|
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА СССР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ
ДОРОЖНЫЙ РЕКОМЕНДАЦИИ Балашиха Московской области
1970 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ
КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ДОБАВОК ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ДОРОГ И
АЭРОДРОМОВ. Союздорнии, Балашиха-6 Московской обл., 1970. Приведены основные свойства
дорожного бетона с добавками кремнийорганических соединений
полигидросилоксанового типа (ГКЖ-94) и силиконатов натрия (ГКЖ-10, ГКЖ-11), их
преимущество перед воздухововлекающими добавками: СНВ, мылонафтом,
асидол-мылонафтом, применяемыми в настоящее время для повышения долговечности
дорожного бетона; требования к добавкам; технология изготовления бетонов с
добавками кремнийорганических соединений; описана технология приготовления
эмульсии ГКЖ-94 на различных эмульгаторах в мешалках непрерывного действия
ЦНИИС и периодического Союздорнии; даются рекомендации по эффективному
применению добавок с учетом климатических факторов (среднемесячной температуры
наиболее холодного месяца, количество дней с гололедом); требования по технике
безопасности. Приведено количество дней с гололедом в областях и краях РСФСР,
двух прибалтийских республиках и БССР. Табл. - 1, рис. - 2. Предисловие
«Рекомендации по применению
кремнийорганических добавок при строительстве цементобетонных покрытий дорог и
аэродромов» составлены на основании результатов лабораторных исследований и
полевых опытно-экспериментальных работ. В «Рекомендациях» приведены
основные свойства дорожных бетонов с добавками кремнийорганических соединений,
требования к добавкам, технология приготовления бетонов с добавками
кремнийорганических соединений, область применения добавок, а также требования
по технике безопасности. Использованы результаты исследований НИИЖБ и ЦНИИС
Минтрансстроя СССР. «Рекомендации» составили
канд. техн. наук А.Н. Защепин, инж. Н.Н. Янбых. Все замечания
и предложения по «Рекомендациям» просьба направлять по адресу: Балашиха-6
Московской обл., Союздорнии. ЗАМ. ДИРЕКТОРА СОЮЗДОРНИИ кандидат технических наук Н.В. Горелышев Общие положения
Хлористые соли, применяемые
для удаления гололеда, образуют на поверхности цементобетонных покрытий
растворы 3 - 5 %-ной концентрации, которые в сочетании с переменным
замораживанием и оттаиванием вызывают интенсивное шелушение покрытий. Шелушение
бетона обычно наступает после 25 - 30-кратной россыпи солей на покрытие. Для предотвращения
разрушения бетона от совместного многократного воздействия растворов хлористых
солей и мороза широко применяют воздухововлекающие добавки типа СНВ (смола
нейтрализованная воздухововлекающая - абиетат натрия), мылонафт и др.
Применением воздухововлекающих добавок количество воздуха в бетоне в виде
замкнутых мелких пор доводят до 4,5 - 5 %. Этим самым увеличивают стойкость
бетона против агрессивного воздействия растворов хлористых солей и мороза в 5 -
6 раз. Увеличение количества
воздуха до 4,5 - 5 % может привести к снижению механической прочности бетона
при сжатии на 20 - 25 % и на растяжение при изгибе до 15 %. Прочность бетона удается
повысить за счет пластифицирующего действия воздухововлекающих добавок и
уменьшения в бетонной смеси песка на 2 - 3 %, однако полностью восстановить
прочность бетона при одном и том же расходе цемента, используя
воздухововлекающие добавки, не всегда возможно. Поэтому исследовали дорожный
бетон с добавками гидрофобных кремнийорганических жидкостей, которые
существенно увеличивают стойкость бетона против агрессивного воздействия
хлористых солей и мороза и одновременно не вызывают снижения его механической
прочности. Эффективные результаты
получены при применении гидрофобной кремнийорганической жидкости -
полигидросилоксана, - выпускаемой промышленностью под индексом ГКЖ-94. При
введении ГКЖ-94 в бетонную смесь в количестве 0,1 - 0,15 % от веса цемента
существенно повышается морозостойкость бетона при многократном действии на него
хлористых солей и мороза. Действие этой добавки на
бетон существенно отличается от действия воздухововлекающих добавок. При
введении в бетон воздухововлекающих добавок типа СНВ и мылонафта вовлеченный
воздух стабилизируется на зернах мелкого заполнителя (песка), ослабляя при этом
контактную зону. При введении же добавки ГКЖ-94 происходит химическое
взаимодействие добавки с продуктами гидролиза и гидратации цемента. За счет
выделения газа образуется мелкопористая структура цементного камня с объемом
пор не более 1 - 2 %, при этом цементный камень с такой структурой не оказывает
влияния на прочность бетона. Добавка ГКЖ-94 имеет еще одно важное преимущество
перед СНВ. При применении воздухововлекающих добавок СНВ на количество
вовлекаемого в бетонную смесь воздуха, кроме дозировки добавки, влияют еще
многие факторы: подвижность бетонной смеси, расход цемента в смеси, зерновой
состав мелкого заполнителя, тип бетономешалки, время перемешивания смеси,
температура, жесткость воды, продолжительность и интенсивность уплотнения и др. При применении же
газообразующей добавки ГКЖ-94 на количество выделенного газа в бетоне, кроме
дозировки добавки, влияют только расход цемента и температура смеси. Действие
на бетон добавок ГКЖ-10 и ГКЖ-11 не отличается от действия воздухововлекающих
добавок СНВ и мылонафта, но они обладают ограниченным воздухововлечением (5 - 6
%), что имеет важное значение для получения однородного по прочности и
морозостойкости бетона (по сравнению с добавками СНВ, при введении которых
количество вовлеченного воздуха может достигать 8 - 9 %, а в подвижных бетонных
смесях с осадкой конуса 5 - 6 см и более). Несмотря на существенные
преимущества кремнийорганических добавок перед воздухововлекающими, их широкое
применение в настоящее время ограничено из-за высокой стоимости. При
существующих ценах на ГКЖ их применение целесообразно только в отдельных
случаях, там, где бетон подвергается большому количеству циклов
замораживания-оттаивания в растворах хлористых солей или где снижение прочности
бетона может потребовать увеличения толщины покрытия. Основные строительные
свойства бетонов с добавками кремнийорганических соединений
1. Добавки ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-94 замедляют твердение бетонов в ранние
сроки, особенно в первые сутки, но к 28-суточному возрасту прочность бетонов
сравнивается с прочностью бетона без добавок. 2. Добавки ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-94 оказывают пластифицирующее действие на
бетонные смеси, снижают ее расслаивание во время транспортирования и укладки,
повышают водонепроницаемость бетона. При сохранении заданной подвижности смеси
введение добавок ГКЖ-11 и ГКЖ-94 позволяет уменьшать величину В/Ц до 0,03, а
при добавке ГКЖ-10 до 0,05. 3. Добавка ГКЖ-94 значительно повышает морозостойкость бетона
нормального твердения и подвергнутого тепловлажностной обработке, позволяет
получать высокопрочные (марки «400» и более) и морозостойкие (марки «200» и
более при испытании в растворах хлористых солей) бетоны (см. таблицу). 4. Добавки ГКЖ-10, ГКЖ-11
повышают морозостойкость бетонов нормального
твердения и позволяют получать по прочности бетоны марки «350» и
морозостойкости при испытании в растворах хлористых солей бетоны марки «150» -
«200». Основные строительно-технические свойства бетонов с добавками
кремнийорганических соединений.
5. Добавка ГКЖ-94 в дорожный бетон на крупном заполнителе из известняка
увеличивает его морозостойкость при испытании в растворах хлористых солей.
Поэтому при строительстве дорожных покрытий из бетона на известняковом щебне
следует, как правило, применять добавку ГКЖ-94. Требования к добавкам
6. Гидрофобизирующая и кремнийорганическая жидкость
ГКЖ-94 должна соответствовать ГОСТ 10834-64 и удовлетворять следующим требованиям: - цвет: от бесцветного до
бледно-желтого; - содержание активного
водорода в весовых процентах - 1,3 - 1,42; - вязкость кинематическая в
ССТ при 20 °С в пределах 45 - 200; - рН не менее 6. ГКЖ-94 поставляется заводами
в виде 100 %-ной жидкости, не смешивающейся с водой, в стеклянной таре -
бутылях весом 20 кг с плотно притертыми пробками. Каждая партия
кремнийорганической жидкости сопровождается соответствующим паспортом. До
употребления жидкость необходимо хранить в крытых, не освещаемых солнцем
складских помещениях при положительной температуре от 0 до 20 °С (под действием солнечных лучей может
произойти полимеризация жидкости). Срок хранения жидкости в нормальных условиях
6 месяцев и более. 7. Кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 ж ГКЖ-11 в соответствии с
техническими условиями МР ТУ 6-02-271-63 должны удовлетворять следующим
требованиям: - цвет: от желтого до
светло-коричневого (осадка не допускается); - содержание сухого остатка
в весовых процентах 30 ± 5; - щелочность (в пересчете на
NaОН) в весовых процентах 15 ± 2; - содержание кремния в
весовых процентах не менее 4; - плотность 1,19 ± 0,02 г/см3. Поставляются заводами в виде
водно-спиртовых растворов 30 %-ной концентрации этил и метилсиликонаты натрия.
До употребления жидкость хранят в металлической таре при температуре от 0 до 30
°С. Технология
приготовления бетонных смесей с добавками кремнийорганических соединений
8. Добавки кремнийорганических соединений вводят в бетонные смеси с
водой затворения. 9. Добавку ГКЖ-94 вводят в бетонную смесь в виде 50 %-ной водной
эмульсии. Эмульсию приготавливают в быстроходных смесителях при 8000 - 12000
об/мин (возможно применение электросмесителей с меньшим числом оборотов, но
производительность значительно снижается). Эмульсии рекомендуется готовить в
диспергаторе периодического действия, разработанном ПКБ Союздорнии по образцу
выпускаемого в ГДР производительностью 40 - 50 л/час. Рекомендуемый диспергатор
был опробован в производственных условиях при строительстве участков
цементобетонного покрытия с кремнийорганическими добавками на дороге
Москва-Калуга. При расходе эмульсии 0,7 - 1,0 л/на 1 м3 бетона одним
диспергатором за смену можно приготовить эмульсии на 300 - 400 м3
бетона. При небольших объемах бетона для приготовления эмульсии рекомендуется
использовать разработанную ЦНИИС мешалку непрерывного действия
производительностью 20 л/час. 10. Эмульсию в диспергаторе Союздорнии (рис. 1) приготавливают следующим
образом: в воронку вливают заранее приготовленный раствор эмульгатора, затем
включают электросмеситель, вливая в него маслянистую полигидросилоксановую
жидкость 100 %-ной концентрации. Соотношение масла к раствору эмульгатора 1:1. Для получения однородной и
стабильной эмульсии рекомендуется полученный продукт пропускать через
эмульгатор не менее 5 раз. При приготовлении эмульсии раствор эмульгатора и
жидкость ГКЖ-94 должны быть абсолютно чистыми, без посторонних примесей (кусков бумаги, щепы и
других предметов), так как это может привести к порче смесителя. Рис. 1. Схема диспергатора
Союздорнии 1 - электромотор УЛ-62 №-0,270 квт, 8000 об/мин;
2 - воронка; 3 - корпус; 4 - турбинка (смеситель); 5 - шнек; 6 - кран; 7 -
гайка; 8 - стойка Готовую эмульсию сливают в
тару, а смеситель тщательно промывают. 11. Эмульсии в мешалке непрерывного действия ЦНИИС (рис. 2) приготовляют следующим
образом: жидкость ГКЖ-94 и заранее приготовленный раствор стабилизатора в соотношении 1:1 по весу заливают в загрузочные бачки. Из
бачков через вентили жидкости поступают в мерные емкости, имеющие поплавковые
указатели уровня, и из них через вентили в приемную камеру, где шнеком
предварительно смешиваются компоненты эмульсии и смесь подается в мешалку с
8000 об/мин. Требуемую дисперсность эмульсии получают регулированием
зазоров между диском и крышкой камеры и временем нахождения эмульсии в мешалке.
Готовую эмульсию сливают в приемный бак. 12. Приготовление эмульсии ГКЖ-84 необходимо проводить под контролем
лаборатории. 13. Однородность эмульсии и отсутствие механических примесей определяют
фильтрованием под вакуумом через матерчатый фильтр на воронке Бюхнера. После
фильтрования не должно оставаться посторонних включений. Рис. 2. Схема мешалки непрерывного
действия ЦНИИС: 1 - загрузочный бак; 2 - вентиль; 3 - мерная
емкость с поплавковым указателем уровня; 4 - вентиль; 5 - приемная камера; 6 -
шнек; 7 - крышка; 8 - вентиль; 9 - приемный бак; 10 - электродвигатель УЛ-072 -
8000 об/мин; 11 - диск Стабильность эмульсии
проверяют следующим методом: в мерный цилиндр наливают 10 см3
эмульсии и 100 см3 воды. Содержимое цилиндра тщательно перемешивают в
течение 1 мин и оставляют в покое на 2 часа. Эмульсия считается стабильной,
если в течение этого времени в ней не наблюдается расслаивания. Перед применением эмульсии
необходимо проверять ее стабильность. 14. Качество эмульсии во многом зависит от вида применяемого эмульгатора.
Эмульсии, приготовленные на эмульгаторах сольвар, сопал, ОС-2, очень устойчивы
и могут храниться в течение нескольких месяцев, не расслаиваясь. Эмульсии, приготовленные на
желатине, неустойчивы особенно при температуре 35 - 40 °С. Их стабильностьх) всего
несколько дней, и поэтому их необходимо использовать сразу же после приготовления. х) Под стабильностью понимается время, в течение которого эмульсия
полностью сохраняет свои свойства, не расслаивается. При расходовании эмульсии не
сразу, а через некоторое время (месяц-два) после приготовления рекомендуется
применять эмульгаторы, опробованные ЦНИИС, ОС-2хх), сольвар, сопал. хх) ОС-2 выпускает лакокрасочный завод на станции Долгопрудная Московской
обл., сольвар - ереванский завод
«Поливинилацетат». Стабильность эмульсий,
приготовленных на указанных стабилизаторах, несколько месяцев и во многом
зависит от температуры. С повышением температуры стабильность эмульсии резко
понижается. До приготовления рабочих растворов эмульсию рекомендуется хранить
при температуре от 0 до +20 °С в таре из белой жести. 15. Растворы эмульгаторов готовят следующим образом: к отмеренному объему
холодной воды добавляют эмульгаторы: желатин из расчета получения 1 %-ного,
сопал - 2 %-ного, сольвар - 4 %-ного растворов. После введения эмульгаторов
воду подогревают до температуры 60 - 70 °С и поддерживают ее до полного растворения их, затем растворы охлаждают
до комнатной температуры. При приготовлении раствора эмульгатора из сольвара
для лучшего растворения рекомендуется его предварительно замочить на сутки в
воде. 16. Эффективность применения добавки ГКЖ-94 во многом зависит от качества
эмульсии. При применении некачественной эмульсии (частично распавшейся)
эффективность добавки резко снижается. 17. Добавки ГКЖ-10 и ГКЖ-11 вводятся в бетонные смеси с водой затворения
в виде исходных водно-спиртовых растворов 30 %-ной концентрации. Порядок
приготовления бетонной смеси обычный. Область применения
добавок
18. Учитывая высокую стоимость добавок (удорожание 1 м3
дорожного бетона при оптимальных дозировках колеблется с добавкой ГКЖ-94 от 1
руб. 68 коп. до 3 руб. 60 коп., с ГКЖ-10 от 70 коп. до 1 руб. 40 коп., с ГКЖ-11
- от 65 коп. до 1 руб. 30 коп.), в настоящее время рекомендуется следующее
применение: ГКЖ-94 в бетонных и
железобетонных конструкциях, к которым предъявляются повышенные требования по
морозостойкости и прочности: - при строительстве
цементобетонных покрытий в районах со среднемесячной температурой воздуха
наиболее холодного месяца ниже -20 °С; - при строительстве
отдельных участков цементобетонных покрытий в районах, где количество дней с
гололедом превышает 40 в год; - на подъездах к крупным
городам, взлетно-посадочных полосах (на аэродромах), где наряду с высокой
морозостойкостью требуется высокая прочность бетона; - на подходах к крупным
искусственным сооружениям, затяжных спусках (подъемах), виражах, пересечениях
дорог в одном уровне и других участках дорог, где по условиям безопасности
движения больше всего рассыпают хлористые соли во время гололеда; - при строительстве
однослойных дорожных и аэродромных покрытий из бетона на известковом щебне. ГКЖ-10 и ГКЖ-11 в бетонных и
железобетонных конструкциях, к которым предъявляются умеренные требования по
морозостойкости: - при строительстве
цементобетонных покрытий в районах со среднемесячной температурой наиболее
холодного месяца от -10 до -20 °С и количеством дней с
гололедом в году от 20 до 30. Применение добавок ГКЖ-10 и ГКЖ-11 целесообразно
при устройстве цементобетонных покрытий в осенне-весеннее время при температуре
воздуха от 0 до -3 °С (при введении в бетон
добавки данного типа понижают температуру замерзания воды). 19. Учитывая высокую эффективность кремнийорганической добавки ГКЖ-94 в
повышении морозостойкости бетона при воздействии хлористых солей и мороза, ее
применение может быть также рекомендовано: - при устройстве проезжей
части мостов из цементобетона без применения оклеечной изоляции; - при ремонте
цементобетонных покрытий дорог и аэродромов цементопесчаными смесями; - при изготовлении бортовых
камней, тротуарных блоков, железобетонных перил, парапетов, лотков и других
элементов мостов, изготавливаемых в пропарочных камерахх), которые в процессе
эксплуатации могут подвергаться воздействию растворов хлористых солей и мороза. х) При изготовлении железобетонных элементов с добавкой ГКЖ-94 в
пропарочных камерах следует руководствоваться «Рекомендациями по применению
бетонов и растворов с добавками полимеров», разработанными НИИЖБом. 20. Количество дней с гололедом в краях и областях РСФСР, двух
прибалтийских республиках и БССР приведено в приложении. Техника безопасности
21. Жидкость ГКЖ-94 не имеет запаха, не выделяет при хранении вредных
газов и паров - не токсична. Работы с добавкой ГКЖ-94 не требуют специальных
мер предосторожности. Техника безопасности работ такая же, как при
приготовлении бетона в обычных заводских условиях. 22. При работе с добавками ГКЖ-10, ГКЖ-11 должны соблюдаться следующие
правила техники безопасности: - рабочие должны быть
обеспечены резиновыми перчатками и фартуками; - растворы ГКЖ-10, ГКЖ-11 не
должны попадать на открытые участки кожи; в случае попадания на кожу их
необходимо смыть струей воды. Приложение
Количество
дней с гололедом в годух) в краях и областях РСФСР, двух
прибалтийских республиках и БССР
х) Количество дней с гололедом в году приведено по данным дорожно-эксплуатационных
служб и метеостанций за последние 5 лет. СОДЕРЖАНИЕ
|
|