РАЗРАБОТКА СОСТАВА САМОУПЛОТНЯЮЩЕГОСЯ БЕТОНА

Введение. Самоуплотняющийся бетон – это новое и перспективное направление в производстве бетона. С начало 1990-х гг. самоуплотняющийся бетон стал объектом интенсивных научных исследований во многих странах и около 13 лет успешно применяются в строительных объектах развитых стран. Самоуплотняющийся бетон представляет собой инновационный продукт в области гражданского строительства. Впервые был разработан в Японии в 1997 г. под чутким руководством профессора Хайима Окамура. Он явил миру новое поколение пластифицирующих добавок для повышения текучести состава на основе полиакрилата и поликарбоксилата при низком содержании воды [1].

Самоуплотняющаяся бетонная смесь – это бетонная смесь, которая без воздействия внешних сил уплотнения (вибрирования) и самостоятельно под воздействием собственного веса течет, освобождается от воздуха и заполняет пространство между опалубкой сооружения и арматурными стержнями. Для производства самоуплотняющегося бетона часто используется пластифицирующие добавки, такие как суперпластификаторы. Чтобы придать пластифицирующие свойства добавкам используют жидкие мономеры, например: стирол или метилакриловую кислоту [2-3] и полимеры.

Экспериментальная часть. Технология получения самоуплотняющегося бетона состоит из двух стадий. Первая стадия – получение суперпластификатора из крахмалсодержащих пищевых отходов и вторая стадия получение смеси для бетона.

Рисунок 1. Процедура приготовления смеси

Суперпластификатор получают из крахмалсодержащих пищевых отходов. Смешивали пищевые отходы (рис и хлеб и.т.д.) в диапазоне 600 г. с дистиллированной водой в объеме 3л. и загружали в 7 л. емкость непрерывного механического перемешивания (300-600 обор/мин) и далее нагревали на водяной бане (50-65oC, рН≥7) в течение 1 ч. Ледяную уксусную кислоту впрыскивали, чтобы контролировать (рН≥7) раствор в течение 2 часов. После охлаждения при комнатной температуре, полученный раствор фильтровали. Полученный фильтрат обратно отправляли в переработку, а раствор из пищевых отходов перемешивали с дистиллированной водой при 60-90°С в течение 1 ч. в атмосфере азота. Полученный фильтрат обратно отправляли в переработку, а раствор из пищевых отходов перемешивали с дистиллированной водой при 60-90°С в течение 1 ч. в атмосфере азота. Водный NaOH добавляли в колбу при механическом перемешивании при температуре 70-100°С (200-500 об/мин.) до pH=7. Далее смесь смешивали с катализаторам K2S2O8 3% (400-600 обор/мин) и добавляли метакриловую кислоту 5-15% при 80-90°С. В результате получили суперпластификатор, характеристики представлены на таблице 1.

Характеристики суперпластификатора

Далее получали самоуплотняющийся бетонную смесь. В бетоносмеситель добавляли портландцемент (ПЦ) (24,5%), песок (41%), крупный заполнитель щебень (20%) и воду (14%). Соотношение вода/цемент (ж/ц) было 0,5. Суперпластификатор добавляли 0,05-0,5% от веса цемента. Далее определяли характеристики бетонной смеси, текучесть и удобоукладываемость, способность обтекать препятствия, исследование проводили в L-образном ящике (PA).

Рисунок 2. Испытания на L-Box

Полученные характеристики представлены на таблице 2.

Таблица 2.

Характеристика бетонной смеси

Заключение и результаты экспериментов. Полученную бетонную смесь непосредственно помещали в 100 мм кубовую пресс-форму из нержавеющей стали и получали бетон. Форму держали в постоянной комнатной температуре в течение ночи, а затем извлекали из формы. Тестирование проводилось на предел прочности при сжатии, водопоглощение и комбинированную воду и проводили в 1- день, 3, 7 и 28 – день. Полученные результаты представлены на таблице 3.

Свойства самоуплотняющегося бетона

Выводы. Чтобы получить самоуплотняющийся бетон с прочностью 38,4-46,6 мПа и водонепроницаемостью 95%, надо использовать мелких наполнителей в количестве 30-41% и суперпластификатор 0,05-0,5% от веса портландцемента. Таким образом, свойства самоуплотняющегося бетона зависит от содержания суперпластификатора и мелких наполнителей в бетонной смеси. Увеличение мелких наполнителей до 41% и использование суперпластификатора из пищевых отходов 0,05-0,5% позволит получить самоуплотняющийся бетон с прочностью до 44,7 - 46,6 мПа и водопоглощением 0,9%.