Строительство и архитектура/4. Современные строительные материалы

К.т.н., Валиев Д.М., аспирант Гринцов Д.М., д.т.н., Калашников В.И.

ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (ПГУАС), Россия

Пропариваемые высокопрочные порошково-активированные песчаные бетоны

Кафедра ТСМиД ПГУАС на протяжении 15 лет занимается созданием и исследованием высокопрочных бетонов нового поколения и добилась значительных результатов. На основе порошковой активации бетонных смесей с МК, было изготовлено 8 составов порошково-активированных мелкозернистых (песчаных) бетонов (ПАМБ), показавших высокие физико-механические характеристики и ориентированных на заводское производство. Твердение бетонных образцов производилось при нормальных условиях в течении 28 суток и тепловлажностной обработке (ТВО) продолжительностью не более 13 часов [3].

Сырьевые компоненты и составы бетонных смесей приведены в таблице.

Консистенцию бетонной смеси, в зависимости от требуемой подвижности и жесткости, определяли по осадке стандартного конуса и по методу Красного (ГОСТ 10181.1-81). Высокопластичные бетонные смеси уплотняли кратковременным вибрированием, малопластичные – с более продолжительным вибрированием. Образцы с нормальными условиями твердения хранили в камере нормального твердения в течении 28 суток, а испытывались через 1, 7, и 28 суток. Образцы для определения прочности при пропаривании испытывали через 24 ч. с момента изготовления и после последующего хранения в течении 27 сут.

Для каждого состава подбирался режим тепловой обработки. Все пропариваемые бетоны выдерживались в течение 12 часов до тепловой обработки. Порошково — активированный бетон (ПАМБ-44) не пропаривался и содержал МК в количестве 10% от цемента. ТВО состава ПАМБ-46 производилась по следующему режиму: подъем температуры до 80 ^оC в течение 4 часов, изотермическая выдержка при t = 80^оС — 5 часов, остывание — 2 часов. Режимы ТВО для образцов бетона ПАМБ-48 и ПАМБ-49 - 1час + 10час + 2час. Малоцементный бетон ПАМБ-145 с повышенным расходом МК (24% от Ц) пропаривался по режиму: 1час15мин + 6час45мин + 2час = 10час, изотермия — при температуре 90 ^оC.

Для оценки эффективности пропаривания бетонов удобно использовать коэффициент эффективности цементов при пропаривании, который равен отношению активности цемента при пропаривании по ГОСТ 310.4-81 к активности цемента нормального твердения в возрасте 28 сут по ГОСТ 310.4-81. Для высокоактивного цемента коэффициент эффективности при пропаривании должен быть не ниже 0,68. Прочность бетонных изделий при отгрузке потребителю должна быть не менее 70% от проектной (28-суточной) прочности для изделий из бетона на портландцементе. Соответственно коэффициент эффективности при пропаривании будет равен 0,7. Результаты испытания бетонов представлены в таблице. Как следует из таблицы пропариваемый порошково-активированный мелкозернистый бетон ПАМБ-46, изготовленный из бетонной смеси подвижностью П-1 (ГОСТ 10181.1-81), матрица которого включала кроме МК дополнительно молотый песок и тонкий (тонкозернистый) песок фр. 0,16-0,63 мм. Он имел нормированную прочность при нормальных условиях твердения 129,2 МПа и при ТВО - 108,4 МПа. Удельные расходы цемента на единицу прочности составили, соответственно, 4,8 и 5,7 кг/МПа. В порошково-активированном мелкозернистом бетоне ПАМБ-48 был снижен расход цемента с 614 до 475 кг/м³, исключен МК, с корректировкой порошковой матрицы, то есть с увеличением содержания молотого и тонкого песка и с повышением расхода песка-заполнителя. При этом удельный расход цемента на единицу прочности понизился и составил Ц= 4,3 кг/МПа. Сниженный расход воды в пропаренных образцах из бетона ПАМБ-49 позволил повысить прочность и снизить удельный расход цемента на единицу прочности до 4,2 кг/МПа по сравнению с ПАМБ-48.

В малоцементном бетоне ПАМБ-145, с повышенным расходом МК как видно из таблицы, прочность при нормальных условиях твердения составила 61,2 МПа. В пропаренном составе ПАМБ-145 была достигнута прочность 59,1 МПа и коэффициент эффективности при пропаривании - 0,93.

Таблица

Составы и прочностные свойства песчаных бетонов

Наименование компонентов, характеристик бетонной смеси и бетона			ПАМБ 44	ПАМБ 46	ПАМБ 48	ПАМБ 49	ПАМБ 145
Цемент М500 Д0, кг			602	614	475	475	268
МК – микрокремнезем Новокузнецкий, кг (% от Ц)			60,2 (10)	60,5 (10)	-	-	75(24)
Пм – песок молотый, кг			301	310	360	360	142
Пт – песок тонкий, фр.0,16-0,63 мм, кг			278	310	369	369	497
Пз – песок-заполнитель, фр.0,63-5 мм, кг			961	968	992	992	-
Отсев от ПГС (Казань) фр.0,63-5мм, кг			-	-	-	-	997
Отсев дробления альбитофиров, Мк=3,55, кг			-	-	-	-	-
ГП Melflux 2651F, кг			5,4	5,6	4,3	4,3	2,4
Маршалит, кг (% от Ц)			-	-	-	-	-
С-3, кг (% от Ц)			-	-	-	-	-
Вода, кг			175	189	158	134	164
В/Ц			0,29	0,30	0,33	0,29	0,61
В/Т			0,079	0,080	0,072	0,063	0,083
В/(Ц+МК)			0,260	0,278	0,330	0,290	0,475
Прочность на сжатие при н.у., МПа	Сроки испытания, сут	1	53	80,0	42,1	46,8	19,1
		7	104	109,6	99,2	99,6	41,6
		28	125,2	129,2	110,4	114,8	61,2
Прочность на растяжение при изгибе при н.у., МПа		1	8,99	10,1	7,8	12,3	5,8
		7	10,1	15,2	10,4	12,8	8,1
		28	12,4	16,7	10,7	12,9	10,4
Прочность на сжатие при пропаривании, МПа	Сроки испытания, сут	1	-	108,4	71,3	102,8	57,4
		28	-	124	106	111,2	59,1
Прочность на растяжение при изгибе при пропаривании, МПа		1	-	12,4	10,4	11	9,3
		28	-	12,4	10,5	12	10,9
Удельный расход н.у., Ц, кг/МПа			4,8	4,8	4,3	4,2	4,4
Удельная прочность н.у., R, МПа/кг			0,208	0,211	0,233	0,242	0,227
Коэффициент эффек-ти при пропаривании			-	0,84	0,65	0,9	0,93
Консистенция смеси			П-2	П-1	П-5	Ж-1	П-4

Несмотря на то, что у образцов ПАМБ-145, испытанных на первые сутки после пропаривания и последующего твердения, прочность была значительно ниже по сравнению с бетонами ПАМБ-46 ÷ ПАМБ-49, удельный расход цемента на единицу прочности составил 4,4 кг/МПа.

Порошковое активирование мелкозернистых песчаных бетонов позволяет существенно повысить их прочность и довести ее до прочности щебеночных бетонов старого поколения или существенно превысить ее. Немаловажным является то, что после ТВО коэффициент эффективности пропаривания превышает 0,7 и достигает 0,9 - 0,93, что важно для заводской технологии.