На кафедре “Технология строительных материалов и деревообработка” Пензенского государственного университета архитектуры и строительства проводятся исследования по созданию реакционно-порошковых бетонов нового поколения [1-14]. В литературе мы не обнаружили работ по изучению морозостойкости реакционно-порошковых бетонов. Поэтому целью наших исследований является изучение и возможность существенного повышения морозостойкости окрашенных песчаных бетонов нового поколения на основе отходов камнедробления горных пород без воздухововлекающих добавок. Обзор отечественных и зарубежных источников литературы не позволил выявить результатов исследований прочности и морозостойкости архитектурно-декоративных порошково-активированных песчаных сверхвысокопрочных бетонов (АДБ), в том числе окрашенных. Поэтому нами осуществлены эксперименты по изучению морозостойкости окрашенного порошково-активированного бетона. Для проведения эксперимента была изготовлена серия образцов-кубов с размером ребра 100 мм. Состав бетона представлен белым цементом и известняковым дисперсным наполнителем, тонким известняковым песком фракции 0,16-0,63 мм и известняковым песком-заполнителем фракции 0,16-0,63 мм. Все компоненты получены из отходов камнедробления. Известняк фракции 0-5 мм. Дробимость известняка составляла Д1000. Для окрашивания бетона использовался железнокислый пигмент в количестве 5% от массы цемента. Использовали гиперпластификатор Melflux 5581 F. В/Т = 0,087. Бетонная смесь была самоуплотняющейся с расплывом конуса 32,8 см. Объемное содержание водно-дисперсной суспензии Vвд составляло 56%, содержание водно-дисперсно-тонкозернистой – 82% (при условном распределении всей воды затворения на каждую суспензию), содержание песка-заполнителя всего 18%.
Прочность на сжатие через 1 сутки испытания 88 МПа, прочность на изгиб – 12 МПа; через 28 суток прочность на сжатие – 144 МПа, а прочность на изгиб – 19,7 МПа, плотность – ρвл (1 сут) = 2454 кг/м3.
Определение морозостойкости проводили согласно ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости» по 3 ускоренной методике при насыщении образцов 5%-ым водным раствором хлорида натрия. Испытания осуществляли в независимой лаборатории производственного предприятия ООО «ПУС» (г. Пенза) в морозильной камере отечественного производства типа КТХ-14 при температуре -50°С по режиму: 8 часов замораживания ‒16 часов оттаивания.
Результаты эксперимента показывают, что после 1000 циклов «замораживания-оттаивания», вопреки ожиданиям, наблюдается прирост массы образцов без видимых деструктивных изменений. А это должно гарантировать прирост прочности. В этой связи было необходимым доказать отсутствие деструктивных процессов и изменение прочности. Нормированный предел прочности на сжатие исследуемого бетона после 28 суток твердения в нормально-влажностных условиях составлял 144 МПа, а к моменту окончания испытания на морозостойкость, контрольные образцы, хранившиеся в солевом растворе, имели прочность 154 МПа. После 1000 циклов замораживания-оттаивания прочность образцов бетона повысилась до 162 МПа, т.е. прирост прочности составил 5,5 %! Это подтверждает то, что конструктивные процессы структурообразования в высокоплотных, сверхвысокопрочных бетонах, бесспорно, продолжаются и в жестких условиях эксплуатации не только под воздействием расширения малого количества поглощенной воды при переходе ее в лед, но и в результате расшатывания структуры материала при знакопеременном температурном расширении-сжатии компонентов бетона с различными коэффициентами температурного расширения (3 гипотеза разрушения материала от мороза). Закономерно и то, что в таком бетоне имеется достаточное количество резервных пор без использования воздухововлекающих добавок, обязательно рекомендуемых к применению стандартами всех стран для дорожных бетонов старого поколения. В бетонах это количество пор может быть небольшим, но вполне достаточным для размещения выдавливаемой в них воды в количестве 10% от всей поглощенной воды. А водопоглощение разработанных бетонов чрезвычайно малое – 0,8-1,5% от массы, т.е. в 4-6 раз меньше, чем в бетонах старого поколения. Температурных напряжений и расшатывания структуры практически быть не должно, т.к. использована одна и та же горная порода для получения муки, тонкого песка и песка заполнителя. Таким образом, почти все компоненты различного размерного уровня имеют одинаковый коэффициент теплопроводности, за исключением цемента. А это дает основания утверждать, что морозостойкие бетоны являются также термостойкими, изготовленными преимущественно из одинаковых по природе компонентов.
Для разработанных архитектурно-декоративных порошково-активированных песчаных бетонов характерны не только рекордные показатели прочности и морозостойкости, но необычная картина разрушения образцов. Отмечается, что при нагрузке на кубический образец с ребром 100 мм, равной 162 т (рисунок), зафиксированной дисплеем пресса марки «Technotest KD 300/R серии 3363» производства Италии, происходит «взрывное» разрушение образца, с образованием большого количества пыли и разлетающихся осколков бетона.
Рисунок
Это свидетельствует о хрупкости бетона. Для архитектурно-декоративных бетонов сверхвысокая прочность не является основным критерием. Важна высокая средовая трещиностойкость от усадочных деформаций. А усадка исследуемого бетона чрезвычайно низкая – 0,3 мм/м. Что касается высокой хрупкости бетона, которую часто оценивают по отношению прочности на сжатие Rсж к прочности на осевое растяжение или к прочности на растяжение при изгибе Rи, то Rсж /Rи = 7. У бетона с Rсж = 50 МПа это отношение тоже АДБ 5% пигмента мы можем получить белые высокопрочные бетоны с аналогичной прочностью без микрокремнезема и тогда «восторжествует» технология порошковой активации мелкозернистых бетонов, в котором почти компоненты получены из огромных залежей отходов, которые «лежат на земле».
Работа выполнена при поддержке Стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики на 2013-2015 годы (СП-4621.2013.1) (Суздальцев О.В.).
Библиографический список
- Калашников В.И., Ерофеев В.Т., Мороз М.Н., Троянов И.Ю., Володин В.М., Суздальцев О.В. Наногидросиликатные технологии в производстве бетонов. Строительные материалы. 2014. № 5. С. 88-91.
- Мороз М.Н., Калашников В.И., Суздальцев О.В., Янин В.С. Высокопрочные декоративно-отделочные поверхностно-гидрофобизированные бетоны. Региональная архитектура и строительство. 2014. № 1. С. 18-23.
- Калашников В.И., Тараканов О.В., Белякова Е.А., Мороз М.Н. Новые направления использования зол ТЭЦ в порошково-активированных бетонах нового поколения. Региональная архитектура и строительство. 2013. № 3. С. 22-27.
- Калашников В.И. Промышленность нерудных строительных материалов и будущее бетонов. Строительные материалы. 2008. № 3. С. 20-23.
- Калашников В.И., Ананьев С.В. Высокопрочные и особовысокопрочные бетоны с дисперсным армированием. Строительные материалы. 2009. № 6. С. 59-61.
- Калашников В.И. Через рациональную реологию в будущее бетонов. Ч. 3. От высокопрочных и особовысокопрочных бетонов будущего к суперпластифицированным бетонам общего назначения настоящего. Технологии бетонов. 2008. № 1. С. 22.
- Калашников В.И. Основные принципы создания высокопрочных и особовысокопрочных бетонов. Популярное бетоноведение. 2008. № 3. С. 102.
- Калашников В.И., Тараканов О.В., Кузнецов Ю.С., Володин В.М., Белякова Е.А. Бетоны нового поколения на основе сухих тонкозернисто-порошковых смесей. Инженерно-строительный журнал. 2012. № 8 (34). С. 47-53.
- Калашников В.И. Как превратить бетоны старого поколения в высокоэффективные бетоны нового поколения. Бетон и железобетон. 2012. № 1. С. 82.
- Калашников В.И. Что такое порошково-активированный бетон нового поколения. Строительные материалы. 2012. № 10. С. 70-71.
- Калашников В.И., Борисов А.А., Поляков Л.Г., Крапчин В.Ю., Горбунова В.С. Современные представления об использовании тонкомолотых цементов и ВНВ в бетонах. Строительные материалы. 2000. № 7. С. 12-13.
- Калашников В.И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов. автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Воронеж, 1996.
- Калашников В.И. Расчет составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов. Строительные материалы. 2008. № 10. С. 4-6.
- Калашников В.И., Белякова Е.А., Тараканов О.В., Москвин Р.Н. Высокоэкономичный композиционный цемент с использованием золы-уноса. Региональная архитектура и строительство. 2014. № 1. С. 24-29.
Количество просмотров публикации: Please wait