Введение. В процессе эксплуатации зданий и сооружений железобетонные конструкции подвержены воздействию различных нагрузок, которые вызывают деформации и разрушения. Прочностные и упруго-пластические свойства, долговечность современных бетонов регулируются с помощью суперпластификаторов, нанодобавок, наполнителей и заполнителей. Показана перспективность использования наногидросиликатных технологий. Статья посвящена изучению физико-механических свойств цементного камня и порошково-активированных бетонов – одной из разновидностей бетонов нового поколения. Материалы и методы. В качестве структурообразующих факторов для цементного камня рассматривались влияние В/Ц-отношения, наличие в составе карбоксилатного суперпластификатора и модифицирующей добавки, а для бетонов – влияние В/Ц-отношения, модифицирующей добавки, суперпластификатора, тонкодисперсного наполнителя, реологического и реакционного наполнителей. Результаты. Приводятся результаты исследования, устанавливающие взаимосвязь почности цементного камня и порошково-активированных бетонов с показателями пористости и прочности при статических и динамических нагрузках. Рациональные составы разработанных композитов характеризуются комплексом улучшенных физико-механических показателей. Установлено, что повышение В/Ц-отношения с 0,267 до 0,35 обусловливает снижение прочности цементного камня на сжатие, растяжение при раскалывании на 22–30%. Добавление суперпластификатора «Melflux 1641F» привело к значительному уменьшению водоцементного отношения – с 1,56 раза по сравнению с составом нормальной густоты и в 2,04 раза – по сравнению с составом с повышенным В/Ц-отношением, а также соответствующему повышению прочностных свойств на сжатие в 1,20 раза и в 1,72 раза – на растяжение при изгибе. Заключение. Установлено, что введение тонкодисперсных наполнителей в состав песчаного бетона привело к росту прочности на сжатие, при изгибе и на растяжение при раскалывании от 1,62 до 2,55 раза, что объясняется более плотной упаковкой кварцевого заполнителя, вызывающего увеличение плотности таких образцов на 9,5%, пластифицирующего эффекта микрокварца, и высокой активностью микрокремнезема. Исследована ударная прочность цементного композита. Установлено, что высокие значения максимальной контактной силы, продолжительности контакта и величины импульса показали пластифицированные высоконаполненные составы нового поколения. У композита, имеющего в своем составе микрокварц, кварцевый наполнитель и мелкий заполнитель, а также суперпластификатор «Melflux 1641F», показатель максимальной контактной силы составляет 4530 Н против аналогичного показателя состава цементного камня из теста нормальной густоты – 2073 Н. При этом примерно в два раза выше показатели продолжительности контакта и величина импульса ударника. К еще более высоким результатам привело введение в высоконаполненные составы микрокремнезема. Максимальная контактная сила, при которой происходило разрушение образцов, составила 4530 Н. Это более чем в два раза больше, чем у цементного камня на основе теста нормальной густоты.

Бесплатно

Прочность и деформативность цементного камня и порошково-активированных бетонов. Часть II

Ерофеева И.В., Максимова И.Н., Светлов Д.А., Бакушев С.В., Шеин А.И., Тараканов О.В.

Статья научная

Введение. Железобетонные конструкции в зданиях и сооружениях во время эксплуатации подвержены воздействию различных нагрузок, которые вызывают деформации и разрушения. Материалы и методы. Показано, что прочностные и упругопластические свойства, долговечность современных бетонов в широких пределах регулируются с помощью суперпластификаторов, нанодобавок, наполнителей и мелких заполнителей. Статья посвящена изучению процессов деформации и разрушения цементного камня и порошково-активированных бетонов. Основные характеристики процессов деформации бетонов в работе устанавливаются с помощью диаграмм «напряжение–деформация» с учетом нисходящей ветви деформации. Диаграмма деформирования бетона на нисходящей ветви фиксируется предельной деформативностью, соответствующей достижению бетоном максимального значения прочности и конечной точкой нисходящей ветви, соответствующей остаточной прочности бетона. Результаты. Получены полные диаграммы деформирования бетона с протяженным участком нисходящей ветви путем нагружения образцов с постоянной затухающей скоростью деформирования, при котором на нисходящем участке происходит плавное снижение напряжения в образце. Изучены зависимости влияния рецептурных факторов на основные параметрические точки диаграммы σ–ε. В качестве структурообразующих факторов для цементного камня рассматривалось влияние В/Ц-отношения, модифицирующей добавки и поликарбоксилатного суперпластификатора, а для бетонов – влияние В/Ц-отношения, модифицирующей добавки, поликарбоксилатного суперпластификатора, тонкодисперсного наполнителя, реологического и реакционного наполнителей. Выполнен анализ полученных диаграмм для каждой из структур материалов как с отдельным структурообразующим фактором, так и для порошково-активированного бетона в целом. Выявлено, что повышение В/Ц-отношения с 0,267 до 0,350 вызывает более упругое поведение материала под нагрузкой, значительное (в 4–5 раз) удлинение ниспадающей ветви полной равновесной диаграммы деформирования цементного камня и изменение механизма разрушения материала, уменьшаются в 12,1 раза удельные параметры на статическое разрушение образца и в 9,1 раза – статический джей-интеграл Ji. Показано, что при введении карбоксилатного суперпластификатора «Melflux 1641F» характер деформирования образца под нагрузкой ближе к цементному камню, полученному на цементном тесте нормальной густоты, однако с более короткой (в 10 раз) ниспадающей ветвью, что говорит о более хрупком поведении образца. Использование тонкодисперсного кварца также повлияло на характер деформирования образцов – повысилась их упругость от 1,3 до 1,7 раза, но при этом на 20% снизилась величина предельных деформаций, то есть образцы становятся более упругими и менее деформативными. Заключение. Установлено, что при оптимальных содержаниях компонентов цементного камня и порошково-активированного бетона существенно от 1,3 до 5,8 раза повышаются параметры трещиностойкости и особенно статический джей-интеграл Ji, характеризущий энергию вязкого разрушения материала у вершины трещины, которая возрастает вследствие повышения сцепления цементного камня с активной поверхностью микрокремнезема. Кривые полных равновесных диаграмм аппроксимированы по участкам простейшими линейными и квадратичными функциями или представляются кубическим полиномом.

Бесплатно

Прочность и долговечность бетона, модифицированного пропиточными составами на основе серы

Массалимов Исмаил Александрович, Янахметов Марат Рафисович, Чуйкин Александр Евгеньевич

Статья научная

Проведены исследования по изучению влияния пропитки полисульфидным раствором на изменение прочности бетона и ее влияния на ударную стойкость бетонной плитки. Результаты данныхисследований свидетельствуют, что пропитка образцов вибропрессованной бетонной тротуарной плитки и бетонных образцов-кубов различных классов прочности водными растворами на основе полисульфида кальция приводит к существенному увеличениюпрочности на сжатие и ударной вязкости. Приведенные данныепоказывают, что прочность изделий можно регулировать, варьируя продолжительность и кратность пропитки, а также применяяметод предварительного вакуумирования образцов. Пропитка раствором полисульфида кальция плотностью 1,23 г/см³ может бытьрекомендована для повышения прочности бетонных изделий, которые подвержены интенсивному увлажнению и механическимвоздействиям.

Бесплатно

Прочность наномодифицированных высокопрочных легких бетонов

Иноземцев Александр Сергеевич, Королев Евгений Валерьевич

Статья научная

В работе представлены результаты исследований, направленных на разработку наномодифицированных высокопрочных легких бетонов конструкционного назначения, обладающих низкой средней плотностью и высоким показателем предела прочности при сжатии. Для изготовления таких бетонов обосновано применение полых стеклянных и алюмосиликатных микросфер. В качестве наномодификатора поверхности микросфер для увеличения прочности сцепления цементного камня с наполнителем предложен комплексный наноразмерный модификатор на основе золь гидроксида железа и золь кремниевой кислоты. Выдвинута гипотеза о том, что предлагаемый модификатор оказывает комплексное влияние на гидратационную активность цемента и способствует увеличению прочности на границе раздела фаз наполнитель/цементно-минеральная матрица. Разработаны составы энергоэффективного наномодифицированного конструкционного высокопрочного легкого бетона со средней плотностью 1300...1500 кг/м 3 и пределом прочности при сжатии 40...65 МПа. Представлены подходы к расчету состава высокопрочного легкого бетона средней плотностью менее 2000 кг/м 3. Отмечено, что предлагаемые бетоны обладают умеренной подвижностью, могут быть подвержены вибрационному воздействию при укладке, имеют равномерную плотную структуру без расслоения. В работе обоснованы экономические и практические предпосылки для внедрения разработанных составов наномодифицированного высокопрочного легкого бетона конструкционного назначения в промышленном производстве.

Бесплатно