Вопросы повышения непроницаемости фибробетонов на композиционном вяжущем

Автор: Лесовик В.С., Урханова Л.А., Федюк Р.С.

Журнал: Вестник Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления @vestnik-esstu

Статья в выпуске: 1 (58), 2016 года.

Бесплатный доступ

Разработано композиционное вяжущее, полученное путем совместного помола цемента (55%), золы кислого состава (40%) и известняка (5%) до удельной поверхности 550 м2 /кг, активностью 77,3 МПа. Установлено, что совместное влияние механохимической активации способствует увеличению пуццолановой активности кислых зол, оказывает каталитическое действие на реакционную активность поверхности золы и известняка. Выявлено, что добавки золы уноса и отходов дробления известняка в композиционное вяжущее при всех дозировках снижают водо- и газопроницаемость бетонов. Разработан состав фибробетона на композиционном вяжущем. При 1,6%-ном армировании стальной анкерной фиброй по объему удается получить максимальные физико-механические показатели фибробетона (Rсж=100,9 МПа). Выявлено, что разработанный бетон иммет эффективный коэффициент диффузии D, что позволяет обеспечить защиту помещений от токсических воздействий пенополистирола.

Еще

Цементный камень, композиционное вяжущее, нанодисперсная добавка, непроницаемость, пористость

Короткий адрес: https://sciup.org/142143164

IDR: 142143164

Текст научной статьи Вопросы повышения непроницаемости фибробетонов на композиционном вяжущем

Важнейшими задачами современности являются снижение энергоемкости получения эффективных строительных композитов, улучшение экологической обстановки, оптимизация системы «человек ‒ материал ‒ среда обитания».

Представляется необходимой оптимизация процессов структурообразования бетонных смесей за счет использования промышленных отходов, что позволит повысить прочностные характеристики и значительно снизить проницаемость композитов при возведении зданий и сооружений, контактирующих с сильно агрессивными средами, например, в инженерных подземных сооружениях, где необходима пониженная газо- и водопроницаемость.

5 Вестник ВСГУТУ . № 1 (58). 2016

Проблеме повышения плотности и прочности бетонов посвящено большое количество работ как российских [1, 2], так и зарубежных [3] ученых. Известно, что одним из способов повышения эксплуатационных характеристик бетонов, снижения параметров их проницаемости является использование высокоактивных добавок различного состава и генезиса как микро-, так и нанодисперсного уровня, которые способствуют оптимизации процессов струк-турообразования за счет инициирования формирования гидратных соединений [4].

Цель исследований ‒ повышение непроницаемости и прочностных характеристик фибробетона за счет использования композиционных вяжущих на сырьевых ресурсах Дальнего Востока, полученных путем совместного помола цемента, гиперпластификатора, золы уноса ТЭЦ и отсева дробления известняка.

Условия и методы исследований

В качестве компонента композиционного вяжущего применялись золы уноса крупнейших ТЭС Приморского края: Владивостокской ТЭЦ-2, Артемовской ТЭЦ.

Использование техногенного сырья в производстве строительных материалов способствует решению основных задач: энерго- и ресурсосбережению, утилизации отходов, улучшению экологической обстановки в регионах. Зола уноса ТЭС является эффективным сырьем для производства активных минеральных и тонкодисперсных добавок.

Оптимизация процессов структурообразования при гидратации компонентов композиционного вяжущего создает плотную структуру матрицы, что необходимо для создания композита для защиты от выделений пенополистирола. Это может быть реализовано при совместном помоле портландцемента, полифункциональных минеральных добавок и снижения водоцементного отношения бетонной смеси за счет применения гиперпластификаторов.

Для снижения водопотребности бетонной смеси производили выбор порошковых гиперпластификаторов из шести наиболее распространенных на дальневосточном рынке строительных материалов. Исследования показали, что достижение высоких значений расплыва конуса отмечается на сырьевой смеси вяжущего с применением гиперпластификатора PANTARHIT PC160 Plv (FM). Для дальнейших исследований были разработаны составы композиционных вяжущих с гиперпластификатором PANTARHIT PC160 Plv (FM) в количестве 0,3% при соотношении: вяжущее : песок = 1:3. Для определения оптимального количества компонентов в системе «цемент – зола – известняк» осуществляли их помол до удельной поверхности 600 м2/кг при различном соотношении (табл. 1). Для сравнения результатов исследований по подбору состава композиционного вяжущего было получено вяжущее низкой водопотребности – ВНВ100.

Установлена положительная динамика роста прочности композиционного вяжущего при совместном влиянии мелкодисперсных составляющих золы, отсева дробления известняка и гиперпластификатора с максимальным повышением активности вяжущего на 62%.

Таблица 1

Составы и свойства композиционных вяжущих

Содержание цемента, мас. %	Зола унос, мас. %		Известняк, мас. %	Предел прочности при сжатии, МПа
Содержание цемента, мас. %	Владивостокская ТЭЦ-2	Артемовская ТЭЦ	Известняк, мас. %	3 cут	7 сут	28 сут
100	–	–	–	17	32,5	43,5
30	–	50	20	30,2	40,1	50,4
35	45	–	20	34,2	43,1	53,2
40	–	45	15	36,6	48,2	56,6
45	45	–	10	39,2	50,1	59,2
50	–	40	10	45,1	54,9	65,8
55	40	–	5	47,2	54,1	70,2
100 (ВНВ)	–	–	–	60,3	81	103,2

С целью определения оптимального размера частиц композиционного вяжущего был произведен совместный помол цемента с гиперпластификатором, золой и отсевом дробления известняка (состав 7, табл. 1) до различной удельной поверхности: 500, 550, 600, 700, 800, 900 м2/кг (табл. 2).

Таблица 2

Активность композиционного вяжущего в зависимости от удельной поверхности

Твердение, сут	Удельная поверхность композиционного вяжущего S уд , м ² /кг
Твердение, сут	500	550	600	700	800	900
3	46,1	47,4	47,2	46,0	45,6	45,5
7	50,3	54,2	54,1	49,1	48,6	48,4
28	68,1	77,3	70,2	65,8	55,0	65,0

Установлено, что удельная поверхность вяжущего S уд 550-600 м²/кг является оптимальной. Повышение S уд сверх этих значений не приводит к дальнейшему существенному повышению прочности. Следует отметить сокращение сроков схватывания вяжущего до 35-40 мин за счет интенсификации процесса его гидратации при влиянии высокоактивных составляющих композита [5-7].

Исследование физико-механических свойств мелкозернистого бетона показало, что применение композиционного вяжущего, полученного путем совместного помола цемента, золы уноса, отсевов дробления известняка и гиперпластификатора, позволило повысить предел прочности при сжатии мелкозернистого бетона на 21% при сокращении практически в 2 раза доли цемента. В разработанном бетоне существенно выше, чем у контрольных образцов, призменная прочность и модуль упругости (табл. 3).

Таблица 3 Физико-механические характеристики мелкозернистого бетона в зависимости от состава вяжущего

сЗ m н о 5	Расход материалов на 1 м ³							о о 2 С	Предел прочности при сжатии, МПа	Призменная прочность, МПа	S
	Вяжущее, кг				1 о CD ^ ю g и Я Я - ч ® я о §	о CD С	сз' о m
	я S	сЗ Ч О со	W н со К	с	1 о CD ^ ю g и Я Я - ч ® я о §	о CD С	сз' о m
1*	550	-	-	rq	1000	623	220	rq	107,5	86,3	61,2
2	278	235	37				330		83,7	59,5	43,8
3	265	246	39				334		84,2	60,3	44,5
4	247	257	46				337		76,3	55,2	40,9
5	234	268	48				343		75,2	55,0	40,8
6	220	278	52				348		75,0	54,9	40,8
7**	550	-	-				340		63,1	42,3	36,2

Список литературы Вопросы повышения непроницаемости фибробетонов на композиционном вяжущем

Чернышов Е.М. Структурная неоднородность строительных композитов: вопросы материаловедческого обобщения и развития теории (ч. 2)//Российская академия архитектуры и строительных наук. Вестник отделения строительных наук. Вып. 15. -М.; Орел; Курск, 2011. -С. 223-239.
Николаенко Е.А. Пуццолановый портландцемент с повышенными прочностными свойствами//Вестник ВСГУТУ. -2014. -№ 3 (48). -С. 63-69.
Laurent P. Granger. Effect of Composition on Basic Creep of Concrete and Cement Paste//Journal Of Engineering Mechanics. -1995, November. -P. 1261-1270.
Урханова Л.А., Хардаев П.К., Архинчеева Н.В. и др. Влияние микродобавок кремнезема на свойства цементного камня и бетона//Вестник ВСГУТУ. -2014. -№ 5 (50). -С. 34-38.
Шумков А.И. Формирование и оптимизация макроструктуры тяжелого бетона//Технологии бетонов. -2008. -№ 7. -С. 52-53.
Хархардин А.Н. Модели потенциалов и сил//Известия вузов. -2011. -№ 2. -С. 117-126.
Хархардин А.Н. Структурная топология дисперсных систем взаимодействующих микро-и наночастиц//Известия вузов. -2011. -№ 5. -С. 119-125.
Хархардин А.Н., Топчиев А.И. Тяжелый бетон с плотным структурным каркасом заполнителя//Известия высших учебных заведений. Строительство. -2001. -№ 4. -С. 54.
Shurcliff W.A. Super solar houses -Saunders’s 100% solar, low-cost designs. -Brick House Publishing Company, 1983. -118 p.

Еще

Статья научная