Строительство и архитектура/ 4.Современные строительные материалы

Д.т.н. Лесовик Р.В., аспирант Казлитин С.А.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова, Россия

Композиционное вяжущее для промышленных полов

 

Одна из актуальнейших проблем современного бетоноведения - применение и совершенствование высококачественных бетонов.

Появление таких бетонов открыло новую эру в строительстве. Их уникальные свойства: высокая прочность и коррозионная стойкость, водонепроницаемость и морозостойкость, регулируемая деформативность.

Высококачественные бетоны обеспечивают высокие гарантированные параметры эксплуатационной надежности зданий и сооружений в условиях сложных воздействий окружающей среды и нагрузок, значительно сокращают сроки строительства и уменьшают инвестиционные риски.

Широкая номенклатура созданных учеными и специалистами эффективных материалов и выявленных технологических приемов позволили в 80-90-х годах с использованием опытных, опытно-промышленных установок и стендов, а также в условиях промышленного производства отработать принципиально новые эффективные технологические схемы получения новых видов бетонов с широким диапазоном эксплуатационных характеристик за счет варьирования в широких пределах вида сырьевых материалов (вяжущих и заполнителей), разновидностей, способа и стадии введения химических модификаторов и активных минеральных добавок, оптимизации состава многокомпонентного бетона и целенаправленного управления технологией.

Под высококачественными бетонами понимают легко укладываемые бетоны на гидравлических вяжущих, сочетающие высокие показатели прочностных свойств (классы по прочности на сжатие от В 40 и выше до В 90, что соответствует маркам по прочности М600-М1200 и более) и темпов твердения (прочность в возрасте суток естественного твердения не менее 25-30 МПа) с требуемыми показателями строительно-технических свойств.

Впервые в отечественной практике строительства были получены и применены высокопрочные и быстротвердеющие бетоны с прочностью на сжатие до 200 МПа, сочетающие высокие показатели морозостойкости (F 1000 и выше) и водонепроницаемости (W 20 и более) со стабильностью объема и повышенной стойкостью к различным агрессивным воздействиям и высокими декоративными свойствами в 1985-1998 гг. Разрабатывались данные бетоны специалистами НИИЖБа совместно с привлеченными организациями.

Для высококачественных бетонов следует применять цементы с высокой активностью (RЦ > 50 МПа), с низкими значениями нормальной густоты. Для изделий без тепловой обработки рекомендуются цементы с пониженным содержанием С3 А и С3   S менее 50 %.

Заполнители должны быть чистые, обладать хорошим зерновым составом и низкой пустотностью.

Высокая плотность и прочность бетона достигается применением предельно низкого водоцементного отношения – В/Ц  < 0,4 (обычно 0,3…0,35).

При низких В/Ц и увеличении расхода цемента выше 400 кг/м3 нарушается закон постоянства водопотребности бетонной смеси, т.е. для получения равноподвижных смесей приходится увеличивать расход воды, а что бы сохранить постоянным В/Ц идут на увеличение расхода цемента. При увеличении расхода цементе свыше 550…600 кг/м3 прочность практически не повышается. Для сохранения постоянства водопотребности бетонной смеси рекомендуется использование суперпластификаторов, что дает положительный эффект при расходе цемента до 550 кг/м3 . Максимальный расход для обычного портландцемента не должен превышать 400 кг/м3 . Максимально допустимый расход цемента – 550 кг/м3.

Наилучшими условиями твердения бетона являются нормальные: температура (20…250 С) и влажность 100%. Тепловую обработку следует применять с более длительной предварительной выдержкой и мягкими режимами подогрева (не более 50…600 С) [1].

В качестве мелкого заполнителя для получения высококачественных бетонов рекомендуется применять пески по ГОСТ 10268-80, состоящие ив зерен кварца и полевого пшата, предпочтительно шероховатой поверхности.

  Вода, применяемая для получения высококачественных бетонов, должна соответствовать ГОСТ 10268-80.

Подбор состава высококачественных бетонов следует производить в соответствии с ГОСТ 27006-86 любым апробированным на практике способом, обеспечивающим получение бетонов в конструкциях и соору­жениях с показателями качества, нормируемыми стандартами и проектной документацией.

Максимальное содержание минеральных добавок в составе вяжущего зависит от требований, предъявляемых к бетону (защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре) в ряде случаев может достигать 75% [2 – 4].

Композиционное вяжущее оптимального состава должны иметь активность - для получения высококачественного бетона - не менее 70 МПа.

Объем цементного теста, необходимый для получения бетонов требуемой подвижности при заданной вязкости или текучести, определяется на обычных бетонах.

Расход воды или объем цементного теста, необходимый для получения высококачественных бетонов требуемой подвижности, определяется из условия постоянства подвижности бетонной смеси при замене объема цементного теста на основе портландцемента эквивалентным объемом цементного теста на основе композиционного вяжущего равной вязкости или текучести. Для предварительного расчета расход воды принимается 110-150 л/м3 при подвижности бетонной смеси 2-20 см.

Оптимизация гранулометрического состава заполнителей про­изводится традиционными методами - расчетным или экспериментальным. Для предварительного расчета доля песка в смеси заполнителей при­нимается в пределах 0.32-0.36. 

Формирование структуры бетона — сложный физико-химический процесс, развивающийся во времени. Кинетика структурообразования и превращение бетонной смеси в твердое тело - искусственный конгломерат - определяется многими технологическими и физическими факторами. Поэтому прогнозирование параметров конечного состояния бетона, когда в основном завершены процессы структурообразования, всегда представляет собой сложную задачу. В зависимости от технологических и физических факторов изменяется не только кинетика процесса структурообразования, но и конечный результат этого процесса - параметры структуры и физико-механические свойства бетона. Поэтому решение проблемы получения бетона с заданными высокими физико-механическими свойствами связано прежде всего с созданием таких условий, когда процессом структурообразования можно эффективно управлять. В этом состоит главная цель технологии, и для ее достижения необходимо глубоко вникнуть в сущность явлений, происходящих в твердеющем бетоне, установить их роль и значение в формировании структуры бетона как на микро, так и на макроуровне.

 

Литература:

 

1.          Третьяков, А.К. Арматурные и бетонные работы/ А.К. Третьяков, М.П. Роженко. - М.: Высшая школа, 1895. - 590 с.

2.      Конструирование гражданских зданий: Учебное пособие/ И.А. Шерешевский. - С.-П: ООО «Юнита», 2001. – 175 с.

3.      Конструирование промышленных зданий и сооружений: Учебное пособие/ И.А. Шерешевский .- С.-П: ООО «Юнита», 2001. – 167 с.

4.      Некрасов, В.В. Кинетика гидратации у цементов различных типов / В.В. Некрасов // Журнал прикладной химии АН СССР. – 1948. – Т. ХХI. – Вып. 3.