|
ООО «Предприятие Мастер Бетон» | |
НИИЖБ и Центр Модифицированных Бетонов
представляет
Модифицированные бетоны с высокими эксплуатационными свойствыми
2. Влияние модификаторов серии МБ на свойства бетонов и бетонных смесей
2.1. Свойства бетонов
Прочность и
деформативностьПрименение модификаторов МБ позволяет получать на обычных материалах (цементе и заполнителях) высокопрочные (классы В45…В60) и сверхвысокопрочные (выше класса В60) бетоны [3, 4, 9, 10, 11].
На рис.4 на примере бетона с МБ-01 показан достижимый уровень прочности при сжатии в зависимости от содержания цемента, модификатора и воды.
Рис. 4
Прочность бетона с MБ-01 при сжатии в 28 суток нормального твердения
Кинетика твердения, естественно, зависит от температуры выдерживания бетона (рис.5). Низкая положительная температура (+3…5°С), замедляет кинетику в начальной стадии, но несущественно отражается на «марочной» прочности (в 28 сут.) впоследствии. В условиях нормальной температуры (+20°С) достаточно высокая прочность может быть достигнута в суточном возрасте, что позволяет обеспечить раннюю распалубку и нагружение конструкций. Повышенная температура (+40…42°С) значительно ускоряет твердение, позволяя достигать более высокой ранней прочности бетона [14, 45].
Рис. 5
Кинетика твердения бетона с МБ-01 при различных температурах
(Цемент = 480 кг/м3; MБ-01 = 48 кг/м3; В/Ц = 0.32)
Кинетика твердения в поздние сроки несущественно отличается от обычных бетонов и может прогнозироваться по аналогии с бетонами, содержащими микрокремнезем, золу-уноса и суперпластификатор [13…24].
Информация о степени эффективности различных типов модификатора МБ, которая оценивалась по критерию прочности при сжатии бетонов одинакового состава, приведена на рис.6 [8, 52].
Рис. 6
Сравнительная эффективность разных типов модификаторов по влиянию на
прочность (Ц=350 кг/м3; В/Ц=0.42; ОК=16-18 см)
Нормативные деформативные характеристики бетонов с МБ классов до В60 (прочность на сжатие до 80 МПа), в том числе усадка и ползучесть, соответствуют действующим СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» и СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы» [9, 12].
Бетоны с МБ классов выше В60 отличаются повышенным модулем упругости и высокими значениями коэффициента призменной прочности (0.75…0.80). Верхняя граница микротрещинообразования сближается с призменной прочностью [9, 10, 11].
Относительные деформации усадки и ползучести таких бетонов сравнительно небольшие и стабилизируются в возрасте около 70-100 сут. Общая тенденция на примере бетонов с МБ-01 выражена на рис.7.
Рис. 7
Деформации усадки (esr ) и меры ползучести (С) для бетонов классов В60-В80 с модификатором МБ-01 при s/Rb=0.3
ПроницаемостьБетоны с модификаторами МБ обладают низкой проницаемостью для воды, газов, ионов хлора [25]. Следует отметить, что влияние МБ на структуру цементного камня и проницаемость бетона может прогнозироваться по аналогии с бетоном, содержащим микрокремнезем, золу-уноса и суперпластификатор [8, 26, 27, 28].
Общие тенденции изменения проницаемости на примере бетона с модификатором МБ-01 в зависимости от вида проникающего агента приведены на рис.8 [45].
Рис. 8
Проницаемость бетонов с МБ-01 (Цемент=400 кг/м3; В/Ц=0.38)
Сравнительная степень эффективности различных типов модификатора МБ по критерию проницаемости бетонов одинакового состава показана на рис.9 [8, 52].
Рис. 9
Сравнительная эффективность разных типов модификаторов по влиянию на
проницаемость (Ц=350кг/м3; КЭ 30-04=0.5 кг/м3; В/Ц=0.42; ОК=16-18 см)
СульфатостойкостьМодификаторы бетона типа МБ-01 и МБ-30С, введенные в состав бетонной смеси, приготовленной на обычном среднеалюми-натном портландцементе, обеспечивают сульфатостойкость бетона на том же уровне, как у бетона, приготовленного на низкоалюминатном (сульфатостойком) портландцементе.
Сравнительная сульфатостойкость на примере бетонов с МБ-01 на обычном портландцементе и бетонов на сульфатостойком и обычном цементе без модификатора приведена на рис.10.
Рис. 10
Относительные деформации бетонов при выдерживании в 5%-ном растворе
сульфата натрия (Ц=350кг/м3; В/Ц=0.42; ОК=16-18 см)
Стойкость при
воздействии
растворов
кислотПрименение модификаторов МБ-01 или МБ-30С повышает стойкость бетонов в условиях воздействия на них кислых сред. Растворы кислот с рН>3.0, классифицирующиеся как средне- и слабоагрессивные среды по отношению к бетону с маркой по водонепроницаемости W8 (СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии»), являются неагрессивными по отношению к бетону, приготовленному с МБ-01 или МБ-30С и имеющему марку по водонепроницаемости W16 и выше.
Следует отметить, что в ряде случаев при рН агрессивной среды не ниже 3, за счёт применения модифицированных бетонов можно отказаться от так называемой «вторичной» защиты конструкций (оклеечной, обмазочной и прочей изоляции).
В таблице 1 приведена информация о степени агрессивности среды по отношению к бетону с МБ-01 в сравнении с «особоплотным» бетоном (марка W8 по СНиП 2.03.11-85) и показана необходимость во «вторичной» защите [45].
Таблица 1 pH Степень агрессивности Необходимость во «вторичной»
защитедля бетонов
марки W8 («особоплотные» по СНиП)для бетонов марки
W16 с МБ-01для бетонов
W8для бетонов
W16 с МБ-012.0… ниже 3.0
3.0… ниже 3.5
3.5… ниже 4.0сильноагрессивная
среднеагрессивная
слабоагрессивнаясреднеагрессивная
неагрессивная
неагрессивнаяда
да
дада
нет
нет
примечание: Степень агрессивности кислой среды по отношению к бетонам распространяется на неорганические кислоты с рН>2.0 и органические кислоты с рН>3.0.
Характеристики бетона: Ц=480 кг/м3; МБ-01=50 кг/м3; В/Ц=0.32; ОК=16-18 см.
Взаимодействие
щелочей цемента
с кремнеземом
заполнителяПрисутствие модификаторов бетона типа МБ-01, МБ-30С или МБ-50С в составе бетонной смеси препятствует взаимодействию щелочей цемента с реакционноспособным кремнеземом заполнителя. Стойкость модифицированных бетонов к коррозии, связанной с указанным взаимодействием, аналогична стойкости бетонов с микрокремнеземом, золой-уноса и суперпластификатором [13, 17, 24, 29].
Срвнительная степень расширения образцов на примере мелкозернистого бетона с МБ-01, приготовленного на высокощелочном цементе и песке, содержащем реакционноспособный кремнезем, представлена на рис.11.
Рис. 11
Влияние МБ-01 на расширение образцов-призм, приготовленных на высоко-
щелочном цементе и песке, содержащем реакционноспособный кремнезем
(Ц=500 кг/м3; Na2O+K2O=1.0%)
Пассивирующая
способность
по отношению к
арматурной сталиПри дозировках модификаторов серии МБ не выше 20% от массы цемента бетоны обладают надежной пассивирующей способностью по отношению к стали, что обеспечивает коррозионную стойкость всех видов стальной арматуры без ингибиторов коррозии при относительной влажности газовоздушной среды 65…95% [13, 17, 30].
При дозировках МБ выше 20% от массы цемента надежная пассивирующая способность бетона при той же влажности среды обеспечивается за счет дополнительного введения ингибиторов [30].Бетоны с модификаторами серии МБ без воздухововлекающих или газообразующих добавок обычно имеют марку по морозостойкости на уровне F200-F300.
Однако, с применением МБ возможно получение и более морозостойких бетонов с одновременным обеспечением высокой прочности и непроницаемости [31, 32, 41, 44]. Для получения высокоморозостойких бетонов (с марками по морозостойкости F600-F1000, или F200-F400 для дорожного бетона) следует соблюдать следующие условия:
применять портландцемент с минеральными добавками в количестве не более 5% (марки Д0 и Д5 по ГОСТ 10178-85);
назначать дозировку модификатора в количестве 10-11% от массы цемента;
дополнительно к МБ применять добавки структурообразующего действия (СНВ, ЩСПК, эмульсия КЭ 30-04 и т.д.) с выбором их оптимальных дозировок.
На рис.12 приведена тенденция изменения морозостойкости бетонов с МБ-01 класса В60 в зависимости от присутствия в составе бетонной смеси добавок структурообразующего действия [32, 45].
Рис. 12
Морозостойкость высокопрочных бетонов с МБ-01 без структурообразующих
добавок и с добавками СНВ и КЭ 30-04
(Цемент=480 кг/м3; МБ-01=48 кг/м3; В/Ц=0.32; ОК=18-20 см)
Информация о степени эффективности различных типов модификатора МБ по влиянию на морозостойкость бетонов одинакового состава приведена на рис.13 [52].
Рис. 13
Сравнительная эффективность разных типов модификаторов по влиянию на
морозостойкость бетонов (Ц=350 кг/м3; КЭ 30-04=0.5 кг/м3; В/Ц=0.42; ОК=16-18 см)
Кинетика
тепловыделенияПри проектировании и возведении массивных монолитных конструкций с модулем поверхности (отношением площади поверхности к объему) менее 3 следует учитывать, что кинетика тепловыделения бетонов с МБ отличается от обычных бетонов.
На рис.14 приведена общая тенденция изменения температуры при твердении бетонов, которая свидетельствует о том, что максимальная температура саморазогрева бетонов со всеми типами модификаторов серии МБ при твердении в нормальных условиях, как правило, не превышает +60°С. Однако следует учитывать, что общее количество тепла, выделенного бетоном с МБ при его твердении, равно количеству тепла, выделяемого обычным бетоном.
Рис. 14
Температура гидратации цементных систем с одинаковым количеством вяжущего
(Ц+МБ) при твердении в нормальных условиях (Ц+МБ=460 кг/м3; В/(Ц+МБ)=0.4)
НИИЖБ
Центр Модифицированных Бетонов
109428, Москва, ул. 2-я Институтская, 6
Тел.: (095) 171-0573, 174-7635, 174-7629, 174-7606
Факс: (095) 174-7591
Е-mail: mb@niizhb-fgup.ru
