Арболитобетон. Проектирование состава тяжелого бетона. Подбор состава легкого бетона

Расчет состава тяжелого бетона с химической добавкой УПБ

Мелассная упаренная последрожжевая барда УПБ – смесь гумусовых веществ и минеральных солей, отход производства при изготовлении кормовых дрожжей. Густая сиропообразная темно-коричневая жидкость с запахом жженого сахара, плотностью 1,23…1,24 г/см³.

УПБ относится к пластифицирующим добавкам (ПД). ПД представляют собой полярные соединения углеводородного радикала, обладающего гидрофобными свойствами, и поляризующей группы с гидрофильными свойствами и с зарядом в зависимости от рН среды. При отрицательном заряде добавки становятся катионоактивными, которые чаще всего и применяются на производстве.

Действие ПД сводится в основном к уменьшению вязкости цементного теста в бетонных и растворных смесях. [Афанасьев целуйко]

Цемент в шестимесячном возрасте связывает до 10% воды, даже при полной гидратации цемента количество связанной воды доходит только до 20%. Между тем, количество воды необходимое для получения удобоукладываемой смеси значительно выше указанных величин. Ориентировочное ее должно быть 45…65% от массы цемента в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси и вида применяемого цемента и заполнителей.

Таким образом, примерно четверть воды затворения вступает в химическое взаимодействие с цементом. Столько же воды находится в физически связанном состоянии с цементом, остальное количество (до 50%) воды необходимо для обеспечения удобоукладываемости смеси.

Известно, что для повышения прочности и долговечности бетона необходимо уменьшать содержание воды в бетоне, а для повышения удобоформуемости бетонной смеси, обеспечивающей ее плотную и однородную укладку, увеличивать. Это противоречие в технологии бетона решается путем разработки и внедрения мероприятий, обеспечивающих получение смесей требуемой удобоукладываемости в соответствии с принятым способом формования.

Механизм действия. Являясь разжижителями и высокоэффективными пластификаторами бетонных и растворных смесей, ПД позволяют при прочих равных условиях в несколько раз повысить подвижность таковых против исходных, не вызывая при этом снижения прочности бетона или раствора при сжатии.

Пластифицирующий эффект определяется также изменением воды сольватных оболочек частиц новообразований цемента. При адсорбции ПАВ на поверхности твердой фазы количество воды сольватных оболочек уменьшается, а количество свободной воды возрастает. Это ведет к улучшению реологических характеристик смеси, но несколько замедляет процессы структурообразования и твердения цемента.

УПБ относится к среднепластифицирующим добавкам (III группа пластифицирующих добавок) повышающим подвижность смесей от П1 до П3 (от 2…4 см до 10…15 см) без снижения прочности бетона. III группа ПД – это модифицированные (очищенные и практически не содержащие сахаров) лигносульфаты.

Среднепластифицирующие добавки – это вещества гидрофильного типа, которым относятся такие широко применяемые органические продукты, как лигносульфонаты, некоторые эфиры и другие вещества, каждая молекула которых содержит значительное число функциональных групп разной полярности, перемежающихся с неполярными радикалами.

При адсорбировании на частицы цемента не все полярные полярные группы таких ПАВ обращены в сторону твердой фазы, некоторые наименее «фильные» из них, как и не полярные органические радикалы, обращены наружу. Такое адсорбционное покрытие влияет прежде всего на исходную фазу – зерна цемента. Хотя сама пленка может быть моно- или бимолекулярной (в зависимости от дозировки пластификатора), но за счет дальнодействующих вандерваальсовых сил она удерживает вблизи себя достаточно толстый слой воды. По этой причине между твердыми частицами создается гидродинамическая смазка, обеспечивающая снижение коэффициента внутреннего трения. Вместе с этим, благодаря физической адсорбции в устьях микрощелей и микротрещин клинкерной части цемента, происходит сглаживание шероховатостей микрорельефа зерен, что также способствует пластификации бетонной смеси.

Весьма важной особенностью гидрофильных ПАВ является их пептизирующее (диспергирующее) действие. Пептизация заключается в разделении агрегатов на первичные частицы под влиянием раздвигающего действия активной поверхности цементных частиц в процессе гидратации и гидролиза, что в свою очередь ускоряет взаимодействие цемента с водой и уменьшает количество непрореагировавшего клинкерного материала.

Модифицирующее действие ПАВ приводит к замедлению роста зародышей кристалликов новообразований в результате образования на их поверхности адсорбционных слоев. Замедлении роста отдельных зародышей вызывает увеличение общего их числа, т.е. дисперсность кристаллических продуктов гидролиза и гидратации цемента значительно увеличивается, что может оказывать положительное влияние на плотность формирующей структуры, деформативную способность цементного камня и предельную растяжимость бетона.

При адсорбции ПАВ на центрах кристаллизации алюминий содержащих фаз происходит их стабилизация, заключающаяся в уменьшении скорости роста и накоплении большого количества мельчайших частиц новообразований, т.е. дисперсность возникающих структур твердения при введении повышенных концентраций ПАВ возрастает.

          Таким образом, добавки ПАВ (УПБ), вводимые в небольших количествах – 0,15…0,25%[ПособиеДобавки], замедляют процессы гидратации твердения цемента, прежде всего вследствие экранирования его зерен адсорбционными слоями [Касторный].

Способ корректировки исходного состава бетонной смеси при введении добавки УПБ:

1.  Без уменьшения расхода цемента и воды: повышение подвижности