Добро пожаловать на официальное интернет-представительство Некоммерческого Партнерства "Союз производителей бетона"
Союз создан в 2003 году с целью координирования, регулирования и управления разрозненными отраслями, нормальное функционирование которых необходимо для общего развития рынка бетона. Мы заинтересованы в формировании и укреплении здоровой экономической политики на строительном рынке.






ПРИГЛАШАЕМ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ


МЫ СОТРУДНИЧАЕМ



НАШИ ПАРТНЕРЫ







АВТОРИЗАЦИЯ
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?


ДОБАВКИ ДЛЯ БЕТОНОВ - СТАТЬИ


Прислать свою статью

10.02.2010

Применение комплексных добавок для повышения прочности бетона

Комментариев: 0 | Количество просмотров: 4469

Автор: О. В. Тараканов, Т. В. Пронина,Е. О. Тараканова

В современном строительном производстве бетон и железобетон являются основными конструкционными материалами, уровень производства которых постоянно растёт.

В последнее десятилетие в России, благодаря широкому внедрению новых технологий и эффективных модификаторов серии МБ, «Полипласт», «Реламикс», «Релаксол» и др. на существующей базе стройиндустрии с использованием рядовых цементов и заполнителей, стало возможным массовое производство высокопрочных и многофункциональных бетонов с высоким уровнем долговечности.

Наиболее широко в технологии бетона применяются модификаторы пластифицирующего, стабилизирующего и структурирующего действия, регуляторы твердения, добавки, придающие бетонам особые свойства, а также комплексные модификаторы полифункционального действия.

Широкое распространение получили комплексные добавки на основе суперпластификатора (СП) С-3. Разработаны полифункциональные модификаторы многоцелевого назначения с использованием микрокремнезёма и других минеральных мультикомпонентов. Начато производство добавки «Эмбелит» пластифицирующе-безусадочного действия с регулируемыми показателями деформативности, новых разновидностей органоминерального модификатора серии МБ-С, в котором 90 % микрокремнезёма заменено золой-уносом. Разработаны суперпластификаторы многоцелевого назначения (пластифицирующе-стабилизирущего действия и др.) на основе поликарбоксилатов.

Применение в технологии бетонов, модифицированных суперпластификатором (СП) в сочетании с ультрадисперсными микронаполнителями, новых технологий многокомпонентных бетонов и высокоактивных цементов позволяет в несколько раз повышать среднюю прочность бетонов и получать цементные материалы прочностью более 150 МПа. Бетоны нового поколения, полученные при высокой подвижности бетонных смесей (П14–15) с использованием высокоэффективных модификаторов, характеризуется высокими прочностью (В80–100), водонепроницаемостью (W16 и выше) и коррозионной стойкостью.

В технологии бетона, особенно в условиях средней полосы России, имеет большое значение разработка добавок, регулирующих процессы твердения в нормальных и зимних условиях. Тенденция развития технологии подобных модификаторов основана на применении бесхлоридных ускорителей на основе роданидов и тиосульфатов, щелочных и щёлочно-земельных металлов.

Одним из основных преимуществ СП, выпускаемых промышленным способом и имеющих стабильный химический состав, является высокая разжижающая способность и незначительное (в отличие от многих других пластификаторов) замедление кинетики гидратации и твердения цементных растворов и бетонов в начальные сроки.

Анализ основных направлений развития теории и практики многокомпонентных бетонов нового поколения свидетельствует о том, что для получения высокопрочных материалов в качестве одного из основных компонентов полифункциональных модификаторов используется микрокремнезём или другие ультрадисперсные минеральные компоненты, позволяющие связать гидратную известь в гидросиликатную матрицу композита, обеспечивая при этом дополнительный прирост прочности. Применение подобных микрокомпонентов является весьма перспективным по следующим причинам. Во-первых, они при высоком уровне дисперсности позволяют не только связывать выделяющуюся при гидратации известь, но и одновременно снижать негативное влияние микрокристаллов свободной Ca(OH)2 на структуру высокопрочного цементного камня. Во-вторых, минеральные добавки, инертные по отношению к воде и не вступающие в реакции гидратации, в отличие от цемента, способствуют формированию устойчивой реологической матрицы цементных систем и улучшению технологических свойств растворных и бетонных смесей. Вследствие большей эффективности СП по отношению к минеральным дисперсным порошкам СП позволяют в значительно большей степени снижать количество воды в наполненных системах, чем в чистых цементных, и получать при этом высокую плотность и больший прирост прочности. В-третьих, микронаполнители могут выполнять в структуре высокопрочной цементной матрицы роль демпфирующих элементов, снижающих и перераспределяющих внутренние напряжения, возникающие в процессе интенсивного твердения.

микронаполнители могут выполнять в структуре высокопрочной цементной матрицы роль демпфирующих элементов, снижающих и перераспределяющих внутренние напряжения, возникающие в процессе интенсивного твердения

Огромное научное и прикладное значение имеют исследования, касающиеся механизмов действия микронаполнителей на формирование микро- и макроструктуры цементного камня. В настоящее время наиболее распространёнными минеральными добавками, используемыми в технологии высокопрочных бетонов, являются микрокремнезём и зола-унос, механизмы действия которых сложны и до конца не исследованы. Это и понятно, поскольку в сложной и многокомпонентной гидратирующейся цементной системе, находящейся в постоянном развитии, слишком велико количество факторов, влияющих на характер и кинетику протекания химических и кристаллизационных процессов.

Объёмы производства микрокремнезёма, являющегося сегодня вторичным сырьём, не удовлетворяют возрастающей потребности в нём строительной отрасли, и, очевидно, в ближайшем будущем подобные микронаполнители будут выпускаться промышленностью специально. Однако в горнодобывающей и перерабатывающей промышленностях сегодня накоплено огромное количество отходов производства природного и техногенного происхождения, содержащих кремнезёмистые, карбонатные и другие составляющие, использование которых в технологии рядовых и высокопрочных бетонов является экономически и экологически целесообразным. Наиболее эффективными будут являться микронаполнители (например тонкомолотая каменная мука), которые, наряду с высокой реологической способностью по отношению к суперпластификаторам, будут обладать химической активностью в гидратирующейся цементной системе. Каменная мука, полученная из кремнезёмсодержащих плотных природных материалов, может быть использована в технологии высокопрочных бетонов в количестве до 50 % от массы цемента. При этом количество цемента в составах с микронаполнителем не снижается, вследствие чего улучшаются не только реологические характеристики бетонных смесей, но повышается плотность и прочность бетона, а следовательно, морозостойкость, непроницаемость и коррозионная стойкость. С использованием подобных микронаполнителей могут быть получены бетоны с высокими эксплуатационными свойствами, причём из бетонных смесей высокоподвижной и литой консистенции на обычном ПЦ400, при расходе цемента до 500 кг/м3 и заполнителях из обычных горных пород.

С использованием каменной муки менее плотных пород и техногенных тонкодисперсных минеральных шламов может быть значительно повышена прочность и улучшены технологические и эксплуатационные свойства бетонов средних классов по прочности.

Исследования, выполненные на тяжёлых бетонах класса по прочности В25, показали, что использование в качестве микронаполнителей карбонатного шлама (Sуд = 15 000 см2/г) в количестве 10 % от массы цемента, доломитовой муки (Sуд = 9500 см2/г) в количестве 40 % от массы цемента, совместно с суперпластификатором «Полипласт СП-1» (0,7 %) позволяет повышать прочность бетона в среднем на 40 % по сравнению с бездобавочными составами. В составах с микронаполнителями количество песка и крупного заполнителя было откорректировано с учётом количества вводимых микронаполнителей.

Следует отметить, что в настоящее время состав большинства комплексных органоминеральных добавок формируется эмпирически, без учёта особенностей химического строения молекул модификаторов, кристаллических решеток микронаполнителей и характера их поведения в гидратирующейся цементной системе. Одной из важнейших задач теории строительного материаловедения является исследование механизмов химического и кристаллохимического взаимодействия микронаполнителей и гидратных фаз цементных систем в процессе твердения.

Анализ начальных условий формирования твердеющих структур свидетельствует о том, что гетерогенным цементным системам свойственно реагировать на малейшие изменения условий гидратации. Эти изменения могут достигаться различными способами, в том числе и путём применения химических веществ и наполнителей различной природы. Например, использование тонко- и ультрадисперсных наполнителей может в значительной степени изменить зарядовое состояние цементных частиц, изменяя тем самым не только реологическое состояние системы, но также характер и скорость гидратационных процессов. Адсорбция химических и, особенно, высокомолекулярных модификаторов на частицах цемента и гидратных фазах способствует замедлению процесса гидратообразования в начальной стадии. Таким образом, вводя в цементную систему химические соединения различной природы, мы имеем, в конечном итоге, результирующий отклик её на воздействия этих веществ и изменение условий гидратации.

Известно, что тонкомолотые минеральные порошки, полученные на основе природных материалов, в отличие от цементных систем в значительно большей степени подвержены разжижающему влиянию суперпластификаторов. Это объясняется тем, что минеральные порошки, являющиеся инертными по отношению к воде, не проявляют гидравлической активности и, следовательно, не связывают определённое количество воды в гидраты. Минералы цементного клинкера и, особенно, алюминатные фазы с первых секунд водозатворения образуют гидраты, включающие в свою структуру большое количество молекул воды (С2АН8, САН10, С4А(F)Н13, С4А(F)Н19 и др.), снижая тем самым эффективность действия практически всех пластификаторов и СП.

Таким образом, введение в цементные системы тонкодисперсных минеральных наполнителей, инертных по отношению к воде, позволяет создавать необходимые реологические условия для получения высокотехнологичных и удобоукладываемых смесей и формирования плотно упакованной структуры цементных материалов. Высокая плотность структуры может быть достигнута за счёт введения в систему 2–3 фракций минеральных микронаполнителей, близких друг к другу по кристаллохимическому строению, и наиболее целесообразным в этом случае является использование микронаполнителей, параметры кристаллических ячеек которых соизмеримы с аналогичными параметрами гидратных фаз цементных систем.

Применение дисперсных и ультрадисперсных минеральных наполнителей со структурными особенностями близкими к цементным минералам является целесообразным не только вследствие проявления многими из них химической активности, но и вследствие возможности встраивания их молекул в структуры кристаллогидратных фаз в процессе гидратации.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что наибольшая эффективность применения карбонатных шламов обеспечивается не в «тощих» смесях, а в составах со средним расходом цемента. Это объясняется тем, что одним из возможных механизмов активирующего действия шламов является эпитаксиальное наращивание гидратных новообразований на частицах тонкодисперсного кальцита, как на затравках кристаллизации. Недостаток цементной матрицы в составах с малым расходом вяжущего снижает эффективность кальцита как подложки для формирования эпитаксиальных контактов срастания.

наибольшая эффективность применения карбонатных шламов обеспечивается не в «тощих» смесях, а в составах со средним расходом цемента

В модифицированных цементных системах в процессе роста частиц и кристаллизации б?льшую вероятность встраивания в структуру гидратов имеют молекулы и ассоциаты веществ близких к ним по кристаллохимическому строению. В полиминеральном цементном вяжущем, наполненном тонкодисперсным кальцитом, эта возможность является избирательной, поскольку лишь некоторые гидратные фазы имеют параметры кристаллических ячеек близкие к параметрам частиц CaCO3. В связи с этим в процессе гидратации возможны два механизма действия кальцита:

— встраивание молекул и ассоциатов минеральной добавки в структуру гидратов близких по кристаллохимическому строению;

— структурообразующее влияние поверхности частиц микронаполнителя как подложки для ориентированной кристаллизации новообразований.

Многообразие габитусов кристаллов кальцита и значительное пересыщение в системе в начальный период кристаллизации позволяет предполагать возможность протекания этих процессов как индивидуально, так и параллельно.

Применение в технологии бетонов тонкодисперсных минеральных добавок, сочетающих в себе высокую реологическую и химическую активность, открывает широкие возможности улучшения технологических свойств бетонных смесей и направленного воздействия на формирование структуры цементных материалов с целью получения высокопрочных бетонов с высокими показателями физико-механических свойств и долговечности.


Возврат к списку

Для того чтобы оставить комментарий, Вам необходимо авторизоваться.
3.151534238179

Реклама на портале


Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Некоммерческое партнерство "Союз Производителей Бетона",2003-2011
Все права защищены. Публикация информации с сайта без активной гиперссылки на www.concrete-union.ru и согласования с руководством запрещена
Адрес электронной почты info@concrete-union.ru
Размещение рекламы на портале НП "Союз Производителей Бетона"