известными свойствами отдельных компонентов, входящих в добавку.
Технический результат достигается за счет использования комплексной полифункциональной добавки Д-5 к бетонам, растворам, сухим строительным смесям и цементам, содержащей, мас.%:
вулканический пепел 25 - 35 %;
сухой суперпластификатор на основе
полиметиленнафталинсульфонатов 25 - 35 %;
сульфат натрия природный (тенардит) 20 - 25 %;
бентонитовую глину 20 - 25 %.
Разработанная добавка Д-5 обладает следующими положительными свойствами:
1. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается ускорение процесса набора 2016/000693 прочности бетона: 100 %-ная нормативная прочность достигается на 3-7 сутки твердения (зависит от качества цемента и состава бетона) вместо 28 суток у бетона такого же состава, но без добавки Д-5 (в равноподвижных смесях).
За счет этого свойства значительно сокращаются сроки монолитного строительства, т.к. примерно в 2 раза сокращается время выдерживания бетона в опалубке. На заводах ЖБИ применение добавки Д-5 позволяет заменить процесс ТВО на прогрев при температуре 30 - 50 °С.
2. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается повышение прочности бетона в возрасте 28 суток на 50 - 100% или на 2-3 марки по сравнению с бетоном того же состава, но без добавки (в равноподвижных смесях).
Это позволяет получать бетоны высокой прочности при низком расходе цемента, либо уменьшать расход цемента на 15 - 20% без снижения прочности бетона
3. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается повышение морозостойкости на 2 - 3 марки.
Это очень важно для повышения долговечности бетонов, особенно при эксплуатации в агрессивных средах при знакопеременной температуре.
4. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается повышение водонепроницаемости бетонов до максимально возможного значения W20 - W35.
Это позволяет использовать такие бетоны в фундаментах, подземных и подводных сооружениях, а также в любых сооружениях, контактирующих с водой, без какой-либо дополнительной гидроизоляции, не нуждаются ни в какой дополнительной гидроизоляции даже при постоянной эксплуатации в воде под большим давлением.
Высокая водонепроницаемость бетона с добавкой Д-5 сохраняется на весь срок эксплуатации конструкции и такие конструкции не нуждаются в эксплуатационных расходах на поддержание водонепроницаемости.
Никакая из известных добавок не может обеспечить такую высокую водонепроницаемость бетона на такой длительный срок.
5. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается получение сульфатостойких бетонов для эксплуатации в агрессивных средах с самыми высокими показателями агрессивности.
Это позволяет получать сульфатостойкие бетоны на обычном портландцементе марок СЕМ1 и СЕМ2, или на цементах с нормируемым составом. 5 Сульфатостойкие бетоны с добавкой Д-5 не нуждаются ни в какой дополнительной гидроизоляции при воздействии различных агрессивных сред, включая морскую воду и канализационные стоки.
6. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается пластифицирующий эффект и
Ю подвижность бетонной смеси повышается с П1 до П5.
Это позволяет получать подвижные и удобоукпадываемые бетонные смеси с добавкой Д-5 без дополнительного применения пластификаторов.
7. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается повышение связанности и
15 перекачиваемости бетонной смеси, снижение её расслоения, водоотделения и раствороотделения не менее, чем в 2 раза.
Это позволяет повысить качество бетонной смеси, её удобоукладываемость и сохранить плотную структуру, что влияет на водонепроницаемость, морозостойкость, сульфатостойкость и долговечность бетона.
20 8. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается сохраняемость подвижности литых бетонных смесей в течение 2 - 3 часов (зависит от вида цемента и подбора состава бетона).
Это позволяет перевозить бетонную смесь на большие расстояния без 25 снижения её потребительских свойств и без применения каких-либо замедлителей твердения, которые обычно снижают начальную и 28-суточную прочность бетона.
9. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается повышение воздухововлечения в бетонную смесь до 3 - 4% на цементах СЕМ1 (бездобавочных) и до 4 - 6% на зо цементах СЕМ2, содержащих шлак.
Это позволяет получать бетоны с нормируемым воздухововлечением без применения специальных воздухововлекающих добавок. Такие бетоны применяются в дорожном и гидротехническом строительстве. 10. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины бетоны приобретают уникальное свойство «самозалечивания сквозных трещин». Это свойство заключается в том, что, если в железобетонной конструкции, эксплуатируемой в водонасыщенных грунтах или в
5 водной среде (например, туннель), в результате стихийного или техногенного воздействия (землетрясение, авария) появятся сквозные трещины с шириной раскрытия до 0,5 мм, и через эти трещины начнет просачиваться вода, то через некоторое время ( 7 - 1 4 суток) эти трещины закольматируются, произойдет их полное «самозалечивание» и протечки воды через эти трещины самоликвидируются ю без участия человека.
Это уникальное свойство, которое присуще только бетонам и растворам с добавкой Д-5. Ни одна другая добавка не обеспечивает самозалечивание сквозных трещин при постоянном протекании воды сквозь них. В практике строительства это свойство используется для того, чтобы исключить протекание «холодных стыков» в
15 бетоне (т.е. стыков между затвердевшим и свежеуложенным бетоном). Это большая проблема в строительстве, но она легко решается путем применения добавки Д-5.
11. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается повышение сцепления бетона с арматурой не менее чем на 35%.
20 Это позволяет повысить надежность и долговечность железобетонных конструкций без применения дополнительных добавок.
12. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины достигается повышение адгезии не менее чем на 80%.
25 Это позволяет повысить величину сцепления с ранее уложенным бетоном или раствором без применения дополнительных добавок.
13. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины добавка Д-5 не содержит в своем составе компонентов, опасных для цементного камня и арматуры. Она не выделяет в зо воздушную и водную среду вредные вещества и рекомендована для применения в бетонных и железобетонных конструкциях, контактирующих с питьевой водой.
Например, в воде, в которой 30 дней находились образцы бетона с добавкой
Д-5: - количество свинца не должно превышать 0,015 мг/л, фактически менее 0,001 мг/л;
- количество цинка не должно превышать 5 мг/л, фактически менее 0,004 г/л;
- количество меди не должно превышать 1 мг/л, фактически менее 0,01 мг/л;
- количество железа не должно превышать 0,3 мг/л, фактически менее 0,01 мг/л.
Это позволяет применять бетоны с добавкой Д-5 без какой-либо гидроизоляции в резервуарах для питьевой воды, в плавательных бассейнах и в конструкциях, в которых проходит процесс водоподготовки питьевой воды.
14. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины добавка Д-5 не повышает температуру бетонной смеси, что способствует уменьшению внутренних напряжений в массивных бетонных и железобетонных конструкциях.
Это позволяет вести непрерывное бетонирование массивных конструкций без технологических перерывов, связанных с выравниванием температуры массива бетона, и не требует применения специальных технологических приемов, направленных на снижение температуры бетона.
15. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины цемент, смешанный с добавкой Д-5 сохраняет свою активность не менее 12 месяцев, в то время как обычный цемент начинает терять свою активность уже через 2 месяца хранения. Такой цемент приобретает все свойства, указанные в п.1-14 и дополнительно приобретает свойство не терять свою активность в течение длительного срока, который в 5-6 раз превышает гарантийный срок хранения обычного цемента.
Это позволяет создать совершенно новый вид цемента с улучшенными характеристиками и повышенным сроком годности.
16. За счет наличия в добавке вулканического пепла, суперпластификатора, сульфата натрия и бентонитовой глины добавка Д-5 приобретает свойство одновременно улучшать практически все основные характеристики бетонной смеси и затвердевшего бетона: ускоряет процесс твердения, повышает прочность, пластифицирующие свойства, сохраняемость подвижности и связанность бетонной смеси, придает бетонам свойство «самозалечивания сквозных трещин», увеличивает воздухововлечение, морозостойкость, сульфатостойкость, б водонепроницаемость, повышает сцепление бетона с арматурой и адгезию бетона, не содержит в своем составе опасных компонентов, не повышает температуру бетонной смеси и значительно увеличивает срок годности цементов, придавая им улучшенные характеристики.
Рекомендуемая дозировка добавки Д-5 составляет 0,8-3% от массы цемента и зависит от вида конструкции и требуемого эффекта. Допускается применение добавки Д-5 при дозировке 4% от массы цемента.
Уникальные свойства 6,10,15,16 добавки Д-5 для специалиста явным образом не следуют из уровня техники и заметно отличают добавку Д-5 от всех существующих комплексных полифункциональных добавок, так как только добавка Д-5 улучшает практически все свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона и придает бетону ряд уникальных свойств, таких, как самозалечивание сквозных трещин в бетоне, максимальная водонепроницаемость, возможность применения бетонных и железобетонных конструкций без какой-либо гидроизоляции даже при самой высокой сульфатной агрессии среды, а также повышает сохраняемость активности цемента с 2 до 12 месяцев.
При этом все свойства добавки Д-5 взаимосвязаны между собой и проявляются все вместе в любом бетоне или растворе с добавкой Д-5 при рекомендуемой ее дозировке.
Применяя добавку Д-5 невозможно получить только водонепроницаемый бетон или бетон только с ускоренным набором прочности и высокой конечной прочностью или только пластифицированный бетон с хорошей сохраняемостью подвижности бетонной смеси: бетон с добавкой Д-5 приобретает все свойства, подробно описанные выше.
Бетоны и строительные растворы с добавкой Д-5 приобретают высокую универсальность: их можно применять практически для любых конструкций и сооружений, которые эксплуатируются в различных условиях.
Таким образом, разработана добавка, обладающая максимально возможной эффективностью для бетонов, строительных растворов, сухих строительных смесей и цементов, что достигается за счет оптимального сочетания компонентов и их количественного соотношения. При этом результирующий эффект от их одновременного сочетания в добавке является не простой суперпозицией эффектов от отдельных составляющих добавки, а результатом проявления синергетических эффектов. Технология изготовления добавки Д-5.
На первом этапе вулканический пепел, имеющий естественную влажность 5- 10%, высушивают до влажности 0,2 %, просеивают и перемалывают в шаровой мельнице сухого помола до размеров зерен 80-150 мкм. Все остальные компоненты приобретаются в виде сухих и порошков, готовых к применению.
На втором этапе все компоненты дозируются с высокой точностью и перемешиваются в смесителе, после чего производится их совместный помол. В итоге получается гомогенный порошок светло-коричневого (светло- бежевого) цвета с размером зерен 50 -100 мкм. В процессе совместного помола происходит механоактивация всех компонентов, что способствует повышению их химической активности и проявлению синергии.
Срок годности добавки Д-5 составляет 24 месяца при хранении в сухих условиях и в заводской упаковке. После истечения гарантийного срока годности добавку Д-5 нужно испытать на соответствие требованиям ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности», либо на соответствие требованиям ТУ 5745-002-374 5339-2015 «Комплексная полифункциональная добавка Д-5 к бетонам, растворам, сухим строительным смесям и цементам». В случае положительных результатов испытаний, добавка Д-5 может быть использована по назначению без ограничений, и после истечения гарантийного срока годности.
При изготовлении бетона или раствора добавка Д-5 в сухом виде вводится в бетоносмеситель одновременно с цементом или заполнителями. Время перемешивания, после ввода воды в смеситель, составляет не менее 30 сек для подвижных смесей и не менее 2 минут для жестких смесей.
Пример 1. Ускорение набора прочности бетона с добавкой Д-5 по сравнению с бетоном такого же состава без добавки (в равноподвижных смесях) через 24 часа твердения в нормальных условиях.
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ10180 и ГОСТ 22690.
Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
Контрольный состав: масса цемента ПЦ500Д0= 350 кг; масса песка с кр 2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм р = 1000 кг; масса воды = 220 кг; ОК = 15 см; В/Ц = 0,63, где Мкр - модуль крупности песка, ОК - осадка конуса, В/Ц - водоцементное соотношение. Основной состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранит, фр. 5-20мм = 1000 кг; Добавка Д-5 = 10,5 кг; масса воды = 160 кг; ОК = 15 см; В/Ц = 0,46.
Таблица 1
Figure imgf000011_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет увеличить прочность бетона более, чем в 1 ,8 раза или на 84% через 24 часа твердения в нормальных условиях,
Пример 2. Ускорение набора прочности бетона с добавкой Д-5 по сравнению с бетоном такого же состава без добавки (в равноподвижных смесях) через 3 суток твердения в нормальных условиях.
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ10180 и ГОСТ 22690.
Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
Контрольный состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 220 кг; ОК = 15 см; В/Ц = 0,63.
Основной состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранит, фр. 5-20мм = 1000 кг; Добавка Д-5 = 10,5 кг; Вода = 160 кг; ОК = 15 см; В/Ц = 0,46.
Таблица 2
Figure imgf000011_0002
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет увеличить прочность бетона более, чем в 2 раза или на 112% через 3 суток твердения в нормальных условиях.
Пример 3. Повышение прочности бетона с добавкой Д-5 по сравнению с бетоном такого же состава без добавки (в равноподвижных смесях) через 28 суток твердения в нормальных условиях.
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ10180 и ГОСТ 22690.
Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
Контрольный состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 220 кг; ОК = 15 см; В/Ц = 0,63.
Основной состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранит, фр. 5-20мм = 1000 кг; Добавка Д-5 = 10,5 кг; Вода = 160 кг; ОК = 15 см; В/Ц = 0,46. Таблица 3
Figure imgf000012_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет увеличить прочность бетона более, чем в 1 ,8 раза или на 82% через 28 суток твердения в нормальных условиях.
Прочность бетона с добавкой Д-5 увеличивается на 3 марки (с М200 до М350) или на 3 класса (с В15 до В27.5).
Кроме того, сравнивая результаты испытаний в примерах 2 и 3, можно сделать вывод о том, что прочность бетона с добавкой Д-5 в возрасте 3 суток соответствует нормируемой прочности бетона без добавки в возрасте 28 суток.
Пример 4. Увеличение морозостойкости бетона с добавкой Д-5 по сравнению с бетоном без добавки (в равноподвижных смесях).
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 1060.0, ГОСТ 1060.2 и ГОСТ
24211.
Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
ю Контрольный состав: Цемент ПЦ500Д0 = 300 кг; Песок Мкр2,2 = 860 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 220 кг; ОК = 15 см.
Основной состав: Цемент ПЦ500Д0 = 300 кг; Песок Мкр2,2 = 860 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Добавка Д-5 = 9 кг; Вода = 160 кг; ОК = 15 см.
Таблица 4
Figure imgf000013_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет увеличить морозостойкость бетона на 3 марки (с F150 до F400) по сравнению с бетоном без добавки (в равноподвижных смесях).
Пример 5. Увеличение водонепроницаемости бетона с добавкой Д-5 по сравнению с бетоном без добавки (в равноподвижных смесях) и получение максимальной водонепроницаемости бетона.
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 12730.5 и ГОСТ 30459 методом определения водонепроницаемости по «мокрому пятну».
Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
Контрольный состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 220 кг; ОК = 15 см.
Основной состав 1: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранит, фр. 5-20 мм = 1000 кг; Добавка Д-5(1 ,5%) = 5,25 кг; Вода = 160 кг; ОК = 15 см.
Основной состав 2: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранит, фр. 5-20 мм = 1000 кг; Добавка Д-5 (3%) = 10,5 кг; Вода = 160 кг; ОК = 15 см.
Испытания на максимальную водонепроницаемость бетонов с добавкой Д-5 были проведены в Испытательном Центре ИЛ «НВ-Стройиспытания» (п. Красково, Московская обл.) на специальной установке «ВНИИСТРОМ-НВ», позволяющей создавать давление воды на образец бетона до величины 40 атмосфер (4,0 Мпа).
Из каждого состава бетона были изготовлены образцы бетона - цилиндры диаметром 150 мм и высотой 150 мм по 6 штук каждого состава. Давление воды подавалось к нижней поверхности бетонных образцов и повышалось ступенями по 2 атм. (0,2 МПа). На каждой ступени давление воды выдерживалось в течение 16 часов. Обычно испытания проводят до тех пор, пока на верхней поверхности бетонного образца не появятся признаки фильтрации воды в виде мокрого пятна. Водонепроницаемость бетона определяется максимальным давлением воды, при котором на четырех из шести образцах не наблюдалось просачивание воды.
Бетон без добавки Д-5 показал водонепроницаемость при давлении 12 атмосфер.
Все бетонные образцы с добавкой Д-5 при дозировке 1 ,5% и 3% от массы цемента выдержали давление воды 35 атмосфер без появления мокрого пятна. Испытания были прекращены из-за опасения разрушения установки и угрозы для безопасности персонала лаборатории.
Образцы бетона с добавкой Д-5 раскололи вдоль и определили, высоту увлажненной части бетона. Результаты испытаний приведены в таблице 5.
Таблица 5
Figure imgf000014_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет увеличить марку бетона по водонепроницаемости до W35 и более.
Пример 6. Пластифицирующие свойства добавки Д-5: повышение подвижности бетонной смеси с добавкой Д-5 по сравнению с бетонной смесью такого же состава без добавки (при одинаковом водо-цементном отношении).
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 10181 и ГОСТ 24211.
Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»): Контрольный состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 180 кг; ВЦ = 0,51.
Основной состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Добавка Д-5 = 10,5 кг; Вода = 180 кг; ВЦ = 0,51.
Таблица 6
Figure imgf000015_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет увеличить подвижность бетонной смеси с П1 до П5, что подтверждает высокие пластифицирующие свойства добавки Д-5.
Пример 7. Пластифицирующие свойства Д-5: снижение расхода воды (водоредуцирующий эффект) в бетонной смеси с добавкой Д-5 по сравнению с бетонной смесью без добавки (в равноподвижных смесях).
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 10181 и ГОСТ 24211.
Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
Контрольный состав: Цемент ПЦ500ДО = 350 кг; Песок МкР2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 220 кг; ОК = 15 см.
Основной состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Добавка Д-5 = 10,5 кг; Вода = 160 кг; ОК = 15 см.
Таблица 7
Figure imgf000015_0002
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет снизить расход воды на 27% по сравнению с бетонной смесью без добавки (в равноподвижных смесях). Водоредуцирующий эффект составляет 27%, что подтверждает высокие пластифицирующие свойства добавки Д-5.
Пример 8. Стабилизирующие свойства Д-5: Сохраняемость подвижности бетонной смеси с добавкой Д-5 по сравнению с бетонной смесью без добавки (в равноподвижных смесях).
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 10181 и ГОСТ 30459.
Основной состав (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5- 20мм = 1000 кг; Вода = 180 кг; Добавка Д-5 = 10,5 кг; ОК = 22 см.
Таблица 8
Figure imgf000016_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 обеспечивает сохраняемость подвижности бетонной смеси в течение 3 часов.
Пример 9. Стабилизирующие свойства Д-5: Снижение водоотделения в бетонной смеси с добавкой Д-5 по сравнению с бетонной смесью без добавки (в равноподвижных смесях).
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 10181 и ГОСТ 2421 1 . Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
Контрольный состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок кр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 245 кг; ОК = 22 см.
Основной состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Добавка Д-5 = 10,5 кг; Вода = 180 кг; ОК = 23 см.
Таблица 9
Figure imgf000017_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет снизить водоотделение в бетонной смеси более, чем в 2 раза по сравнению с бетонной смесью без добавки (в равноподвижных смесях).
Пример 10. Стабилизирующие свойства Д-5: Снижение раствороотделения в бетонной смеси с добавкой Д-5 по сравнению с бетонной смесью без добавки (в равноподвижных смесях).
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 10 81 и ГОСТ 24211.
Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
Контрольный состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 245 кг; ОК = 22 см.
Основной состав: Цемент ПЦ500Д0 = 350 кг; Песок Мкр2,2 = 800 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 180 кг; Добавка Д-5 = 0,5 кг; ОК = 23 см. Таблица 10
Figure imgf000018_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет снизить раствороотделение в бетонной смеси более, чем в 2 раза по сравнению с бетонной смесью без добавки (в равноподвижных смесях).
Пример 1 1. Самозалечивание сквозных трещин в бетоне с добавкой Д-5 при условии постоянного притока воды.
Так как это свойство бетонов с добавкой Д-5 является уникальным, оно не регламентируется никаким ГОСТом. Соответственно отсутствует и ГОСТ на проведение испытаний, которые могли бы подтвердить это свойство. Автору пришлось разработать свою оригинальную методику испытаний, которая приведена в этом примере.
Состав бетона с добавкой Д-5 на 1 м3: Цемент ПЦ500Д0 = 300 кг., Щебень гранитный фр. 5-20 мм = 1000 кг., Песок Мкр 2,2 = 880 кг, Добавка Д-5 (2%) = 6 кг., Вода = 170 кг. ОК = 18 см.
1 этап (Изготовление образцов): Из бетонной смеси с добавкой Д-5 изготавливают бетонный образец размером 300x300x35мм (в пластиковой форме для изготовления тротуарной плитки), который хранится в течение 28 суток в нормальных условиях.
2 этап (Подготовка к испытаниям): Через 28 суток хранения в бетонном образце создают искусственную сквозную трещину путём его разламывания на две части и последующим склеиванием полученных половинок по краям таким образом, чтобы в средней части образца образовалась искусственная сквозная трещина. Длина полученной сквозной трещины обычно составляет 10 см (примерно 1/3 длины бетонного образца).
Для обеспечения прочности клеевого шва, имитации действия арматуры и для обеспечения целостности склеенного образца, его по краям стягивают, обматывая прозрачным скотчем. После этого замеряют ширину трещины с помощью микроскопа МПБ-2 (точность измерения 0,05 мм) в трёх местах по длине трещины и выводят среднее значение. Обычно получаются трещины от 0,25 мм до 0,5мм).
Затем, с помощью специального водостойкого герметика на бетонный образец сверху приклеивают полый цилиндр из стекла или прозрачного пластика диаметром примерно 100 мм и высотой 300 мм, таким образом, чтобы трещина проходила примерно по диаметру нижнего основания цилиндра. В таком состоянии образец с искусственной трещиной выдерживается в течении суток, чтобы герметик затвердел и цилиндр прочно приклеился к бетону;
3 этап (Проведение испытаний): Подготовленный образец бетона с искусственной трещиной и закреплённым над ней прозрачным цилиндром устанавливают под большой ёмкостью с водой (объемом не менее 200 литров), в нижней части которой имеется кран. Образец размещают таким образом, чтобы струя вода из крана попадала точно в цилиндр. Воду пока не открывают.
Под бетонным образцом в качестве опоры размещают небольшую ёмкость (например, пластиковое ведро), в которую будет поступать вода, прошедшая сквозь трещину в бетоне. Из этой ёмкости вода попадает в канализацию.
Перед началом испытаний отмеряют 1 литр воды и заливают его в цилиндр над трещиной. Включают секундомер и засекают время, за которое 1 литр воды пройдёт через эту конкретную трещину. Это и будет начальным замером. Обычно он равен от 2 до 6 минут, что соответствует прохождению через трещину 30-10 литров воды в час соответственно.
Затем в журнале фиксируют время начального замера, открывают кран и наполняют цилиндр водой до определённой отметки (например, 250 мм от поверхности бетонного образца) и регулируют краном струю воды таким образом, чтобы количество поступающей в цилиндр воды примерно равнялось количеству воды, вытекающей из цилиндра через трещину в бетоне. Так обеспечивается постоянный приток воды к сквозной трещине в бетоне. Необходимо периодически (1 раз в 2-3 часа) проверять, и, при необходимости, уменьшать струю воды, так как проходимость воды сквозь трещину будет уменьшаться (процесс самозалечивания» трещины начинается сразу после поступления воды в трещину). Обязательно нужно следить и за уровнем воды в большой ёмкости, постоянно пополняя её.
Через каждые 24 часа после первого замера производят очередной замер времени прохождения 1 литра воды через трещину. Для этого сначала перекрывают кран, дожидаются пока вся оставшаяся в цилиндре вода уйдёт через трещину. Затем опять отмеряют 1 литр воды и заливают его в цилиндр. Засекают секундомером время прохождения 1 литра воды через трещину.
Все показания заносятся в журнал, делается расчёт скорости прохождения воды через трещину (в литр/час) и по этим показателям строится график. Активная фаза испытаний завершается, когда скорость прохождения воды через трещину достигает значения 0,2 л/час. После этого образец убирают из-под большой емкости и доливают воду вручную до тех пор, пока вода не перестанет просачиваться сквозь трещину. Нижняя поверхность бетонного образца в том месте, где находится трещина, высыхает. В этот момент испытания считаются завершенными.
Таблица 11
Figure imgf000020_0001
На фиг. 1 представлен график снижения скорости фильтрации воды через сквозную трещину в бетоне с добавкой Д-5 (2% от массы цемента) при толщине бетонного образца 35 мм, ширине трещины 0,20-0.25 мм, длине трещины 95 мм, прочности бетона В 22,5; температуре воды 10-1 1° С. Начало эксперимента: 05.08. в 13:00. Завершение эксперимента: 14.08. в 9:00. Время полного самозалечивания трещины: 9 суток.
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 обеспечивает эффект «самозалечивания» сквозных трещин в бетоне. Пример 12.
Воздухововлечение: увеличение содержания воздуха в бетонной смеси с добавкой Д-5 по сравнению с бетонной смесью без добавки (в равноподвижных смесях).
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 10181 и ГОСТ 242 1.
Составы бетона (по ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности»):
Контрольный состав: Цемент ПЦ500Д0 = 300 кг; Песок Мкр2,2 = 860 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Вода = 220 кг; ОК = 15 см.
Основной состав: Цемент ПЦ500Д0 = 300 кг; Песок Мкр2,2 = 860 кг; Щебень гранитный фр. 5-20мм = 1000 кг; Добавка Д-5 = 9 кг; Вода = 160 кг; ОК = 15 см.
Таблица 12
Figure imgf000021_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 позволяет увеличить содержание воздуха в бетонной смеси на 2,6% по сравнению с бетонной смесью без добавки (в равноподвижных смесях).
Пример 13. Проведение коррозионных испытаний стальной арматуры в бетоне с добавкой Д-5.
Целью данных испытаний являлась оценка наличия или отсутствия пассивирующего действия бетона с добавкой Д5 (при максимальной ее дозировке 4% от массы цемента) на стальную арматуру.
Определение влияния добавки Д-5 на защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 2421 1 «Добавки для бетонов. Общие технические требования» и Стандарта СЭВ 4421 «Защита от коррозии в строительстве. Защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре» ускоренным электрохимическим методом. Испытания проводились в НИИЖБ им. А.А. Гвоздева. Метод основан на пассивации арматурной стали в щелочной среде и заключается в оценке защитного действия бетона по отношению к стальной арматуре. О коррозионном состоянии стали судили по характеру анодных поляризационных кривых изменения плотности электрического тока в зависимости от величины потенциала. Данный метод позволяет определить способность бетона, содержащего добавку Д-5, пассивировать сталь как сразу после изготовления железобетонных конструкций, так и в период их эксплуатации.
Для электрохимических испытаний стальной арматуры в бетоне с добавкой Д- 5 были изготовлены бетонные образцы, размером 7x7x14 см, центрально армированные специально подготовленными (отшлифованными и обезжиренными) стальными стержнями диаметром 6 мм и длиной 120 мм. На каждый срок испытаний было изготовлено по 3 образца - близнеца.
При изготовлении бетона использовались: портландцемент ПЦ 500Д0 Белгородского завода, гранитный щебень фракции 5-15 мм и песок кварцевый Мкр = 2,1. Составы бетона без добавки и с добавкой Д-5 приведены в таблице 13.
Таблица 13
Figure imgf000022_0001
Образцы перед испытаниями хранились в течение 28 суток в камере нормального твердения.
Перед снятием поляризационных кривых бетон образцов насыщался водой под вакуумом. Затем торец образца скалывали, обнажая стальной стержень на 1 - 2 см. Место выхода арматуры из бетона изолировали и помещали образец в электрохимическую ячейку. С помощью потенциостата в автоматическом режиме поляризовали образец, измеряя величину силы тока через каждые 50 - 100 MV изменения потенциала.
Согласно методике, испытания проводили в исходном состоянии (т.е. после набора бетоном проектной прочности), затем после 3-х и 6-ти месяцев воздействия 5 на них переменного увлажнения водой и высушивания на воздухе в комнатных условиях по специально подобранному режиму. Результаты, полученные после 6-ти месяцев испытаний приравниваются к 10 годам натурных испытаний.
Коррозионное состояние арматурной стали в бетонных образцах оценивали по плотности тока в соответствии со Стандартом СЭВ 4421
ю Таблица 14
Figure imgf000023_0001
Визуальный осмотр арматурных стержней, извлеченных из бетонных образцов после электрохимических испытаний показал, что поверхность стали чистая, без признаков коррозионных поражений.
15 По полученным результатам можно сделать вывод о том, что введение добавки Д-5 в бетонную смесь в количестве 4% от массы цемента не повлияло на пассивирующую способность бетона по отношению к арматуре. Плотность тока при потенциале + 300т\ и не превышала 1 ,2 мкА/см2 (при допустимом значении 10 мкА/см2). Стационарный потенциал и потенциал пассивации также находятся в зоне
20 пассивного состояния. Таким образом, исходя из результатов электрохимических испытаний стали в бетоне с добавкой Д-5, следует, что данная добавка не является агрессивной по отношению к арматурной стали, т.е. не вызывает ее коррозии и не снижает пассивирующих свойств бетона, как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации. Добавка Д-5 может быть рекомендована для применения в железобетонных конструкциях ответственных сооружений.
Пример 14. Определение влияния добавки Д-5 на прочность сцепления арматуры с бетоном.
Испытания по определению прочности сцепления арматуры с бетоном проводили путем выдергивания арматурного стержня из бетонной призмы сечением 150x150 мм и высотой 100 мм. Составы бетона без добавки и с добавкой Д-5 приведены в таблице 13.
По геометрической оси призм центрально располагается и бетонируется одиночный арматурный стержень диаметром 12 мм, длиной 500 мм. Стержень выступает из бетона с одной стороны на 20 мм, с другой стороны на 380 мм. Призмы армировались проволочным каркасом.
Испытания проводили на разрывной машине P - 100 через 28 суток твердения образцов в нормальных условиях. Испытанию подвергались по 3 образца каждого состава. Результаты испытаний приведены в таблице 15.
Таблица 15
Figure imgf000024_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 увеличивает сцепление бетона с арматурой на 36 % по сравнению с бетоном без добавки. Пример 15. Определение влияния добавки Д-5 на прочность сцепления (адгезию) со старым бетоном.
Для качественной оценки адгезии (сцепление со старым бетоном) использовали метод нормального отрыва ГОСТ 28574. Метод заключается в измерении силы отрыва бетона или цементно-песчаного раствора от бетонной поверхности при помощи приклеенного к бетону с добавкой металлического штампа и динамометра.
Основанием служил бетон марки 350 (В25); добавку вводили в состав цементно-песчаного раствора, наносимого на бетонное основание.
Таблица 16
Figure imgf000025_0001
По полученным результатам можно сделать вывод о том, что использование добавки Д-5 в цементно-песчаном растворе повышает прочность сцепления со старым бетоном почти в 2 раза (в 1 ,88 раза), по сравнению с прочностью сцепления обычного цементно-песчаного раствора без добавки.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Комплексная добавка Д-5 к бетонам, растворам, сухим строительным смесям и цементам, характеризующаяся тем, что содержит следующие компоненты, мас.%: вулканический пепел
сухой суперпластификатор на основе
полиметиленнафталинсульфоната
сульфат натрия природный (тенардит)
бентонитовую глину
PCT/RU2016/000693 2015-10-13 2016-10-11 Комплексная полифункциональная добавка к бетонам и строительных растворам WO2017065646A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015143413 2015-10-13
RU2015143413A RU2015143413A (ru) 2015-10-13 2015-10-13 Комплексная полифункциональная добавка д-5 к бетонам, строительным растворам, сухим строительным смесям и цементам

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017065646A1 true WO2017065646A1 (ru) 2017-04-20

Family

ID=58518453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000693 WO2017065646A1 (ru) 2015-10-13 2016-10-11 Комплексная полифункциональная добавка к бетонам и строительных растворам

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2015143413A (ru)
WO (1) WO2017065646A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110255963A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 河海大学 一种改性类水滑石混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂的制备方法
CN115323857A (zh) * 2021-07-18 2022-11-11 深圳市路桥建设集团有限公司 一种由透水混凝土制备的公交场站地面

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110395937A (zh) * 2019-07-16 2019-11-01 江苏博思通新材料有限公司 一种混凝土抗冻减水剂
CN115417619B (zh) * 2022-08-26 2023-04-18 深圳市粤鑫新材料科技有限公司 一种混凝土内掺型自修复防水剂

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2207995C2 (ru) * 2001-06-21 2003-07-10 Юдович Борис Эммануилович Способ изготовления цемента низкой водопотребности
WO2010042838A2 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 Roman Cement, Llc High early strength pozzolan cement blends
RU2467968C1 (ru) * 2011-03-14 2012-11-27 Роман Ринатович Сахибгареев Комплексная добавка для бетонов, строительных растворов и цементных композитов (варианты) и способ ее изготовления

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2207995C2 (ru) * 2001-06-21 2003-07-10 Юдович Борис Эммануилович Способ изготовления цемента низкой водопотребности
WO2010042838A2 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 Roman Cement, Llc High early strength pozzolan cement blends
RU2467968C1 (ru) * 2011-03-14 2012-11-27 Роман Ринатович Сахибгареев Комплексная добавка для бетонов, строительных растворов и цементных композитов (варианты) и способ ее изготовления

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KASTORNYKH L. I.: "Dobavki v betony i stroitelnye rastvory. Uchebno- spravochnoe posobie, 2-e izdanie. Rostov-na Donu", FENIKS, 2007, pages 140 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110255963A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 河海大学 一种改性类水滑石混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂的制备方法
CN115323857A (zh) * 2021-07-18 2022-11-11 深圳市路桥建设集团有限公司 一种由透水混凝土制备的公交场站地面
CN115323857B (zh) * 2021-07-18 2023-10-20 深圳市路桥建设集团有限公司 一种由透水混凝土制备的公交场站地面

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015143413A (ru) 2017-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Berredjem et al. Mechanical and durability properties of concrete based on recycled coarse and fine aggregates produced from demolished concrete
Hwang et al. Enhancing the durability properties of concrete containing recycled aggregate by the use of pozzolanic materials
Güneyisi et al. Effect of initial curing on chloride ingress and corrosion resistance characteristics of concretes made with plain and blended cements
Moffatt et al. Durability of rapid-strength concrete produced with ettringite-based binders
WO2017065646A1 (ru) Комплексная полифункциональная добавка к бетонам и строительных растворам
Rafiq et al. Influence of cracks on the carbonation resistance of concrete structures
Dhir et al. PULVERIZED-FUEL ASH CONCRETE: CARBONATION-INDUCED REINFORCEMENT CORROSION RATES.
Mohammed et al. Marine durability of 30-year old concrete made with different cements
Kohail et al. The efficiency of chloride extraction using un-galvanized steel anode
Manhanga et al. The investigations on properties of self-healing concrete with crystalline admixture and recycled concrete waste
BR112018009232B1 (pt) Composição de concreto vertível e curável compreendendo nitrato de cálcio, uso de nitrato de cálcio em concreto reforçado com aço para obter uma elevada resistência à carbonatação, sólido de concreto reforçado com aço e método para produzir o mesmo
Backus et al. Combined chloride and carbon dioxide ingression in concrete exposed to cyclic wetting and drying
Munn et al. Performance and compatibility of permeability reducing and other chemical admixtures in Australian concretes
Kabus et al. Estimation of corrosion resistance of modifying concrete in a solution of sulfuric acid
Hooton et al. Evaluation of modifications to the ASTM C672 deicer salt scaling test for concrete containing slag cement
Bhunia et al. A Study on Effect of Carbonation on the Properties of Concrete
Nagataki Antiwashout admixtures for underwater concrete
Lakshmi Narayanan et al. Study of corrosion of steel bars in Ggbs based geopolymer concrete
EP3732146B1 (en) Calcium sulfoaluminate cement composition with improved corrosion resistance
Imbin et al. Performance of concrete grout under aggressive chloride environment in Sabah
Sørensen et al. Chloride penetration into concrete—comparison of results from field exposure tests and laboratory tests
Madlangbayan et al. Corrosion behavior of steel bar in chloride contaminated mortars with fly ash
Alfarra Mechanical behaviour of masonry assemblages built with mortar containing anti-freeze admixtures subject to sub-freezing curing temperatures
Goda et al. ASR resistance of concrete member using blast furnace slag based on gel fluorescence method
Özelmaci An experimental investigation on the effect of water/cement ratio on the compressive strength of ready mixed concrete designed by chemical admixture and different cements

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16855837

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16855837

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1