Тонкозернистый порошковый дисперсноармированный бетон (стр. 2 )

2. Для достижения высокой прочности необходимо использовать цементы, хорошо сочетающимися с суперпластификатором С-3. При этом композиционное вяжущее должно быть приготовлено совместным домолом компонентов с сухим порошком С-3 для получения ВНВ.

3. При введении суперпластификатора с водой затворения необходимо использовать высокоскоростные смесители специальной конструкции с возможностью удаления воздуха.

4. Расплыв бетонной смеси должен находиться в пределах 26-30 см при низких водотвердых отношениях от 0,105-0,115 (В/Ц = 0,315-0,345).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1., Иванов реологических изменений цементных композиций под действием ионностабилизирующих пластификаторов//Сб. трудов «Технологическая механика бетона»: – Рига:РПИ,1984. – с.103-118.

2.Калашников пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов.//Диссертация на соискание степени доктора технических наук в форме научного доклада.–Воронеж,1996, 89 с.

3. Richard P., Cheurezy position of reactive Powder Concrete. Skientific Division Bougies. //Cement and Concrete reseach, Vol.25. No 7, pp.1501-1511, 1995.

4.Dallaire E., Bonnean O., Lachemi M., Aitsin P.-C. Mechanical Behavior of Consined Reactive Powder Concrete.//American Sosiete of Civil Engineers Materials Engineers Materials Engineering Conference. Washington. DC. Noveber. 1966, Vol.1, pp. 555-563.

УДК 691. 217: 661.3

, д-р техн. наук, профессор; , инженер,

, канд. техн. наук, доцент,  , инженер

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

ВЫСОКОГИДРОФОБНЫЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ

МАЛОШЛАКОВЫЕ МЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ БЕТОНЫ 

С  НАПОЛНИТЕЛЯМИ ИЗ НЕСКОЛЬКИХ ГОРНЫХ ПОРОД

Новые позитивные результаты в области создания особовысокопрочных, безобжиговых, низкощелочных, бесцементных и безшлаковых материалов из осадочных и вулканических горных пород, получены в последние годы на кафедре «Технология бетонов, керамики и вяжущих» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства [1,2]. Предпосылкой к выявлению твердеющих систем на основе горных пород, щелочей и модифицирующих добавок послужили экспериментальные результаты по получению малошлаковых вяжущих из горных пород [3,4].

Нами установлено, что оптимальное соотношение основного активного компонента по отношению к породе в минеральношлаковом вяжущем (МШВ) составляет 60:40. Многие регионы России не имеют металлургических заводов, поэтомуставилась задача уменьшить основные расходы на транспортировку доменных металлургических шлаков из других регионов, снизить долю шлака в композиционном вяжущем до 25-30% и оценить физико-технические свойства таких малошлаковых вяжущих.

В отличие от доменного шлака – основного твердеющего компонента смешанного вяжущего – но не столь широко распространенного, отходы горных пород различного генетического происхождения имеются во многих регионах. Огромное количество горных пород содержится в отвалах, которые ежегодно в мире пополняются на 100 млр. тонн. Эти породы требуют глубоких исследований с целью оценки их реакционной активности со шлаками, щелочами, щелочными солями в композиционных вяжущих. Способны ли они образовывать в таких смесях твердеющие структуры не только при воздействии высоких температур (150-350°С), но и при нормально-влажностных режимах твердения?

При уменьшении доли шлака до 25-30% физико-технические свойства таких новых малошлаковых геовяжущих и бетонов на их основе отличаются от свойств, высокопрочных минеральношлаковых вяжущих, разработанных в ПГУАС, при оптимальном соотношении «шлак:горная порода» – «60:40». Немаловажной является задача оценки долговечности геошлаковых вяжущих, в частности, водостойкости, трещиностойкости и морозостойкости.

Основным недостатком МШВ при пониженном содержании в нем активного компонента, является повышенное водопоглощение и низкий коэффициент водостойкости, не превышающий 0,55-0,65 в зависимости от вида породы, что не позволяет отнести такие минеральношлаковые вяжущие к достаточно водостойким системам. Учитывая неадекватное отношение к щелочам и к шлаку различных природных минералов, необходимо было расширить диапазон пород и исследовать тройные минерально-шлаковые системы, в которых в качестве компонентов вяжущего использовались две или три разновидности пород.

Для определения реакционной активности таких смешанных вяжущих были выбраны породы различного происхождения: глауконитовые и кремнеземистые песчаники (Пензенского месторождения) и граниты. Породы подвергали дроблению и последующему помолу до состояния дисперсного порошка. Удельная поверхность (по прибору ПСХ-2) для глауконита составляла – 1300 м2/кг, песчаника –300 м2/кг и для гранита – 410 м2/кг.

При исследовании процесса твердения данных пород в индивидуальном виде при затворении их 6%-ым раствором щелочи NaOH, нами было установлено, что только одна из них – порода магматического происхождения обладает низкой реакционной активностью со щелочами. Также установлено, что и воздействие сухого прогрева при t = 150°С незначительно повышает прочность гранито-щелочного вяжущего. Все остальные породы: глауконитовые и кремнеземистые песчаники и халцедоны проявляют высокую активность при воздействии температуры. В связи с полученными результатами, нами были использованы граниты как малоактивная горная порода в качестве тонкодисперсного наполнителя в системе комплексных композиционных вяжущих «гранит:шлак:глауконит» и «гранит:шлак:песчаник». Процентное массовое соотношение компонентов в таком геошлаковом вяжущем составляет – «60:24:16», соответственно.

В качестве мелкого заполнителя использовали Сурский песок. В мелкозернистом бетоне соотношение между композиционным геовяжущим и заполнителем составляло – 1:1,5. В качестве активизатора твердения системы применялась щелочь NaOH в количестве 3% от массы вяжущего при влажности смеси 8%. Образцы-балочки с размерами 40Ч40Ч160 (мм) изготавливались методом прессования при давлении 25 МПа.

Для повышения водостойкости мелкозернистых бетонов на геошлаковых вяжущих при длительном экспонировании образцов в воде и повышения коэффициента длительной водостойкости использовались: для структурной гидрофобизации – гидрофобизатор стеарат кальция [Са(С18Н35О2)2], вводимый непосредственно в тело бетона при его дозировке 2,5% от массы геовяжущего; для поверхностной гидрофобизации –

гидрофобизирующая жидкость «АКВАФРИ S -100», представляющая собой смесь силанов и силоксанов и гидрофобизатор – лак «ВВМ-М-7».

Поверхностная пропитка испытуемых образцов осуществлялась следующим образом: балочки перед пропиткой обезвоживались в эксикаторе над хлоридом кальция при влажности W = 5-10% до стабилизации массы. Поверхностная пропитка лаком «ВВМ-М-7» производилась методом распыления пульверизатором в 2 слоя; гидрофобизирующую жидкость «АКВАФРИ S-100» разводили водой до соотношения 1:4 и пропитывали методом погружения в ванночку на 10 минут. После пропитки образцы хранили в нормально-влажностных условиях до подсыхания пропитанного слоя и определяли кинетику водопоглощения по массе (по ГОСТ 12730.3-78) и кинетику капиллярного подсоса.

Капиллярный подсос бетона определяли в соответствии с ЕN 1015–18:2002 на балочках того же размера, установленных в воду вертикально на глубину 7 мм. В ходе эксперимента производили наблюдение за высотой подъема воды по перемещению границы смачивания образцов.

Рис.1. Кинетика водопоглощения гидрофобизированных ГтШГлП (а) и ГтШПП (б)  бетонов

Рис.2. Кинетика капиллярного подсоса гидрофобизированных ГтШГлП (а) и ГтШПП (б) бетонов

На рис 1 (а;б). показана кинетика водопоглощения песчанистого бетона на гранитошлакоглауконитовом (ГтШГлП) и гранитошлакопесчаниковом (ГтШПП) вяжущих. Сравнивая кинетические кривые капиллярного водонасыщения двух бетонов, отмечается адекватность гидрофобного действия, как стеарата кальция, так и пропитывающих жидкостей: кривые водопоглощения бетонов ГтШГлП и ГтШПАП, гидрофобизированные жидкостью «АКВАФРИ S-100» почти симбатны при наложении их на один график. Так же близки значения водопоглощения в этих двух бетонах, пропитанных лаком «ВВМ-М-7». Различный характер кривых водопоглощения бетонов со стеаратом кальция и бетонов, пропитанных жидкостью с поверхности, определяется различными механизмами гидрофобизации. Эффективность объемной (структурной) гидрофобизации стеаратами, особенно при длительном нахождении в воде, невысока. Через 10-200 суток экспонирования в воде уменьшение водопоглощения по сравнению с контрольным, не превышает 10-15%.

В этом случае, по нашему мнению, проявляется кольматационный механизм гидрофобизации. Более крупные частицы порошка перекрывают капиллярные каналы, а мелкие могут вклиниваться в стенки капилляров.

Эффективность пропитки бетонов гидрофобизирующими жидкостями, очень высокая. В начальные сроки (до 17 часов) экспонирования в воде образцов-бетонов, пропитанных гидрофобизирующей жидкостью – лаком «ВВМ-М-7», миграция воды в поры бетона практически отсутствовала. Однако через 15-17 часов водоупорные свойства снижаются, водопоглощение усиливается на значительном временном интервале и стабилизируется к 100-200 суткам на одном уровне (5,8%), но стабилизационный уровень наступает значительно раньше (через 12 суток), а значение его ниже (3,8-4,2%)

Более эффективной гидрофобизирующей жидкостью для таких бетонов при более длительном выдерживании в воде является «АКВАФРИ S-100». Хотя в начальные сроки эффективность гидрофобизации уступает лаку «ВВМ-М-7». Водопоглощение по массе гидрофобизированного бетона этой жидкостью на ГтШГл и ГтШП вяжущих в поздние сроки (через 200 суток) стабилизируется на одном уровне и снижается в 2,2 раза по сравнению с контрольным.