Настоящее изобретение относится к промышленности строительных материалов и применяется для изготовления бетонных изделий: высокохудожественных ажурных ограждений и решеток, столбов, тонкой тротуарной плитки и бордюрного камня, тонкостенной плитки для внутренней и внешней облицовки зданий и сооружений, декоративных изделий и малых архитектурных форм. Способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси заключается в последовательном перемешивании компонентов до получения смеси с требуемой текучестью. Первоначально в смесителе перемешивают воду и гиперпластификатор, затем засыпают цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают смесь в течение 2-3 мин, после чего вводят песок и фибру и перемешивают в течение 2-3 мин. Получают самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести, которая содержит в своем составе следующие компоненты: портландцемент ПЦ500Д0, песок фракции от 0,125 до 0,63, гиперпластификатор, волокна, микрокремнезем, каменную муку, ускоритель набора прочности и воду. Способ изготовления бетонных изделий в формах заключается в приготовлении бетонной смеси, подаче смеси в формы и последующей выдержке в пропарочной камере. Внутреннюю, рабочую поверхность формы подвергают обработке тонким слоем воды, затем заливают в форму самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести. После заполнения формы распыляют на поверхность смеси тонкий слой воды и накрывают форму технологическим поддоном. Технический результат - получение самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, обладающей высокими прочностными характеристиками, имеющей низкую стоимость и позволяющей изготавливать ажурные изделия. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Настоящее изобретение относится к промышленности строительных материалов и применяется для изготовления бетонных изделий: высокохудожественных ажурных ограждений и решеток, столбов, тонкой тротуарной плитки и бордюрного камня, тонкостенной плитки для внутренней и внешней облицовки зданий и сооружений, декоративных изделий и малых архитектурных форм.

Известен способ изготовления декоративных строительных изделий и/или декоративных покрытий путем перемешивания с водой вяжущего, содержащего портландцементный клинкер, модификатор, включающий органический водопонижающий компонент и некоторое количество ускорителя твердения и гипс, пигментов, заполнителей, минеральных и химических (функциональных) добавок, причем полученную смесь выдерживают до насыщения бентонитовой глины (функциональная добавка стабилизатор смеси) пропиленгликолем (органический водопонижающий компонент), фиксации полученного комплекса гелеобразователем гидроксипропилцеллюлозой, укладки, формования, уплотнения и термообработки. Причем перемешивание сухих компонентов и приготовление смеси осуществляют в разных смесителях (см. патент РФ № 2084416, МПК6 С04В 7/52, 1997 г.).

Недостатком данного решения является необходимость применения различного оборудования для смешивания компонентов смеси и последующего проведения операций уплотнения, что усложняет и удорожает технологию. Кроме того, при использовании данного способа невозможно получить изделия с тонкими и ажурными элементами.

Известен способ приготовления смеси для производства строительных изделий, включающий активизацию вяжущего путем совместного помола портландцементного клинкера с сухим суперпластификатором и последующее смешение с наполнителем и водой, причем сначала осуществляют смешение активированного наполнителя с 5-10% воды затворения, затем вводят активированное вяжущее и смесь перемешивают, после чего вводят 40 - 60% воды затворения и смесь перемешивают, затем вводят оставшуюся воду и осуществляют окончательное перемешивание до получения однородной смеси. Постадийное смешение компонентов осуществляют в течение 0,5-1 мин. Изготовленные из полученной смеси изделия необходимо выдерживать при температуре 20°C и влажности 100% в течение 14 сут (см. патент РФ № 2012551, МПК5 C04B 40/00, 1994 г.).

Недостатком известного способа является сложная и дорогостоящая операция по совместному помолу вяжущего и суперпластификатора, требующая больших затрат на организацию смешивающего и помольного комплекса. Кроме того, при использовании данного способа невозможно получить изделия с тонкими и ажурными элементами.

Известен состав для приготовления самоуплотняющегося бетона, содержащий:

100 мас. частей цемента,

50-200 мас. частей смесей песков из кальцинированных бокситов разного гранулометрического состава, наиболее тонкий песок среднего гранулометрического состава менее 1 мм, наиболее крупный песок среднего гранулометрического состава менее 10 мм;

5-25 мас. частей сверхмалых частиц карбоната кальция и белой сажи, причем содержание белой сажи составляет не более 15 мас. частей;

0,1-10 мас. частей противопенного средства;

0,1-10 мас. частей суперпластификатора;

15-24 мас. частей волокон;

10-30 мас. частей воды.

Массовое отношение между количеством сверхмалых частиц карбоната кальция в бетоне и количеством белой сажи может достигать 1:99-99:1, предпочтительно 50:50-99:1 (см. патент РФ № 2359936, МПК С04В 28/04 С04В 111/20 С04В 111/62 (2006.01), 2009 г., п.12).

Недостатком указанного бетона является использование дорогостоящих песков из кальцинированных бокситов, применяемых обычно в алюминиевом производстве, а также избыточное количество цемента, что ведет, соответственно, к увеличению расхода остальных весьма дорогостоящих компонентов бетона и, соответственно, к увеличению его стоимости.

Проведенный поиск показал, что не найдено решений, обеспечивающих получение реакционно-порошкового самоуплотняющегося бетона.

Известен способ приготовления бетона с добавкой волокон, в котором все компоненты бетона смешивают до получения бетона с требуемой текучестью или сначала смешивают сухие компоненты, такие как цемент, разные виды песка, сверхмалые частицы карбоната кальция, белая сажа и, возможно, суперпластификатор и противопенное средство, после чего добавляют в смесь воду, и при необходимости суперпластификатор, и противопенное средство, если они присутствуют в жидком виде, и при необходимости волокна, и перемешивают до получения бетона с требуемой текучестью. После перемешивания, например, в течение 4-16 минут полученный бетон может легко формоваться благодаря своей очень высокой текучести (см. патент РФ № 2359936, МПК С04В 28/04, С04В 111/20, С04В 111/62 (2006.01), 2009 г., п.12). Данное решение принято за прототип.

Полученный самоуплотняющийся со сверхвысокими свойствами бетон может быть применен для изготовления сборных элементов, таких как столбы, поперечные балки, балки, перекрытия, плиточное покрытие, художественные сооружения, предварительно напряженных элементов или композиционных материалов, материала для заделки зазоров между конструкционными элементами, элементов систем ассенизации или в архитектуре.

Недостатком указанного способа является большой расход цемента для приготовления 1 м3 смеси, что влечет за собой увеличение стоимости бетонной смеси и изделий из нее из-за увеличения расхода остальных компонентов. Кроме того, описанный в изобретении способ использования полученного бетона не несет каких-либо сведений, каким образом можно изготовить, например, художественные ажурные и тонкостенные бетонные изделия.

Широко известны способы изготовления различных изделий из бетона, когда залитый в форму бетон впоследствии подвергают виброуплотнению.

Однако с помощью таких известных способов невозможно получить художественных, ажурных и тонкостенных бетонных изделий.

Известен способ изготовления бетонных изделий в упаковочных формах, заключающийся в приготовлении бетонной смеси, подачи смеси в формы, твердении. Используется воздушно- и влагоизоляционная форма в виде упаковочных тонкостенных многокамерных форм, покрытых после подачи в них смеси воздухо- и влагоизоляционным покрытием. Твердение изделий производят в герметичных камерах в течение 8-12 часов (см. патент на изобретение Украины № UA 39086, МПК7 В28В 7/11; В28В 7/38; С04В 40/02, 2005 г.).

Недостатком известного способа является большая стоимость форм, используемых для изготовления бетонных изделий, а также невозможность изготовления таким способом художественных, ажурных и тонкостенных бетонных изделий.

Первая задача - получение состава самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с требуемой удобоукладываемостью и необходимыми прочностными характеристиками, что позволит снизить стоимость получаемой самоуплотняющейся бетонной смеси.

Вторая задача - повышение прочностных характеристик в суточном возрасте при оптимальной удобоукладываемости смеси и улучшение декоративных свойств лицевых поверхностей изделий из бетона.

Первая поставленная задача решается за счет того, что разработан способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси, заключающийся в перемешивании компонентов бетонной смеси до получения требуемой текучести, в котором смешивание компонентов фибробетонной смеси осуществляют последовательно, причем первоначально в смесителе перемешивают воду и гиперпластификатор, затем засыпают цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают смесь в течение 2-3 мин, после чего вводят песок и фибру и перемешивают в течение 2-3 мин до получения фибробетонной смеси, содержащей компоненты, мас.%:

Общее время приготовления бетонной смеси составляет от 12 до 15 минут.

Технический результат от использования изобретения заключается в получении самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, повышении качества и растекаемости фибробетонной смеси, за счет специально подобранного состава, последовательности введения и времени перемешивания смеси, что ведет к существенному повышению текучести и прочностных характеристик бетона до М1000 и выше, снижению необходимой толщины изделий.

Выполнение смешивания ингредиентов в определенной последовательности, когда первоначально в смесителе перемешивают отмеренное количество воды и гиперпластификатора, затем добавляют цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают в течении 2-3 минут, после чего вводят песок и фибру и полученную бетонную смесь перемешивают в течении 2-3 минут, позволяет обеспечить значительное повышение качества и характеристик текучести (удобоукладываемости) получаемой самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси.

Технический результат от использования изобретения заключается в получении самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, обладающей высокими прочностными характеристиками и имеющей низкую стоимость. Соблюдение приведенного соотношения компонентов смеси, мас.%:

позволяет получить самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести, обладающую высокими прочностными характеристиками и имеющую при этом низкую стоимость.

Использование приведенных выше компонентов при соблюдении указанной пропорции в количественном соотношении позволяет при получении самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с требуемой текучестью и высокими прочностными качествами обеспечить низкую стоимость получаемой смеси и повысить, таким образом, ее потребительские свойства. Использование таких компонентов, как микрокремнезем, каменная мука, позволяет уменьшить процентное содержание цемента, что влечет за собой снижение процентного содержания других дорогостоящих компонентов (гиперпластификатора, например), а также отказаться от использования дорогих песков из кальцинированных бокситов, что также ведет к снижению стоимости бетонной смеси, но не влияет на ее прочностные качества.

Вторая поставленная задача решается за счет того, что разработан способ изготовления изделий в формах из фибробетонной смеси, приготовленной описанным выше способом, заключающийся в подаче смеси в формы и последующей выдержке для отверждения, причем первоначально на внутреннюю, рабочую поверхность формы распыляют тонкий слой воды, а после заполнения формы смесью распыляют на ее поверхности тонкий слой воды и накрывают форму технологическим поддоном.

Причем подачу смеси в формы осуществляют последовательно, накрывая заполненную форму сверху технологическим поддоном, после установки технологического поддона процесс изготовления изделий повторяют многократно, устанавливая следующую форму на технологический поддон над предыдущей.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении качества лицевой поверхности изделия, существенном повышении прочностных характеристик изделия, за счет применения самоуплотняющейся фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, специальной обработки форм и организации ухода за бетоном в суточном возрасте. Организация ухода за бетоном в суточном возрасте заключается в обеспечении достаточной гидроизоляции форм с залитым в них бетоном путем покрытия верхнего слоя бетона в форме водяной пленкой и накрытия форм поддонами.

Технический результат достигается за счет применения самоуплотняющейся фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, которая позволяет производить очень тонкие и ажурные изделия любой конфигурации, повторять любые фактуры и виды поверхностей, исключает процесс виброуплотнения при формовке изделий, а также позволяет использовать любые формы (эластичные, стеклопластиковые, металлические, пластиковые и др.) для производства изделий.

Предварительное смачивание формы тонким слоем воды и завершающая операция распыления на поверхности залитой фибробетонной смеси тонкого слоя воды, накрывание формы с бетоном следующим технологическим поддоном в целях создания герметичной камеры для лучшего созревания бетона позволяет исключить появление воздушных пор от защемленного воздуха, добиться высокого качества лицевой поверхности изделий, снизить испарение воды из твердеющего бетона и повысить прочностные характеристики получаемых изделий.

Количество заливаемых одновременно форм выбирается из расчета объема полученной самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси.

Получение самоуплотняющейся фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести и за счет этого с улучшенными качествами удобоукладываемости позволяет при изготовлении художественных изделий не применять вибростол и упростить технологию изготовления, при этом повысить прочностные характеристики художественных изделий из бетона.

Технический результат достигается за счет специально подобранного состава мелкозернистой самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси, режима последовательности введения компонентов, способа обработки форм и организации ухода за бетоном в суточном возрасте.

Преимущества данной технологии и используемого бетона:

Использование песка модуля крупности фр. 0,125-0,63;

Отсутствие в составе бетонной смеси крупного заполнителя;

Возможность изготовления бетонных изделий с тонкими и ажурными элементами;

Идеальная поверхность бетонных изделий;

Возможность изготовления изделий с заданной шероховатостью и текстурой поверхности;

Высокая марочная прочность бетона на сжатие, не менее М1000;

Высокая марочная прочность бетона при изгибе, не менее Ptb100;

Настоящее изобретение подробнее поясняется ниже с помощью примеров выполнения, которые не являются ограничительными.

Фиг. 1 (а, б) - схема изготовления изделий - заливка полученного фибробетона в формы;

Фиг. 2 - вид сверху на изделие, получаемое с использованием заявленного изобретения.

Способ получения самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, содержащей указанные выше компоненты, осуществляют следующим образом.

Сначала взвешиваются все компоненты смеси. Затем в смеситель заливают отмеренное количество воды, гиперпластификатора. После чего смеситель включают. В процессе перемешивания воды, гиперпластификатора последовательно засыпают следующие компоненты смеси: цемент, микрокремнезем, каменную муку. При необходимости для окрашивания бетона в массе в него можно добавить железоокисные пигменты. После введения этих компонентов в смеситель полученная суспензия перемешивается от 2 до 3 минут.

На следующем этапе последовательно вводят песок и фибру и бетонную смесь перемешивают от 2 до 3 минут. После чего бетонная смесь готова к использованию.

В ходе приготовления смеси вводят ускоритель набора прочности.

Полученная самоуплотняющаяся особовысокопрочная реакционно-порошковая фибробетонная смесь с очень высокими свойствами текучести представляет собой жидкую консистенцию, одним из показателей которой является расплыв конуса Хагермана на стекле. Чтобы смесь хорошо растекалась, расплыв должен быть не менее 300 мм.

В результате применения заявленного способа получают самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести, которая содержит в своем составе следующие компоненты: портландцемент ПЦ500Д0, песок фракции от 0,125 до 0,63, гиперпластификатор, волокна, микрокремнезем, каменную муку, ускоритель набора прочности и воду. При осуществлении способа изготовления фибробетонной смеси соблюдают следующее соотношение компонентов, мас.%:

Причем при осуществлении способа изготовления фибробетонной смеси используют каменную муку из различных природных материалов или отходов, таких как, например, кварцевая мука, доломитовая мука, известняковая мука и т.п.

Гиперпластификатор можно использовать следующих марок: Sika ViscoCrete, Glenium и т.п.

При изготовлении смеси может быть введен ускоритель набора прочности, например Master X-Seed 100 (X-SEED 100) или аналогичные ускорители набора прочности.

Полученную самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести можно использовать при производстве художественных изделий, имеющих сложную конфигурацию, например ажурных изгородей (см. фиг. 2). Используют полученную смесь непосредственно после ее изготовления.

Способ изготовления бетонных изделий из самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, полученной описанным выше способом и имеющей указанный состав, осуществляется следующим образом.

Для изготовления ажурных изделий путем заливки самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести используют эластичные (полиуретановые, силиконовые, формопластовые) или жесткие пластиковые формы 1. Условно показана форма, имеющая простую конфигурацию, однако этот вид формы не показателен и избран для упрощения схемы. Форма устанавливается на технологический поддон 2. На внутреннюю, рабочую поверхность 3 формы производят распыление тонкого слоя воды, это в дальнейшем снижает количество пузырей защемленного воздуха на лицевой поверхности бетонного изделия.

После этого полученную фибробетонную смесь 4 заливают в форму, где она растекается и самоуплотняется под действием собственного веса, выдавливая находящийся в ней воздух. После самовыравнивания бетонной смеси в форме для более интенсивного выхода воздуха из бетонной смеси на залитый в форму бетон распыляют тонкий слой воды. Затем форму, заполненную фибробетонной смесью, накрывают сверху следующим технологическим поддоном 2, который создает закрытую камеру для более интенсивного набора прочности бетона (см. фиг.1 (a)).

На этот поддон выставляют новую форму, и процесс изготовления изделий повторяют. Таким образом, из одной порции подготовленной бетонной смеси может быть заполнено последовательно несколько форм, установленных друг над другом, что обеспечивает повышение эффективности использования приготовленной фибробетонной смеси. Формы, заполненные фибробетонной смесью оставляют для отверждения смеси примерно на 15 часов.

Через 15 часов бетонные изделия расформовывают и направляют на шлифовку тыльной стороны, а затем в пропарочную камеру или в камеру тепло-влажностной обработки (ТВО), где изделия выдерживают до полного набора прочности.

Использование изобретения позволяет производить высоко-декоративные ажурные и тонкостенные высокопрочные бетонные изделия марки М1000 и выше по упрощенной литьевой технологии без использования виброуплотнения.

Изобретение может быть осуществлено с использованием перечисленных известных компонентов при соблюдении количественных пропорций и описанных технологических режимов. При осуществлении изобретения может быть применено известное оборудование.

Пример осуществления способа приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести.

Сначала взвешиваются все компоненты смеси и отмеряют в приведенном количестве (масс.%):

Затем в смеситель заливают отмеренное количество воды и гиперпластификатора Sika ViscoCrete 20 Gold. После чего смеситель включают и перемешивают компоненты. В процессе перемешивания воды и гиперпластификатора последовательно засыпают следующие компоненты смеси: портландцемент ПЦ500 Д0, микрокремнезем, кварцевую муку. Процесс перемешивания ведут непрерывно в течение 2-3 минут.

На следующем этапе последовательно вводят песок фр. 0,125-0,63 и фибру стальную 0,22×13мм. Бетонную смесь перемешивают в течение 2-3 минут.

Уменьшение времени перемешивания не позволяет получить однородную смесь, а увеличение времени перемешивания не дает дополнительного улучшения качества смеси, но затягивает процесс.

После чего бетонная смесь готова к использованию.

Общее время изготовления фибробетонной смеси составляет от 12 до 15 минут, данное время включает в себя дополнительные операции по засыпке компонентов.

Приготовленную самоуплотняющуюся особовысокопрочную реакционно-порошковую фибробетонную смесь с очень высокими свойствами текучести используют для изготовления ажурных изделий путем заливки в формы.

Примеры состава получаемой самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, изготовленной заявленным способом приведены в таблице 1.

1. Способ приготовления самоуплотняющейся особовысокопрочной реакционно-порошковой фибробетонной смеси с очень высокими свойствами текучести, заключающийся в перемешивании компонентов бетонной смеси до получения требуемой текучести, отличающийся тем, что смешивание компонентов, фибробетонной смеси осуществляют последовательно, причем первоначально в смесителе перемешивают воду и гиперпластификатор, затем засыпают цемент, микрокремнезем, каменную муку и перемешивают смесь в течение 2-3 мин, после чего вводят песок и фибру и перемешивают в течение 2-3 мин до получения фибробетонной смеси, содержащей, мас.%:

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что общее время приготовления бетонной смеси составляет от 12 до 15 минут.

3. Способ изготовления изделий в формах из фибробетонной смеси, приготовленной способом по пп.1, 2, заключающийся в подаче смеси в формы и последующей термообработке в пропарочной камере, причем первоначально на внутреннюю, рабочую поверхность формы распыляют тонкий слой воды, после заполнения формы смесью распыляют на ее поверхности тонкий слой воды и накрывают форму технологическим поддоном.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что подачу смеси в формы осуществляют последовательно, накрывая заполненную форму сверху технологическим поддоном, после установки технологического поддона процесс изготовления изделий повторяют многократно, устанавливая следующую форму на технологический поддон над предыдущей и заполняя ее.

www.findpatent.ru

высокоэффективные реакционно-порошковые высокопрочные и сверхпрочные бетоны и фибробетоны (варианты) - заявка на патент 2012113330

Классы МПК: C04B28/00 (2006.01) Автор: Володин Владимир Михайлович (RU),Калашников Владимир Иванович (RU),Ананьев Сергей Викторович (RU),Абрамов Дмитрий Александрович (RU),Яценко Андрей Михайлович (RU)

Заявитель: Володин Владимир Михайлович (RU)

1. Реакционно-порошковый сверхпрочный бетон, содержащий портландцемент ПЦ 500 Д0 (серый или белый), суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, микрокремнезем с содержанием аморфного - стекловидного кремнезема не менее 85-95%, отличающийся тем, что дополнительно включает молотый кварцевый песок (микрокварц) или молотую каменную муку из плотных горных пород с удельной поверхностью (3-5)·103 см2/г, тонкозернистый кварцевый песок узкого гранулометрического состава фракции 0,1-0,5÷0,16-0,63 мм, имеет удельный расход цемента на единицу прочности бетона не более 4,5 кг/МПа, обладает высокой плотность с новой рецептурой и с новым структурно-топологическим строением, при следующем содержании компонентов, % от массы сухих компонентов в бетонной смеси:

Микрокремнезем - 3,2-6,8%;

Вода - В/Т=0,95-0,12.

2. Реакционно-порошковый сверхпрочный фибробетон, содержащий портландцемент ПЦ 500 Д0 (серый или белый), суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, микрокремнезем с содержанием аморфного-стекловидного кремнезема не менее 85-95%, отличающийся тем, что дополнительно включает молотый кварцевый песок (микрокварц) или молотую каменную муку из плотных горных пород с удельной поверхностью (3-5)·103 см2/г, тонкозернистый кварцевый песок узкого гранулометрического состава фракции 0,1-0,5÷0,16-0,63 мм, а также содержанием фибры стальной металлокорд (диаметр 0,1-0,22 мм, длина 6-15 мм), базальтовой и углеродные волокна, имеет удельный расход цемента на единицу прочности бетона не более 4,5 кг/МПа, а удельный расход фибры на единицу прироста прочности на растяжение при изгибе, не превышает 9,0 кг/МПа обладает высокой плотность с новой рецептурой и с новым структурно-топологическим строением, а также бетон имеет дуктильный (пластичный) характер разрушения при следующем содержании компонентов, % от массы сухих компонентов в бетонной смеси:

Портландцемент (серый или белый) марки не ниже ПЦ 500 Д0 - 30,9-34%;

Суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира - 0,2-0,5%;

Микрокремнезем - 3,2-6,8%;

Молотый кварцевый песок (микрокварц) или каменная мука - 12,3-17,2%;

Тонкозернистый кварцевый песок - 53,4-41,5%;

Фибра стальная металлокорд 1,5-5,0% по объему бетона;

Фибра базальтовая и углеродные волокна 0,2-3,0% по объему бетона;

Вода - В/Т=0,95-0,12.

www.freepatent.ru

Строительные статьи

В статье описываются свойства и возможности высокопрочных порошковых бетонов, а также области и технологии их применения.

Высокие темпы строительства жилых и промышленных зданий с новыми и уникальными архитектурными формами и особенно специальных особо нагруженных сооружений (таких, как большепролетные мосты, небоскребы, морские нефтяные платформы, резервуары для хранения газов и жидкостей под давлением и др.) потребовали разработки новых эффективных бетонов. Значительный прогресс в этом особо отмечается с конца 80-х годов прошлого столетия. Современные высококачественные бетоны (ВКБ) классификационно сочетают в себе большой спектр бетонов различного назначения: высокопрочные и ультра высокопрочные бетоны [см. Bornemann R., Fenling E. Ultrahochfester Beton-Entwicklung und Verhalten.// Leipziger Massivbauseminar, 2000, Bd. 10; Schmidt M. Bornemann R. M?glichkeiten und Crensen von Hochfestem Beton.// Proc. 14, Jbausil, 2000, Bd. 1], самоуплотняющиеся бетоны , высоко коррозионностойкие бетоны. Эти виды бетонов удовлетворяют высоким требованиям по прочности на сжатие и растяжение, трещиностойкости, ударной вязкости, износостойкости, коррозионной стойкости, морозостойкости.

Безусловно, переходу на новые виды бетонов способствовали, во-первых, революционные достижения в области пластифицирования бетонных и растворных смесей, а во-вторых, появление наиболее активных пуццолановых добавок – микрокремнеземов, дегидратированных каолинов и высокодисперсных зол. Сочетания суперпластификаторов и особенно экологически чистых гиперпластификторов на поликарбоксилатной, полиакрилатной и полигликолиевой основе позволяют получать сверхтекучие цементно-минеральные дисперсные системы и бетонные смеси. Благодаря этим достижениям количество компонентов в бетоне с химическими добавками достигло 6–8, водоцементное отношение снизилось до 0,24–0,28 при сохранении пластичности, характеризующейся осадкой конуса 4–10 см. В самоуплотняющихся бетонах (Selbstverdichtender Beton-SVB) с добавкой каменной муки (КМ) или без нее, но с добавкой МК в высокоработоспособных бетонах (Ultrahochfester Beton, Ultra hochleistung Beton) на гиперпластификаторах в отличие от литых на традиционных СП совершенная текучесть бетонных смесей сочетается с низкой седиментацией и самоуплотнением при самопроизвольном удалении воздуха.

«Высокая» реология при значительном водопонижении в суперпластифицированных бетонных смесях обеспечивается жидкотекучей реологической матрицей, которая имеет различные масштабные уровни структурных элементов, составляющих ее. В щебеночных бетонах для щебня реологической матрицей на различном микро-мезоуровне служит цементно-песчаный раствор. В пластифицированных бетонных смесях для высокопрочных бетонов для щебня как макроструктурного элемента реологической матрицей, доля которой должна быть значительно выше, чем в обычных бетонах, является более сложная дисперсия, состоящая из песка, цемента, каменной муки, микрокремнезема и воды. В свою очередь для песка в обычных бетонных смесях реологической матрицей на микроуровне является цементно-водная паста, увеличить долю которой для обеспечения текучести можно за счет увеличения количества цемента. Но это, с одной стороны, неэкономично (особенно для бетонов классов В10 – В30), с другой – как это ни парадоксально, суперпластификаторы являются плохими водоредуцирующими добавками для портландцемента, хотя все они создавались и создаются для него. Практически все суперпластификаторы, как было показано нами, начиная с 1979 г., «работают» значительно лучше на многих минеральных порошках или на смеси их с цементом [см. Калашников В. И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов: Диссертация в форме научного доклада на соискание степени докт. техн. наук. – Воронеж, 1996], чем на чистом цементе. Цемент – нестабильная в воде, гидратирующаяся система, образующая коллоидные частицы сразу же после контакта с водой и быстро загустевающая. А коллоидные частицы в воде трудно диспергировать суперпластификаторами. Примером являются глинистые суспензии слабо поддающиеся суперразжижению.

Таким образом, напрашивается вывод: к цементу надо добавлять каменную муку, и она увеличит не только реологическое воздействие СП на смесь, но и долю самой реологической матрицы. В результате появляется возможность значительно снизить количество воды, повысить плотность и увеличить прочность бетона. Добавление каменной муки практически будет равносильно увеличению цемента (если водоредуцирующие эффекты будут значительно выше, чем при добавлении цемента).

Важно здесь акцентировать внимание не на замене части цемента каменной мукой, а добавлении ее (причем значительной доли – 40–60 %) к портландцементу. Исходя из полиструктурной теории в 1985–2000 гг. все работы по изменению полиструктуры преследовали цель замены на 30–50 % портландцемента минеральными наполнителями для экономии его в бетонах [см. Соломатов В. И., Выровой В. Н. и др. Композиционные строительные материалы и конструкции пониженной материалоемкости. – Киев: Будивельник, 1991; Аганин С. П. Бетоны низкой водопотребности с модифицированным кварцевым наполнителем: Автореферат на соискание уч. степени канд. техн. наук. – М, 1996; Фадель И. М. Интенсивная раздельная технология бетона, наполненного базальтом: Автореферат дис. канд. техн. наук – М, 1993]. Стратегия экономии портландцементов в бетонах той же прочности уступит место стратегии экономии бетона с в 2–3 раза более высокой прочностью не только при сжатии, но и при изгибном и осевом растяжении, при ударе. Экономия бетона в более ажурных конструкциях даст более высокий экономический эффект, чем экономия цемента.

Рассматривая составы реологических матриц на различных масштабных уровнях, устанавливаем, что для песка в высокопрочных бетонах реологической матрицей на микроуровне является сложная смесь цемента, муки, кремнезема, суперпластификатора и воды. В свою очередь для высокопрочных бетонов с микрокремнеземом для смеси цемента и каменной муки (равной дисперсности) как структурных элементов появляется еще одна реологическая матрица с меньшим масштабным уровнем – смесь микрокремнезема, воды и суперпластификатора.

Для щебеночных бетонов эти масштабы структурных элементов реологических матриц соответствуют масштабам оптимальной гранулометрии сухих компонентов бетона для получения высокой плотности его.

Таким образом, добавление каменной муки выполняет как структурно-реологическую функцию, так и матрично-наполняющую. Для высокопрочных бетонов не менее важна реакционно-химическая функция каменной муки, которую с более высоким эффектом выполняют реакционно-активные микрокремнезем и микродегидратированный каолин.

Максимальные реологические и водоредуцирующие эффекты, обусловленные адсорбцией СП на поверхности твердой фазы, генетически свойственны тонкодисперсным системам с высокой поверхностью раздела.

Таблица 1.

Реологическое и водоредуцирующее действие СП в водноминеральных системах

Из таблицы 1 видно, что в портландцементных литьевых суспензиях с СП водоредуцирующее действие последнего в 1,5–7,0 раз (sic!) выше, чем в минеральных порошках. Для горных пород это превышение может достигать 2–3 раз.

Таким образом, сочетание гиперпластификаторов с микрокремнеземом, каменной мукой или золой позволили поднять уровень прочности на сжатие до 130–150, а в некоторых случаях – до 180–200 МПа и более. Однако значительное повышение прочности ведет к интенсивному возрастанию хрупкости и понижению коэффициента Пуассона до 0,14–0,17, что приводит к риску внезапного разрушения конструкций при чрезвычайных происшествиях. Избавление от этого негативного свойства бетона осуществляется не cтолько армированием последнего стержневой арматурой, сколько комбинацией стержневой арматурой с введением волокон из полимеров, стекла и стали.

Основы пластифицирования и водоредуцирования минеральных и цементных дисперсных систем были сформулированы в докторской диссертации Калашникова В.И. [см. Калашников В. И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов: Диссертация в форме научного доклада на соискание степени докт. техн. наук. – Воронеж, 1996] в 1996 г. на основе ранее выполненных работ в период с 1979 по 1996 гг. [Калашников В. И., Иванов И. А. О структурно-реологическом состоянии предельно разжиженных высококонцентрированных дисперсных систем. // Труды IV Национальной конференции по механике и технологии композиционных материалов. – София: БАН, 1985; Иванов И. А., Калашников В. И. Эффективность пластифицирования минеральных дисперсных композиций в зависимости от концентрации в них твердой фазы. // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи. Тез. доклад III Всесоюзного симпозиума. – Рига. – РПИ, 1979; Калашников В. И., Иванов И. А. О характере пластифицирования минеральных дисперсных композиций в зависимости от концентрации в них твердой фазы.// Механика и технология композиционных материалов. Материалы II Национальной конференции. – София: БАН, 1979; Калашников В. И. О реакции различных минеральных композиций на нафталин-сульфокислотные суперпластификаторы и влияние на нее быстрорастворимых щелочей. // Механика и технология композиционных материалов. Материалы III Национальной конференции с участием зарубежных представителей. – София: БАН, 1982; Калашников В. И. Учет реологических изменений бетонных смесей с суперпластификаторами. // Материалы IX Всесоюзной конференции по бетону и железобетону (Ташкент, 1983). – Пенза. – 1983; Калашников В. И., Иванов И. А. Особенности реологических изменений цементных композиций под действием ионностабилизирующих пластификаторов. // Сборник трудов «Технологическая механика бетона». – Рига: РПИ, 1984]. Это и перспективы направленного использования максимально высокой водоредуцирующей активности СП в тонкодисперсных системах, особенности количественных реологических и структурно-механических изменений суперпластифицированных систем, заключающиеся в лавинообразном переходе их от твердофазного к жидкотекучему состояниям при супермалом добавлении воды. Это разработанные критерии гравитационной растекаемости и послетиксотропного ресурса течения высокодисперсных пластифицированных систем (под действием собственного веса) и самопроизвольного выравнивания дневной поверхности. Это выдвинутая концепция предельного концентрирования цементных систем тонкодисперсными порошками из пород осадочного, магматического и метаморфического происхождения, селективных по уровням высокого водоредуцирования к СП. Наиболее важные результаты, полученные в этих работах, состоят в возможности 5–15 кратного снижения расхода воды в дисперсиях при сохранении гравитационной растекаемости. Было показано, что совмещением реологически активных порошков с цементом можно усилить действие СП и получать высокоплотные отливки. Именно эти принципы реализованы в реакционно-порошковых бетонах с повышением плотности и прочности их (Reaktionspulver beton – RPB или Reactive Powder Concrete – RPC [см. Долгополов Н. Н., Суханов М. А., Ефимов С. Н. Новый тип цемента: структура цементного камня. // Строительные материалы. – 1994. – № 115]). Другим результатом является повышение редуцирующего действия СП с возрастанием дисперсности порошков [см. Калашников В. И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов: Диссертация в форме научного доклада на соискание степени докт. техн. наук. – Воронеж, 1996]. Это также используется в порошковых тонкозернистых бетонах путем увеличения доли тонкодисперсных составляющих за счет добавления к цементу микрокремнезема. Новым в теории и практике порошковых бетонов явилось использование мелкого песка фракции 0,1–0,5 мм, что сделало бетон тонкозернистым в отличие от обычного песчаного на песке фракции 0–5 мм. Проведенный нами расчет средней удельной поверхности дисперсной части порошкового бетона (состав: цемента – 700 кг; тонкого песка фр. 0,125–0,63 мм – 950 кг, базальтовой муки Sуд = 380 м2/кг – 350 кг, микрокремнезема Svд =3200 м2/кг – 140кг) при ее содержании 49 % от общей смеси с тонкозернистых песком фракции 0,125–0,5 мм показывает, что при дисперсности МК Sмк=3000м2/кг средняя поверхность порошковой части составляет Svд=1060м2/кг, а при Sмк=2000 м2/кг – Svд= 785 м2/кг. Именно на таких тонкодисперсных составляющих изготавливаются тонкозернистые реакционно-порошковые бетоны, в которых объемная концентрация твердой фазы без песка достигает 58–64 %, а вместе с песком – 76–77 % и мало уступает концентрации твердой фазы в суперпластифицированных тяжелых бетонах (Cv=0,80–0,85). Однако в щебеночных бетонах объемная концентрация твердой фазы за вычетом щебня и песка значительно ниже, что определяет высокую плотность дисперсной матрицы.

Высокая прочность обеспечивается наличием не только микрокремнезема или дегидратированного каолина, но и реакционно-активного порошка из молотой горной породы. По литературным данным, преимущественно вводится летучая зола, бальтовая, известняковая или кварцевая мука. Широкие возможности в производстве реакционно-активных порошковых бетонов открывались в СССР и России в связи с разработкой и исследованием композиционных вяжущих низкой водопотребности Баженовым Ю. М., Бабаевым Ш. Т., КомаромА. А., Батраковым В. Г. , Долгополовым Н. Н.. Было доказано, что замена цемента в процессе помола ВНВ карбонатной, гранитной, кварцевой мукой до 50 % существенно повышает водоредуцирующий эффект. В/Т-отношение, обеспечивающее гравитационную растекаемость щебеночных бетонов по сравнению с обычным введением СП снижается до 13–15 %, прочность бетона на таком ВНВ-50 достигает 90–100 МПа. По существу, на основе ВНВ, микрокремнезема, мелкого песка и дисперсной арматуры можно получить современные порошковые бетоны.

Дисперсно-армированные порошковые бетоны очень эффективны не только для несущих конструкций с комбинированным армированием предварительно-напряженной арматурой, но и для производства очень тонкостенных, в том числе пространственных архитектурных деталей.

По последним данным, возможно текстильное армирование конструкций. Именно развитие текстильно-волоконного производства (тканевых) объемных каркасов из высокопрочных полимерных и щелочестойких нитей в развитых зарубежных странах явилось мотивацией разработки более 10 лет назад во Франции и Канаде реакционно-порошковых бетонов с СП без крупных заполнителей с особо мелким кварцевым заполнителем, наполненных каменными порошками и микрокремнеземом. Бетонные смеси из таких тонкозернистых смесей растекаются под действием собственного веса, заполняя полностью густую сетчатую структуру тканого каркаса и все сопряжения филигранной формы.

«Высокая» реология порошковых бетонных смесей (ПБС) обеспечивает при содержании воды 10–12 % от массы сухих компонентов предел текучести?0= 5–15 Па, т.е. всего лишь в 5–10 раз выше, чем в масляных красок. При таком?0 для его определения можно использовать миниареометрический метод, разработанный нами в 1995 г. Низкий предел текучести обеспечивается оптимальной толщиной прослойки реологической матрицы. Из рассмотрения топологической структуры ПБС, средняя толщина прослойки Х определяется по формуле:

где – средний диаметр частиц песка; – объемная концентрация.

Для приведенного ниже состава при В/Т = 0,103 толщина прослойки будет 0,056 мм. De Larrard и Sedran установили, что для более мелких песков (d = 0,125–0,4 мм) толщина варьирует от 48 до 88 мкм.

Увеличение прослойки частиц снижает вязкость и предельное напряжение сдвига и увеличивает текучесть. Текучесть может возрастать за счет добавления воды и введения СП. В общем виде влияние воды и СП на изменение вязкости, предельного напряжения сдвига и текучести неоднозначно (рис. 1).

Суперпластификатор понижает вязкость в значительно меньшей степени, чем добавление воды, в то время как понижение предела текучести за счет СП значительно более высокое, чем под влиянием воды.

Рис. 1. Влияние СП и воды на вязкость, предел текучести и текучесть

Основные свойства суперпластифицированных предельно наполненных систем состоят в том, что вязкость может быть достаточно высокой и система может медленно течь, если предел текучести мал. Для обычных систем без СП вязкость может быть малой, но повышенный предел текучести препятствует растеканию их, т.к у них отсутствует послетиксотропный ресурс течения [см. Калашников В. И., Иванов И. А. Особенности реологических изменений цементных композиций под действием ионностабилизирующих пластификаторов. // Сборник трудов «Технологическая механика бетона». – Рига: РПИ, 1984].

Реологические свойства зависят от вида и дозировки СП. Влияние трех видов СП показано на рис. 2. Наиболее эффективным СП является Woerment 794.

Рис. 2 Влияние вида и дозировки СП на?о: 1 – Woerment 794; 2 – С-3; 3 – Melment F 10

При этом менее селективным оказался не отечественный СП С-3, а зарубежный СП на меламиновой основе Мelment F10.

Растекаемость порошковых бетонных смесей чрезвычайно важна при формировании бетонных изделий с уложенными в форму ткаными объемно-сеточными каркасами.

Такие объемные ажурно-тканевые каркасы в форме тавра, двутавра, швеллера и других конфигураций позволяют осуществлять быстрое армирование, заключающееся в установке и фиксации каркаса в форме с последующей заливкой суспензионного бетона, легко проникающего через ячейки каркаса размером 2–5 мм (рис. 3). Тканевые каркасы позволяют радикально повысить трещиностойкость бетона при воздействии знакопеременных колебаний температуры и значительно снизить деформации.

Бетонная смесь должна не только легко проливаться локально через сеточный каркас, но и растекаться при заполнении формы «обратным» проникновением через каркас при увеличении объема смеси в форме. Для оценки текучести использовали порошковые смеси одинакового состава по содержанию сухих компонентов, а растекаемость из конуса (для встряхивающего столика) регулировали количеством СП и (частично) воды. Блокирование растекания осуществляли сеточным кольцом диаметром 175 мм.

Рис. 3 Образец тканевого каркаса

Рис. 4 Расплывы смеси при свободном и блокированном растекании

Сетка имела размер в свету 2,8?2,8 мм при диаметре проволоки 0,3?0,3 мм (рис. 4). Контрольные смеси изготавливались с расплывами 25,0; 26,5; 28,2 и 29,8 см. В результате опытов было установлено, что с повышением текучести смеси отношение диаметров свободного dc и блокированного расплыва dбснижается. На рис. 5 показано изменение dc/dботdc.

Рис. 5 Изменение dc/dб от значения свободного расплыва dc

Как следует из рисунка, разница в расплывах смеси dcи dб исчезает при текучести, характеризуемой свободным расплывом 29,8 см. При dc.= 28,2 расплыв через сетку уменьшается на 5 %. Особенно большое торможение при растекании через сетку испытывает смесь с расплывом 25 см.

В связи с этим при использовании сеточных каркасов с ячейкой 3?3 мм необходимо использовать смеси с расплывом не менее 28–30 см.

Физико-технические свойства дисперсно-армированного порошкового бетона, армированного 1 % по объему стальными волокнами диаметром 0,15 мм и длиной 6 мм, представлены в таблице 2

Таблица 2.

Физико-технические свойства порошкового бетона на вяжущем низкой водопотребности с использованием отечественного СП С-3

Как свидетельствуют зарубежные данные, при 3 %-ом армировании, прочность при сжатии достигает 180–200 МПа, при осевом растяжении – 8–10МПа. Ударная прочность возрастает более чем десятикратно.

Возможности порошковых бетонов далеко не исчерпаны, учитывая эффективность гидротермальной обработки и влияние ее на увеличение доли тоберморита, и, соответственно, ксонотлита

www.allbeton.ru

Бетон реакционный порошковый

Последнее обновление энциклопедии: 17.12.2017 - 17:30

Бетон реакционный порошковый – бетон, изготовленный из тонкоизмельченных реакционно-способных материалов с размером зерна от 0,2 до 300 мкм и характеризующийся высокой прочностью (более 120 МПа) и высокой водонепроницаемостью.

[ГОСТ 25192-2012. Бетоны. Классификация и общие технические требования]

Бетон реакционно-порошковый [англ. reactive powder concrete-RPC] – композиционный материал с высокими показателями прочности при сжатии 200-800 МПа, при изгибе >45 МПа, включающий в значительном количестве высокодисперсные минеральные компоненты - кварцевый песок, микрокремнезем, суперпластификатор, а также стальную фибру с низким В/Т (~0,2), с использованием тепловлажностной обработки изделий при температуре 90-200°С.

[Ушеров-Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы.- 2009. – 112 с.]

Правообладателям! В случае если свободный доступ к данному термину является нарушением авторских прав, составители готовы, по требованию правообладателя, убрать ссылку, либо сам термин (определение) с сайта. Для связи с администрацией воспользуйтесь формой обратной связи.

enciklopediyastroy.ru

15.08.2018 10:17

Строительные материалы представлены не только распространенными и хорошо известными решениями, существует особая категория бетонных изделий: витиеватые столбы и решетки, ажурные ограждения и высокохудожественная облицовка, малые архитектурные формы и фасады зданий. Сложно себе представить, что все перечисленное изготавливается из самоуплотняющихся реакционных порошковых бетонов. На нем и хотелось бы остановиться подробнее.

Самостоятельно подготовить самоуплотняющуюся реакционно-порошковую фибробетонную смесь достаточно просто. Основная идея заключается в последовательном введении компонентов до момента получения состава с требуемой текучестью.

Изготовление самоуплотняющейся реакционно-порошковой смеси

1. В первую очередь необходим подготовить смеситель, а затем добавить в него последовательно чистую и гиперпластификатор.
2. Затем вводят цементный порошок, каменную муку, микрокремнезем. Компоненты тщательно перемешивают до 3 минут.
3. На следующем этапе добавляют фибру и песок. Они перемешиваются на протяжении последующих 3-х минут.

На выходе получается великолепная по качеству фибробетонная смесь реакционно-порошкового типа с исключительной текучестью. В составе присутствует песок, размер фракций которого варьируется от 0.12 до 0.6 мм., каменная мука, волокна, гиперпластификатор, портландцемент (марки ПЦ500 Д0), микрокремнезем, воду.
Внутренняя область формы предварительно обрабатывается водой, затем она заливается самоуплотняющейся реакционно-порошковой смесью, а после - прикрывают форму специальным поддоном. Получаемый состав отличается исключительно высокими прочностными свойствами, характеристиками и оптимальной текучесть. Это лучшее решение для изготовления ажурных и декоративных изделий (см. табл. ниже).

Рассматриваемое изобретение получило широкое распространение в промышленном строительстве. Материал использовался для производства качественных бетонных изделий:

• тонкая тротуарная плитка;
• столбы;
• высокохудожественные решетки и ограждения;
• малые архитектурные формы;
• декоративные решения.

Для производства строительных конструкций необходимо придерживаться особого способа подготовки состава. Особое внимание уделяется активизации вяжущим способом клинкерного портландцемента с пластификаторами сухого типа. Не меньшего внимания заслуживает процесс смешивания воды с активированным наполнителем, после чего следует введение активированных вяжущих компонентов.

Затем вводят порядка 50% воды затвердения, а состав тщательно перемешивается. После этого вводятся остатки воды и компоненты окончательно смешиваются до момента получения однородной консистенции. Перечисленные шаги выполняются в течение 1 минуты. Готовый состав выдерживают в условиях высокой влажности (около 100%), при температуре в 20 градусов.

Недостатки самоуплотняющихся реакционно-порошковых цементов

Главный минут рассмотренного выше способа - дороговизна и техническая сложность одновременного измельчения суперпластификаторов и вяжущих компонентов. Не стоит забывать о том, что данный способ не позволяет создавать решения с эстетически привлекательными ажурными элементами.

Для самостоятельного приготовления самоуплотняющегося бетона необходимо придерживаться следующих пропорций:

• от 50 до 200 ч песков на основе кальцинированных бокситов (размер фракций может варьироваться от 1 до 10 мм);
• 100 ч цемента;
• от 5 до 25 ч белой сажи или измельченного карбоната кальция;
• от 10 до 30 ч воды;
• от 15 до 20 ч волокон;
• от 1 до 10 ч пластификатора;
• 1-10 ч противопенного вещества.

Соотношение между компонентами и их массовая частичка подобраны на основе белой сажи, а также карбоната кальция в цементе. Традиционно это 1:99 и 99:1. Опытные мастера рекомендуют выдерживать соотношение 50:50 (кальций к белой сажи).

Главный недостаток рассматриваемого бетона - применение песков на основе кальцинированных бокситов, стоимость которых очень высокая. В большинстве случаев они используются для производства алюминия. В 90% случаев изготавливается избыточное количество цементной смеси, что чревато перерасходом дорогостоящих ингредиентов.

Вопрос стоимость самоуплотняющихся реакционно-порошковых фибробетонов

Многие застройщики скептически относятся к самоуплотняющимся реакционно-порошковым фибробетонам, ввиду их высокой стоимости. Но финансовые вложения окупаются, если обратить внимание на другие позитивные черты и характеристики материала: увеличенный срок эксплуатации готовых изделий, снижение расходов на транспортировку. Приобрести РПБ на отечественном рынке стройматериалов крайне проблематично, ввиду номинального спроса.
На территории Российской Федерации объекты, возведенные с применением РПБ-технологии остаются малоизученными, ввиду засекреченности. В промышленном и гражданском строительстве они используются крайне редко. Порошковые бетоны применяются при изготовлении прочных столешниц, искусственного камня, а также наливных полов.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ

ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ПОРОШКОВЫХ БЕТОНОВ.

1.1 Зарубежный и отечественный опыт применения высококачественных бетонов и фибробетонов.

1.2 Многокомпонентность бетона, как фактор обеспечения функциональных свойств.

1.3 Мотивация появления высокопрочных и особо высокопрочных реакционно-порошковых бетонов и фибробетонов.

1.4 Высокая реакционная активность дисперсных порошков - основа получения высокачественных бетонов.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2 ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ,

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ.

2.1 Характеристики сырьевых материалов.

2.2 Методы исследований, приборы и оборудование.

2.2.1 Технология подготовки сырьевых компонентов и оценка реакционной активности их.

2.2.2 Технология изготовления порошковых бетонных смесей и ме

Тоды их испытаний.

2.2.3 Методы исследований. Приборы и оборудование.

ГЛАВА 3 ТОПОЛОГИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ, ДИСПЕРСНО

АРМИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ БЕТОНОВ И

МЕХАНИЗМ ИХ ТВЕРДЕНИЯ.

3.1 Топология композиционных вяжущих и механизм их твердения.

3.1.1 Структурно-топологический анализ композиционных вяжущих. 59 Р 3.1.2 Механизм гидратации и отвердевания композиционных вяжущих - как результат структурной топологии композиций.

3.1.3 Топология дисперсно-армированных тонкозернистых бетонов.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4 РЕОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ СУПЕРПЛАСТИФИЦИРО-ВАНИЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ, ПОРОШКОВЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ЕГО.

4.1 Разработка методологии оценки предельного напряжения сдвига и текучесть дисперсных систем и тонкозернистых порошковых бетонных смесей.

4.2 Экспериментальное определение реологических свойств дисперсных систем и тонкозернистых порошковых смесей.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5 ОЦЕНКА РЕАКЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИОННО ПОРОШКОВЫХ СМЕСЕЙ И БЕТОНОВ.

5.1 Реакционная активность горных пород в смеси с цементом.-■.

5.2 Принципы подбора состава порошкового дисперсно-армированного бетона с учетом требований к материалам.

5.3 Рецептура тонкозернистого порошкового дисперсно-армированного бетона.

5.4 Приготовление бетонной смеси.

5.5 Влияние составов порошковых бетонных смесей на их свойства и прочность при осевом сжатии.

5.5.1 Влияние типа суперпластификаторов на растекаемость.бетонной смеси и прочность бетона.

5.5.2 Влияние дозировки суперпластификатора.

5.5.3 Влияние дозировки микрокремнезема.

5.5.4 Влияние доли базальта и песка на прочность.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

ГЛАВА 6 ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНОВ И ИХ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.

6.1 Кинетические особенности формирования прочности РПБ и фибро-РПБ.

6.2 Деформативные свойства фибро-РПБ.

6.3 Объёмные изменения порошковых бетонов.

6.4 Водопоглощение дисперсно-армированных порошковых бетонов.

6.5 Технико-экономическая оценка и производственная реализация РПБ.

Рекомендованный список диссертаций

• Состав, топологическая структура и реотехнологические свойства реологических матриц для производства бетонов нового поколения 2011 год, кандидат технических наук Ананьев, Сергей Викторович

• Пропариваемые песчаные бетоны нового поколения на реакционно-порошковой связке 2013 год, кандидат технических наук Валиев, Дамир Маратович

• Высокопрочный тонкозернистый базальтофибробетон 2009 год, кандидат технических наук Боровских, Игорь Викторович

• Порошково-активированный высокопрочный песчаный бетон и фибробетон с низким удельным расходом цемента на единицу прочности 2012 год, кандидат технических наук Володин, Владимир Михайлович

• Порошково-активированный высокопрочный бетон и фибробетон с низким удельным расходом цемента на единицу прочности 2011 год, кандидат технических наук Хвастунов, Алексей Викторович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Тонкозернистые реакционно-порошковые дисперсно-армированные бетоны с использованием горных пород»

Актуальность темы. С каждым годом в мировой практике производства бетона и железобетона стремительными темпами возрастает выпуск высококачественных, высоко и особо высокопрочных бетонов и этот прогресс стал объективной реальностью, обусловленной значительной экономией материальных и энергетических ресурсов.

Со значительным повышением прочности бетона на сжатие неминуемо снижается трещиностойкость и возрастает опасность хрупкого разрушения конструкций. Дисперсное армирование бетонов фиброй исключает эти негативные свойства, что позволяет выпускать бетоны классов выше 80-100 с прочностью 150-200 МПа, обладающие новым качеством - вязким характером разрушения.

Анализ научных работ в области дисперсно-армированных бетонов и их производства в отечественной практике показывает, что основная ориентация не преследует целей использования в таких бетонах высокопрочных матриц. Класс дисперсно-армированных бетонов по прочности на сжатие остаётся чрезвычайно низким и ограничивается В30-В50. Это не позволяет обеспечить хорошего сцепления фибры с матрицей, полностью использовать стальную фибру даже с невысокой прочностью на разрыв. Более того, в теории разрабатываются, а на практике выпускаются бетонные изделия со свободно уложенными волокнами со степенью объёмного армирования 5-9%; проливают их под действием вибрации непластифицированными "жирными" высокоусадочными цементно-песчаными растворами состава: цемент-песок -1:0,4+1:2,0 при В/Ц = 0,4, что является чрезвычайно расточительным и повторяет уровень работ 1974 г. Значительные научные достижения в области создания суперпластифицированных ВНВ, микродисперсных смесей с микрокремнезёмами, с реакционно-активными порошками из высокопрочных горных пород, позволили довести водоредуцирующее действие до 60% с использованием суперпластификаторов олигомерного состава и гиперпластификаторов полимерного состава. Эти достижения не стали основой для создания высокопрочных железобетонных, или тонкозернистых порошковых бетонов из литых самоуплотняющихся смесей. Между тем, передовые страны активно развивают новые поколения реакционно-порошковых бетонов, армированных дисперсными волокнами, ткаными проливными объёмными тонкосеточными каркасами, комбинацией их со стержневой или стержневой с дисперсной арматурой.

Все это определяет актуальность создания высокопрочных тонкозернистых реакционно-порошковых, дисперсно-армированных бетонов марок 1000-1500, отличающихся высокой экономичностью не только при строительстве ответственных уникальных зданий и сооружений, но и для изделий и конструкций общего назначения.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с программами института строительных материалов и конструкций Мюнхенского технического университета (ФРГ) и инициативными работами кафедры ТБКиВ ПГУАС и научно-технической программой Минобразования России "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" по подпрограмме "Архитектура и строительство" 2000-2004 г.г.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка составов высокопрочных тонкозернистых реакционно-порошковых бетонов, в том числе, дисперсно-армированных бетонов, с использованием измельчённых горных пород.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить комплекс следующих задач:

Выявить теоретические предпосылки и мотивации создания многокомпонентных тонкозернистых порошковых бетонов с очень плотной, высокопрочной матрицей, получаемой литьем при сверхнизком водосодержании, обеспечивающими изготовление бетонов с вязким характером при разрушении и высокой прочностью на растяжение при изгибе;

Выявить структурную топологию композиционных вяжущих и дисперсно-армированных тонкозернистых композиций, получить математические модели их структуры для оценки расстояний между грубыми частицами наполнителя и между геометрическими центрами армирующих волокон;

Разработать методологию оценки реологических свойств воднодис-персных систем, тонкозернистых порошковых дисперсно-армированных композиций; исследовать их реологические свойства;

Выявить механизм твердения смешанных вяжущих, изучить процессы структурообразования;

Установить необходимую текучесть многокомпонентных тонкозернистых порошковых бетонных смесей, обеспечивающую заполнение форм смесью с низкой вязкостью и сверхнизким пределом текучести;

Оптимизировать составы тонкозернистых дисперсно-армированных бетонных смесей с фиброй d = 0,1 мм и / = 6 мм с минимальным содержанием, достаточным для повышения растяжимости бетона, технологию приготовления и установить влияние рецептуры на текучесть, плотность, воздухосодер-жание их, прочностные и другие физико-технические свойства бетонов.

Научная новизна работы.

1. Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения высокопрочных тонкозернистых цементных порошковых бетонов, в том числе, дисперсно-армированных, изготавливаемых из бетонных смесей без щебня с тонкими фракциями кварцевого песка, с реакционно-активными порошками горных пород и микрокремнеземом, со значительным увеличива-нием эффективности суперпластификаторов до содержания воды в литой самоуплотняющейся смеси до 10-11% (соотвествущей без СП полусухой смеси для прессования) от массы сухих компонентов.

2. Разработаны теоретические основы методов определения предела текучести суперпластифицированных жидкообразных дисперсных систем и предложены методики оценки растекаемости порошковых бетонных смесей при свободном растекании и блокированном сеточным ограждением.

3. Выявлена топологическая структура композиционных вяжущих и порошковых бетонов, в том числе, дисперсно-армированных. Получены математические модели их структуры, определяющие расстояния между грубыми частицами и между геометрическими центрами волокон в теле бетона.

4. Теоретически предсказан и экспериментально доказан преимущественно сквозьрастворный диффузионно-ионный механизм отвердевания композиционных цементных вяжущих, усиливающийся по мере увеличения содержания наполнителя или значительного увеличения дисперсности его по сравнению с дисперсностью цемента.

5. Изучены процессы структурообразования тонкозернистых порошковых бетонов. Показано, что порошковые бетоны из суперпластифицированных литых самоуплотняющихся бетонных смесей значительно плотнее, кинетика нарастания их прочности интенсивнее, а нормативная прочность существенно выше, чем бетонов без СП, спрессованных при том же водосодержании под давлением 40-50 МПа. Разработаны критерии оценки реакционно-химической активности порошков.

6. Оптимизированы составы тонкозернистых дисперсно-армированных бетонных смесей с тонкой стальной фиброй диаметром 0,15 и длиной 6 мм, технология их приготовления, очерёдность введения компонентов и продолжительность перемешивания; установлено влияние состава на текучесть плотность, воздухосодержание бетонных смесей, прочность при сжатии бетонов.

7. Изучены некоторые физико-технические свойства дисперсно-армированных порошковых бетонов и основные закономерности влияния на них различных рецептурных факторов.

Практическая значимость работы заключается в разработке новых литых тонкозернистых порошковых бетонных смесей с фиброй для заливки форм для изделий и конструкций, как без, так и с комбинированным стержневым армированием или без фибры для заливки форм с готовыми объемными ткаными тонкосеточными каркасами. С использованием высокоплотных бетонных смесей возможно производство высокотрещиностойких изгибаемых или сжатых железобетонных конструкций с вязким характером разрушения при действии предельных нагрузок.

Получена высокоплотная, высокопрочная композиционная матрица с прочностью при сжатии 120-150 МПа для повышения сцепления с металлом с целью использования тонкой и короткой высокопрочной фибры 0 0,040,15 мм и длиной 6-9 мм, позволяющей снизить расход её и сопротивление течению бетонных смесей для литьевой технологии изготовления тонкостенных филигранных изделий с высокой прочностью на растяжение при изгибе.

Новые виды тонкозернистых порошковых дисперсно-армированных бетонов расширяют номенклатуру высокопрочных изделий и конструкций для различных видов строительства.

Расширена сырьевая база природных наполнителей из отсевов камнед-робления, сухой и мокрой магнитной сепарации при добыче и обогащении рудных и нерудных полезных ископаемых.

Экономическая эффективность разработанных бетонов состоит в значительном снижении материалоёмкости за счёт сокращения расходов бетонных смесей для изготовления высокопрочных изделий и конструкций.

Реализация результатов исследований. Разработанные составы прошли производственную апробацию в ООО «Пензенский завод ЖБИ» и на производственной базе сборного железобетона ЗАО «Энергосервис» и используются в г. Мюнхене при изготовлении балконных опор, плит и других изделий в жилищном строительстве.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на Международных и Всероссийских научно-технических конференциях: «Молодая наука - новому тысячелетию» (Набережные Челны, 1996 г), «Вопросы планировки и застройки городов» (Пенза, 1996 г, 1997 г, 1999 г), «Современные проблемы строительного материаловедения» (Пенза, 1998 г), «Современное строительство» (1998 г), Международных научно-технических конференциях «Композиционные строительные материалы. Теория и практика», (г. Пенза, 2002 г.,

2003 г., 2004 г., 2005 г), «Ресурсо- и энергосбережения как мотивация творчества в архитектурно строительном процессе» (Москва-Казань, 2003 г), «Актуальные вопросы строительства» (Саранск, 2004 г), «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» (Пенза, 2005 г), Всероссийской научно-практической конференции «Градостроительство, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья» (Тольятти, 2004 г), Академических чтениях РААСН «Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения» (Казань, 2006 г).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 27 работ (в журналах по списку ВАК 2 работы).

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, приложений и списка используемой литературы из 160 наименований, изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 64 рисунка, 33 таблицы.

Похожие диссертационные работы по специальности «Строительные материалы и изделия», 05.23.05 шифр ВАК

• Реотехнологические характеристики пластифицированных цементно-минеральных дисперсных суспензий и бетонных смесей для производства эффективных бетонов 2012 год, кандидат технических наук Гуляева, Екатерина Владимировна

• Высокопрочный дисперсно-армированный бетон 2006 год, кандидат технических наук Симакина, Галина Николаевна

• Методологические и технологические основы производства высокопрочных бетонов с высокой ранней прочностью для беспрогревных и малопрогревных технологий 2002 год, доктор технических наук Демьянова, Валентина Серафимовна

• Дисперсно-армированный мелкозернистый бетон на техногенном песке КМА для изгибаемых изделий 2012 год, кандидат технических наук Клюев, Александр Васильевич

• Самоуплотняющиеся мелкозернистые бетоны и фибробетоны на основе высоконаполненных модифицированных цементных вяжущих 2018 год, кандидат технических наук Балыков, Артемий Сергеевич

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Калашников, Сергей Владимирович

1. Анализ состава и свойств дисперсно-армированных бетонов, производимых в России, свидетельствует о том, что они не в полной мере отвечают техническим и экономическим требованиям, в связи с невысокой прочностью бетонов на сжатие (М 400-600). В таких трёх- четырёх- и редко пяти-компонентных бетонах недоиспользуется не только дисперсная арматура высокой прочности, но и обычной прочности.

2. Основываясь на теоретических представлениях о возможности достижения максимальных водоредуцирующих эффектов суперпластификаторов в дисперсных системах, не содержащих грубозернистых заполнителей, высокой реакционной активности микрокремнезёмов и порошков горных пород, совместно усиливающих реологическое действие СП, обосновано создание семикомпонентной высокопрочной тонкозернистой реакционно-порошковой бетонной матрицы для тонкой и относительно короткой дисперсной арматуры d = 0,15-0,20 мкм и / = 6мм, не образующей "ежей" при изготовлении бетонов и мало снижающей текучесть ПБС.

3. Показано, что основным критерием получения высокоплотной ПБС является высокая текучесть очень плотной цементирующей смеси из цемента, МК, порошка горной породы и воды, обеспечиваемая добавкой СП. В связи с этим разработана методология оценки реологических свойств дисперсных систем и ПБС. Установлено, что высокая текучесть ПБС обеспечивается при предельном напряжении сдвига 5-10 Па и при содержании воды 10-11 % от массы сухих компонентов.

4. Выявлена структурная топология композиционных вяжущих и дисперсно-армированных бетонов и даны их математические модели структуры. Установлен ионно-диффузионный сквозьрастворный механизм твердения композиционных наполненных вяжущих. Систематизированы методы расчёта средних расстояний между частицами песка в ПБС, геометрическими центрами фибры в порошковом бетоне по различным формулам и при различных параметрах //, /, d. Показана объективность формулы автора в отличие от традиционно используемых. Оптимальное расстояние и толщина прослойки цементирующей суспензии в ПБС должна быть в пределах 37-44+43-55 мкм при расходах песка 950-1000 кг и фракциях его 0,1-0,5 и 0,14-0,63 мм, соответственно.

5. Установлены реотехнологические свойства дисперсно-армированной и неармированной ПБС по разработанным методикам. Оптимальный расплыв ПБС из конуса с размерами D = 100; d=70; h = 60 мм должен быть 25-30 см. Выявлены коэффициенты уменьшения растекаемости в зависимости от геометрических параметров фибры и уменьшение расплыва ПБС при блокировании его сеточным ограждением. Показано, что для заливки ПБС в формы с объёмно-сеточными ткаными каркасами расплыв должен быть не менее 28-30 см.

6. Разработана методика оценки реакционно-химической активности порошков горных пород в малоцементных смесях (Ц:П - 1:10) в образцах, спрессованных при давлении экструзионного формования. Установлено, что при одинаковой активности, оцениваемой по прочности через 28 суток и в длительные скоки твердения (1-1,5 года), предпочтение при использовании в РПБС следует отдавать порошкам из высокопрочных пород: базальту, диабазу, дациту, кварцу.

7. Изучены процессы структурообразования порошковых бетонов. Установлено, что литые смеси в первые 10-20 мин после заливки выделяют до 40-50 % вовлечённого воздуха и требуют для этого покрытия плёнкой, препятствующей образованию плотной корочки. Смеси начинают активно схватываться через 7-10 часов после заливки и набирают прочность через 1 сутки 30-40 МПа, через 2-ое суток- 50-60 МПа.

8. Сформулированы основные экспериментально-теоретические принципы подбора состава бетона с прочностью 130-150 МПа. Кварцевый песок для обеспечения высокой текучести ПБС должен быть тонкозернистым фракции

0,14-0,63 или 0,1-0,5 мм с насыпной плотностью 1400-1500 кг/м3 при расходе 950-1000 кг/м. Толщина прослойки суспензии цементно-каменной муки и МК между зернами песка должна находиться в пределах 43-55 и 37-44 мкм, соответственно, при содержании воды и СП, обеспечивающих расплыв смесей 2530 см. Дисперсность ПЦ и каменной муки должны быть примерно одинаковыми, содержание МК 15-20 %, содержание каменной муки 40-55 % от массы цемента. При варьировании содержания указанных факторов, оптимальный состав выбирается по необходимому расплыву смеси и максимальным показателям прочности на сжатие через 2,7 и 28 суток.

9. Оптимизированы составы тонкозернистых дисперсно-армированных бетонов с прочностью при сжатии 130-150 МПа с использованием стальной фибры при коэффициенте армирования // = 1 %. Выявлены оптимальные технологические параметры: перемешивание должно осуществляться в высокоскоростных смесителях специальной конструкции, желательно вакууми-руемых; последовательность загрузки компонентов и режимы перемешивания, "отдыха", строго регламентированы.

10. Изучено влияние состава на текучесть, плотность, воздухосодержание дисперсно-армированных ПБС, на прочность при сжатии бетонов. Выявлено, что растекаемость смесей, как и прочность бетона, зависят от целого ряда рецептурных и технологических факторов. При оптимизации установлены математические зависимости текучести, прочности от отдельных, наиболее значимых факторов.

11. Изучены некоторые физико-технические свойства дисперсноармированных бетонов. Показано, что бетоны с прочностью при сжатии 120л

150 МПа имеют модуль упругости (44-47)-10 МПа, коэффициент Пуассона -0,31-0,34 (0,17-0,19 - у неармированного). Воздушная усадка дисперсно-армированных бетонов в 1,3-1,5 раза ниже, чем у неармированных. Высокая морозостойкость, низкие водопоглощение и воздушная усадка свидетельствуют о высоких эксплуатационных свойствах таких бетонов.

12. Производственное апробирование и технико-экономическая оценка свидетельствуют о необходимости организации производств и широкого внедрения в строительство тонкозернистых реакционно-порошковых дисперсно-армированных бетонов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Калашников, Сергей Владимирович, 2006 год

1. Аганин С.П Бетоны низкой водопотребности с мод ифицированными кварцевым наполнителем.// Автореферат на соискание уч. степ. к.т.н., М, 1996,17 с.

2. Антропова В.А., Дробышевский В.А. Свойства модифицированного сталефибробетона // Бетон и железобетон. №3.2002. С.3-5

3. Ахвердов И.Н. Теоретические основы бетоноведения.// Минск. Высшая школа, 1991,191 с.

4. Бабаев Ш.Т., Комар А.А. Энергосберегающая технология железобетонных конструкций из высокопрочного бетона с химическими добавками.// М.: Стройиздат, 1987. 240 с.

5. Баженов Ю.М. Бетоны XXI века. Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов и конструкций // Материалы междун. научн. техн. конференции. Белгород, 1995. с. 3-5.

6. Баженов Ю.М. Высококачественный тонкозернистый бетон//Строительные материалы.

7. Баженов Ю.М. Повышение эффективности и экономичности технологии бетонон // Бетон и железобетон, 1988, №9. с. 14-16.

8. Баженов Ю.М. Технология бетона.// издательство Ассоциации высших учебных заведений, М.: 2002. 500 с.

9. Баженов Ю.М. Бетоны повышенной долговечности // Строительные материалы, 1999, № 7-8. с. 21-22.

10. Баженов Ю.М., Фаликман В.Р. Новый век: новые эффективные бетоны и технологии. Материалы I Всероссийской конференции. М. 2001. с 91-101.

11. Батраков В.Г. и др. Суперпластификатор-разжижитель СМФ.// Бетон и железобетон. 1985. №5. с. 18-20.

12. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны // М.: Стройиздат, 1998. 768 с.

13. Батраков В.Г. Модификаторы бетона новые возможности // Материалы I Всероссийской конференции по бетону и железобетону. М.: 2001, с. 184-197.

14. Батраков В.Г., Соболев К.И., Каприелов С.С. и др. Высокопрочные малоцементные добавки // Химические добавки и их применение в технологии производства сборного железобетона. М.: Ц.РОЗ, 1999, с. 83-87.

15. Батраков В.Г., Каприелов С.С. и др. Оценка ультрадисперсных отходов металлургических производств как добавок в бетон // Бетон и железобетон, 1990. № 12. с. 15-17.

16. Бацанов С.С. Электроотрицательность элементов и химическая связь.// Новосибирск, издательство СОАН СССР, 1962,195 с.

17. Беркович Я.Б. Исследование микроструктуры и прочности цементного камня, армированного коротковолокнистым хризотил-асбестом: Автореф. Дис. канд. техн. наук. Москва, 1975. - 20 с.

18. Брык М.Т. Деструкция наполненных полимеров М. Химия, 1989 с. 191.

19. Брык М.Т. Полимеризация на твердой поверхности неорганических веществ.// Киев, Наукова думка, 1981,288 с.

20. Василик П.Г., Голубев И.В. Применение волокон в сухих строительных смесях. // Строительные материалы №2.2002. С.26-27

21. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. М.; Стройиздат, 1986,463 с.

22. Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве. //Строительные материалы 2004. - №6. С. 12-13

23. Волков И.В. Фибробетон- состояние и перспективы применения в строительных конструкциях // Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века. 2004. № 5. С.5-7.

24. Волков И.В. Фибробетонные конструкции. Обз. инф. Серия «Строительные конструкции», вып. 2. М, ВНИИИС Госстроя СССР, 1988.-18с.

25. Волков Ю.С. Применение сверхпрочных бетонов в строительстве // Бетон и железобетон, 1994, №7. с. 27-31.

26. Волков Ю.С. Монолитный железобетон. // Бетон и железобетон. 2000, №1, с. 27-30.

27. ВСН 56-97. «проектирование и основные положения технологий производства фибробетонных конструкций». М., 1997.

28. Выродов И.П О некоторых основных аспектах теории гидратации и гидратационного твердения вяжущих веществ // Труды VI международного конгресса по химии цемента. Т. 2. М.; Стройиздат, 1976, С. 68-73.

29. Глуховский В.Д., Похомов В.А. Шлакощелочные цементы и бетоны. Киев. Будивельник, 1978,184 с.

30. Демьянова B.C., Калашников С.В., Калашников В.И. и др. Реакционная активность измельченных горных пород в цементных композициях. Известия ТулГУ. Серия "Строительные материалы, конструкции и сооружения". Тула. 2004. Вып. 7. с. 26-34.

31. Демьянова B.C., Калашников В.И., Миненко Е.Ю., Усадка бетона с органоминеральными добавками // Стройинфо, 2003, № 13. с. 10-13.

32. Долгопалов Н.Н., Суханов М.А., Ефимов С.Н. Новый тип цемента: структура цементного камняУ/Строительные материалы. 1994 №1 с. 5-6.

33. Звездов А.И., Вожов Ю.С. Бетон и железобетон: Наука и практика // Материалы Всероссийской конференции по бетону и железобетону. М: 2001, с. 288-297.

34. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивания. М.: Химия, 1974. с. 12-13.

35. Калашников В.И. Нестеров В.Ю., Хвастунов В.Л., Комохов П.Г., Соломатов В.И., Марусенцев В.Я, Тростянский В.М. Глиношлаковые строительные материалы. Пенза; 2000, 206 с.

36. Калашников В.И. О преимущественной роли ионноэлектростатического механизма в разжижении минеральных дисперсных композиций.// Долговечность конструкций из автоклавных бетонов. Тез. V Республиканской конференции. Таллин 1984. с. 68-71.

37. Калашников В.И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов.// Диссертация на соискание степени д.т.н., Воронеж, 1996, 89 с

38. Калашников В.И. Регулирование разжижающего эффекта суперпластификаторов исходя из ионноэлектростатическогодействия.//Производство и приложение на химические добавки в строительстве. Сборник тезисов НТК. София 1984. с. 96-98

39. Калашников В.И. Учёт реологических изменений бетонных смесей с суперпластификаторами.// Материалы IX Всесоюзной конференции по бетону и железобетону (Ташкент 1983), Пенза 1983 с. 7-10.

40. Калашников В Л, Иванов И А. Особенности реологических изменений цементных композиций под действием ионностабилизирующих пластификаторов// Сборник трудов "Технологическая механика бетона" Рига РПИ, 1984 с. 103-118.

41. Калашников В.И., Иванов И.А. Роль процедурных факторов и реологических показателей дисперсных композиций.// Технологическая механика бетона. Рига РПИ, 1986. с. 101-111.

42. Калашников В.И., Иванов И.А., О структурно-реологическом состоянии предельно разжиженных высококонцентрированных дисперсных систем.// Труды IV Национальной конференции по механике и технологии композиционных материалов. БАН, София. 1985.

43. Калашников В.И., Калашников С.В. К теории " твердения композиционных цементных вяжущих.// Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства» Т.З. Изд. Мордовского гос. университета, 2004. С. 119-123.

44. Калашников В.И., Калашников С.В. К теории твердения композиционных цементных вяжущих. Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства» Т.З. Изд. Мордовского гос. университета, 2004. С. 119-123.

45. Калашников В.И., Хвастунов B.JI. Москвин Р.Н. Формирование прочности карбонатношлаковых и каустифицированных вяжущих. Монография. Депонирована во ВГУП ВНИИНТПИ, Вып.1,2003,6.1 п.л.

46. Калашников В.И., Хвастунов B.JL, Тарасов Р.В., Комохов П.Г., Стасевич А.В., Кудашов В.Я. Эффективные жаростойкие материалы на основе модифицированного глиношлакового вяжущего// Пенза, 2004,117 с.

47. Калашников С. В. и др. Топология композитных и дисперсно-армированных систем // Материалы МНТК композиционные строительные материалы. Теория и практика. Пенза, ПДЗ, 2005. С. 79-87.

48. Киселёв А.В., Лыгин В.И. Инфракрасные спектры поверхностных соединений.// М.: Наука, 1972,460 с.

49. Коршак В.В. Термостойкие полимеры.// М.: Наука, 1969,410 с.

50. Курбатов Л.Г., Рабинович Ф.Н. Об эффективности бетонов, армированных стальными фибрами. // Бетон и железобетон. 1980. Л 3. С. 6-7.

51. Ланкард Д.К., Диккерсон Р.Ф. Железобетон с арматурой из обрезков стальной проволоки// Строительные материалы за рубежом. 1971, №9, с. 2-4.

52. Леонтьев В.Н., Приходько В.А., Андреев В.А. О возможности использования углеродных волокнистых материалов для армирования бетонов// Строительные материалы, 1991. №10. С. 27-28.

53. Лобанов И.А. Особенности структуры и свойства дисперсно-армированных бетонов // Технология изготовления и свойства новых композиционных строительных материалов: Межвуз. темат. сб. науч. тр. Л: ЛИСИ, 1086. С. 5-10.

54. Маилян ДР., Шилов Ал.В., Джаварбек R Влияние фибрового армирования базальтовым волокном на свойства легкого и тяжелого бетонов // Новые исследования бетона и железобетона. Ростов-на-Дону, 1997. С. 7-12.

55. Маилян Л.Р., Шилов А.В. Изгибаемые керамзитофиброжелезо-бетонные элементы на грубом базальтовом волокне. Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2001. - 174 с.

56. Маилян Р.Л., Маилян Л.Р., Осипов К.М. и др. Рекомендации по проектированию железобетонных конструкций из керамзитобетона с фибровым армированием базальтовым волокном / Ростов-на-Дону, 1996. -14 с.

57. Минералогическая энциклопедия / Перевод с англ. Л. Недра,1985. с. 206-210.

58. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. М.; Стройиздат, 1971, 311с.

59. Нерпин С.В., Чудновский А.Ф., Физика почвы. М. Наука. 1967,167с.

60. Несветаев Г. В., Тимонов С.К. Усадочные деформации бетона. 5-ые Академические чтения РААСН. Воронеж, ВГАСУ, 1999. с. 312-315.

61. Пащенко А.А., Сербии В.П. Армирование цементного камня минеральным волокном Киев, УкрНИИНТИ - 1970 - 45 с.

62. Пащенко А.А., Сербии В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие" вещества. Киев. Вища школа, 1975,441 с.

63. Полак А.Ф. Твердение минеральных вяжущих веществ. М.; Издательство литературы по строительству, 1966,207 с.

64. Попкова A.M. Конструкции зданий и сооружений из высокопрочного бетона // Серия строительных конструкций // Обзорная информация. Вып. 5. М.: ВНИИНТПИ Госстроя СССР, 1990 77 с.

65. Пухаренко, Ю.В. Научные и практические основы формирования структуры и свойств фибробетонов: дис. док. техн. наук: Санкт Петербург, 2004. с. 100-106.

66. Рабинович Ф.Н. Бетоны, дисперсно-армированные волокнами: Обзор ВНИИЭСМ. М., 1976. - 73 с.

67. Рабинович Ф.Н Дисперсноармированные бетоны. М., Стройиздат: 1989.-177 с.

68. Рабинович Ф.Н. Некоторые вопросы дисперсного армирования бетонных материалов стекловолокном // Дисперсно-армированные бетоны и конструкции из них: Тезисы докл. Республ. совещан. Рига,1 975. - С. 68-72.

69. Рабинович Ф.Н. Об оптимальном армировании сталефибробетонных конструкций // Бетон и железобетон. 1986. № 3. С. 17-19.

70. Рабинович Ф.Н. Об уровнях дисперсного армирования бетонов. // Строительство и архитектура: Изв. вузов. 1981. № 11. С. 30-36.

71. Рабинович Ф.Н. Применение фиброармированных бетонов в конструкциях промзданий // Фибробетон и его применение в строительстве: Труды НИИЖБ. М., 1979. - С. 27-38.

72. Рабинович Ф.Н., Курбатов Л.Г. Применение сталефибробетона в конструкциях инженерных сооружений // Бетон и железобетон. 1984.-№12.-С. 22-25.

73. Рабинович Ф.Н., Романов В.П. О пределе трещиностойкости мелкозернистого бетона, армированного стальными фибрами // Механикакомпозитных материалов. 1985. №2. С. 277-283.

74. Рабинович Ф.Н., Черномаз А.П., Курбатов Л.Г. Монолитные днища резервуаров из сталефибробетона//Бетон и железобетон. -1981. №10. С. 24-25.

76. Соломатов В.И., Выроюй В.Н. и др. Композиционные строительные материалы и конструкции пониженной материалоёмкости.// Киев, Будивельник, 1991,144 с.

77. Сталефибробетон и конструкции из него. Серия «Строительные материалы» Вып. 7 ВНИИНТПИ. Москва. - 1990.

78. Стеклофибробетон и конструкции из него. Серия «Строительные материалы». Вып.5. ВНИИНТПИ.

79. Стрелков М.И. Изменение истинного состава жидкой фазы при твердении вяжущих веществ и механизмы их твердения // Труды совещания по химии цемента. М.; Промстройиздат, 1956, С. 183-200.

80. Сычева Л.И., Воловика А.В. Материалы, армированные волокном / Перевод изд.: Fibrereinforced materials. -М.: Стройиздат, 1982. 180 с.

81. Торопов Н.А. Химия силикатов и окислов. Л.;Наука, 1974,440с.

82. Третьяков Н.Е., Филимонов В.Н. Кинетика и катализУ/ Т.: 1972, №3,815-817 с.

83. Фадель И.М. Интенсивная раздельная технология бетона, наполненного базальтом.// Автореферат дис. к.т.н. М, 1993,22 с.

84. Фибробетон в Японии. Экспресс-информация. Строительные конструкции», М, ВНИИИС Госстроя СССР, 1983. 26 с.

85. Филимонов В.Н. Спектроскопия фотопревращений в молекулах.//Л.: 1977, с. 213-228.

86. Хун ДЛ. Свойства бетонов, содержащих микрокремнезём и углеродное волокно, обработанное силанами // Экспрес- информация. Вып.№1.2001. С.33-37.

87. Цыганенко А.А., Хоменя А.В., Филимонов В.Н. Адсорбция и адсорбенты.//1976, вып. 4, с. 86-91.

88. Шварцман А.А., Томилин И.А. Успехи химии//1957, Т. 23 №5, с. 554-567.

89. Шлакощелочные вяжущие и мелкозернистые бетоны на их основе (под общей редакцией В.Д. Глуховского). Ташкент, Узбекистан, 1980,483 с.

90. Юрген Шуберт, Калашников С.В. Топология смешанных вяжущих и механизм их твердения // Сб. Статей МНТК Новые энерго и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов. Пенза, ПДЗ, 2005. с. 208-214.

91. Balaguru P., Najm. High-performance fiber-reinforced mixture with fiber volume fraction//ACI Materials Journal.-2004.-Vol. 101, №4.- p. 281-286.

92. Batson G.B. State-the-Art Reportion Fiber Reinforced Concrete. Reported by ASY Committee 544. «ACY Journal». 1973,-70,-№ 11,-p. 729-744.

93. Bindiganavile V., Banthia N., Aarup В/ Impact response of ultra-high-strength fiber-reinforced cement composite. // ACI Materials Journal. 2002. - Vol. 99, №6. - P.543-548.

94. Bindiganavile V., Banthia., Aarup B. Impact response of ultra-high-strength fiber-reinforced cement compsite // ACJ Materials Journal. 2002 - Vol. 99, № 6.

95. Bornemann R., Fenling E. Ultrahochfester Beton-Entwicklung und Verhalten.//Leipziger Massivbauseminar, 2000, Bd. 10, s 1-15.

96. Brameschuber W., Schubert P. Neue Entwicklungen bei Beton und Mauerwerk.// Oster. Jngenieur-und Architekten-Zeitsehrieft., s. 199-220.

97. Dallaire E., Bonnean O., Lachemi M., Aitsin P.-C. Mechanical Behavior of Consined Reactive Powder Concrete.// American Societe of Givil Eagineers Materials Engineering Coufernce. Washington. DC. November 1996, Vol. 1, p.555-563.

98. Frank D., Friedemann K., Schmidt D. Optimisierung der Mischung sowie Verifizirung der Eigenschaften Saueresistente Hochleistungbetone.// Betonwerk+Fertigteil-Technik. 2003.№ 3. S.30-38.

99. Grube P., Lemmer C., Riihl M Vom Gussbeton zum Selbstvendichtenden Beton. s. 243-249.

100. Kleingelhofer P. Neue Betonverflissiger auf Basis Policarboxilat.// Proc. 13. Jbasil Weimar 1997, Bd. 1, s 491-495.

101. Muller C., Sehroder P. Schlif3e P., Hochleistungbeton mit Steinkohlenflugasche. Essen VGB Fechmische Vereinigung Bundesveband Kraftwerksnelenprodukte.// E.V., 1998-Jn: Flugasche in Beton, VGB/BVK-Faschaugung. 01 Dezember 1998, Vortag 4,25 seiten.

102. Richard P., Cheurezy M. Composition of Reactive Powder Concrete. Skientific Division Bougies.// Cement and Concrete Research, Vol. 25. No. 7, pp. 1501-1511,1995.

103. Richard P., Cheurezy M. Reactive Powder Concrete with Heigh Ducttility and 200-800 MPa Compressive Strength.// AGJ SPJ 144-22, p. 507-518,1994.

104. Romualdy J.R., Mandel J.A. Tensile strength of Concrete Affected by Uniformly Distributed and Glosely Spaced Lengths of Wire Reinforcement «ACY Journal». 1964, - 61, - № 6, - p. 675-670.

105. Schachinger J., Schubert J., Stengel Т., Schmidt PC, Hilbig H., Heinz DЛ Ultrahochfester Beton-Bereit fur die Anwendung? Schriftenzeihe Baustoffe.// FestSchrift zum 60. Geburgstag Von Prof.-Dr. Jng. Peter Schliessl. Heft. 2003, s. 189-198.

106. Schmidt M. Bornemann R. Moglichkeiten und Crensen von Hochfestem Beton.// Proc. 14, Jbausil, 2000, Bd. 1, s 1083-1091.

107. Schmidt M. Jahre Entwicklung bei Zement, Zusatsmittel und Beton. Ceitzum Baustoffe und Materialpriifung. Schriftenreihe Baustoffe.// Fest-schrift zum 60. Geburgstag von Prof. Dr.-Jng. Peter Schiesse. Heft 2.2003 s 189-198.

108. SchmidM,FenlingE.Utntax;hf^

109. Schmidt M., Fenling E., Teichmann Т., Bunjek K., Bornemann R. Ultrahochfester Beton: Perspective fur die Betonfertigteil Industrie.// Betonwerk+Fertigteil-Technik. 2003.№ 39.16.29.

110. Scnachinger J, Schuberrt J, Stengel T, Schmidt K, Heinz D, Ultrahochfester Beton Bereit Fur die Anwendung? Scnriftenreihe Baustoffe. Fest - schrift zum 60. Geburtstag von Prof. Dr.-ing. Peter Schliessl. Heft 2.2003, C.267-276.

111. Scnachinger J., Schubert J., Stengel Т., Schmidt K., Heinz D. Ultrahochfester Beton Bereit Fur die Anwendung? Scnriftenreihe Baustoffe.// Fest - schrift zum 60. Geburtstag von Prof. Dr. - ing. Peter Schlissl. Heft 2.2003, C.267-276.

112. Stark J., Wicht B. Geschichtleiche Entwichlung der ihr Beitzag zur Entwichlung der Betobbauweise.// Oster. Jngenieur-und Architekten-Zeitsehrieft., 142.1997. H.9.125. Taylor //MDF.

113. Wirang-Steel Fibraus Concrete.//Concrete construction. 1972,16 ,№l,s. 18-21.

114. Bindiganavill V., Banthia N., Aarup B. Impact response of ultra-high-strength fiber-reinforced cement composite //ASJ Materials Journal. -2002.-Vol. 99, №6.-p. 543-548.

115. Balaguru P., Nairn H., High-performance fiber-reinforced concrete mixture proportion with high fiber volume fractions // ASJ Materials Journal. 2004,-Vol. 101,№4.-p. 281-286.

116. Kessler H., Kugelmodell fur Ausfallkormengen dichter Betone. Betonwetk + Festigteil-Technik, Heft 11, S. 63-76,1994.

117. Bonneau O., Lachemi M., DallaireE., Dugat J.,Aitcin P.-C. Mechanical ProPerties and Durability of Two Industrial Reactive Powder Cohcrete // ASJ Materials Journal V.94. No.4, S.286-290. Juli-August, 1997.

118. De Larrard F., Sedran Th. Optimization of ultrahigh-performance concrete by the use of a packing model. Cem. Concrete Res., Vol.24 (6). S. 997-1008,1994.

119. Richard P., Cheurezy M. Composition of Reactive Powder Concrete. Cem. Coner.Res.Vol.25. No.7, S.1501-1511,1995.

120. Bornemann R., Sehmidt M., Fehling E., Middendorf B. Ultra Hachleistungsbeton UHPC - Herstellung, Eigenschaften und Anwendungsmoglichkeiten. Sonderdruck aus; Beton und stahlbetonbau 96, H.7. S.458-467,2001.

121. Bonneav O., Vernet Ch., Moranville M. Optimization of the Reological Behavior of Reactive Powder Coucrete (RPC).Tagungsband International Simposium of High-Performance and Reactive Powder Concretes. Shebroke, Canada, August, 1998. S.99-118.

122. Aitcin P., Richard P. The Pedestrian /Bikeway Bridge of scherbooke. 4-th International Simposium on Utilization of High-strength/ High-Performance, Paris. S. 1999-1406,1996.

123. De Larrard F., Grosse J.F., Puch C. Comparative study of Various Silica Fumes as Additives in High-Performance Cementious Materials. Materials and Structuctures, RJLEM, Vol.25, S. 25-272,1992.

124. Richard P. Cheyrezy М.Н. Reactive Powder Concretes with High Ductility and 200-800 MPa Compressive Strength. ACI, SPI 144-24, S. 507-518,1994.

125. Berelli G., Dugat I., Bekaert A. The Use of RPC in Gross-Flow Cooling Towers, International Simposium on High-Performance and Reactive Powder Concretes, Sherbrooke, Canada, S. 59-73,1993.

126. De Larrard F., Sedran T. Mixture-Proportioning of High-Performance Concrete. Cem. Concr. Res. Vol. 32, S. 1699-1704,2002.

127. Dugat J., Roux N., Bernier G. Mechanical Properties of Reactive Powder Concretes. Materials and Structures, Vol. 29, S. 233-240, 1996.

128. Bornemann R., Schmidt M. The Role of Powders in Concrete: Proceedings of the 6-th International Simposium on Utilization of High Strength/High Performance Concrete. S. 863-872,2002.

129. Richard P. Reactive Powder Concrete: A New Ultra- High Cementitius Material. 4-th Internanional Symposium on Utilization of High-Strength/ High-Performance Concrete, Paris, 1996.

130. Uzawa, M; Masuda, T; Shirai, K; Shimoyama, Y; Tanaka, V: Fresh Properties and Strength of Reactive Powder Composite Material (Ductal). Proceedings of the est fib congress, 2002.

131. Vernet, Ch; Moranville, M; Cheyrezy, M; Prat, E: Ultra-High Durability Concretes, Chemistry and Microstructure. HPC Symposium, Hong- Kong, Dezember 2000.

132. Cheyrezy, M; Maret, V; Frouin, L: Microstructural Analysis of RPC (Reactive Powder Concrete). Cem.Coner.Res.Vol.25, No. 7, S. 1491-1500,1995. ,

133. Bouygues Fa: Juforniationsbroschure zum betons de Poudres Reactives, 1996.

134. Reineck. K-H., Lichtenfels A., Greiner. St. Seasonal storage of solare"of energy in hot-Water tanks made out high performance concrete. 6 th International Symposium on high Strength/High Performance. Leipzig, June, 2002.

135. Бабков B.B., Комохов П.Г. и др. Объёмные изменения в реакциях гидратации и перекристаллизации минеральных вяжущих веществ / Наука и техника, -2003, №7

136. Бабков В.В., Полок А.Ф., Комохов П.Г. Аспекты долговечности цементного камня / Цемент-1988-№3 с 14-16.

137. Александровский С.В. Некоторые особенности усадки бетона и железобетона, 1959 №10 с 8-10.

138. Шейкин А.В. Структура, прочность и трещиностойкость цементного камня. М: Стройиздат 1974,191 с.

139. Шейкин А.В., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. М: Стройиздат, 1979. 333 с.

140. Цилосани З.Н. Усадка и ползучесть бетона. Тбилиси: Изд-во АН Груз. ССР, 1963. с 173.

141. Берг О.Я., Щербаков Ю.Н., Писанко Т.Н. Высокопрочный бетон. М: Стройиздат. 1971. с 208.i?6

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

СУХИЕ РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВЫЕ БЕТОННЫЕ СМЕСИ –

НОВЫЕ ВИДЫ ВЯЖУЩИХ ДЛЯ СОЗДАНИЯ

РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ БЕТОНОВ

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. Россия

Реакционно-порошковые бетоны (РПБ) нового поколения – это специфические бетоны будущего, не имеющие в своем составе крупно-зернистых и кусковых заполнителей. Это отличает их и от мелкозернистых (песчаных) и щебеночных бетонов. Зерновой состав тонкозернистой песчаной фракции очень узок и находится в пределах 0,1-0,6 мм. Удельная поверхность такого песка (П) не превышает 400 см2/г. Средняя удельная поверхность тонкодисперсной фракции, состоящей из портландцемента (Ц), каменной муки (КМ) и микрокремнезема (МК), и являющейся реологической матрицей РПБ, находится в пределах см2/г . Высокая дисперсность является основой протекания адсорбционных процессов суперпластификаторов (СП) и кардинального снижения вязкости и предела текучести при минимуме воды. Бетонные смеси для таких бетонов саморастекаются при содержании воды 10-11% от массы сухих компонентов. В стесненных условиях реализуются контактные взаимодействия между частицами компонентов через тончайшие прослойки воды. В тонких прослойках воды интенсивно протекают реакции гидратации, гидролиза цементных минералов и взаимодействия гидролизной извести (портландита) с микрокремнеземом и тончайшими частицами кремнеземсодержащих горных пород.

В связи с тем, что в порошковых бетонах объемная концентрация цемента составляет 22-25%, то частицы цемента, в соответствии с предложенной ранее формулой , не контактируют между собой, а разделены наноразмерными частицами микрокремнезема, микрометрическими частицами молотого песка и тонкозернистого песка. В таких условиях, в отличие от обычных песчанистых и щебеночных бетонов, топохимический механизм отвердевания уступает сквозьрастворному, ионно-диффузионному механизму твердения. Это убедительно подтверждено нами на простых, но оригинальных экспериментах контроля твердения композиционных систем, состоящих из малых количеств грубомолотых клинкеров и гранулированных шлаков и значительного количества высокодисперсного мрамора при 10-12% воды. В порошковых бетонах частицы цемента разделены частицами микрокремнезема и каменной муки. Благодаря тончайшим оболочкам воды на поверхностях частиц процессы твердения порошковых бетонов протекают очень быстро. Суточная прочность их достигает 40-60 МПа.

Оценим усредненную толщину водных манжет на дисперсных частицах реакционно-порошкового бетона и сравним ее с манжетами на частицах цемента. Примем усредненную удельную поверхность цемента 3000 см2/г, каменной муки – 3800 см2/г, микрокремнезема – 3000 см2/г. Состав дисперсной части РПБ: Ц – 700 кг; КМ – 350 кг; МК – 110 кг. Тогда расчетная удельная поверхность дисперсной части порошкового бетона составит 5800 см2/г. Реакционно-порошковые бетонные смеси с гиперпластификаторами (ГП) приобретают гравитационную растекаемость при В/Т = 0,1. Цементная суспензия с ГП растекается под действием собственного веса при В/Ц = 0,24.

Тогда, усредненная толщина слоя воды, распределенная на поверхности частиц, составляет:

Таким образом, саморастекаемость цементной суспензии обеспечивается почти при пятикратном увеличении прослойки воды по сравнению с РПБ-смесью. Высокая текучесть реакционно-порошковых бетонных смесей обязана строго подобранной гранулометрии реологически-активным тонкодисперсным компонентам в суспензиях с суперпластификатором. Содержание тонкозернистого песка фракции 0,14-0,63 мм (средний размер 0,38 мм), должно быт таким, чтобы расстояние между частицами его было в пределах 55-65 мкм . По данным зарубежных исследователей De Larrard и F. Sedran толщина реологической прослойки (для песков с d = 0,125-0,40) варьирует от 48 до 88 мкм . При таких прослойках, определенный нами предел текучести, составляет 5-8 Па.

Дисперсная часть реакционно-порошкового бетона, состоящая из портландцемента, каменной муки и МК, ответственная за высокую гравитационную текучесть, обладает чрезвычайно высокой водопотребностью без добавки СП. При составе с соотношением ПЦ:КМ:МК как 1:0,5:0,1 гравитационное течение реализуется при водотвердом отношении, равном 0,72-0,76 в зависимости от вида МК. Наибольшей водопотребностью из трех исследованных микрокремнеземов – Челябинского, Новокузнецкого и Братского обладает последний. Его суспензия с водой начинает растекаться при содержании воды 110% к массе МК. Поэтому присутствие всего лишь 10% Братского МК повышает водопотребность смеси цемента и молотого песка с 34 до 76%. Введение суперпластификатора Melflux 1641 F снижает водосодержание дисперсной системы Ц+КМ+МК с 76 до 20% при сохранении текучести. Таким образом, водоредуцирующий эффект составляет 3,8 и достигает практически четырехкратного снижения расхода воды. При этом необходимо отметить, что ни один из исследованных микрокремнеземов не диспергируется в воде, а суспензии их не разжижаются любыми олигомерными суперпластификаторами первого поколения (С-3, Melment, Wiskoment и др.), ни полимерными гиперпластификаторами второго и третьего поколения (Sikа Viso Crete, Melflux 1641 F, Melflux 2641 F). Лишь в присутствии цемента МК становится реалогически-активным компонентом. Механизм такого превращения, связанный с перезарядкой отрицательно-заряженных поверхностей минеральных частиц катионом кальция гидролизной извести, был выявлен нами в 1980 г. Именно наличие ПЦ в присутствии СП превращает водно-цементно-песчаную суспензию с МК в маловязкую и агрегативно-устойчивую систему.

Сухие реакционно-порошковые бетонные смеси (СРПБС), предназначенные для получения бесщебеночных самоуплотняющихся бетонов для монолитного и сборного строительства, могут стать новым, основным видом композиционного вяжущего для производства многих видов бетонов (рисунок). Высокая текучесть реакционно-порошковых бетонных смесей позволяет дополнительно наполнять их щебнем с сохранением текучести и использовать их для самоуплотняющихся высокопрочных бетонов; при наполнении песком и щебнем – для вибрационных технологий формования, вибропрессования и каландрования. При этом бетоны, полученные по технологиям вибрационного и вибросилового уплотнения, могут иметь более высокую прочность, чем у литых бетонов. При более высокой степени получаются бетоны общестроительного назначения классов В20-В40.

Рис. 1 Основные сферы применения сухих

реакционно-порошковых бетонных смесей

Можно с уверенностью утверждать, что в будущем цементное вяжущее будет заменяться на сухое реакционно-порошковое вяжущее (СРПВ) исходя из следующих позитивных факторов:

1. Чрезвычайно-высокой прочности РПВ, достигающей 120-160 МПа., существенно превышающей прочность суперпластифицированного портландцемента за счет превращения «балластной » извести в цементирующие гидросиликаты.

2. Многофункциональности физико-технических свойств бетонов при введении в него коротких дисперсных стальных волокон: низкое водопоглощение (менее 1%), высокая морозостойкость (более 1000 циклов), высокая прочность на осевое растяжение (10-15 МПа) и на растяжение при изгибе (40-50 МПа), высокая ударная прочность, высокая стойкость к карбонатной и сульфатной коррозии и т. п.;

3. Высоких технико-экономических показателей производства СРПБ на цементных заводах, располагающих комплексом оборудования: сушильного, помольного, гомогенизационного и т. п.;

4. Широкой распространенности кварцевого песка во многих регионах земного шара, а также каменной муки от технологии обогащения черных и цветных металлов методами магнитной сепарации и флотации;

5. Огромных запасов отсевов камнедробления при комплексной переработке их в мелкозернистый щебень и каменную муку;

6. Возможности использования технологии совместного помола реакционного наполнителя, цемента и суперпластификатора;

7. Возможности использования СРПБ для изготовления высокопрочных, особовысокопрочных щебеночных и песчанистых бетонов нового поколения, а также бетонов общестроительного назначения путем варьирования соотношением заполнителя и вяжущего;

8. Возможности получения высокопрочных легких бетонов на невпитывающих воду микростекло - и микрозолосферах с реализацией высокой прочности реакционно-порошковой связки;

9. Возможности изготовления высокопрочного клея и связок для ремонтных работ .

Коллектив кафедры «Технология бетонов, керамики и вяжущих» не в состоянии своими силами развивать все направления, указанные на рисунке, вследствие отсутствия необходимых условий, отсутствия современного оборудования и приборов, финансирования важнейших работ, в том числе, перспективных. Судя по публикациям в России, практически, не занимаются разработкой особовысокопрочных реакционно-порошковых бетонов классов В 120, В 140. Большое количество публикаций посвящено совершенствованию бетонов общестроительного назначения с целью экономии цемента на 10-20 % с сохранение той же прочности.

За последние пять лет появились публикации, посвященные разработке бетонов классов В 60-В 100 с применением органо-минеральных добавок без использования значительных количеств реологически - и реакционно-активной каменной муки (дисперсных наполнителей) для увеличения объема реологической матрицы и для усиления действия суперпластификаторов и гиперпластификаторов нового поколения. А без нее невозможно изготовить самоуплотняющиеся бетонные смеси с расплывом стандартного конуса 70-80 см. Что касается использования нанотехнологий, то она не в состоянии радикально изменить несовершенную, чрезвычайно дефектную структуру бетонов классов В30-В40. Поэтому достигнуть высокой прочности равной 150-200 МПа за счет нанотехнологий, вряд ли удастся в ближайшее 10-15 лет. Необходимо использовать то, что лежит на «поверхности», то что достигнуто тремя революционными этапами в химии и механике бетона на эволюционном пути развития технологии его. Нанотехнологии будут необходимы для совершенствования малодефектной структуры высокопрочных бетонов с повышением прочности свыше 200-250 МПа.

Будущее бетонов связано с использованием каменной муки, ибо, только высокая текучесть смешанной цементно-дисперсной матрицы, имеющей 2-3-х кратный водоредуцирующий эффект, позволяет достичь (при оптимальной структуре бетонов) «высокой» реологии, а через нее высокой плотности и прочности бетонов. Именно, через рациональную реологию бетонных смесей необходимо следовать в будущее бетонов, через создание реологических матриц первого и второго рода, за счет кардинального изменения рецептуры и структуры пластифицированной бетонной смеси . Основные принципы создания таких бетонов и расчет состава их принципиально отличаются от традиционных бетонов плотных упаковок и самоуплотняющихся пластифицированных бетонов с органо-минеральными добавками.

Литература

1. , Калашников высокопрочные бетоны нового поколения // Популярное бетоноведение. Санкт-Петербург, №2 (16), 2007. С. 44-49.

2. Калашников реологические матрицы и порошковые бетоны нового поколения. Сборник статей Международной научно-практической конференции «Композиционные строительные материалы . Теория и практика». Пенза. Приволжский дом знаний, 2007. С. 9-18.

3. , К теории твердения композиционных цементных вяжущих. Материалы Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства». Саранск, МГУ, 2004. С. 119-124.

4. De Larrard, F. Sedran. Optimization of ultrahight-performance concrete by the use of a packing model. Cem Concrete Res. – Vol., 1994. – S. .

5 Калашников рациональную реологию в будущее бетонов. Часть 1. Виды реологических матриц в бетонной смеси, стратегия повышения прочности бетона и экономия его в конструкциях // Технология бетонов, №5, 2007. С.8-10.

6 Калашников рациональную реологию в будущее бетонов. Часть 2. Тонкодисперсные реологические матрицы и порошковые бетоны нового поколения//Технология бетонов, №6, 2007. С.8-11.

7 Калашников рациональную реологию в будущее бетонов. Часть 3. От высокопрочных и особовысокопрочных бетонов будущего к суперпластифицированным бетонам общего назначения настоящего // Технологии бетонов, №1, 2008. С.22-26

8 Калашников принципы создания высокопрочных и особовысокопрочных бетонов// Популярное бетоноведение. Санкт-Петербург. №3, 2008. С.20-22.

9 Калашников составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов // Строительные материалы, №10, 2008. С.4-6.

01.06.2008 16:51:57

В статье описываются свойства и возможности высокопрочных порошковых бетонов, а также области и технологии их применения.

Высокие темпы строительства жилых и промышленных зданий с новыми и уникальными архитектурными формами и особенно специальных особо нагруженных сооружений (таких, как большепролетные мосты, небоскребы, морские нефтяные платформы, резервуары для хранения газов и жидкостей под давлением и др.) потребовали разработки новых эффективных бетонов. Значительный прогресс в этом особо отмечается с конца 80-х годов прошлого столетия. Современные высококачественные бетоны (ВКБ) классификационно сочетают в себе большой спектр бетонов различного назначения: высокопрочные и ультра высокопрочные бетоны [см. Bornemann R., Fenling E. Ultrahochfester Beton-Entwicklung und Verhalten.// Leipziger Massivbauseminar, 2000, Bd. 10; Schmidt M. Bornemann R. M?glichkeiten und Crensen von Hochfestem Beton.// Proc. 14, Jbausil, 2000, Bd. 1], самоуплотняющиеся бетоны , высоко коррозионностойкие бетоны. Эти виды бетонов удовлетворяют высоким требованиям по прочности на сжатие и растяжение, трещиностойкости, ударной вязкости, износостойкости, коррозионной стойкости, морозостойкости.

Безусловно, переходу на новые виды бетонов способствовали, во-первых, революционные достижения в области пластифицирования бетонных и растворных смесей, а во-вторых, появление наиболее активных пуццолановых добавок – микрокремнеземов, дегидратированных каолинов и высокодисперсных зол. Сочетания суперпластификаторов и особенно экологически чистых гиперпластификторов на поликарбоксилатной, полиакрилатной и полигликолиевой основе позволяют получать сверхтекучие цементно-минеральные дисперсные системы и бетонные смеси. Благодаря этим достижениям количество компонентов в бетоне с химическими добавками достигло 6–8, водоцементное отношение снизилось до 0,24–0,28 при сохранении пластичности, характеризующейся осадкой конуса 4–10 см. В самоуплотняющихся бетонах (Selbstverdichtender Beton-SVB) с добавкой каменной муки (КМ) или без нее, но с добавкой МК в высокоработоспособных бетонах (Ultrahochfester Beton, Ultra hochleistung Beton) на гиперпластификаторах в отличие от литых на традиционных СП совершенная текучесть бетонных смесей сочетается с низкой седиментацией и самоуплотнением при самопроизвольном удалении воздуха.

«Высокая» реология при значительном водопонижении в суперпластифицированных бетонных смесях обеспечивается жидкотекучей реологической матрицей, которая имеет различные масштабные уровни структурных элементов, составляющих ее. В щебеночных бетонах для щебня реологической матрицей на различном микро-мезоуровне служит цементно-песчаный раствор. В пластифицированных бетонных смесях для высокопрочных бетонов для щебня как макроструктурного элемента реологической матрицей, доля которой должна быть значительно выше, чем в обычных бетонах, является более сложная дисперсия, состоящая из песка, цемента, каменной муки, микрокремнезема и воды. В свою очередь для песка в обычных бетонных смесях реологической матрицей на микроуровне является цементно-водная паста, увеличить долю которой для обеспечения текучести можно за счет увеличения количества цемента. Но это, с одной стороны, неэкономично (особенно для бетонов классов В10 – В30), с другой – как это ни парадоксально, суперпластификаторы являются плохими водоредуцирующими добавками для портландцемента, хотя все они создавались и создаются для него. Практически все суперпластификаторы, как было показано нами, начиная с 1979 г., «работают» значительно лучше на многих минеральных порошках или на смеси их с цементом [см. Калашников В. И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов: Диссертация в форме научного доклада на соискание степени докт. техн. наук. – Воронеж, 1996], чем на чистом цементе. Цемент – нестабильная в воде, гидратирующаяся система, образующая коллоидные частицы сразу же после контакта с водой и быстро загустевающая. А коллоидные частицы в воде трудно диспергировать суперпластификаторами. Примером являются глинистые суспензии слабо поддающиеся суперразжижению.

Таким образом, напрашивается вывод: к цементу надо добавлять каменную муку, и она увеличит не только реологическое воздействие СП на смесь, но и долю самой реологической матрицы. В результате появляется возможность значительно снизить количество воды, повысить плотность и увеличить прочность бетона. Добавление каменной муки практически будет равносильно увеличению цемента (если водоредуцирующие эффекты будут значительно выше, чем при добавлении цемента).

Важно здесь акцентировать внимание не на замене части цемента каменной мукой, а добавлении ее (причем значительной доли – 40–60 %) к портландцементу. Исходя из полиструктурной теории в 1985–2000 гг. все работы по изменению полиструктуры преследовали цель замены на 30–50 % портландцемента минеральными наполнителями для экономии его в бетонах [см. Соломатов В. И., Выровой В. Н. и др. Композиционные строительные материалы и конструкции пониженной материалоемкости. – Киев: Будивельник, 1991; Аганин С. П. Бетоны низкой водопотребности с модифицированным кварцевым наполнителем: Автореферат на соискание уч. степени канд. техн. наук. – М, 1996; Фадель И. М. Интенсивная раздельная технология бетона, наполненного базальтом: Автореферат дис. канд. техн. наук – М, 1993]. Стратегия экономии портландцементов в бетонах той же прочности уступит место стратегии экономии бетона с в 2–3 раза более высокой прочностью не только при сжатии, но и при изгибном и осевом растяжении, при ударе. Экономия бетона в более ажурных конструкциях даст более высокий экономический эффект, чем экономия цемента.

Рассматривая составы реологических матриц на различных масштабных уровнях, устанавливаем, что для песка в высокопрочных бетонах реологической матрицей на микроуровне является сложная смесь цемента, муки, кремнезема, суперпластификатора и воды. В свою очередь для высокопрочных бетонов с микрокремнеземом для смеси цемента и каменной муки (равной дисперсности) как структурных элементов появляется еще одна реологическая матрица с меньшим масштабным уровнем – смесь микрокремнезема, воды и суперпластификатора.

Для щебеночных бетонов эти масштабы структурных элементов реологических матриц соответствуют масштабам оптимальной гранулометрии сухих компонентов бетона для получения высокой плотности его.

Таким образом, добавление каменной муки выполняет как структурно-реологическую функцию, так и матрично-наполняющую. Для высокопрочных бетонов не менее важна реакционно-химическая функция каменной муки, которую с более высоким эффектом выполняют реакционно-активные микрокремнезем и микродегидратированный каолин.

Максимальные реологические и водоредуцирующие эффекты, обусловленные адсорбцией СП на поверхности твердой фазы, генетически свойственны тонкодисперсным системам с высокой поверхностью раздела.

Таблица 1.

Реологическое и водоредуцирующее действие СП в водноминеральных системах

Вид дисперсного порошка и пластификатора	Дозировка СП,%
СаСО3 (Mg 150)
ВаСО3 (Melment)
Ca(OH)2 (ЛСТ)
Цемент ПО «Вольскцемент» (С-3)
Опока Пензенского месторождения (С-3)
Молотое стекло ТФ10 (С-3)

Из таблицы 1 видно, что в портландцементных литьевых суспензиях с СП водоредуцирующее действие последнего в 1,5–7,0 раз (sic!) выше, чем в минеральных порошках. Для горных пород это превышение может достигать 2–3 раз.

Таким образом, сочетание гиперпластификаторов с микрокремнеземом, каменной мукой или золой позволили поднять уровень прочности на сжатие до 130–150, а в некоторых случаях – до 180–200 МПа и более. Однако значительное повышение прочности ведет к интенсивному возрастанию хрупкости и понижению коэффициента Пуассона до 0,14–0,17, что приводит к риску внезапного разрушения конструкций при чрезвычайных происшествиях. Избавление от этого негативного свойства бетона осуществляется не cтолько армированием последнего стержневой арматурой, сколько комбинацией стержневой арматурой с введением волокон из полимеров, стекла и стали.

Основы пластифицирования и водоредуцирования минеральных и цементных дисперсных систем были сформулированы в докторской диссертации Калашникова В.И. [см. Калашников В. И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов: Диссертация в форме научного доклада на соискание степени докт. техн. наук. – Воронеж, 1996] в 1996 г. на основе ранее выполненных работ в период с 1979 по 1996 гг. [Калашников В. И., Иванов И. А. О структурно-реологическом состоянии предельно разжиженных высококонцентрированных дисперсных систем. // Труды IV Национальной конференции по механике и технологии композиционных материалов. – София: БАН, 1985; Иванов И. А., Калашников В. И. Эффективность пластифицирования минеральных дисперсных композиций в зависимости от концентрации в них твердой фазы. // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи. Тез. доклад III Всесоюзного симпозиума. – Рига. – РПИ, 1979; Калашников В. И., Иванов И. А. О характере пластифицирования минеральных дисперсных композиций в зависимости от концентрации в них твердой фазы.// Механика и технология композиционных материалов. Материалы II Национальной конференции. – София: БАН, 1979; Калашников В. И. О реакции различных минеральных композиций на нафталин-сульфокислотные суперпластификаторы и влияние на нее быстрорастворимых щелочей. // Механика и технология композиционных материалов. Материалы III Национальной конференции с участием зарубежных представителей. – София: БАН, 1982; Калашников В. И. Учет реологических изменений бетонных смесей с суперпластификаторами. // Материалы IX Всесоюзной конференции по бетону и железобетону (Ташкент, 1983). – Пенза. – 1983; Калашников В. И., Иванов И. А. Особенности реологических изменений цементных композиций под действием ионностабилизирующих пластификаторов. // Сборник трудов «Технологическая механика бетона». – Рига: РПИ, 1984]. Это и перспективы направленного использования максимально высокой водоредуцирующей активности СП в тонкодисперсных системах, особенности количественных реологических и структурно-механических изменений суперпластифицированных систем, заключающиеся в лавинообразном переходе их от твердофазного к жидкотекучему состояниям при супермалом добавлении воды. Это разработанные критерии гравитационной растекаемости и послетиксотропного ресурса течения высокодисперсных пластифицированных систем (под действием собственного веса) и самопроизвольного выравнивания дневной поверхности. Это выдвинутая концепция предельного концентрирования цементных систем тонкодисперсными порошками из пород осадочного, магматического и метаморфического происхождения, селективных по уровням высокого водоредуцирования к СП. Наиболее важные результаты, полученные в этих работах, состоят в возможности 5–15 кратного снижения расхода воды в дисперсиях при сохранении гравитационной растекаемости. Было показано, что совмещением реологически активных порошков с цементом можно усилить действие СП и получать высокоплотные отливки. Именно эти принципы реализованы в реакционно-порошковых бетонах с повышением плотности и прочности их (Reaktionspulver beton – RPB или Reactive Powder Concrete – RPC [см. Долгополов Н. Н., Суханов М. А., Ефимов С. Н. Новый тип цемента: структура цементного камня. // Строительные материалы. – 1994. – № 115]). Другим результатом является повышение редуцирующего действия СП с возрастанием дисперсности порошков [см. Калашников В. И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов: Диссертация в форме научного доклада на соискание степени докт. техн. наук. – Воронеж, 1996]. Это также используется в порошковых тонкозернистых бетонах путем увеличения доли тонкодисперсных составляющих за счет добавления к цементу микрокремнезема. Новым в теории и практике порошковых бетонов явилось использование мелкого песка фракции 0,1–0,5 мм, что сделало бетон тонкозернистым в отличие от обычного песчаного на песке фракции 0–5 мм. Проведенный нами расчет средней удельной поверхности дисперсной части порошкового бетона (состав: цемента – 700 кг; тонкого песка фр. 0,125–0,63 мм – 950 кг, базальтовой муки Sуд = 380 м2/кг – 350 кг, микрокремнезема Svд =3200 м2/кг – 140кг) при ее содержании 49 % от общей смеси с тонкозернистых песком фракции 0,125–0,5 мм показывает, что при дисперсности МК Sмк=3000м2/кг средняя поверхность порошковой части составляет Svд=1060м2/кг, а при Sмк=2000 м2/кг – Svд= 785 м2/кг. Именно на таких тонкодисперсных составляющих изготавливаются тонкозернистые реакционно-порошковые бетоны, в которых объемная концентрация твердой фазы без песка достигает 58–64 %, а вместе с песком – 76–77 % и мало уступает концентрации твердой фазы в суперпластифицированных тяжелых бетонах (Cv=0,80–0,85). Однако в щебеночных бетонах объемная концентрация твердой фазы за вычетом щебня и песка значительно ниже, что определяет высокую плотность дисперсной матрицы.

Высокая прочность обеспечивается наличием не только микрокремнезема или дегидратированного каолина, но и реакционно-активного порошка из молотой горной породы. По литературным данным, преимущественно вводится летучая зола, бальтовая, известняковая или кварцевая мука. Широкие возможности в производстве реакционно-активных порошковых бетонов открывались в СССР и России в связи с разработкой и исследованием композиционных вяжущих низкой водопотребности Баженовым Ю. М., Бабаевым Ш. Т., КомаромА. А., Батраковым В. Г. , Долгополовым Н. Н.. Было доказано, что замена цемента в процессе помола ВНВ карбонатной, гранитной, кварцевой мукой до 50 % существенно повышает водоредуцирующий эффект. В/Т-отношение, обеспечивающее гравитационную растекаемость щебеночных бетонов по сравнению с обычным введением СП снижается до 13–15 %, прочность бетона на таком ВНВ-50 достигает 90–100 МПа. По существу, на основе ВНВ, микрокремнезема, мелкого песка и дисперсной арматуры можно получить современные порошковые бетоны.

Дисперсно-армированные порошковые бетоны очень эффективны не только для несущих конструкций с комбинированным армированием предварительно-напряженной арматурой, но и для производства очень тонкостенных, в том числе пространственных архитектурных деталей.

По последним данным, возможно текстильное армирование конструкций. Именно развитие текстильно-волоконного производства (тканевых) объемных каркасов из высокопрочных полимерных и щелочестойких нитей в развитых зарубежных странах явилось мотивацией разработки более 10 лет назад во Франции и Канаде реакционно-порошковых бетонов с СП без крупных заполнителей с особо мелким кварцевым заполнителем, наполненных каменными порошками и микрокремнеземом. Бетонные смеси из таких тонкозернистых смесей растекаются под действием собственного веса, заполняя полностью густую сетчатую структуру тканого каркаса и все сопряжения филигранной формы.

«Высокая» реология порошковых бетонных смесей (ПБС) обеспечивает при содержании воды 10–12 % от массы сухих компонентов предел текучести?0= 5–15 Па, т.е. всего лишь в 5–10 раз выше, чем в масляных красок. При таком?0 для его определения можно использовать миниареометрический метод, разработанный нами в 1995 г. Низкий предел текучести обеспечивается оптимальной толщиной прослойки реологической матрицы. Из рассмотрения топологической структуры ПБС, средняя толщина прослойки Х определяется по формуле:

где – средний диаметр частиц песка; – объемная концентрация.

Для приведенного ниже состава при В/Т = 0,103 толщина прослойки будет 0,056 мм. De Larrard и Sedran установили, что для более мелких песков (d = 0,125–0,4 мм) толщина варьирует от 48 до 88 мкм.

Увеличение прослойки частиц снижает вязкость и предельное напряжение сдвига и увеличивает текучесть. Текучесть может возрастать за счет добавления воды и введения СП. В общем виде влияние воды и СП на изменение вязкости, предельного напряжения сдвига и текучести неоднозначно (рис. 1).

Суперпластификатор понижает вязкость в значительно меньшей степени, чем добавление воды, в то время как понижение предела текучести за счет СП значительно более высокое, чем под влиянием воды.

Рис. 1. Влияние СП и воды на вязкость, предел текучести и текучесть

Основные свойства суперпластифицированных предельно наполненных систем состоят в том, что вязкость может быть достаточно высокой и система может медленно течь, если предел текучести мал. Для обычных систем без СП вязкость может быть малой, но повышенный предел текучести препятствует растеканию их, т.к у них отсутствует послетиксотропный ресурс течения [см. Калашников В. И., Иванов И. А. Особенности реологических изменений цементных композиций под действием ионностабилизирующих пластификаторов. // Сборник трудов «Технологическая механика бетона». – Рига: РПИ, 1984].

Реологические свойства зависят от вида и дозировки СП. Влияние трех видов СП показано на рис. 2. Наиболее эффективным СП является Woerment 794.

Рис. 2 Влияние вида и дозировки СП на?о: 1 – Woerment 794; 2 – С-3; 3 – Melment F 10

При этом менее селективным оказался не отечественный СП С-3, а зарубежный СП на меламиновой основе Мelment F10.

Растекаемость порошковых бетонных смесей чрезвычайно важна при формировании бетонных изделий с уложенными в форму ткаными объемно-сеточными каркасами.

Такие объемные ажурно-тканевые каркасы в форме тавра, двутавра, швеллера и других конфигураций позволяют осуществлять быстрое армирование, заключающееся в установке и фиксации каркаса в форме с последующей заливкой суспензионного бетона, легко проникающего через ячейки каркаса размером 2–5 мм (рис. 3). Тканевые каркасы позволяют радикально повысить трещиностойкость бетона при воздействии знакопеременных колебаний температуры и значительно снизить деформации.

Бетонная смесь должна не только легко проливаться локально через сеточный каркас, но и растекаться при заполнении формы «обратным» проникновением через каркас при увеличении объема смеси в форме. Для оценки текучести использовали порошковые смеси одинакового состава по содержанию сухих компонентов, а растекаемость из конуса (для встряхивающего столика) регулировали количеством СП и (частично) воды. Блокирование растекания осуществляли сеточным кольцом диаметром 175 мм.

Рис. 3 Образец тканевого каркаса

Рис. 4 Расплывы смеси при свободном и блокированном растекании

Сетка имела размер в свету 2,8?2,8 мм при диаметре проволоки 0,3?0,3 мм (рис. 4). Контрольные смеси изготавливались с расплывами 25,0; 26,5; 28,2 и 29,8 см. В результате опытов было установлено, что с повышением текучести смеси отношение диаметров свободного dc и блокированного расплыва dбснижается. На рис. 5 показано изменение dc/dботdc.

Рис. 5 Изменение dc/dб от значения свободного расплыва dc

Как следует из рисунка, разница в расплывах смеси dcи dб исчезает при текучести, характеризуемой свободным расплывом 29,8 см. При dc.= 28,2 расплыв через сетку уменьшается на 5 %. Особенно большое торможение при растекании через сетку испытывает смесь с расплывом 25 см.

В связи с этим при использовании сеточных каркасов с ячейкой 3?3 мм необходимо использовать смеси с расплывом не менее 28–30 см.

Физико-технические свойства дисперсно-армированного порошкового бетона, армированного 1 % по объему стальными волокнами диаметром 0,15 мм и длиной 6 мм, представлены в таблице 2

Таблица 2.

Физико-технические свойства порошкового бетона на вяжущем низкой водопотребности с использованием отечественного СП С-3

	Наименование свойств	Единица измерения	Показатели
	Плотность
	Пористость
	Прочность при сжатии
	Прочность на растяжение при изгибе
	Прочность на осевое растяжение
	Модуль упругости
	Коэффициент Пуассона
	Водопоглощение
	Морозостойкость	число циклов

Как свидетельствуют зарубежные данные, при 3 %-ом армировании, прочность при сжатии достигает 180–200 МПа, при осевом растяжении – 8–10МПа. Ударная прочность возрастает более чем десятикратно.

Возможности порошковых бетонов далеко не исчерпаны, учитывая эффективность гидротермальной обработки и влияние ее на увеличение доли тоберморита, и, соответственно, ксонотлита

Была ли полезна информация? да отчасти нет

• 15444