Методы повышения прочности и плотности стеклобетона

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В настоящее время наиболее перспективным композиционным материалом является дисперсно-армированный бетон. Применение стекловолокна для дисперсного армирования считается эффективным методом повышения прочности бетонов, поскольку модуль упругости (Е) стекловолокна близок к аналогичным показателям стальной арматуры. Кроме того, стекловолокно обладает уникальным качеством трехмерного объемного армирования смеси и способностью сдерживать образование трещин в бетоне на стадии его твердения. Механические характеристики стекловолокон напрямую зависят от метода производства и химического состава. Стекловолокно марки Е получают на основе системы SiO2-Al2O3-CaO-MgO-B2O3 или системы SiO2-Al2O3-CaO-B2O3.

Основной сдерживающий фактор широкого применения стекловолокнистой арматуры - низкая коррозионная стойкость волокон к воздействию щелочной среды гидратирующихся цементов (pH = 9-13). Возникновение щелочной среды в цементном камне происходит, как за счет присутствия в исходном цементе щелочных оксидов и свободной извести Са(ОН)2, так и с гидролизом силикатов кальция при твердении бетонной смеси. Для устранения этих недостатков необходима технология защиты стекловолокна непосредственно в цементной среде.

Исходя из технико-экономических показателей, установлено, что наиболее устойчивым к гидротермальной деструкции, недорогим и нетоксичным является жидкое натриевое стекло с добавлением кремнефтористого натрия для процесса твердения состава в бетоне. Особенность такой пропитывающей жидкости заключается в том, что она не только взаимодействует со щелочью, понижая ее содержание и защищая стекловолокно, но и выделяет при разложении кремнекислоту, которая заметно уплотняет твердеющую систему, понижая пористость.

Натриевое стекло представляет собой коллоидный раствор натриевых силикатов в воде. Химический состав натриевого растворимого стекла: Na2O * nSiO2+mH2O. При добавлении жидкого стекла к воде, идущей для затворения цемента, его сроки схватывания сильно сокращаются. Обусловлено это тем, что в результате химической реакции между щелочным силикатом (жидкое стекло) и составными частями цементного клинкера (гидроалюминат кальция) образуются коллоидные гидросиликат кальция и алюминат натрия по уравнению: 3Na2O * SiO2+3CaO*Al2O3*nH2O=3 CaSiO3* nH2O + 3Na2O * Al2O3. Кроме того, проходит еще одна реакция между жидким стеклом и известью, находящейся в цементе, образуется силикат кальция: Na2O * nSiO2+ CaO= Na2O * SiO2+ CaSiO3. Силикат кальция очень прочный и плотный материал. Совокупность свойств - ускорение схватывания бетона от образования алюмината натрия и пониженная проницаемость порового пространства, за счет кольматирующего действия силиката кальция и обусловило широкое применение жидкого стекла в качестве добавки для получения водонепроницаемости бетона.

Для осуществления технологии интенсивной пропитки на кафедре строительных материалов и изделий ХНУСА разработано лабораторное оборудование: ЛПУ. При проведения экспериментальной проверки бетонные балочки (4х4х16см) водоцементного соотношения В:Ц=0.5, армировали стеклянным волокнами и пропитали составом натриевого жидкого стекла с добавлением кремнефторида натрия. Для армирования использовалось стекловолокно диаметром 9--11 мкм, плотностью - 2,6 г/см3, модулем упругости - 75,4 МПа*103. Жидкое стекло - Na2OSiO2. Кремнефторид натрия - Na2SiF6.

Для визуализации степени пропитки жидким натриевым армированного стекловолокном бетона в пропитывающую жидкость был добавлен люминисцентный препарат - родамин 6Ж.

После высушивания образцы просвечивались под ультрафиолетовой лампой. Результаты исследований представлены на рис. 3. Яко зеленым цветом просвечивается пропитывающее вещество, соответственно достигнуто 95% заполнения пористого пространства.

В результате воздействия щелочной среды твердеющего цементного камня на стекловолокно прочность композиции, армированной незащищенным стекловолокном -- снижается, а при использовании интенсивной пропитки образца жидким стеклом-- сохраняет свои высокие прочностные показатели, показатель водопоглощения значительно снижается (табл. 1). В таблице 1 приведены среднеарифметические показатели результатов экспериментов.

Таблица 1. Характеристики исследованных бетонных образцов

коррозионный гидратирующийся щелочный стекловолокнистый

Увеличение физико-механических показателей цементного камня, армированного стекловолокном и уплотненного жидким стеклом путем интенсивной пропиткой, свидетельствуют?о том, что данная технология надежно защищает стеклянное волокно от разрушения, уменьшает водопоглощение и водонепроницаемость бетона, что является показателем качественных эксплуатационных характеристик стеклобетона.

Размещено на Allbest.ru