2.2. Исследование влияния различных пластификаторов на
подвижность мелкозернистого щлакозолобетона

Для исследований использовали широко применяемые для обычных бетонов добавки - суперпластификаторы С-3 и дофен и давно известные обычные пластифицирующие добавки ЛОТ (отходы производства целлюлозы) и ЩСПК (щелочные стоки производства капролактама с Кемеровского завода), а также их смеси. Было проведено ряд серий опытов по методике, приведенной в работах [27, 28].

1. При одинаковом расходе цемента, заполнителей и воды менялись виды добавок и их количества (состав бетона из расчета М200 (В16); цемент - 250, зола - 360, шлаковый песок - 1080, вода - 240 кг/м³); все добавки вводились в % от массы цемента 0; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25 и 0,30. Всего 25 вариантов смесей.
2. Из оптимальных добавок составлялась комплексная и менялось их соотношение. Всего 18 вариантов смесей.
3. Исследовалась зависимость подвижности смеси от количества вводимых пластификаторов при пониженном водосо-держании смеси (состав: цемент - 250; зола - 360; шлаковый песок - 1120 и вода - 200 кг/м³; добавки - 0,1; 0,2; 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,8 и 2%).

Результаты 1-ой серии опытов приведены на рис. 2.2.

Рис. 2.2. График зависимости подвижности смеси от количества
пластификатора

51

Установлено, что лучшим пластифицирующим эффектом из четырех примененных однокомпонентных добавок в мелкозернистых шлакозолобетонных смесях обладает лигносульфонат технический. Он увеличивает подвижность смеси при одинаковых расходах всех компонентов (цемента, золы, шлакового песка и воды) и незначительном объеме его введения в 3,7 раза (ОК с 6 до 22 см), затем следует ЩСПК (адипинат натрия) в 2,5 раза, дофен в 2 раза и С-3 в 1,4 раза.

Известно, что оптимальный расход суперпластификаторов в бетонах составляет от 0,5-0,6% и выше. Зная об этом, мы в первой серии опытов ставили задачу не достижения в разработанном нами мелкозернистом шлакозолобетоне суперпластифицирующего эффекта, а лишь найти способ повышения подвижности смеси, сохраняя ее составы (в том числе и расход воды), которые уже применялись в начале строительства первого монолитного дома в городе Новокузнецке и на Томь-Усинском ЗЖБК при производстве внутренних стеновых панелей, перекрытий (в кассетах) и сантехкабин крупнопанельного домостроения. Смеси на указанных объектах готовились с осадкой стандартного конуса 6...8 см. Ставилась задача достижения 20...24 см (увеличения подвижности в 3...4 раза), т.е. уровня средней пластификации [29], что обеспечивает повышение производительности труда при бетонировании, улучшение качества поверхности конструкций, ликвидацию воздействия шума и вибрации на организм человека.

За основу были приняты дешевые, имеющиеся в неограниченном количестве в Кузбассе обычные пластификаторы ЛСТ и ЩСПК (отходы производства), которые, как правило, в обычных бетонах применяются в количестве 0,1...0,3%. На предприятиях сборного железобетона Кузбасса, применяющих ЛСТ и ЩСПК (до 0,3%) с использованием портландцементов Топкинского цемзавода, осадка конуса обычной бетонной смеси повышается с 2...3 см до 6...8 (в среднем в 2 раза) и они соответствуют 4^й категории (слабые пластификаторы). В то же время, использование указанных добавок в мелкозернистых шлакозолобетонах увеличивает подвижность смеси в 2,5...3,7 раза (рис. 2.2), а комплексная добавка ЩСПК.ЛСТ = 1:2 в 4 раза (рис. 2.3). Добавки суперпластификаторы С-3 и дофен мы применили для сравнения, а не по их назначению.

Во второй серии опытов проверялся пластифицирующий эффект комплексной добавки из двух компонентов ЛСТ+ЩСПК с различным их соотношением при прочих равных условиях.

52

Применялись три варианта соотношений ЛСТ: ЩСПК, а именно 1:2; 1:1 и 2:1. Результаты эксперимента приведены на рис. 2.3.

Рис. 2.3. График зависимости подвижности смеси от соотношения
ЛСТ и ЩСПК в комплексной добавке

Лучший результат по эффекту пластификации (в 4 раза) и прочностным показателям достигнут на соотношении ЛСТ:ЩСПК = 2:1.

В третьей серии опытов было снижено водосодержание смеси с 240 до 200 кг/м³ (В/Ц = 0,8 вместо 0,96). Расход пластификаторов увеличивали при жесткости смеси в 1-0 сек до достижения литой консистенции, т.е. до получения осадки конуса свыше 20 см. Результаты эксперимента приведены на рис. 2.4.

При пониженном расходе воды (В/Ц = 0,8 или В/Ц+З = 0,32, где З - зола) суперпластифицирующий эффект наблюдался у комплексной добавки (ЛСТ:ЩСПК = 2:1) и ЛСТ с введением их до 0,9%, в то время, как у дофена и ЩСПК, начиная с 0,9 до 1,6% и у С-З с 1,6 до 2%.

Исследованиями установлено, что совместное использование лигносульфоната технического и адипината натрия позволяет получить стабилизированную дисперсную систему, обладающую в то же время большой подвижностью. Применение адипината натрия повышает плотность заряда частиц вяжущего и микрозаполнителя, отталкивая их друг от друга и раздвигая зерна шлакового песка, а пластифицирующий эффект молекул ЛСТ позволяет сократить расход воды в смеси и ее расслоение (водоотделение).

53

Кроме того, зола сама по себе в определенном соотношении с водой обладает пластифицирующим свойством (шарообразные частицы алюмоеиликатного стекла подобны шарикоподшипникам).

Рис. 2.4. График зависимости подвижности смеси от количества
вводимых пластификаторов при пониженном водосодержании

В третьей серии опытов все вышеуказанные добавки (в том числе комплексная) и суперпластификаторы были исследованы на эффект суперпластификации с соответствующим снижением водосодержания смеси на 20% (т.е. по назначению). Разработка защищена патентом № 2008293 "Шлакозолобетонная смесь".

Физико-механические и деформативные характеристики высокоподвижного мелкозернистого шлакозолобетона с добавкой ЛСТ и ЛСТ:ЩСПК - 1:1 в количестве 0,3% от массы цемента приведены в наших работах [20, 26, 30, 31, 32].

Указанные шлакозолобетонные смеси литой консистенции применялись у нас в Кузбассе при строительстве первого монолитного 108-квартирного дома и коттеджей [33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42]. Экономическая эффективность бетонной смеси по данным треста "Сибметаллургмонтаж", возводившего монолитный дом, без учета решения экологических проблем (освобождение земель, загрязнений воздушного и водного бассейна и др.), составила 4-5 рублей на каждый кубометр бетона.

На рисунках 2.5, 2.6 и 2.7 приведены фрагменты применения разработанного мелкозернистого шлакозолобетона литой консистенции.

54

Рис. 2.5. Фрагмент сантехкабины из мелкозернистого
шлакозолобетона на ТУ ЗЖБК

Рис.. 2.6. Фрагмент бетонирования 108-кв. 6-ти
этажного жилого дома в г. Новокузнецке

55

Рис. 2.7. Фрагмент введенного в эксплуатацию в 1990 году 108 кв. жилого
дома из мелкозернистого шлакозолобетона в г. Новокузнецке

56