Строительство и архитектура/4.Современные строительные материалы

Д.т.н., проф. Калашников В.И., д.т.н., проф. Тараканов О.В.,

аспирант Ерофеева И.В.

ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза, Россия

Сухие реакционно-порошковые бетонные смеси

и перспективы их использования

Реакционно-порошковые бетоны (РПБ) нового поколения – это специфические бетоны будущего, не имеющие в своем составе крупно-зернистых и кусковых заполнителей. Это отличает их и от мелкозернистых (песчаных) и щебеночных бетонов. Сухие реакционно-порошковые бетонные смеси (СРПБС), предназначенные для получения бесщебеночных самоуплотняющихся бетонов для монолитного и сборного строительства, могут стать новым, основным видом композиционного вяжущего для производства многих видов бетонов. Высокая текучесть реакционно-порошковых бетонных смесей позволяет дополнительно наполнять их щебнем с сохранением текучести и использовать их для самоуплотняющихся высокопрочных бетонов; при наполнении песком и щебнем – для вибрационных технологий формования, вибропрессования и каландрования. При этом бетоны, полученные по технологиям вибрационного и вибросилового уплотнения, могут иметь более высокую прочность, чем у литых бетонов. При более высокой степени получаются бетоны общестроительного назначения классов В20-В40.

Можно с уверенностью утверждать, что в будущем цементное вяжущее будет заменяться на сухое реакционно-порошковое вяжущее (СРПВ) исходя из следующих позитивных факторов:

1. Чрезвычайно-высокой прочности РПВ, достигающей 120-160 МПа., существенно превышающей прочность суперпластифицированного портландцемента за счет превращения «балластной» извести в цементирующие гидросиликаты.

2. Многофункциональности физико-технических свойств бетонов при введении в него коротких дисперсных стальных волокон: низкое водопоглощение (менее 1%), высокая морозостойкость (более 1000 циклов), высокая прочность на осевое растяжение (10-15 МПа) и на растяжение при изгибе (40-50 МПа), высокая ударная прочность, высокая стойкость к карбонатной и сульфатной коррозии и т.п.;

3. Высоких технико-экономических показателей производства СРПБ на цементных заводах, располагающих комплексом оборудования: сушильного, помольного, гомогенизационного и т.п.;

4. Широкой распространенности кварцевого песка во многих регионах земного шара, а также каменной муки от технологии обогащения черных и цветных металлов методами магнитной сепарации и флотации;

5. Огромных запасов отсевов камнедробления при комплексной переработке их в мелкозернистый щебень и каменную муку;

6. Возможности использования технологии совместного помола реакционного наполнителя, цемента и суперпластификатора;

7. Возможности использования СРПБ для изготовления высокопрочных, особовысокопрочных щебеночных и песчанистых бетонов нового поколения, а также бетонов общестроительного назначения путем варьирования соотношением заполнителя и вяжущего;

8. Возможности получения высокопрочных легких бетонов на невпитывающих воду микростекло- и микрозолосферах с реализацией высокой прочности реакционно-порошковой связки;

9. Возможности изготовления высокопрочного клея и связок для ремонтных работ.

Использование реакционно-порошковой бетонной смеси, включающей цемент, молотый песок, немолотый тонкозернистый песок с максимальным размером частиц 0,1-0,6 мм, микрокремнезем и СП, позволяет получить особовысокопрочный порошковый бетон с прочностью 150-160 МПа, с водопоглощением 0,5-1,0% по массе, с морозостойкостью 1000-2000 циклов, с водонепроницаемостью W20.

Высокопрочная связка из реакционно-порошковой бетонной смеси – необходимая основа для создания очень прочных конструкционных легких бетонов с плотностью 1400-1700 кг/м³ и прочностью 40-50 МПа и более.

Наполнение сухой бетонной реакционно-порошковой бетонной смеси кварцевым песком позволяет создать песчаные бетоны нового поколения с расходом цемента 500-550 кг/м³, с прочностью 70-90 МПа. Такие бетоны пока не имеют аналогов в мировой и отечественной практике.

Необходимо отметить, что при оценке марки цемента (по ГОСТ 310.4-81), при расходе его 500 г и 1500 г Вольского мытого и просеянного песка, активность цемента, в лучшем случае, равна 50-55 МПа (для марки цемента ПЦ 500). Если же говорить о песчаных бетонах с расходом цемента 400 кг/м³, то, в лучшем случае, получают бетон с суперпластификаторами (которые в таких смесях не «работают») с прочностью, не превышающей 30-35 МПа из полужестких или жестких песчаных смесей.

При наполнении реакционно-порошковой бетонной смеси песком и высокопрочным щебнем получены бетоны с прочностью 120-130 МПа с расходами цемента в пересчете на тяжелый бетон, равным 550 кг/м³.

Это только ряд примеров рационального и эффективного использования СРПБС. Перспективны возможности применения СРПБС для изготовления пенобетонов и газобетонов. В них используется портландцемент, прочность которого в 1,5-1,7 раза ниже, чем у РПБ, а конструктивные процессы самоупрочнения во времени протекают у последнего более полно.

Таким образом, реакционно-порошковые бетоны открывают новые возможности для кардинального совершенствования структуры и свойств новых видов бетонов и в осуществлении технико-экономического прорыва в технике бетона.

Повышение эксплуатационной надежности изделий и конструкций из таких бетонов достигается дисперсным армированием тонкими короткими стальными волокнами и полимерной фиброй. Это позволяет увеличить прочность на осевое растяжение в 10-15 раз, прочность на растяжение при изгибе в 7-10 раз, ударную прочность в 15-20 раз по сравнению с бетонами марок 400-500.

Для изготовления высокоэффективных бетонов необходимо использовать то, что лежит на «поверхности», то, что достигнуто тремя революционными этапами в химии и механике бетона на эволюционном пути развития технологии его. Нанотехнологии будут необходимы для совершенствования малодефектной структуры высокопрочных бетонов с повышением прочности свыше 200-250 МПа.

Будущее бетонов связано с использованием каменной муки, ибо, только высокая текучесть смешанной цементно-дисперсной матрицы, имеющей 2-3-х кратный водоредуцирующий эффект, позволяет достичь (при оптимальной структуре бетонов) «высокой» реологии, а через нее высокой плотности и прочности бетонов. Именно, через рациональную реологию бетонных смесей необходимо следовать в будущее бетонов, через создание реологических матриц первого и второго рода, за счет кардинального изменения рецептуры и структуры пластифицированной бетонной смеси. Основные принципы создания таких бетонов и расчет состава их [1] принципиально отличаются от традиционных бетонов плотных упаковок и самоуплотняющихся пластифицированных бетонов с органо-минеральными добавками.

Литература:

1. Калашников В.И. Основные принципы создания высокопрочных и особовысокопрочных бетонов// Популярное бетоноведение. Санкт-Петербург. 2008. №3. С.20-22.