Строительство и архитектура / 4. Современные строительные материалы

инж. Савин А.В.

д.т.н. Лесовик В.С.

к.т.н. Алфимова Н.И.

Белгородский государственный технологический университет

им. В. Г. Шухова, Россия

Минимальный расход клинкерной составляющей

в железобетонах на композиционных вяжущих

Вопросы качества и долговечности строительных конструкций, как в техническом, так и в экономическом аспекте привлекают все большее внимание строителей. Очевидно, что во многих случаях экономически оправдано увеличение первоначальных затрат на изготовление конструкций и их надежную защиту, если это позволяет сократить число и стоимость ремонтов в процессе эксплуатации [1]. В особенности это относится к железобетонным конструкциям из бетонов на композиционных вяжущих (КВ), в которых от 30 до 70 % клинкерной составляющей может быть заменено на кремнеземсодержащий компонент [2]. Однако их применение наряду с упрочнением структуры бетона инициирует также снижение щелочности его жидкой фазы, снижая защитные свойства бетона по отношению к арматуре [1]. Таким образом, можно предположить, что ключевым вопросом в этой области является определение минимально допустимого содержания клинкерной составляющей из условия обеспечения первичной пассивации и длительной сохранности стальной арматуры.

В связи с чем, были проведены коррозионные испытания на составах бетонов классов В10-В40 с различными видами КВ и с различным расходом клинкерной составляющей. В качестве вяжущих были рассмотрены тонкомолотые многокомпонентные цементы и вяжущие низкой водопотребности с использованием отсевов дробления кварцитопесчаника (ТМЦ-50 (КВП), ВНВ-50 (КВП)) и кварцевого песка (ТМЦ-50 (П), ВНВ-50 (П)), а также портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н Белгородского цементного завода (контрольный состав). В качестве суперпластификатора для изготовления ВНВ использовалась добавка «Полипласт СП-1» в количестве 0,7 % от массы цемента.

Критерием оценки длительности защитного действия бетонов на композиционных вяжущих по отношению к стали был выбран эффективный коэффициент диффузии углекислого газа, а также период нейтрализации защитного слоя бетона. Исследования выполнялись на бетонах с маркой по подвижности П3 (осадка конуса, О.К.=10÷15см).

Согласно методике, диффузионную проницаемость определяли на основании данных о скорости нейтрализации (карбонизации) бетона углекислым газом по ускоренной методике при хранении образцов в атмосфере с содержанием 10 % СО₂ в течение 3-х и 7-ми суток в отсутствии градиента общего давления газовоздушной среды при наличии разности концентрации углекислого газа в бетоне и окружающей среде в период, когда процесс нейтрализации ограничен скоростью диффузии углекислого газа в пористой структуре бетона.

Оценка диффузионной проницаемости бетона по отношению к углекислому газу позволяет рассчитать период, в течение которого происходит нейтрализация защитного слоя бетона в газовоздушной среде, и оценить по признаку сохранности стальной арматуры долговечности железобетонных конструкций, эксплуатируемых в неагрессивных и агрессивных газовоздушных средах.

Испытания бетона на диффузионную проницаемость для углекислого газа проводили на специальной установке по методике, изложенной в ГОСТ 31383.

Анализ полученных данных позволяет установить, что увеличение доли клинкерной составляющей в композиционных вяжущих благоприятно отражается на снижении проницаемости бетонов (рис. 1).

Таким образом, можно сделать вывод, что основными факторами, определяющим защитные свойства бетонов на КВ по отношению к арматуре является: вид кремнеземсодержащей добавки, наличие в вяжущем суперпластификатора и расход клинкерной составляющей в бетоне (табл. 1).

Рис. 1. Зависимость изменений диффузионной проницаемости бетона для СО₂ от расхода КВ: 1 – ТМЦ-50 (КВП); 2 – ВНВ-50 (КВП); 3 – ТМЦ-50 (П); 4– ВНВ-50 (КВП)

Таблица 1

Минимальный расход клинкерной составляющей в бетонах на КВ

из условия сохранности защитных свойств бетонов по отношению

к арматуре не менее 50 лет

№	Вид вяжущего	Расход вяжущего на 1 м^3 бетона, кг	Минимальный расход клинкерной составляющей, кг/м³	Супер- пластификатор СП, % по массе цемента	Период нейтрализации защитного слоя, годы
					20 мм	30 мм
1	ЦЕМ I 42,5 Н	220	220	-	54	>100
2	ТМЦ-50 (КВП)	380	190	-	25	56
3	ВНВ-50 (КВП)	300	150	0,7	46	˃100
4	ТМЦ-50 (П)	460	230	-	31	71
5	ВНВ-50(П)	300	150	0,7	28	64

Литература:

1. Савин А.В., Лесовик В.С., Алфимова Н.И. К проблеме коррозионной стойкости железобетона // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2013. – № 2. – С. 7–12.

2. Лесовик Р.В., Жерновский И.В. Выбор кремнеземсодержащего компонента композиционных вяжущих веществ // Строительные материалы. – 2008. – № 8. – С. 78–79.