Оптимизация составов многокомпонентных мелкозернистых фибробетонов, модифицированных на различных масштабных уровнях

Оптимизация составов многокомпонентных мелкозернистых фибробетонов, модифицированных на различных масштабных уровнях

Автор: Низина Татьяна Анатольевна, Селяев Владимир Павлович, Балыков Артемий Сергеевич, Володин Владимир Владимирович, Коровкин Дмитрий Игоревич

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов

Статья в выпуске: 2 т.9, 2017 года.

Бесплатный доступ

В статье изложены перспективы модифицирования цементных композитов на разных масштабных уровнях (нано-, микро-, макро-). Представлены основные виды микро- и наномодификаторов, используемых в современной технологии бетонов. Показаны преимущества применения фуллереноподоб- ных частиц для наномодифицирования цементных бетонов. Предложено использование комплексных модификаторов на основе дисперсных волокон, минеральных добавок и наночастиц. В качестве основных компонентов дисперсно-армированных мелкозернистых бетонов использовались: цемент класса ЦЕМ I 42,5Б производства ОАО «Мордовцемент», речной песок Новостепановского карьера (п. Смольный Ичалковского района Республики Мордовия), микрокремнезем конденсированный уплотненный (МКУ-85) производства ОАО «Кузнецкие ферросплавы» (г. Новокузнецк), высокоактивный метакаолин белый производства ООО «Мета-Д» (г. Днепродзержинск), гидроизоляционная добавка в бетонную смесь «Пенетрон Адмикс» производства ООО «Завод гидроизоляционных материалов «Пенетрон» (г. Екатеринбург), поликарбоксилатный суперпластификатор Melflux 1641 F (BASF Construction Polymers, Германия). Дисперсное армирование бетонов обеспечивалось введением трех видов фибр: полипропиленовое мультифиламентное волокно с длиной резки 12 мм, полиакрилонитрильное синтетическое волокно FibARM Fiber WВ с длиной резки 12 мм, модифицированная астраленами базальтовая микрофибра «Астрофлекс-МБМ» длиной 100500 мкм. Анализ результатов исследования насыщенного D-оптимального плана осуществлялся по полиномиальным моделям типа «смесь I, смесь II, технология - свойства», учитывающим влияние 6 варьируемых факторов. С помощью метода экспериментально-статистического моделирования выявлены оптимальные области варьирования компонентов модифицированных мелкозернистых дисперсно-армированных бетонов. Построены полигоны распределения уровней факторов модифицированных цементных дисперсноармированных бетонов, что позволило проследить изменение полей предела прочности при сжатии и на растяжение при изгибе в возрасте 28 суток в зависимости от требуемой характеристики и варьируемых параметров.

Еще

Оптимизация, наномодификатор, дисперсное волокно, минеральная добавка, мелкозернистый бетон, предел прочности на растяжение при изгибе, предел прочности при сжатии

Короткий адрес: https://sciup.org/14265813

IDR: 14265813   |   УДК: 691.32:625.073   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2017-9-2-43-65

Optimization of compositions of multicomponent fine-grained fiber concretes modified at different scale levels

The paper deals with perspectives of modification of cement composites at different scale levels (nano-, micro-, macro-). Main types of micro- and nanomodifiers used in modern concrete technology are presented. Advantages of fullerene particles applied in nanomodification of cement concretes have been shown. Use of complex modifiers based on dispersed fibers, mineral additives and nanoparticles is proposed. These are the basic components of the fiber fine-grained concretes: cement of class CEM I 42,5R produced by JSC «Mordovcement», river sand of Novoste- panovskogo quarry (Smolny settlement, Ichalkovsky district, Republic of Mordovia), densified condensed microsilica (DCM-85) produced by JSC «Kuznetskie Ferrosplavy» (Novokuznetsk), highly active metakaolin white produced by LLC «D-Meta» (Dneprodzerzhinsk), waterproofing additive in concrete mix «Penetron Admix» produced by LLC «Waterproofing materials plant «Penetron» (Ekaterinburg), polycarboxylate superplasticizer Melflux 1641 F (Construction Polymers BASF, Germany). Dispersed reinforcement of concretes was provided by injection of the fibers of three types: polypropylene multifilament fiber with cutting length of 12 mm, polyacrylonitrile synthetic fiber FibARM Fiber WB with cutting length of 12 mm and basalt microfiber «Astroflex-MBM» modified by astralene with length about 100500 microns. Analysis of results of the study focused on saturated D-optimal plan was carried out by polynomial models «mixture I, mixture II, technology - properties» that considers the impact of six variable factors. Optimum fields of variation of fine-grained modified fiber concrete components have been identified by the method of experimental-statistical modeling. Polygons of distribution levels of factors of modified cement fiber concretes are constructed, that allowed tracing changes in fields of tensile in compressive strength and tensile strength in bending at age of 28 days depending on target characteristics and variable parameters.

Еще

Список литературы Оптимизация составов многокомпонентных мелкозернистых фибробетонов, модифицированных на различных масштабных уровнях

  • Артамонова О.В., Сергуткина О.Р. Строительные наноматериалы: тенденции развития и перспективы//Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Сер.: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. -2013. -Вып. 6. -С. 13-23.
  • Селяев В.П., Осипов А.К., Писарева А.С. Наночастицы, порошки, структуры, технологии: аналитический обзор. -Саранск, 2010. -84 с.
  • Баженов Ю.М., Фаликман В.Р., Булгаков Б.И. Наноматериалы и нанотехнологии в современной технологии бетонов//Вестник МГСУ. -2012. -№ 12. -С. 125-133.
  • Войтович ВА. Нанонаука. Нанотехнология. Нанобетоны//Экспозиция. Бетоны & Сухие смеси. -2009. -2/Б (85). -С. 5-7.
  • Фиговский О.Л., Бейлин ДА, Пономарев А.Н. Успехи применения нанотехнологий в строительных материалах//Нанотехнологии в строительстве. -2012. -Том 4, № 3. -С. 6-21. -URL: http://nanobuild.ru/ru_RU/(дата обращения: 12.01.17).
  • Войтович ВА. Строительные наноматериалы//Руководитель строительной организации. -2011. -№ 2. -С. 49.
  • Гусев Б.В., Фаликман В.Р. Бетон и железобетон в эпоху устойчивого развития//Промышленное и гражданское строительство. -2016. -№ 2. -С. 30-38.
  • Калашников В.И. Эволюция развития составов и изменение прочности бетонов. Бето­ны настоящего и будущего. Часть 1. Изменение составов и прочности бетонов//Стро­ительные материалы. -2016. -№ 1-2. -С. 96-103.
  • Баженов Ю.М., Демьянова В.С., Калашников В.И. Модифицированные высокока­чественные бетоны. -М.: Издательство Ассоциации строительных вузов. -2006. -368 с.
  • Ушеров-Маршак А.В. Бетоны нового поколения -бетоны с добавками//Бетон и желе­зобетон. -2011. -№ 1. -С. 78-81.
  • Ушеров-Маршак А.В. Химические и минеральные добавки в бетон. -Харьков: Коло­рит, 2005. -280 с.
  • Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С. Новые модифицированные бетоны. -М.: Типография «Парадиз», 2010. -258 с.
  • Forster S.W. High-Performance Concrete -Stretching the Paradigm//Concrete Interna­tional. -October 1994. -Vol. 16. -No. 10. -pp. 33-34.
  • Aitcin P.-C. High Performance Concrete//London and New York: E&FN Spon, 2004. -591 p.
  • Richard P, Cheyrezy M. Composition of Reactive Powder Concrete. Scientific Division Bouygues//Cement and Concrete Research. -1995. -Vol. 25. -No. 7. -pp. 1501-1511.
  • Селяев В.П., Низина ТА., Балбалин А.В. Многофункциональные модификаторы це­ментных композитов на основе минеральных добавок и поликарбоксилатных пласти­фикаторов//Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. -2013. -Вып. 31 (50), Ч. 2. -С.156-163.
  • Низина ТА, Балыков А.С. Анализ комплексного влияния модифицирующих добавок и дисперсного армирования на физико-механические характеристики мелкозерни­стых бетонов//Региональная архитектура и строительство. -2015. -№ 4. -С. 25-32.
  • Низина ТА, Балыков А.С., Сарайкин А.С. Экспериментальные исследования дисперс­но-армированных мелкозернистых бетонов с полифункциональными модификатора­ми//УРАЛНИИПРОЕКТ РААСН. -2015. -№ 4. -С. 91-96.
  • Технологический регламент на проектирование и выполнение работ по гидроизоля­ции и антикоррозионной защите монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций. -2-е изд., перераб. и доп. -М., СРО «РСПППГ», 2008. -64 с.
  • Фаликман В.Р. Поликарбоксилатные гиперпластификаторы: вчера, сегодня, зав­тра//Популярное бетоноведение. -2009. -№ 2 (28). -С. 86-90.
  • Ушеров-Маршак А.В., Бабаевская Т.В., Марек Циак. Методологические аспекты со­временной технологии бетона//Бетон и железобетон. -2002. -№ 1. -С. 6-7.
  • Василик П.Г., Голубев И.В. Особенности применения поликарбоксилатных гиперпла­стификаторов Melflux®//Строительные материалы. -2003. -№ 9. -С. 24-26.
  • Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы те­ории и проектирования, технология, конструкции: Монография. -M.: Издательство ACB, 2004. -560 с.
  • Низина ТА., Пономарев А.Н., Балыков А.С. Мелкозернистые дисперсно-армирован­ные бетоны на основе комплексных модифицирующих добавок//Строительные ма­териалы. -2016. -№ 7. -С. 68-72.
  • Рабинович Ф.Н. Об уровнях дисперсного армирования бетонов//Известия Вузов. Строительство. -1981. -№ 11. -С. 30-36.
  • Чернышов Е.М., Коротких Д.Н. Повышение трещиностойкости цементного бетона при многоуровневом дисперсном армировании его структуры//Современные пробле­мы строительного материаловедения: Седьмые академические чтения РААСН. -Бел­город, 2001. -С. 587-598.
  • Гурьева ВА., Белова Т.К. Свойства цементных растворов, дисперсно армированных модифицированным микроволокном//Вестник Оренбургского государственного университета. -2015. -№ 13. -С. 124-127.
  • Пономарев А.Н. Высококачественные бетоны. Анализ возможностей и практика ис­пользования методов нанотехнологии//Инженерно-строительный журнал. -2009. -№ 6. -С. 25-33.
  • Гарькина И.А., Данилов А.М., Королев Е.В., Смирнов В.А. Преодоление неопределенно­стей целей в задаче многокритериальной оптимизации на примере разработки сверх­тяжелых бетонов для защиты от радиации//Строительные материалы. -2006. -№ 8. -С. 23-26.
  • Вознесенский ВА, Ляшенко Т.В., Довгань А.Д. Компромиссная многофакторная опти­мизация гарантированного качества шлакощелочных вяжущих (повышение прочно­сти и морозостойкости, минимизация расхода ресурсов)//Современное промышлен­ное и гражданское строительство. -T. 3, № 1. -2007. -С. 5-15.
  • Ляшенко Т.В. Области допустимых технологических решений в полном и локальных полях свойств композитов//Вник Одес. ДАБА. Одеса: Мто майстрiв. -2001. -Вип. 5. -C. 75-80.
  • Вознесенский ВА, Ляшенко Т.В., Иванов Я.П., Николов И.И. ЭВМ и оптимизация композиционных материалов. -Киев: Будивэльнык, 1989. -240 с.
  • Вознесенский В. А., Ляшенко Т.В. ЭС-модели в компьютерном строительном материа­ловедении. -Одесса: Астропринт, 2006. -116 с.
  • Низина ТА, Кисляков ПА. Оптимизация свойств эпоксидных композитов, модифи­цированных наночастицами//Строительные материалы. -2009. -№ 9. -С. 78-80.
  • Низина ТА., Балыков А.С., Макарова Л.В. Применение моделей «состав -свойство» для исследования свойств модифицированных дисперсно-армированных мелкозер­нистых бетонов//Вестник Белгородского государственного технологического уни­верситета им. В.Г. Шухова. -2016. -№ 12. -С. 15-21.
  • Низина ТА, Балыков А.С. Экспериментально-статистические модели свойств моди­фицированных дисперсно-армированных мелкозернистых бетонов//Инженерно­строительный журнал. -2016. -№ 2. -С. 13-25.
  • Ляшенко Т.В. Оптимизация наполнителей полиэфирных связующих на основе моде­лей нового класса: дис... канд. техн. наук. -Одесса, 1984. -236 с.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp