Высокопрочный бетон автоклавного твердения
УДК 624.011. М.М. Батдалов, Д.К-С. Батаев, И.С. Тепсаев, Г.К-С.Батаев ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ
Авторами статьи приведены условия структурообразования мелкозернистого бетона с пропитанным инертным заполнителем в автоклаве высокого давления. Изучены свойства мелкозернистого бетона на основе пропитанного инертного заполнителя отходами нефтехимии и нефтепереработки.
После автоклавного 4,5 часового твердения при давлении 1500 кгс/см2 образцы испытывали на прочность на сжатие.
Проведенные авторами статьи испытания показали, что прочность на сжатие обычного тяжелого бетона выдержанного в естественных условиях 37,2 МПа, прочность на сжатие бетона на основе пропитанного заполнителя, подвергнутого объемному сжатию, 69,35 МПа, а прочность бетона на обычном не пропитанном заполнителе 94,62 МПа. Отсюда следует, что прочность бетона при объемном сжатии повышается: при пропитке углеводородными компонентами заполнителя в 1,86 раза, а без пропитки заполнителя в 2,54 раза.
Эффективные методы повышения конструкционных свойств высокопрочных легких бетонов
Иноземцев А. С. Поиск эффективных методов повышения конструкционных свойств высокопрочных легких бетонов // Молодой ученый. -- 2015. -- №17. -- С. 133-137.
Модифицирование строительные материалов осуществляется для повышения их эксплуатационных свойств с помощью специальных функциональных добавок. В бетонах применяются модифицирующие добавки, принцип действия которых заключается в изменении структуры посредством химического, физического или физико-химического взаимодействия. Среди большого разнообразия таких модификаторов наиболее распространенными являются армирующие (металлическая фибра, базальтовые или полимерные микроволокна, демпфирующие (добавки на эпоксидной основе, добавки из резины и каучуков) и структурообразующие (минеральные и химические добавки) добавки, которые за счет снижения деформаций, развивающихся при воздействии эксплуатационных нагрузок, способствуют повышению прочностных свойств композиционных материалов, как в легких, так и тяжелых бетонах.
По результатам проведенных автором статьи исследований можно сделать следующие выводы: модифицирование высокопрочных легких бетонов в объеме материала наиболее эффективно при введении пространственно-армирующих добавок. Использование полипропиленовой микрофибры в исследуемых диапазонах концентраций (0,7-1,3 % от массы цемента) обеспечивает повышение прочности при изгибе и сжатии до значений более 3,0 и 50,0 МПа соответственно. Использование демпфирующих добавок в количестве менее 1,3 % от массы вяжущего не оказывает существенного влияния на прочностные свойства легких бетонов на полых микросферах средней плотностью 1400 кг/м3.
Опыт и перспективы использования высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов
Коровкин М.О., Янбукова А.Р., Ерошкина Н.А. Опыт и перспективы использования высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 2
В настоящее время отсутствует единое мнение о границе между высокопрочными и сверхвысокопрочными бетонами. В качестве основного критерия такой границы можно считать прочность бетона самого высокого класса, указанного в нормативных документах. Для строительных норм, действовавших в нашей стране, это класс по прочности на сжатие В100. Для обеспечения прочностных характеристик этого класса средние значения прочности бетона должны ориентировочно составлять 130 МПа.
На основе изложенного автором статьи можно отметить, что дальнейшие исследования в области эффективного применения высокопрочных бетонов должны быть направлены на:
- разработку рекомендаций по проектированию и строительству конструкций из высокопрочного бетона;
- разработку гармонизированных стандартов на технические требования и методы контроля свойств высокопрочных бетонов и конструкций из них;
- создание экспресс-методов определения долговечности конструкций из высокопрочного бетона;
- улучшение эксплуатационных свойств - хрупкости, трещиностойкости бетона;
- снижение стоимости бетона.
Особовысокопрочные бетоны обладают высокими деформативно-прочностными характеристиками и долговечностью. Эти материалы могут успешно применяться в высотном строительстве, восстановительных работах, при возведении несущих и архитектурно-декоративных конструкций, при строительстве мостов и других транспортных сооружений. Основные причины, сдерживающие применение высокопрочного бетона связаны с его высокой стоимостью, недостаточным опытом долговременной эксплуатации и отсутствием стандартов.
Высокопрочный мелкозернистый бетон на композиционных вяжущих и техногенных песках для монолитного строительства
Рис.1. Зависимость прочности на сжатие бетона от количества суперпластификатора
1. Предложенные автором автореферата принципы повышения эффективности высокопрочного мелкозернистого бетона для монолитного строительства, позволяют получить деформативные характеристики, сравнимые с тяжелыми бетонами на крупном заполнителе, заключающиеся в оптимизации процесса структурообразования высоконаполненной цементной матрицы и высокоплотной упаковки обогащенного мелкого заполнителя, полученного на основе техногенного песка - отсева дробления кварцитопесчаника - Лебединского месторождения КМА. Формирующийся при этом композит характеризуется уменьшением количества капиллярных и контракционных пор, а также более плотной структурой новообразований.
2. С использованием трехфакторного эксперимента квадратичной зависимости разработана математическая модель зависимости предела прочности при сжатии мелкозернистого бетона от вида заполнителя, композиционного вяжущего и суперпластификатора, позволяющая оптимизировать состав высокопрочного мелкозернистого бетона и эффективно им управлять.
3. Характер влияния вида вяжущих на свойства цементной матрицы и оценка минералогического состава новообразований мелкозернистого бетона на композиционном вяжущем и цементе показали, что процесс гидратации клинкерных минералов в мелкозернистом бетоне оптимального состава проходит более интенсивно за счет значительно большей удельной поверхности кремнеземсодержащего компонента композиционного вяжущего и отсева дробления кварцитопесчаника, которые выступают в качестве активной минеральной добавки и подложки для кристаллизации новообразований.
Долговечные архитектурно-декоративные порошково-активированные бетоны с использованием отходов камнедробления горных пород
Итоги выполненного исследования:
1. Автором диссертации первые получены высокопрочные самоуплотняющиеся архитектурно-декоративные порошково-активированные песчаные бетоны с окрашивающими компонентами и естественной поверхностью, с разнообразным рельефом и фактурой. Высокопрочные бетоны разработаны с использованием микротехнологий без применения реакционно-активного нанометрического микрокременезема с формированием состава сухих компонентов из микрометрических частиц цемента, каменной муки, тонкого дробленого песка, а также миллиметрических частиц песка-заполнителя из отходов камнедробления горных пород с прочностью бетона на сжатие 115- 144 МПа, с расходом цемента 400-730 кг/м3, удельным расходом цемента на единицу прочности 3,5-6,4 кг/МПа.
2. Установлено, что высокие показатели прочности и других физикотехнических свойств бетонов были достигнуты за счет дополнительного введения в рецептуру значительного количества дисперсных и тонкозернистых наполнителей - тонкого дробленого песка миллиметрического размерного уровня фракции 0,16-0,63. В сверхвысокопрочных бетонах с расходом цемента 700-730 кг/м3 содержание каменной муки составляло 40% от массы цемента, а содержание тонкого песка ? 100% от массы цемента; в высокопрочных бетонах с расходом цемента 400 кг/м3 содержание каменной муки достигало 87%, а содержание тонкого песка - 155%.
3. В составах самоуплотняющихся бетонных смесей условное объемное содержание высококонцентрированных воднодисперснотонкозернистых суспензий - как основы получения СУБ - должно быть не менее 60-65% при расходе цемента 400 кг/м3 и не менее 80-85% при расходе цемента 700-730 кг/м3. Таким образом, высокопрочные и сверхвысокопрочные самоуплотняющиеся порошково-активированные песчаные бетоны - это практически суспензионные бетоны.
Методы исследований
Неразрушающие механические методы
ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля.
Неразрушающие механические методы определения прочности бетона основаны на связи прочности бетона с косвенными характеристиками прочности:
- метод упругого отскока на связи прочности бетона со значением отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника);
- метод пластической деформации на связи прочности бетона с размерами отпечатка на бетоне конструкции (диаметра, глубины и т.п.) или соотношения диаметра отпечатка на бетоне и стандартном металлическом образце при ударе индентора или вдавливании индентора в поверхность бетона;
- метод ударного импульса на связи прочности бетона с энергией удара и ее изменениями в момент соударения бойка с поверхностью бетона;
- метод отрыва на связи напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве приклеенного к нему металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска;
- метод отрыва со скалыванием на связи прочности бетона со значением усилия местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства;
- метод скалывания ребра на связи прочности бетона со значением усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции.
Методы расчета и подбор состава тяжелого бетона для монолитных конструкций и сооружений
ГОСТ 31914-2012 Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества.
Процесс подбора состава бетона состоит из следующих этапов: этап 1 - теоретический расчет состава бетонной смеси; этап 2 - экспериментальный подбор и корректирование нормируемых технологических показателей качества бетонной смеси; этап 3 - экспериментальная проверка соответствия начального номинального состава бетона требуемой прочности; этап 4 - проверка и корректирование начального номинального состава бетона на его соответствие всем другим нормируемым показателям качества бетона; этап 5 - назначение и корректирование рабочих составов бетона; этап 6 - проверка и корректирование технологических показателей качества бетонной смеси рабочих составов на производстве.
Теоретический расчет состава бетонной смеси
По формуле (1) назначают цементно-водное отношение (Ц/В), ориентировочно обеспечивающее требуемую среднюю прочность класса бетона в проектном возрасте (28 суток). При проведении подборов среднюю прочность класса назначают равной прочности бетона при коэффициенте вариации Vп = 13,5%. Например, если в задании проектный класс бетона В30, то в подборах составов принимают среднюю прочность бетона 40,0 МПа.
,
где (Ц/В) ? цементно-водное отношение, обеспечивающее требуемую прочность бетона; ? прочность (активность) цемента, принимаемая равной показателю класса, МПа; ? требуемая средняя прочность класса бетона нормального твердения в возрасте 28 суток, МПа.
Выводы
Для получения высокопрочного бетона важно соблюдать требования к качеству составляющих, тщательно подбирать гранулометрический состав заполнителей, устанавливать правильное соотношение между песком и щебнем, пользоваться пластификаторами. Также при выборе цемента необходимо уделить внимание тонкости помола и совместимости с пластификатором. Однако основные качества бетона в первую очередь зависят от качества цемента и техники производства. Необходимо правильно задавать водоцементное отношение. Высокая прочность и низкая проницаемость делают такие бетоны незаменимыми при изготовлении долговечных конструкций.
Список литературы
1. Калашников В. И. Через рациональную реологию в будущее бетонов // Строительные материалы ХХI века. Технологии бетонов. № 5. 2007. С. 8-10 // № 6. 2007. C. 8-11 // №. 2008. С. 22-26
2. Калашников В. И. Терминология науки о бетонах нового поколения // Строительные материалы. № 3. 2011. С. 103-106
3. ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля. Москва. Стандартинформ. 2016 - 20 с.
4. ГОСТ 31914-2012 Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества. Москва. Стандартинформ. 2014 - 11 с.
5. Иващенко, Ю.Г. Механоактивированные модифицирующие добавки для строительных композитов [Текст]/ Ю.Г. Иващенко, С.А. Евстигнеев, А.В. Страхов, Д.К. Тимохин // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 3. С. 47-52.
6. Кошкин А.Г., Коровкин М.О., Уразова А.А., Ерошкина Н.А. Исследование эффективности добавки на основе микрокремнезёма // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12. Ч. 1 [Электронный ресурс].
7. М.М. Батдалов, Д.К-С. Батаев, И.С. Тепсаев, Г.К-С.Батаев Высокопрочный бетон автоклавного твердения. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 22, 2011.
8. Иноземцев А. С. Поиск эффективных методов повышения конструкционных свойств высокопрочных легких бетонов // Молодой ученый. -- 2015. -- №17. -- С. 133-137.
9. Коровкин М.О., Янбукова А.Р., Ерошкина Н.А. Опыт и перспективы использования высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 2