Публикации »

Применение комплексных органоминеральных добавок в технологии монолитного бетона

В последнее десятилетие в строительстве интенсивно развиваются технологии получения многокомпонентных бетонов нового поколения, обладающих высокой прочностью и рядом другим физико-технических  и технологических свойств за счет применения комплексных органоминеральных добавок полифункционального действия.

Наиболее распространенным в массовом строительстве является совместное применение суперпластификаторов (СП) различной природы в сочетании с микрокремнеземами и другими тонкодисперсными активными минеральными добавками.

В настоящее время широко применяются в строительстве суперпластификаторы С-3, «Полипласт СП-1», «Реламикс Т-2»,«Линамикс П-120», а также органоминеральные модификаторы МБ 10-01, МБ 10-30С,МБ 10-50С, МБ 10-100С и другие, позволяющие в производственных условиях получать высокотехнологичные бетоны классов по прочности до В100.

Основными технологическими характеристиками, достигаемыми введением в бетонную смесь суперпластификаторов, являются: значительное увеличение подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси, снижение водопотребности, повышение однородности бетона и, в конечном итоге, повышение прочности и долговечности бетона.

Минеральные добавки, такие, как аморфный микрокремнезем и другие, способствуют связыванию гидроксида кальция в гидросиликаты различной основности, формированию однородной тонко-дисперсной структуры, повышению плотности и прочности бетона.

Интенсивное развитие массового монолитного строительства требует разработки новых решений в проектировании составов бетонных композитов, в том числе с применением нанотехнологий, и перехода на новый качественный уровень приготовления и ухода за бетоном в период его твердения.

Опыт монолитного строительства во многих регионах России свидетельствует о том, что применение бетонов средних классов по прочности (В20 – В25) приводит не только к увеличению расхода арматуры в конструкциях железобетонных каркасов зданий, но и к значительному увеличению поперечных сечений и несущих элементов, и как следствие к увеличению объема бетона в конструкциях.

Для устранения указанных и многих других негативных факторов, связанных с недостаточно высоким качеством бетонов и бетонных смесей, необходимы глубокие и всесторонние исследования структуры бетона на всех уровнях ее формирования — начиная от молекулярного и заканчивая макроуровнем.

Широкие возможности в вопросах получения технологичных бетонов высокого качества и прочности открывает применение в технологии монолитного домостроения модифицированных бетонов, наполненных минеральными добавками различной дисперсности и получаемых на основе тонкомолотых природных минералов и горных пород.

Использование в современном строительстве наполненных цементных систем, модифицированных суперпластификаторами в сочетании с минеральными микронаполнителями, открывает большие перспективы не только направленного химического регулирования процессов структурообразования и твердения, но и получения оптимальных составов бетонов с учетом структурной топологии, гранулометрии компонентов, энергетического состояния поверхности частиц и жидкой фазы.

В цементных системах с минеральными микронаполнителями при оптимальном количестве жидкости создаются благоприятные условия для формирования межчастичных контактов срастания и обеспечиваются высокие плотность и прочность структуры уже на ранних этапах гидратации. В начальный период твердения в процессе физического и химического связывания воды частицами цемента происходит непропорциональный прирост объема твердой фазы, и геометрические размеры частиц увеличиваются при одновременном уменьшении толщины водных прослоек между ними. В присутствии минеральных наполнителей связывание воды затворения происходит в меньшей степени, а процесс твердения обеспечивается сближением частиц и кристаллизацией гидратов из пересыщенных растворов не только на поверхности цементных частиц, но и в точках соприкосновения, а также на поверхности минеральных частиц. Таким образом, в цементной матрице в присутствии микронаполнителей, вследствие инертности последних (в большинстве случаев) к воде, создаются благоприятные рео-логические условия на стадии приготовления и укладки бетона. Наполненные бетоны пластичны и сохраняют подвижность в течение длительного периода, необходимого для бетонирования и тщательного уплотнения бетонных смесей.

Известно, что в начальный период времени в цементной матрице происходит интенсивное связывание воды затворения в гидратные фазы и, особенно, в метастабильные гидроалюминаты кальция (AFm-фазы), в структуре которых ассоциируется большое количество молекул воды, располагающихся в межслоевом пространстве кристаллогидратов. Резкое снижение количества воды в системе приводит к раннему ее структурированию и снижению подвижности бетонных смесей, что негативно отражается на процессе укладки и уплотнения монолитного бетона. В построечных условиях (в процессе бетонирования) рабочие добавляют в бетонную смесь избыточное количество воды, отрицательно влияющее на прочность и долговечность бетона. Особо опасным подобный «технологический прием» оказывается в зимнее время, когда при значительном понижении температуры наружного воздуха, ненадлежащем прогреве и неправильном уходе за бетоном (особенно в тонкослойных конструкциях перекрытий) происходит сквозное промораживание водонасыщенной бетонной смеси. Подобные технологические нарушения достаточно часто встречаются при бетонировании перекрытий каркасномонолитных жилых зданий (г. Пенза и ряд других городов России) в зимний период строительства, когда температура наружнего воздуха опускается ниже отметки –20 0С.

В современном монолитном строительстве с целью обеспечения надежности и долговечности зданий наряду с применением новейших разработок в проектировании составов модифицированных бетонов самые жесткие требования должны предъявляться к технологии ухода за бетоном, уложенным в конструкции.

В соответствии с исследованиями В. И. Калашникова, минеральные порошки различной природы в значительно большей степени подвержены разжижающему действию супер- и гиперпластификаторов, чем полиминеральные цементы. В наполненных цементных системах с добавками суперпластификаторов создаются такие реологические условия, когда частицы минеральных наполнителей не связывают (или связывают адсорбционно, в незначительном количестве) воду затворения, обеспечивая тем самым подвижность частиц относительно друг друга и, следовательно, сохраняя подвижность бетонной смеси при пониженном расходе воды.

Для формирования оптимальной структуры цементных композитов необходимо использовать микронаполнители 2–3 фракций с целью равномерного распределения частиц в объеме и заполнения пустот и полостей между частицами более крупных размеров. Минеральные порошки, которые хорошо разжижаются пластификаторами и, кроме того, химически не связывают воду затворения, в этом случае являются эффективной реологической составляющей наполненной цементной системы, позволяющей при достаточно высокой начальной плотности и степени наполнения обладать хорошей удобоукладываемостью и сохранять высокие технологические параметры смеси в течение длительного времени.

Из практики монолитного домостроения известно, что традиционные бетоны, в составе которых присутствуют заполнители средних фракций, достаточно сложно транспортируются по бетонопроводам к месту укладки. При использовании высокомарочных и, особенно, высокоалюминатных цементов (при повышенных расходах вяжущего) создается опасность раннего загустевания и схватывания бетонов даже в присутствии суперпластификаторов. Одной из причин раннего структурирования цементных систем является стабилизация гидроалюминатов кальция AFm-фаз в присутствии органических добавок. В этом случае резко снижается подвижность бетонной смеси, повышается ее структурная прочность и замедляется перекристаллизация гидратов AFm-фаз в наиболее стабильные кубические структуры. Этих негативных явлений можно избежать, используя в составе бетона фракционированные минеральные наполнители. Наиболее целесообразным в технологии высокопрочных монолитных бетонов является использование микронаполнителей, полученных на основе твердых природных минералов с низкой водопотребностью.

Исследования, проведенные на составах тяжелого бетона классов В20 – В30, показали, что оптимальная структура бетона по показателям прочности создается при использовании микронаполнителей твердых пород двух фракций: с показателем удельной поверхности 4 500 – 5 000 кв. см/г и 18 000 – 20 000 кв. см/г. Количество тонкой фракции составляет 10 – 15% от массы цемента, а более грубой — 35 – 40%. Применение в качестве пластифицирующих добавок суперпластификатора С-3,«Полипласт СП-1» и других позволяет в цементных системах с высокой степенью наполнения минеральными добавками (при равном количестве суперпластификатора в смеси и при равнопластичных смесях) снижать водопотребность составов на 10–15% и повышать прочность бетона на 40–50%.

В последнее десятилетие в мировой практике возведения монолитных объектов применяются мелкозернистые, бесщебеночные бетоны, модифицированные комплексными добавками различного функционального назначения. Преимущество подобных бетонов в монолитном домостроении очевидно.

В условиях России, при дефиците заполнителей твердых пород, применение наполненных порошковых бетонов, модифицированных супер- и гиперпластификаторами, открывает широкие возможности получения технологичных и высокопрочных бетонов, отвечающих высоким требованиям современного строительства.

Автор: О. В. Тараканов, Т. В. Пронина, М. С. Теришкина
Дата: 04.10.2007
Журнал Стройпрофиль 6-07
Рубрика: монолитное домостроение. опалубочные системы




«« назад