Технология бетона

     Обработка экспериментальных  данных позволила  предложить формулу  для проектирования составов бетона на основе ВНВ: 

                             R_б=0,4R_ц(Ц/В – 0,4) ,                                          (3.3) 

     где Ц/В– вяжуще–водное отношение.

     В 50–х годах прошлого столетия в Норвегии предложено улучшать свойства бетона, вводя в их состав ультрадисперсные отходы металлургического производства – микрокремнезем (МК), а с середины 70–х годов начинается масштабное произодство бетонов с добавкой МК. Из микрокремнеземистых добавок наиболее эффективными оказались отходы производства кристаллического кремния и ферросилиция. Они состоят, в основном, из аморфного кремнезема (85...95%SiО₂) в виде частиц диаметром 0,1 мкм и имеют дисперсность 1500...2000 м²/кг. Для транспортирования МК его подвергают гранулированию или брикетированию. МК также поставляют в виде водных паст с использованием стабилизирующих добавок для предотвращения гелеобразования со временем. В табл.3.1 приведены основные нормируемые показатели для конденсированного МК, марки для которого устанавливаются в зависимости от содержания в нем SiO₂.

     Эффективной отпускной формой МК является гранулированный  продукт –модификатор, содержащий в зависимости от марки 7...15% сухого суперпластификатора[4].

     Повышение прочности бетона за счет введения МК обусловлено комплексом особых свойств этого  материала и прежде всего его повышенной пуццолановой активностью, способностью улучшать микроструктуру цементного камня особенно в  контактной зоне с  заполнителями. Введение в бетоны МК, учитывая имеющее место  при этом увеличение водопотребности смеси, оказывается эффективным в комплексе с добавкой суперпластификатора. В этом случае модификатор позволяет увеличить прочность бетона как за счет увеличения степени гидратации вяжущего, так и уменьшения пористости бетона в особенности ее капиллярной составляющей. Цементный гель, представленный в основном низкоосновными гидросиликатами типа С–S–Н(І), имеет прочность, практически вдвое превышающую прочность гидросиликатов типа С–S–Н(ІІ), образующихся в бетонах без модификаторов. На увеличение прочности бетона с микрокремнеземсодержащими модификаторами положительно влияет сокращение водоотделения, усиление адгезионного взаимодействия цементного камня и заполнителей [2].

     Таблица 3. 1– Основные нормируемые показатели для микрокремнезема 

     Примечание: Индекс активности К определяют по формуле: К=RІсж/RІІсж .100,где RІсж– прочность на сжатие растворных образцов с использованием 90% цемента и 10% МК, МПа; RІІсж– 100% цемента. 

     Кинетика  твердения бетонов  с МК в нормальных условиях характеризуется  интенсивным нарастанием  прочности в интервале  от 7 до 28 сут. В условиях тепловлажностной обработки при обычных режимах пропаривания достигается прочность до 90% марочной. Обычно рекомендуемое количество добавки МК составляет 5...15% массы цемента. При использовании модификаторов, включающих МК и суперпластификатор, повышение прочности составляет 30...60%. Исследователи различных стран оценивают вклад 1 кг МК в прочность бетона эквивалентным вкладу 2...5 кг портландцемента. Анализ данных, полученных В.Г.Батраковым и К.Г.Соболевым, показывают, что при оптимальной дозировке суперпластификатора прочность бетона на сжатие в 28–суточном возрасте достигает 95...100 МПа при расходе вяжущего 400 кг/м³ и содержании МК 10...15% (осадка конуса бетонных смесей 2...4 см). При увеличении расхода вяжущего с 400 до 600 кг/м³ за счет снижения водовяжущего отношения до 0,19 удается повысить прочность бетона до 135 МПа.

     В композиции с суперпластификатором могут быть эффективны и другие высокодисперсные кремнеземистые и алюмокремнеземистые материалы.

     В табл 3.2 показано влияние на физико-механические свойства бетона добавки модификатора, включающего суперпластификатор и метакаолин. Последний был получен обжигом при 700⁰С каолиновой глины. 

     Таблица 3.2 –Прочностные и деформативные характеристики бетонов с добавками суперпластификаторов 

     Для высокопрочных бетонов, содержащих наряду с  суперпластификаторами высокодисперсные кремнеземистые и алюмокремнеземистые добавки, характерны высокая стабильность подвижности смеси во времени и минимальное водоотделение (рис.1.5).

     Для высокопрочных бетонов  с добавками модификаторов  характерны повышенные значения упругих  свойств и верхней  границы микротрещинообразования. Деформации усадки могут практически отсутствовать или иметь предельно низкие значения. Ползучесть таких бетонов обычно существенно ниже нормируемых значений. Бетоны характеризуются весьма низкой проницаемостью (W10...W20 и выше), высокой сульфатостойкостью, кислотостойкостью, стойкостью в условиях щелочной коррозии, вызываемой взаимодействием щелочей с активным кремнеземом заполнителя [5].

     Высокопрочные бетоны, получаемые при низких В/Ц и соответсвенно обеспечивающие низкую пористость бетона, имеют высокую морозостойкость. Применение комплексных модификаторов включающих суперпластификатор и микрокремнеземистую добавку, позволяет достичь морозостойкость бетона F600...F700 и выше. Дополнительный эффект можно достичь введением в состав модификатора воздухововлекающих ПАВ.

     Список  используемой литературы 

1. Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Высшая школа, 1987. – 449 с.
2. Пособие по применению химических добавок при производстве сборных железобетонных конструкций и изделий (к СНиП 3.09.01-85)/ НИИЖБ.— М.: Стройиздат, 1989. — 39 с.
3. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Бетоны и строительные растворы» и «Технолгия специальных бетонов» для студентов специальности 7.0921.04 «Технология строительных конструкций изделий и материалов» / А.В.Ушеров-Маршак, А.Г.Синякин, Н.И.Жданюк — Харьков, 2009.—58 с.
4. Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В., Магдеев У.Х. Технология бетона, строительных изделий и конструкций.- М.: Изд-во АСВ, 2004.- 256 с.
5. Ахвердов И.Н. Теоретические основы бетоноведения. - Мн.: Вища школа, 1991 – 188 с.
6. Ахвердов И.Н. Высокопрочный бетон. - М.: Стройиздат,1961. – 163 с.
7. Берг О.Я., Щербаков Е.Н., Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон.- М.: Стройиздат, 1971. – 208 с.
8. Дворкин Л.И. Оптимальное проектирование составов бетона.- Львов: Вища школа, 1981. – 159 с.
9. Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных пористых заполнителях. .- М.: Стройиздат, 1974.- 287 с
10. Сизов В.П. Проектирование составов тяжелого бетона. -М.: Стройиздат, 1980. – 144 с.
11. Добавки в бетоны и строительные растворы учебно-справочное пособие / Л.И. Касторных — 2-е изд. — Ростов н/Д Феникс, 2007 — 221 с. — (Строительство).