автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Состав, топологическая структура и реотехнологические свойства реологических матриц для производства бетонов нового поколения

На правах рукописи

Ананьев Сергей Викторович

СОСТАВ, ТОПОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И РЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКНЕ СВОЙСТВА РЕОЛОГИЧЕСКИХ МАТРИЦ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОНОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пенза 2011

1 9 МАЙ 2011

4847326

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Заслуженный деятель науки РФ, д-р техн. наук, проф. Калашников Владимир Иванович

Заслуженный деятель науки РФ, академик РААСН, д-р техн. наук, проф. Селяев Владимир Павлович

д-р техн. наук, проф. Тараканов Олег Вячеславович

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Защита состоится 3 июня 2011 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.184.01 в Пензенском государственном университете архитектуры и строительства по адресу: 440028, г. Пенза, ул. Г. Титова, д. 28, корп. 1, конференц-зал.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Пензенского государственного университета архитектуры и строительства.

Автореферат размещен на официальном сайте университета WEB: www.pguas.ru.

Автореферат разослан 28 апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ДМ 212.184.01 C.B. Бакушев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Анализ технико-экономического сравнения бетонов по показателю удельного расхода цемента Ц^д, производимых в России, свидетельствует о больших расходах цемента как для тяжелых бетонов классов В15- В40, так и для В50-В60, равных Ц^д = 8-12 кг/МПа. Если говорить о пластифицированных бетонах классов В70-В80 с современными гиперпластификаторами (ГП), которые выпускаются эпизодически, то удельных расход хотя существенно снижается до Ц^д = 6-7 кг/МПа, но значительно уступает по расходу цемента в бетонах развитых стран.

Причина таких перерасходов цемента связано с использованием устаревших рецептур бетонов, в которых не могут полностью реализоваться пластифицирующие свойства ни слабых, ни средних, ни сильных суперпластификаторов (СП), ни гиперпластификаторов (ГП) всех поколений, из-за малого содержания дисперсной фазы. Исходя из положений физикохи-мии и реологии минеральных дисперсных систем реализация высоких пластифицирующих свойств суперпластификаторов, как анионактивных дис-пергаторов, возможна только в дисперсных системах, максимальный размер частиц дисперсной фазы которых, по крайней мере, не превышает ЮОмкм. К таким системам относится цементные суспензии или композиционные цементно-минералыю-водные дисперсии, являющиеся реологической матрицей порошковых бетонов. Порошковые бетоны - это самые прочные бетоны будущего, в которых отсутствуют большие поверхности раздела между цементирующей матрицей и заполнителем и наполнителем. Они к сожалению не осваиваются в России, как особые специфические бетоны для создания более эффективных фибробетоноз. В бетонных смесях для песчаных и щебеночных бетонов нового поколения пластифицирующей матрицей служит порошковая тонкозернисто-дисперсная минерально-цементная смесь, в которую с недостатком помещены песчаные или песча-но-щебеночные заполнители оптимальной гранулометрии. Объем порошковой или реакционно-порошковой матрицы в различных бетонах нового поколения заполнителей должно быть не менее 45-65%. В такой матрице в присутствии СП и ГП осуществляется структурно-топологический переход из состояния геля в состояние золя за счет иммобилизации свободной воды из межагрегатного (межкластерного) пространства и перехода части физически-связанной (адсорбционной) воды в свободное состояние.

Снижение избытка воды в водно-цементно-минеральной матрице -стратегическое направление в приближении прочности затвердевшей матрицы к прочности мелкого и крупного заполнителя, к получению, как бетонов с классами по прочности В15-В60, так и высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов классов В80-В160 с <5 кг/МПа. Концепция снижения расхода цемента в полной мере соответствует глобальной стра-

тегии уменьшения эмиссии углекислого газа при производстве портландцемента, которая оценивается в количестве более 5% от всех выбросов СО2 в мире.

Цели и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка составов тонкозернисто-дисперсных цементно-минеральных предельно концентрированных реологических матриц, исследование и оптимизация топологической структуры и реотехнологических свойств и подбор составов бетонов нового поколения на их основе с оценкой основных физико-технических показателей.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить влияние соотношения цемента и микрокварца при равных дисперсностях на растекаемость разжиженных цементно-песчаных суспензий, в том числе с добавками микрокремнеземов, при максимальной концентрации твердой фазы и высоком водоредуцировании;

-получить порошковые и реакционно-порошковые предельно-наполненные бетонные смеси с низким пределом текучести и вязкостью, обеспечивающие саморастекание их при испытании на различных реотехнологических приборах;

- оценить топологические параметры порошковых бетонов на кварцевых наполнителях, разработать реологические критерии оценки смесей с ГП и установить влияние дисперсности компонентов на формирование высокой текучести;

- исследовать значение процедуры введения компонентов, параметров перемешивания на текучесть и формирование прочности;

- исследовать влияние пуццоланических добавок МК и высокодисперсных наносиликатов, термически-активированных диатомитов в малых и повышенных количествах на формирование прочности и другие физико-механические свойства реакционно-порошкового бетона; установить пределы высокой прочности при оптимизации всех параметров;

- исследовать порошковые бетонные смеси с дисперсным армированием стальной фиброй и микрофиброй, углеродной фиброй из отходов производства и их комбинацией на изменение реологических свойств; выявить оптимальные структурно-топологические параметры размещения фибры в теле бетона из порошковых смесей; установить пределы высокой прочности при различном содержании фибры.

- установить закономерности изменения в соотношении компонентов и реологических критериев для порошково-активированных щебеночных бетонов различных марок;

- осуществить ТЭО эффективности новых видов бетонов.

Научная новизна работы. Систематизированы составы бетонов высокой прочности по рецептуре и топологической структуре.

Обосновало с позиций физико-химии и реологии предельно-разжиженных, предельно-наполненных пластифицированных водно-дисперсных систем, кардинальное изменение состава и топологической структуры бетонных смесей, с преобразованием их состава от 4-5 компонентного к 7-8 компонентному, с низким пределом текучести за счет добавления высокодисперсных и тонкозернистых компонентов.

Выявлено, что в многокомпонентных тяжелых песчаных и щебеночных бетонах нового поколения необходимыми компонентами добавляемыми к цементу, являются тонкодисперсный порошок (микрокварц, молотые плотные известняки и др.) с удельной поверхностью 300-400 м2/кг и тонкозернистый песок фракции 0,1-0,6 мм, которые замещают часть реологически неактивных заполнителя и щебня и в присутствии гиперпластификаторов образуют с цементом в бетонных смесях реологически активную матрицу с низким пределом текучести.

Разработана классификация реологических матриц и разделения их на 3 вида по степени дисперсности: для порошковых бетонов, для песчаных мелкозернистых бетонов и для щебеночных бетонов. Выявлено объемное содержание матриц в некоторых песчаных и щебеночных бетонах различных марок. Показано назначение матриц: реологическая водно-дисперсная матрица первого рода является высокодисперсной и основной, обеспечивая перемещение тонкозернистых частиц песка в порошковом бетоне, дисперсно-зернистая матрица второго рода — перемещение частиц песка-заполнителя в мелкозернистом песчаном бетоне, а совмещенные матрицы первого и второго рода образуют матрицу третьего рода для свободного перемещения зерен щебня в щебеночном бетоне. Необходимое объемное содержание каждой матрицы предопределяется оптимальной топологией и условными реологическими критериями.

Показано, что водно-дисперсно-зернистая пластифицированная реологическая матрица второго рода при оптимальном соотношении компонентов при предельной концентрации твердой фазы является порошковой бетонной смесью для высокопрочных, а при введении реакционно-активной добавки микрокремнезема - особовысокопрочных бетонов.

Исследованы реотехнологические свойства порошковых бетонных смесей в зависимости от дисперсности молотого песка, вида ГТТ и СП, вида и количества МК и фибры, времени твердения.

Исследованы физико-технические свойства особовысокопрочных порошковых бетонов и фибробетонов: прочностные показатели, водопогло-щение, морозостойкость, усадка, набухание.

Впервые установлены закономерности изменения в соотношении компонентов и реологических критериев для 2-х составов щебеночных бетонах малоцементного и с повышенным расходом цемента.

Практическая значимость работы. Разработан состав малоцементного щебеночного бетона марки 600 со сниженными расходами цемента в бе-

тоне в 2,0 раза за счет трансформации топологической структуры и оптимизации соотношения между компонентами.

Разработан состав высокопрочного щебеночного бетона М 1500 с низким удельным расходом цемента на единицу прочности =3,2 кг/MIIa со снижением дорогостоящего привозного щебня и среднего и крупного песка.

Разработаны составы порошковых бетонов и фибробетонов с МК с прочностью 160-200 МПа с низким удельным расходом цемента на единицу прочности. Использование такого бетона в сжатых стойках, трубах и трубчатых элементах, шахтах лифтов, лотках, в дорожных плитках и в отделочных плитках позволяет в 2-2,5 раза снижать расход бетона, а вместе с тем практически уменьшать в такое же количество раз цемента, песка и добавок.

Выпущена опытная партия фибробетона для покрытий нагруженных полов промышленного здания с уменьшением стоимости одного квадратного метра в 4 раза по сравнению с полимерными покрытиями сходных физико-технических характеристик. Разработаны составы дисперсно-армированного фибробетона с прочностью на сжатие 150 МПа, они прошли промышленную апробацию при изготовлении ажурных заборов под чугунное литье. Разработаны составы бетона с прочностью на сжатие 180 МПа, они прошли промышленную апробацию в ООО «Новые технологии строительства» г.Красноярск изготовлены отделочные фасадные панели с уменьшением стоимости 1 м3 в 3 раза по сравнению с керамогранитными панелями.

Степень достоверности. Основные положения и выводы работы обоснованы достоверными результатами, полученными автором в результате проведения многочисленных экспериментов с использованием вычислительной техники и анализами структуры: микроскопическим методом. Методика проведения исследований и результаты выполненных расчетов достаточно корректны. Достоверность основных выводов работы подтверждена результатами производственных испытаний.

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности получения высокопрочных и особовысокопрочных порошковых бетонов М1200-1600 и фибробетонов М 1800-2000 как с пуццоланической добавкой микрокремнезема, термически-модифицированного диатомита, а при использовании высокодисперсной водно-минерально-цементной смеси, превращающейся под действием гиперпластификатора в реологически-активную высококонцентрированную дисперсную систему с высокой текучестью;

-принципы формирования структурной топологии дисперсно-зернистых смесей с изменяющимся и оптимизированным соотношением для каждого вида бетонов при порошковой активации их состава с переходом це-

ментирующих водно-цементных дисперсий в смешанные композиционные водно-цементно-порошковые дисперсии. Принципы превращения бетонов старого четырехкомпонентного состава (цемент, песок, щебень, вода) или пятикомпонентного бетонов переходного состава (песок, цемент, щебень, вода, супер- или гиперпластификатор) в многокомпонентные бетоны нового поколения (цемент, дисперсный наполнитель, очень тонкий песок фр. 0,16-0,63 мм, мелкий, крупный заполнитель, гиперпластификатор, вода);

-экспериментальные исследования реотехнологических свойств дисперсий, порошковых бетонов, результаты исследований подбора состава высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов и фибробетонов, изучения физико-технических и гигрометрических свойств.

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались на Всероссийских и Международных НТК: «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» (г.Пенза, 2006, 2008, 2009 гг.), «Композиционные строительные материалы. Теории и практика» (г.Пенза, 2007, 2009, 2010 гг.), «Актуальные вопросы строительства» (г.Саранск, 2009 г.), IV Академические чтения (г.Казань, 2010 г.). Статьи были опубликованы в журналах «Строительные материалы» (2009 г.) и Вестник отделения строительных наук (Москва-Иваново, 2010 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 24 работы. В журналах по перечню ВАК РФ - одна работа.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 124 наименований. Изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка и 24 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований, сформулированы цели и задачи работы, показана ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе, посвященной аналитическому обзору литературы, дан анализ состояния производства тяжелых бетонов различного топологического строения, с различной плотностью и прочностью. Показано, что по оценкам зарубежных исследователей в последние 15-20 лет в эволюции роста прочности бетонов были прорывные моменты, что позволило увеличить прочность в 2-2,5 раза по сравнению с 1980-1985 гг. и реализовать высокофункциональные бетоны с прочностью 150-200 МПа. По совокупности высоких физико-технических свойств можно сделать вывод, что такие бетоны являются много- и высокофункциональными, позволяющими обеспечить 10-12 высоких функций бетона, отказавшись от использования многих традиционных химических добавок, применяемых в обычных бе-

тонах, - ускорителей твердения, противоморозных, гидрофобных, проти-воусадочных, повышающих морозостойкость, коррозионностойкость и др.

Такие высокопрочные и сверхвысокопрочные бетоны должны обеспечить глобальную экономику в странах с развитой бетонной индустрией. Глобализация экономики обеспечивается не только в отраслях, производящих бетон и осуществляющих строительство из него, а в несравненно большей мере, в многочисленных отраслях, сопутствующих индустрии бетона и обеспечивающих ее: автотранспортные и железнодорожные перевозки, добычу мелкого и крупного заполнителя, производство портландцемента, производство электроэнергии и органического топлива, ремонт оборудования, транспортных средств.

Рассмотрены и проанализированы предпосылки различных известных и предложенных вариантов увеличения прочности бетонов: повышения прочности портландцемента и содержания его в бетоне; снижения водосо-держания при использовании супер- и гиперпластификаторов; добавление пуццоланических добавок нового поколения - стекловидных микрокремнеземов и дегидратированных каолинов, наносиликатных добавок.

Исходя из основных положений физико-химии и реологии минеральных дисперсных систем дается обоснование возможности существенного повышения прочности путем кардинального изменения состава малопласти-фицируемых бетонных смесей старого поколения «цемент-песок-щебень-вода» на высокопластифицирующиеся бетонные смеси нового поколения «цемент-молотый дисперсный порошок-песок тонкий фр. 0,16-0,63мм + мелкий и крупный заполнитель-вода-СП». При этом должна измениться топологическая структура цементирующих матриц как рядовых бетонов с прочностью до 40-50 МПа, так и бетонов с повышенной прочностью до 80 МПа, высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов. Цементирующей матрицей в реакционно-порошковых бетонах является дисперсная цемент-но-минеральная система, связывающая тонкозернистый песок фракции 0,16-0,63 мм в высокопрочный композиционный материал. Таким материалом является порошковый или реакционно-порошковый бетон с МК (РПБ), который начинает широко использоваться за рубежом. Единственная диссертационная работа по РПБ была защищена в ПГУАС в 2006г. РПБ пока не используются в России, если не считать освоения их по рекомендациям кафедры 'ГБКиВ в г. Красноярске, Тольятти в архитектуре, декоративной отделке, в ремонтных работах, в использовании в качестве высокопрочных клеевых составах. Сухие реакционно-порошковые смеси для производства бетонов по рекомендациям каф. ТБКиВ осваиваются в г. Казани.

Исходя из высоких физико-технических показателей порошковых бетонов, делаются выводы о порошковом наполнении всех видов бетонов для увеличения объема воднодисперсной фазы, генетически диспергируемой пластификаторами. При этом водно-цементно-порошковая система во всех видах бетона является основой реологической активации процессов само-

растекания и самоуплотнения при высоком водоредуцировании. Высокоэффективная реакционно-химическая активация процессов упрочнения достигается порошками аморфно-стекловидного микрокремнезема. В связи с тем, что при введении порошков разной дисперсности повышается и реакционно-химическая активность, то все виды цементных бетонов правильнее называть порошково-активированными.

В порошково-активированных бетонах, в связи с наличием большего числа тонкодисперсных контактов и большего объема тонкодисперсной фазы, адгезионное сцепление с поверхностью различных видов фибры и особенно, микрофибры будет значительно выше. Исходя из этого, существенно снизится расход фибры. Особенно существенное снижение расхода фибры следует ожидать при использовании тонкой стальной фибры диаметром 0,2-0,3 мм с анкерными элементами.

Исходя из видов разрушения бетонов с различной прочностью заполнителей, рассмотренных Ю.М. Баженовым, приближение прочности матрицы его к 150-200 МПа, характер разрушения может быть одинаковым - по заполнителю, а не по матрице и не по адгезионным контактам (при чистой поверхности заполнителя). Такой характер может превалировать и в порошково-активированных песчаных бетонах.

Во второй главе приведены характеристики используемых материалов, оборудований и методы приготовления смесей и описаны методы исследования. Использовались цементы российского, германского и датского производства: Подольский М500Д0, Воскресенский М400Д5, Щуровский М500Д0, Красноярский М500Д0, Жигулевский М500Д0, Сеш 52,5 R AlborgWeit (производство Дания); применялись пески формовочный ЛГОК (Московская обл.) Мкр=0,97, песок классифицированный Березовского карьероуправления (г.Красноярск) Мкр=1,86, песок классифицированный ртищевский стекольный (Саратовская обл.) Мкр=1,92: Ширяевский (Ульяновская область); микрокремнеземы: Новокузнецкий гранулированный с содержанием Si02>83%, р=450кг/м3, Новокузнецкий порошкообразный содержанием SiC>2>83%, Липецкий с содержанием Si02> не менее 88% с удельной поверхностью 52000 см2/г также модифицированный диатомит Итаенского месторождения (Ульяновская обл.) с Эуд=25000 см2/г; молото-тые кварцевые пески и микрокварц по ГОСТ 9077-82 с удельной поверхностью 3000-4000 см2/г, порошки горных пород осадочного и вулканического происхождения; супер- и гиперпластификаторы на нафталиновой -«Полипласт» и поликарбоксилатной основе (Melflux различных поколений и Sica ViscoCrete).

Для приготовления бетонных смесей использовали турбулентный смеситель (100-600 об/мин.) каф. ТБКиВ, современные приборы и оборудование отечественного производства и кафедральные приборы для определения текучести. Микроскопический анализ поровой структуры осуществлялся на микроскопе QX3 фирмы Digital Blue. В отдельных случаях дис-

переданный анализ сверхтонких частиц выполнялся на лазерном анализаторе размеров частиц Analysette 22 Naao Tech производства фирмы FRITSCH.

В третьей главе рассмотрена топологическая структура бетонов старого поколения, порошково-активированных бетонов нового поколения и классификация реологических матриц по дисперсно-зернистому масштабному уровню. Как следует из рис. 1а реологической матрицей первого масштабного уровня является цемент, вода (и возможно СП) с малым их объемом. В порошковом бетоне объем реологической матрицы первого рода возрастает вдвое за счет размещения частиц молотого песка между частицами цемента (цемент:песок -1:1) при равной их дисперсности (рис. 16). Для повышения эффективности СП дополнительно вводится тонкий песок фракции О,16-0,63мм для получения порошкового бетона -дисперсно-тонкозернистой реологической матрицы второго рода. При введении песка заполнителя получаем порошково-активированный щебеночный бетон с реологической матрицей третьего рода. И мелкозернистый и щебеночный бетоны при этом являются малопесчанными (с песком более 0,63мм) и малощебеночнымя.

Концепция развития бетонов нового поколения на основе цементно-дисперсно-минеральной смеси предполагает получение песчаных и щебеночных бетонов марок 100-150 МПа и более. При этом рядовыми марками 200-600 с удельным расходом цемента (Ц^д) 3,5-5,0 кг/МПа в основном можно использовать для заводов сборного железобетона взамен бетонов старого поколения, а бетоны М 600 и более, в том числе и самоуплотняющиеся, как для сборного, так и для монолитного, с =2,5-4,0 кг/МПа.

Для реализации высоких технико-экономических свойств необходимо обеспечить высокие водоредуцирующие свойства с сохранением необходимых реотехнологических характеристик.

Реологическая матрица I рода (иодяо-цемектиая система)

Ц+В+СП

J Реологическая матрица j Ш рода (растворная система)

Тяжелый бетон старого поколения с СП Рис. 1а. Топологическая структура бетонов старого поколения (в том числе СП)

Реологическая ( мшрицн 1 рола | (В о л но - п емектн о

Реологическая матрица П ролл (водко-цементно-

П<фОШКОКО-иь-ШШ]рОНИ1ШМЙ .

мелкозернистый (песчаный) бетон ) ---

Рис. 16. Топологическая структура порошково-активированного бетона нового поколения

Для этого последовательно исследовались реотехнологические показатели пластифицированных и не пластифицированных цементных суспензий на нескольких видах портландцемента М500д0 отечественного и зарубежного белого цемента.

В качестве основных, были приняты реотехнологические, консистомет-рические показатели, доступные для заводских лабораторий, расплывы суспензий (без встряхиваний) из конуса Хагерманна по германскому тестированию (разработанному по японскому образцу). Они находились в пределах 280-380 мм. Относительная степень растекания (Г), вычисленная по формуле Г =(Р/Р0)2-1, (где Р и Р - диаметр нижнего основания конуса, равный 100мм и диаметр расплыва составляла от 7 до 11. При этом В/Ц отношения для различных цементов находилось в пределах 0,16-0,185, а водоредуцирующий эффект 2,2-2,5, т.е. снижение расхода воды в 2,2-2,5 раз позволило сохранить высокую текучесть, получить предел текучести 4-6 Па, вязкость 2,5-4,0 Па-с. Плотность цементного камня повышалась до 2290-2330 кг/м3, объемная концентрация твердой фазы до 63-66%, прочность - 130-140 МПа.

Сравнительная оценка суперпластификатора «Полигшаст» с использованным ГП МеШих и 81ка УшсоО^е показала, что цементы с отечественным СП существенно уступают зарубежным. Равнозначные расплывы на них достигаются при В/Ц=0,26-028, а водоредуцирующий эффект не превышает - 1,5-1,6, что дает основание уверено утверждать о непригодности их для получения бетонов нового поколения с низким Ц.

Исследование порошковых и реакционно - порошковых бетонов проведены с использованием различных цементов. Выбор соотношения компонентов: цемента (Ц), молотого песка Пм (или микрокварца), песка фракции 0,16-0,63 (П,), осуществлялся по наилучшим показателям расплыва Хагерманна в пределах 280 — 340 мм. Он позволил оптимизировать состав по-

рошковых бетонов (Ц:Пм:Пт=1:0,4-0,5; 1,4:1,5). При таком соотношении содержание воды удалось снизить до Б/Т 0,09 - 0,1 (В/Ц=0,28-0,33), а расчетная толщина прослойки всдно-цементно-минеральной матрицы между частицами тонкого песка составляла 40-55 мкм, Введение 10-15% МК увеличивает толщину прослойки до 50-60 мкм. Осадка стандартного конуса реакционно-порошковый смеси была в пределах 29,0-29,5 см. Предел текучести -4-10 Па, вязкость - 2-4 Па-с.

Условный реологический критерий И^, равный отношению объема

цементно-водно-дисперсной матрицы первого рода к объему тонкого песка для порошковых бетонов с 7-10% МК был - 1,65-1,8. РП смеси с содержанием МК до 10% увеличивают текучесть цементно-песчаных смесей, до 20% - не изменяют и свыше 20% - несколько понижают ее.

Выявлены условия самопроизвольного удаления пузырьков воздуха, вовлеченных при перемешивании смесей. При растекаемости смесей 280-320мм в индукционный период ее жизнеспособности пузырьки воздуха диаметром 2-3 мм полностью выделяются из смеси при высоте отливки 100-150 мм, при растекаемости 200-240 мм часть пузырьков сохраняется в верхней зоне отливки (рис.2).

Введение пеногасителей в самоуплотняющиеся смеси уменьшает воз-духововлечение и в сечении изделия остается незначительное количество ром 100-600мкм в верхней части отливки.

Изменение дисперсности молотого песка или микрокварца с 3уд=3000см2/г до 4000 см2/г практически не влияет на текучесть, но нормированная 28-суточная прочность возрастает на 5-7%. Изменение гранулометрии тонкого песка фр. 0,16-0,63 мм с варьированием содержания фракций 0,16-0,315 мм и 0,315-0,63 мм позволило установить, что повышенные показателями прочности достигаются при соотношении их 1:3, Однако, использование рядового песка (Ширяевский карьер, Ульяновская обл.), в котором фракции более 1,25 мм отсутствовали, удалось получить порошковые бетоны с прочностью на сжатие 118 МПа, на растяжение при изгибе -12,9 МПа.

Изучено влияние наноразмерных чистых кремнеземов с диапазоном частиц 5-100 мкм (белая сажа БС-100). Введение 2-3% БС-100 от массы цемента приводит к быстрому загустению и схватыванию бетонов, что вероятно, требует замедлителей реакционной активности наночастиц с известью. Использование диатомитов оправдано только при их дозировке не более 6-7% от массы цемента.

В четвертой главе исследован комплекс физико-технических свойств реакционно-порошковых бетонов. В табл. 1 представлены свойства бетонных смесей и реакционно-порошковых бетонов и фибробетонов на разяич-

тонких пузырьков

Рис. 2. Макропоры размерами 0,2-0,6 мм в верхней часть отливки

ных цементах. Использованием микрофибры из высокопрочного аморфного чугуна и стальной фибры 0 0,22 мм, длиной 12 мм. Как видно из табл. 1, прочностные показатели высокопрочных бетонов повышаются как на сжатие, так и на растяжение при изгибе. Несмотря на относительно высокий расход цементов 660-723 кг/м3, удельный расход цемента на единицу прочности очень низкий (3,6-5,0 кг/МПа). Достигнуты самые высокие в России (судя по публикациям) показатели прочности бетонов. Преодолена граница прочности на сжатие - 200 МПа и на растяжение при изгибе -50 МПа. Прочность на изгиб могла быть и выше при использовании фибры с анкерными элементами. Но такую тонкую фибру в России не выпускают.

Теоретически, путем рассмотрения расчетной схемы выдергивания гладкой фибры из тела бетона, показаны значительные преимущества использования тонкой стальной фибры по сравнению с фиброй «Челябинка» и зарубежной «Драмикс», диаметром 0,6-0,8 мм. Такая фибра при дозировке 0,5-0,6% по объему, практически, не увеличивает прочности при растяжении в фибробетонах из-за наличия перколяции распространения трещин. Теоретически, в декартовых координатах, выявлена топология расположения фибры и межцентровые расстояния меду ними.

Таблица 1

Наименование бетона, расход фибры и цемента РК Хагер-маина В/Ц. В/Т Рбетонэ» кг/м3 Прочность МПа, через, сут. Уд. расход цемента, кг/МПа

1 7 28

РПБ -28, Ц= 723кг 330 0,307 0,1 2378 54,0 10,2 124 11,8 144 17,34 5,02

РПБ-27, У.В. 0,5% по V, Ц = 703кг 317мм 0,307 0,1 2354 50.8 8,39 136 164 21,1 4,28

РПБ-144, С.Ф. 1,5% по V Ц = 712кг 295мм 0,302 0,1 2460 62.4 15,23 138,8 19,5 180 22,0 3,96

РПБ -37, У.В. 0,5% по V, С.Ф 3,0% по V, Ц = 711кг 300мм 0.29 0,095 2491 89.2 19,9 160 34,7 204 52,3 3,56

Теоретически показаны преимущества плоской овальной фибры с соотношением ширины к высоте сечения 2:1-^-3:1, повышающей площадь сцепления по сравнению с цилиндрической.

Выявлена кинетика повышения прочности порошковых бетонов пониженных марок М 1100-1300 в течении 180-360 суток. Прирост прочности по сравнению с 28-ми суточной составил 25-50%. Долговременные испытания бетонов с Лот = 150-200 МПа продолжаются.

Исследовано водопоглощение, усадка, набухание и морозостойкость РПБ. Водопоглощение сверхпрочных бетонов не превышает 0,6-1,1% за

90 суток нахождения в воде. По кинетике водояасыщения за 4 суток и более продолжительного периода дан прогноз морозостойкости. Испытания морозостойкости по ускоренной методике (третий способ по ГОСТ), завершились с повышением прочности на 10-15% после 900 циклов. По прогнозам японских ученых бетон прочностью 200 МПа может иметь долговечность до 500 лет.

Изучена капиллярная усадка и выявлена аналитическая зависимость ее от масштабного фактора по кинетике усадочных деформаций в призмах 40x40x160 мм, 70*70*280 мм, 100х 100x400 мм. Отклонение аналитических данных от экспериментальных усадочных деформаций в регламентированные ГОСТ сроки испытания 150 суток не превышает 3-7%. Дано физическое обоснование зависимости.

Усадочные деформации реакционно-порошковых бетонов за 200 суток находятся в пределах 0,3-0,45 мм/м, что соответствует уровню конструкционных тяжелых бетонов старого поколения марок М 300-500. В фибробето-нах усадка уменьшается на 20-30%. Исследовано набухание бетонов в течении 150-200 суток. Микрокремнезем незначительно увеличивает набухание. В целом деформации набухания в 2,0-2,5 раза ниже усадочных деформаций.

Установленное оптимальное содержание трех реологических матриц в двух видах щебеночных бетонов нового поколения с расходами цемента 220-485 кг/м3 марок М 600-1500, показывает, что при переходе от малоцементных бетонов к бетонам с повышенным расходом цемента сокращается содержание реологических матриц первого и второго рода.

В пятой главе представлены основные статьи экономических преимуществ по снижению материалоемкости, рациональному природопользованию и энергосбережению с использованием сверхпрочного бетона. Сравнительная оценка стоимости сырьевых компонентов обычного и высокопрочного бетонов и экономическая эффективность строительства из реакционно-порошковых бетонов представлена в таблице.

Таблица 2

Состав бетонной смеси в 1 м3 для бетона М 350 и масса компонентов, кг Стоимость компонентов за 1 т, руб. Стоимость компонентов в 1 м3, руб. Состав бетонной смеси в 1 м3 для бетонаМ 1400 и масса компонентов, кг Стоимость компонентов за 1 т, руб. Стоимость компонентов в 1 м3, в руб.

ц 460 3600 1610 Ц 720 3600 2592

щ 1180 ¡100 1298 КМ 360 2400 864

п 680 280 190 Пт 1050 280 294

СП 4,2 40 000 168 ГП 5,76 460000 2650

Вода 180 22 4 мк Вода 72 220 9000 22 648 5

Масса 2504 Ито- Масса бе- 2428 Ито-

бетонной го=3270 тонной го=7053

смеси смеси

Для центрально нагруженных конструктивных элементов, где в полной мере используется потенциал сверхпрочного бетона марки М 1400 по прочности на сжатие (колонны промышленных и общественных зданий, опоры мостов и т.д.), может быть представлена следующая формула экономической эффективности применения сверхпрочных бетонов Vc, по сравнению с бетонами старого поколения Yp М 350.

Vp RP Ц.

Из табл. 3 видно, что стоимость компонентов в 1 м3 сверхпрочного бетона в 2,2 раза выше стоимости компонентов в 1 м3 бетонов общестроительного назначения. Однако, применив вышеуказанное равенство отношений прочности (R), стоимости (Ц) и расхода (V) бетонов, получаем фактический расход сверхпрочного бетона в 4 раза меньше. Соответственно стоимость конструкции из бетонов нового поколения будет, по меньшей мере, дешевле в 1,8 раза. Близкая к центрально-сжатым элементам экономия достигается в безнапорных трубах.

Если рассмотреть экономический эффект использования сверхпрочных бетонов в покрытиях промышленных высоконагруженных полов в сравнении с полимерными покрытиями, обладающими аналогичными прочностными характеристиками, то он может быть повышен в 2+3 раза.

Производственное апробирование при изготовлении облицовочных панелей на ООО «Новые строительные технологии » г. Красноярск, покрытий промышленных полов на ООО «Concrete Ingeniring» г. Москва, подтвердили высокую экономичность использования таких бетонов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исходя из основных положений физикохимии и реологии дисперсных систем, теоретически обоснованы возможности предельного разжижения их при высоком содержании твердой фазы и необходимость кардинального изменения состава и топологической структуры традиционных бетонных смесей. Новыми компонентами пластифицированных песчаных и щебеночных бетонов должны быть высокодисперсныз и тонкозернистые наполнители, добавляемые в значительном количестве для усиления разжижающей и водоредуцирующей функции пластификаторов, увеличения объема реологически-активной дисперсной матрицы между частицами песка и щебня и снижения удельного расхода цемента на единицу прочности бетонов.

2. Состав обычных пластифицированных бетонов должен трансформироваться из 4-5 компонентного в 7-3 компонентный, с дополнительными компонентами в виде дисперсной каменной муки (микрокварц, молотый песок, плотный известняк, доломит и др.), и тонкозернистого кварцевого

песка фракции 0Д-0,5-ЮД6-0,63 мм, которые замещают часть реологически-неактивного — обычного песка и щебня и в присутствии суперпластификаторов образуют совместно с цементом и водой в бетонных смесях реологически-активную матрицу с низким пределом текучести и низкой вязкостью. Объем такой матрицы должен быть 45-65% от объема смеси, превращая бетоны в малощебеночные и малопесчаные (песок фракции более 0,63 мм) с «плавающей» структурой щебня и песка.

3. Разработана классификация реологически-активных матриц в бетонных смесях и подразделение их на 3 рода по дисперсности: для порошковых бетонов, песчаных и щебеночных. Показано назначение каждой из матриц и их роль в обеспечении необходимой консистенции бетонных смесей. Выявлено необходимое объемное содержание каждой матрицы исходя из оптимальной топологии, межзерновых расстояний для обеспечения оптимальных реологических критериев.

4. Показано, что водно-дисперсно-тонкозернистая цементная пластифицированная реологическая матрица второго рода при оптимальном соотношении компонентов и при предельной объемной концентрации твердой фазы, равной 76-79%, является самоуплотняющейся порошковой бетонной смесью для бетонов с прочностью 110-130 МПа, а при введении МК - реакционно-порошковой смесью для бетонов с = 130-180МПа.

5. Для отдельных порошковых бетонных смесей установлены фундаментальные реологические свойства — предел текучести и вязкость, а для всех смесей - реотехнологические, консистометрические. Выявлены значения их для тестирования реологического отклика цементных суспензий порошковых смесей на действие СП и ГП, тестирование слабых, сильных СП и ГП.

6. Оптимизированы компонентные составы самоуплотняющихся порошковых бетонов с чрезвычайно низкими значениями В/Т (0,092-0,1) и В/Ц отношениями (0,28-0,33) при средней толщине матрицы между частицами тонкозернистого песка 45-65 мкм, для получения реакционно-порошкового бетона с прочностью на сжатие 150-160 МПа, с прочностью на растяжении при изгибе - 27 МПа. Выявлены условия самопроизвольного удаления пузырьков воздуха, как концентраторов напряжений в РПБ.

7. Изучено влияние дисперсности молотого песка или микрокварца, гранулометрии тонкозернистого песка на реотехнологические свойства смесей и прочность РПБ.

8. Осуществлен подбор составов фибробетонов с различными видами фибр. Теоретически показано к экспериментально доказано использование тонкой металлической фибры и микрофибры, по сравнению с используемыми не экономичными видами фибр «Челябинка» и «Драмикс».

9. Исследованные физико-технические, пирометрические свойства РПБ и РПБ-фибробетонов: и Рч,„г, водопоглощение, усадка, набухание, морозостойкость. Достигнут рубеж прочности на сжатие 200 МПа и на растяжение при изгибе 50 МПа с удельным расходом цемента 3,3 кг/МПа. Бе-

тоны являются особо плотными с водопоглощением не более 1,5%, морозостойкими (более 900 циклов), малоусадочными (е = 0,3-0,45 мм/м — без фибры).

10. Установлено оптимальное содержание трех реологических матриц в двух видах щебеночных бетонов нового поколения с расходами цемента 220-485 кг/м3 марок M 600-1500. Показано, что при переходе от малоцементных бетонов к бетонам с повышенным расходом цемента содержание реологических матриц первого и второго рода уменьшается.

11. Произведен расчет технико-экономической эффективности применения сверхпрочных бетонов, а также малоцементных бетонов различных марок. Осуществлена опытно-промышленная апробация реакционно-порошковых бетонов в ООО «Новые строительные технологии » г. Красноярск и в ООО «Concrete Ingeniring» г. Москва.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Калашников В.И., Ананьев C.B. Высокопрочные и особовысокопрочные бетоны с дисперсным армированием //Строительные материалы. 2009. № 6. С.59-61.

2. Коровкин М.О., Лебедева Д.О., Ананьгз C.B. Использование цилиндрического вискозиметра для определения предельного напряжения сдвига суспензий //Новые энерго-и ресурсосберегающие наукоёмкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн, конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2006. С. 113-117.

3. Калашников В.И., Калашников C.B., Ананьев C.B. Структурно-топологический анализ композиционных вяжущих //Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоёмкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2006. С. 78-84.

4. Калашников В.И., Ананьев C.B., Горюнов IIA. и др. От высокопрочных и особо-высокопрочных бетонов будущего к суперпластифицированным бетонам общего назначения настоящего // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2007. С. 18-23.

5. Калашников В.И., Ананьев C.B. Обеспечение оптимальной топологии самоуплотняющихся бетонных смесей для высокопрочных бетонов // «Naukowy potencjal swiata-2008»: Materialy IV miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji. Тут 9.2008. S. 65-68.

6. Калашников В.И., Мороз М.Н., Ананьез C.B., Троянов И.Ю., Суздальцев О.В. Новое направление в производстве бетонов общестроительного назначения на основе реакционно-порошковой связки // Популярное бетоноведение. СПб. №6(32). 2009. С.44-48.

7. Бобрышев А.Н., Бобрышев A.A., Ананьев C.B. и др. Зависимость долговечности композитных материалов от различных внешних и внутренних факторов // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии з производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008.С. 17-24.

8.Чеботарева И.О., Бобрышев А.Н., Ананьев C.B. и др. Оценка упрочнения композитов с учётом критического размера кластера // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. С. 225-227.

9. Калашников В.И., Трохнов И.Ю., Ананьев C.B. и др. Армирование высокопрочных и особовысокопрочных бетонов тонкой фиброй И Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы между-нар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 200S. С. 59-63.

10. Калашников В.Й., Хвастунов B.JL, Ананьев C.B. и др. Сухие реакционно-порошковые бетонные смеси - новые виды вяжущих для создания различных видов бетонов // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. [под общей ред. В.И.Капаш-никова]. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. С. 63-69.

11. Калашников В.И., Ананьев C.B., Рыженкова Н.В. и др. Реотехнологические свойства и водоредуцирующне эффекты цементов с различными супер- и гиперпластификаторами // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: материалы юбилейной междунар. науч.-техн. конф , посвященной 95-летию со дня рождения профессора И.А. Иванова. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009. С. 44-51.

12. Калашников В.И., Рыженкова HB., Ананьев C.B. и др. Изучение реологической активности каменной муки водоредуцируюших эффектов с различными супер- и гиперпластификаторами // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: материалы юбилейной междунар. науч.-техн. конф., посвященной 95-летига со дня рождения профессора И.А. Иванова. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009. С. 36-40.

13. Калашников В.И., Рыженкова Н.В., Ананьев C.B. и др. Водопотребносгь микрокремнезема и микрокремнеземо-минеральных бинарных суспензий под действием гиперпластификаторов и суперпластификаторов // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: материалы юбилейной междунар. науч.-техн. конф., посвященной 95-летию со дня рождения профессора И.А. Иванова. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009.С.31-35.

Н.Калашников В.И., Ананьев СВ., Мороз MJi и др. Новое направление в производстве бетонов общестроительного назначения на основе реакционно-порошковой связки // Популярное бетоноведение. 2009. №6(32). С.44-48.

15.Калашников В.И., Ананьев C.B., Мороз М.Н. и др. Изучение реотехнологических свойств и водоредуцирующих эффектов цементов с различными супер- и гиперпластификаторами // Актуальные вопросы строительства: материалы междунар. науч.-техн. конф. 4.1 Саранск: изд-во Мордов. ун-та, 2009. С. 54-60.

1 б.Калашников В.И., Ананьев C.B., Мороз М.Н. Бетоны на основе реакционно-порошковой связки - новое направление в производстве бетонов общестроительного назначения // Актуальные вопросы строительства: материалы междунар. науч.-техн. конф. 4.1 Саранск: изд-во Мордов. ун-та, 2009. С. 48-54.

17.Калашников В.И., Кузнецов Ю.С., Ананьев C.B. и др. Бетоны нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности. 1. Малоцементные бетоны с оптимальным соотношением молотых, очень мелких и средних песков в реологической матрице // Вестник отделения строительных наук. Выпуск 14. Том 2. Москва-Иваново, 2010. С.27-29.

18. Калашников В.И., Ананьев C.B., Троянов И.Ю. и др. Бетоны нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочнрсти. 2. Пластифицированные высокопрочные и особовысохопрочкые бетоны с оптимизированной реологической матрицей // Вестник отделения строительных наук. Выпуск 14. Том 2. Москва-Иваново, 2010. С.29-32.

19.Калаш»жов В.И., Хвастунов В Л., Ананьев C.B. и др. Водоредуцирующее действие су-перпласгификаторов и гиперпластификаторов в суспензиях микрокремнезема и цементно-минеральных смесей // Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии: материалы XV Академических чтений РААСН междунар. на-

уч.-техп. конф. Казань: Казанский государственный архитектурно-строительный университет. Т. 1. 2010. С.225-229.

20.Калашников В.И., Троя.чов И.Ю., Ананьев C.B. и др. Бетоны на основе реакционно-порошковой связки - новое направление в производстве бетонов общестроительного назначения // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009. С. 35-42.

21. Калашников В.И., Архипов В.П., Ананьев C.B. Обеспечение оптимальной топологии самоуплотняющихся бетонных смесей для высокопрочных бетонов П Новые энерго- и ресурсосберегающие наухоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009. С. 46-51.

22. Калашников В.И., Хвастунов В.Л., Ананьев C.B. и др. Масштабный фактор в значениях усадочных деформации реакционно-порошковых бетонов // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009. С. 42-46.

23. Калашников В.И., Ананьев C.B. Проблемы использования отсевов камнедробления в промышленности нерудных строительных материалов // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009.С. 97-105.

24. Калашников В.И., Ананьев C.B. Куликов И.М. К оптимизации геометрических размеров плоской стальной фибры // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: материалы юбилейной междунар. науч.-техн. конф., посвященной 95-летию со дня рождения профессора И.А. Иванова. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010.C.66-70.

Ананьев Сергей Викторович

СОСТАВ, ТОПОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И РЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕОЛОГИЧЕСКИХ МАТРИЦ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОНОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано к печати 21.04.2011. Формат 60x84 1/16 Бумага писчая белая. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,0.

Заказ № 47. Тираж 100 экз._

Издательство ПГУАС. Отпечатано в полиграфическом центре ПГУАС. 440028, г. Пенза, ул. Г. Титова, 28. E-mail: postniaster@pgasa.com.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЛУЧЕНИЯ БЕТОНОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ С НОВОЙ РЕЦЕПТУРОЙ И ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ И ПРАКТИЧЕСКИЙ ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ БЕТОНОВ И ФИБРОБЕТОНОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА. Ш

1.1. Опыт производства высококачественных бетонов в России и за рубежом.

1.2. Теоретические предпосылки создания многокомпонентных бетонов нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности.

ГЛАВА 2. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ,

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ.

2.1. Характеристика сырьевых материалов.

2.2. Методы исследований, приборы и оборудование.

ГЛАВА 3. РЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОШКОВЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И ПОРОШКОВЫЕ БЕТОНЫ НА ИХ ОСНОВЕ.

3.1. Топологическая структура порошковых бетонов, порошковоактивированных песчаных и щебеночных бетонов нового поколения.

3.2. Особенности реологии высокопластифицированных порошковых смесей.

3.3. Влияние вида и дозировки гиперпластификатора на растекаемость реакционно-порошковых смесей и свойства бетонов.

3.4. Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности реакционно-порошковых бетонов.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВЫХ ФИБРОБЕТОНОВ И ОСОБЕННОСТИ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПОРОШКОВО-АКТИВИРОВАННЫХ БЕТОНОВ. /

4.1. Особенности выбора рационального диаметра фибры с учетом топологии при размещении ее. Свойства высокопрочных фибробето

4.2. Влияние углеродных волокон на прочность порошкового бетона с микрокремнеземом.

4.3. Влияние тонкости помола кварцевого песка и качества его на прочностные свойства порошкового бетона.

4.4. Капиллярная усадка порошковых бетонов и влияние на ее масштабного фактора.

4.5. Соотношение компонентов в порошково-активированных бетонах нового поколения различной прочности в зависимости от объема реологических матриц.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО И ОСОБОВЫСОКОПРОЧНОГО БЕТОНА и ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВЫХ СУХИХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ В

СТРОИТЕЛЬСТВЕ И. ^

5.1. Экономические показатели РПБ и экономические критерии строительства из высокопрочного и особовысокопрочного бетона.

5.2. Перспективы использования реакционно-порошковых сухих бетонных смесей в строительстве.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

Актуальность темы. Анализ технико-экономического сравнения бетонов по показателю удельного расхода цемента производимых в России, свидетельствует о больших расходах цемента как для тяжелых бетонов классов В15- В40, так и для В50-В60, равных = 8-12 кг/МПа. Если говорить о пластифицированных бетонах классов В70-В80 с современными гиперпластификаторами (ГП), которые выпускаются эпизодически, то удельных расход хотя существенно снижается до = 6-7 кг/МПа, но значительно уступает по расходу цемента в бетонах развитых стран.

Причина таких перерасходов цемента связано с использованием устаревших рецептур бетонов, в которых не могут полностью реализоваться пластифицирующие свойства ни слабых, ни средних, ни сильных суперпластификаторов (СП), ни гиперпластификаторов (ГП) всех поколений, из-за малого содержания дисперсной фазы. Исходя из положений физикохимии и реологии минеральных дисперсных систем реализация высоких пластифицирующих 1 свойств суперпластификаторов, как анионактивных диспергаторов, возможна только в дисперсных системах, максимальный размер частиц дисперсной фазы которых, по крайней мере, не превышает ЮОмкм. К таким системам относится цементные суспензии или композиционные цементно-минерально-водные дисперсии, являющиеся реологической матрицей порошковых бетонов. Порошковые бетоны - это самые прочные бетоны будущего, в которых отсутствуют большие поверхности раздела между цементирующей матрицей и заполнителем и наполнителем. Они, к сожалению, не осваиваются в России, как особые специфические бетоны для создания более эффективных фибробетонов. В бетонных смесях для песчаных и щебеночных бетонов нового поколения пластифицирующей матрицей служит порошковая тонкозер-нисто-дисперсная минерально-цементная смесь, в которую с недостатком помещены песчаные или песчано-щебеночные заполнители оптимальной гранулометрии. Объем порошковой или реакционно-порошковой матрицы в различных бетонах нового поколения заполнителей должно быть не менее 45-65%. В такой матрице в присутствии СП и ГП осуществляется структурно-топологический переход из состояния геля в состояние золя за счет иммобилизации свободной воды из межагрегатного (межкластерного) пространства и перехода части физически-связанной (адсорбционной) воды в свободное состояние.

Снижение избытка воды в водно-цементно-минеральной матрице - стратегическое направление в приближении прочности затвердевшей матрицы к прочности мелкого и крупного заполнителя, к получению, как бетонов с классами по прочности В15-В60, так и высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов классов В80-В160 с <5 кг/МПа. Концепция снижения расхода цемента в полной мере соответствует глобальной стратегии уменьшения эмиссии углекислого газа при производстве портландцемента, которая оценивается в количестве более 5% от всех выбросов СОг в мире.

Цели и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка составов тонкозернисто-дисперсных цементно-минеральных предельно концентрированных реологических матриц, исследование и оптимизация топологической структуры и реотехнологических свойств и подбор составов бетонов нового поколения на их основе с оценкой основных физико-технических показателей.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить влияние соотношения цемента и микрокварца при равных дис-персностях на растекаемость разжиженных цементно-песчаных суспензий, в том числе с добавками микрокремнеземов, при максимальной концентрации твердой фазы и высоком водоредуцировании;

- получить порошковые и реакционно-порошковые предельно-наполненные бетонные смеси с низким пределом текучести и вязкостью, обеспечивающие саморастекание их при испытании на различных реотехнологических приборах;

- оценить топологические параметры порошковых бетонов на кварцевых наполнителях, разработать реологические критерии оценки смесей с ГП и установить влияние дисперсности компонентов на формирование высокой текучести;

- исследовать значение процедуры введения компонентов, параметров перемешивания на текучесть и формирование прочности;

- исследовать влияние пуццоланических добавок МК и высокодисперсных наносиликатов, термически-активированных диатомитов в малых и повышенных количествах на формирование прочности и другие физико-механические свойства реакционно-порошкового бетона; установить пределы высокой прочности при оптимизации всех параметров;

- исследовать порошковые бетонные смеси с дисперсным армированием стальной фиброй и микрофиброй, углеродной фиброй из отходов производства и их комбинацией на изменение реологических свойств; выявить оптимальные структурно-топологические параметры размещения фибры в теле бетона из порошковых смесей; установить пределы высокой прочности при различном содержании фибры.

- установить закономерности изменения в соотношении компонентов и реологических критериев для порошково-активированных щебеночных бетонов различных марок;

- осуществить ТЭО эффективности новых видов бетонов.

Научная новизна работы. Систематизированы составы бетонов высокой прочности по рецептуре и топологической структуре.

Обосновано с позиций физико-химии и реологии предельно-разжиженных, предельно-наполненных пластифицированных водно-дисперсных систем, кардинальное изменение состава и топологической структуры бетонных смесей, с преобразованием их состава от 4-5 компонентного к 7-8 компонентному, с низким пределом текучести за счет добавления высокодисперсных и тонкозернистых компонентов.

Выявлено, что в многокомпонентных тяжелых песчаных и щебеночных бетонах нового поколения необходимыми компонентами добавляемыми к цементу, являются тонкодисперсный порошок (микрокварц, молотые плотг* ные известняки и др.) с удельной поверхностью 300-400 м /кг и тонкозернистый песок фракции 0,1-0,6 мм, которые замещают часть реологическинеактивных заполнителя и щебня и в присутствии гиперпластификаторов образуют с цементом в бетонных смесях реологически-активную матрицу с низким пределом текучести.

Разработана классификация реологических матриц и разделения их на 3 вида по степени дисперсности: для порошковых бетонов, для песчаных мелкозернистых бетонов и для щебеночных бетонов. Выявлено объемное содержание матриц в некоторых песчаных и щебеночных бетонах различных марок. Показано назначение матриц: реологическая водно-дисперсная матрица первого рода является высокодисперсной и основной, обеспечивая перемещение тонкозернистых частиц песка в порошковом бетоне, дисперсно-зернистая матрица второго рода - перемещение частиц песка-заполнителя в мелкозернистом песчаном бетоне, а совмещенные матрицы первого и второго рода образуют матрицу третьего рода для свободного перемещения зерен щебня в щебеночном бетоне. Необходимое объемное содержание каждой матрицы предопределяется оптимальной топологией и условными реологическими критериями.

Показано, что водно-дисперсно-зернистая пластифицированная реологическая матрица второго рода при оптимальном соотношении компонентов при предельной концентрации твердой фазы является порошковой бетонной смесью для высокопрочных, а при введении реакционно-активной добавки микрокремнезема — особовысокопрочных бетонов.

Исследованы реотехнологические свойства порошковых бетонных смесей в зависимости от дисперсности молотого песка, вида ГП и СП, вида и количества МК и фибры, времени твердения.

Исследованы физико-технические свойства особовысокопрочных порошковых бетонов и фибробетонов: прочностные показатели, водопоглощение, морозостойкость, усадка, набухание.

Впервые установлены закономерности изменения в соотношении компонентов и реологических критериев для 2-х составов щебеночных бетонах малоцементного и с повышенным расходом цемента.

Практическая значимость работы. Разработан состав малоцементного щебеночного бетона марки 600 со сниженными расходами цемента в бетоне в 2,0 раза за счет трансформации топологической структуры и оптимизации соотношения между компонентами.

Разработан состав высокопрочного щебеночного бетона М 1500 с низким удельным расходом цемента на единицу прочности =3,2 кг/МПа со снижением дорогостоящего привозного щебня и среднего и крупного песка.

Разработаны составы порошковых бетонов и фибробетонов с МК с прочностью 160-200 МПа с низким удельным расходом цемента на единицу прочности. Использование такого бетона в сжатых стойках, трубах и трубчатых элементах, шахтах лифтов, лотках, в дорожных плитках и в отделочных плитках позволяет в 2-2,5 раза снижать расход бетона, а вместе с тем практически уменьшать в такое же количество раз цемента, песка и добавок.

Выпущена опытная партия фибробетона для покрытий нагруженных полов промышленного здания с уменьшением стоимости одного квадратного метра в 4 раза по сравнению с полимерными покрытиями сходных физико-технических характеристик. Разработаны составы дисперсно-армированного фибробетона с прочностью на сжатие 150 МПа, они прошли промышленную апробацию при изготовлении ажурных заборов под чугунное литье. Разработаны составы бетона с прочностью на сжатие 180 МПа, они прошли промышленную апробацию в ООО «Новые технологии строительства» г.Красноярск изготовлены отделочные фасадные панели с уменьшением стоимости 1 м в 3 раза по сравнению с керамогранитными панелями.

Степень достоверности. Основные положения и выводы работы обоснованы достоверными результатами, полученными автором в результате проведения многочисленных экспериментов с использованием вычислительной техники и анализами структуры: микроскопическим методом. Методика проведения исследований и результаты выполненных расчетов достаточно корректны. Достоверность основных выводов работы подтверждена результатами производственных испытаний.

На защиту выносятся: теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности получения высокопрочных и особовысокопрочных порошковых бетонов М1200-1600 и фибробетонов М 1800-2000 как с пуццоланической добавкой микрокремнезема, термически-модифицированного диатомита, а при использовании высокодисперсной водно-минерально-цементной смеси, превращающейся под действием гиперпластификатора в реологически-активную высококонцентрированную дисперсную систему с высокой текучестью;

- принципы формирования структурной топологии дисперсно-зернистых смесей с изменяющимся и оптимизированным соотношением для каждого вида бетонов при порошковой активации их состава с переходом цементирующих водно-цементных дисперсий в смешанные композиционные водно-цементно-порошковые дисперсии. Принципы превращения бетонов старого четырехкомпонентного состава (цемент, песок, щебень, вода) или пятиком-понентного бетонов переходного состава (песок, цемент, щебень, вода, супер- или гиперпластификатор) в многокомпонентные бетоны нового поколения (цемент, дисперсный наполнитель, очень тонкий песок фр. 0,16-0,63 мм, мелкий, крупный заполнитель, гиперпластификатор, вода); экспериментальные исследования реотехнологических свойств дисперсий, порошковых бетонов, результаты исследований подбора состава высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов и фибробетонов, изучения физико-технических и гигрометрических свойств.

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались на Всероссийских и Международных НТК: «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» (г.Пенза, 2006, 2008, 2009 гг.), «Композиционные строительные материалы. Теории и практика» (г.Пенза, 2007, 2009, 2010 гг.), «Актуальные вопросы строительства» (г.Саранск, 2009 г.), IV Академические чтения (г.Казань, 2010 г.). Статьи были опубликованы в журналах «Строительные материалы» (2009 г.) и Вестник отделения строительных наук (Москва-Иваново, 2010 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 24 работы. В журналах по перечню ВАК РФ - одна работа.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 124 наименований. Изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка и 24 таблицы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исходя из основных положений физикохимии и реологии дисперсных систем, теоретически обоснованы возможности предельного разжижения их при высоком содержании твердой фазы и необходимость кардинального изменения состава и топологической структуры традиционных бетонных смесей. Новыми компонентами пластифицированных песчаных и щебеночных бетонов должны быть высокодисперсные и тонкозернистые наполнители, добавляемые в значительном количестве для усиления разжижающей и водоредуцирующей функции пластификаторов, увеличения объема реологически-активной дисперсной матрицы между частицами песка и щебня и снижения удельного расхода цемента на единицу прочности бетонов.

2. Состав обычных пластифицированных бетонов должен трансформироваться из 4-5 компонентного в 7-8 компонентный, с дополнительными компонентами в виде дисперсной каменной муки (микрокварц, молотый песок, плотный известняк, доломит и др.), и тонкозернистого кварцевого песка фракции 0,1-0,5-Ю, 16-0,63 мм, которые замещают часть реологически-неактивного - обычного песка и щебня и в присутствии суперпластификаторов образуют совместно с цементом и водой в бетонных смесях реологически-активную матрицу с низким пределом текучести и низкой вязкостью. Объем такой матрицы должен быть 45-65% от объема смеси, превращая бетоны в малощебеночные и малопесчаные (песок фракции более 0,63 мм) с «плавающей» структурой щебня и песка.

3. Разработана классификация реологически-активных матриц в бетонных смесях и подразделение их на 3 рода по дисперсности: для порошковых бетонов, песчаных и щебеночных. Показано назначение каждой из матриц и их роль в обеспечении необходимой консистенции бетонных смесей. Выявлено необходимое объемное содержание каждой матрицы исходя из оптимальной топологии, межзерновых расстояний для обеспечения оптимальных реологических критериев.

4. Показано, что водно-дисперсно-тонкозернистая цементная пластифицированная реологическая матрица второго рода при оптимальном соотношении компонентов и при предельной объемной концентрации твердой фазы, равной 76-79%, является самоуплотняющейся порошковой бетонной смесью для бетонов с прочностью 110-130 МПа, а при введении МК—реакционно-порошковой смесью для бетонов с Б^,- = 130-180МПа,

5. Для отдельных порошковых бетонных смесей установлены фундаментальные реологические свойства — предел текучести и вязкость, а для всех смесей — реотехно-логические, консистометрические. Выявлены значения их для тестирования реологического отклика цементных суспензий порошковых смесей на действие СП и ГП, тестирование слабых, сильных СП и ГП.

6. Оптимизированы компонентные составы самоуплотняющихся порошковых бетонов с чрезвычайно низкими значениями В/Г (0,092-0,1) и В/Ц отношениями (0,28-0,33) при средней толщине матрицы между частицами тонкозернистого песка 45-65 мкм, для получения реакционно-порошкового бетона с прочностью на сжатие 150-160 МПа, с прочностью на растяжении при изгибе - 27 МПа. Выявлены условия самопроизвольного удаления пузырьков воздуха, как концентраторов напряжений в РПБ.

7. Изучено влияние дисперсности молотого песка или микрокварца, гранулометрии тонкозернистого песка на реотехнологические свойства смесей и прочность РПБ.

8. Осуществлен подбор составов фибробетонов с различными видами фибр. Теоретически показано и экспериментально доказано использование тонкой металлической фибры и микрофибры, по сравнению с используемыми не экономичными видами фибр «Челябинка» и «Драмикс».

9. Исследованные физико-технические, пирометрические свойства РПБ и РПБ-фибробетонов: R^ и RIt3r, водопоглощение, усадка, набухание, морозостойкость. Достигнут рубеж прочности на сжатие 200 МПа и на растяжение при изгибе 50 МПа с удельным расходом цемента 3,3 кг/МПа. Бетоны являются особо плотными с водопо-глощением не более 1,5%, морозостойкими (более 900 циклов), малоусадочными (е = 0,3-0,45 мм/м - без фибры).

10. Установлено оптимальное содержание трех реологических матриц в двух видах щебеночных бетонов нового поколения с расходами цемента 220-485 кг/м3 марок М 600-1500. Показано, что при переходе от малоцементных бетонов к.бетонам с повышенным расходом цемента содержание реологических матриц первого и второго рода уменьшается.

11. Произведен расчет технико-экономической эффективности применения сверхпрочных бетонов, а также малоцементных бетонов различных марок. Осуществлена опытно-промышленная апробация реакционно-порошковых бетонов в ООО «Новые строительные технологии » г. Красноярск и в ООО «Concrete Ingeniiing» г. Москва.

1. Баженов Ю.М. Бетоны XXI века // Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций / Материалы Международной конференции. Белгород, 1995. - С. 3-5.

2. Баженов Ю.М: Технология бетона. М.: Изд-во АСВ, 2002. - 500 с.

3. Баженов Ю.М. Технология бетонов XXI века / Академические чтения РААСН. Новые научные направления строительного материаловедения. Часть 1. Белгород, 2005. - с. 9-20.

4. Баженов Ю.М., Фаликман В.Р.' Новый век: новые эффективные бетоны и технологии // Материалы I Всероссийской конференции.—М., 2001. С. 91—101.

5. Железобетон в XXI веке: Состояние и перспективы развития бетона и железобетона в России / Госстрой РФ, НИИЖБ. М.: Готика, 2001.

6. Звездов AJ/L, Волков Ю.С. Бетон и железобетон: наука и практика // Материалы I Всероссийской конференции по бетону и железобетону. М., -2001. - С. 288-297.

7. Комохов П.Г. О бетоне XXI века // Вестник РААСН. -М., 2001. -№5. С. 9-12.

8. Михайлов В.В., Беликов В.А. Перспективы применения конструкций из высокопрочных бетонов // Бетон и железобетон. -1982. №5. - С. 7-8.

9. Михайлов В.В., Волков Ю.С. Бетон и железобетонные конструкции. Состояние и перспективы применения в промышленном и гражданском строительстве. -М.: Стройиздат, 1983.-358 с.

10. Ю.Михайлов КБ. Взгляд на будущее бетона и железобетона // Бетон и железобетон. -1995. №6. - С. 2-5.

11. Михайлов К.В., Бердичевский Г.И., Рогатин Ю.А. Бетон и железобетон основа современного строительства // Бетон и железобетон. -1990. - №2. — С. 3-4.

12. Михайлов К.В., Хайдуков Г.К. К 150-легию изобретения железобетона // Бетон и железобетон. -1999. №5. - С. 2-5.

13. Баженов Ю.М. Высококачественный тонкозернистый бетон//Строительные материалы. 2000. №2. С. 24-25.

14. Баженов Ю.М. Бетоны повышенной долговечности // Строительные материалы, 1999. №7-8. С. 21-22.

15. Волков Ю.С. Применение сверхпрочных бетонов в строительстве // Бетон и железобетон, 1994. №7. с. 27-31.

16. Ахвердов И.Н. Высокопрочный бетон. -М.: Госстройиздат, 1961. -162 с.

17. Каприелов С.С, Шеренфельд A.B., Батраков A.B. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива // Бетон и железобетон. 1996. -№6.-С. 6-10.

18. Морено X. Применение высокопрочных бетонов в строительстве высотных зданий // Бетон и железобетон. -1988. № 11. - С. 29-31.

19. Рабинович Ф.Н., Курбатов Л.Г. Применение сталефибробетона в конструкциях инженерных сооружений // Бетон и железобетон. —1984. № 12. — С. 22-25.

20. Волков И.В. Фибробетон — состояние и перспективы применения в строительных конструкциях // Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века. 2004. - № 5. - С. 5-7.

21. Антропова В.А., Дробышевский В.А. Свойства модифицированного сталефибробетона // Бетон и железобетон.—№3. 2002. - С. 3 - 5.

22. Рабинович Ф.Н. Применение фиброармированных бетонов в конструкцияхпромзданий // Фибробетон и его применение в строительстве: Труды НИИЖБ; -М., 1979.-С. 27-38.

23. Рабинович Ф.Н., Черномаз А.П., Курбатов JI.Г. Монолитные днища резервуаров из сталефибробетона// Бетон и железобетон. —1981. №10. - С. 24-25:

24. Рабинович Ф.Н., Романов В.П. О пределе трещиностойкости мелкозернистого бетона, армированного стальными фибрами // Механика композитных материалов, -1985:- № 2. С. 277-283;

25. Сталефибробетон и конструкции из него. Серия, «Строительные материалы» Вып. 7 ВНИИЫТПИ. М., 1990.36 с.

26. Bindiganavile V., BanthiaN., Aarup В/ Impact response of ultra-high-strength fiber-reinforced cement composite. // ACI Materials Journal. 2002. - Vol: 99, №6. - P. 543-548.

27. Carbon-Piber-Reiforced Concrete//; Techno Japan; 1986. Vol. 19. №8: p.p. 67' 69: . .

28. Dalläire E., Aitcin P.C., L achemi' M: High-performance powder // Civil Engineering. 1998. Vol. 68 №1. p. 49-51, ill., (англ.) Высокопрочный бетон oco-боплотной структуры (Канада) перевод инженера Беренфельда В.А. ВЗ/6. 2000.

29. Kordts S. Selbstverdichtender Beton; in: Beitrage zum 41. Forschungskollo-guium des DafStb; 3. Marz. 2003.

30. Schachinger J., Schubert J., Stengrl Т., Schmidt K., Hilbing H., Heinz HD. Ultrahochfester Beton Bereif für die Anwendung? Fest - schrift zum 60. Geburgstag von. Prof. Dr.- Jng Peter Schlussl.2003.H:z.s. 267-276.

31. Сталефибробетон и конструкции из него. Серия «Строительные материалы» Вьш. 5 ВНИИНТПИ. М, 1992:45 с.

32. Демьянова B.C., Ильина И.Е.,, Куликов И.М. Повышение эксплуатационных свойств бетона комплексными добавками / Композиционные строительные материалы. Теория и практика / Международная научно-практическая конференция. Пенза: ПГУАС, 2005. - С. 38-43. : .

33. Scnachinger J; Schuberrt J, Stengel T, Schmidt. К, Heinz D, Ultrahochfester Beton Bereit Für die Anwendung? Scnriftenreihe Baustoffe. Fest - schriftzum 60. Geburtstag von Prof. Dr.-ing. Peter Schliessl. Heft 2. 2003. C. 267276.

34. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Голубева В.Ю. «Высокопрочный бетон повышенной вязкости разрушения», Санкт-Петербург. 2009. 155 с.

35. Фибробетон в Японии. Экспресс-информация. Строительные конструкции», М, ВНИИИС Госстроя СССР, 1983. 26 с.

36. Стеклофибробетон и конструкции из него. Серия «Строительные материалы». Вып.5. ВНИИНТПИ. Москва. -1990. С. 34-71.

37. Курбатов Л.Г. Проектирование и изготовление сталефибробетонных конструкций: Обзорная информация ЦНТИ Госгражданстроя. Л., 1985. — 55 с.

38. Рабинович Ф.Н. Дисперсноармированные бетоны. М., Стройиздат: 1989. 177 с.

39. Лобанов И. А. Особенности структуры и свойства дисперсно-армированных бетонов // Технология изготовления и свойства новых композиционных строительных материалов: Межвуз. темат. сб. науч. тр. Л.: ЛИСИ, 1986 - С.5-10.

40. Сакварелидзе A.B. Влияние возраста сталефибробетона на его ползучесть // Бетон и железобетон. 1987. - №3. - С.8-10.

41. Richard P., Cheurezy M. Reactive Powder Concrete with Heigh Ducttility and 200-800 MPa Compressive Strength.// AGJ SPJ 144-22, 1994, pp. 507-518.

42. Dugat J., Roux N., Bernier G. Mechanical Properties of Reactive Powder Concretes. Materials and Structures, Vol. 29, 1996. S. 233-240.

43. Пухаренко Ю.В. Научные и практические основы формирования структуры и свойств фибробетонов: дис. док. техн. наук: Санкт Петербург, 2004.315. с.

44. Balaguru P., Nairn H., High-performance fiber-reinforced concrete mixture proportion with high fiber volume fractions // ASJ Materials Journal. 2004.-Vol. 101, №4.-pp. 281-286.

45. Bindiganavill V., Banthia N., Aarup B. Impact response of ultra-high-strength fiber-reinforced cement composite //ASJ Materials Journal. —-2002.-Vol. 99, №6. pp. 543-548.

46. Schmidt M. Möglichkeiten und crenzen von Hoch- und Ultra: -HochfestemBeton/M. Schmidt, R. Bomcman// Proc. 124IBAUSJL-200.Bd. 1,-P. 1083-1091.

47. Schmidt M., Fenling E., Teichmann Т., Bunjck К., Bornemann R. Ultrahochfester Beton: Perspective; für die Betonfertigteil: Industry.// Beton-werk+Fertigteil-Technik. 2003; № 39. s. 16-29.

48. Schmidt M., Fenling E. Ultrahochfester Beton-und Fertigteiltechnik.// 2003; H. 11, s. 16-19.

49. Grübe P:, Lemmer C., Rühl M. Vom Gussbeton zum: Selbstverdichtenden //Beton.-P. 243-249.

50. Kordms S. Selbstverdiehtender Beton in Beitrage zum 41./ Forschungskollo-guium des DafStb; 3. Marz. - 2003.

51. Grünewalds. Performance-based design of self compacting fibre reinforced concrctc. Doctor thesis. 2004.55;Kleingelhöfer P. Noue Betouverflissiger auf Basis Polycarboxylat. // Proc. 13 ., YbasiL Weimar., 1997, - Bd. 1,- S. 491-495.

52. Richard P., Cheurezy M., Composition of Reactive Powder Concrete. Cem. Coner. Res. Vol. 25. No. 7. S. 1501-1511, 2001,

53. Калашников В.И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов: дис. д-ра техн. наук. Воронеж, 1996 - 89 с.

54. Müller С., Sehröder Р. Schüße Р., HocWeistungbeton mit Steinkohlenflugasche. Essen VGB Fechmische Vereinigung Bundesveband KraftwerksnelenprodukteV/ E.V., 1998-Jn: Flugasche in Beton, VGB/BVK-Faschaugung. 01 Dezember 1998, Vortag 4,25 Seiten.

55. A.Magu mdar. Glass fiber reinforced cement. London. - 1991.

56. Bornemann R., Fenling E. Ultrahochfester Beton-Entwicklung und Verhalten. //. Leipziger Massivbauseminar, 2000, Bd. 10, s. 1-15.

57. Schmidt M. 50 Jahre Entwicklung bei Zement, Zusatzmittel und Beton. Schriftenreihe Baustoffe. / M. Schmidt Centrum Baaaustoffe und Material-prufund.-2003.-H.2,-P. 189-198.

58. Калашников В.И., Иванов И:А., О- структурно-реологическом состоянии предельно разжиженных высококонцентрированных дисперсных систем.// Труды IV Национальной конференции по механике и технологии композиционных материалов. БАН, София. 1985. С. 127-130.

59. Калашников В.И. Учёт реологических изменений бетонных смесей с суперпластификаторами.// Материалы IX Всесоюзной конференции по бетону и железобетону (Ташкент 1983), Пенза. 1983. С. 7-10.

60. Калашников В.И. Регулирование разжижающего эффекта суперпластификаторов исходя из ионноэлектростатического действия./Шроизводство и приложение на химические добавки в строительстве. Сборник тезисов НТК. София. 1984. С. 96-98.

61. Brameschuber W., Schubert Р. Neue Entwicklungen bei Beton und Mauerwerk.// Öster. Jngenieur-und Architekten-Zeitsehrieft., 2003 -P. 199-220.

62. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны // M.: Стройиздат, 1998. 768 с.71. .Батраков В.Г. и др. Суперпластификатор — разжижитель СМФ: // Бетон и железобетон. 1985. №5. С. 18-20.s

63. Долгополов H.H., Суханов М.А., Ефимов С.Н. Новый тип цемента: структура цементного камня.// Строительные материалы. 1994. №1. с. 56.

64. Соломатов В.И., Выровой В.Н. и др. Композиционные: строительные материалы и конструкции пониженной материалоёмкости.// Киев, Буди-вельник, 1991,144 с.

65. Аганин €.П. Бетоны низкой водопотребности с модифицированным кварцевым наполнителем.// Автореферат на соискание уч. степени к.т.н., М, 1996. 17 с.

66. Фадель И.М. Интенсивная раздельная;: технология; бетона, наполненного базальтом.//Автореферат дис. к.т.н. М:,.1993: 22'с.

67. Калашников С.В. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, на тему: Тонкозернистые реакционно-порошковые дисперсно-армированные бетоны с использованием горных пород. Пенза. 2006.163: с.

68. Калашников В:И: Расчет составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов// Строительные материалы. №10.2008. С 4-6.

69. Дейзе Т., Хорнунг О;, Нельман М. Переход с технологии «Микродур» к технологии «Нанодур». Применение стандартных цементов в практике бетонов со сверхвысокими эксплуатационными свойствами, Бетонный' завод. №3. 2009. С.4-11.

70. Свиридов Н.В., Коваленко Ь.Г. Бетон с прочностью 150 МПа на рядовых порт-ландцементах// Бетон и железобетон. №2.1990. С.21-22.

71. Суздальцев И.П. Нанотехнология. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М-: КомКнига. 2006.592 с.

72. Пономарев А.Н. Нанобетон концепция и проблемы. Синергизм нанострукту-рирования цементных вяжущих и армирующей фибры // Строительные материалы. №5:2007. С.2-4.

73. Abouzar Sadrekarimi. Development of a Light Weight Reactive Powder-Concrete. Journal of Advanced Concrete Technology. Japan Concrete Institute. Vol. 2, No 3, 409^17. October 2004.

74. Мировая премьера в Австрии арочный разводной! мост из высокопрочного фибробетона. Международное бетонное производство. №11,2011. С.132-134.

75. Барраган Б., Ронсерон X., Магаротго Р., Моро С., Хурана Р. Интеллектуальный динамичный бетон // Международное бетонное производство (CPI) .№2, 2011. С. 58-67.

76. European Proect Group « The European Guidelines for Self Compacting Concrete. Specification, Production and Use», (joint work by EENAPC, BJBM, CEMBU-REAU,EFCA,ERMACO). May 2005.

77. Japan Society of Civil Engineers (JSCE), «Recommendation for Self Compacting Concrete» Tokyo, Japan, August, 1999.

78. Нецветаев Г.В., Давидюк A.H. «Гиперпластификаторы МеШих для сухих строительных смесей и бетонов» // Строительные материалы. №3.2010. С. 38-40.

79. Нецветаев Г.В. Давидюк А.Н. «Самоуплотняющиеся бетон (SCC): усадка» // Строительные материалы. №8. 2009. С. 52-54.

80. Изотов B.C., Ибрагимов P.A. «Влияние некоторых гиперпластификаторов на основные свойства цементных композиций» // Строительные материалы. №11. 2010. С. 14-17.

81. Поникевски Т. Исследование распределения фибры в самоуплотняющемся бетоне. // Международное бетонное производство. СРУ №2.2011. С. 52-56.

82. Калашников В.И., Ананьев C.B. Высокопрочные и особовысокопрочные бетоны с дисперсным армированием // Строительные материалы. 2009. №7. С. 59-61.

83. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Голубева В.Ю. «Высокопрочный бетон повышенной вязкости разрушения», Санкт-Петербург. 2009.155С.

84. Бондарев Б.А., Черноусов Р.Н. Определение модуля упругости и предела прочности сталефибробетона при растяжении методом раскалывания // Научный Вестник. Строительство и архитектура. Изд. ВГАСУ. №3 (11). 2008. С. 67-71.

85. Калашников В.И., Троянов И.Ю., Коровкин М.О., Ананьев C.B., Куликов И.М. К оптимизации геометрических размеров плоской стальной фибры. Сборник статей МНТК «Композиционные строительные материалы. Теория и практика». Пенза. 2010. С.66-70.

86. Берг О.Я., Щербаков Е.Н: Об эффективности методов прогноза величин ползучести и усадки. Материалы совещания НИИЖБ Госстроя СССР «Ползучесть и усадка бетона». М: 1969: С. 136-145.

87. Калашников В.И. Усадка высокопрочных реакционно-порошковых бетонов и влияние масштабного фактора//Строительные материалы. №5.2010. С.2-3.

88. Фаликман В.Р.', Сорокин Ю.В., Калашников О.О. Строительно-технические свойства особовысокопрочных быстротвердеющих бетонов // Бетон и железобетон. 2004. №5: С.5-10.

89. Каприелов С.С., Травуш В.И., Карпепенко Н.И., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Модифицированные бетоны нового поколения- в сооружениях ММДЦ «Москва-Сити» // Строительные материалы. 2006. №10. С. 13-19.

90. Каприелов С.С., Травуш В.И., Карпенко Н.И., Шейнфельд AJB.,. Кардумян Г.С., Киселева Ю.А., Пригоженко О.В. Модифицированные высокопрочные бетоны классов В80 и В90 в монолитных конструкциях // Строительные материалы. 2008. №3. С. 9-13.

91. Рыжов И.Н. Опыт производства и применения высокопдвижного бетона в С-Петербурге // Ж. International Concrete Conférence & Exhibition Russia 2008. УССХ С-Петербург. С. 10-13.

92. Алимов В.А., Воронин В.В., Коровяков В.Ф. Перспективы производства эффективных малощебеночных бетонов // Технологии бетонов. 2010. №11-12. С. 40-41.

93. Краснов JI.M., Федосов C.B., Акулова М.В: Влияние высокого наполнения мелкозернистого бетона на структурную прочность // Строительные материалы. №1.2008. С.48-50.

94. Калашников В.И., Калашников C.B. Порошковые высокопрочные бетоны нового поколения // Популярное бетоноведение. Санкт-Петербург, №2 (16), 2007. С. 4449.

95. Калашников C.B., Кузнецов Ю.С., Хвастунов B.JT. К теории гидратации композиционных цементных и шлаковых вяжущих. Вестник отделения строительных наук. №9: Белгород, 2005. С.216-221.

96. De Larrard, F. Sedran. Optimization of ultrahight-performance concrete by the use of a packing model. Cem Concrete Res. Vol. 24 (6), 1994. - S. 997-1008.

97. Калашников В.И., Ананьев C.B., Мороз М.Н. и др. Новое направление в производстве бетонов общестроительного назначения на основе реакционно-порошковой связки // Популярное бетоноведение. 2009. №6(32). С.44-48.

98. Барраган Б.Е., Ронсеро X., Магаротто Р., Моро С., Хурана P.C. интеллектуальный динамичный бетон // Международное бетонное производство. СРУ. №2.2011. С. 58-66.

99. Калашников В.И. Через рациональную реологию в будущее бетонов. // Технология бетонов. 2007. №5. С.8-10; №6. С.8-11; 2008. №1. С. 22-26.

100. Калашников В.И. Терминология науки о бетоне нового поколения // Строительные материалы. №3.2011. С.103-106.

101. Боровских И.В. Высокопрочный тонкозернистый базальтофибробетон // Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Казань. 2009.163. с.Угь