Тонкозернистый порошковый дисперсноармированный бетон

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТОНКОЗЕРНИСТЫЙ ПОРОШКОВЫЙ ДИСПЕРСНОАРМИРОВАННЫЙ БЕТОН

Калашников С.В. инженер

Мюнхенский технический университет.

Институт строительных материалов и конструкции

Калашников В.И. д-р техн. наук, профессор

Пензенский государственный университет

архитектуры и строительства

Максимально высокое водоредуцирующее действие суперпластификаторов (СП) было обнаружено нами в высокодисперсных суспензиях из Sуд = 600 - 3000 м2/кг, оксидов цинка, кадмия, железа, висмута, гидроксида и карбоната кальция в 90-х годах.

Возможность 5-15 кратного снижения расхода воды в дисперсиях при сохранении гравитационной растекаемости высококонцентрированных суспензий под действием собственного веса с предельным напряжением сдвига 5-15 Па.

Доказательство того, что пластифицированные литые композиционные вяжущие имеют более высокую плотность и прочность, как те же по составу непластифицированные прессованные при давлениях 20-100 МПа системы [1,2] ориентировали направленность работ материаловедов в сторону создания высокоплотных и высокопрочных строительных материалов, в том числе и бетонов из литых маловодных дисперсий. Этому могли способствовать и полученные отечественными учеными цементные и композиционные вяжущие низкой водопотребности. Однако высокий уровень научных работ отечественных ученых в области реологии пластифицированных дисперсных систем и создания новых видов вяжущих с предварительно нанесенным при помоле на поверхность минеральных частиц сухого СП не стал прорывом в области производства литых высокопрочных бетонов марок 1200-1400, тем более особовысокопрочных - марок 1800-2500.

Предложенные в Канаде и во Франции [3,4] новые порошковые дисперсноармированные бетоны без крупных заполнителей и песка крупностью более 0,3-0,5 мм, явилось результатом реализации трех революционных этапов в технологии бетонов. Это, прежде всего, использование гиперпластификаторов нового поколения, микрокремнеземов, дисперсных стальных волокон и каменной муки из высокопрочных горных пород. Полученные тонкозернистые бетоны с прочностью на сжатие 120-150 МПа, имея прочность на осевое растяжение 6-8 МПа, и растяжение при изгибе 12-16 МПа в нормативные сроки твердения могли быть превращены в особо высокопрочные бетоны с прочностью при сжатии 180-250 МПа. Это достигалось пропариванием их на промежуточной стадии формирования прочности через 4-5 суток нормального твердения. В условиях тепловой обработки микрокремнезем полностью реализовал свои пуццоланические свойства.

Используя отечественный опыт изготовления ВНВ с применением СП С-3, Российские портландцементы ПЦ М500 ДО производства «Вольскцемент» и «Осколцемент», обогащенный отсев Сурского песка фракции 0,14-0,63 мм, базальтовый порошок с Sуд = 350 м2/кг, микрокремнезем Челябинского электромелаллургического комбината, стальную фибру диаметром 0,15 мм. и длиной 6 мм., мы в лаборатории кафедры ТБКиВ изготовили порошковые бетоны с целью сравнения их свойств со свойствами бетонов, изготовленных в лаборатории института строительных материалов и конструкций Мюнхенского технического университета. Лабораторная база института строительных материалов отличается наличием высокомеханизированного смесительного и испытательного оборудования. Для перемешивания бетонной смеси используется уникальный лабораторный турбулентный смеситель фирмы «ЕRICH» с наклонным расположением смесительной емкости, с регулируемой скоростью вращения лопастей специфической геометрии. Смеситель оборудован устройствами регулирования температуры и вакуумирования. Это позволило при изготовлении бетонной смеси обеспечить относительно малое время перемешивания (5 мин 45 сек, включая «отдых» смеси 2 минуты), гомогенное подмешивание самых малых количеств добавок, удаление воздуха из смеси. Введение компонентов в бетонную смесь и перемешивание осуществляли по особой рецептуре, разработанной в институте стройматериалов. В лаборатории кафедры ТБКиВ перемешивание осуществлялось в простом турбулентном смесителе без регулирования температуры и удаления воздуха. Текучесть смеси контролировали по расплыву конуса от встряхивающего столика (по ГОСТ 310-76), что находится в соответствии с германской методикой.

Рецептура бетонов не отличалась между собой. В германской рецептуре использовались гиперпластификаторы на поликарбоксилатной основе FM 787, два вида микрокремнезема (Фирма RW - Fuller и Elcem 940) и два вида цемента марки СЕM42.5.

Таблица

Влияние состава на свойства бетонных смесей и бетонов

Содержание волокон по объему составляло 1%. Как следует из таблицы германские составы М18, М19 и М20 отличаются лишь видами цемента и микрокремнезема. При использовании одного и того же цемента СЕМ I 42,5 R HS Bernburg в составах М18 и М19, но различных микрокремнеземов RW-Fuller и Elcem 940 расплыв смеси на последнем составе возрос на 5,4%, что привело к уменьшению вовлеченного воздуха, незначительному повышению плотности, однако прочность в 7-ми и 28-ми суточном возрасте понизилась на 5,8-3,6%. Это, очевидно, связано с влиянием вида микрокремнезема. Сочетание цемента СЕМ I 42,5 R HS Gesece и микрокремнезема RW-Fuller позволило получить более текучую бетонную смесь с более низкой пористостью и повысить прочность до 149 МПа. Использование суперпластификатора С-3, вводимого в количестве 50% (от общей дозировки) со всей водой затворения в первую стадию и остаточного количества - во вторую (в соответствии с процедурой приготовления германских составов) не позволило получить достаточно близких результатов по прочности к составам М18 - М-20. Прочностные показатели были ниже на 16% (7 сут.) и на 23% (28 сут.), чем у оптимального состава М20.

Кратковременный домол Вольского цемента с базальтовой мукой и микрокремнезема с сухим порошком С-3 позволил достичь удовлетворительной текучести, повышенной плотности бетона и получить одинаковую прочность с бетоном М18. Использование Старооскольского цемента и изготовление на его основе композиционного вяжущего низкой водопотребности путем кратковременного домола составляющих не позволило получить позитивных результатов, вероятно, вследствие худшей совместимости Старооскольского цемента с суперпластификатором С-3. Попытка изготовить реакционно-порошковые бетоны с 20% микрокремнезема от массы цемента не увенчалась успехом. Для получения оптимального расплыва смеси 27-30

см. необходимо было увеличить водо-твердое отношение до 0,38, что заметно сказывалось на понижении прочности. Вероятно, качество микрокремнезема ЧЭМК было не столь высоким по сравнению с качеством германских МК. Использование особо чистых и более дисперсных микрокремнеземов БС-100 и БС-120 производства Стерлитамакского объединения «Сода» еще в большей степени загущало бетонные смеси и требовало повышения водосодержания.

Выводы

бетон армированный тонкозернистый высокопрочный

1. При использовании отечественных сырьевых материалов могут быть получены тонкозернистые армированные высокопрочные бетоны с нормативной прочностью при осевом сжатии 120-130МПа.

2. Для достижения высокой прочности необходимо использовать цементы, хорошо сочетающимися с суперпластификатором С-3. При этом композиционное вяжущее должно быть приготовлено совместным домолом компонентов с сухим порошком С-3 для получения ВНВ.

3. При введении суперпластификатора с водой затворения необходимо использовать высокоскоростные смесители специальной конструкции с возможностью удаления воздуха.

4. Расплыв бетонной смеси должен находиться в пределах 26-30 см при низких водотвердых отношениях от 0,105-0,115 (В/Ц = 0,315-0,345).

Список литературы

1.Калашников В.И., Иванов И.А. Особенности реологических изменений цементных композиций под действием ионностабилизирующих пластификаторов//Сб.трудов «Технологическая механика бетона»: - Рига:РПИ,1984. - с.103-118.

2.Калашников В.И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов.//Диссертация на соискание степени доктора технических наук в форме научного доклада.-Воронеж,1996, 89 с.

3. Richard P., Cheurezy M. Composition of reactive Powder Concrete. Skientific Division Bougies. //Cement and Concrete reseach, Vol.25. No 7, pp.1501-1511, 1995.

4.Dallaire E., Bonnean O., Lachemi M., Aitsin P.-C. Mechanical Behavior of Consined Reactive Powder Concrete.//American Sosiete of Civil Engineers Materials Engineers Materials Engineering Conference. Washington. DC. Noveber. 1966, Vol.1, pp. 555-563.

Размещено на Allbest.ru