СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА/4.Современные строительные материалы

Аспирантка Пуценко К.Н.

Иркутский национальный исследовательский технический университет, Россия

Целесообразность использования микрокремнезема в бетонных технологиях

Бетон является основным конструкционным материалом. В век стремительно развивающихся технологий и постоянно растущих требований к строительным материалам возникает острая необходимость в улучшении их свойств и технологий производства. Требования к бетону и изделиям на его основе также возрастают в связи с расширением области строительства и возведении широкого спектра ответственных сооружений, таких как: высотные здания, большепролетные мосты, высокоскоростные автомагистрали и другие сооружения.

В настоящее время одним из наиболее перспективных направлений в строительстве является модифицирование бетонов посредством комплекса добавок, что позволит получить бетон с улучшенными характеристиками, такими как: высокая прочность, низкая проницаемость, повышенная морозостойкость и долговечность. Все используемые добавки можно разделить на 6 групп. Данные представлены в табл.1

Таблица 1

Классификация добавок по их назначению [1]

№ п/п	Название добавки	Эффект, приобретаемый бетоном
1	Суперпластификаторы	1. Повышение подвижности бетонной смеси, 2. Увеличение прочности, плотности и водонепроницаемости бетона, 3. Пониженный расхода цемента.
2	Ускорители набора прочности	1. Увеличение скорости набора прочности в ранние сроки твердения, 2. Повышение марочной прочности бетона.
3	Добавки, замедляющие потерю подвижности бетонной смеси	1. Замедление схватывания бетонной смеси
4	Добавки с противоморозным эффектом	1. Возможность проведения бетонных работ в зимнее время
5	Модификаторы бетона	1. Морозостойкость, 2. Повышенная коррозионная стойкость 3. Долговечность, 4. Высокая подвижность смеси.
6	Добавки для самоуплотняющихся бетонов	1. Возможность бетонирования тонкостенных, густоармированных конструкций.
7	Комплексные добавки	Данный вид добавок объединяет в себе несколько видов воздействия на бетонную смесь.

Для получения бетонов с улучшенными характеристиками рекомендуется использование различных комбинаций добавок. Применение добавок нового поколения - наномодификаторов, позволяет добиться следующего:

1. влияние на формирование структуры цементного камня и бетона,

2. регулирование качественных характеристик.

Наиболее перспективными из наномодификаторов, предназначенных для бетонов, являются отходы кремниевого производства – микрокремнезем (далее «МК»). МК обладает рядом преимуществ, которые благотворно влияют на характеристики бетонов и придают им следующие свойства [3]:

1. высокая и ранняя прочность,

2. стойкость к истиранию и повышенная долговечность,

3. пониженный расход цемента,

4. высокая подвижность бетонной смеси,

5. повышенная коррозионно- и сульфатостойкость,

6. пониженная водопроницаемость,

7.морозостойкость.

Отходы кремниевого производства представляют собой некристаллический (аморфный) кремнезем, получаемый в электродуговых печах в качестве побочного продукта производства кремния, ферросилиция и кремнесодержащих металлов. МК известен как конденсированный SiO₂ или микросилика. Аморфный МК характеризуется высоким содержанием SiO₂ и чрезвычайно малым размером частиц, сферической, окатой формы, что придает МК "подшипниковый эффект". Также, МК – это высокоактивный пуццолан, который может быть использован для улучшения растворов и бетона [2].

Формы продуктов, получаемых на основе МК:

· Неуплотненный микрокремнезем

· Уплотненный микрокремнезем

· Суспензия

В зависимости от вида МК, существует определенный перечень предназначений, соответствующий каждому виду МК. Данные представлены в табл.2

Таблица 2

Классификация МК согласно их назначению

№ п/п	Форма МК	Плотность / удельный вес	Предназначение
1	Неуплотненный МК	200-350 кг/м³	строительные и цементные растворы
2	Уплотненный МК	500-600 кг/м³	сборный ж/б и бетонные смеси
3	Суспензия	удельный вес 1.4	бетоны, тротуарная плитка, ж/б изделия, стеновые блоки и т.д.

Используя МК в производстве бетонов можно добиться двух эффектов:

Физический эффект: наличие любого типа наноразмерных частиц является залогом успеха конечного продукта. Подтверждением этому является ускоренный набор прочности образцов с использованием МК по сравнению с образцами стандартного состава.

Химический эффект: МК является весьма эффективным пуццоланом. Кремнийсодержащие материалы сами по себе не имеют такой ценности, как цемент. Но если их использовать в тонкодисперсном виде совместно с добавлением воды и гидроксидом кальция, то начнется химическая реакция с последующим образованием соединений, обладающих цементирующими свойствами.

Подводя итог исследованию целесообразности использования микрокремнезема в бетонных технологиях, можно сделать следующие выводы:

1. Так как отходы кремниевого производства в России стали получать сравнительно недавно, их свойства до конца не изучены, поэтому целесообразно вести работу в этом направлении.

2. Государственная программа развития нанотехнологий говорит нам о том, что существует необходимость в расширении сфер использования наноматериалов, и МК является таковым.

3. В ходе наших экспериментов выявлено, что МК придает бетону высокую и раннюю прочность.

В заключении хотелось бы сказать, что полученные результаты в итоге данного исследования не являются конечными. Бетон является основным строительным материалом, поэтому всегда будет существовать необходимость в разработке новых составов и модификаторов, для улучшения эксплуатационных свойств за счет применения добавок в виде МК, что в свою очередь является актуальной задачей на сегодняшний день.

Список использованной литературы:

1. ГОСТ 24211-91: Добавки для бетонов. Общие технические требования.

2. Silica Fume Association - [Электронный ресурс]. URL: http://www.silicafume.org/general-silicafume.html

3. Ю.М. Баженов «Технологии бетона» [Текст]  / Ю.М. Баженов // Москва.: Изд-во АСВ, 2003 - 500
стр.