Вопрос ускорения твердения в ремонтных составах актуален в связи со сложными условиями производства работ, сжатыми сроками, воздействиями агрессивной среды, например, в случае ремонта конструкций гидротехнических сооружений или тоннелей метрополитена.
Одним из методов ускорения твердения цементных растворов является применение быстротвердеющих вяжущих [1].
Сульфоалюминатное быстротвердеющее вяжущее (СВБ) — это быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, которое получается в результате помола обожженной до плавления или спекания сырьевой смеси, которая состоит преимущественно из бокситов и известняков. Важной особенностью СВБ является преобладание в нём низкоосновных алюминатов кальция. На сегодняшний день сульфоалюминатный цемент производится во разных странах многими способами из различного сырья, поэтому химический состав его колеблется в очень широких пределах. Главными окислами в сульфоалюминатных цементах являются Al 2 O 3 , CaO, SiO 2 и SO 3 ; в качестве второстепенных TiO 2 , MgO и др.
В данном исследовании предлагается рассмотреть влияние СВБ на прочностные характеристики цементного раствора и сроки схватывания цементного теста.
В качестве исходных материалов для проведения эксперимента были выбраны следующие материалы:
1) Цементное вяжущее. ЦЕМ I 42,5Н — портландцемент бездобавочный класса прочности на сжатие 42,5, нормальнотвердеющий (производитель — АО «Евроцемент групп»)
2) Мелкий заполнитель — песок кварцевый средней крупности нормального гранулометрического состава. Основные характеристики данного песка определялись по ГОСТ 8735–88 [2] и приведены в таблице 1.
Таблица 1
Основные характеристики используемого песка
|
Показатель |
Значение |
|
Модуль крупности |
2,2 |
|
Насыпная плотность, кг/м3 |
1551 |
|
Плотность зерен, кг/м3 |
2662 |
|
Содержание пылеватых и глинистых частиц, % |
1,3 |
3) Вода затворения. Использовалась водопроводная вода с показателем
pH = 6,5–8,0, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732–2011 [3]
4) Сульфоалюминатное быстротвердеющее вяжущее СВБ-50 производства АО «Подольск-Цемент»
5) Формиат кальция (ФК) — порошок, используемый в качестве ускорителя твердения в сухих ремонтных смесях.
В данной работе проверялись следующие физико-механические свойства раствора:
1) Прочность на сжатие R сж , МПа
2) Прочность при изгибе R изг , МПа
Для проверки прочностных свойств изготавливались три растворных смеси с соотношением песка и цемента (Ц:П) равном 3:1.Были изготовлены образцы балочки 40х40х160 с В/Ц = 0,45. Составы испытываемых растворных смесей приведены в таблице 2.
Таблица 2
Составы растворных смесей
|
№ п/п |
Добавка |
Расход материалов кг/м 3 |
||||
|
Ц |
П |
В |
СВБ |
ФК |
||
|
1 |
- |
483,3 |
1450 |
217 |
0 |
0 |
|
2 |
ФК 1,5 % |
483,3 |
1450 |
217 |
0 |
7,2 |
|
3 |
ФК 2,5 % |
483,3 |
1450 |
217 |
0 |
14,5 |
|
4 |
СВБ 10 % |
435,0 |
1450 |
217 |
48,3 |
|
|
5 |
СВБ 20 % |
386,6 |
1450 |
217 |
96,7 |
|
|
6 |
СВБ 30 % |
338,3 |
1450 |
217 |
145,0 |
|
|
7 |
СВБ 50 % |
241,7 |
1450 |
217 |
241,6 |
|
Состав 1 бездобавочный. Составы 2,3 с формиатом кальция в разных дозировках сверх вяжущего. Составы 4, 5, 6, 7 с СВБ в качестве замены части портландцемента.
Определение прочности раствора по образцам-балочкам согласно ГОСТ 5802 [4] В ранние сроки через 6 часов, 24 часа, 7 суток получены результаты по прочности при сжатии. Данные сведены в таблицу 3
Таблица 3
Динамика набора прочности на сжатие мелкозернистых бетонов
|
№ п/п |
Добавка |
Прочность при сжатии МПа, через ч/сут |
||
|
6 ч |
24 ч |
7 сут |
||
|
1 |
- |
0 |
33,5 |
86,4 |
|
2 |
ФК 1,5 % |
0 |
30,9 |
88,6 |
|
3 |
ФК 2,5 % |
0 |
34,1 |
91,2 |
|
4 |
СВБ 10 % |
2,0 |
30,8 |
74,5 |
|
5 |
СВБ 20 % |
2,6 |
32,1 |
73,3 |
|
6 |
СВБ 30 % |
6,8 |
11,0 |
63,1 |
|
7 |
СВБ 50 % |
11,4 |
23,6 |
48,8 |
Наибольшую прочность в самые ранние сроки показывают составы с СВБ. Наименьшая прочность через 6 часов у составов с формиатом кальция и контрольного бездобавочного состава. У составов с СВБ 30 % и СВБ 50 % наблюдается падение прочности на 67 и 30 % соответственно в возрасте 24 часа и падение прочности на 27 и 44 % соответственно в возрасте 7 суток
Через 6 часов, 24 часа, 7 суток получены результаты по прочности при изгибе. Данные показаны в таблице 4
Таблица 4
Динамика набора прочности при изгибе мелкозернистых бетонов
|
№ п/п |
Добавка |
Прочность при растяжении на изгиб МПа, через ч/сут |
||
|
6 ч |
24 ч |
7 сут |
||
|
1 |
- |
0 |
6,09 |
7,97 |
|
2 |
ФК 1,5 % |
0 |
5,08 |
6,80 |
|
3 |
ФК 2,5 % |
0 |
5,00 |
6,48 |
|
4 |
СВБ 10 % |
0,47 |
5,31 |
6,64 |
|
5 |
СВБ 20 % |
0,48 |
5,08 |
6,72 |
|
6 |
СВБ 30 % |
1,33 |
2,31 |
5,86 |
|
7 |
СВБ 50 % |
2,50 |
4,22 |
5,39 |
Наибольшую прочность в самые ранние сроки показывают составы с СВБ. Наименьшая прочность через 6 часов у составов с формиатом кальция и контрольного бездобавочного состава. У составов с СВБ 30 % и СВБ 50 % наблюдается падение прочности на 62 и 31 % соответственно в возрасте 24 часа и падение прочности на 26 и 32 % соответственно в возрасте 7 суток
Дополнительно было проведено исследование влияние СВБ на сроки схватывания цементного теста нормальной густоты. Испытания проводились по стандартной методике на приборе Вика. Результаты приведены в таблице 5.
Таблица 5
Сроки схватывания и нормальная густота цементного теста
|
Состав вяжущего |
Нормальная густота, % |
Сроки схватывания, час — мин |
|
|
начало |
конец |
||
|
портландцемент бездобавочный ЦЕМ I 42,5Н: 100 % |
28,5 |
1–40 |
2–45 |
|
ЦЕМ I 42,5Н: 100 % + ФК: 2,5 % |
30,0 |
1–20 |
2:20 |
|
ЦЕМ I 42,5Н: 50 % + СВБ: 50 % |
33,0 |
0–09 |
0–15 |
Из таблицы 5 видно, что и формиат кальция, и СВБ значительно увеличивают нормальную густоту. Но СВБ в дозировке 50 на 50 % с цементом сильно сокращает сроки схватывания, что снижает технологичность его применения.
Литература:
- Рецептурный справочник по сухим строительным смесям / В. И. Корнеев, П. В. Зозуля, И. Н. Медведева [и др.]. — 2. — Санкт-Петербург: Квинтет, 2010. — 318 c. — Текст: непосредственный.
- ГОСТ 8735–88. Песок для строительных работ. Методы испытаний. — Взамен ГОСТ 8735–75; введ. 30–06–1989. — Москва: Стандартинформ, 2006. — 23 с.
- ГОСТ 23732–2011. Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия. — Взамен ГОСТ 23732–79; введ. 01–10–2012. — Москва: Стандартинформ, 2019. — 4 с.
- ГОСТ 5802–86. Растворы строительные. Методы испытаний. –; Введён впервые. 01–07–1986. — Москва: Стандартинформ, 2018. — 19 с.
