• 8 (499) 677-50-76

    Телефоны в Москве:    

    8(499)677-50-76 8(915)471-04-01

     

    e-mail:

    Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

    Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

    Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.         

БЕТОНЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ч.2

УДК 691.31:678.06

В.И. Калашников,

С.В. Ананьев,

И.Ю. троянов,

А.В. Хвастунов,

М.Н. Мороз

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

 

Бетоны нового поколения с низким удельным расходом цемента

 на единицу прочности

2. Пластифицированные высокопрочные и особовысокопрочные бетоны

 с оптимизированной реологической матрицей.

 

В первой части статьи были приведены примеры получения бетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности, находящимся в пределах от 3,57 до 4,5 кг/МПа. При  этом максимальная прочность на сжатие 66 МПа была получена при низком фактическом расходе цемента 236 кг/м3 и удельном  - 3,57 кг/МПа. Необходимо было установить – сохранятся ли столь низкие удельные расходы цемента у бетонов с прочностью  100 МПа и более при оптимальных соотношениях компонентов к портландцементу и реологических критериев.

Известно, что при сооружении монолитных конструкций из высокопрочных бетонов на строительстве комплекса Федерация в г.Москве [1] использовался портландцемент ПЦ М 500 ДО с расходом его 480-550 кг/м3. Бетонная смесь имела осадку конуса 24-25 см. В качестве модификатора использовались модификаторы бетона МБ-01, МБ-30С и МБ-50С в количестве от 60 до 110 кг/м3.. Содержание их от массы цемента, преимущественно, составляло 18-22%. Прочность бетона варьировали от 87 до 106 МПа. Удельный расход цемента на единицу прочности по 7-ми составам был 5,4; 5,1; 4,7; 4,8; 5,5; 5,0 и 5,3 кг/МПа (табл.1, стр. 4 ). Это очень низкие расходы портландцемента, если учесть, что некоторые бетонные смеси приближались к первому классу самоуплотняющихся смесей SF-1 по американским правилам «EGSelfcompactingconcrete».

Минимальный удельный расход цемента на единицу прочности фибробетона, равный 3,66-4,06 кг/МПа, был достигнут при расходе цемента 630 кг/м3 в работе SchmidtM. и др. [2]. Бетонная смесь при этом была самоуплотняющейся.

Таким образом, трансформация самоуплотняющихся смесей в полупластичные и пластичные марок П-1÷П-3, с сокращением воды и портландцемента, приведет к повышению прочности и снижению расхода. Но уменьшение расхода воды и портландцемента необходимо компенсировать в объеме бетона либо щебнем, либо песком, что может существенно изменить реотехнологические свойства бетонной смеси. Так, снижение расхода портландцемента с 550 до 400 кг должно быть скомпенсировано добавлением гранитного щебня или песка в количестве 130 кг.

Наиболее оптимальный прием, используемый нами – добавление в бетонную смесь каменной муки и очень мелкого песка в большем количестве с уменьшением доли среднего или крупного песка.

Такая концепция была реализована нами для получения бетонов с прочностью более 100 МПа.

Для экспериментов использовался Вольский ПЦ М500 ДО активностью 48,9 МПа. Он был перемешан в шаровой мельнице с сухим гиперпластификатором (ЦДС). Применялись молотый кварцевый песок с Sуд=3300 и 3470 см2/г, очень мелкий кварцевый песок фракции 0,1-0,63 мм и микрокремнезем Новокузнецкого завода.

Топологические параметры для оптимизации реологической матрицы были рассчитаны по нашей формуле, используемой  для самоуплотняющихся реакционно-порошковых бетонов, с той лишь разницей, что долю цемента мы заменили молотым песком той же дисперсности.

В качестве мелкого заполнителя использовали средний Ачинский песок  фр. 0-5 мм и диабазовый щебень фр. 5-10 мм. Диабазовый щебень имел в своем составе 62% лещадных и игольчастых зерен.

Образцы твердели во влажностных условиях при температуре 20+3оС. Результаты испытаний представлены в таблице. На бетоне с меньшим расходом цемента – 390 кг/м3 получен более экономичный бетон с самым малым удельным расходом цемента – 3,48 кг/МПа. Важно, что содержание микрокремнезема в бетонах не превышало 7% от массы портландцемента. Осадка конуса смеси была 12-14 см. Это свидетельствует о том, что топологические параметры были выбраны правильно, а реологические матрицы обеспечили свободное перемещение частиц крупного песка и щебня в бетонной смеси.

Необходимо отметить, что реологическая матрица бетона второго состава не является достаточно оптимальной. Это связано с тем, что расход цемента по  сравнению с первым составом увеличился на 90 кг/м3, а прирост прочности составил всего 8 МПа. Удельный расход цемента на единицу прочности - 11 кг/МПа (90:8) чрезвычайно высок. Ожидаемый прирост прочности у второго состава должен быть не менее 30-40 МПа. Необходимо осуществить математическое планирование экспериментов для выявления оптимума. Тем не менее, с низкими расходами портландцемента получены высокопрочные бетоны слитной структуры. Водопоглощение их за трое суток не превышало 2,8-3,0% по массе. Усадочные деформации за 3 месяца при относительной влажности воздуха 60+5% находились в пределах 0,259-0,287 мм/м.

С уверенностью можно утверждать, что именно такие бетоны с высокопрочной матрицей необходимы для изготовления фибробетонов. Именно такие бетоны требуют наномодифицирования, а не цементный камень или «жирные» цементно-песчаные бетоны состава 1:2 (и подобные им), не бетоны марок М200-М500. Но во многих научных и рекламных публикациях говорится о необходимости наномодифицирования таких цементных систем и малопрочных бетонов.


Таблица

Прочностные показатели, рецептурные и реологические критерии высокопрочных бетонов

Состав

Расход,

кг/м3

Абсолютн.

объем

компонентов, л

В/Ц

В/Т

консист.

ρ

кг/м3

Прочность, МПа при сжатии/при изгибе,

через (сут)

Ц/R

кг/МПа

1

3

7

28

Состав 1

ПЦ Вольский, ЦДС с 0,75 % Melflux 2641

390

126

0,46

2473

26

25,2

54,5

7,1

72,0

9,0

112,6

11,0

3,48

Молотый песок (Пм) Sуд=3300 см2

290

109

0,077

 

Очень мелкий кварцевый песок (Пом) фр. 0,16-0,63 мм

396

149

ОК 12-14 см

 

Соотношение компонентов и реологические критерии

Микрокремнезем Новокузнецкий (МК) – 6,7% от массы ПЦ

26

11,3

   

ПМ

Ц

Пом

Ц

ПЗ

Ц

Щ

Ц

     

Песок Ачинский (карьер №2.4) (П3), средний (г.Красноярск)

415

157

   

0,74

1,01

1,09

2,08

2,81

3,55

2,65

Щебень диабазовый (Щ) фр.5-10 мм

810

280

   

Вода

179

179

   

Состав

Расход,

кг/м3

Абсолютн.

объем

компонентов, л

В/Ц

В/Т

консист.

ρ

кг/м3

Прочность, МПа при сжатии/при изгибе,

через (сут)

Ц/R

кг/МПа

2

3

7

28

 

Состав 2

ПЦ Вольский, ЦДС с 0,9 Melflux 1641

480

155,0

 

2530

47,1

5,9

72,1

9,3

93,5

12,1

120

15,1

4,0

Молотый песок (Пм) Sуд=3470 см2

260

98,0

   

Соотношение компонентов и реологические критерии

Очень мелкий кварцевый песок (Пом) фр. 0,16-0,63 мм

485

183,0

0,327

 

ПМ

Ц

Пом

Ц

ПЗ

Ц

Щ

Ц

     

Микрокремнезем Новокузнецкий (МК) -7,3% от массы ПЦ

35

22,6

0,066

 

0,54

1,01

0,63

1,67

1,95

5,44

2,72

Песок Ачинский (П3), средний (г.Красноярск)

300

111,0

Ж=15-20 сек

 

Щебень диабазовый (Щ) фр.5-10 мм

800

276,0

                 

Вода

157

157

                 
                                           


Библиографический список

  1. Капириелов С.С., Травуш В.И., Карпенко Н.И., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Модифицированные высокопрочные бетоны классов В80 и В90 в монолитных конструкциях // Строительные материалы, Москва, 2008, №3. С.9-13.
  2. Schmidt M., Fehling E., Teichman Th., Bunjek., Borneman R. Ultra-Hochfester Beton: Perspektive fur die Betonfertigteiling industrial.// Betonwerk+Fertigtal-Technik. – 2003, – №3. S.16-29., Tabl-Bibliogr: 18. Ref (нем. анг).
 

Корзина

Итоговая сумма:   0.00 Руб
В корзину

Отложенные

0 Товары - 0.00 Руб
Перейти в отложенные

Обратный звонок

Напишите свое имя и номер телефона и мы с радостью перезвоним Вам.

Яндекс цитирования Яндекс.Метрика