ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Строительное материаловедение

Применение расширяющихся цементов для набрызгбетона в тоннельном строительстве

  • Харченко Алексей Игоревич - Ингеострой
  • Харченко Алексей Игоревич - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Алексеев Вячеслав Александрович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Баженова Софья Ильдаровна - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2019.11.1438-1448
Страницы: 1438-1448
Введение. Обоснована актуальность проблемы, связанной с получением эффективных мелкозернистых бетонов (МЗБ), обладающих повышенной трещиностойкостью, непроницаемостью и долговечностью для тоннельного строительства. С этой целью предусмотрено применение расширяющихся цементов (РЦ). Материалы и методы. Использованы различные виды расширяющихся компонентов в составе композиционного вяжущего. В качестве базового портландцемента принят портландцемент ПЦ 500 Д0. Исследование процессов гидратации и структурообразования при твердении РЦ и бетонов на их основе выполнялось с помощью комплекса физико-химических методов. Оценка строительно-технических свойств МЗБ на композиционном вяжущем осуществлялась с применением стандартных методов исследования. Результаты. Приведены результаты анализа влияния вида и количества расширяющихся компонентов на величины показателей прочности и объемных деформаций бетонов, используемых при строительстве тоннельных сооружений. Показано улучшение физико-механических, технологических и эксплуатационных характеристик набрызгбетона. Установлены общие закономерности влияния расширяющихся добавок (РД) на свойства МЗБ, предложена классификация расширяющихся цементов для решения различных задач при строительстве тоннельных сооружений. Выводы. Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность применения РД в качестве активного компонента в составе композиционного вяжущего для набрызгбетона при строительстве тоннельных сооружений, определено общее повышение технических показателей бетонной смеси и бетонов. Предложена классификация РЦ, обладающих разной степенью расширения при гидратации, для решения различных строительных задач. Замена обычного портландцемента на РЦ для бетонов подземных конструкций, применяемых в тоннельном строительстве, позволяет существенно повысить их эксплуатационную надежность.
  • расширяющееся вяжущее;
  • деформации цементного камня;
  • набрызгбетон;
  • мелкозернистый бетон;
  • структурообразование бетона;
  • микронаполнитель;
Литература
  1. Bazhenov Y.M., Erofeev V.T., Rimshin V.I., Markov S.V., Kurbatov V.L. Changes in the topology of a concrete porous space in interactions with the external medium // Engineering Solid Mechanics. 2016. Vol. 4. Pp. 219–225. DOI: 10.5267/j.esm.2016.5.001
  2. Bakhrakh A., Solodov A., Larsen O., Naruts V., Aleksandrova O., Bulgakov B. SCC with high volume of fly ash content // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 106. P. 03016. DOI: 10.1051/matecconf/201710603016
  3. Bloodworth A., Su J. Numerical analysis and capacity evaluation of composite sprayed concrete lined tunnels // Underground Space. 2018. Vol. 3. Issue 2. Pp. 87–108. DOI: 10.1016/j.undsp.2017.12.001
  4. Харченко И.Я., Харченко А.И., Алексеев В.А., Баженов Д.А. Применение расширяющихся цементов для фибронабрызгбетона при строительстве подземных сооружений // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 3 (102). С. 334–340. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.3.334-340
  5. Galobardes I., Cavalaro S.H., Goodier C.I., Austin S., Rueda A. Maturity method to predict the evolution of the properties of sprayed concrete // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 79.  Pp. 357–369. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.12.038
  6. Cao Q., Ma Z.J. Structural behavior of FRP enclosed shrinkage-compensating concrete (SHCC) beams made with different expansive agents // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 75. Pp. 450–457. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.11.045
  7. Yu H., Wu L., Liu W.V., Pourrahimian Y. Effects of fibers on expansive shotcrete mixtures consisting of calcium sulfoaluminate cement, ordinary Portland cement, and calcium sulfate // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 10. Issue 2. Pp. 212–221. DOI: 10.1016/j.jrmge.2017.12.001
  8. Тараканов О.В. Повышение эффективности комплексных добавок в технологии бетонов // Образование и наука в современном мире. Инновации. 2017. № 3 (10). С. 244–250.
  9. Тараканов О.В. О влиянии комплексных органо-минеральных добавок на процессы раннего структурообразования цементных систем // Образование и наука в современном мире. Инновации. 2017. № 3 (10). С. 250–256.
  10. Лам Т.В., Булгаков Б.И., Александрова О.В., Ларсен О.А., Хунг Н.С., Куанг Н.Д.В. Определение деформации мелкозернистого бетона в жидкой сульфатной среде // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 8. С. 82–86.
  11. Зорин Д.А. Применение расширяющихся цементов на основе сульфоферрита кальция в строительстве // Техника и технология силикатов. 2019. Т. 26. № 1. С. 21–25.
  12. Alekseev V.A., Bazhenov Yu.M., Bazhenova S.I., Bazhenova O.Yu., Golovashchenko N.A., Mironchuk N.S. Modified binder for sprayed concrete // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2018. № 5 (1005). С. 18–19.
  13. Chartschenko I.J., Volke K., Stark J. Use of fly ash from brown coal for the production of expensive composit-cements // 10th Intern. Coal Ash Symposium, January 1993, Orlando, (Florida, USA). 1993. Vol. 6. Pp. 142–154.
  14. Choi H., Choi H., Lim M., Noguchi T., Kitagaki R. Modeling of volume changes of concrete mixed with expansive additives // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 75. Pp. 266–274. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.11.003
  15. Charschenko I., Stark J. Control of Structure formation in expansive cements and in concretes containing these cements — Las Vegas, Second CANMET // ACI Intern. Symposium of Advances in Concrete Technology. 1999. Pp. 62–71.
  16. Adamtsevich A., Pustovgar A. Effect of modifying admixtures on the cement system hydration kinetics // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 725–726. Pp. 487–492. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.725-726.487
  17. Alekseev V., Harchenko I., Harchenko A., Bazhenova S. About the influence of hardening conditions on the structure and properties of expansive concretes // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 193. P. 03025. DOI: 10.1051/matecconf/201819303025
  18. Apih T., Lahajnar G., Sepe A., Blinc R., Milia F., Cvelbar R. et al. Proton spin–lattice relaxation study of the hydration of self-stressed expansive cement // Cement and Concrete Research. 2001. Vol. 31. Issue 2. Pp. 263–269. DOI: 10.1016/S0008-8846(00)00460-9
  19. Kharchenko I., Panchenko A., Kharchenko A., Alekseev V. Modeling of structuring processes at hardening of expanding cements and concretes on their basis // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 196. P. 04035. DOI: 10.1051/matecconf/201819604035
  20. Carballosa P., García Calvo J.L., Revuelta D., Sánchez J.J., Gutiérrez J.P. Influence of cement and expansive additive types in the performance of self-stressing and self-compacting concretes for structural elements // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 93. Pp. 223–229. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.05.113
  21. Алексеев В.А., Баженов Ю.М., Баженова С.И., Баженова О.Ю., Бисембаев Р.С., Мирончук Н.С. Добавки с самостоятельной гидравлической активностью для набрызгбетона // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2018. № 8 (1008). С. 61–63.
  22. Алексеев В.А., Харченко А.И., Соловьев В.Г., Никоноров Р.Н. Набрызгбетон в шахтном строительстве // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 7 (106). С. 780–787. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.7.780-787
  23. Елсуфьева М.С., Соловьев В.Г., Бурьянов А.Ф. Применение расширяющихся добавок в сталефибробетоне // Строительные материалы. 2014. № 8. С. 60–63.
  24. Ghahremannejad M., Mahdavi M., Saleh A.E., Abhaee S., Abolmaali A. Experimental investigation and identification of single and multiple cracks in synthetic fiber concrete beams // Case Studies in Construction Materials. 2018. Vol. 9. P. e00182. DOI: 10.1016/j.cscm.2018.e00182
  25. Sengul O. Mechanical properties of slurry infiltrated fiber concrete produced with waste steel fibers // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 186. Pp. 1082–1091. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.08.042
  26. Liu Y.W., Cho S.W. Study on application of fiber-reinforced concrete in sluice gates // Construction & Building Materials. 2018. Vol. 176. Pp. 737–746. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.05.004
  27. Nurtdinov M., Solovyev V., Panchenko A. Influence of composite fibers on the properties of heavy concrete // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 86. P. 04026. DOI: 10.1051/matecconf/20168604026
  28. Wyrzykowski M., Terrasi G., Lura P. Expansive high-performance concrete for chemical-prestress applications // Cement and Concrete Research. 2018. Vol. 107. Pp. 275–283. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.02.018
  29. García Calvo J.L., Revuelta D., Carballosa P., Gutiérrez J.P. Comparison between the performance of expansive SCC and expansive conventional concretes in different expansion and curing conditions // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 136. Pp. 277–285. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.039
  30. Semianiuk V., Tur V., Herrador M.F., Paredes M.G. Early age strains and self-stresses of expansive concrete members under uniaxial restraint conditions // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 131. Pp. 39–49. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.11.008
  31. Choi H., Lim M., Kitagaki R., Noguchi T., Kim G. Restrained shrinkage behavior of expansive mortar at early ages // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 84. Pp. 468–476. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.03.075
  32. Higuchi T., Eguchi M., Morioka M., Sakai E. Hydration and properties of expansive additive treated high temperature carbonation // Cement and Concrete Research. 2014. Vol. 64. Pp. 11–16. DOI: 10.1016/j.cemconres.2014.06.001
СКАЧАТЬ (RUS)