Магистр технических наук
Доктор технических наук, профессор
Адрес для переписки: Батяновский Эдуард Иванович – Белорусский национальный технический университет ул. Я. Колоса, 12, 220013, г. Минск. Тел.: +375 17 265-95-87 tbsm@bntu.by
Address for correspondence: Batyanovskiy Eduard I. – Belаrusian National Technical University, 12 Ya. Kolasa str.,
220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 265-95-87 tbsm@bntu.by
В статье приведены результаты исследований, направленных на разработку новой полифункциональной добавки в бетон, обеспечивающей повышение темпа и уровня роста его прочности при снижении энергетических затрат на ускорение процесса твердения, как базы для снижения энергоемкости производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Экспериментально выявлено рациональное соотношение компонентов полифункциональной добавки от массы цемента: суперпластификатор на основе поликарбоксилатных смол (например, «Стахемент 2000» или «Реламикс ПК») ‒ 0,5 %, ультрадисперсный микрокремнезем (SiO2) ‒ 1,0 %, сульфат натрия (Na2SO4), ускоритель твердения ‒ 0,5 %, сульфат алюминия (Al2(SO4)3), уплотняющий структуру добавки, ‒ 0,25 %. Перечисленные компоненты обеспечивают наибольший рост прочности цементного камня и конструкционного тяжелого бетона. Результаты дериватографического и рентгенофазового анализов показывают, что рост прочности базируется на образовании мелкокристаллической формы низкоосновных кристаллогидратов силикатной группы CSH, дополняющей традиционно формирующиеся при реакции трех- и двухкальциевого силиката цемента с водой ‒ C2SH, а также на увеличении количества новообразований за счет реакции Ca(OH)2 с аморфным SiO2 и эттрингита 3CaO × Al2O3 × 3CaSO4 × 32H2O, образующегося за счет реакций с алюминатами цемента вещества ускоряюще-уплотняющего компонента добавки, что в совокупности обеспечивает рост плотности и прочности цементного камня. В бетоне эффект дополняется упрочнением зоны контакта поверхности заполнителя с цементным камнем за счет реакции между Ca(OH)2 и SiO2. Эти эффекты подтверждены ростом (до 38 %) химически связанной цементом воды в присутствии полифункциональной добавки в пробах цементного камня, характеризовавшегося наибольшей прочностью. С использованием стандартизованных методик испытаний экспериментально подтверждена эффективность полифункциональной добавки, выразившаяся в росте качественных характеристик и свойств конструкционного тяжелого бетона: прочности на сжатие – до 40–60 %, в растяжении при изгибе – до 15, снижении усадки – до 50 % и водопоглощении – в 1,5–2 раза, росте морозостойкости с марки F250 до F500, водонепроницаемости с W6–W8 до W20.
The paper presents results of research aimed at developing a new semi-functional concrete additive that provides an increase in rate and level of its strength growth while reducing energy costs to accelerate hardening process, as a basis for reducing energy intensity in manufacturing of concrete and reinforced concrete products and structures. Experimentally a rational ratio of components for a polyfunctional additive has been found of mass cement: a superplasticizer based on polycarboxylate resins (for example, “Stachement 2000” or “Relamiks PC”) – 0.5 %, ultradispersed microsilica (SiO2) – 1.0 %, sodium sulfate (Na2SO4), hardening accelerator – 0.5 %, aluminum sulfate (Al2(SO4)3), sealing additive structure ‒ 0.25 %. The mentioned components ensure the largest increase in strength of cement stone and structural heavy concrete. Results of derivatographic and X-ray phase analyses have shown that strength growth is based on formation of a fine-crystalline form of low-base crystalline silicates of CSH-silicate group, which complements traditionally formed C2SH by the reaction of threeand two-calcium silicate cement with water, as well as it is based on an increase in the number of neoplasms due to the reaction of Ca(OH)2 with amorphous SiO2 and ettringite 3CaO × Al2O3 × 3CaSO4 × 32H2O, being formed due to reactions with cement aluminates these are accelerating-compacting additive components, that in total provides an increase in density and strength of cement stone. While having the case with concrete, the effect is complemented by hardening the zone of contact between aggregate surface and cement stone due to the reaction between Ca(OH)2 and SiO2. These effects have been confirmed by growth (up to 38 %) of water which is chemically bound with cement in presence of a multifunctional additive in samples of cement stone, which is characterized by the largest strength. While using standardized testing methods, effectiveness of a multifunctional additive has been experimentally confirmed and it has been expressed in growth of quality characteristics and properties of structural heavy concrete: compressive strength – up to 40–60 %, flexural strength – up to 15 %, reduction of shrinkage – up to 50 % and water absorption – by 1.5–2 times, increase in frost resistance from brand F250 to F500, water resistance – from W6–W8 to W20.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.