Производство сверхвысокопрочных самоуплотняющихся реакционно-порошковых бетонных смесей нового поколения 3dbeton.
Современные высококачественные бетоны сочетают в себе большой спектр бетонов различного функционального назначения: высокопрочные и ультравысокопрочные, самоуплотняющиеся, высококоррозионностойкие, реакционно-порошковые бетоны (Reaktionspulver beton – RPB или Reactive Powder Concrete – RPC). Такие бетоны удовлетворяют высоким требованиям по прочности на сжатие и растяжение, трещиностойкости, ударной вязкости, износостойкости, коррозионной стойкости, морозостойкости. Переход на новые виды современных бетонов обусловлен высокими достижениями в области пластифицирования бетонных и растворных смесей и появлением наиболее активных пуццолановых добавок – микрокремнеземов, дегидратированных каолинов и высокодисперсных зол. Сочетание суперпластификаторов и, особенно гиперпластификаторов на поликарбоксилатной и полигликолиевой основах позволяет снизить водоцементное отношение до 0,24…0,28 и получать сверхтекучие цементно-минеральные дисперсные системы и бетонные смеси. В настоящее время номенклатура тонкодисперсных наполнителей высокопрочных бетонов значительно расширена. В их числе предложено использовать измельченные отходы металлургической и энергетической промышленностей, кварцевые пески, известняки, доломиты, имеющиеся, практически во многих регионах страны. В настоящее время научно доказано, что использование таких добавок особенно эффективно в комплексе с суперпластификаторами и армирующими элементами.
В последние годы при производстве высококачественных бетонов реализуется концепция использования реакционно-активных мономинеральных и полиминеральных тонкодисперсных порошков на основе горных пород. Использование таких порошков ознаменовало появление нового класса бетонов, так называемые Reaktionspulverbeton. Это бетоны нового поколения, которые появились в 90-х годах прошлого столетия. Такие бетоны являются многокомпонентными, 2 количество компонентов в них может достигать 7–9 наименований. В них отсутствуют крупный заполнитель, а мелкий заполнитель – это особо мелкие пески фракции не более 0,8 мм. Доля каменной реакционно-активной муки в таких бетонах составляет 40-50% от массы цемента при содержании микрокремнезема до 15–22%. Водо-твердое отношение не превышает 0,09–0,12. Эти бетоны могут быть охарактеризованы как тонкозернистые порошковые бетоны. Содержание воды в тонкозернистых бетонах существенно снижается за счет высокого водоредуцирующего действия суперпластификатора в дисперсных системах. Водоредуцирующее действие в некоторых тонкодисперсных порошках может достигать зна- чительных величин (1000–1500%), т.е. расход воды при одинаковой гравитационной текучести в дисперсных системах может быть снижен в 10–15 раз по сравне- нию с обычными суспензиями.
Замещение части цемента, крупного и мелкого заполнителей тонкодисперсными микропорошками позволяет максимально реализовать разжижающее действие суперпластификаторов на сульфонафталин- и сульфомеламинформальдегидной основе и, в большей степени, на поликарбоксилатной основе. С введением в такие бетоны стальных волокон в количестве 2,0 – 2,5 % по объему прочность бетона при осевом растяжении может достигать 15 МПа, прочность на растяжение при изгибе – 50 МПа, при прочности на сжатие 180 – 200 МПа.
В ближайшем будущем произойдет постепенное замещение обычных традиционных бетонов многокомпонентными. Многокомпонентность современных высококачественных бетонов требует системного подхода к выбору исходных компонентов для его приготовления с целью создания материала различного функционального назначения. Такой подход реализуется путем использования системы критериальных показателей оценки эффективности модифицирующих добавок с целью создания бетонов различного функционального назначения. Разработка многокомпонентных высококачественных бетонов различного функционального назначения обеспечивает неограниченные возможности использования их в строительном комплексе.
Широкие возможности в производстве реакционно-активных порошковых бетонов открывались в СССР и России в связи с разработкой и исследованием 3 композиционных вяжущих низкой водопотребности Баженовым Ю.М., Бабаевым Ш.Т., Комаром А.А., Батраковым В.Г., Долгополовым Н.Н. Было доказано, что добавление в процессе помола ВНВ карбонатной, гранитной, кварцевой муки до 50% существенно повышается водоредуцирующий эффект. В/Т-отношение, обеспечивающее гравитационную растекаемость, снижается до 13-15%, прочность бетона на таком ВНВ-50 достигает 90-100 МПа. По существу, оставалось сделать лишь один шаг для получения на основе ВНВ, микрокремнезёма, мелкого песка и дисперсной арматуры современные порошковые бетоны. Но цементная промышленность не стала осваивать ВНВ, ориентируясь на массового потребителя. Экономически-обоснованная рецептура бетонов на настоящем этапе развития науки о бетонах должна преследовать цель не экономию цемента в бетонах старого поколения, а сокращения расхода железобетона в конструкциях за счет его высокой и особо высокой прочности. В этом случае экономятся все компоненты бетона – от цемента до стали. Реакционно-порошковые бетоны являются самой удобной матрицей для получения реакционно-порошковых фибробетонов (РПФБ). В них отсутствуют крупно- и мелкозернистые заполнители, «мешающие» самоорганизованному распределению и размещению фибры. Выпускаемые в 1970-1985 г.г. фибробетоны имели невысокую прочность на сжатие, не превышающую 60-70 МПа. Сцепление фибры с матрицей было низким и для повышения прочности на осевое растяжение, на раскалывание и на растяжение при изгибе приходилось идти на значительный перерасход стальной фибры. Таким образом, маловостребованные ранее фибробетоны со значительным перерасходом стали, дождались высокопрочной матрицы.
Повышение сцепления фибры с бетоном позволило:
1. Уменьшить длину фибры до 6-9 мм без опасения выдергивания проволоки значительно раньше, чем наступит предел текучести,
2. Отказаться от использования слишком длиной фибры с L>5-15см и исключить комкование и неравномерное распределение с отсутствием недоармированных и переармированных зон, а также уменьшить диаметр стальной фибры вплоть до микроуровня (0,01-0,04 мм),
3. Уменьшить влияние фибры на снижение удобоукладываемости,
4. Уменьшить величины возрастания среднеквадратичных отклонений прочности на изгиб и на осевое растяжение с увеличением степени армирования,
5. Повысить долю заполнителя с наибольшей крупностью зерен 8 мм до 60-65% в смеси заполнителей.
Такие бетоны с различной иностранной аббревиатурой: ультравысококаче- ственный бетон (Ultra –Hochleistungsbeton – UHLB), самоуплотняющийся бетон (Selbst-Verdichtenden Beton – SVB), высокопрочный бетон (Ultra – Hochfester Beton – UHFB) и тонкозернистый бетон без заполнителей – реакционно-порошковый бетон (Reaktionspulverbetoh – RPB), можно правильно охарактеризовать как бетоны нового поколения (БНП), если удельный расход цемента на единицу прочности будет не выше 4-4,5 кг/МПа.
Этот старый и забытый технико-экономический показатель является основным критерием подразделения бетонов на бетоны нового поколения, бетоны переходного периода и бетоны старого поколения. В век наращивания в мире производств цемента и строительства новых заводов по производству цемента этот критерий является и экологическим. Наименьшее значение его – это исключение дополнительной эмиссии углекислого газа в атмосферу от декарбонизации известняка и отходящих газов от сжигания топлива в цементных печах. Основными факторами создания сверхвысокопрочных фибробетонов являются:
– создание плотной и прочной бетонной матрицы с прочностью на сжатие до 120-140 МПа и более, обеспечивающей хорошее сцепление с фиброй.
– использование стальной фибры с оптимальными геометрическими параметрами, с анкерующей поверхностью или с анкерными концами.
В данном проекте предлагается организовать производство реакционно-порошковой бетонной смеси на основе сухой тонкозернистой смеси, содержащей портландцемент, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, дегидратированный каолин, которая отличается от аналогов тем, что дополнительно включает молотый кварцевый песок или молотую каменную муку из плотных горных пород с удельной поверхностью (3-5)•103см2/г, очень мелкий кварцевый песок узкого гранулометрического состава фракции 0,1-0,5 мм.
В последние годы при производстве высококачественных бетонов реализуется концепция использования реакционно-активных мономинеральных и полиминеральных тонкодисперсных порошков на основе горных пород. Использование таких порошков ознаменовало появление нового класса бетонов, так называемые Reaktionspulverbeton. Это бетоны нового поколения, которые появились в 90-х годах прошлого столетия. Такие бетоны являются многокомпонентными, 2 количество компонентов в них может достигать 7–9 наименований. В них отсутствуют крупный заполнитель, а мелкий заполнитель – это особо мелкие пески фракции не более 0,8 мм. Доля каменной реакционно-активной муки в таких бетонах составляет 40-50% от массы цемента при содержании микрокремнезема до 15–22%. Водо-твердое отношение не превышает 0,09–0,12. Эти бетоны могут быть охарактеризованы как тонкозернистые порошковые бетоны. Содержание воды в тонкозернистых бетонах существенно снижается за счет высокого водоредуцирующего действия суперпластификатора в дисперсных системах. Водоредуцирующее действие в некоторых тонкодисперсных порошках может достигать зна- чительных величин (1000–1500%), т.е. расход воды при одинаковой гравитационной текучести в дисперсных системах может быть снижен в 10–15 раз по сравне- нию с обычными суспензиями.
Замещение части цемента, крупного и мелкого заполнителей тонкодисперсными микропорошками позволяет максимально реализовать разжижающее действие суперпластификаторов на сульфонафталин- и сульфомеламинформальдегидной основе и, в большей степени, на поликарбоксилатной основе. С введением в такие бетоны стальных волокон в количестве 2,0 – 2,5 % по объему прочность бетона при осевом растяжении может достигать 15 МПа, прочность на растяжение при изгибе – 50 МПа, при прочности на сжатие 180 – 200 МПа.
В ближайшем будущем произойдет постепенное замещение обычных традиционных бетонов многокомпонентными. Многокомпонентность современных высококачественных бетонов требует системного подхода к выбору исходных компонентов для его приготовления с целью создания материала различного функционального назначения. Такой подход реализуется путем использования системы критериальных показателей оценки эффективности модифицирующих добавок с целью создания бетонов различного функционального назначения. Разработка многокомпонентных высококачественных бетонов различного функционального назначения обеспечивает неограниченные возможности использования их в строительном комплексе.
Широкие возможности в производстве реакционно-активных порошковых бетонов открывались в СССР и России в связи с разработкой и исследованием 3 композиционных вяжущих низкой водопотребности Баженовым Ю.М., Бабаевым Ш.Т., Комаром А.А., Батраковым В.Г., Долгополовым Н.Н. Было доказано, что добавление в процессе помола ВНВ карбонатной, гранитной, кварцевой муки до 50% существенно повышается водоредуцирующий эффект. В/Т-отношение, обеспечивающее гравитационную растекаемость, снижается до 13-15%, прочность бетона на таком ВНВ-50 достигает 90-100 МПа. По существу, оставалось сделать лишь один шаг для получения на основе ВНВ, микрокремнезёма, мелкого песка и дисперсной арматуры современные порошковые бетоны. Но цементная промышленность не стала осваивать ВНВ, ориентируясь на массового потребителя. Экономически-обоснованная рецептура бетонов на настоящем этапе развития науки о бетонах должна преследовать цель не экономию цемента в бетонах старого поколения, а сокращения расхода железобетона в конструкциях за счет его высокой и особо высокой прочности. В этом случае экономятся все компоненты бетона – от цемента до стали. Реакционно-порошковые бетоны являются самой удобной матрицей для получения реакционно-порошковых фибробетонов (РПФБ). В них отсутствуют крупно- и мелкозернистые заполнители, «мешающие» самоорганизованному распределению и размещению фибры. Выпускаемые в 1970-1985 г.г. фибробетоны имели невысокую прочность на сжатие, не превышающую 60-70 МПа. Сцепление фибры с матрицей было низким и для повышения прочности на осевое растяжение, на раскалывание и на растяжение при изгибе приходилось идти на значительный перерасход стальной фибры. Таким образом, маловостребованные ранее фибробетоны со значительным перерасходом стали, дождались высокопрочной матрицы.
Повышение сцепления фибры с бетоном позволило:
1. Уменьшить длину фибры до 6-9 мм без опасения выдергивания проволоки значительно раньше, чем наступит предел текучести,
2. Отказаться от использования слишком длиной фибры с L>5-15см и исключить комкование и неравномерное распределение с отсутствием недоармированных и переармированных зон, а также уменьшить диаметр стальной фибры вплоть до микроуровня (0,01-0,04 мм),
3. Уменьшить влияние фибры на снижение удобоукладываемости,
4. Уменьшить величины возрастания среднеквадратичных отклонений прочности на изгиб и на осевое растяжение с увеличением степени армирования,
5. Повысить долю заполнителя с наибольшей крупностью зерен 8 мм до 60-65% в смеси заполнителей.
Такие бетоны с различной иностранной аббревиатурой: ультравысококаче- ственный бетон (Ultra –Hochleistungsbeton – UHLB), самоуплотняющийся бетон (Selbst-Verdichtenden Beton – SVB), высокопрочный бетон (Ultra – Hochfester Beton – UHFB) и тонкозернистый бетон без заполнителей – реакционно-порошковый бетон (Reaktionspulverbetoh – RPB), можно правильно охарактеризовать как бетоны нового поколения (БНП), если удельный расход цемента на единицу прочности будет не выше 4-4,5 кг/МПа.
Этот старый и забытый технико-экономический показатель является основным критерием подразделения бетонов на бетоны нового поколения, бетоны переходного периода и бетоны старого поколения. В век наращивания в мире производств цемента и строительства новых заводов по производству цемента этот критерий является и экологическим. Наименьшее значение его – это исключение дополнительной эмиссии углекислого газа в атмосферу от декарбонизации известняка и отходящих газов от сжигания топлива в цементных печах. Основными факторами создания сверхвысокопрочных фибробетонов являются:
– создание плотной и прочной бетонной матрицы с прочностью на сжатие до 120-140 МПа и более, обеспечивающей хорошее сцепление с фиброй.
– использование стальной фибры с оптимальными геометрическими параметрами, с анкерующей поверхностью или с анкерными концами.
В данном проекте предлагается организовать производство реакционно-порошковой бетонной смеси на основе сухой тонкозернистой смеси, содержащей портландцемент, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира, дегидратированный каолин, которая отличается от аналогов тем, что дополнительно включает молотый кварцевый песок или молотую каменную муку из плотных горных пород с удельной поверхностью (3-5)•103см2/г, очень мелкий кварцевый песок узкого гранулометрического состава фракции 0,1-0,5 мм.
Вконтакте