Строительство и архитектура / 4.Современные строительные материалы

Коровкин М.О., Гринцов Д.М., Ерошкина Н.А., Янбукова А.Р.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Преимущества технологии бетона с повышенным содержанием инертных минеральных добавок

Технология бетона традиционно ориентировалась на снижение расхода цемента. Эта установка была связана со стремлением снизить себестоимость бетона, а также дефицитом цемента. Сегодня расходы цемента в бетоне значительно возросли, что во многом связано с созданием в цементной промышленности избытка производственных мощностей. Кроме того, управлением производства бетона и его использованием все чаще занимаются специалисты, не имеющие соответствующего образования. Повышение расхода цемента обусловлено еще рядом причин, таких как стремление производителя получить высокий запас прочности. Кроме того, высокоподвижные бетонные смеси с добавкой суперпластификатора (СП) можно получить только при достаточном объемном содержании вяжущего.

Однако снижение риска недобора прочности за счет значительного повышения расхода цемента и применения СП имеет серьезные недостатки – повышение усадки и хрупкости бетона, снижение его трещиностойкости.

Одним из наиболее перспективных путей получения высокоподвижных и литых бетонных смесей с добавкой СП является использование цементов совместно с инертными минеральными добавками [1]. Эти добавки являются, по сути, тонким наполнителем бетона, который частично замещает крупный и мелкий заполнитель. Минеральная добавка, сопоставимая по дисперсности с цементом, создает дополнительный объем цементного теста, обеспечивает раздвижку зерен крупного и мелкого заполнителя, снижает контактное взаимодействие между его частицами [2]. Все это при наличии в рецептуре бетона высокоэффективного СП значительно повышает удобоукладываемость бетонной смеси и снижает ее склонность к расслоению.

Введение в состав бетона значительного количества инертной минеральной добавки создает эффект «разбавления» цемента, то есть снижения прочности цементного камня. Однако уменьшение водоцементного отношения (В/Ц) за счет применения СП позволяет нейтрализовать эффект разбавления цемента, а в ряде случаев – повысить прочность и трещиностойкость бетона.

Для оценки влияния на прочность растворной составляющей бетона соотношения цемента и минеральной добавки в смешанном вяжущем и В/Ц была определена прочность состава, состоящего из 1 части цемента и 1,5 частей песка. Для приготовления смеси использовался цемент ПЦ500 Д0 и кварцевый песок с М_к=2,2. В эксперименте В/Ц принимали значения 0,3; 0,4; 0,5. Для обеспечения пластичной консистенции смесей в составы с В/Ц 0,3 вводилась добавка С-3 в количестве 0,6 %, а в составы с В/Ц 0,4 – добавка С-3 в количестве 0,3 и 0,6 % от массы вяжущего.

В качестве минеральной добавки был исследован кварцевый песок, измельченный до удельной поверхности 320 м²/кг. Этой инертной минеральной добавкой замещалось 25 и 50 % цемента. Для учета отличий в плотности цемента и кварца при расчете массы добавки для замещения цемента использовался коэффициент 0,855. Графики, характеризующие влияние степени замещения цемента минеральной добавкой на прочность образцов размером 40×40×160 мм, твердевших 28 суток в воде, приведены на рисунке.

Как видно из графиков, увеличение доли инертной минеральной добавки в смешанном вяжущем приводит к значительному снижению прочности, однако при уменьшении В/Ц негативное действие этой добавки уменьшается. При замещении половины цемента минеральной добавкой прочность составов при В/Ц 0,5 снижается на 60 %, а при В/Ц 0,3 – всего на 40 %.

Рис. Влияние доли минеральной добавки в смешанном цементе на прочность растворной составляющей бетона при В/Ц: 0,3 (1), 0,4 (2), 0,5 (3)

Сопоставление прочности исследованных составов показывает, что введение в цемент 50 % инертной минеральной добавки совместно с суперпластификатором не снижает прочностных характеристик растворной составляющей бетона в сравнении с контрольным бездобавочным составом.

Применение бетона с высоким расходом минеральной добавки эффективно только совместно с суперпластификатором, что позволяет говорить о синергетическом эффекте использования двух типов добавок.

Внедрение в промышленное производство технологии бетона с высоким содержанием инертной минеральной добавки возможно только после разработки нормативных документов, регламентирующих требования к тонким минеральным добавкам и методам их определения.

Литература:

1. Гринцов Д.М., Коровкин М.О. Проблемы развития технологии бетонов с низким расходом цемента // Сборник научных трудов Международной научной конференции. Пенза: ПГУАС, 2017. С. 112-117.

2. Калашников В.И. Что такое порошково-активированный бетон нового поколения // Строительные материалы. 2012. № 10. С. 70-71.