Строительство и архитектура/4. Современные строительные материалы

Удербаев С.С., Шадай Г.О.

Кызылординский Государственный университет им. Коркыт Ата, Казахстан

Современные тенденции развития производства лёгких бетонов

Задача увеличения объемов выпуска легких бетонов обусловлена необходимостью снижения массы современных зданий и сооружений. Так, в настоящее время возникла потребность получения и широкого внедрения в производство высокопрочных легких бетонов с прочностью при сжатии 30 МПа и более, при средней плотности не более 1800 кг/м³, конструкционных легких бетонов с прочностью при сжатии 15–25 МПа и средней плотности до 1400 кг/м³, конструкционно–теплоизоляционных бетонов с прочностью при сжатии 5–10 МПа и средней плотности 700–900 кг/м³, теплоизоляционных легких бетонов с прочностью при сжатии 0,3–1 МПа и средней плотности менее 300 кг/м³.

Качество бетона зависит от марки используемого цемента. В связи с этим исследовательские работы многих ученых направлены на усовершенствование вяжущих, в первую очередь, портландцементов и его разновидностей. В этой области известны работы Б. Г. Скрамтаева, Ю. М. Баженова, которые предлагают увеличить активность цементов за счет их активизации перед употреблением. Однако такие цементы быстро теряют активность, а дальнейшее увеличение их удельной поверхности приводит к незначительному повышению прочности.

Изучая легкие портландцементные бетоны на пористых заполнителях, исследователи долгое время считали, что на данном заполнителе при принятом расходе цемента существует предельная или «критическая» прочность, которая повышается лишь при увеличении предельной прочности и деформативности заполнителя.

Как известно, средняя активность портландцемента, производимого в нашей стране, составляет около 40,7 МПа, производство высокоактивного цемента марок 550 и 600 – около 1,1% от объема выпуска цемента.

Увеличение расхода цемента для повышения прочности легкого бетона нерационально, так как в этом случае возрастает его средняя плотность, а прочность повышается незначительно. Так, по данным, с увеличением содержания цемента на 10% возрастает прочность в среднем не более, чем на 5 – 10%.

Таким образом, повышение конструктивного качества легких бетонов тормозится не только низким уровнем производства высококачественных заполнителей, но и невозможностью получения в достаточном количестве высокомарочных портландцементов.

Влияние состояния контактных зон на свойства отмечены также в теории искусственных строительных конгломератов И. А. Рыбьева в установленной им зависимости прочности бетона от его состава и структуры.

Одним из путей повышения прочности легких бетонов на портландцементе является применение рациональных технологических приемов, в том числе процессов перемешивания и уплотнения.

Наряду с керамзитобетоном получил признание арболит, относящийся к группе легких бетонов – конгломератов с композитной, волокнистой структурой, основные компоненты которой частицы органического заполнителя растительного происхождения и минеральное вяжущее.

Основным минеральным вяжущим веществом на существующих производствах арболита является портландцемент. Ограниченно применяется белитошламовый цемент и высокопрочный гипс.

Прочность арболита зависит от предела прочности заполнителя при сжатии вдоль и поперек волокон, способности вяжущего к взаимодействию с водорастворимыми экстрактивными веществами древесины, а также от количества этих веществ в древесине, размеров частиц заполнителя, степени их водонасыщения и усушки, а также показателей удобоукладываемости (подвижности) арболитовой смеси, которые выявляются при уплотнении и формовании смеси.

«Цементные яды» в древесине отрицательно влияют на процессы твердения арболита на портландцементе или вообще исключают возможность схватывания портландцемента, даже если они присутствуют в смеси в малых количествах.

Для устранения вредного влияния водоэкстрактивных и растворимых веществ древесины на процессы твердения применяется длительное предварительное выдерживание древесины, способствующее удалению из нее вредных для цемента веществ. Другим путем борьбы с вредными веществами является обработка древесины веществами – минерализаторами, которые могут химически нейтрализовать действие вредных водорастворимых веществ, либо покрыть частицы древесного заполнителя водонепроницаемой пленкой, препятствующей соприкосновению вредных веществ древесины с цементным тестом. К таким веществам относятся жидкое стекло, хлористый кальций, сернокислый алюминий и др. Указанные технологические приемы в значительной мере усложняют производство арболита.

Таким образом, указанные способы повышения прочностных и других характеристик бетонов на различных заполнителях требуют усложнения технологии, дополнительных затрат труда и энергии. В связи с этим указанные проблемы затрудняют получение высокопрочных легких бетонов и изделий на их основе.

Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что решение задачи получения эффективных легких бетонов может быть основано на применении комплексных вяжущих веществ, позволяющих максимально повысить прочность растворной части бетона при полной реализации свойств заполнителя, и тем самым обеспечить оптимальные условия для формирования структуры бетона, обладающего повышенной прочностью на сжатие и низкой плотностью.