Обычно присадку выбирают по действию и потребностям – после тщательного изучения свойств конкретной добавки выбирают ту, что отвечает условиям и требованиям. В особых случаях обращаются к специалистам.

• В конструкциях с ненапрягаемой арматурой сечением больше 5 миллиметров можно применять любые добавки, кроме тех, что вызывают коррозию.
• Если сечение арматуры меньше 5 миллиметров, нельзя применять ХК, НН и ХК.
• Когда есть выпуск арматуры и закладные элементы, а сталь без защиты, подойдут НКМ, П, НН, НК, СН. При условии наличия у стали комбинированного покрытия запрещено использовать ХК и НН.
• При условии эксплуатации с постоянным погружением бетонной конструкции используют все типы добавок.
• СН, НК, НКМ, НН подходят для условий переменного влияния на конструкцию агрессивных вод.
• Для конструкции, эксплуатируемой в агрессивной газовой среде постоянно, не применяют ХК.

Противоморозные добавки в бетон позволяют проводить работы в любых условиях без ущерба качеству и прочности монолита. При условии верного выбора присадки и соблюдения технологии удается добиться высоких результатов.

Противоморозные добавки в бетон и раствор

Компания «БалтМонолитСтрой» обладает значительным опытом по применению  добавок в бетон и раствор, производства Master Builders Solutions. Мы сотрудничаем со многими производителями товарного бетона на территории СЗФО. Квалифицированные специалисты-технологи нашей Компании готовы предложить Клиентам технические консультации, помощь в выборе добавок и подборе состава бетона. По всем вопросам, касающимся применения продукции, обращайтесь, пожалуйста, в офис нашей Компании +7 (812) 309-71-79.

Введение противоморозных добавок — технологически наиболее простой, удобный и экономически выгодный способ зимнего бетонирования. Они нашли широкое применение при строительных работах  в условиях температуры наружного воздуха и грунта ниже +5°С и минимальной суточной температуре ниже 0 вплоть до -30°С.

Роль таких добавок заключается, в основном, в активизации процесса гидратации цемента, вызывающей ускоренное образование гелей. При растворении добавки для зимнего бетонирования происходит не простое распределение ее частиц (молекул или ионов) по всему объему воды, а их химическое взаимодействие с молекулами воды. В результате реакции образуются сольваты (соединения частиц растворенной добавки) с молекулами воды, что приводит к понижению температуры замерзания воды.

Добавки для зимнего бетонирования по своему назначению можно разделить на 2 группы:

• непосредственно противоморозные добавки
• и комплексные добавки с пластифицирующим эффектом.

Новой редакция ГОСТ 24211-2008 также предусматривает разделение противоморозных добавок на добавки для «холодного» и «теплого» бетона и раствора. 

Подробнее о продукции

Специалистами бренда Master Builders Solutions разработаны эффективные  решения для бетонированием в зимних условиях. Например, MasterPozzolith 501 HE – противоморозная «монодобавка», обеспечивающая сохранение свойств бетонной смеси при температурах окружающего воздуха до -30 0С.

Комплексные модификаторы противоморозного действия – MasterRheobuild 181 A и MasterGlenium 150, обеспечивают бетонной смеси лучшую удобоукладываемость при сниженном содержании воды и , одновременно, предотвращают замерзание бетонной смеси при температурах окружающего воздуха до -25 0С.

Добавки производителя Master Builders Solutions позволяют снизить температуру замерзания воды в бетоне, произвести укладку бетонной смеси при отрицательной температуре вплоть до — 30 0 С, предотвратить разрушения внутренней структуры бетона, а также, за счет сбалансированного соотношения компонентов, обеспечить в установленные сроки необходимую прочность бетона. Более того, применение специальных добавок Master Builders Solutions позволяет существенно снизить материальные и энергетические затраты и гарантированно получать бетоны с уплотненной структурой и с заданными проектными свойствами.

Добавки в бетон для холодной погоды

Бетон лучше всего твердеет при температуре выше 50 ° С. ° F. Когда температура окружающей среды недостаточно высока, необходимо предпринять дополнительные меры для обеспечения полной прочности бетона. Часто используются добавки в бетон, ускоряющие гидратацию.

Холодная погода и бетон

Американский институт бетона определяет бетон для холодной погоды как «период, когда средняя дневная температура окружающей среды ниже 40 ° F (5 ° C) более 3 дней подряд.”

При понижении температуры экзотермические реакции, гидратирующие цемент и превращающие его в твердый, прочный бетон, значительно замедляются. Это может означать длительные задержки в проектах, поскольку вы ждете, пока бетон застынет. Кроме того, когда цемент замерзает, он расширяется и создает опасное давление на смесь. Это может значительно ослабить окончательно затвердевший бетон. При укладке бетона в холодную погоду важно принять необходимые меры, чтобы ускорить время отверждения и предотвратить вредное воздействие замерзания.Добавки могут быть эффективным решением.

Что такое добавки?

Добавки — это специальные ингредиенты, добавляемые в бетон помимо цемента, воды и заполнителя. Они используются для изменения и улучшения свойств бетона. Эти добавки часто используются для обеспечения качества бетона в неидеальных условиях (например, в холодную погоду)

Большинство добавок выпускаются в жидкой форме, готовой к употреблению, и добавляются в бетон на заводе или на стройплощадке. Некоторые добавки, такие как пигменты, расширительные агенты и вспомогательные средства для перекачивания, используются только в очень малых количествах.Эти добавки обычно дозируются вручную из заранее отмеренных емкостей.

Эффективность добавки зависит от нескольких различных факторов, таких как: тип и количество цемента, содержание воды, время перемешивания, осадка, температура бетона и температура окружающей среды.

Добавки в бетон для холодной погоды

Следующие добавки помогают бетону быстро затвердеть и достичь необходимой прочности в холодную погоду:

• • Ускорители — Добавки хлорида кальция являются наиболее распространенным типом ускорителей и используются для ускорения процесса отверждения за счет увеличения скорости гидратации цемента.Количество добавляемой в цементную смесь будет зависеть от условий окружающей среды. Нехлоридные ускорители используются в ситуациях, когда добавление хлорида кальция запрещено.
  • Воздухововлекающие агенты — Воздухововлекающий состав повышает устойчивость бетона к повреждениям от замерзания и оттаивания. Воздухововлекающие агенты создают в цементной смеси миллионы крошечных пузырьков. Эти пузыри помогают бороться с дополнительным давлением, создаваемым отрицательными температурами в цементном тесте; они создают дополнительный объем, чтобы приспособиться к расширяющейся природе льда.
  • Суперпластификаторы — Это высокотехнологичные восстановители воды. Суперпластификаторы могут снизить влажность бетонной смеси на 10-30%. Поскольку эта добавка позволяет цементу сохранять удобоукладываемость, это отличный вариант, когда все же предпочтительнее легко укладываемый бетон. Эффект, однако, длится всего около 45 минут, поэтому проекты должны быть запланированы соответствующим образом.

  Прочие меры предосторожности при работе с бетоном в холодную погоду

  Помимо добавления добавок для холодной погоды, вот еще несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы помочь сохранить прочность бетона при укладке цемента при низких температурах:

  • Разморозьте землю. Используйте обогреватели или одеяла с подогревом, чтобы оттаять поверхности, на которые будет заливаться бетон.Заливка бетона на мерзлую землю быстро охладит бетон до температуры ниже идеальной. Использование нагревателя для подготовки поверхностей предотвратит слишком быстрое охлаждение или замерзание и поможет поддерживать необходимые реакции.
  • Используйте горячую воду в цементной смеси. Как правило, вы должны стремиться к тому, чтобы температура бетонной смеси была 65 ° F или выше в зимние месяцы. Горячая вода поможет вам достичь этой температуры.
  • Используйте дополнительный цемент — Добавление дополнительного цемента в вашу смесь (обычно дополнительные 100 фунтов на кубический ярд) приведет к более быстрой гидратации вашего бетона.
  • Используйте цемент типа III — цементные смеси типа II дают высокую начальную прочность и быстрее гидратируются.
  • Удаление стекающей воды — используйте скребок или пылесос для удаления стекающей воды, которая с трудом испаряется в холодную погоду.
  • Используйте бетонные покрытия, чтобы удерживать цемент отверждения. Теплоизоляция и обогреваемое бетонное покрытие сохранит цемент при идеальных температурах по мере его отверждения. Это предотвратит любые задержки из-за длительного времени отверждения и проблем с прочностью затвердевшего бетона.

Влияние антифриза на свежий бетон, подвергшийся циклам замерзания и оттаивания

Понимание характеристик бетона в морской среде имеет большое значение для предотвращения коррозии хлорид-иона в морских зданиях. В этом исследовании были проверены прочность на одноосное сжатие (UCS), концентрация хлорид-ионов (CIC), микроструктура и структура пор добавочных бетонов для изучения механических свойств и микроскопических характеристик в условиях однократной морской коррозии, однократного замораживания-оттаивания и сопряженная морская коррозия и условия замерзания-оттаивания.Результаты показывают, что бетон, смешанный как с летучей золой, так и с минеральным порошком, имеет лучшую UCS, стойкость к проникновению хлорид-ионов и сопротивление замерзанию-оттаиванию, чем бетон с единственной летучей золой или минеральным порошком. В условиях морской коррозии и сопряженной коррозии и среды замораживания-оттаивания UCS бетона как с летучей золой, так и с минеральным порошком сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением времени коррозии. Это происходит потому, что поры наполнителя заполнены крупными кристаллическими солями, образующимися в результате реакции хлорид-ионов и бетона; затем цементация цемента увеличивается при ранней коррозии; Между тем увеличение количества кристаллической соли в последующем процессе коррозии приводит к росту микротрещин и образованию макротрещин в образцах бетона.Кроме того, введен ударный коэффициент прочности композита при замораживании-оттаивании-коррозии для описания влияния комбинированной коррозии и замораживания-оттаивания на механические свойства бетона. Результаты показывают, что коррозия является доминирующим фактором после 0, 30 и 60 циклов замораживания-оттаивания, в то время как замораживание-оттаивание является доминирующим фактором после 90 циклов замораживания-оттаивания. 1. Введение В настоящее время бетон является наиболее широко используемым строительным материалом благодаря его низкой цене, простоте производства, высокой прочности на сжатие и долговечности [1–3].Помимо различных строительных проектов, бетон также применяется в судостроении, машиностроении, морских разработках и геотермальной инженерии [4, 5]. С развитием современной инженерии и усложнением инженерных конструкций обычный бетон не может полностью удовлетворить потребности современной архитектуры [6–12]. Например, на долговечность бетонных конструкций на морских пляжах всегда влияет множество факторов окружающей среды (например, влажность, замерзание-оттаивание и коррозия хлорид-ионами) [13], в то время как бетонные конструкции в глубоком подземном строительстве могут подвергаться воздействию сложных факторов на месте стрессовая и сульфатная коррозия [14], а бетонные конструкции в холодных зонах (например,г., северо-восток и северо-запад Китая) страдают от замораживания-оттаивания [15]. В целом, хлорид-ионная коррозия и среда замерзания-оттаивания являются наиболее распространенными и важными факторами в этих опасных средах. В отчете [16] указано, что Китай ежегодно теряет от 180 до 360 миллиардов юаней (от 26 до 52 миллиардов долларов США) в гражданском строительстве из-за морской коррозии, большая часть которой вызвана коррозией хлорид-ионами [17]. В последние годы большое внимание уделяется исследованиям коррозионной стойкости бетона.Были предложены различные методы повышения долговечности бетона в условиях морской коррозии, такие как изменение соотношения вода-вяжущее [18] и водоцементного отношения [19], испытание различных типов цемента [20] и добавление добавки. (например, летучая зола и минеральный порошок) [21]. Кроме того, механизм переноса хлорид-иона в бетоне [22] и жизненный цикл бетона в морской коррозионной среде также широко исследовались [23]. Повреждение от замерзания-оттаивания также является важным фактором, влияющим на долговечность бетона [24, 25].Исследования показали, что более 50% крупных бетонных конструкций в той или иной степени повреждаются в результате замерзания-оттаивания, особенно на северо-востоке Китая [26]. Например, поврежденная поверхность плотины ГЭС Юньфэн на северо-востоке Китая достигает 10 000 м² в течение 10 лет после завершения строительства из-за замерзания и оттаивания. Эксперименты с бетоном показали, что прочность бетона снижается с увеличением циклов замерзания-оттаивания [27, 28]. Таким образом, методы устойчивости бетона к замерзанию-оттаиванию были изучены учеными, и результаты показали, что добавление летучей золы и минерального порошка в бетон может противостоять замораживанию-оттаиванию [29, 30].Бетонные конструкции в портах на севере Китая обычно подвергаются одновременному воздействию морской коррозии и замораживания-оттаивания. Однако механизм разрушения бетонной добавки под воздействием морской коррозии и замораживания-оттаивания до конца не изучен. В этой статье, основанной на климате и условиях морской воды в море Ляньюньган (один из крупнейших незамерзающих портов на севере Китая), макроскопические механические свойства и микроструктура добавочного бетона систематически исследуются в трех условиях, а именно: единственное морское коррозия, однократное замораживание-оттаивание и связанная морская коррозия и замораживание-оттаивание.2. Материалы Портландцемент (42,5), используемый в этом эксперименте, является коммерчески доступным продуктом от China United Cement Co., Китай. Летучая зола и минеральный порошок поставляются компанией China United Zhuben Concrete Jiangsu CO., Китай. Крупный заполнитель состоит из камней размером 5–20 мм, а мелкий заполнитель — это средний речной песок. В этом исследовании образцы бетона с добавками с различным соотношением воды и связующего вещества, содержанием летучей золы (F) и минерального порошка (G) были приготовлены как 100 мм × 100 мм × 100 мм для испытания на одноосное сжатие и 100 мм × 100 мм × 300 мм для испытания на относительный динамический модуль упругости, как показано в таблице 1.Видно, что рецептура бетона включает следующее: (1) Бетон без каких-либо добавок (C3-0) (2) Бетон с 20% –50% летучей золы (C3-1, C3-2, C3-3 ) (3) Бетон, содержащий 50% минерального порошка (C3-5) (4) Бетон, содержащий 15% летучей золы и 35% минерального порошка (C3-7). Нет. Минеральные добавки Пропорция смеси бетона Соотношение вода-связующее Вода (кг) Категория Содержание Цемент (кг) Летучая зола (кг) Минеральный порошок (кг) Песок (кг) C3-0 — — 453 — — 1852 г. 0,32 145 C3-1 F 20% 362 91 — 1852 г. 0,32 145 C3-2 F 35% 294 159 — 1852 г. 0.32 145 C3-3 F 50% 226 226 — 1852 г. 0,32 145 C3-5 грамм 50% 226 — 226 1852 г. 0,32 145 C3-7 F + G (15 + 35)% 226 68 158 1852 г. 0,32 145

Отходы ильменитового шлама как добавка для морозостойкости устойчивого бетона

Материалы (Базель). 2020 июл; 13 (13): 2904.

Поступила 22 мая 2020 г .; Принято 24 июня 2020 г.

Abstract

Устойчивое развитие ведет к производству строительных материалов, более безопасных для окружающей среды. Один из способов добиться устойчивости материалов — это добавление промышленных отходов и побочных продуктов, особенно в бетон. Однако добавление отходов в бетон часто снижает его долговечность, и необходимо уменьшить степень агрессивности окружающей среды, в которой используется бетон.Изготовить экологичный бетон, который также устойчив в более агрессивных средах, довольно сложно. В данной статье представлены результаты испытаний, проведенных на бетоне, содержащем отходы ильменитового шлама производства диоксида титана, который подвергался морозной агрессии с применением противообледенительных солей и без них. Результаты показали, что можно изготавливать устойчивый и морозостойкий бетон. После 200 циклов замораживания – оттаивания прочность испытанных бетонов на сжатие снизилась менее чем на 4%.Бетоны обладают высокой устойчивостью к образованию накипи, и после 112 циклов замораживания-оттаивания в воде с противообледенительной солью полученная масса составила менее 0,02 кг / м. ² . Также было проанализировано распределение воздушных пустот. Результаты соответствовали требованиям, предъявляемым к бетону по морозостойкости, и были аналогичны результатам, полученным для эталонного бетона с летучей золой. Исследование микроструктуры с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) не показало никаких потенциальных рисков, которые могли бы повлиять на долговечность бетона.Частицы отходов были тщательно смешаны в связующем, и некоторые из его компонентов, по-видимому, являются активной частью цементной матрицы. Длительные испытания на усадку (360 дней) не показали каких-либо чрезмерных значений, которые отличались бы от эталонного бетона с летучей золой. Представленные результаты показали, что экологически чистый бетон, содержащий отходы ильменитового шлама производства диоксида титана, также может быть устойчивым к морозной агрессии.

Ключевые слова: ильменитовый шлам, отходы, бетон, диоксид титана, морозостойкость

1.Введение

В соответствии с седьмым пунктом Основных требований к строительным работам CPR-EU 305/2011, опубликованным в марте 2011 года, Европейский Союз объявляет «устойчивое использование природных источников» приоритетом [1,2]. В соответствии с этим постановлением, поощряя развитие, количество природных ресурсов, используемых в производстве строительных материалов, должно уменьшаться, поскольку количество используемых побочных продуктов и промышленных отходов должно увеличиваться. Второй аспект устойчивого развития — более эффективное использование природных источников за счет производства более качественных материалов с использованием того же количества компонентов, только улучшая их качество; например, повышение реакционной способности связующего путем измельчения его до более мелких частиц [3,4].Третий способ сделать строительные материалы более экологичными — это использование вторичных строительных материалов после сноса [5]. Другой аспект заключается в том, что строительные материалы и целые конструкции будут более устойчивыми, если время использования будет увеличено более чем на типичные 50 лет, что является сроком службы большинства бетонных конструкций [6].

Добавление промышленных отходов или побочных продуктов может снизить долговечность бетона. Во многих случаях это действительно так, и новый материал приходится использовать для менее агрессивных сред.Таким образом, по крайней мере, некоторые части отходов повышаются, чтобы использовать менее естественные источники [7]. Если возможно и безопасно использовать промышленные отходы в качестве добавки к бетону, предназначенному для более агрессивных сред, было бы проще использовать их в больших количествах. Одним из наиболее агрессивных явлений для бетона в умеренном климате является морозостойкость. Бетон, предназначенный для таких сред, должен содержать большее количество цемента, что делает их еще менее экологически чистыми материалами.Вот почему важно также использовать отходы в этих типах бетонов.

Мировое производство диоксида титана в 2019 году оценивается в 7,2 млн тонн [8]. TiO ₂ в основном производится двумя способами — сульфатным и хлоридным. Около 45% мирового производства приходится на сульфатный метод, при котором образуются различные количества различных побочных продуктов и отходов. Каждая тонна TiO ₂ , произведенная этим методом, дает около 2,3 тонны FeSO ₄ · 7H ₂ O, 1.5 тонн FeSO ₄ ∙ H ₂ O, 0,7 тонны красного гипса и 0,35 тонны отходов ильменитового шлама [9,10,11]. Сульфат железа — это побочный продукт, который в основном используется в качестве восстановителя хрома (VI) при производстве цементного клинкера и в качестве флокулянта на очистных сооружениях. Красный гипс используется при производстве гипсовых штукатурок [10,11,12]. Имеется всего несколько публикаций о потенциальных способах повышения ценности отходов ильменитового шлама [13,14,15,16], но даже когда они были успешными, они не могли использовать большие количества, учитывая, что мировое производство этих отходов оценивается на 1.1 миллион тонн ежегодно [8,17,18].

Эта статья направлена ​​на подтверждение теории о том, что отходы, такие как ильменитовый шлам, могут быть использованы в качестве добавки для бетона, устойчивого к коррозии при замораживании-оттаивании. Это потенциально повысит ценность этих промышленных отходов и сделает бетон более экологичным и, следовательно, более экологичным. Поскольку отходы ильменитового шлама содержат некоторое количество невыщелоченного TiO ₂ , бетон, содержащий эти отходы, может также иметь фотокаталитический эффект, помогающий снизить уровень NOx в воздухе [19,20].Отходы, вероятно, также содержат некоторое количество наночастиц кремнезема, которые могут повлиять на реологию цементного теста [21,22]. Есть два основных способа сделать бетон устойчивым к морозам. Оба они требуют относительно большого количества цемента (более 320 кг / м ³ ) и низкого водоцементного отношения, но один из способов, предпочитаемых стандартом EN 206 [23], также требует подачи воздуха в бетонную смесь. Воздушные пустоты предотвращают повреждение структуры затвердевшего бетона увеличивающимся объемом замерзающей воды [24,25,26,27,28].Другой способ улучшить устойчивость бетона к морозным воздействиям — это сделать его структуру более уплотненной, что предотвращает проникновение воды в бетон и его повреждение в результате замерзания. Это может быть сделано с использованием еще большего количества цемента (более 380 кг / м ³ ) и низкого водоцементного отношения (0,30 или даже меньше) и без использования каких-либо веществ, попадающих в воздух. Этот способ защиты бетона от воздействия мороза является более дорогостоящим и довольно сложным, как показывают результаты испытаний, проведенных Portland Cement Association [29] и другими [30], поскольку этот тип бетона имеет высокую автогенную усадку и может иметь раннюю усадку. склонность к растрескиванию при возрастной усадке [31].Этот вид морозостойкого бетона используется при производстве сборных бетонных элементов в виде блоков тротуарной плитки и плит, которые изготавливаются по технологии вибропрессования [32,33,34].

В данной статье представлен новый способ повышения ценности отходов ильменитового шлама в качестве добавки к морозостойкому бетону. Предыдущие статьи [21,35] показали, что отходы ильменитового раствора могут быть полезным материалом в качестве добавки для типичных недорогих бетонов с низким классом сжатия и изготовленных из обычных материалов.В этой статье представлены результаты испытаний, проведенных на более высоких классах прочности на сжатие, которые устойчивы в более экстремальных условиях, включая морозостойкость с помощью противообледенительных солей.

В статье представлены результаты следующих испытаний:

• —

  Свойства свежих бетонных смесей

• —

  Прочность на сжатие и изгиб

• —

  усадка

• —

  морозостойкость

• —

  масштабирование

• —

  анализ воздушных пустот

• —

  исследование структуры с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM)

В качестве эталонного бетона была приготовлена ​​та же бетонная смесь но вместо RMUD было добавлено такое же количество летучей золы (FA) класса A согласно стандарту EN 450-1 [36].

Бетонная конструкция в зависимости от ее типа может быть возведена с армированием или без него, что влияет на свойства используемого бетона. Существуют также различные типы армирования, и перед использованием новых отходов в железобетоне необходимо провести соответствующие испытания [37,38]. Данная статья посвящена лабораторным испытаниям бетонов без армирования.

2. Материалы и методы

Ильменитовый шлам — отходы производства диоксида титана серным способом.Сырье, состоящее в основном из ильменита и ильменитового шлака, выщелачивается с использованием концентрированной серной кислоты. Часть сырья солюбилизируется и после фильтрации перерабатывается. Остаются нерастворимые части, которые называются отходами ильменитового шлама. Эти отходы, классифицируемые как опасные в соответствии с европейской классификацией [38], полезны в качестве добавки к бетону в основном из-за высокого содержания остаточной серной кислоты (около 14%). В результате эти отходы дополнительно промываются водой и фильтруются на заводе.После таких модификаций отходы содержат менее 1% остаточной серной кислоты, которая дополнительно нейтрализуется с помощью оксида кальция в лаборатории. Нейтрализацию проводят до тех пор, пока pH не станет слабокислым (около 4–5), чтобы избежать инициации пуколановой реакции, как показано в [39]. Затем нейтрализующий материал сушат в печи при 105 ° C до постоянной массы. Затем его просеивают через сито 0,50 мм. Приготовленный таким образом материал называется РМУД (промытый шлам). Результаты предыдущих испытаний показали, что тяжелые металлы, присутствующие в отходах, иммобилизуются в цементном вяжущем на удовлетворительном уровне [40].Кроме того, концентрация радиоактивных нуклидов, как предполагают некоторые авторы [9,13], находится на безопасном низком уровне.

2.1. RMUD, летучая зола и цемент

и представляют содержание основных компонентов, полученных в результате испытаний XRF (рентгеновской флуоресценции), а также характеристики RMUD, летучей золы (FA) и портландцемента. В качестве цемента для испытаний использовался портландцемент CEM I 42.5R в соответствии со стандартом EN 197-1 [41].

Таблица 1

Концентрация (%) основных компонентов в RMUD, FA и цементе [42].

Таблица 2

2.2. Бетон

Для приготовления морозостойкого бетона параметры границ были взяты из стандарта EN 206 [23]. Согласно этому документу, бетон, устойчивый к циклам замораживания-оттаивания в воде с противообледенительными солями, должен удовлетворять требованиям агрессивных сред XF4 и XD3, где XF — это воздействие замораживания / оттаивания с или без противообледенительных агентов, и XD коррозия, вызванная другими хлоридами, кроме морской воды.Граничные параметры для выполнения данных классов экспозиций:

• —

  минимальное содержание цемента в бетонной смеси: 340 кг / м ³

• —

  минимальный класс прочности: C 35/45

• —

  максимальное водоцементное соотношение (в / ц): 0,45

• —

  минимальное содержание поступающего воздуха: 4,0%

• —

  морозостойкие заполнители

В качестве заполнителя амфиболитовая крупа выполняющие требования к морозостойким заполнителям.показывает кривую просеивания заполнителя, используемого в бетонах. Границы кривых (зеленые) рекомендуются в соответствии с польским стандартом PN-B-06265 [44].

Кривые просеивания смесей заполнителей для бетонов.

Согласно предыдущим тестам и процессам оптимизации [45], содержание RMUD в бетоне должно составлять 10,8% от массы вяжущего. В качестве эталонного бетона использовалась та же смесь, но вместо RMUD была добавлена ​​летучая зола (FA). Авторы выбрали эталонный бетон с летучей золой вместо бетона с только портландцементом в качестве связующего, поскольку предыдущие испытания показали [21,40], что RMUD имеет такой же уровень пуццолановой активности, что и летучая зола.

Состав бетонных смесей представлен в.

Таблица 3

Состав исследуемых бетонов.

900 кг / м 900 3 цемента было недостаточно или соотношение вода / вяжущее было слишком высоким для выполнения требований класса прочности стандарта EN 206 [23] для обоих бетонов. Повышение прочности бетона на сжатие может быть достигнуто за счет увеличения количества цемента или уменьшения водоцементного отношения в бетоне и добавления большего количества пластифицирующей добавки.В этих испытаниях прочность на сжатие была увеличена за счет добавления дополнительных 10 кг / м ³ цемента (до 350 кг / м ³ ).

2.3. Свойства свежей смеси

После смешивания бетонов свойства свежих смесей были проверены следующим образом:

• —

  консистенция методом потери осадки в соответствии с EN 12350-2 [46]

• —

  плотность свежей смеси согласно EN 12350-6 [47]

• —

  содержание воздуха методом давления согласно EN 12350-7 [48]

2.4. Прочность на сжатие и изгиб

Смешанные бетоны помещали в кубические и призматические формы размером 100 мм с размерами 100 × 100 × 500 мм в соответствии с EN 12350-1 [49]. На следующий день после извлечения из формы образцы выдерживали в воде при температуре 20 ± 2 ° C в соответствии с EN 12390-2 [50] до дня испытания. Испытания на сжатие и изгиб были выполнены после 28 и 90 дней отверждения в соответствии с результатами предыдущих испытаний, которые показали, что RMUD является пуццолановым реактивным материалом, прочность композита которого увеличивается даже после 28 дней отверждения [35,40].

Прочность на сжатие была испытана в соответствии с EN 12390-3 [51], а испытание на прочность при изгибе было выполнено в соответствии с EN 12390-5 [52]. При испытаниях нагрузка прикладывалась к двум точкам образцов.

2,5. Усадка

Чтобы проверить стабильность бетона с течением времени в случае, если в вяжущем возникли какие-либо реакции расширения, было проведено испытание на усадку с использованием метода Амслера в соответствии с польским стандартом PN-B-06714-23 [53], который аналогичен новый европейский стандарт EN 12390-16 [54].Три призматических образца размером 100 × 100 × 500 мм, изготовленные из испытуемого бетона, были измерены после извлечения из формы до 360-го дня. Во время испытания образцы были отверждены при постоянной температуре (20 ± 2 ° C) и влажности (65 ± 5%), чтобы избежать влияния окружающей среды на усадку.

2.6. Морозостойкость

Испытания на замораживание – оттаивание проводились в соответствии с польским стандартом PN-B-06265 [44]. Было приготовлено двенадцать образцов кубической формы 100 мм. После отверждения в течение 90 дней в воде при температуре 20 ± 2 ° C шесть из них были взяты на циклы замораживания-оттаивания, а остальные оставлены в воде в качестве контрольных образцов.Всего было выполнено 200 циклов замораживания – оттаивания. Каждый цикл включал стадию замораживания до температуры -18 ± 2 ° C в течение не менее четырех часов и стадию оттаивания при температуре 18 ± 2 ° C в течение двух-четырех часов. После завершения циклов образцы были исследованы на предмет повреждений на их поверхности. Затем испытание прочности на сжатие было выполнено для всех 12 образцов бетона (включая контрольные образцы) для каждого типа бетона. Согласно PN-B-06265 [44], морозостойкий бетон в строительстве с расчетным сроком службы 100 лет при переменных уровнях воды или контакте с антиобледенительными солями должен пройти испытания после 200 циклов замораживания-оттаивания.

2.7. Накипь

Испытания на устойчивость к замораживанию-оттаиванию с помощью противообледенительных солей (образование накипи) проводили в соответствии с PKN-CEN / TS 12390-9 [55]. Четыре образца бетона кубической формы 150 мм были выдержаны в воде при 20 ± 2 ° C в течение 21 дня. По истечении этого времени от середины каждого отрезка перпендикулярно поверхности затирания отрезали по 50 мм. Нарезанные ломтики снова помещали в воду до 90-го дня отверждения. На 90-й день образцы готовили, как показано на. На открытую бетонную поверхность заливали воду с 3% NaCl и помещали датчик температуры (уровень воды контролировался на протяжении всего испытания).Образцы помещали в морозильную машину на 112 циклов. Каждый цикл включал стадию замораживания до температуры -20 ° C в течение двух часов и стадию оттаивания при температуре до 20 ° C. Один полный цикл длился 24 часа. После 7, 14, 28, 42, 56 и 112 циклов образцы были извлечены, и покрытый окалиной материал был собран с их поверхности. Затем образцы снова помещали в морозильную машину с новой порцией раствора NaCl. Собранный материал с отложениями промывали водой, фильтровали, сушили в печи и взвешивали.

Образец бетона, подготовленный для циклов замораживания – оттаивания.

2,8. Характеристики воздушных пустот

Соответствующая структура пор в бетоне является одним из основных аспектов морозостойкости бетонов [56,57]. Испытания на распределение пор по воздуху проводились в соответствии с EN 480-11 [58]. Эти испытания требуются стандартом EN 934-2 [59] для воздухововлекающих добавок. Два образца бетона кубической формы 150 мм после извлечения из формы выдерживались в воде в течение 14 дней. Затем из середины каждой нарезали по 10 мм ломтик перпендикулярно поверхности затирания с размером поверхности 100 × 150 мм.Поверхность каждого среза полировалась и контрастировалась после сушки. показывает, как выглядел образец, подготовленный для тестирования.

Образец бетона, подготовленный для испытаний на распределение пор по воздуху.

Каждый образец сканировали пять раз с помощью автоматической системы анализа воздушных пустот Rapid Air 457.

2.9. Сканирующая микроскопия

Наблюдения за структурой были выполнены с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM) производства Zeiss, модель Sigma 500 VP (Carl Zeiss Microscopy GmbH, Кельн, Германия).Были получены изображения вторичных электронов (SE) и электронов, рассеянных обратно (BSE). Фазовый состав и отображение были проанализированы с использованием модели детектора EDS Oxford Ultim Max 40 (Oxford Instruments, High Wycombe, UK).

Образцы бетона для исследования под микроскопом были приготовлены из бетона 90-дневной давности. Сначала из кубических образцов размером 100 мм вырезали меньшие куски (20 мм × 20 мм × 5 мм). Затем их сушили в печи при температуре 40 ° C и помещали в эпоксидную смолу под вакуумом для лучшего заполнения воздушных пустот.Завершающим этапом подготовки образцов была полировка их поверхности. Образцы подвергали испарению золота перед исследованием их под микроскопом. Наблюдения за конструкцией были изучены только для бетона RMUD.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Свойства Fresh Mix

представляет свойства бетонных свежих смесей. В оба бетона было добавлено одинаковое количество пластифицирующей добавки для достижения необходимой консистенции для формования образцов (класс консистенции S2 – S3 в соотв.согласно EN 206). Содержание воздуха в обоих бетонах превышало 4%, что соответствует пограничным требованиям.

Таблица 4

Свойства бетонной смеси.

3,2. Прочность на сжатие и изгиб

представляет результаты испытаний на сжатие и изгиб бетона, содержащего RMUD, и бетона, содержащего FA. Оба образца бетона достигли проектного класса прочности (C35 / 45) после 90 дней отверждения. Класс прочности был рассчитан в соответствии с EN 206, согласно первоначальным производственным испытаниям [23].

Таблица 5

Прочность бетонов на сжатие.

Результаты показывают, что значения обоих значений прочности на сжатие увеличиваются между на 28-й и 90-й день выдержки примерно на 40% для обоих испытанных образцов бетона. Прочность на изгиб увеличилась примерно до 6% и 9% для бетона RMUD и FA соответственно. Относительно высокое увеличение прочности на сжатие, связанное с прочностью на изгиб, может быть вызвано эффектом уплотнения микроструктуры бетонов пуццолановыми продуктами реакции, что увеличивает прочность на сжатие, но меньше влияет на когезионное связывание.Если бы цемент (CEM I) был единственным активным компонентом в бетоне, прочность на сжатие оставалась бы почти постоянной после 28-го дня [60,61]. Это наблюдение доказывает, что RMUD, как и летучая зола, является активным материалом и играет роль в повышении прочности бетона. Эта теория также была доказана в предыдущих тестах [35,40].

3.3. Усадка

представляют результаты испытаний на усадку. Через 120 дней оба бетона практически перестали давать усадку, включая погрешности проведенного испытания (± 0.03 мм / м). Никакого расширения образцов не наблюдалось. Достигнутое значение около 0,5 мм / м и почти одинаковое для обоих типов бетонов характерно для бетонов, содержащих такое количество цемента [35,62].

Результаты испытаний на усадку.

3.4. Морозостойкость

После завершения циклов замораживания образцы бетона были взвешены, и их поверхности были исследованы на наличие трещин или других повреждений. Шесть образцов из каждого бетона, подготовленного для циклов замораживания, были взвешены до и после завершения циклов замораживания.Все 12 образцов для каждого типа бетона (шесть из которых прошли циклы замораживания и шесть эталонов) были испытаны на прочность при сжатии. Результаты испытаний на замораживание – оттаивание представлены в.

Таблица 6

Результаты испытаний на замораживание – оттаивание (200 циклов).

Согласно польскому стандарту PN-B-06265 требования к морозостойкости бетона следующие [44]:

• —

  отсутствие видимых повреждений на поверхности любого исследуемого образца

• —

  изменение массы любого образца после циклов замораживания не может превышать 5,0% от начальной массы

• —

  средняя потеря сжатия прочность образцов после замораживания не может быть выше 20% по сравнению со средним значением эталонных образцов

Результаты испытаний на морозостойкость, представленные в, показали, что оба испытанных бетона соответствуют указанным выше требованиям и устойчивы к замерзанию. –Теплые среды.После 200 циклов замораживания-оттаивания на поверхности образца не было ни трещин, ни каких-либо других видимых повреждений. Потеря прочности на сжатие испытанного бетона была очень низкой — 3,7% и 5,2% для бетона RMUD и FA соответственно. Изменение массы обоих бетонов составило 0,1%, что является очень хорошим результатом. Это показывает, что материал должен быть долговечным в условиях мороза в течение его расчетного срока службы не менее 100 лет, как и эталонный бетон.

3.5. Накипь

Результаты морозостойкости с антиобледенительными солями (накипь) представлены в.

Масштабирование испытанного бетона.

После 112 циклов замораживания-оттаивания масса окалины из обоих типов испытанных бетонов составила менее 0,02 кг / м. ² , что является очень низким значением по сравнению с требованиями, приведенными в EN 1338 [32] , согласно которому в верхнем слое бетонных блоков мощения не должно быть более 1,0 кг / м. ² окалины после 56 циклов замораживания – оттаивания. Зарегистрированные значения доказывают, что испытанный бетон, содержащий RMUD, также долговечен в условиях замораживания-оттаивания с антиобледенительными агентами, такими как NaCl, и не уступает эталонному бетону, содержащему летучую золу.

3.6. Характеристики воздушных пустот

, представляет собой пример изображений, собранных и проанализированных программным обеспечением автоматической системы анализа воздушных пустот. Результаты представлены в.

Сканирующая линия автоматической системы анализа воздушных пустот.

Таблица 7

Результаты испытания на распределение пор по воздуху.

Значения содержания воздуха, полученные в этом испытании, ниже, чем значения, полученные при испытаниях свежей смеси.Это вызвано тем, что при анализе воздушных пустот не учитываются очень большие поры (от нескольких миллиметров и выше), что не увеличивает морозостойкость бетона. Наиболее важными воздушными пустотами, влияющими на морозостойкость бетона, являются пустоты диаметром от 300 мкм. Общее содержание воздуха в этих порах (A ₃₀₀ ) более 1% является подходящим значением для морозостойких бетонов. Основным результатом испытания характеристик воздушных пустот является значение коэффициента зазора, который связан с максимальным расстоянием любой точки в цементном тесте от периферии воздушной полости.Это показывает распределение воздушных пустот в цементной матрице. Согласно требованиям к воздухововлекающим добавкам, приведенным в EN 934-2 [59], коэффициент зазора не должен превышать 200 мкм, а в соответствии с ASTM C 457 [63] — 230 мкм. Значения, полученные в результате испытаний, представлены в. Оба протестированных типа бетонов удовлетворяют обоим этим требованиям. Согласно вышеизложенному, оба испытанных бетона должны быть морозостойкими.

3,7. Сканирующая микроскопия

В образце бетона РМУД были обнаружены выщелоченные зерна ильменита и рутила.Кроме того, наблюдались частицы почти непрореагировавших плагиоклазов и пироксенов, поверхность которых была выщелочена щелочами из цемента. Некоторые из кремнеземистых частиц сильно прореагировали. Также наблюдалась кремнистая стекловидная фаза со следовыми количествами магния, алюминия, натрия, кальция и титана. В качестве реликтов клинкера в основном наблюдались фазы CA и C ₄ AF. Ионы магния, которые могли образовывать расширяющиеся фазы, образующие зерна ортопироксена, не влияют на долговечность цементной матрицы.Никаких нежелательных реакций, которые могли бы повлиять на долговечность бетона, замечено не было.

представляет изображение выщелоченного зерна ильменита и зерна клинкера, полученное с помощью SEM / BSE (идентифицированного с помощью EDS-анализа). Область между клинкером и зерном ильменита исследовали на предмет миграции ионов между зерном ильменита и фазой CSH, окружающей зерно клинкера.

представляет площадь фазы CSH между клинкером и зерном ильменита. Картирование EDS показывает диффузию ионов титана и железа из зерна ильменита в фазу CSH и ионов кальция в обратном направлении — из фазы CSH в зерно ильменита.Это показывает, что выщелоченные зерна ильменита из RMUD являются реактивными в цементной матрице и являются активной частью вяжущего в бетоне.

Миграция ионов между фазой C-S-H и ильменитом.

4. Выводы

В результате анализа результатов проведенных испытаний и сравнения их с результатами эталонного бетона были сделаны следующие выводы:

• Отходы РМУД — активная составляющая, повышающая прочность бетона на сжатие. между 28-м и 90-м днем ​​отверждения на 40%, как и летучая зола в эталонном бетоне.

• В течение 360 дней измерения усадки бетона не было отмечено никаких измерений, которые могли бы указывать на то, что имеют место какие-либо реакции сильного расширения или увеличения усадки. Зарегистрированные значения были практически такими же, как и для эталонного бетона FA, который является многообещающим с точки зрения долговечности бетона.

• Исследование микроструктуры бетона не выявило каких-либо участков, которые могли бы указывать на реакции, которые могли бы повлиять на долговечность бетона.Большинство частиц RMUD в виде частично выщелоченных зерен ильменита и диоксида кремния были хорошо связаны в цементной матрице. Ионы магния, присутствующие в RMUD, входят в состав ортопироксенов и не должны влиять на долговечность цементных композитов.

• Испытанный бетон РМУД обладал высокой устойчивостью к замерзанию-оттаиванию в воде, а также в воде с антиобледенительными солями. Параметры распределения воздушных пустот также были удовлетворительными, что позволяет прогнозировать, что бетон, содержащий RMUD, может быть долговечным в условиях мороза в течение прогнозируемого периода в 100 лет.Результаты испытаний на морозостойкость оказались на уровне эталонного бетона FA. Это подтверждает гипотезу данной статьи, а именно, что устойчивый бетон, содержащий отходы ильменитового раствора, также может быть морозоустойчивым.

Вклад авторов

Концептуализация, F.C. и К.К .; Расследование, F.C. и К.К .; Методология, F.C. и К.К .; Управление проектом, F.C .; Resources, F.C .; Письмо — подготовка оригинального черновика, F.C .; Визуализация, F.C .; Написание — просмотр и редактирование, F.C .; Надзор, F.C. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование не получало внешнего финансирования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

Оценка долговечности морозостойкого бетона, модифицированного добавками

[1] А.М. Невилл, Свойства бетона, Польский цемент, Краков, 2012 г. (на польском языке).

[2] Дж.Малолепши, Избранные вопросы, связанные с прочностью бетона, Бетон на пороге нового тысячелетия, Краков, 2000 г. (на польском языке).

[3] Дж.Райчик, З. Респондек, Исследование бетонного композита с участием отходов очистных сооружений, Advanced Materials Research Vol. 875-877 (2014), стр 110-114.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.875-877.110

[4] Дж.Райчик, Б. Ланжер, Свойства бетонных композитов с модифицированным натриевым бентонитом в разработке материалов, Advanced Materials Research Vol. 583 (2012), стр. 154-157.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.583.154

[5] Дж.Райчик, Й. Халбиняк, Б. Ланжер, Технология бетонных композитов в лаборатории и на практике, Издательство Ченстоховского технологического университета, Ченстохова, 2012 г. (на польском языке).

[6] Дж.Райчик, Дж. Халбиняк, Влияние микрокремнезема и воздухововлекающих добавок на особенности бетонных композитов, в: Дж. Райчик, А. Пабиан (ред.), Труды 4-й Международной конференции по современным проблемам архитектуры и строительства. Устойчивая строительная индустрия будущего. 24-27 сентября 2012 г., Издательство Ченстоховского технологического университета, Ченстохова, 2012 г., стр. 332-336.

[7] Дж.Халбиняк, Переходный слой агрегации — цементный раствор в бетонных композитах, в: М. Райчик, Й. Райчик, С. А. Евтюков (ред.), Повышение эффективности промышленных и строительных процессов, Издательство Ченстоховского технологического университета, Ченстохова, 2004, (на польском языке), стр.78-131.

[8] Дж.Конкол, Т. Новак, Влияние добавления экстра-PT бентонита на свойства бетона, Научные журналы Жешувского технологического университета, Гражданская и экологическая инженерия 57 (2010) 293-300, (на польском языке).

[9] М.Мрозик, Факты и мифы о бентоните, Современное гражданское строительство, www. nbi. com. пл, 2005, (на польском языке).

[10] Гражданское строительство, технологии, архитектура, добавки в бетон, польский цемент, специальный выпуск, Краков, 2003 г. (на польском языке).

[11] З. Ямрой, Бетон и его технологии, Польское научное издательство PWN, Варшава, 2005 г. (на польском языке).

[12] J. Halbiniak, A. Pietrzak, Газобетон, Дорожное строительство, Научно-технический журнал Ассоциации дорожных инженеров и техников, 2007 г. (на польском языке).

[13] Халбиняк Дж. Оптимизация расхода цемент-вода в газобетонных смесях // М.Райчик (ред.), Повышение эффективности производственных и строительных процессов, Издательство Ченстоховского технологического университета, Ченстохова, 2010 г., (на польском языке), стр. 76-87.

[14] PN-EN 12350-2 Испытания бетонных смесей.Часть 2: Испытание на консистентность с использованием метода осадки бетона (на польском языке).

[15] PN-EN 12350-7 Испытания бетонных смесей.Часть 7: Тест на содержание воздуха. Методы давления (на польском языке).

[16] PN-EN 206-1 Бетон.Требования, свойства, производство и совместимость (на польском языке).

[17] PN-88 / B-06250 Стандартный бетон (на польском языке).

[18] PN-EN480-11 Добавки для бетона, строительного раствора и цементного раствора.Методы исследования. Маркировка характеристик пор в затвердевшем бетоне (на польском языке).

Семь обязательных к использованию бетонных добавок (добавок)

Добавки добавляются в бетонную смесь непосредственно перед или во время замеса бетона. Добавки в бетон могут улучшить качество бетона, управляемость, ускорение или замедление времени схватывания, а также другие свойства, которые можно изменить для получения конкретных результатов.Многие, если не сказать все, бетонные смеси сегодня содержат одну или несколько добавок к бетону, которые помогут снизить затраты в процессе заливки при одновременном повышении производительности. Стоимость этих добавок будет варьироваться в зависимости от количества и типа используемой добавки. Все это прибавится к стоимости кубического ярда / метр бетона.

Добавки для бетона: замедляющие схватывание

Замедляющие схватывание добавки в бетон используются для замедления химической реакции, которая происходит, когда бетон начинает процесс схватывания.Эти типы добавок к бетону обычно используются для уменьшения воздействия высоких температур, которые могут привести к более быстрому начальному схватыванию бетона. Добавки, замедляющие схватывание, используются при строительстве бетонных покрытий, что дает больше времени для отделки бетонных покрытий, снижает дополнительные затраты на размещение нового бетонного завода на стройплощадке и помогает устранить холодные швы в бетоне. Замедлители схватывания также можно использовать для сопротивления растрескиванию из-за деформации формы, которая может возникнуть, когда горизонтальные плиты укладываются секциями.Большинство замедлителей схватывания также действуют как водоэмульсоры и могут уносить некоторое количество воздуха в бетон.

Добавки для бетона: воздухововлекающие

Бетон с воздухововлекающими добавками может увеличить морозостойкость бетона. Этот тип добавки позволяет получить более обрабатываемый бетон, чем бетон без улавливания, при этом уменьшая просачивание и расслоение свежего бетона. Повышенная устойчивость бетона к сильным морозам или циклам замораживания / оттаивания. Другие преимущества этой смеси:

• Высокая устойчивость к циклам смачивания и высыхания
• Высокая технологичность
• Высокая прочность

Унесенные пузырьки воздуха действуют как физический буфер против растрескивания, вызванного напряжениями из-за увеличения объема воды при отрицательных температурах.Добавки воздухововлекающие совместимы практически со всеми добавками к бетону. Обычно на каждый процент увлеченного воздуха прочность на сжатие снижается примерно на пять процентов.

Водоредуцирующие добавки для бетона

Водоцементные добавки — это химические продукты, которые при добавлении в бетон могут создавать желаемую осадку при более низком водоцементном соотношении, чем это обычно предусмотрено. Водоредуцирующие добавки используются для достижения определенной прочности бетона при более низком содержании цемента.Более низкое содержание цемента приводит к снижению выбросов CO2 и снижению энергопотребления на объем произведенного бетона. С этим типом добавки улучшаются свойства бетона и , что помогает укладывать бетон в сложных условиях. Редукторы воды использовались в основном в настилах мостов, бетонных перекрытиях с низкой оседанием и при ямочном ремонте бетона. Последние достижения в технологии добавок привели к разработке среднечастотных восстановителей воды.

Добавки для бетона: ускорение

Ускоряющие добавки в бетон используются для увеличения скорости набора прочности бетона или сокращения времени схватывания бетона.Хлорид кальция можно назвать наиболее распространенным компонентом ускорителя; однако это может способствовать коррозионной активности стальной арматуры. Тем не менее, конкретные передовые методы, такие как надлежащее уплотнение, адекватное покрытие и правильный дизайн бетонной смеси, могут предотвратить эти проблемы с коррозией. Ускоряющие добавки особенно полезны для изменения свойств бетона в холодную погоду.

Добавки для бетона: уменьшение усадки

Добавки к бетону, уменьшающие усадку, добавляются в бетон при первоначальном перемешивании.Этот тип добавки может уменьшить преждевременную и длительную усадку при высыхании. Добавки, уменьшающие усадку, можно использовать в ситуациях, когда растрескивание при усадке может привести к проблемам с долговечностью или когда большое количество усадочных швов нежелательно по экономическим или техническим причинам. Добавки, уменьшающие усадку, в некоторых случаях могут снизить развитие прочности как в раннем, так и в более позднем возрасте.

Добавки для бетона: суперпластификаторы

Основная цель использования суперпластификаторов — производство текучего бетона с высокой осадкой в ​​диапазоне от семи до девяти дюймов для использования в сильно армированных конструкциях и в местах, где адекватное уплотнение за счет вибрации не может быть легко достигнуто.Еще одно важное применение — производство высокопрочного бетона при плотности воды от 0,3 до 0,4. Было обнаружено, что для большинства типов цемента суперпластификатор улучшает удобоукладываемость бетона. Одной из проблем, связанных с использованием в бетоне водоредуктора с высоким диапазоном действия, является потеря осадки. Бетон с высокой удобоукладываемостью, содержащий суперпластификатор, может быть изготовлен с высоким сопротивлением замораживанию-оттаиванию, но содержание воздуха должно быть увеличено по сравнению с бетоном без суперпластификатора.

Добавки для бетона: ингибирующие коррозию

Добавки, ингибирующие коррозию, относятся к категории специальных добавок и используются для замедления коррозии арматурной стали в бетоне.Ингибиторы коррозии могут значительно снизить затраты на техническое обслуживание железобетонных конструкций в течение типичного срока службы 30-40 лет. Другие специальные добавки включают добавки, уменьшающие усадку, и ингибиторы щелочно-кремнеземной активности. Добавки, ингибирующие коррозию, мало влияют на прочность в более позднем возрасте, но могут ускорить развитие прочности на раннем этапе. Ингибиторы коррозии на основе нитрита кальция действительно ускоряют время схватывания бетона в диапазоне температур отверждения, если только они не содержат замедлитель схватывания, чтобы компенсировать эффект ускорения.

Стойкость к замораживанию-оттаиванию

Когда вода замерзает, она расширяется примерно на 9 процентов. Когда вода во влажном бетоне замерзает, она создает давление в порах бетона. Если создаваемое давление превышает предел прочности бетона на разрыв, полость расширится и разорвется. Накопительный эффект последовательных циклов замораживания-оттаивания и разрушение пасты и заполнителя может в конечном итоге вызвать расширение и растрескивание, образование окалины и крошение бетона.

Противогололедные химикаты для тротуаров включают хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид магния и хлорид калия.Эти химические вещества снижают температуру замерзания осадков, выпадающих на тротуары. Недавняя тенденция привела к появлению широкого спектра смесей этих материалов для улучшения характеристик при одновременном снижении затрат, а передовая практика показывает, что обильная дозировка раствора более четырех процентов имеет тенденцию к снижению вероятности образования накипи на поверхностях дорожного покрытия. Высокая концентрация антиобледенителя сокращает количество циклов замораживания и оттаивания дорожного покрытия за счет значительного снижения температуры замерзания.

Антиобледенители для специальных применений, таких как тротуары в аэропортах, требуют нехлоридных материалов для предотвращения повреждения самолетов. Список антиобледенителей, используемых для этих целей, включает мочевину, ацетат калия, пропиленгликоль и этиленгликоли.

Поскольку образование накипи на покрытиях всех типов вызвано физическим воздействием солей, использование высокопрочного (4000 фунтов на квадратный дюйм или более), воздухововлекающего бетона с низкой проницаемостью имеет решающее значение для обеспечения хорошей долговечности в этих применениях.

Таблица 11-5 15-го издания «Проектирование и контроль бетонных смесей» дает прекрасное руководство по эффективным температурам и включает влияние на бетон, практические пределы температуры, химическую форму и коррозию металлов.

D-Cracking — Растрескивание бетонного покрытия, вызванное разложением заполнителя в бетоне в результате замерзания-оттаивания, называется D-растрескиванием. D-образные трещины представляют собой близко расположенные трещины, параллельные поперечным и продольным швам, которые впоследствии многократно расширяются от швов к центру панели дорожного покрытия. D-растрескивание является функцией основных свойств определенных типов частиц заполнителя и окружающей среды, в которой находится дорожное покрытие.

Из-за естественного накопления воды под дорожным покрытием в слое основания и основания, заполнитель может со временем стать насыщенным. Затем при циклах замораживания и оттаивания в насыщенном заполнителе в нижней части плиты начинается растрескивание бетона и продолжается вверх, пока не достигнет изнашиваемой поверхности. Эту проблему можно уменьшить либо путем выбора агрегатов, которые лучше работают в циклах замораживания-оттаивания, либо, если необходимо использовать маргинальные агрегаты, путем уменьшения максимального размера частиц.Также может оказаться полезным установка эффективных дренажных систем для отвода свободной воды из-под тротуара.

Поперечное сечение воздухововлекающего (справа) и невововлекающего бетона. Воздушные пустоты большого размера — это захват воздуха. Маленькие пузырьки точечного размера (увлеченный воздух), равномерно распределенные в пасте, представляют собой полезные воздушные пустоты. Обратите внимание на сравнение с обычным выводом.

Воздухововлечение — Степень воздействия замораживания-оттаивания варьируется в зависимости от региона США.Местные погодные записи могут помочь определить серьезность воздействия. Устойчивость бетона к замерзанию и оттаиванию во влажном состоянии значительно повышается за счет использования специально втянутого воздуха. Крошечные пустоты с увлеченным воздухом действуют как пустые камеры в пасте для замерзания и миграции воды, что снижает давление в порах и предотвращает повреждение бетона. Бетон с низкой проницаемостью (то есть с низким водоцементным соотношением и адекватным отверждением) лучше выдерживает циклы замораживания-оттаивания.В редких случаях может произойти скопление воздушных пустот, что приведет к потере прочности на сжатие. Подробнее о кластеризации воздушных пустот.

Типичный пример покрытой окалиной бетонной поверхности

Предотвращение образования окалины в бетоне

Накипь определяется как общая потеря поверхностного раствора или раствора, окружающего крупные частицы заполнителя на поверхности бетона. Эта проблема обычно вызвана расширением воды из-за циклов замораживания и оттаивания и использования химикатов для борьбы с обледенением; однако бетон надлежащего качества, изготовленный, обработанный и затвердевший, не должен подвергаться такому типу разрушения.Существует четкая цепочка ответственности за производство устойчивого к образованию накипи бетона.

Крупным планом вид на ледяные вмятины в замороженном свежем бетоне. Образования кристаллов льда возникают в виде замерзания незатвердевшего бетона.

Замерзание. Бетон очень мало прочности при низких температурах. Соответственно, свежеуложенный бетон необходимо защищать от замерзания до тех пор, пока степень насыщения бетона не будет достаточно снижена за счет гидратации цемента.Время, за которое достигается это уменьшение, примерно соответствует времени, необходимому для достижения бетоном прочности на сжатие 500 фунтов на квадратный дюйм. Бетон, который будет подвергаться воздействию антиобледенителя, должен достичь прочности 4000 фунтов на квадратный дюйм перед повторными циклами замораживания и оттаивания.

Оптимизация использования летучей золы в бетоне Холодная погода и зимние условия могут быть сложными, если бетон содержит летучую золу. Зольный бетон, особенно при использовании на более высоких уровнях, обычно имеет увеличенное время схватывания и медленный набор прочности, что приводит к низкой прочности в раннем возрасте и задержкам в темпах строительства.Кроме того, бетон, содержащий летучую золу, часто считается более восприимчивым к образованию накипи на поверхности при воздействии химикатов для борьбы с обледенением, чем бетон из портландцемента. Поэтому важно знать, как отрегулировать количество летучей золы, чтобы минимизировать недостатки и при этом максимизировать преимущества.

Архитектор многоэтажного дома в Бэйвью оптимизировал количество летучей золы на основе требований спецификации бетона, графика строительства и температуры.Он ограничил количество летучей золы в плитах на уклоне, уложенном в зимние месяцы, до 20 процентов. Если невозможно обеспечить адекватное отверждение или если бетон подвергается замерзанию и оттаиванию в присутствии антиобледенительных солей, количество летучей золы всегда должно быть менее 25 процентов. Подробнее об оптимизации использования летучей золы в бетоне.

Публикации

Различные бетоны требуют разной степени прочности в зависимости от окружающей среды и желаемых свойств. Руководство Specifer по долговечному бетону, EB221, предназначено для предоставления достаточной информации, чтобы позволить практикующему специалисту выбрать материалы и параметры конструкции для получения прочного бетона в различных средах.

Оптимизация использования летучей золы в бетоне обсуждает вопросы, связанные с использованием летучей золы в бетоне от низкого до очень высокого уровня, и дает рекомендации по использованию летучей золы без ущерба для строительного процесса или качества готового продукта. Тематические исследования были выбраны в качестве примеров некоторых из наиболее требовательных применений зольного бетона для снижения ASR, устойчивости к хлоридам и экологичного строительства.

Добавки для бетонирования в холодную погоду

Холодная погода ставит перед бетонщиком новые задачи.Холодная погода может увеличить время схватывания бетона, замедлить его застывание и замедлить рост его прочности.

Также интересно отметить, что бетон для холодной погоды имеет превосходные свойства по сравнению с бетоном, укладываемым в жаркую погоду. Если бетон не замерзает и должным образом отверждается, он достигает более высокого предела прочности, более прочен и менее подвержен термическому растрескиванию. Бетон в пластичном состоянии замерзает, когда температура смеси ниже -2 градусов по Цельсию, и бетон остается нераспределенным достаточно долго, чтобы образовались кристаллы льда.Как только лед образовался, гидратация прекращается, и развитие силы серьезно ухудшается. Свежий бетон, замороженный в течение первых 24 часов, может потерять 50% своей потенциальной 28-дневной прочности. Ряд этих проблем можно решить путем добавления в бетон добавок.

Ускорители

Ускоряющие добавки могут помочь компенсировать воздействие низких температур за счет увеличения скорости гидратации цемента. Это способствует быстрому схватыванию бетона и развитию его начальной прочности.

Мощность дозы ускорителя зависит от температуры окружающей среды на рабочем месте.

Воздухововлекающие агенты

Увлеченный воздух значительно улучшает устойчивость бетона к замораживанию / оттаиванию и повреждениям. Добавление воздухововлекающего агента вызывает попадание миллионов очень маленьких пузырьков воздуха в бетонную матрицу. Этот «увлеченный» воздух остается в бетоне, где более крупный, естественно «захваченный» воздух будет попадать на бетонную поверхность во время обычных операций по укладке.Поскольку лед занимает гораздо больший объем, чем его исходная жидкость, он оказывает большое давление внутри бетона, что может повредить цементное тесто. Повторяющиеся циклы замораживания и оттаивания в конечном итоге приведут к ухудшению качества, так как будет предоставлено дополнительное пространство для распределения давления. Воздухововлечение также увеличивает удобоукладываемость и общую долговечность бетона.

Суперпластификаторы

Суперпластификаторы — это высокодисперсные восстановители воды. Это может привести к снижению содержания воды в данной бетонной смеси на 10–30%, но при этом сохраняются характеристики удобоукладываемости обычной смеси с осадкой.Это важный фактор в холодную погоду, поскольку при уменьшении водоцементного отношения бетонной смеси полученный бетон будет иметь повышенные характеристики прочности и долговечности. Суперпластификаторы обычно используются, когда требуется бетон с низкой оседанием, но по-прежнему требуется хороший, легко укладываемый бетон. Действие суперпластификатора ограничено примерно 45 минутами с момента смешивания, поэтому следует соблюдать осторожность при планировании нагрузок.

HE200 Добавка для повышения прочности в раннем возрасте

Sikament HE200 — это новая технологическая добавка, которая обеспечивает эффективное суперпластифицирующее действие на свежий бетон и быстро ускоряет развитие его прочности в раннем возрасте без какого-либо отрицательного воздействия на конечную прочность.HE200 идеален при более низких температурах, когда необходимо ускоренное развитие прочности.

Персонал Allied Concrete будет рад помочь вам с любыми проблемами или вопросами.

Для получения дополнительной информации или помощи, пожалуйста, звоните. Ваш звонок будет автоматически соединен с ближайшим к нам заводом. (Звонки с мобильных телефонов будут направляться в Окленд, Веллингтон или Крайстчерч.