Постановка проблемы. При производстве вибропрессованных бетонов важное значение играет использование химических добавок и минеральных приложений, влияющих на жесткость бетонной смеси и эксплуатационные характеристики готовых изделий. Обычно механизм действия химических добавок базируется на эффекте абсорбции зернами цемента частиц пластифицирующей добавки с последующим ростом поверхностного натяжения и, как следствие, к уплотнению зерен бетона.

Активные частицы пластификатора повышают гидрофильные свойства зерен цемента и одновременно влияют на подвижность бетонной смеси.

Описан опыт использования химических добавок нового поколения при индустриальном производстве вибропрессованных бетонов.

New generation chemical additives use experience is presented for pressvibrated concrete production.

Анализ последних исследований. Химические добавки для бетона при производстве вибропрессованных бетонов, кроме влияния на удобоукладываемость бетонной смеси выполняют иные функции, необходимые для обеспечения их высокого качества.

Современные химические добавки для бетона влияют на цемент (на связное) и улучшают сцепление между отдельными зернами, уменьшают трение между последними, что значительно улучшает способность бетонной смеси до гомогенизации; обеспечивают эффективность схватывания бетонных смесей с низким водоцементным отношением (В/Ц от 0,25 до 0,36); укрепляют поверхность бетона за счет кольматации пор и повышают характеристики прочности, морозостойкости и водопоглощения вибропрессованных бетонных изделий; благодаря образованию микропористой структуры бетонной смеси предотвращают быстрому удалению воды затворения, что создает условия для гидратации цемента в бетонной смеси и улучшает условия твердения бетона; приводят к образованию плотного бетона с замкнутыми порами, улучшает морозостойкость и отпорность затвердевшего бетона на образование выбоин и раковин; улучшают взаимодействие между компонентами бетонной смеси при вибропрессовании, что обеспечивает отсутствие адгезии свежоотформованного бетона до формовочного оборудования (виброштампа и пресс-формы); уменьшают коэффициент фильтрации вибропрессованных бетонных изделий, улучшает его устойчивость к химической коррозии, а также ограничивает появление высолов на поверхности готовой продукции.

Использование современных химических добавок в вибропрессованных бетонах позволяет сократить на 40% расход воды затворения и обеспечить технологическую жесткость бетонной смеси при низком водоцементном соотношение (В/Ц до 0,36).

Обязательными условиями для эффективного использования химических добавок и обеспечения технологичности в вибропрессованных бетонах являются:

- точность и технологичность дозирования химических добавок (недостаточное количество добавки или ее перерасход приводит к негативным последствиям или не дает необходимого эффекта;
- приготовления жидких систем в виде паст с использованием неорганических пигментов для бетона);
- правильность при выполнении дозирования компонентов бетонной смеси с целью получения гомогенной структуры бетона;
- обеспечение необходимых условий хранения жидких химических добавок при отрицательных температурах (зимой).

Цель работы. В Национальном университете "Львовская политехника" совместно с ведущим производителем вибропрессованной продукции на территории западных областей Украины ООО "Магик" проводили исследования эффективности применения химических добавок нового поколения для серийного изготовления фигурных элементов мощения и камня бортового с использованием жестких бетонных смесей.

ООО "Магик" для производства вибропрессованной продукции использует автоматизированный бетоносмесительный комплекс TEKA TRANSMIX-750 с компьютерной системой контроля за влажностью используемых компонентов жесткой смеси. Объем бетоносмесителя планетарной действия составляет 750 л. Изготовление бетонных фигурных элементов мощения (ФЭМ) толщиной от 60 до 80 мм и камня бортового осуществляется на двух бетоноформовочных машинах Zenith 828 MAZ производительностью до 2000 м2/добу каждая. Работа бетоносмесительного узла и формовочной машины синхронизирована в автоматическом режиме и управляется с помощью производственного персонала, который состоит из трех человек.

На вышеупомянутом оборудовании были проведены опытно-промышленные исследования эффективности применения химических добавок для вибропрессованных бетонов. Для каждой партии бетонных изделий, которые проверялись, неизменным был избран водоцементное соотношение В/Ц, что составляло 0,32 для основного слоя бетона и 0,35 для фактурного цветного слоя бетона.

Исследовали следующие химические добавки:

- Гидрозоли К в виде порошка (производитель "Ополе", Польша);
- Комплекс жидких химических добавок для вибропрессованных бетонов (производитель "Sika-Addiment", Германия);
- Комплекс жидких химических добавок для вибропрессованных бетонов (производитель "Rethmeier", Германия);
- Комплекс жидких химических добавок (производитель "Remej", Германия);
- Комплекс жидких химических добавок для вибропрессованных бетонов (производитель "CHEMTECH BAYERN", Германия).

Во время технологической подготовки к использованию химических добавок было обнаружено следующее: пластификатор гидрозоли К, поставляемый в виде порошка, при приготовлении не создает полностью растворимого жидкостной системы, что, в свою очередь, во время автоматизированного управления приводит к неконтролируемой подачи жидкой добавки в бетоносмеситель. Этот факт делает невозможным использование химической добавки Hydrosol K (нерастворимый осадок составляет от 3 до 8% от сухой массы добавки) для автоматизированного дозирования при серийном производстве вибропресованый бетона. Кроме того, надо заметить, что на эффективность применения Hydrosola K существенно влияет значительный расход добавки при производстве - от 1 до 3% от массы связной.

В отличие от таких высоких процентов при дозировке сухих добавок к бетонам новое поколение немецких химических добавок фирм "Sika-Addiment" и "Rethmeier" регламентирует расходы пластификатора от 0,1 до 0,3% от массы цемента.

Во время исследований были отобраны такие жидкие добавки фирм: "Sika-Addiment", "Rethmeier", "Remej" и "Chemtech Bayern":

- BV8, BV3, BV7 и Plaston 1 (фирма "Sika-Addiment");
- ColorАctiv 2000 (BV) (фирма "Remej");
- CH4, BASIC, CHK (фирма "Chemtech Bayern").

Методика исследований. Отбор проб производился с натурных бетонных изделий, изготовленных каждой формовочной машиной в течение одного рабочего дня. В случае изменения формы или цвета брусчатки в течение одного рабочего дня отбиралась одна партия опытных образцов каждой конфигурации. После осмотра изделий, определения соответствия геометрических размеров образца требованиям ТУ на той же брусчатки определялась прочность на сжатие и водопоглощение бетона. После измерения фактической толщины образцы брусчатки откладывались для дальнейших испытаний. На одной части определялась прочность бетона на сжатие, на другой - водопоглощение. Полученные результаты испытаний с использованием различных химических добавок приведены в табл. 1. Возраст образцов имел значительное влияние на физико-механические показатели прочности бетона. При проведении лабораторных испытаний придерживались требований ГОСТ17608-91 "Плиты бетонные тротуарные. Технические условия "и DIN 18501 (Германия).

Таблица 1

Немецкими нормами регламентируется, что прочность на сжатие необходимо испытывать в целом бетонном элементе посредством использования металлических прижимных плит толщиной 30 мм, которые размещены симметрично друг к другу на верхней и нижней поверхности брусчатки. Прижимные плиты имеют форму прямоугольника, а их размеры приспособлены к типоразмеру исследуемой брусчатки. Чаще изготовлялись и испытывались образцы высотой 60 и 80 мм, поэтому к таким опытным образцам использовались металлические плиты, соответственно, размером 60×120 мм и 80×160 мм. Необходимо отметить, что некоторые формы бетонной брусчатки не позволяют для исследований использовать такие плиты на всей поверхности изделия.

Отечественные нормы рекомендуют отбор проб для испытаний прочности на сжатие для бетонных изделий проводить непосредственно на месте формирования - при этом бетонную смесь следует укладывать в форму и уплотнять таким же образом, что и при производстве изделия. Относительно жестких бетонных смесей при формировании их методом вибропрессования, следует заметить, что нет возможности изготовления таких образцов таким образом, что обеспечивает нормативные требования вышеупомянутого стандарта. Дополнительно отмечается, что испытания прочности на сжатие можно выполнять на образцах (кернах) вырезанных из бетонных изделий. При этом надо учитывать коэффициенты масштабности.

В табл. 2 приведены коэффициенты масштабности для наиболее используемых образцов в форме куба, применяемые при испытании прочности бетона на сжатие.

Таблица 2

Коэффициенты масштабности для испытания бетонных изделий различной высоты

Поскольку из бетонной брусчатки высотой 60 мм невозможно вырезать кубы размером граней 70 мм, то образцы, вырезанные из таких бетонных ФЭМы, испытывать прочность на сжатие, как плоские элементы с использованием эмпирического коэффициента масштабности, равный 0,78.

Испытания прочности на сжатие бетонной брусчатки, которые выполнялись в соответствии с требованиями DIN 18501, создали возможность получить достоверные результаты испытаний, в частности определять прочность вибропрессованной бетонной брусчатки номинальной высотой 60 мм. Однако в соответствии с требованиями DIN 18501 допускается отклонение по высоте в бетонных изделий ± 5 мм, то есть исследуемая брусчатка может иметь переменную высоту от 55 до 65 мм, что в каждом случае дает возможность достоверно определить прочность бетона.

Необходимо отметить, что методы испытаний прочности на сжатие бетона по отечественным нормам, в противовес от метода, приведенного в немецких нормах, являются универсальными методами определения прочности на сжатие. Образцы вырезанные из других вибропрессованных бетонных изделий, таких как камень бортовой, дорожные столбики, элементы подпорных стенок, канализационные люки, лотки и изделия для малых архитектурных форм, можно испытывать по этой методике.

Кроме того, при вырезании образцов из бетонных изделий всегда можно изучать как структуру отформованных вибропрессованных элементов позволяет неоднократно вносить коррективы и достоверно оценивать результаты лабораторных испытаний. Образцы для испытания прочности бетона отбирали из части одной брусчатки, а вторую часть испытывали на водопоглощение. Это позволяло использовать результаты комплексных испытаний бетона, поскольку полученные физико-механические характеристики бетона дополняли друг друга и давали возможность совершенствовать технологический процесс производства вибропрессованных элементов.

Выводы. Вследствие анализа полученных результатов испытаний контрольных образцов вибропрессованных натурных элементов лучшими были подборы составов бетона плиты бетонной тротуарной (нижний несущий слой изделия) с использованием химических добавок Remiplast 2000 (BV) и Addiment (BV8). Однако с учетом экономического фактора (стоимости пластификатора) химическая добавка фирмы "Rethmeier" Remiplast 2000 (BV) в использовании в деле подешевле и не всегда стабильного качества относительно пластификатора Addiment (BV8) фирмы "Sika-Addiment" на 10%.

Для фактурных слоев бетона, создающих эстетическую выразительность и насыщенность цвета в вибропрессованных изделиях по результатам испытаний, следует положительно отметить химические добавки для бетона "Chemtech Bayern" CH4, BASIC, CHK. Преимуществом химической добавки CH4 есть свойство связывать в структуре бетонного изделия свободный СаСО₃, что существенно улучшает насыщенность цвета в бетоне и создает предпосылки для отсутствия высолов на его поверхности.

ПРЕЗЕНТАЦИЯ         NEW!

CH4 КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ВИБРОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

В случае возникновения вопросов свяжитесь с нашими техническими специалистами.