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



Строительное материаловедение

К проблеме формирования дисперсного состава и свойств высокопрочного бетона

  • Величко Евгений Георгиевич - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Шумилина Юлия Сергеевна - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2020.2.235-243
Страницы: 235-243
Введение. Существенными недостатками высокопрочных бетонов, применяемых в настоящее время, являются высокий абсолютный расход вяжущего вещества, а также низкий удельный расход его на единицу прочности. Многокомпонентность с целью многоуровневой оптимизации дисперсного состава относится к основным методам производства высокопрочных бетонов с минимальным содержанием портландцемента и высокими физико-механическими показателями. Получение таких бетонов может быть связано с созданием плотной высоконаполненной твердой фазы упаковки составляющих компонентов на различных структурных уровнях и низкого водоцементного отношения. Материалы и методы. Для изучения свойств и структуры бетона использовались две фракции мелкого заполнителя, гранитно-габбровый щебень фракции 5–10 мм, портландцемент класса ЦЕМ I 42,5Н, тонкодисперсный доменный гранулированный шлак, метакаолин, микрокремнезем, высокодисперсная фракция цемента, суперпластификатор Glenium 430 и высоковалентный ускоритель твердения. Форма и размер дисперсных частиц компонентов определялись лазерным анализатором, подвижность бетонной смеси по ГОСТ 10181-2014, прочность бетона на сжатие по ГОСТ 10180-2012. Структура цементного камня устанавливалась с помощью термографического и рентгенофазового методов анализа. Результаты. Прочность бетона с оптимизированным дисперсным составом, суперпластификатором и высоковалентным ускорителем твердения, приготовленного с использованием самоуплотняющихся бетонных смесей, в возрасте 1 сут после твердения в нормальных условиях составила 58, 67, 77, а в 28 сут — 150, 186, 219 МПа при расходе цемента соответственно 650, 710, 770 кг/м3. Выводы. Многоуровневая дисперсно-гранулометрическая в комплексе с химической модификация состава самоуплотняющихся бетонных смесей представляет собой одно из эффективных направлений исследования и синтеза высокопрочных бетонов с минимальным расходом портландцемента и высокими физико-механическими показателями. Целесообразным является использование нескольких структурных уровней частиц клинкерного компонента.
  • высокопрочный бетон;
  • самоуплотняющийся бетон;
  • дисперсный состав;
  • пуццолановая реакция;
  • модификаторы;
  • тонкодисперсный шлак;
  • микрокремнезем;
  • суперпластификатор;
Литература
  1. Величко Е.Г., Дыкин И.В., Еремин А.В. Многоуровнево-модифицированные цементные системы // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 4 (57). С. 111–114.
  2. Величко Е.Г., Белякова Ж.С. Физико-химические и методологические основы получения многокомпонентных систем оптимизированного состава // Строительные материалы. 1996. № 3. С. 27–30.
  3. Habibi A., Ghomashi J. Development of an optimum mix design method for self-compacting concrete based on experimental results // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 168. Pp. 113–123. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.02.113
  4. Sonebi M. Medium strength self-compacting concrete with fly ash: Modeling using factorial experimental plans // Cement and Concrete Research. 2004. Vol. 34. Issue 7. Pp. 1199–1208. DOI: 10.1016/j.cemconres.2003.12.022
  5. Bazhenova S., Pilipenko A. The concrete-based high performance decorative material for severe climatic conditions // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 106. P. 03004. DOI: 10.1051/matecconf/201710603004
  6. Калашников В.И. Расчет составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов // Строительные материалы. 2008. № 10. С. 4–6.
  7. Tkach E.V., Semenov V.S., Tkach S.A., Rozovskaya T.A. Highly effective water-repellent concrete with improved physical and technical properties // Procedia Engineering. 2015. Vol. 111. Pp. 763–769. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.07.143
  8. Manohar K.N., Prakash P., Srishaila J.M., Kumar P.W.P. Strength characteristics of glass fiber reinforced self-compacting concrete with fly ash and silica fume // International Journal of Engineering Research & Technology. 2015. Vol. 4. Issue 08. Pp. 142–146. DOI: 10.17577/ijertv4is080036
  9. Aslani F. Nanoparticles in self-compacting concrete — a review // Magazine of Concrete Research. 2015. Vol. 67. Issue 20. Pp. 1084–1100. DOI: 10.1680/macr.14.00381
  10. Шестернин А.И., Коровкин М.О., Ерошкина Н.А. Основы технологии самоуплотняющихся бетонов // Молодой ученый. 2015. № 6 (86). С. 226–228.
  11. Мелихов И.В. Физико-химическая эволюция твердого вещества. Сер. Нанотехнология. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. 309 с.
  12. Тарасеева Н.И., Воскресенский А.В., Тарасеева А.С. Роль безотходных технологий в расширении сырьевой базы для получения эффективных модифицирующих добавок и активных наполнителей в цементные растворы и бетоны // Новый университет. Сер.: Технические науки. 2014. № 10 (32). С. 90–93. DOI: 10.15350/2221-9552.2014.10.0018
  13. Калашников В.И. Промышленность нерудных строительных материалов и будущее бетонов // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 20–23.
  14. Суздальцев О.В., Калашников В.И., Мороз М.Н., Сехпосян Г.П. Новые высокоэффективные бетоны // Новый университет. Сер.: Технические науки. 2014. № 7–8 (29–30). С. 44–47. DOI: 10.15350/2221-9552.2014.7-8.0008
  15. Чиорино М.А., Фаликман В.Р. Долговечность и устойчивое развитие конструкционного бетона в поле зрения научного сообщества // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 1. С. 24–26.
  16. Шестернин А.И. Свойства тонкого наполнителя для бетона из лома железобетонных конструкций // Актуальные вопросы строительства : мат. Междунар. науч.-техн. конф. Ч. 1. 2008. Саранск : Изд-во Мордовского университета, С. 238–242.
  17. Anderson G., Iqbal M.M., Astira I.F. The effect of substitution and admixture materials on Self-Compacting Concrete (SCC) characteristics // International Journal of Scientific & Technology Research. 2018. Vol. 7. Issue 5. Pp. 28–33.
  18. Исаева Ю.В., Величко Е.Г., Касумов А.Ш. Оптимизация структуры сверхлегкого цементного раствора с учетом геометрических и физико-механических характеристик компонентов // Строительные материалы. 2015. № 8. С. 84–87.
  19. Яковлев Г.И., Федорова Г.Д., Полянских И.С. Высокопрочный бетон с дисперсными добавками // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 2. С. 35–42.
  20. Mujkanović A., Jovanovic M., Bečirhodžić D., Karić A. Self-compacting concrete — a sustainable construction material // The 5th International Conference on Environmental and Material Flow Management «EMFM 2015». 2015. 6 p.
  21. Королев Е.В. Технико-экономическая эффективность новых технологических решений. Анализ и совершенствование // Строительные материалы. 2017. № 3. С. 85–89.
  22. Geiker M. Self-compacting concrete (SCC) // Developments in the Formulation and Reinforcement of Concrete. 2008. Pp. 187–207. DOI: 10.1533/9781845694685.187
  23. Ponikiewski T., Gołaszewski J. Influence of fibres on rheological and mechanical properties of self-compacting concrete // Brittle Matrix Composites 10. 2012. Pp. 187–197. DOI: 10.1533/9780857099891.187
  24. Розенталь Н.К., Чехний Г.В., Любарская Г.В., Розенталь А.Н. Защита бетона на реакционноспособном заполнителе от внутренней коррозии соединениями лития // Строительные материалы. 2009. № 3. С. 68–71.
  25. Сафаров К.Б., Степанова В.Ф. Регулирование реакционной способности заполнителей и повышение сульфатостойкости бетонов путем совместного применения низкокальциевой золы-уноса и высокоактивного метакаолина // Строительные материалы. 2016. № 5. С. 70–73.
  26. Bazhenov Y., Аlimov L., Voronin V. Concrete composites of double structure formation // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 117. P. 00015. DOI: 10.1051/matecconf/201711700015
  27. Ахметов Д.А., Роот Е.Н. Опыт применения самоуплотняющихся бетонов в строительной индустрии Республики Казахстан // Молодой ученый. 2017. № 48 (182). С. 11–14.
  28. Alimov L., Engovatov I. Nano-modified concretes initial structuring // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 86. P. 04043. DOI: 10.1051/matecconf/20168604043
СКАЧАТЬ (RUS)