автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Порошково-активированный высокопрочный бетон и фибробетон с низким удельным расходом цемента на единицу прочности

На правах рукописи

005004745)

Хвастунов Алексей Викторович

ПОРОШКОВО-АКТИВИРОВАННЫЙ ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН И ФИБРОБЕТОН С НИЗКИМ УДЕЛЬНЫМ РАСХОДОМ ЦЕМЕНТА НА ЕДИНИЦУ ПРОЧНОСТИ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

-1 ЛЕК 2011

Пенза 2011

005004745

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

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Владимир Иванович Калашников

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

академик РААСН,

доктор технических наук, профессор Владимир Павлович Селяев

Заслуженный деятель науки РФ и РТ, доктор технических наук, профессор Вадим Григорьевич Хозин

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный

нефтяной технический университет», г. Уфа

Защита состоится 23 декабря 2011 г. в 10 ч 00 мин на заседании диссертационного совета ДМ 212.184.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» по адресу: 440028, г. Пенза, ул. Г. Титова, 28, корпус 1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

Автореферат разослан 21 ноября 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета ДМ 212.184.01

С.В. Бакушев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Порошковая активация бетонных смесей для получения высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов классов В100 - В160 с низким удельным расходом цемента на единицу прочности не более 4-5 кг/МПа становится реальностью в зарубежной и в Российской практике. Для бетона как материала, входящего по объемам производства в первую пятерку самых материалоемких, уменьшение его объемов в 2-4 раза за счет повышения прочности в 3-5 раз определяет глобальную экономику не только в строительстве, но и в отраслях, ему сопутствующих: горнодобывающей рудной и нерудной, цементной, в авто- и железнодорожном транспорте, энергетической, в обеспечении экологической безопасности и др. Но такой революционный этап наступит лишь тогда, когда все конструкционные бетоны будут высокопрочными и сверхвысокопрочными. Для этого необходимо, чтобы технология бетонов стала химической технологией, нанокремнеземистой и наногидросиликаткальциевой технологией производства. Естественно, что переход на высокопрочные и сверхпрочные бетоны будет постепенным и на этом эволюционном пути по-прежнему будут выпускаться в значительно больших объемах бетоны с классами прочности В15-В60. Снижение стоимости их производства на переходном этапе будет определять основные технико-экономические показатели в строительстве из бетона и железобетона. Уменьшение стоимости бетона общестроительного назначения классов В15-В45 и более переходного периода с традиционной четырехкомпонентной рецептурой, но с эффективными супер- и гиперпластификаторами СП и ГП может быть осуществлено за счет порошковой активации традиционного состава. Выпуск многокомпонентных бетонов нового поколения позволит снизить расходы цемента за счет введения в состав реологически-активных реакционно-активных дисперсных добавок, нанокремнеземистых добавок и тонкозернистого песка фр.0,1-0,5-Ю, 16-0,63 мм, улучшающих в совокупности с цементом реологическое и водоредуцирующее действие гиперпластификаторов. Это позволит снизить расходы цемента в 2-3 раза на 1 м3 бетона и уменьшить расход воды за счет оптимизации состава трех реологических матриц, которые свойственны порошково-активированным щебеночным бетонам. Снижение удельных расходов цемента в малоцементных бетонах на единицу прочности при сжатии Ц%д до 2,5-4,0 кг/МПа, вместо 610 кг/МПа - важная народнохозяйственная задача. В связи с новой стратегией превращения бетонов старого и переходного поколения в высокоэффективные бетоны нового поколения оптимизация состава последних, изучение их физико-механических свойств является чрезвычайно актуальной задачей.

Учитывая, что современные фибробетоны с недостаточно прочной цементной бетонной матрицей традиционного пятикомпонентного состава «цемент-песок-щебень-СП-вода» являются не столь эффективными, разработка порошково-активированных высокопрочных бетонов и фибробетонов нового поколения при уменьшении расхода цемента в 1,8-2 раза с высокопрочной матрицей является не менее актуальной.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка оптимизированных составов высокопрочных бетонов и фибробетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности, не превышающим 4,5 кг/МПа и исследование их основных физико-технических и пирометрических показателей.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

-систематизировать составы четырехкомпонентных щебеночных бетонов старого поколения и переходного поколения с супер- и гиперпластификаторами из жестких, полужестких и пластичных бетонных смесей по технико-экономическому показателю - удельному расходу цемента на единицу прочности бетона при сжатии;

-установить в составах 7-ми и 8-ми компонентных бетонов нового поколения содержание каждого компонента в системах «цемент - молотый кварцевый песок (микрокварц) - тонкий кварцевый песок - песок-заполнитель - щебень - ГП(СП) - вода» и «цемент - микрокремнезем - молотый кварцевый песок (микрокварц) - тонкий кварцевый песок - песок-заполнитель - щебень - ГП(СП) - вода»;

-выявить изменение объема реологических матриц по уровням их дисперсности и зернистости и оптимизировать наиболее эффективные составы по прочности;

-разработать составы 7-8-ми компонентных щебеночных бетонов с тонкодисперсной и тонкозернистой активацией с низкими удельными расходами цемента на единицу прочности не превышающими 4,5 кг/МПа с увеличивающейся прочностью от класса В20 до В120;

-установить для бетонов различных классов по прочности численные соотношения сухих компонентов, содержание воды и условных реологических критериев по объему реологических матриц 1-го, 2-го и 3-го рода;

-оптимизировать гранулометрический состав вяжущего, наполнителя, тонкозернистого песка, песка-заполнителя и крупного заполнителя для бетонных смесей;

-получить многофакторные математические модели, выражающие зависимости средней насыпной плотности порошково-активированной смеси и пустотности от расхода вяжущего, наполнителей и заполнителей;

-выявить реакционно-активные тонкодисперсные минеральные компоненты, позволяющие заменить микрокремнезем без существенного снижения прочности;

-выявить оптимальные количественные соотношения компонентов в матрицах бетонной щебеночной смеси с целью получения наилучших реотехнологических свойств в соответствии с разработанными условными реологическими критериями;

-исследовать основные физико-механические и пирометрические свойства порошково-активированного щебеночного бетона и фибробетона;

-разработать методики и установки для определения отдельных физико-механических свойств порошково-активированных щебеночных бетонов, в том числе для изучения работы бетона в узле сопряжения плиты перекрытия с колонной из высокопрочного бетона и фибробетона с расходом цемента 400 кг/мЗ (для безригельной бескапительной схемы опирания).

Научная новизна работы.

1. Систематизированы составы четырех-пяти компонентных щебеночных бетонов старого (без суперпластификаторов) и переходного поколений с супер- и гиперпластификаторами по технико-экономическому показателю удельного расхода цемента на единицу прочности. Показано, что такие бетоны являются цементоемкими с удельными расходами цемента не менее 7-10 кг/МПа с классами по прочности В40-В60.

2. Разработаны 7-8-ми компонентные щебеночные бетоны нового поколения с расходами цемента от 176 до 480 кг/м3 с низкими удельными расходами цемента в пределах 2,5-4,5 кг/МПа, с классами по прочности от В15 до В120 за счет порошковой активации, позволяющей усилить действие СП и ГП в бетоне.

3. Установлено, что составы порошково-активированных щебеночных бетонов нового поколения должны быть многокомпонентными, со строгими для каждого класса бетонов соотношениями компонентов, иметь новую рецептуру, в которой представлены три реологические матрицы, определяющие три коэффициента раздвижки зерен (в отличие от одного для бетонов старого поколения): матрица 1-го рода - высокодисперсная цементно-водная минеральная; матрица 2-го рода - водно-цементно-тонкозернистодисперсная; матрица 3-го рода, включающая матрицу 2-го рода и песок-заполнитель.

4. Выявлено, что для бетонов различных классов по прочности безразмерные соотношения компонентов по массе и условных реологических критериев должны быть строго определенными и изменяться от класса к классу для получения заданных гранулометрических свойств, соответствующих разработанным условным реологическим критериям. Впервые установлены оптимальные численные значения безразмерных массовых соотношений компонентов и условных реологических критериев для бетонов с диапазоном расхода цемента от 290 до 320 кг/м3 (Ц%д=2,24-2,96 кг/МПа) с прочностью при осевом сжатии 100-135 МПа (В80-В100), что чрезвычайно важно для конструкционных бетонов и для бетонирования массивных конструкций с уменьшенной экзотермией.

5. Выявлены реакционно-активные тонкодисперсные минеральные компоненты на основе измельченного халцедона и металлургического гранулированного шлака, содержащие частицы нанометрического уровня, позволяющие заменить микрокремнезем без снижения прочности.

6. Исследованы прочностные свойства порошково-активированных малоцементных щебеночных бетонов общестроительного назначения с чрезвычайно низкими расходами цемента от 140 до 250 кг/м3 (1(^=3,1-5,0 кг/МПа).

7. Впервые выявлены физико-механические и гигрометрические свойства порошково-активированного высокопрочного щебеночного бетона и фибробетона нового поколения (прочности на осевое сжатие и растяжение, на срез, при раскалывании, растяжение при изгибе, ударная прочность, трещиностойкость, статический и динамический модули упругости, коэффициенты Пуассона и интенсивности напряжений, сцепления бетона с арматурой, усадка, ползучесть, набухание, водопоглощение, параметры пористости) с использованием разработанных установок и методик.

8. Впервые получены результаты изучения работы различных видов бетона в узле сопряжения плиты перекрытия с колонной из высокопрочного бетона и фибробетона с расходом цемента 400 кг/м3 (для безригельной бескапительной схемы опирания) на разработанной и изготовленной испытательной установке. Установлено превышение продавливающей силы на 33-35% по сравнению с традиционными бетонами и фибробетонами.

Практическая значимость работы

Для малоцементных бетонов класса В20-В60 уменьшен расход цемента в 1,5-2 раза, что определяет снижение потребления цемента в регионах и уменьшение объемов выбросов СОг.

При использовании высоко- и сверхвысокопрочных бетонов классов В100-В130 уменьшается сечение изделий и конструкций за счет их высокой прочности со снижением расхода бетона до 2-3 раз; при этом расход цемента снижен в 2-3 раза, расход среднего и крупного песка снижен в 1,7-2 раза, щебня в 1,3-1,5 раза

В производство вовлекаются тонкие пески с модулем крупности 1,2 и ниже, которые не востребованы в бетонах старого поколения, а также многотоннажные отходы молотых шлаков, взамен микрокремнезема.

Предлагается целый комплекс физико-механических и гигрометрических показателей порошково-активированных щебеночных бетонов нового поколения с низким удельным расходом цемента 2,5-5,0 кг/МПа как для бетонов низких классов В20-В60, так и высокопрочных бетонов В80-В120 для реализации их в проектных институтах и производственных предприятиях с целью проектирования и изготовления широкой номенклатуры высокоэффективных бетонных, железобетонных и фибробетонных изделий и конструкций.

При массовом применении высокоэффективных порошково-активированных бетонов нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности представляется возможность внедрения в весь сырьевой комплекс ресурсосберегающих и более экологически-чистых технологий за счет ограничения наращивания чрезвычайно материало- и энергоемкого производства портландцемента, снижения объемов выпуска некачественных мелкого и крупного заполнителей и наполнителей, с заменой их на качественные фракционированные и на наращивание производства качественных дисперсных наполнителей и тонких песков.

Результаты диссертационной работы получили внедрение в ООО «ПУС» с разработкой TP на длинномерные сборные железобетонные сваи безопалубочного формования, ООО «Бессоновский домостроительный комбинат» г.Пензы и Пензенской области, ООО «Новые технологии строительства» г.Красноярска в производстве преднапряженных плит перекрытий, длинномерных свай, дисперсноармированных дорожных плит на линиях безопалубочного формования, а также тротуарных плит и бордюрного камня по агрегатно-поточной технологии.

Экономическая эффективность разработанных бетонов состоит в значительном снижении материалоёмкости за счёт сокращения расходов бетонных смесей для изготовления высокопрочных изделий и конструкций.

Результаты используются в учебном процессе при подготовке инженеров-строителей-технологов по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», магистров по направлению 270100 «Строительство».

Степень достоверности результатов.

Достоверность результатов работы подтверждена сходимостью большого числа экспериментальных данных, полученных с применением комплекса не только стандартных, но и разработанных и высокоинформативных методов исследования, их непротиворечивостью известным закономерностям, некоторые из которых разработаны за рубежом и в ведущих российских организациях. Выводы и рекомендации работы получили положительную апробацию и внедрение в строительной практике.

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности получения высокопрочных бетонов и фибробегонов классов В20-В120 с пуццоланической добавкой микрокремнезема, микроволластонита, микрокварца, молотого халцедона, шлака при использовании высокодисперсной водно-минерально-цементной смеси, превращающейся под действием гиперпластификатора в реологически-активную высококонцентрированную

дисперсную систему с высокой пластичностью;

- принципы оптимизации структурной топологии дисперсно-зернистых смесей с изменяющимся соотношением для бетона и фибробетона при порошковой активации их состава с переходом цементирующих водно-цементных дисперсий в смешанные композиционные водно-цемеитно-порошковые дисперсии.

- принципы превращения бетонов старого четырехкомпонентного состава (цемент, песок, щебень, вода) или пятикомпонентного бетонов переходного поколения (песок, цемент, щебень, вода, супер- или гиперпластификатор) в многокомпонентные щебеночные бетоны нового поколения (цемент, дисперсный наполнитель, МК, тонкий песок фр. 0,16-0,63 мм, мелкий, крупный заполнитель, гиперпластификатор, вода);

- экспериментальные исследования реотехнологических свойств бетонных смесей по-рошково-активированнных бетонов и фибробетонов, результаты исследований подбора состава высокопрочных бетонов и фибробетонов с изучением физико-технических и пирометрических свойств (прочности на осевое сжатие и растяжение, растяжение при изгибе, на срез, при раскалывании, ударная прочность, трещиностойкость, статический и динамический модули упругости, коэффициенты Пуассона и интенсивности напряжений, сцепление бетона с арматурой, усадка, ползучесть, набухание, водопоглощение, параметры пористости).

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались на Всероссийских и Международных НТК: «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» (г.Пенза, 2005, 2006, 2007, 2008, 2011 гг.), «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (г.Пенза, 2003, 2007, 2009, 2010 гг.), «Эффективные строительные конструкции. Теория и практика» (г.Пенза, 2004, 2006, 2008 гг.), «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов», 2-ая Всероссийская конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (г.Пенза, 2007 г.), «Актуальные вопросы строительства» (г.Саранск, 2004, 2008 г.), Международный конгресс «Наука и инновации в строительстве» SIB-2008, «Современные проблемы строительного материаловедения и технологии» (г.Воронеж, 2008 г).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 36 работ. В журналах по перечню ВАК РФ - две работы.

Конкурсы.

В 2005 году получен диплом Министерства образования и науки РФ по итогам Открытого конкурса на лучшую работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в ВУЗах Российской Федерации, в 2006 году завоевано первое место на всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика-2006», в 2007, 2009 годах получены дипломы: II степени Самарского государственного архитектурно-строительного университета за успешное участие во втором туре смотра-конкурса дипломных работ; участника финального тура всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика-2007»; Министерства Образования Пензенской области как победитель конкурса молодежных проектов; оргкомитета IV межрегиональной специализированной выставки «ПромЭкс-по»; Федерального агентства по делам молодежи за участие во всероссийском конкурсе «Россия-Ответственность-Стратегия-Технологии».

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка используемой литературы из 197 наименований и приложений, изложена на 178 страницах машинописного текста, содержит 53 таблицы, 37 рисунков.

Автор выражает глубокую благодарность за помошь и научные консультации при выполнении диссертационной работы доктору технических наук, профессору Хвастунову BJL.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследования, сформулированы цель и задачи исследования, показана его научная и практическая значимость.

В первой главе, посвященной аналитическому обзору литературы, дан анализ состояния производства тяжелых щебеночных 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 этапы, что позволило увеличить прочность в 2-2,5 раза по сравнению с 1980-1985 гг. и реализовать высокофункциональные бетоны с прочностью 150-200 МПа.

Рассмотрены и проанализированы предпосылки различных известных и предложенных вариантов увеличения прочности бетонов, не являющихся определяющими для создания бетонов нового поколения.

Исходя из основных положений физикохимии и реологии минеральных дисперсных систем дается обоснование возможности существенного повышения прочности путем кардинального изменения состава малопластифицируемых суперпласгификаторами бетонных смесей (особенно малоцементных) старого поколения «цемент-песок-щебень-вода» на высо-копластифицирующиеся 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 бетонов с классом по прочности В20-В120. Цементирующей матрицей в реакционно-порошковых бетонах является дисперсная цементно-минеральная система, связывающая тонкозернистый песок фракции 0,16-0,63 мм в высокопрочный композиционный материал.

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.

Исходя из видов разрушения бетонов с различной прочностью заполнителей, рассмотренных Ю.М. Баженовым, приближение прочности его матрицы 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 щебеночных бетонах.

На основании проведённого анализа формулируется цель и задачи исследований.

Во второй главе приведены характеристики используемых материалов, оборудований и методы приготовления смесей и описаны методы исследования. Использовались цементы российского и датского производства: Вольский М500Д0, Комсомольский М500Д0, Подольский М500Д0, Воскресенский М400Д5, Ульяновский М500Д0, Щуровский М500Д0, Красноярский М500Д0, Жигулевский М500Д0 и др, Сет 52,5 R AlborgWeit (производство Дания); применялись пески: песок классифицированный (г.Красноярск) Мкр=1,86, песок классифи-

цированный ртищевский стекольный (Саратовская обл.) Мкр=1,92, песок Сурский кварцевый с Мкр=1,48-1,55; 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; молотые кварцевые пески, халцедон, гранулированный шлак, микроволластонит 1037 и 3097, микрокварц по ГОСТ 9077-82 с удельной поверхностью 2600-4000 см2/г, порошки горных пород, молотый Липецкий шлак; супер- и гиперпластификаторы на нафталиновой основе - С-3 и поликар-боксилатной основе - Melflux 1641F, 2651F, 5581F, Хидетал 9у и Sica Visco Crete, в качестве дисперсной арматуры использовалась фибра волновая 15/0,30 В-л производства ЗАО «УРАЛКОРД» по ТУ 1221-001-71968828-2005 в различных объемных дозировках.

Для приготовления бетонных смесей использовали турбулентный смеситель (100-600 об/мин.) каф. ТБКиВ, современные приборы и оборудование отечественного производства и специально разработанные для выявления физико-механических свойств. Микроскопический анализ поровой структуры осуществлялся на микроскопе QX3 фирмы Digital Blue. Дисперсионный анализ сверхтонких частиц выполнялся на лазерном анализаторе размеров частиц Analysette 22 Nano Tech производства фирмы FRITSCH. Фазовый состав новообразований цемента определяли на рентгеновском дифрактометре Дрон-7.

В третьей главе приведены результаты исследований состава, топологической структуры и физико-технических свойств порошково-активированных щебеночных бетонов, как наиболее распространенных бетонов для строительства. Дается обоснование критериальному параметру для отнесения таких бетонов к бетонам нового поколения. Таким технико-экономическим и экологическим критерием является удельный расход цемента на

единицу прочности. Если использовать этот критерий, то к бетонам нового поколения необходимо относить не только высокопрочные (В80-В120) и сверхвысокопрочные (В120-В160 и более), изготавливаемые в передовых странах, но и бетоны общестроительного назначения классов В15-В50, широко используемые в настоящее время, если удельный расход цемента в них будет не более 4,5 кг/МПа.

В соответствии с основными теоретическими положениями о структуре и топологии по-рошково-активированных бетонов, разработанных на кафедре ТБКиВ, щебеночные бетоны, содержат в своем составе три разделенных по масштабному уровню дисперсности реологических матрицы. С этих позиций топологическая структура высокопрочных и особовысокопроч-ных бетонов нового поколения должна кардинально отличаться от структуры малоцементных бетонов нового поколения. В соответствии с правилом равенства абсолютных объемов составляющих бетона 1000 л, при добавлении в малоцементный (140-170 кг/м3) бетон нового поколения более чем двукратного количества дисперсного наполнителя и более чем трехкратного количества тонкого песка фр.0,16-0,63, должно существенно снизить суммарное количество песка и щебня с «плавающим» размещением песка-заполнителя в тонкозернисто-дисперсной водной суспензии и щебня - в растворной смеси. Таким образом, такой бетон должен быть малощебеночный и малопесчанный, если под песком понимать песок, как мелкий заполнитель.

Осуществлен подбор 19-ти составов порошково-активированных щебеночных бетонов с расходами цемента от 140 до 480 кг/м3 и молотым кварцевым песком, изготовленных из бетонных смесей с вариацией консистенций от малопластичных с ОК=2-6 см до высокопла-

стачных и самоуплотняющихся с ОК=17-26 см. Выборочно результаты испытаний девяти наиболее эффективных бетонов из 19 составов представлены в табл.1.

Как следует из табл.1, достигнуты низкие удельные расходы цемента на единицу прочности от 2,29 до 4,4 кг/МПа. Получены бетоны с наиболее оптимальными составами по соотношению компонентов с расходом цемента 303-319 кг/м3. Особо следует выделить бетоны с расходами цемента 303, 305 и 319 кг/м3 с прочностью на осевое сжатие 110-137 МПа. При этом бетоны ПАЩБ-41 (ОК=6 см) и ПАЩБ-33 (ОК=22 см) имеют чрезвычайно высокую прочность 134-136 МПа для таких расходов цемента и рекордно низкий удельный расход цемента 2,24-2,39 кг/МПа. Полученные показатели можно считать уникальными. В научной литературе не обнаружено аналогов таким бетонам. Важно то, что содержание МК в них составляло всего 7% от массы цемента. Это еще раз подтверждает ранее сформулированное проф. В.И. Калашниковым положение, что только через рациональную реологию бетонных смесей, полученную кардинальным изменением рецептуры с помощью порошковой активации, усиливающей действие СП и ГП, можно достигнуть прогресса в получении высокоэффективных бетонов нового поколения.

Рассмотрена топологическая структура бетонов старого поколения, порошково-активированных щебеночных бетонов нового поколения как с малым расходом цемента 140150 кг/м3, так и повышенным 400-500 кг/м3 и установлены объемы реологических матриц с различными дисперсно-зернистыми масштабными уровнями.

Осуществлен систематизированный анализ рецептуры бетонов по безразмерным показателям - соотношению компонентов бетона и численным показателям условных реологических матриц. Из анализа сводных данных табл.1 видно, что бетоны с расходами цемента 336, 400 кг/мЗ не полностью оптимизированы по рецептуре. Расходы цемента существенно возросли по сравнению с бетонами ПАЩБ-41 и ПАЩБ-33, а прочностные показатели, как и удельные расходы цемента, уступают. В составах ПАЩБ-11 и ПАЩБ-12 без МК хотя и получена высокая прочность, но они также нуждаются в дальнейшей оптимизации безразмерных параметров и условных реологических матриц, также как и ранее разработанный Ананьевым C.B. состав РПБЩ-10. Очевидно, что при высоком расходе цемента может быть достигнута и более высокая прочность, чем полученная, равная 150 МПа.

Выявлены аналитические зависимости безразмерных параметров Пм/Ц, Пт/Ц, Пз/Ц, Щ/Ц, Щ/Пз (рис.1) и условных реологических критериев от расходов цемента (рис.2а, б, в). Они могут служить опорными точками для исследователей, занимающихся разработкой по-рошково-активированных бетонов нового поколения. Подбор состава ПАЩБ необходимо начинать с подбора состава высокопластичных нерасслаивающихся бетонных смесей с ОК=20-25 см. Пластичные, малопластичные и жесткие смеси для заводской технологии, использующей вибрационные методы формования, создаются путем уменьшения содержания воды с замещением ее удаленного объема объемами компонентов, пропорционально содержанию их в бетоне.

Исследованы прочностные показатели в зависимости от расхода цемента (рис. 2г), кинетика нарастания прочности, долговременная прочность, пирометрические свойства 19-ти составов с различными классами по прочности на осевое сжатие, на растяжение при изгибе, водопоглощение, капиллярная усадка, набухание. Установлено, что составы, с хорошо оптимизированными безразмерными соотношениями компонентов по массе (ПАШБ-ЗЗ, ПАЩБ-

40 и ПАЩБ-41) выделяются из всех составов по минимальному удельному расходу цемента на единицу прочности не только при сжатии (Цу„д), но и при растяжении при изгибе (Ц^)-

Для этих составов Цjff находится в пределах 14,5-21,3- Известно, что бетоны старого поколения с СП М500 с расходом цемента 400 кг/м3 имеют этот показатель 40-50 кг/МПа. Отношение Rmi/Rc*, условно характеризующее трещиностойкость, равно 0,11-0,15. Малоцементные ПАЩБ-49 и ПАЩБ-54 имеют 23,2-25,3 кг/МПа, а R^r/R^K), 19-0,29. Кинетика суточного набора прочности самых эффективных бетонов с расходами цемента 305-319 кг/м3 отличается достаточно высокой интенсивностью. Суточная прочность составляет 40-49%, а 7-ми суточная - 69-73% от 28-ми суточной в условиях нормального твердения.

Интенсивностью набора прочности при твердении отличаются составы с повышенными расходами цемента, равными 400-480 кг/м3. Суточная прочность для них составляет 43,0; 48,7; 50,2%. Семисуточная прочность составляет 77,3-86,8%.

Малоцементные бетоны ПАЩБ-49 и ПАЩБ-54 отличаются более низкой интенсивностью нарастания прочности в начальные сроки: в суточном возрасте они набирают 30-39%, а в 7-ми суточном 56-60% от 28-ми суточной.

Разброс кинетических значений прочности малоцементных бетонов от бетонов с повышенной прочностью объясняется высоким водоцементным отношением первых, достигающих 1-1,05. Долговременная прочность бетонов, изученная на порошково-акгивированных бетонах в лаборатории ТБКиВ, подчиняется или близка к известному логарифмическому закону нарастания прочности. Долговременная прочность порошково-акгивированного бетона и фибробетона подробно изучена на бетонах из смесей с расходом цемента 400 кг/м3.

Капиллярная усадка бетонов с расходами цемента от 140 до 480 кг/м3 и с В/Ц от 0,27 до 1,27 в течение 160-200 суток варьировала от 0,23 до 0,42 мм/м. Это свидетельствует о высокой плотности бетонов и низкой капиллярной пористости. Важно учитывать и то, что истинное В/Ц в таких порошково-акгивированных бетонах значительно ниже, чем в бетонах старого поколения. Изучено влияние наноразмерных частиц кремнеземов, халцедона, шлаков с диапазоном частиц 100-1000 нм. Введение их в количестве 2-3% от массы цемента приводит к росту прочности, особенно в длительный период (540 суток и более) на 10-15%.

В четвертой главе представлены исследования высокопрочных порошково-акгивированных щебеночных бетонов и фибробетонов с высокодисперсными молотыми добавками шлака и халцедона, как заменителей МК, и микроармирующих микроволластони-тов. Выявлена кинетика твердения бетонов с дисперсными добавками, проведен рентгеност-руктурный анализ продуктов гидратации. Исследованы прочностные и деформационные характеристики при осевом сжатии и растяжении, при изгибе, при срезе, прочность сцепления бетона с арматурой, коэффициент интенсивности напряжений, трещиностойкость, усадка и ползучесть (рис.3), модуль упругости, коэффициент Пуассона, ударная вязкость, предельные сжимаемость и растяжимость. Изучены пирометрические свойства (табл.2). Изготовлены натурные монолитные фрагменты плит перекрытий из шести составов бетонов, фибробетонов нового и старого поколений и из керамзитобетона. Изготовлены и испытаны бетонные и фибробетонные перемычки.

Таблица 1.

Составы, характеристики бетонных смесей и прочностные показатели самых эффективных порошково-активированных щебеночных бетонов.

№№ составов 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Расходы компонентов на 1м3, характеристика бетонной смеси и бетонов РПБЩ-10* ПАЩБ-11 ПАЩБ-22 ПАЩБ-33 ПАЩБ-40 ПАЩБ-41 ПАЩБ-44 ПАЩБ-49 ПАЩБ-54

Цемент, кг 480 480 400 319 303 305 336 146 176

Песок молотый с 8уд=3200 см2/г, кг 260 260 202 235 224 226 144 205 185

Песок тонкозернистый фракции 0,14-0,63 мм, кг 485 480 505 351 333 334 380 488 486

МК, % от Ц 0,11 - 0,10 0,07 0,07 0,07 0,10 0,07 0,10

Песок-заполнитель, кг 300 300 370 510 484 486 452 280 521

ГП, % от Ц 0,75 0,75 0,90 0,9 0,90 0,96 0,90 0,9 0,9

Щебень, кг 800 840 860 1028 968 979 960 1140 869

Вода, л 157 154 130 120 126 127 153 154 176

В/Ц 0,32 0,32 0,33 0,38 0,416 0,416 0,45 1,05 1,00

В/Т 0,061 0,061 0,055 0,048 0,054 0,054 0,060 0,067 0,078

Осадка конуса смеси, см Ж-1 22 16 22 3 6 7 3 18

Ы^МПа Возраст бетона, сут 1 64,5 63,3 61,2 66,0 59,7 54,2 38,2 10,9 12,0

7 116,0 123,0 104,0 98,4 92,2 97,0 94,0 19,5 24,3

28 150,0 130,2 122,0 133,6 132,4 136,0 112,8 34,4 40,0

Ри, МПа 1 6,8 10,4 8,2 8,6 12,4 12,1 6,1 2,3 3,0

7 12,6 11,3 11,8 12,1 15,8 17,6 11,5 4,6 4,8

28 17,6 13,1 14,1 15,0 18,5 21,0 13,6 8,7 7,6

Удельный расход цемента на единицу прочности тя 3,20 3,69 3,28 2,39 2,29 2,40 2,98 4,24 4,40

* Состав РПБЩ-10 заимствован из разработок бетонов кафедры ТБКиВ Пензенского ГУАС

а)

1.4

1.2 1

0.8 0.6 0.4 0.2 0

Пм Ц V* \ ♦ у = 38.23 ^ = 0.! г=о.8: 7х.О.708 ¡738 38

---- ♦ —1

100

200 300 Расход Ц, кг/мЗ

400

500

В)

П3 Ц > у = 7.3298е"00051* Р2 = 0.9556 г= 0.9803

<

100

200 300

Расход Ц, кг/мЗ

400

500

б)

4

3.5 3 2.5 2 1.5 1

0.5 О

пт

Ц у = 0.5 623е<2"77' IX)

Я2=0 . г = 0.9 9373 582

>

«

100

200 300 Расход Ц, кг/мЗ

400

500

Г)

щ X

ц и

у = 3.56-0.00438х+6762< :.4/хЛ2

г= 0.9553

100

200 300

Расход Ц, кг/мЗ

400

500

Рис.1 Изменение безразмерных параметров Пм/Ц (а) и Пт/Ц (б), П3/Ц(в) и Щ/Ц(г) от расхода цемента в бетонах нового поколения.

3 2.5 2 1.5 1

0.5 0

И "г -

?2 = 0.4569 (=0^759, и ■ ♦

О^о 1

/ /

у = -2 Е-05Х2 + 0. Р.2 = 0.42( 1169Х-1 17

г=0.648£

100

200 300

Расход Ц, кг/мЗ

400

500

200 300'

Расход Ц, кг/мЗ

500

б)

Ип> вдпл. у = 4Е-05Х2 - 0 0 179х +4.262 ♦

^ = 0.8 763

г=0.93 51

ж ♦

Г)

160 140 120 ш Ю0 ! 80

20 0

100

200 300

Расход Ц, кг/мЗ

400

100

200 300

Расход Ц, кг/мЗ

400

500

С / /

у = 0.3 П2 24х + 2.86! )7 Р

г =0.8972 1- Ж

%

♦ ♦ Г

!, |

500

Рис.2 Изменение численных значений реологических матриц И "д (а); Ивщ (б); И р (в) и прочности (г) от расхода цемента

Для сравнения изучены прочностные и деформативные свойства 3-х составов тяжелых бетонов и фибробетонов переходного поколения с СП С-3 с высоким удельным расходом цемента на единицу прочности с призменной прочностью 36, 40 и 42,7 МПа.

По результатам исследований 19 составов порошково-активированных щебеночных бетонов различных классов выбран для фибробетона состав с повышенным количеством цемента на 80-100 кг/м3 по сравнению с более «тощими» высокопрочными бетонами ПАЩБ-ЗЗ; 40; 41 с целью обеспечения более надежной защиты стальной арматуры и фибры от коррозии. Кроме того преследовалась цель замены более дорогого микрокремнезема высокодисперсными молотыми гранулированным шлаком или природным халцедоном с SyA=l 1900-12000 см2/г. С целью дополнительного микроармирования использовали микроволластонит.

С помощью лазерного анализатора была выявлена гранулометрия и определена доля наночастиц высокодисперсных наполнителей верхнего нанометрического уровня. Использовался матричный состав бетонной смеси ПАЩБ-22 (табл. 1) с вышеуказанными высокодисперсными добавками.

Бетон и фибробетон исследовался на образцах 40x40x160 мм, 70x70x280 мм, 100x100x400 мм, 100x100x100 мм, 70x70x70 мм и образцах-восьмерках 40x40x160 мм, 70x70x280 мм.

Установлено, что кинетика нарастания прочности бетонов с МК в первые 1-3 суток более интенсивна. Заметное отставание выявлено на молотом гранулированном шлаке, но к 28-ми суткам прочностные показатели всех бетонов приближаются к бетону с МК, к 180 суткам все прочностные показатели выравниваются. У фибробетонов со шлаком и халцедоном начальная кинетика твердения так же менее интенсивна, к 21-му суточному твердению прочность выравнивается с фибробетоном с МК. Через 550 суток твердения прочность фибробетона с высокодисперсным шлаком превышает прочность фибробетона с МК на 15,5%. Это является свидетельством того, что высокодисперсный шлак может быть заменителем МК. Рентгеноструктурный анализ подтвердил значительное связывание халцедона и минералов шлака в новообразования.

Выявлена кинетика нарастания продольных и поперечных деформаций высокопрочного бетона на призмах 100x100x400 мм при осевом сжатии со ступенями 5 т (50 кН) до разрушения. Установлено, что модуль упругости бетона мало отличается от модуля упругости фибробетона и находится в пределах 58-59 ГПа. При добавлении фибры в количестве 1,2% по объему коэффициент Пуассона возрастает с 0,21 до 0,22. Критический коэффициент интенсивности напряжений K*ic высокопрочного порошково-активированного бетона и фибробетона определялся на образцах 50*50x300 мм по Зх точечной схеме. Значения K*ic, рассчитанные по формуле 9 ГОСТ 29167-91 составили для ПАЩБ 0,944-0,986 МН м0,5, а для ПАЩФБ 1,402-1,426 МН-м°'5(табл.2), что свидетельствует о повышенной трещиностойкости фибробетона.

С целью исследования прочностных и деформационных характеристик высокопрочного ПАЩБ и ПАЩФБ в железобетонных конструкциях из бетона и фибробетона при их изгибе, были изготовлены образцы-балки сечением 60x120 мм, длиной 1000 мм, армированные каркасом из арматуры A-III диаметром 8 мм и проволоки Вр-I диаметром 4 мм. Расход фибры составлял 1,2% по объему. Испытание балок осуществляли поэтапно с приложением нагрузки

ступенями по 200 кг по 4х точечной схеме нагружения с измерением прогибов в середине пролета индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм и фиксированием трещинооб-разования и разрушающей нагрузки. Разрушение армированной балки из ПАЩБ произошло при нагрузке 2500 кг (изгибающий момент 360,4 кг-м, напряжение при изгибе в сечении балки 25,0 МПа, прогиб 1,96 мм при ст„=0,75стр), балки из ПАЩФБ при нагрузке 3000 кг (изгибающий момент 432,5 кг-м, напряжение при изгибе в сечении балки 30,0 МПа, прогиб 1,52 мм при ст„=0,75стр ). Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о значительных преимуществах фибробетона в изгибаемых железобетонных конструкциях.

Учитывая большие объемы монолитного строительства в РФ и за рубежом, одной из конструктивных схем реализации которых являются армированные узлы сопряжения колонн и безригельных бескапительных перекрытий из бетонов различных марок и классов, в своих исследованиях мы использовали армированные плиты 600*600x90 мм для испытания их при продавливавши на специально разработанной и изготовленной установке. При этом изучали поведение различных видов бетонов и фибробетонов нового и старого поколений на продавливание от действия штампа размером 200*200 мм с определением разрушающих усилий продавливания и прогибов по центру плиты от действующей нагрузки. Результаты экспериментов показали, что добавление фибры в количестве 1,2% по объему увеличивают несущую способность плит из тяжелых бетонов старого поколения М400-М600 при продавливании на 37% и в плитах из разработанных порошково-активированных щебеночных бетонах с низким удельным расходом цемента на единицу прочности на 53%. При одном и том же расходе цемента (400 кг/м3) несущая способность плит при продавливании увеличилась в 2 раза, что свидетельствует также о целесообразности использования высокопрочных бетонов в монолитных плитах перекрытия при опи-

рании на отдельно стоящие колонны. В экспериментах выявлена положительная и эффективная роль керамзито-бетона М350 при его использовании в таких узлах.

При исследовании величин сил сцепления разработанного ПАЩБ и ПАЩФБ за характеристику удельного сцепления арматуры с бетоном принимали отношение силы, при которой произошло выдергивание или продавливание стержня из бетона к боковой поверхности стержня, соприкасаемого с бетоном. Кроме того в целях получения наиболее объективных данных удельного сцепления арматуры с бетоном были приняты еще два метода испытания: выдергивание арматуры из бетонного образца с измерением деформаций смещения и фиксацией начала проскальзывания арматуры, а также измере-

с* = 0.4558(2.4250-еч"га,3');Да = 0.9660;г =0.9829; £„ =0.4521(2.3646-е"о1"');й! =0.9661; г = 0.9829; е* = 0.1930(1.2000-е^00"'). Я* = 0.9806,г = 0.9615; =0.1990(1.2720-е-""2'");«' =0.9522;/-= 0.9758.

100

200

400

500

600

1,сут.

—♦— Ползучесть ПАЩБ в Ползучесть ПАЩФ Б —А- Усад ка ПАЩБ -•— Усад ка ПАЩФ Б

Рис.3. Усадка и ползучесть высокопрочного порошково-активированного бетона и фибробетона с низким удельным расходом цемента на единицу прочности.

ния деформаций растянутых арматурного стержня и бетона, заформованного на этом стержне, индикаторами часового типа с ценой деления 0,001 мм.

Используемые для экспериментов 4 вида наиболее распространенной для изготовления железобетонных конструкций арматуры (гладкая арматура, рифленая, высокопрочная проволока 05 мм и стержневая арматура периодического профиля 08 мм А-Ш) показали значительное увеличение (на 18-66%) сил сцепления арматуры с ПАЩФБ по сравнению с бетоном без фибры.

В пятой главе представлены мероприятия по внедрению и технико-экономическому обоснованию порошково-активированных щебеночных бетонов и фибробетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности (/(^=3,13 кг/МПа) в производстве пред-напряженных плит перекрытий, длинномерных свай, дисперсноармированных дорожных плит на линиях безопалубочного формования, а также тротуарных плит и бордюрного камня по агрегатно-поточной технологии. Разработан вариант технологической схемы производства порошково-активированных щебеночных бетонов и фибробетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности. Схема предусматривает виды оборудования и последовательность комплексной подготовки цементно-водно-дисперсной матрицы, включающую супер- или гиперпластификатор с использованием мельницы или механического активатора, подготовки молотого гранулированного шлака, халцедона, известняка, гранита, базальта и других горных пород, тонкозернистого кварцевого песка фракции 0,16-0,63 мм, песка заполнителя фракции 0,63-5 мм, в том числе из отсевов дробления, щебня фракции 5-10 и 10-20 мм. В схеме нашло отражение исследований отечественных и зарубежных материаловедов по разработке и реализации в производстве высокопрочных бетонов, согласно которых мелкие и крупные заполнители в составе этих бетонов должны быть чистыми и фракционированными, что обусловило наличие в ней технологических операций по их промывке, сушке, механической и пневматической сортировке, точному дозированию.

Расчеты технико-экономического эффекта на примере бетона М700, изготовленного на основе традиционной рецептуры и по рекомендуемой (при использовании молотого кварцевого песка или покупного микрокварца), показали, что экономия только за счет снижения стоимости сырьевых компонентов составила 650-1150 руб/м3.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ состава и свойств самых распространенных щебеночных бетонов, производимых в России, свидетельствует о том, что они не отвечают прогрессивным техническим и экономическим требованиям в связи с повышенным количеством портландцемента и с невысокой прочностью бетонов на сжатие (М200-М600). Основной технико-экономический и экологический показатель - удельный расход цемента на единицу прочности находится в пределах 7-10 кг/МПа и более. Низкая прочность матрицы не позволяет получать высокоэффективные фибробетоны и экономить стальную фибру.

2. Основываясь на теоретических представлениях о возможности достижения максимальных водоредуцирующих эффектов суперпластификаторов в цементно-содержащих дисперсных системах, включающих цемент, молотые природные породы, тонкие кварцевые пески, реакционно-активные пуццоланические добавки при оптимальном соотношении, совместно усили-

вающих реологическое действие СП или ГП, обосновано создание пяти-шести компонентной порошково-активированной матрицы для щебеночных бетонов нового поколения не только с целью повышения прочности бетонов, но и для существенного снижения расхода цемента.

3. Разработаны 7-8-ми компонентные пластифицированные щебеночные бетоны нового поколения, в которых путем направленного регулирования соотношения дисперсных, тонкозернистых, грубозернистых минеральных компонентов, цемента и воды, при расходах цемента 180-480 кг/м3 удельный расход цемента на единицу прочности составляет 2,54,5 кг/МПа, класс бетона по прочности на сжатие В15-В120. Это позволяет называть такие бетоны порошково-активированными.

4. Новая рецептура порошково-активированных щебеночных бетонов формирует в бетонной смеси три условные реологические матрицы, классифицируемых по дисперсно-зернистым масштабным уровням. Показано, что с использованием матриц первого, второго и третьего масштабного уровней можно определить условные реологические критерии, характеризующие степень раздвижки зерен тонкозернистого песка фр.0,16-0,63 мм, среднезернистого песка-заполнителя и щебня. Исходя из этого, топологическая структура ПАЩБ характеризуется тремя коэффициентами раздвижки зерен в отличие от одного у бетонов старого поколения.

5. Впервые установлены для 19 составов ПАЩБ численные значения безразмерных соотношений компонентов по массе и условных реологических критериев, позволяющих оценить степень оптимальности подбора составов. Для наиболее оптимальных составов с расходом цемента 290-320 кг/м3 получены высокопрочные бетоны с 1^=100-135 МПа. Эти самоуплотняющиеся бетоны могут быть использованы не только для изготовления конструкций, но и для бетонирования массивных фундаментов при их малой экзотермии.

6. Впервые получен высокопрочный самоуплотняющийся ПАЩБ без микрокремнезема с расходом цемента 480 кг/мЗ (Ц%д =3,7 кг/МПа), за счет порошковой и тонкозернистой активации его молотым кварцевым песком и тонким песком фракции 0,160,63 мм. Это подтверждает научное положение кафедры ТБКиВ о том, что введение реологически-активных дисперсных добавок более эффективно, чем реакционно-активных пуццоланических. Установлено, что высокодисперсный молотый гранулированный шлак с БудИ 100-1200 м2/кг может быть эффективным заменителем МК. При использовании для помола шлака современных планетарных мельниц выпуск такой реакционно-химической добавки может быть осуществлен на металлургических комбинатах.

7. В связи с высокой востребованностью бетонов общестроительного назначения с классами по прочности В15-В60, которые изготавливаются в практике в основном с расходами цемента 250-500 кг/мЗ и более, разработаны малоцементные бетоны с расходами цемента 140-250 кг/мЗ (=3,1-5,0 кг/МПа). В таких бетонах доля молотого кварцевого песка повышается по отношению к цементу до 80-110%, доля тонкого песка до 200-320%, а доля песка-заполнителя и щебня снижаются.

8. Впервые выявлены физико-механические и пирометрические свойства порошково-активированного щебеночного бетона и фибробетона. Для фибробетона прочность на осевое сжатие 125,1 МПа; осевое растяжение 6,3 МПа; растяжение при изгибе 16,2 МПа, на срез 37,2 МПа; удельная ударная вязкость 5,6-106 Дж/мЗ; трещиностойкость по методу кольца более 540 суток; статический 57,9-Ю3 МПа и динамический 63,3-103 МПа модули

Таблица 2

Физико-механические и пирометрические характеристики высокопрочных порошково-активированных щебеночных бетонов _

№ пп Наименование показателей Обозначение Ед.изм. Бетон

ВПБ ВПФБ

1. Плотность бетонов р,о кг/м3 2380-2460 2420-2500

2. Прочность при осевом сжатии Яв МПа 114,8 125,1

3. Прочность при осевом растяжении К«, п МПа 4,6 6,3

4. Соотношение Яв/ „ - б/р 24,9 19,9

5. Прочность на растяжение при изгибе Rit.ll МПа 11,0 16,2

6. Прочность при срезе с МПа 7,41 37,19

7. Предельная сжимаемость Бво.п мм/м 2,4 2,6

8. Предельная растяжимость Ещо.п мм/м 0,10 0,13

9. Модуль упругости при о=0,ЗЯ„р Е-ВП МПа 58824 57851

10. Коэффициент Пуассона V б/р 0,21 0,22

11. Трещиностойкость по методу кольца - сутки 540 540

12. Усадка бетонов (540 суток) мм/м 0,24 0,23

13. Ползучесть бетона (540 суток) £сг мм/м 0,30 0,32

14. Условный критический коэффициент интенсивности напряжений К 1С МПа-м®5 0,965 1,414

15. Водопоглощение по массе в 28-суточном возрасте \У % 2,1-2,5 2,1-2,5

16. Сцепление арматуры с бетоном Рс МПа 13,34 22,13

17. Сопротивление продавливанию - % 100 135

18. Удельный расход цемента Цуд гаУМПа 3,48 3,20

19. Параметры пористости X, а &р 0,11; 0,35 0,11; 0,35

20. Удельная ударная вязкость - ДяА«3 1,26-106 5,60-106

21. Остаточные деформации последействия нагрузки при ст=0,55КПр £ост. мм/м 0,08 0,09

упругости; коэффициент Пуассона 0,22; интенсивности напряжений 1,4 МПа-м0'5; сцепление арматуры с фибробетоном 22,1 МПа; усадка 0,23 мм/м; ползучесть 0,32 мм/м; водопо-глощение 2,3% по массе; параметры пористости Х=0,11, а=0,35, полученные с использованием разработанных установок и методик.

9. Установлено превышение продавливающей силы на 33-35% по сравнению с традиционными бетонами и фибробетонами по результатам изучения напряженно-деформированного состояния фрагмента узла сопряжения плиты перекрытия с колонной из высокопрочного бетона и фибробегона с расходом цемента 400 кг/мЗ (для безригельной бескапительной схемы опирания) на разработанной и изготовленной испытательной установке.

10. Результаты диссертационной работы получили внедрение в ООО «ПУС», ООО «Бессоновский домостроительный комбинат» г.Пензы и Пензенской области, ООО «Новые технологии строительства» г.Красноярска в производстве преднапряженных плит перекрытий, длинномерных свай, дисперсноармированных дорожных плит на линиях безопалубочного формования с разработкой ТР на длинномерные сборные железобетонные сваи, а также тротуарных плит и бордюрного камня по агрегатно-поточной технологии. Экономический эффект от внедрения порошково-активированных щебеночных бетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности по стоимости сырьевых компонентов в среднем составил 600-1150 руб/мЗ. Разработаны варианты технологической схемы производства ПАЩБ и ПАЩФБ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Хвастунов АВ. Повышение эксплуатационных свойств бетонных плит различного назначения. // Строительные материалы №10.2008. С. 39-42.

2. Калашников В.И., Хвастунов АН., Хвастунов ВЛ Физико-механические и пирометрические свойства порошково-активированных высокопрочных щебеночных бетонов и фибробетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности. Научно-технический вестник Поволжья. № 5 2011г. - Казань: Научно-технический вестник Поволжья, 2011. - С.161-164.

3. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов ВЛ, Кузнецов Ю.С. Прочность и морозостойкость бетона для дорожного строительства на основе местных сырьевых материалов. Сборник статей МШК «Композиционные строительные материалы. Теория и практка». Пенза 2003. СЗ16-319.

4. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов ВЛ, Скобелкина Е В. Прочностные и деформационные свойства растворов и бетонов на основе минеральноишаковых вяжущих. Сборник статей МНТК «Актуальные вопросы строительства». Саранск, 2004.Г. С.200-204.

5. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов ВЛ, Муленкова В.И. Прочностные и деформагавные свойства армированных и неармированных бетонов на основе минеральноишаковых вяжущих Сборник статей Ш МНТК «Эффективные строительные конструкции. Теория и практика». Пенза. 2004. С.85-89

6. Хвастунов АВ., Скобелкина ЕВ., Каргашов АА, Шумкина АА Влияние виброуплотнепия с пригруэом на плотность и прочность композитов. Сборник рефератов докладов студенческой НТК «Студенческая наука - интеллектуальный потенциал XXI века» Пенза 2005. С.66-70.

7. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов ВЛ, Макридин НИ, Тяпкин ВА Деформации усадки и погау-чести бетон® на минеральноишаковых вяжущих и крупнозернистых заполниегелях II Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2005. С. 190-194.

8. Хвастунов АВ., Хвастунов ВЛ, Москвин Р.Н., Калашникова ЕД, Краснощекое АА Влияние рецешурных, структурных и технологических факторов на основные свойства минеральноишаковых вяжущих. // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2005. С. 232-236.

9. Хвастунов АВ., Панюшкин М.В., Евдокимов АВ., Решегников ДА О путях снижении стоимости жилья в Пензенской области при использовании местных материалов. Сборник рефератов докладов студенческой Н1К «Студенческая наука-интеллектуальный потенциал XXI века» Пенза 2006. С.62-63.

10. Хвастунов АВ., Чичкова В.К. К вопросу «живучести» зданий и сооружений в аварийных ситуациях. Сборник рефератов докладов студенческой НТК «Студенческая наука - интеллектуальный потенциал XXI века» Пенза. 2006. С.111-112.

11. Хвастунов ЛВ Оценка эффективности применения рапичны.х видов бетона в узлах сопряжения плоского монолитного беэбалочного перекрытия с колонной в монолитом или сборно-монолитном каркасе. Сборник конкурсных работ Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика-2006». пНовочеркасас, 2006. С352-354.

12. Хвастунов ЛВ., Трегуб AJO. Рациональность применения фибробетона в узле стыка монолшного беэбалочного перекрытая с колонной. Сборник статей IV МНТК «Эффективные строительные конструкции. Теория и практика». Пенза. 2006. С.280-282

13. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов ВЛ и др. Оценка трещиносгойкосш бетонов на минеральношла-ковых вяжущих по вязкости разрушения. // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза; Приволжский Дом знаний, 2006. С, 258-262.

14. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов BJL, Мороз МН Сцепление мелкозернистого бетона на мине-ральношлаковых вяжущих с арматурной сталью. // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза' Приволжский Дом знаний, 2006. С. 262-265.

15. Калашников В.И, Хвастунов АВ., Хвастунов ВЛ Безобжиговые малощелочные минеральношлаковые вяжущие и бетоны на их основе. Информационный научно-технический журнал «Технологии бетонов», №1(12), 2007, С. 8-10.

16. Хвастунов АВ. Эффективность использования сгалефибробегона в плоских монолишых перекрытиях жилых и общественных зданий. Теория и пракгака повышения эффективности строительных материалов. 2-ая Всероссийская конф. студентов, аширантов и молодых ученых. гЛенза, 2007. С. 325-329.

17. Калашников В.Н, Хвастунов Ав., Хвастунов В Л, Голикова JLH, Журавлев В.М Теоретические и практические аспекты получения безобжипжых малощелочных минеральношлаковых вяжущих и бетона на их основе. Сборник статей «Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов», rifara, 2007. С. 264-271.

18. Хвастунов АВ. Применение сгалефибробегона в узлах сопряжения монолитного безбалочного перекрытая с колонной в монолитном каркасе. Сборник конкурсных работ Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика-2007». гЛовочеркасск, 2007. С. 448-451.

19. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов BJI, Голикова ДН Теоретические и практические аспекты повышения качества и конкурентоспособности бетона и конструкций на его основе. // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов: материалы междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2007. С. 292-296.

20. Хвастунов А.В. К вопросу применения сгалефибробегона в плигаых конструкциях, работающих на продавли-вание. Сборник статей МНТК «Актуальные вопросы строительства», ч,2 Саранск, 2007.Г. С.257-260.

21. Хвастунов АВ., Хвастунов В Л Высококачественные и конкурентоспособные изделия и конструкции на основе дисперсноармированных бегоноа Материалы VH Международной HIK, посвященной 50-летию Пензенского ГУАС «Эффективные строительные конструкции. Теория и пракгака». гЛенза, 2008 г. С.30-34.

22. Калашников В.И, Хвастунов АВ., Ибрагимов РА, Жатхина В.С., Хвастунов ВЛ Высокоэффективные строительные конструкции на основе дисперсноармированных бетонов. Материалы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве» SIB-2008, Том 1, Книга 1 «Современные проблемы строительного материаловедения и технологии», пВоронеж, 2008. С. 198-194.

23. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов В JL, Журавлев В.М. Высокоэффективные строительные материалы и конструкции на основе Пачелмского керамзита. Всероссийская НПС «Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов». Сборник статей. гЛенза, 2008г. С.176-181.

24. Хвастунов АВ., Ибрагимов Р.А, Хвастунов BJL Повышение коррозионной стойкости композиционных неорганических материалов на основе отходов промышленности и местного сырья. Всероссийская НТК «Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов». Сборник статей. гЛенза, 2008г. С. 181-185.

25. Хвастунов АВ., Ибрагимов РА, Хвастунов BJIО путах повышения трешиносгойкосш и долговечности конструкционного керамзитобегона. Всероссийская НТК «Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов». Сборник статей. гЛекза, 2008г. С.185-189.

26. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов ВЛ, Журавлев В.М Прочностные и деформационные характеристики бетонов на основе цемешиых и минерапьношлаковых вяжущих. Всероссийская HIK «Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов». Сборник статей. гЛенза, 2008г. С. 189-195.

27. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов В Л, Журавлев ВМ Высокоэффективные мелкозернистые бетоны на основе цеметных и безобжиговых минеральношлаковых вяжущих. Всероссийская НПС «Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов». Сборник статей. гЛенза, 2008г. С.195-199.

28. Хвастунов АВ., Ибрагимов РА, Хвастунов ВЛ Влияние активизирующих и пластифицирующих добавок на прочностные характеристики композиционных материалов на основе цементных и минеральношлаковых вяжущих Всероссийская НТК «Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов». Сборник статей. гЛенза, 2008г. С.199-205.

29. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Хвастунов ВЛ, Мороз М.Н С^хие реакционно-порошковые бетонные смеси - новые виды вяжущих для создания различных видов бетонов. Сб. науч. трудов МНТК «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов;). Пенза, ЦДЗ, декабрь 2008. С.59-63.

30. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Ананьев С В., Тросганский В.М, Володин В.М, Гуляева ЕВ., Валиев ДМ.

Влияние вида и дозировки гиперпластфикагора на растекаемостъ реакционнсьпорошковых смесей и свойства бетонов. "Композиционные строительные материалы. Теория пракшка" Сборник научных трудов международной научно-технической конференции. г.Пеиза, май 2011г. С.187-191.

31. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Ананьев С.В., Трояков И.Ю., Куликов ИМ Армирование высокопрочных и особовыеокопрочных бетонов тонкой фиброй. Сб. науч. трудов МШК «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов». Пенза, ЦЦЗ, декабрь 2008. С. 176-181.

32. Калашников В.И., Хвастунов АВ., Ананьев С.В., Троянов И.Ю., Володин В.М., Гуляева ЕВ., Валиев ДМ, Дря-нин РА Бетоны нового поколения и реологические матрицы. Сб. нарт, трудов МНГК «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов». Пенза, ГЩЗ, январь 2011. С. 122-127.

33. Калашников В Ц, Хвастунов АВ., Тарасов Р.В., Хвастунов ВЛ, Тросганский В.М Оптимизация гранулометрического состава компонентов порошково-активированных высокопрочных бетонов. Сборник научных труд ов международной научно-технической конференции 'Композиционные строительные материалы. Теория практика" г.Пенза, май 2011.С205-215.

34. Калашников В.И, Хвастунов АВ., Ананьев С.В., Володин В.М. Прочностные показатели сверхвысокопрочных реакционно-порошковых фибробегонов. Сборник научных трудов международной научно-технической конференции "Композиционные строительные материалы Теория пракшка" гЛенза, май 2011. С215-219.

35. Хвастунов АВ., Калашников В.И., Хвастунов ВЛ О гашетке водопоплощения порошково-актавированного высокопрочного бетона с низким удельным расходом цемента на единицу прочности. Материалы VI МК студентов, аспирантов и молодых ученых. Пензенский ГУАС, 2011г. - С.242-249.

36. Хвастунов АВ., Калашников В.И., Хвастунов ВЛ. Сцепление арматуры различного вида с порощково-акгивированным высокопрочным бетоном с низким удельным расходом цемента. Материалы VI МК студентов, аспирантов и молодых ученых. Пензенский ГУАС, 2011г. - С.250-255.

Хвастунов Алексей Викторович

ПОРОШКОВО-АКТИВИРОВАННЫЙ ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН И ФИБРОБЕТОН С НИЗКИМ УДЕЛЬНЫМ РАСХОДОМ ЦЕМЕНТА НА ЕДИНИЦУ ПРОЧНОСТИ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 21.11.11г. Формат 60x84/16. Бумага писчая белая. Печать на ризографе. Уч. изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 173

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

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВА БЕТОНОВ С УЛУЧШЕННЫМИ ФИЗИКО

ТЕХНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ.

1.10 теоретических и практических задачах развития технологии бетона и его производства в Российской Федерации.

1.2 Отечественный и зарубежный опыт производства бетонов с улучшенными техническими показателями.

1.3 Бетоны нового поколения на основе эффективных минеральных добавок, тонкозернистых песков, фибры и супер-, гиперпластификаторов.

1.4 Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2 ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ.

2.1 Характеристика сырьевых материалов.

2.2 Методы исследований, приборы и оборудование.

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТАВОВ, СТРУКТУРЫ И ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОРОШКОВО-АКТИВИРОВАННЫХ ЩЕБЕНОЧНЫХ БЕТОНОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ.

3.1 Теоретические представления о бетонных смесях с порошковой активацией, усиливающей реологическую активность супер- и гиперпластификаторов.

3.2 Принципы подбора составов щебеночных бетонов с различными расходами цементов и порошковых добавок.

3.3 Анализ рецептуры порошково-активированных щебеночных бетонов, физико-технические и гигрометрические свойства бетонов.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОШКОВО-АКТИВИРОВАННЫХ ЩЕБЕНОЧНЫХ БЕТОНОВ И ФИБРОБЕТОНОВ С НИЗКИМ УДЕЛЬНЫМ РАСХОДОМ ЦЕМЕНТА НА ЕДИНИЦУ ПРОЧНОСТИ.

4.1 Теоретические и практические основы выбора реакционно-активных дисперсных и микроармирующих наполнителей.

4.2 Прочностные и деформационные характеристики порошковоактивированных щебеночных бетонов и фибробетонов.

4.2.1 Определение динамического модуля упругости порошково-активированного бетона и фибробетона ультразвуком.

4.3 Прочность порошково-активированного высокопрочного бетона и фибробетона с низким удельным расходом цемента на единицу прочности при осевом растяжении и срезе.

4.4 Деформации усадки и ползучести порошково-активированных щебеночных бетонов и фибробетонов.

4.5 Эксплуатационные свойства порошково-активированных щебеночных бетонов и фибробетонов.

4.5.1 Трещиностойкость порошково-активированных щебеночных бетонов и фибробетонов.

4.5.2 Ударостойкость порошково-активированных щебеночных бетонов и фибробетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности.

4.5.3. Сцепление арматуры с порошково-активированным бетоном и фибробетоном.

4.5.4 Конструкционные свойства железобетонных и железофибробетонных балок на основе порошково-активированного высокопрочного бетона с низким удельным расходом цемента на единицу прочности.

4.5.5 Исследование железобетонных плит из высокопрочного бетона и фибробетона на продавливание. ¡

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ПОРОШКОВО-АКТИВИРОВАННЫХ ЩЕБЕНОЧНЫХ БЕТОНОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ.

5.1. Технологическая схема производства порошково-активированных щебеночных бетонов и фибробетонов и процедура их приготовления.

5.2 Технико-экономическая эффективность внедрения порошковоактивированных щебеночных бетонов нового поколения.

Порошковая активация бетонных смесей для получения высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов классов В100 - В160 становится реальностью в зарубежной и в Российской практике. Для бетонов, входящих по объемам производства в первую пятерку самых материалоемких материалов в мире, уменьшение объемов в 2-4 раза за счет повышения прочности, определяет глобальную экономику не столько в строительстве, сколько в отраслях сопутствующих производству бетонов: горнодобывающей рудной и нерудной, цементной, в авто- и железнодорожном транспорте, энергетической, в обеспечении экологической безопасности и др. Но такой революционный этап наступит лишь тогда, когда все конструкционные бетоны будут высокопрочными и сверхвысокопрочными. Для этого необходимо, чтобы технология бетонов стала химической технологией, нанокремнеземистой и нано-гидрокальций-силикатной технологией производства. Естественно, что переход на высокопрочные и сверхпрочные бетоны будет постепенным и на этом эволюционном пути по-прежнему будут выпускаться в значительно больших объемах бетоны с классами прочности В15-В60. Поэтому снижение стоимости их производства на переходном этапе будет определять основные технико-экономические показатели в строительстве из бетона и железобетона. Снижение стоимости бетона общестроительного назначения марок М200-М600 и более переходного периода с традиционной четырехкомпонентной рецептурой, но с эффективными супер- и гиперпластификаторами СП и ГП может быть осуществлено за счет порошковой активации традиционного состава. Выпуск многокомпонентных бетонов нового поколения позволит снизить расходы цемента за счет введения в состав реологически-активных, реакционно-активных дисперсных добавок, нанокремнеземистых добавок и тонкого песка фр.0,1-0,5-Ю, 16-0,63 мм, улучшающих в совокупности с цементом реологическое и водоредуцирующее действие гиперпластификаторов. Это позволит снизить расходы цемента в 2-3 раза на 1 м3 бетона и уменьшить расход воды за счет оптимизации состава трех реологических матриц, которые свойственны по-рошково-активированным щебеночным бетонам. Снижение удельных расходов цемента в малоцементных бетонах на единицу прочности при сжатии Ц™ до 2,54,0 кг/МПа, вместо 6-10 кг/МПа - важная народнохозяйственная задача. В связи с новой стратегией превращения бетонов старого и переходного поколения в высокоэффективные бетоны нового поколения оптимизация состава последних, изучение их физико-механических свойств является чрезвычайно актуальной задачей.

Учитывая, что современные фибробетоны с малопрочной цементной бетонной матрицей традиционного пятикомпонентного состава «цемент-песок-щебень

СП-вода» являются недостаточно эффективными, разработка порошково-активированных высокопрочных бетонов и фибробетонов нового поколения при уменьшении расхода цемента в 1,8-2 раза с высокопрочной матрицей является не менее актуальной.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка оптимизированных составов высокопрочных бетонов и фибробетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности, не превышающим 4 кг/МПа и исследование основных физико-технических и гигромет-рических показателей.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- систематизировать составы четырехкомпонентных щебеночных бетонов старого поколения и переходного поколения с супер- и гиперпластификаторами из жестких, полужестких и пластичных бетонных смесей по технико-экономическому показателю - удельному расходу цемента на единицу прочности бетона при сжатии.

- установить в составах 7-ми и 8-ми компонентных бетонов нового поколения содержание каждого компонента в системах «цемент - молотый кварцевый песок (микрокварц) - тонкий кварцевый песок - песок-заполнитель - щебень - ГП(СП) -вода» и «цемент - микрокремнезем - молотый кварцевый песок (микрокварц) -тонкий кварцевый песок - песок-заполнитель - щебень - ГП(СП) - вода». Выявить изменение объема реологических матриц по уровням их дисперсности и зернистости и оптимизировать наиболее эффективные составы по прочности.

- разработать составы 7-ми-8-ми компонентных щебеночных бетонов с тонкодисперсной и тонкозернистой активацией с низкими удельными расходами цемента на единицу прочности не превышающими 4,5 кг/МПа с увеличивающейся прочностью от класса В20 до В120.

- установить для бетонов различных классов по прочности численные соотношения сухих компонентов, содержание воды и условных реологических критериев по объему реологических матриц 1-го, 2-го и 3-го рода.

- оптимизировать гранулометрический состав вяжущего, наполнителя, тонкозернистого и песка-заполнителя и крупного заполнителя для бетонных смесей.

- получить многофакторные математические модели, выражающие зависимости средней насыпной плотности порошково-активированной смеси и пустотности от расхода вяжущего, наполнителей и заполнителей.

- выявить реакционно-активные тонкодисперсные минеральные компоненты, позволяющего заменить микрокремнезем без существенного снижения прочности.

- выявить оптимальные количественные соотношения компонентов в матрицах бетонной щебеночной смеси с целью получения наилучших реотехнологиче-ских свойств в соответствии с разработанными условными реологическими критериями.

- исследовать прочностные свойства порошково-активированных щебеночных бетонов, определить основные физико-механические и гигрометрические свойства порошково-активированного щебеночного бетона и фибробетона (прочности на осевое сжатие и растяжение, растяжение при изгибе, на срез, при раскалывании, ударной прочности, трещиностойкости, статического и динамического модуля упругости, коэффициента Пуассона и интенсивности напряжений, сцепления бетона с арматурой, усадки, ползучести, набухания, водопоглощения, параметров пористости).

- разработать методики и установки для определения некоторых физико-механических свойств порошково-активированных щебеночных бетонов, в том числе для изучения напряженно-деформированного состояния фрагмента узла сопряжения плиты перекрытия с колонной из высокопрочного бетона и фибробетона с расходом цемента 400 кг/м3 (для безригельной бескапительной схемы опирания).

Научная новизна работы.

1. Систематизированы составы четырех-пяти компонентных щебеночных бетонов старого без суперпластификаторов и переходного поколений с супер- и гиперпластификаторами по технико-экономическому показателю удельного расхода цемента на единицу прочности. Показано, что такие бетоны являются цементоемкими с удельными расходами цемента не менее 7-10 кг/МПа с классами по прочности В40-В60.

2. Разработаны 7-ми-8-ми компонентные щебеночные бетоны нового поколения с расходами цемента от 176 до 480 кг/м3 с низкими удельными расходами цемента в пределах 2,5-5,0 кг/МПа, с классами по прочности от В15 до В120 за счет порошковой активации, позволяющей усилить действие СП и ГП в бетоне.

3. Установлено, что составы порошково-активированных щебеночных бетонов нового поколения должны иметь новую рецептуру, в которой представлены три реологические матрицы: матрица 1го рода - высокодисперсная цементно-водная минеральная; матрица 2го рода - водно-цементно-тонкодисперснозернистая; матрица Зго рода, включающая матрицу 2го рода и песок-заполнитель.

4. Выявлено, что для бетонов различных классов по прочности соотношение компонентов в матрицах должно быть строго определенным, изменяющимся от класса к классу, для получения заданных гранулометрических свойств, соответствующих разработанным условным реологическим критериям. Впервые установлены оптимальные численные значения соотношений компонентов и условных реологических критериев для бетонов с диапазоном расходов цемента от 290 до 320 кг/м3 {Цупл=2,24-2,96 кг/МПа) с прочностью при осевом сжатии 100-135 МПа (В80-В100), что чрезвычайно важно для конструкционных бетонов и для бетонирования массивных конструкций при малой экзотермии.

5. Выявлены реакционно-активные тонкодисперсные минеральные компоненты на основе измельченного халцедона и металлургического гранулированного шлака, содержащие частицы нанометрического уровня, позволяющего заменить микрокремнезем без снижения прочности.

6. Исследованы прочностные свойства порошково-активированных малоцементных щебеночных бетонов общестроительного назначения с чрезвычайно низкими расходами цемента от 140 до 250 кг/м3 (Ц™ =3,1-5,0 кг/МПа).

7. Впервые выявлены физико-механические и гигрометрические свойства по-рошково-активированного щебеночного бетона и фибробетона нового поколения (прочности на осевое сжатие и растяжение, на срез, при раскалывании, растяжение при изгибе, ударная прочность, трещиностойкость, статический и динамический модули упругости, коэффициенты Пуассона и интенсивности напряжений, сцепления бетона с арматурой, усадка, ползучесть, набухание, водопоглощение, параметры пористости) с использованием разработанных установок и методик.

8. Впервые получены результаты изучения напряженно-деформированного состояния фрагмента узла сопряжения плиты перекрытия с колонной из высокопрочного бетона и фибробетона с расходом цемента 400 кг/м3 (для безригельной бескапительной схемы опирания) на разработанной и изготовленной испытательной установке. Установлено превышение продавливающей силы на 33-35% по сравнению с традиционными бетонами и фибробетонами.

Практическая значимость работы. Для малоцементных бетонов класса В20-В60 уменьшен расход цемента в 1,5-2 раза, что определяет снижения потребления цемента в регионах и уменьшение объемов выбросов СО2.

При использовании высоко- и особовысокопрочных бетонов классов В100-В130 за счет их высокой прочности уменьшается сечение изделий и конструкций со снижением расхода бетона до 2-3 раз, при этом расход цемента снижен в 2-3 раза, расход среднего и крупного песка снижен в 1,7-2 раза, щебня в 1,3-1,5 раза.

В производство вовлекаются тонкие пески с модулем крупности 1,2 и ниже, которые не востребованы в бетонах старого поколения, а также многотоннажные отходы молотых шлаков взамен микрокремнезема.

Предлагается целый комплекс физико-механических и пирометрических показателей порошково-активированных щебеночных бетонов нового поколения с низким удельным расходом цемента 2,5-5,0 кг/МПа как для бетонов низких классов В20-В60, так и высокопрочных бетонов В80-В120 для реализации их в проектных институтах и производственных предприятиях с целью проектирования и изготовления широкой номенклатуры высокоэффективных бетонных, железобетонных и фибробетонных изделий и конструкций.

При массовом применении высокоэффективных порошково-активированных бетонов нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности представляется возможность внедрения в весь строительный комплекс ресурсосберегающих и более экологически-чистых технологий за счет ограничения наращивания чрезвычайно материало- и энергоемкого производства портландцемента и увеличения объемов выпуска качественных фракционированных заполнителей и наполнителей, в том числе из техногенных отходов.

Результаты диссертационной работы получили внедрение в ОАО «ПУС» с разработкой ТУ на длинномерные сборные железобетонные сваи безопалубочного формования, ООО «Бессоновский домостроительный комбинат» г.Пензы и Пензенской области, ООО «Новые технологии строительства» г.Красноярск при изготовлении многопустотных и дорожных плит различных размеров, длинномерных свай, многослойных наружных стеновых панелей безопалубочного формования, внутренних стеновых панелей в формах-кассетах, а также при изготовлении бордюрного камня, лестничных маршей, тротуарной плитки и др.

Экономическая эффективность разработанных бетонов состоит в значительном снижении материалоёмкости за счёт сокращения расходов бетонных смесей для изготовления высокопрочных изделий и конструкций.

Результаты используются в учебном процессе при подготовке инженеров-строителей-технологов по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», магистров по направлению 270100 «Строительство».

Степень достоверности результатов.

Достоверность результатов работы подтверждена сходимостью большого числа экспериментальных данных, полученных с применением комплекса стандартных и высокоинформативных методов исследования, их непротиворечивостью известным закономерностям. Выводы и рекомендации работы получили положительную апробацию и внедрение в строительной практике.

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности получения высокопрочных бетонов и фибробетонов классов В20-В120 как с пуццо-ланической добавкой микрокремнезема, микроволластонита, микрокварца, молотого халцедона, шлака при использовании высокодисперсной водно-минерально-цементной смеси, превращающейся под действием гиперпластификатора в реологически-активную высококонцентрированную дисперсную систему с высокой пластичностью;

- принципы оптимизации структурной топологии дисперсно-зернистых смесей с изменяющимся соотношением для бетона и фибробетона 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 пятикомпонентного бетонов переходного состава (песок, цемент, щебень, вода, супер- или гиперпластификатор) в многокомпонентные щебеночные бетоны нового поколения (цемент, дисперсный наполнитель, очень тонкий песок фр. 0,16-0,63 мм, мелкий, крупный заполнитель, гиперпластификатор, вода);

- экспериментальные исследования реотехнологических свойств бетонных смесей порошково-активированнных бетонов и фибробетонов, результаты исследований подбора состава высокопрочных бетонов и фибробетонов с изучением физико-технических и пирометрических свойств (прочности на осевое сжатие и растяжение, растяжение при изгибе, на срез, при раскалывании, ударная прочность, трещи-ностойкость, статический и динамический модули упругости, коэффициенты Пуассона и интенсивности напряжений, сцепления бетона с арматурой, усадка, ползучесть, набухание, водопоглощение, параметры пористости).

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались на Всероссийских и Международных НТК: «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» (г.Пенза, 2005, 2006, 2007, 2008, 2011 гг.), «Композиционные строительные материалы. Теории и практика» (г.Пенза, 2003, 2007, 2009, 2010 гг.), «Эффективные строительные конструкции. Теория и практика» (г.Пенза, 2004, 2006, 2008 гг.), «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» 2-ая Всероссийская конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (г.Пенза, 2007 г.), «Актуальные вопросы строительства» (г.Саранск, 2004, 2008 г.), Международный конгресс «Наука и инновации в строительстве» 81В-2008, «Современные проблемы строительного материаловедения и технологии» (г.Воронеж, 2008 г). Статьи были опубликованы в журналах «Строительные материалы» (2008 г., 2011 г.) и Научно-технический вестник Поволжья (Казань, 2011 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 36 работ. В журналах по перечню ВАК РФ - две работы.

Конкурсы. В 2005 году получен диплом Министерства образования и науки РФ по итогам Открытого конкурса на лучшую работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в ВУЗах Российской Федерации, в 2006 году завоевано первое место на всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика-2006», в 2007 году получен диплом II степени Самарского государственного архитектурно-строительного университета за успешное участие во втором туре смотра-конкурса дипломных работ, получен диплом участника финального тура всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика-2007», в 2009 году автор награжден дипломом Министерства образования Пензенской области как победитель конкурса молодежных проектов, получен диплом оргкомитета IV межригиональной специализированной выставки «ПромЭкспо», получен диплом Федерального агентства по делам молодежи за участие в конкурсе «Россия-Ответственность-Стратегия-Технологии».

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка используемой литературы из 197 наименований и приложений, изложена на 178 страницах машинописного текста, содержит 53 таблицы, 37 рисунков.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ состава и свойств самых распространенных щебеночных бетонов, производимых в России, свидетельствует о том, что они не отвечают прогрессивным техническим и экономическим требованиям в связи с повышенным количеством портландцемента и с невысокой прочностью бетонов на сжатие (М200-М600). Основной технико-экономический и экологический показатель -удельный расход цемента на единицу прочности находится в пределах 7-10 кг/МПа и более. Низкая прочность матрицы не позволяет получать высокоэффективные фибробетоны и экономить стальную фибру.

2. Основываясь на теоретических представлениях о возможности достижения максимальных водоредуцирующих эффектов суперпластификаторов в цементно-содержащих дисперсных системах, включающих цемент, молотые природные породы, тонкие кварцевые пески, реакционно-активные пуццоланические добавки при оптимальном соотношении, совместно усиливающих реологическое действие СП или ГП, обосновано создание пяти-шести компонентной порошково-активированной матрицы для щебеночных бетонов нового поколения не только с целью повышения прочности бетонов, но и для существенного снижения расхода цемента.

3.Разработаны 7-8-ми компонентные пластифицированные щебеночные бетоны нового поколения, в которых путем направленного регулирования соотношения дисперсных, тонкозернистых, грубозернистых минеральных компонентов, цемента и воды, при расходах цемента 180-480 кг/м3 удельный расход цемента на единицу прочности составляет 2,5-4,5 кг/МПа, класс бетона по прочности на сжатие В15-В120. Это позволяет называть такие бетоны порош-ково-активированными.

4. Новая рецептура порошково-активированных щебеночных бетонов формирует в бетонной смеси три условные реологические матрицы, классифицируемых по дисперсно-зернистым масштабным уровням. Показано, что с использованием матриц первого, второго и третьего масштабного уровней можно определить условные реологические критерии, характеризующие степень раздвижки зерен тонкозернистого песка фр.0,16-0,63 мм, среднезернистого песка-заполнителя и щебня. Исходя из этого, топологическая структура ПАЩБ характеризуется тремя коэффициентами раздвижки зерен в отличие от одного у бетонов старого поколения.

5.Впервые установлены для 19 составов ПАЩБ численные значения безразмерных соотношений компонентов по массе и условных реологических критериев, позволяющих оценить степень оптимальности подбора составов. Для наиболее оптимальных составов с расходом цемента 290-320 кг/м3 получены высокопрочные бетоны с 11сж=100-135 МПа. Эти самоуплотняющиеся бетоны могут быть использованы не только для изготовления конструкций, но и для бетонирования массивных фундаментов при их малой экзотермии.

6. Впервые получен высокопрочный самоуплотняющийся ПАЩБ без микро-кремнезема с расходом цемента 480 кг/м3 (Ц^д= 3,7 кг/МПа), за счет порошковой и тонкозернистой активации его молотым кварцевым песком и тонким песком фракции 0,16-0,63 мм. Это подтверждает научное положение кафедры ТБКиВ о том, что введение реологически-активных дисперсных добавок более эффективно, чем реакционно-активных пуццоланических. Установлено, что высоко дисперсный молотый гранулированный шлак с 8УД= 1100-1200 м /кг может быть эффективным заменителем МК. При использовании для помола шлака современных планетарных мельниц выпуск такой реакционно-химической добавки может быть осуществлен на металлургических комбинатах.

7.В связи с высокой востребованностью бетонов общестроительного назначения с классами по прочности В15-В60, которые изготавливаются в практике в основном с расходами цемента 250-500 кг/мЗ и более, разработаны малоцементные бетоны с расходами цемента 140-250 кг/м3 {Цука= 3,1-5,0 кг/МПа). В таких бетонах доля молотого кварцевого песка повышается по отношению к цементу до 80-110%, доля тонкого песка до 200-320%, а доля песка-заполнителя и щебня снижаются.

8.Впервые выявлены физико-механические и гигрометрические свойства порошково-активированного щебеночного бетона и фибробетона. Для фибробетона прочность на осевое сжатие 125,1 МПа; осевое растяжение 6,3 МПа; растяжение при изгибе 16,2 МПа, на срез 37,2 МПа; удельная ударная вязкость 5,6-106 Дж/мЗ; трещиностойкость по методу кольца более 540 суток; статический 57,9-103 МПа и динамический 63,3-103 МПа модули упругости; коэффициент Пуассона 0,22; интенсивности напряжений 1,4 МПа-м0'5; сцепление арматуры с фибробетоном 22,1 МПа; усадка 0,23 мм/м; ползучесть 0,32 мм/м; водопо-глощение 2,3% по массе; параметры пористости А,=0,11, а=0,35, полученные с использованием разработанных установок и методик.

9. Установлено превышение продавливающей силы на 33-35% по сравнению с традиционными бетонами и фибробетонами по результатам изучения напряженно-деформированного состояния фрагмента узла сопряжения плиты перекрытия с колонной из высокопрочного бетона и фибробетона с расходом цемента 400 кг/мЗ (для безригельной бескапительной схемы опирания) на разработанной и изготовленной испытательной установке.

10. Результаты диссертационной работы получили внедрение в ООО «ПУС», ООО «Бессоновский домостроительный комбинат» г.Пензы и Пензенской области, ООО «Новые технологии строительства» г.Красноярска в производстве преднапряженных плит перекрытий, длинномерных свай, дисперсноармиро-ванных дорожных плит на линиях безопалубочного формования с разработкой ТР на длинномерные сборные железобетонные сваи, а также тротуарных плит и бордюрного камня по агрегатно-поточной технологии. Экономический эффект от внедрения порошково-активированных щебеночных бетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности по стоимости сырьевых компонентов в среднем составил 600-1150 руб/м3. Разработаны варианты технологической схемы производства ПАЩБ и ПАЩФБ.

1. Акчурин Т.К., Ушаков A.B. Теоретические и методологические вопросы определения характеристик трещиностойкости бетона при статическом нагружении / ВолгГАСУ, Волгоград. 2005. - 408с.

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

3. Алимов О.Д., Манжосов В.К., Еременьянц В.Э. Удар. Распространение волн деформаций в ударных системах. М.: Наука, 1985. - 347с.

4. Ананьев C.B. Состав, топологическая структура и реотехнологические свойства реологических матриц для производства бетонов нового поколения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. г. Пенза, 2011. - 148с.

5. Арбеньев A.C., Крылов Б.А. Бетон и его эффективное применение в строительстве // Технологии бетонов. 2010. №3 - 4. - с.20 - 21.

6. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. M.: Стройиздат, 1981 464с.

7. Бабаев Ш.Т., Башлыков Н.Ф., Сердюк В.Н. Основные принципы получения высокоэффективных вяжущих низкой водопотребности // Промышленность строительных материалов. Сер. 3/ Промышленность сборного железобетона/. ВНИИЭСМ М.: 1991 Вып. 1 - 77с.

8. Бабков В.В., Мохов В.Н., Давлетшин М.Б., Парфенов A.B., Чуйкин А.Е. Модифицированные бетоны повышенной ударной выносливости. Строительные материалы, 2002, №5, с.24-25.

9. Бабков В.В., Мохов В.Н., Давлетшин М.Б., Парфенов A.B., Чуйкин А.Е. Технологические возможности повышения ударной выносливости цементных бетонов. «Строительные материалы», 2003, №10, с. 19-20.

10. Бабков В.В., Мохов В.Н., Капитонов С.М., Комохов П.Г. Структурообразование и разрушение цементных бетонов. — Уфа, ГУП «Уфимский полиграфкомбинат», 2002 г. — 376 с. ISBN 5-85051-232-2

11. Баженов Ю,В. Технология бетона. М.: издательство АСВ, 2007 528с.

12. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. М. Стройиздат, 1970, 272с.

13. Баженов Ю.М., Бабаев Ш.Т., Груз А.И. и др. Высокопрочный бетон на основе суперпластификаторов // Строительные материалы. 1978. - К» 9. - С. 18-19.

14. Баженов Ю.М., Демьянова В,С., Калашников В.И. Модифицированные высокопрочные бетоны. М.: АСВ, 2006 368с.

15. Баженов Ю.М., Мохов В.Н., Бабков В.В. Количественная характеристика ударной выносливости цементных бетонов. «Бетон и железобетон». 2006. - №1. - с.2-5.

16. Баталов B.C., Николаева K.JI., Дратт Е.А. Опыт получения высокопрочных бетонов на обычном цементе // Бетон и железобетон. 1962. - № 7. - С.294-297.

17. Батраков В.Г. Модификаторы бетона: новые возможности и перспективы // Строительные материалы. 2006.- №10. - С.4-8.

18. Берг О.П., Щербаков E.H., Писанко Г.Н. Высокопрочный бетон. М.: Стройиздат. 1971. -208с.

19. Бочаров H.A., Ефимова A.C., Воевода Г.Ф., Варенцова Н.Б. Бетоны повышенной прочности с суперпластификатором С-3 // Бетон и железобетон. 1980. -№6. - С. 18-19.

20. Булгакова М.Г., Харченко В.Г. О выборе характеристик бетонов с суперпластификаторами при расчете конструкций // Бетон и железобетон. 1989. - №4. - с.23 - 24.

21. Бутт Ю.М., Колбасов В.М., Берлин J1.E. Влияние В/Ц на структуру, прочность и морозостойкость цементного камня. // Бетон и железобетон. 1974. - №11. - С. 9-10.

22. Винтерберг Р., Фольман Г. Применение бетона, армированного стальной фиброй, для изготовления сборных железобетонных тюбингов // Бетонный завод. 2009. - №2. - С. 18-25.

23. Волженский A.B. Минеральные вяжущие вещества. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиз-дат, 1986-464с.

24. Волков И.В., Газин Э.М., Бабекин В.В. Инженерные методы проектирования фибробетон-ных конструкций // Бетон и железобетон. 2007. - №4. - с.20-22.

25. Волков Ю.С. Монолитный железобетон // Бетон и железобетон. 2000. - №1 с. 27 - 30.

26. Волков Ю.С. Применение сверхпрочных бетонов в строительстве. Зарубежный опыт // Бетон и железобетон. 1994. - №3. - с.27 -31.

27. Волков Ю.С. Сборный железобетон за рубежом // Бетон и железобетон. 1993. - №11. - с. 24-27.

28. Гвоздев A.A., Берг О.Я. Основные направления развития теории железобетона// Бетон и железобетон. 1970. - №4,- С.14-15.

29. Гениев Г.А. Зависимость прочности бетона от времени // Бетон и железобетон. 1993. - №1. -с.15-17.

30. Гершберг O.A. Технология бетонных и железобетонных разрушений. М.: Стройиздат, 1971 -360с.

31. Годовиков A.A. Минералогия. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1983 647с.

32. Голиков А.Е. Влияние технологии формования высокопрочных бетонов на их физико-механические свойства // Бетон и железобетон. 1967. - №9. - С.34-35.

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

34. Горчаков Г.И. Баженов Ю.М. Строительные материалы. М.: Стройиздат, 1986. - 688 с.

35. Горяйнов К.Э., Счастный А.Н., Свистун Г.В. Высокопрочный бетон для изготовления деталей шахтной крепи // Бетон и железобетон. 1978. - №3. - С.25-26.

36. Граубнер К.А., Гекард Г., Прошке Т., Хайнер Ш. Основы и принципы разработки для сокращения содержания цементного клинкера. // CPI Международное бетонное производство. -2011. -№5. -С.26-31.

37. Данилов A.M. Планирование эксперимента. Обработка опытных данных / И.А.Гарькина, А.М.Данилов, А.П.Прошин. Под ред. д-ра техн. Наук, проф. А.М.Данилова. Пенза.: ПГУ-АС, 2005.-284 с.

38. Данилов A.M., Гарышна И.А. Сложные системы: идентификация, синтез, управление: Монография. Пенза: ПГУАС, 2011. - С.308.

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

40. Демьянова B.C. Методологичесие и технологические основы производства высокопрочных бетонов с высокой ранней прочностью для беспрогревных и малопрогревных технологий. Дис. доктора техн. наук. г.Пенза, 2002. 365с.

41. Десов А.Е. Пути получения и область применения высокопрочного бетона // Бетон и железобетон 1969 - № 3. С 7-12.

42. Евграфов Г.К., Мальков М.Н. Деформации высокопрочных бетонов при многократном приложенной нагрузке // Бетон и железобетон 1961 - № 11. С 484-489.

43. Ермуханов К.Е. Обобщенный анализ расчета прочности плит на продавливание по отечественным и зарубежным нормам // Бетон и железобетон. 1992. - № 11. - С. 11-13.

44. Житкевич Р.К. Опыт приготовления, применения и контроля высокопрочных модифицированных бетонов на объектах ЗАО «Моспромстрой» / Р.К.Житкевич, JI.JL Лазопуло, А.В.Шейнфельд, А.Г.Ферджулян, О.В.Пригоженко // Бетон и железобетон. 2005.- №2

45. Зайцев Ю.В. Механика разрушений для строителей. М.: Высш. шк. 1991 288с.

46. Залесов A.C., Дорофеев B.C., Шеховцев И.В. Прочность и деформативность плит на про-давливание // Бетон и железобетон. 1992. - №8. - С.14-17.

47. Звездов А.И., Залесов A.C., Мухамедиев Т.А., Чистяков Е.А. О новых нормах проектирования железобетонных и бетонных конструкций // Бетон и железобетон. 2002. - №2. - С.2-6.

48. Звездов А.И., Михайлов К.В., Волков Ю.С., XXI век век бетона и железобетона // Бетон и железобетон. - 2001. - №1. - С.2-6.

49. Иванов А.И. Особенности применения высокопрочного бетона в колоннах зданий // Строительные материалы. 2004. - №6. - С.7.

50. Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных пористых заполнителях. Уч. пособие для ВУЗов. М.: Стройиздат, 1974. 287с.

51. Иванов Ф.М., Ционский А.Л., Батраков В.Г., Любченко Р.И. Изготовление труб с применением суперпластификатора С-3 // Бетон и железобетон. 1979. - №12. - С. 18-20.

52. Иванов И.А., Кротов А.И., Тимофеев А.И. О некоторых закономерностях повышения прочности бетонов с пористыми заполнителями // Бетон и железобетон. 1966. - №4. -С.38-44.

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

54. Иссерс Ф.А., Булгакова М.Г., Вершинина Н.И. Прочностные и деформативные свойства высокопрочных бетонов с модификатором МБ 10-01 // Бетон и железобетон 1997. - №5 с.6-9.

55. Ищенко М.Т., Терещенко И.Я. Определение модуля упругости бетона ультразвуком. «Бетон и железобетон». 1967.- №5,- С.32-34.

56. Калашников В.И. Основные принципы создания высокопрочных и особовысокопрочных бетонов// Популярное бетоноведение. Санкт-Петербург. №3, 2008. С.20-22.

57. Калашников В.И. Основы пластифицирования минеральных дисперсных систем для производства строительных материалов. Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук. г. Воронеж, 1996. - 89 с.

58. Калашников В.И. Перспективы использования реакционно-порошковых сухих бетонных смесей в строительстве // Строительные материалы. 2009. - №7. - С.59-61.

59. Калашников В.И. Расчет составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов // Строительные материалы. 2008. - №10. - С.4-6.

60. Калашников В.И. Терминология науки о бетоне нового поколения // Строительные материалы,- 2011,- №3,- С.103-106.

61. Калашников В.И. Усадка высокопрочных реакционно-порошковых бетонов и влияние масштабного фактора//Строительные материалы. 2010,- №5.- С.2-3.

62. 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.

63. Калашников C.B. Тонкозернистые реакционно-порошковые дисперсно-армированные бетоны с использованием горных пород. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. г. Пенза, 2006. - 175с.

64. Каприелов С.С., Булгакова М.Г., Вихман Я.Л. Деформативные свойства бетонов с использованием ультрадисперсных отходов Ермаковского завода ферросплавов // Бетон и железобетон. 1991. -№3. - С.24-25.

65. Каприелов С.С., Карпенко Н.И., Шейнфельд A.B., Кузнецов E.H. Влияние органоминераль-ного модификатора МБ-50С на структуру и деформативность цементного камня и высокопрочного бетона // Бетон и железобетон. 2003. - №16. - С.2-7.

66. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Кривобородов Ю.Р. Влияние структуры цементного камня с добавками микрокремнезема и суперпластификатора на свойства бетона. // Бетон и железобетон. 1992. - №7. - С. 4-7.

67. Карпенко Н.И. О современных построениях общих критериев прочности бетонных и железобетонных элементов. // Бетон и железобетон. 1997. - №3. - С.4-7.

68. Карпенко Н.И., Ромкин Д.С. К определению деформаций ползучести высокопрочного бетона при ступенчато-возрастающих нагрузках. Строительные науки. Строительные материалы и конструкции. 2010. - №3.- С.559-562.

69. Коляда C.B. Перспективы развития производства строительных материалов в России до 2020 г. // Строительные материалы. 2008. - №7. - С.4-7.

70. Комар A.A., Бабаев Ш.Т. Комплексные добавки для высокопрочного бетона // Бетон и железобетон,-1981.-№9.-С. 16-17.

71. Комохов П.Г., Сватовская Л.Б., Соловьева В.Я. Золь-гель как концепция нанотехнологий высокопрочного бетона // Популярное бетоноведение. 2008. - С.60-65.

72. Королев Е.В., Баженов Ю.М., Береговой В.А. Модифицирование строительных материалов наноуглеродными трубками и фуллеренами // Строительные материалы. 2006. - №9 / Наука. №8. С.2-4.

73. Коупленд JI.E., Вербек Д.Д. Структура и свойства затвердевшего цементного теста // Шестой междунар. конгр. по химии цемента. Т. Н-1. М.: Стройиздат, 1976. - С. 258-274.

74. Красильников К.Г., Никитина Л.В., Скоблинская Н.П. Физико-химия собственных деформаций цементного камня. М.: Стройиздат. 1980. - 256 с. - Библиогр.: с. 171 -178 (167 назв.), с. 248-253 (96 назв.).

75. Крылов Б.А. Состояние и проблемы монолитного строительства // Бетон и железобетон. -1995. -№2. С.15-17.

76. Крылов Б.А., Ориентлихер Л.П., Асатов H.A. Бетон с комплексной добавкой на основе суперпластификатора и кременийорганического полимера // Бетон и железобетон. 1993. -№3.-С.11-13.

77. Латыпов М.М. Фибробетон в производстве дорожных плит / М.М. Латыпов, И.Б. Струго-вец, В.В. Бабков, И.В. Недосеко // Строительные материалы. 2009. - №11 . - С.50-51.

78. Логанина В.И., Макарова Л.В., Мокрушина Ю.А. Разработка рецептуры сухих строительных смесей с применением наполнителей на основе силикатов кальция // Известия ВУЗов. Строительство. -2010. -№1. С.51-54.

79. Макарец A.B., Азелицкая Р.Д., Ганин В.П., Ожгибесов Ю.П. Влияние поровой структуры на свойства цементного камня. // Цемент, 1984 №11. -с. 16-18.

80. Макридин Н.И., Демьянова B.C., Миненко Е.Ю. Высокопрочный фибробетон // Экспресс -информация ВНИИТПИ. 2003. - С.39-42.

81. Макридин Н.И., Королев Е.В., Максимова И.Н., Овсюкова Ю.В. Прогностические параметры качества структуры бетона повышенной прочности // Строительные материалы. 2010. -№3- С.99-101.

82. Макридин Н.И., Максимова И.Н., Овсюкова Ю.В. Долговременная прочность модифицированной структуры цементного камня. Часть 1, 2 // Строительные материалы 2010. - №10.- С.74-77; 2011. №7. - С.72-75.

83. Малинина Л.А., Батраков В.Г. Бетоноведение: настоящее и будущее // Бетон и железобетон.- 2002. №6. - С.2-6.

84. Мельник P.A., Федорчук В.И., Лубенец И.И. Механические свойства высокопрочных бетонов марок 900 и 1000 // Бетон и железобетон. 1975. -№8. - С.7-10.

85. Методические рекомендации по определению прочностных и структурных характеристик бетонов при кратковременном и длительном загружении. Р-10-76 НИИЖБ, Москва 1976, 57с.

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

87. Миронов С.А., Аробелидзе Г.А. Вопросы технологии высокопрочного быстротвердеющего бетона// Бетон и железобетон. 1955. -№4. - с. 137-143.

88. Михайлов В.В., Скрамтаев Б.Г. Предварительно напряженный железобетон В США // Бетон и железобетон. 1961. -№ 6. - С.280-285.

89. Михайлов К.В., Беликов В.А. Перспективы применения конструкций из высокопрочных бетонов // Бетон и железобетон. 1982. -№5. - С.13-15.

90. Михайлов К.В., Волков Ю.С. Сборный железобетон: история и перспективы // Бетон и железобетон. 2007. - №5. - С.8-12.

91. Мугуруша Ж. Тёко кёдо конкурито но рикигакутэки сесэйсицу. Сэмэнто конкурито. Исследование свойств высокопрочных бетонов. 1982. - №425. С.2-6. (Япония).

92. Мчедлов Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. М.: Стройиз-дат, 1988-304с.

93. Несветаев Г.В. Технология самоуплотняющихся бетонов // Строительные материалы. -2008. №3. - С.24-28.

94. Новожилов Г.Ф. Ударная стойкость свай различной конструкции // Бетон и железобетон. -1984,-№2.-С. 11-12.

95. Овчинников И.Г., Инамов P.P., Габиров Р.Б. Модель деформирования и расчет сжато-изогнутой железобетонной балки в условиях сульфатной агрессии // Бетон и железобетон. -2006.- №1. С.26-29.

96. Пирадов К.А., Гузеев Е.А. Прогноз несущей способности и долговечности железобетонных конструкций моста метро через Москву-реку в Лужниках // Бетон и железобетон. 1998. -№4. - С.22-24.

97. Писанко Г.Н., Голиков А.Е. «Прочность и деформативность высокопрочных бетонов на особо быстротвердеющем цементе // Бетон и железобетон. 1966. - №7. - С.25-26.

98. Полак А.Ф., Бабков В.В., Андреева Е.П. Твердение минеральных вяжущих веществ. Уфа: Башк. кн. изд-во, 1990. - 216 с. Библиогр.: (по главам).

99. Попов Н.А., Ориентлихер Л.П. Трещиностойкость легкого бетона // Бетон и железобетон. -1962. №5. - С.224-226.

100. Прошин А.П., Данилов А.М., Соломатов В.И., Соколова Ю.А, Гарькина И.А. Математические методы в строительном материаловедении. Саратов, изд-во Саратов. ГУ. 2001. -188с.

101. Пухаренко Ю.В. Научные и практические основы формирования структуры и свойств фиб-робетонов. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. Санкт-Петербург 2005. 315с.

102. Пэро Л.Дж. Высокопрочные бетоны Англии. Зарубежный опыт // Бетон и железобетон. -1970.-С.40-42.

103. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции. М.: Издательство АСВ, 2004 560с.

104. Рахимов Р.З., Габидуллин М.Г. Особенности технологии производства сталефибробетона класса В45 для блоков обделки тоннелей казанского метрополитена // XV Академические чтения РААСН. г. Казань. - 2009. - С.347-351.

105. Рахимов Р.З., Магдеев У.Х., Ярмаковский В.Н. Экология, научные достижения и инновации в производстве строительных материалов на основе и с применением техногенного сырья // Строительные материалы. №12. 2009. С.8-11.

106. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибро-бетонных конструкций. -М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1987. 148 с.

107. Родов Г.С., Болдырев А.А., Платонов Ю.Н. Сталефибробетонные сваи // Бетон и железобетон. 1987.-№11.-С.35-37.

108. Розенталь Н.К., Левицкий Е.В., Рыбкин В.В., Седов Ю.П. Морозостойкие бетоны из литых смесей с полифункциональными модификаторами // Бетон и железобетон. 1989. - №4,-С.21.22.

109. Работнов Ю.Н. Механика деформированного твердого тела М.: Наука, 1988. 712 с.

110. Рой Д.М., Гоуда Г.Р. Оптимизация прочности цементного теста. Шестой международный конгресс по химии цемента. Труды. В 3-х т. Под общ. Ред. А.С. Болдырева, т.2. Гидратация и твердение цемента. Кн.1, М.: Стройиздат, 1976. С.210-215.

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

112. Сахибгареев P.P. Управление процессами структурообразования модифицированных цементных бетонов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. -367с.

113. Свиридов Н.В., Коваленко Б.Г. Бетон с прочностью 150 МПа на рядовых портландцементах // Бетон и железобетон. №2. 1990. С.21-22.

114. Свиридов Н.В., Коваленко М.Г., Чесноков В.М. Механические свойства особо прочного цементного камня // Бетон и железобетон. 1991. - №2. - С.7-9.

115. Серых Р.Л. Строительно-технические свойства высокопрочного товарного бетона // Бетон и железобетон. 1997. - № 1. - С.27-28.

116. Серых Р.Л., Ярмаковский В.Н. Нарастание прочности бетона во времени // Бетон и железобетон. 1992. - №2. - С. 19-21.

117. Синергетика дисперсно-наполненых композитов / Бобрышев А.Н., Авдеев Р.И., Козомазов

118. B.Н., Соломатов В.И.- М.: 1999.- 252с.

119. Скрамтаев Б.Г. Вопросы технологии быстротвердеющего и высокопрочного бетона при изготовлении сборных железобетонных конструкций // Бетон и железобетон. 1955. - №1.1. C.24-28.

120. Скрамтаев Б.Г., Лещинский М.Ю., Вайсбанд JIM. Исследование трещиностойкости легких бетонов кольцевым методом // Бетон и железобетон. 1965. - №7. - С. 10-14.

121. Соломатов В.И. Высокопрочный бетон с активированным минеральным наполнителем /

122. B.И. Соломатов, JIM. Глаголева, В.Н. Кабанов, В.И. Осипова, М.Г. Черный, О.Г. Маршалов, A.B. Ковальчук // Бетон и железобетон. 1986. - №12. - С. 10-11.

123. Состав, структура и свойства цементных бетонов / Г.И. Горчаков, Л.П. Орентлихер, В.И. Савин и др.: Под ред. Г.И. Горчакова. М.: Стройиздат, 1976. - 145 с. - Библиогр.: с. 142-145 (95 назв.)

124. СП 52-103-2007 Железобетонные монолитные конструкции зданий. М.: НИИЖБ. - 2007.

125. СП 52-104-2006 Сталефибробетонные конструкции. М.: НИИЖБ. - 2007.

126. Степанова В.Ф. Теория и практика обеспечения сохранности арматуры в железобетонных конструкциях. // Бетон и железобетон. 2007.- №5. - С.25-29.

127. Степанова В.Ф., Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Барыкин П.И. Влияние добавок микрокремнезема на коррозионную стойкость арматуры в бетоне // Бетон и железобетон. 1993.-№5. - С.28-30.

128. Структура, деформативность, прочность и критерии разрушения цементных композитов /Макридин Н.И., Максимова И.Н., Прошин А.П. и др. Под ред. Соломатова В.И. Саратов: изд-во Сарат. Ун-та, 2001. - 280с.

129. Сьггник В.И. Исследование прочности, деформативности и релаксации напряжений в высокопрочных бетонах // Бетон и железобетон. 1962,- №7. - С.297-302.

130. Сычев М.М., Сватовская Л.Б. Получение высокопрочных материалов из дисперсий в присутствии реакционных фаз//Неорганические материалы. -1979.-Т. 15. -№1.-С. 132-137.

131. Трамбовецкий В.П. Бетон в высотном строительстве США // Бетон и железобетон. 1990. -№11.-С. 45-46.

132. Трофимов Б.Я., Горбунов С.П., Крамар Л.Я., Жуков И.В., Башев В.А., Капкин М.М. Использование отхода производства ферросилиция // Бетон и железобетон 1987. - №4.1. C.39-41.

133. Урьев Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы. -М.: Химия, 1980. 320с.

134. Ушеров-Маршак A.B. Современный бетон и его технологии // Бетон и железобетон. Бетонные изделия / Наука. 2010. - №2. - С.30-35.

135. Фаликман В.Р., Вайнер А.Я., Башлыков Н.Ф. Новое поколение суперпластификаторов // Бетон и железобетон. 2000. - №5. - С.5-7.

136. Фаликман В.Р., Сорокин Ю.В., Калашников О.О. Строительно-технические свойства осо-бовысокопрочных быстротвердеющих бетонов. // Бетон и железобетон. 2004. - № 5. -С.5-10.

137. Хайдуков Г.К., Волков И.В., Карапетян А.Х. Прочность, деформативность и трещиностой-кость стеклофибробетонных элементов // Бетон и железобетон. 1988. - №2. - С.35-37.

138. Хвастунов A.B. Повышение эксплуатационных свойств бетонных плит различного назначения. // Строительные материалы. 2008. - №10. - С.39-42.

139. Хердтл Р., Дитерманн М., Шмидт К. Долговечность бетонов на основе многокомпонентных цементов // Цемент и его применение. 2011. - №1. - С.76-80.

140. Химия цементов / Под ред. X. Ф. У. Тейлора. М.: Изд-во лит-ры по стр-ву, 1969.-501 с.

141. Хинце Г.У., Качин М.З., Клибанов АЛ. Опыт изготовления блоков тоннельной обделки по технологии ФРГ // Бетон и железобетон. 1990. - №7. - С.20-22.

142. Хозин В.Г, Морозова H.H., Сибгатуллин И.Р., Сальников A.B. Модификация цементных бетонов малыми легирующими добавками // Строительные материалы. 2006. - №10. -С.30-31.

143. Хозин В.Г., Морозов Н.М., Боровских И.В., Степанов C.B. Высокопрочные цементные бетоны для дорожного строительства // Строительные материалы. 2009. №11. - С. 15-17.

144. Хозин В.Г., Хохряков О.В., Битуев A.B., Урханова JI.A. Эффективность применения золы-уноса Гусиноозерской ГРЭС в составе цементов низкой водопотребности // Строительные материалы. 2011. - №7. - С.76-78.

145. Холмянский М.М. Бетон и железобетон: деформативность и прочность. М.: Стройиздат, 1997. - 576 с. - Библиогр.: (по главам).

146. Цейлон Д.И. Рост прочности бетонов высоких марок во времени // Бетон и железобетон. -1970. №2 - С.25-26.

147. Черкасов В.Д., Карташов В.А., Бузулуков В.И., Кисилев Е.В., Коешов Н.М. О влиянии формы включений на деформативные свойства композитов. Вестник РААСН, вып.9. г.Белгород, 2005. С.439-446.

148. Чеховский Ю.В., Берлин J1.E. О кинетике формирования норовой структуры цементного камня // Шестой междунар. конгр. по химии цемента. T. II-1. М.: Стройиздат. 1976. - С. 294-297.

149. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. М.: Стройиздат, 1979-344с.

150. Шумилин Ф.Г., Пеньков А.Д. Высокопрочный бетон в условиях Южного Урала // Бетон и железобетон. 1970,- №4. - С.41-43.

151. Якушин В.А., Салихов В.М. Прочность оголовка преднапряженной сваи при воздействии ударной нагрузки // Бетон и железобетон. 1986. - № 1. - С. 21-22.

152. Ямбор Я. Структура фазового состава и прочность цементных камней // Шестой междунар. конгр. по химии цемента. T. II. М.: Стройиздат, 1976.-С. 315-321.

153. Aitcin P.C. Richard P. The Redestrian Bikeway Bridge of Sherbrooke. 4 th International Simposium of Utilization of High-Strength / High-Performance Concrete. Paris. 1966. S. 1399-1406.

154. Aitcin P.C. High-Performance Concrete. E&FN SPON, London and New York. 1998. 591 pp.

155. Brown W.F., Srawley J.E. Plane Strain Fracture Toughness Testing of High Strength Mettelic Materials, STP 410, A STM, Philadelphia, Pennsylvania., 1966, pp. 1-65.

156. Collepard M. The New Concrete. Published by Grafishe Tintoretto, 2006. 421 p.

157. 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.

158. Griffith A.A. The Phenomenon of Rupture and Flow in Solids // Phil. Trans. Roy. Soc. -1920. № 221, Ser. A.-P. 163-198.

159. Griffith A.A. The Theory of Rupture // Proc. of the Inter. Congr. of Appl. Mech. Delft, Netherlands.-1924. - P. 55-63.

160. Irvin G.R. Analysis of stresses near the end of crack traversing a plate. J.Appl. Mech., 1957, 24, №3,-p. 361-364.

161. Jnglis C.E., Trans. Jnst. Naval Architects (London), 55,219 (1913)

162. Kamper R.:Betonzusatze,Zusatzmittel und Zusatzstoffe,Zementmerkblaff Betontechechnik,Verein Deutscher Zementwerke e.V.,2005.

163. Kaplan M.P. Crack propagation and the fracture of concrete. Journ. of ACI, 1961, vol.58, №11. -p. 591.

164. Kawamura M. Internal Stresses and Microcrack Formation Caused by Drying in Hardened Cement Pastes //' J. Amer. Ceram. Soc. 1978. - V. 21. - №№ 7-8. -P. 281-283.

165. Kesler C.E., Naus D.J., Lott J.L. Int. Conf. on Mechanical Behavior of Material, Kyoto, Japan, Soc. Of materials Sei., 1972, p.l 13.

166. Locher F. W. Die Festigkeit des Zements // Betontechnische Berichte. -1976.-№7. S. 247-249.

167. Mechtcherine V.(Hrsg):Hochduktile Betone mit Kurzfaserbewehrung Entwickimg, Prufung,Anwendung.Ibidem Verlang,2005.

168. Mechtcherine V.:Hochfester und ultrahohfester Beton Baustoffliche Yrundlagen und An-wendungen.CPI Concrete Plant International,ISSX St. Petersburg 2007,s.24-28,2007 (in Russian).

169. Middendorf B., Singh N.B. Nanoscience and nanotechnology in cementitious materials // Cement International. 2006. №4. Pp.80-86

170. Mindess S., Lawrence F.V., Kesler C.E. Cem. And Cocr. Res., 1977, Vol. 7, p.731.

171. Nishioka K., Yamakawa S., Hirakawa K, Akihamas. Cement Composites, Sheffield (1978).

172. Odler I. Special Inorganic Cements. E&FN SPON, London and New York. 2000. 395 pp.

173. Orovan E. Rept. Progr. Phys., Ser. 185, 1949, N.12, p.190.

174. Peltier R. La fassurabilite des betons. "Ann. Just, techn. batim ef trav. pulics", 1970, 23, №276, p.21-37.

175. Roy D. M., Gouda G. R. High Strength Generation in Cement Pastes // Cem. and Concr. Res. -1973.-V.3.-№6.-P. 807-820.

176. Russell KG. Application of High-Strength Concrete in North America // George C. Hoff Symposium on High-Performance concrete and concrete for marine environment. Las Vegas. USA. May 2004. PP. 1-16.

177. Schmidt M., Fehling E., Teichman Th., Bunjek., Boerman R. Ultra-Hochfester Beton: Perspective fur die Betonfertigteiling industrial //Betonwerk+Fertigtal-Technik. 2003, - №3. S.16-29., Tabl-Bibliogr: 18. Ref (HeM. aHr).

178. Velazco G., Visalvanich K., Shah S.P. Cem. And Concr. Res., 1980, Vol. 10, pp. 41-55.

179. Yilman J.J. Physics and Chemistry of Ceramics, Yordon and Breach, New York, 1963, p.240.

180. Yjorv O.E., Sorensen SI. And Arnesen A. Cem. And Concr. Res., 1977, Vol. 7, p. 333.