Модифицированный бетон

Цементный бетон третьего тысячелетия – модифицированный бетон. Одним из перспективных современных направлений в области получения таких бетонов, в том числе для искусственных сооружений, является применение комплексных добавок, включающих микрокремнезем. Работы кафедры в этом направлении начались с 80-х годов XX века.

Микрокремнезем (МК) представляет собой отход производства ферросилиция и содержит до 90% сферического аморфного диоксида кремния. Его удельная поверхность достигает 20 000 м2/кг. Различают наносилику и микросилику с диаметром частиц, соответственно, около 0,015 и 0,1 мкм. Для сравнения, зерна цемента имеют средний размер 10 мкм. Как добавка к бетону микрокремнезем впервые был применен в Норвегии при строительстве тоннеля в г. Осло в 1952 г. Сегодня лидерами по его использованию являются Норвегия, Канада, США и Германия.
Влияние температуры твердения на кинетику изменения прочности бетона
состав 1 – контрольный состав бетона;
t = +18−20 °С;
состав 2 – контрольный состав бетона с добавкой микрокремнезема + С-3;
t = +5 °С;
состав 3 – бетон с комплексной добавкой микрокремнезема +С-3 + сульфоалюминат Ca;
t = +5 °С
В этих странах его используют в порошкообразном состоянии, в виде шлама (при этом сам шлам может дополнительно содержать химические добавки) с соотношением микрокремнезем/вода, равным 1:1, и в уплотненном, например таблетированном, состоянии – для совместного размалывания с портландцементом с последующим введением химических добавок.

В России микрокремнезем стал применяться позднее. Чаще его вводят в виде добавки при приготовлении бетонной смеси.

Оптимальным является введение МК совместно с пластификаторами или суперпластификаторами и, в ряде случаев, – с воздухововлекающими добавками.

Это связано с тем, что повышенное содержание МК в бетоне отрицательно сказывается на реологических свойствах последнего.

Для получения максимально положительного эффекта при использовании МК необходимы равномерное распределение его частиц в бетоне, оптимальное количество суперпластификатора, правильный подбор состава бетона и параметров перемешивания бетонной смеси.

Влияние количества добавки микрокремнезёма на трещиностойкость бетона (28 суток)
МК уплотняет структуру бетона, взаимодействуя с гидроксидом кальция, способствует образованию низкоосновных гидросиликатов кальция и позволяет получать бетоны класса до В115, снижать расход вяжущего, уменьшать поперечное сечение элементов, увеличивать срок службы сооружений.

Особенностью механизма гидратации цемента с МК является эффект активации твердения бетона при низких положительных температурах (+5°C) и повышение трещиностойкости.

Таким образом, благодаря применению МК наряду с высокой прочностью бетон приобретает и такие ценные свойства, как повышенную водонепроницаемость, морозостойкость (при температуре до − 60°C), коррозионную стойкость, ударостойкость и т. д. Обычно процент введения МК составляет от 10 до 30% от массы вяжущего.

Оценивая зарубежный опыт, необходимо отметить, что комплексные модификаторы на основе МК широко и успешно применяются в мостостроении. Так, в провинциях Квебек и Онтарио (Канада), начиная с 1990 г., построен ряд мостов (среди них в 1995 году – 13-километровый мост, соединивший материковую часть Канады с одним из островов), прочность бетона у которых достигала 75–80 МПа. При этом в полной мере обеспечивались защита от воздействия на конструкции хлоридов и сульфатов и повышенная износостойкость в контакте с водой и льдом.

Бетон с МК находит применение не только при строительстве и ремонте автомобильных дорог и мостов, но и ввиду своей низкой проницаемости – устройстве очистных сооружений, изготовлении труб коллекторов и др.

К бетонам с комплексными модификаторами можно отнести и цементно-полимерные бетоны, которыми кафедра занимается начиная с 60-х годов прошлого века. В частности, в конструкциях дорожных одежд автодорожных мостов в составе модификаторов используют полиаминную смолу №89 с воздухововлекающими, газообразующими (СНВ, СДО, жидкостью 136-41) и тонкомолотыми минеральными добавками. В результате этого прочность в раннем возрасте (3–7 суток) увеличивается на 25–30%, морозостойкость – до F400-600, водонепроницаемость – до W14. Изготовленные с применением этой технологии конструкции находятся в эксплуатации более 30 лет, при полном отсутствии отказов по основным параметрам долговечности.

Смола №89 хорошо зарекомендовала себя и в сочетании с другими добавками, например, вводимой при изготовлении бетонной смеси сухой добавкой ЛНО-1, также предложенной кафедрой. Такое сочетание позволяет производить бетонирование в зимнее время при температуре до − 15–20°C, увеличивая трещиностойкость и водонепроницаемость бетона до W14-18.

Практика убедительно доказывает – вводя в состав бетонных смесей комплексные добавки, включающие МК или полимерные соединения, можно изменять в лучшую сторону многие свойства бетона.

Оставить комментарий

Мостовое полотно