Многокомпонентные дисперсноармированные бетоны с улучшенными эксплуатационными свойствами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Многокомпонентные дисперсноармированные бетоны с улучшенными эксплуатационными свойствами

Демьянова В.С.

Актуальным направлением получения высококачественных цементных бетонов, отличающихся широкими функциональными возможностями, является модифицирование его структуры комплексными добавками, сочетающими в себе индивидуальные добавки различного функционального назначения. Направленное комплексное многоуровневое (на макро- и микроуровнях) модифицирование структуры бетона позволяет получить, взамен обычных традиционных бетонов, функциональные многокомпонентные бетоны с улучшенными эксплуатационными свойствами. Как номенклатура используемых добавок, так и спектр получаемых бетонов достаточно обширен. Введение в бетон только трех хорошо сочетающихся компонентов, суперпластификатора, микрокремнезема и фибры расширяет число функций высококачественного бетона до 10-12 [1, 2]

В настоящих исследованиях разработаны высококачественные цементные бетоны с улучшенными эксплуатационными свойствами, предназначенные для дорожных и аэродромных покрытий. К таким бетонам предъявляются высокие требования по долговечности, прочности на осевое растяжение и растяжение при изгибе, ударной вязкости, трещиностойкости и истираемости. В качестве модифицирующих комплексных добавок для такого бетона применялись добавки водоредуцирующего и гидрофобизирующего действия, высокодисперсные реакционно-активные наполнители и стальная фибра.

Для снижения водопоглощения цементного камня, как составляющей бетона, при длительном экспонировании в воде использовались порошкообразные металлические мыла с высокой удельной поверхностью и повышенными водоотталкивающими свойствами: олеат натрия С16Н33СООNa, стеараты кальция - (С17Н35СОО)2Са и цинка - (С17Н35СОО)2Zn

Предварительно оценка водопоглощения проводилась при следующих концентрациях добавки олеата натрия: 0,5, 1 и 2% от массы цемента и двух способах ее ведения. В соответствии с первым способом введение гидрофобизатора осуществлялось путем дискретного смешивания сухого порошка добавки с клинкером, предварительно измельченным в смеси с гипсовым камнем до удельной поверхности Sуд = 350м2/кг (способ ДРС). Второй способ предусматривал совместный помол гидрофобизатора в шаровой мельнице клинкера с гипсовым камнем (способ ПСН). Содержание СаSO42H2O при этом составляло 6%. В результате совместного помола компонентов дисперсность смеси была доведена до удельной поверхности Sуд = 350м2/кг. водопоглощение цементный камень бетон

Установлено, что при низких дозировках гидрофобизатора (до 1%), способ введения не оказывает заметного влияния на водопоглощение цементного камня. С повышением концентрации олеата натрия различие показателей водопоглощения, в зависимости от способа введения возрастает и составляет: для способа ДРС -2,4 %, а для - ПСН - 2,2 %. Совместный помол клинкера и гидрофобизирующей добавки обеспечивает показатель водопоглощения цементного камня = 2,4 % при дозировке добавки всего лишь 1%. Снижение водопоглощения цементного камня до уровня = 2,4% способом дискретного распределения достигается при дозировке 2%. Таким образом, введение гидрофобизатора олеата натрия путем совместного помола с клинкером позволяет уменьшить его дозировку с 2% до 1%. При стоимости олеата натрия 2,98$ за кг, предлагаемый способ введения добавки путем совместного помола с клинкером позволяет снизить затраты на 48-50%.

Максимальное снижение водопоглощения - 0,11% обеспечивается при комбинации добавок состоящих из олеата натрия и стеарата цинка, взятых в соотношении 0,25:0,75. (табл. 1).

В качестве армирующих элементов на макроуровне использовалась стальная фибра длиной 5, 10 и 15 мм и диаметром 0,4 мм, а на микроуровне (уровне цементного микро-бетона) - вводимые в бетонную смесь совместно с клинкером органоминеральные модификаторы. Минеральным компонентом органоминерального модификатора являлись тонкоизмельченный песчаник Саловского карьера Пензенской области, органическим - суперпластификатор С-3 [3]. Процесс приготовления фибробетона состоял из двух этапов. На первом этапе, предварительно перемешанные сухие компоненты бетонной смеси, включая органоминеральный модификатор затворялись требуемым количеством воды. На втором этапе, в приготовленную таким образом бетонную смесь, при непрерывном перемешивании, вводилось необходимое количество, просеянной через сито, фибры. Такая технология позволила исключить комкуемость волокон и обеспечить необходимую однородность фиброармированного бетона (табл. 2).

Таблица 1 Кинетика водопоглощения цементных композиций

Таблица 2 Характеристика составов и кинетика набора прочности фибробетона

Измельченные силицитовые породы песчаника, как высокодисперсная фаза усиливают водоредуцирующее действие суперпластификатора повышая, с одной стороны, плотность, а с другой связывают гидратную известь в гидросиликаты, заполняющие капиллярные поры, что еще в большей степени повышает плотность структуры, а с ней прочность и эксплуатирующие свойства

Получение высокопрочной матрицы с высокими водоотталкивающими свойствами, способной обеспечить полное сцепление с высокодисперсной арматурой диаметром 0,25…0,4 мм, позволяет получить многофункциональные высококачественные бетоны с улучшенными эксплуатационными свойствами: прочность на растяжение при изгибе не менее 18,0 Мпа, при прочности на сжатие 100-120 Мпа, показатель относительного водопоглощения бетона не превышает 0,5%, марка по водонепроницаемости не менее W18. Испытание на морозостойкость разработанного высококачественного бетона были прекращены после 500 циклов попеременного замораживания и оттаивания, появление трещин и сколов бетона при этом не обнаружено. Промежуточные испытания контрольных образцов показали изменение физико-механических свойств в установленных ГОСТом 100600-95 пределах.

Модифицирование бетона комплексными добавками позволяет снизить величину усадки по сравнением с обычным традиционным высококачественным бетоном на 50% и получить практически безусадочный высококачественный бетон, с минимальными деформациями усадки 0,15…0,2 мм/м, а полная усадка после высушивания не превышает 0,4 мм/м.

Ударная вязкость дисперсноармированного бетона, определяемая по величине работы, затрачиваемой на разрушение бетона, составила 33 Дж/см3. При этом появление первой трещины зафиксировано после приложения 55 ударов, трещинообразование бетона контрольного состава наступило после нанесения 27 ударов.

Установлена трещиностойкость фибробетона в условиях силового нагружения методом акустической эмиссии АЭ в соответствии с ГОСТ 29167-91. В качестве энергетических характеристик АЭ при изучении трещиностойкости приняты следующие параметры: суммарный счет импульсов, суммарная энергия АЭ, условный критический коэффициент интенсивности напряжения Кс*, полная энергия разрушения Gjf.

Суммарная плотность энергии АЭ для дисперсноармированного бетона составляет 0,16…0,23 В2см-2. Критический коэффициент интенсивности напряжения Кс* дисперсноармированного высокопрочного бетона достигает максимального значения 1,58МПа м0,5 при длине волокна 5мм и 2,03МПа м0,5 - 15мм, что свидетельствует о высокой трещиностойкости сталефибробетона.

Список литературы

1. Ю.М. Баженов, В.С. Демьянова, С.В. Калашников, Г.В. Лукьяненко.. Многокомпонентность как фактор обеспечения полифункциональных свойств бетона // Сборник статей «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» - Пенза, 2005, с. 4-9

2. Ю.М. Баженов. Многокомпонентный мелкозернистый бетон для высотного строительства // Сборник докладов. II международного симпозиума по строительным материалам КНАУФ для СНГ «Современное высотное строительство. Эффективные технологии и материалы» - М., 2005., с 70-73

3. В.С. Демьянова, Н.И. Макридин, Г.Н. Казина, М.Н. Андреева. Комплексное армирование бетона ультрадисперсными наполнителями и полимерными волокнами. // Труды секции «Строительство» Российской инженерной академии «Современные представления об инвестиционных процессах и новые строительные технолгии» Москва, РИА. 2004. с. 14-21

Размещено на Allbest.ru