автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Высокопрочные бетоны из самовыравнивающихся смесей для густоармированных конструкций

На правах рукописи

БАТУДАЕВА АНТОНИНА ВАСИЛЬЕВНА

ВЫСОКОПРОЧНЫЕ БЕТОНЫ ИЗ САМОВЫРАВНИВАЮЩИХСЯ СМЕСЕЙ ДЛЯ ГУСТОАРМИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.23.05 - строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005 г.

Работа выполнена в Научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона - филиале ФГУП «НИЦ «Строительство»

Научный руководитель - д.т.н. С.С. Каприелов

Официальные оппоненты - д.т.н., проф. Л.А. Малинина

- к.т.н. Н.Ф. Башлыков

Ведущая организация - ОАО ЦНИИС НИЦ Строительные материалы.

Защита диссертации состоится и 2005г. в часов на

заседании диссертационного совета Д 303.006.06 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук в Научно-исследовательском, проекгно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона - филиале ФГУП «НИЦ «Строительство» по адресу: 109428, Москва, 2-я Институтская ул., д.6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

<«М> У / 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Зикеев Л.Н.

114-06

И4Ш8

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В связи с развитием строительства уникальных сооружений задача обеспечения эксплуатационной надежности конструкций и технологичности их возведения приобретает особую актуальность.

Высокие эксплуатационные свойства высокопрочных бетонов, с одной стороны, и технологические характеристики самовыравнивающихся смесей, с другой стороны, предопределили возрастающий интерес к бетонам, совмещающим указанные достоинства.

Технология производства самовыравнивающихся высокопрочных бетонов должна основываться на сочетании современных принципов получения высокопрочных бетонов и высокоподвижных, самовыравнивающихся смесей.

В основе работы лежала рабочая гипотеза, которую можно сформулировать следующим образом.

Высокопрочные бетоны из самовыравнивающихся смесей могут быть получены благодаря:

а) введению в цементную систему высокодисперсных активных микронаполнителей, которые, благодаря физико-химическим свойствам, способствуют, во-первых, увеличению коагуляционных (обратимых) контактных взаимодействий частиц твердой фазы, что приводит к повышению внутренней вязкости и, соответственно, седиментационной устойчивости на начальной стадии существования системы, а во-вторых, проявлению коллоидно-химических процессов, которые в последствии приводят к формированию высокопрочной кристаллизационной струкхуры;

б) использованию суперпластификаторов для пластификации цементного теста и всей системы в целом;

в) оптимизации гранулометрического состава твердой фазы и соотношения между объемами цементного теста и заполнителей с учетом удельной поверхности последних.

Работа выполнялась в лаборатории химических добавок и модифицированных бетонов ГУЛ НИИЖБ под руко ва С.С.

Цель работы - получение высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей для густоармированных конструкций.

Для достижения поставленной цели и подтверждения рабочей гипотезы решали следующие научно-исследовательские задачи:

- исследованы водорастворимые полимеры и дисперсные микронаполнители как водоудерживающие и структурообразующие компоненты цементных систем и осуществлен выбор оптимальных для получения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей;

- исследовано влияние комплекса: водоудерживающий компонент-суперпластификатор на свойства цементной системы и осуществлен выбор оптимальной композиции;

- обоснован принцип оптимизации составов бетонных смесей;

- исследованы свойства самовыравнивающихся бетонных смесей;

- исследованы физико-механические и деформативные свойства бетонов, приготовленных из самовыравнивающихся смесей.

- осуществлено опытно-промышленное применение высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей.

Научная новизна работы

Обоснованы принципы получения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей:

- установлена связь физических (гранулометрический состав, удельная поверхность) и химико-минералогических характеристик активных микронаполнителей с консистенцией (текучесть, связность и нерасслаиваемость) высокопрочной и самовыравнивающейся цементной системы;

- оптимизирован состав органоминерального модификатора, который позволяет получать высокопрочную самовыравнивающуюся систему с пониженными усадочными деформациями;

- найдена зависимость между количеством и качеством компонентов высокопрочной самовыравнивающейся системы и свойствами бетонных смесей и бетонов.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

на основе результатов исследований

- выбраны оптимальные компоненты цементных систем и их дозировки для получения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей;

- обоснован принцип подбора состава самовыравнивающихся бетонных смесей;

- получены высокопрочные бетоны с пониженной экзотермией и пониженными усадочными деформациями, приготовленные из самовыравнивающихся смесей с ОК=27-28 см, расплывом конуса, равным 70-75 см и высокой сегрегационной устойчивостью.

Апробация и внедрение

Результаты работы были использованы на практике при возведении фундаментной плиты и конструкций каркаса высотного комплекса «Федерация» на ММДЦ «Москва-Сити»; при строительстве двух жилых домов по адресу Резервный проезд, владение 2/18 и вл.10, а также при строительстве Юго-Западной водопроводной станции. В общей сложности объем уложенного бетона классов В40-В80 составил более 15 ООО м3.

Основные положения диссертационной работы были представлены в 5 публикациях и обсуждены на конференциях: «Долговечность строительных конструкций. Теория и практика защиты от коррозии» (Волгоград, 2002 г.); Конференция творческой молодежи «Новые идеи развития бетонных и железобетонных конструкций» (Москва, 2002г.).

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 120 наименований и изложена на 135 страницах, в том числе, содержит 100 страниц машинописного текста, 43 рисунка, 21 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Под самовыравнивающимися подразумеваются смеси, способные укладываться в опалубку без вибрации и равномерно распределяться во всем ее объеме при сохранении однородности даже при наличии густорасположенной арматуры. Существуют общепринятые критерии, по которым такие сме-

си идентифицируются: осадка конуса - не менее 27 см и расплыв - не менее 65 см.

На сегодняшний день термину высокопрочный бетон соответствуют бетоны с пределом прочности при сжатии выше 70 МПа, которые, соответственно, обладают комплексом свойств, включая низкую проницаемость, обеспечивающих надежность конструкций и сооружений с учетом эксплуатационных нагрузок.

Для решения поставленных задач бетонную смесь условно разделили на две составные части: на цементное тесто (матрицу), под которым подразумевается смесь цемента, дисперсных материалов-микронаполнителей, воды и химических добавок, а также на заполнители (песок, щебень).

Поэтапно оптимизировали состав цементного теста, гранулометрию заполнителей и соотношение между объемами цементного теста и заполнителей.

На заключительных этапах исследованы основные физико-механические свойства высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей (прочность, деформации расширения-усадки, водонепроницаемость, стойкость к истиранию и сцепление бетона с арматурой).

Бетонная смесь является многокомпонентной полидисперсной системой, в которой, начиная с момента ее приготовления до схватывания, обычно происходят процессы седиментации, обусловленные различной истинной плотностью компонентов смеси.

В связи с этим основной задачей, которую приходится решать при приготовлении высокоподвижных, особенно самовыравнивающихся, бетонных смесей является обеспечение связности-нерасслаиваемости, т.е. свойства, которое оказывает существенное влияние на технические характеристики бетона.

Одной из основных мер предотвращения расслоения является введение противосегрегационных (водоудерживающих) добавок, которые в зависимости от механизма действия подразделяются на два вида:

1) водорастворимые полимеры, повышающие вязкость жидкой фазы в цементной системе;

2) нерастворимые в воде высокодисперсные наполнители (микронаполнители), которые благодаря высокой удельной поверхности, сорбируют воду, физически (адсорбционно) связывая ее.

В данной работе в качестве представителя водорастворимых полимеров исследовали натриевую карбоксиметилцеллюлозу, которая в настоящее время широко используется в высокоподвижных цементных системах.

Среди выбранных для исследования дисперсных минеральных наполнителей можно выделить две группы материалов.

Первая группа представлена активными микронаполнителями (микро-кремнезсм, зола-унос, белая сажа и метакаолин), которые содержат в своем составе аморфные диоксид кремния и оксид алюминия и отвечают за формирование высокопрочной структуры цементного камня.

Во вторую группу входят инертные материалы: молотый известняк, который традиционно используется в самовыравнивающихся цементных системах и молотый гипсовый камень.

Микронаполнители (МН) отличались по происхождению (природные и искусственные), следовательно, морфологией частиц, удельной поверхностью и гранулометрией. Основные физико-химические свойства материалов представлены в табл. 1. и на рис. 1.

Таблица 1

Основные физико-химические характеристики микронаполнителей

№ Микронаполнители Обозначение Физические характеристики Химические характеристики

Зуда м /г Оср, мкм форма частиц ЭЮг А1203 СаСОз Са80,х2Н20

1 Сажа белая БС 40,00 64,40 непр формы 88,00 - - -

2 Микрокремн езем МК 20,00 0,20 сферич. 90,50 1,25 - -

3 Метакаолин мклн 1,60 11,4 пластин 54,70 39,40 - -

4 Зола-унос ЗУ 0,30 31,00 сферич. 60,20 28,10 - -

5 Известняк и 0,42 59,40 непр. формы 0,34 0,05 93,20 -

б Гипс г 0,28 52,00 непр. формы 2,34 0,50 - 84,08

мк

Диаметр частиц, 1д мкм

мклн

ЗУ-И-Г-БС

Рис.1. Гранулометрия микронаполнителей

Исходя из цели данной работы, основными требованиями, предъявляемыми к исследуемым материалам как компонентам высокопрочных самовыравнивающихся бетонов, являются: обеспечение удовлетворительной консистенции системы, т.е. подвижности и водоудерживающей способности, а также обеспечение прочности. Выбранные материалы оценивали на цементном тесте по следующим критериям: подвижность, водоудерживающая способность, водопотребность и прочность.

Образцы цементного теста содержали в своем составе одинаковое количество разных микронаполнителей (10% массы цемента). При этом вяжущее, под которым подразумевается смесь цемента и микронаполнителей, в разных образцах теста имело разную удельную поверхность.

Как видно из результатов, представленных на рис.2, водорастворимый полимер - КМЦ по водоудерживающей способности цементных систем не уступает микронаполнителям, но при этом негативно влияет на подвижность и прочность, поэтому не может рассматриваться как компонент высокопрочных самовыравнивающихся бетонов.

Подвижность

• 1 1 1 ■ I ' 1

1 ■ м

к

—.....

12 14«

удельная поверхность вяжущего (90%Ц + 10ЧМН), м**г

б) Водоудерживающая способность

«Г

I.

2 > 4 <

удельная поверхность вяжущего (90%Ц + 10%МН}, »Лг

Водопотребность

1 2 3 4 >

удельнея поверхность вяжущего <90%Ц * 10%МН), мТг

• 0,7«

9

8 0.50

Прочность

1 2 » 4

удельнея поверхность вяжущего (М%Ц ♦ 10%МН), чРк

Рис.2. Критерии оценки микронаполнителей

Водопотребность, так же, как подвижность и водоудерживающая способность цементной системы с минеральными дисперсными наполнителями (микронаполнителями) изменяется в зависимости от вида микронаполнителя и интегральной удельной поверхности смешанного вяжущего. С увеличением удельной поверхности водопотребность и водоудерживающая способность, естественно, возрастают, а подвижность уменьшается (рис.2 а, б, в).

В качестве основного фактора, определяющего влияние микроналолни-телей на рассматриваемые свойства цементных систем, была выбрана удельная поверхность. В зависимости от удельной поверхности представленные микронаполнители можно разделить на две группы:

- микронаполнители с низкой удельной поверхностью (от 0,28 до 1,6 м2/г) и дисперсностью сопоставимой с цементом, которые практически не изменяют водопотребность цементной системы, благодаря чему она имеет высокую подвижность, но при этом характеризуется низкой водоудержи-

вающей способностью и, соответственно, прочностью (метакаолин, зола-унос, известняк и гипс);

- вторая группа представлена материалами с чрезвычайно высокой удельной поверхностью (выше 20 м^г), на порядок превосходящую удельную поверхность цемента (микрокремнезем и белая сажа). Эти материалы значительно повышают водопотребность цементной системы, но благодаря высокой дисперсности придают цементной системе высокую водоудержи-вающую способность и прочность, которая предопределяется еще и благоприятным химико-минералогическим составом микронаполнителей, т.е. присутствием в них гидрофильных компонентов.

В первой группе микронаполнителей, следует отметить два материала, которые составляют исключение из указанных зависимостей: метакаолин и молотый известняк, несмотря на невысокую удельную поверхность, обладают хорошей водоудерживающей способностью.

Цементная система, содержащая метакаолин, характеризуется высокой водопотребностью и водоудерживающей способностью, но при этом имеет удовлетворительную подвижность, что объясняется высокой сорбционной способностью и пластичностью метакаолина как глинистого материала. Благодаря химико-минералогическому составу метакаолин способствует повышению прочности цементной системы. Таким образом, использование метакаолина в цементных системах позволяет обеспечить и необходимую консистенцию и прочность.

Молотый известняк, являющийся инертным наполнителем, о чем свидетельствует индекс активности, не влияет на водопотребность и подвижность цементной системы, но в отличие от золы-уноса и гипса, повышает ее водо-удерживающую способность, которая сопоставима с водоудерживающей способностью цементной системы, содержащей метакаолин. Эта особенность материала объясняется, равномерным гранулометрическим составом (рис.1). Таким образом, молотый известняк может использоваться как инертный наполнитель в самовыравнивающихся смесях.

Учитывая то, что высокодисперсные микронаполнители второй группы являются дорогостоящими материалами и обладают повышенной водопо-требностью, которая влечет за собой неизбежное повышение дозировок пластифицирующей добавки в цементную систему, были созданы смесевые композиции с использованием грубодисперсных микронаполнителей первой группы.

Белая сажа вследствие чрезвычайно высокой водопотребности и стоимости из дальнейших исследований была исключена.

Были составлены следующие композиции:

- микрокремнезем и зола-унос в соотношении 50:50 - комбинация обозначенная «50С», соответствующая минеральной части комплексного модификатора МБ -50С;

- метакаолин и гипс в соотношении 50:50 - комбинация обозначенная «РК»;

- смесь двух первых композиций в соотношении 50:50, т.е. содержащая 25% золы-унос, 25% микрокремнезема, 25% метакаолина и 25% гипса.

Составленные композиции обладают усредненными характеристиками: характеризуются непрерывной гранулометрией, которая покрывает широкий диапазон дисперсности, имеют достаточно высокий индекс активности, т.е. способствуют формированию прочной структуры, и отличаются экономичностью.

Далее на основе трех выбранных минеральных композиций по критерию обеспечения равной подвижности, оцениваемой по расплыву мини-конуса (расплыв мини-конуса = 240-260 мм) цементных паст с В/Т=0,35 сравнивали эффективность двух видов суперпластификаторов (СП).

Для сравнения было выбрано два вида суперпластификаторов, отличающихся механизмом действия на цементную систему: на основе нафта-линформальдегидных поликонденсатов с электростатическим механизмом действия (СП С-3) и на основе поликарбоксилатов преимущественно со сте-рическим механизмом действия (СП FM 435).

Как видно на рис.3 при достижении одинакового эффекта пластификации цементной системы дозировка суперпластификатора на основе поликар-боксилатов меньше, чем дозировка суперпластификатора на основе нафта-линформальдегидных поликонденсатов. При этом оптимальная дозировка обоих СП зависит от состава комплексного МН. В частности, цементное тесто, содержащее комплекс из золы-уноса и микрокремнезема, характеризуется наибольшей дозировкой СП для обеспечения требуемой консистенции, а для цементного теста с расширяющей композицией характерна наименьшая дозировка СП. Цементное тесто, содержащее смесь (50:50) этих двух композиций, занимает промежуточное положение, что связано с удельной поверхностью и гранулометрическим составом комплексных микронаполнителей.

Так как повышение дозировок СП приводит к расслоению (пунктирные линии), были установлены оптимальные дозировки СП в сочетании с МН. Для СП С-3 оптимальная дозировка находится в пределах от 10 до 14 % массы МН, а для СП БМ435 - от 2 до 4 % , соответственно.

Таким образом, оптимизированы составы поликомпонентных органоми-неральных комплексных добавок - модификаторов, позволяющих получать пластичную и высокопрочную цементную систему, которые включают в себя минеральную часть (комплексные микронаполнители) и органическую часть, представленную суперпластификаторами (табл.2).

Таблица 2

Состав комплексных органоминеральных модификаторов

№ Обозначение Состав, массовых %

минеральная часть органическая часть

МК ЗУ расширяющая композиция доля расширяющей композиции, % СП С-3 СП Ш435

МКЛН Г

1. МБ12-50С 44 44 - . 0 12 -

2. Эмбэлит 12-50 22 22 22 22 50 12 -

3. Эмбэлит 12-100 - - 44 44 100 12 -

4. МБ2-50С 0?М) 49 49 - . 0 - 2

5. Эмбэлит 2-50 (РМ) 24 24 24 24 50 - 2

6. Эмбэлит 2-100 (РМ) - - 49 49 100 - 2

|м» ^асслмим мвиоими --- раа почта |" р$ес

1 | * Ж I .Я

£ ♦1 м | 1 / У / >

- 1 1 \ А

№

/ 1 / 1

/11 / . ! 1 А I

1 ¡/ ( |/ I

1 ч | ,

1

Г I

. ЛГ 1

_1 __ 1 1 ,

|г[ |

, 1

¿лги 1. ! 1 ОЛ1 т.

1 I Щт и | ШЛ СП 8п

0 < -■ * 0.4 -1— 0.« 1Д <3 1.4 Дозировка СП, % от Ц \ —I-1-1-1-1- < 1.» —I

Т.2 Ю 10.1

Дозировки СП, % от МН

Рис.3. Влияние вида и дозировки суперпластификаторов на подвижность цементных систем с комплексными микронаполнителями

На основе указанных органоминеральных модификаторов получили состав цементного теста, характеризующегося требуемым уровнем подвижности и прочности, которое включает в себя цемент, модификатор в дозировках 15-20% и воду в диапазоне В/Вяж = 0,3 - 0,35.

Калориметрические исследования процессов гидратации цементных систем с органоминеральными модификаторами и их комплекса с инертным наполнителем показали, что процесс гидратации указанных систем проходит по классической схеме, которая характеризуется двумя пиками повышения скорости тепловыделения, разделенными индукционным периодом. Сохранение характера кривой свидетельствует о стабильности системы. При этом в смешанных цементных системах наблюдается увеличение продолжительности индукционного периода, т.е. замедление гидратации цемента, связанное с присутствием СП С-3, которое практически полностью исчезает к

третьим суткам. Кроме того, снижается интенсивность основного экзоэф-фекта (рис.4) и суммарные тепловыделения смешанных цементных систем, что связано с замещением клинкерной составляющей вяжущего на минеральную часть модификатора.

Т, час

X, час

Рис,4. Кинетика тепловыделения цементных систем с различными модификаторами

С помощью комплекса физико-химических методов (рентгенофазового анализа, дифференциально-термического анализа, протонно-магнитного резонанса, малоугловой рентгеновской дифракции, ртутной порометрии и оптической микроскопии шлифов) изучили структуру цементного камня, полученного из цементного теста высокой подвижности (фазовый состав кристаллогидратов и пористость). Для исследования было выбрано 2 образца цементного камня, содержащих модификатор ЭМБЭЛИТ 12-100 в количестве 20% массы цемента, а также смесь этого модификатора с инертным наполнителем (молотым известняком) в количестве 30% массы цемента. В ка-

честве контрольного образца был выбран цементный камень с добавкой суперпластификатора С-3 (0,5% массы цемента). Особенность составов заключалась в том, что образцы с модификаторами отличались консистенцией цементного теста, оцениваемой по осадке (ОК) и расплыву (Б) мини-конуса. Контрольный образец, содержащий 0,5% СП С-3, характеризовался низкой подвижностью в сравнении с образцами, приготовленными на основе модификатора (табл.3).

Таблица 3

Характеристики цементного теста

№ Маркировка Соотношение компонентов, массовые части В/В о, мм ОК, мм

Ц МБ И в

1 Ц + 0,5% С-3 1 - - 0,22 0,22 100 30

2 ц + 20% эмбэлит 12-100 1 0,2 - 0,26 0,22 213 50

3 ц + 20% эмбэлит 12-100 + 30% и 1 0,2 0,3 0,32 0,22 232 50

Как видно из результатов, представленных на рис.5, степень гидратации исследуемых образцов практически одинакова. При этом вместо крупнокристаллического портландита в образцах с органоминеральным модификатором увеличивается содержание более прочных и стойких мелкокристаллических низкоосновных гидросиликатов кальция, которые предопределяют высокую прочность бетонов. Увеличение количества эттрингита в образцах с модификатором ЭМБЭЛИТ 12-100, минеральная часть которого на 100% состоит из расширяющей композиции, свидетельствует о возможности получения соответствующего эффекта в бетонах, т.е. снижения усадочных деформаций.

Исследования пористости (рис.6) показали, что при неизменной общей пористости цементного камня, введение в цементную систему органомине-рального модификатора ЭМБЭЛИТ 12-100 способствует увеличению геле-вых пор и снижению микроскопических пор, что предопределяет низкую проницаемость цементного камня.

Таким образом, полученный из высокоподвижного теста цементный камень, структура которого отличается преобладанием гелевых пор и особым фазовым составом, в котором преобладают более устойчивые и прочные низкоосновные гидросиликаты и мелкокристаллические гидросульфоалюминаты кальция, может служить основой для получения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей.

капиллярны» поры поры г*ля1 субмикропоры микроскопически* поры

токиопопиоскио поры макроскопичоские поры

0,001

0,010

0,100 1,000 Радиус пор, 1д мкм

10,00

100,0

Рис.6. Дифференциальная пористость цементного камня

Следующий этап работы заключался в оптимизации состава высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей. Главными критериями оптимизации состава бетона являлись прочность и удобоукладываемость.

Для получения бетонов использовали цемент ПЦ М500 ДО, природный кварцевый песок (Мкр = 2,6), и щебень гранитный фракций 5-10 и 10-20 мм.

Самовыравнивающаяся бетонная смесь представляет собой полидисперсную цементную систему, отличающуюся особыми реологическими характеристиками: низким предельным напряжением сдвигу (т0) и повышенной вязкостью (г|). Консистенция таких цементных систем характеризуется повышенной сегрегационной устойчивостью и стабильностью во времени.

Низкое предельное напряжение сдвигу, предопределяющее текучесть системы, связано, прежде всего, с уменьшением трения, а, следовательно, контактов между грубодисперсными частицами заполнителя. Для уменьшения трения поверхность заполнителя должна быть покрыта цементным тестом. Вопрос заключается в оптимизации толщины слоя цементного теста и текучести, т.е. реологических свойств теста.

Толщина слоя цементного теста на поверхности заполнителя, в свою очередь, регулируется соотношением компонентов смеси, т.е. оптимизацией состава бетона, что требует выявления зависимостей между интегральной поверхностью заполнителя (которая связана как с его количеством, так и с гранулометрическим составом) и объемом теста.

Из вышесказанного, можно сделать вывод, что существует оптимальный объем теста определенной консистенции, ниже которого подвижность системы недостаточна, чтобы ее идентифицировать как самовыравнивающуюся, а выше - не приводит к существенному повышению подвижности, но способствует сегрегации и ухудшению структуры.

Если рассматривать бетонную смесь как иерархическую систему, то указанные рассуждения следует распространить на макроуровень, т.е. оперировать объемом растворной части, а не теста, как фактором, уменьшающим силу трения между частицами крупного заполнителя.

На основании вышесказанного выделены два наиболее значимых фактора, определяющие подвижность и сегрегационную устойчивость бетонной смеси: гранулометрия заполнителя и соотношение между объемами цемент-

ного теста и заполнителя. Оптимизированы значения этих факторов для дальнейшего исследования свойств бетонов.

Одним из основных требований к гранулометрическому составу заполнителя является его равномерность, которая предполагает оптимальное соотношение мелких и крупных фракций. Это требование объясняется необходимостью обеспечения сегрегационной устойчивости смеси. Мелкодисперсные фракции способствуют более плотной упаковке заполнителя, сокращению пространства между его зернами и, соответственно, предотвращению миграции цементного теста через эти промежутки.

По результатам исследования свойств бетонных смесей и бетонов при фиксированном объеме цементного теста, но разных значениях фракционного состава щебня и доли песка в смеси заполнителей, т.е. соотношения г = П/(П+Щ) был оптимизирован гранулометрический состав заполнителей, который характеризуется соотношением между мелкой и крупной фракциями щебня, равным 60 : 40 и значением г в диапазоне 0,5 - 0,51.

При указанных характеристиках гранулометрии заполнителей для определения оптимального объема цементного теста были приготовлены бетонные смеси, содержащие цементное тесто одинаковой консистенции (цемент + 15% модификатора МБ 12-50С, В/В=0,3=соп81:), но отличающиеся объемом цементного теста. В результате эксперимента было установлено оптимальное соотношение между объемом цементного теста и объемом заполнителей для получения самовыравнивающихся смесей, которое должно быть в пределах от 0,63 до 0,7.

В дальнейшем было установлено, что для обеспечения требуемого объема цементного теста в комплексе с органоминеральными модификаторами может быть использован и молотый известняк, дозировка которого при этом должна составлять не более 35% массы цемента.

Как было сказано ранее, подвижность цементной системы зависит от толщины раздвижки зерен грубодисперсной фазы. Следовательно, должна существовать некоторая оптимальная величина раздвижки, которая обеспечит высокую подвижность и, в то же время, нерасслаиваемость системы.

На рис.7 представлены расчетные величины раздвижки зерен щебня и песка в зависимости от доли песка в смеси заполнителей и объема цементного теста в смеси. Из рисунка видно, что с увеличением доли песка раздвижка зерен щебня становится больше, что вполне закономерно, т.к. за счет повышения расхода песка увеличивается объем растворной части бетонной смеси. При этом раздвижка зерен песка, наоборот, уменьшается, вследствие снижения объема цементного теста, представляющего собой подвижную часть в растворе. Обе зависимости имеют линейный характер и при значении г=0,50 эти линии условно пересекаются, что свидетельствует об оптимальных значениях раздвижки зерен песка и щебня для получения максимальной подвижности.

8.Х10"1, м 8^x10 ° м

0,47 0,41 0,4» 0,>0 0.91 0,52

Доля леска в смеси заполнителей

^хЮ"1, м 8^x10"*, м

Рис.7. Влияние доли песка в смеси заполнителей и объема теста на величину раздвижки зерен заполнителя и подвижность

дп и 8щ - раздвижка зерен песка и щебня; 2) - расплыв бетонной смеси

Расчет величины раздвижки зерен заполнителя в зависимости от объема цементного теста показал, что при оптимальной гранулометрии заполнителей увеличение объема цементного теста приводит к увеличению раздвижки зерен заполнитеей, что внешне проявляется в повышении подвижности бетонной смеси. При этом существует некоторый критический объем цементного теста (в нашем случае 380 дм3), при достижении которого бетонная смесь идентифицируется как самовыравнивающаяся, и превышение которого уже незначительно повышает удобоукладываемость, но приводит к расслоению и ухудшению структуры бетона.

Таким образом, оптимизирован состав высокопрочных (класс по прочности В60) бетонов, полученных из самовыравнивающихся смесей. Установлены основные факторы, определяющие состав самовыравнивающейся бетонной смеси:

- доля песка в смеси заполнителей - 0,5.. .0,51;

- соотношение фракций крупного заполнителя 5-10мм / 10-20мм = 60/40;

- объем цементного теста в составе смеси - не менее 380 дм3/м3.

Далее на основе оптимизированного состава высокопрочных самовыравнивающихся бетонов исследовали влияние различных модификаторов на свойства бетонных смесей и бетонов. Были исследованы следующие свойства: подвижность, связность-нерасслаиваемость, кинетика твердения, деформации расширения-усадки, непроницаемость, стойкость к истиранию и сцепление бетона с арматурой.

Для сравнения свойств высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей с вибрированными бетонами был приготовлен контрольный образец равнопрочного бетона, приготовленного из пластичной смеси с осадкой конуса 20 см.

В табл.4, приведены составы и свойства бетонов из самовыравнивающихся смесей в сравнении с вибрированным бетоном.

Таблица 4

Состав и свойства бетонных смесей и бетонов

№ Вид модификатора Фактический состав бетона, кг/м3 Подвижность, см Rac> МПа в возрасте ... сут.

Ц МБ И П Щ В OK D 1 3 7 28

1 МБ 8-50С 407 53 - 813 915 177 20 40 18 42 58 82

2 МБ 12-50С 391 51 135 798 798 173 27 70 19 45 57 70

3 ЭМБЭЛИТ 12-50 393 52 137 800 800 171 27 73 17 44 56 79

4 ЭМБЭЛИТ 12-100 396 52 138 803 803 172 28 75 16 44 56 78

5 МБ2-50С (FM) 401 52 140 801 801 175 27 69 20 47 63 89

6 ЭМБЭЛИТ2-50 (FM) 407 54 141 804 804 177 27 72 22 48 67 87

7 ЭМБЭЛИТ2-100 (FM) 409 53 142 810 810 178 28 75 20 45 65 85

Самовыравнивающиеся бетонные смеси характеризуются осадкой конуса равной 27-28 см и расплывом 70-75 см, водоотделение бетонных смесей было не более 2%.

Кинетика твердения бетонов из самовыравнивающихся смесей (составы 2-7 в табл.4) не отличается от кинетики твердения вибрированного бетона (состав 1 в табл.4). Все бетоны обладают высокой прочностью (78 - 89 МПа), что соответствует классу В60 и выше, и плотностью - марка по водонепроницаемости достигает W20 и выше.

Из-за повышенного расхода вяжущего в самовыравнивающихся бетонах возрастает вероятность усадки, а из-за особенностей безвибрационной укладки таких бетонов возникает вопрос о сцеплении самовыравнивающегося бетона с арматурой. Были проведены исследования этих специальных свойств высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей.

Данные по кинетике развития деформаций расширения-усадки бетонов (составы 1-7 табл.4), представленные на рис.8 показывают, что деформации усадки бетонов из самовыравнивающихся смесей не превышают деформации усадки равнопрочного вибрированного бетона. Введение в состав минеральной части комплексного модификатора ЭМБЭЛИТ расширяющей компози-

ции независимо от вида СП, приводит к снижению усадочных деформаций самовыравнивающихся бетонов.

о.оз ------------------- -

0 X

х 0,02 ф

а х

3 0.01 о

(О

а о

" -0,01 V

а

" "0.02 -0,03

01 3 7 14 28 42 6« 70 84 98 Т>СУТ

1-МБ10-50С 2 -МБ12 5СС 3 - ЭМБЗЛИТ12-50 4 - ЭМБЭЛИТ12-100

5 - МБ2-50С (ЯМ) в - ЭМБЭЛ ИТ2-Б0 рМ) 7- ЭМБЭЛИТ2-100(НИ)

Рис.8. Деформации расширения-усадки

Испытания на сцепление с арматурой самовыравнивающихся и вибри-рованных бетонов проводили на составах 1 и 2, представленных в табл.4. Установлено, что характеристики сцепления с арматурой бетона из самовыравнивающихся смесей сопоставимы с характеристиками сцепления вибриро-ванного бетона.

Актуальной для этого вида бетонов, учитывая вероятность их использования для устройства полов и покрытий, является также проблема стойкости к истиранию. Исследовали бетоны составов 1-4 табл.4, сравнивали сопротивление истираемости бетонов из самовыравнивающихся смесей (составы 2-4) и вибрированного бетона (состав 1). Испытания показали, что величина истираемости бетонов из самовыравнивающихся смесей составляет 0,50-0,62 г/см2, для равнопрочного бетона из менее подвижной смеси с осадкой конуса 20 см истираемость равна 0,46 г/см2. Согласно ГОСТ 13015.0 -88. указанные величины истираемости позволяют отнести бетоны составов 1-4 к 1-ой категории (истираемость до 0,7 г/см2) материалов, которые могут эксплуатироваться в условиях повышенной интенсивности движения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы.

1. Обоснован принцип получения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей, который состоит в следующем:

- в качестве компонентов, обеспечивающих сегрегационную устойчивость цементной системы и способствующих формированию высокопрочной структуры при твердении цементного камня и бетона, необходимо использовать смесевые композиции микронаполнителей, включающие: микрокремнезем, золу-уноса, метакаолин, гипс, молотый известняк в разных соотношениях;

- в качестве компонентов, обеспечивающих пластификацию и растекае-мость цементной системы при оптимальном В/Ц, могут быть использованы суперпластификаторы различных типов - на основе нафталинформальдегид-ных поликонденсатов и поликарбоксилатов;

- условием, обеспечивающим связность-нерасслаиваемость самовыравнивающихся бетонных смесей, является оптимизация соотношения между объемами цементного теста и заполнителей, а также гранулометрический состав последних.

2. Определены оптимальные составы органоминеральных модификаторов, состоящих из смеси микронаполнителей и суперпластификатора: МБ 12-5ОС, ЭМБЭЛИТ 12-50, ЭМБЭЛИТ 12-100, МБ2-50С (РМ), ЭМБЭЛИТ 2-50 (РМ), ЭМБЭЛИТ 2-100 (РМ).

3. Оптимизирован состав высокопрочных (класс по прочности В60) бетонов, полученных из самовыравнивающихся смесей. Установлены основные факторы, определяющие состав бетонной смеси:

- дозировка органоминерального модификатора должна быть в пределах 15-20% массы цемента,

- объем цементного теста в составе бетонной смеси - 380-400 дм3/м3,

- доля песка в смеси заполнителей - 0,5-0,51,

- соотношение между фракциями 5-10 мм и 10-20 мм крупного заполнителя - 60:40,

- водовяжущее отношение (В/В+МН) должно быть в диапазоне 0,3-0,35.

Установлено, что для обеспечения требуемого объема цементного теста

в комплексе с органоминеральными модификаторами может быть использован молотый известняк, дозировка которого должна составлять не более 35% массы цемента.

4. Установлено, что кинетика твердения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей не отличается от кинетики твердения вибриро-ванных (ОК = 20 см) бетонов того же класса по прочности.

5. Оптимизирован состав минеральной композиции, обеспечивающей расширение цементной системы и уменьшение усадочных деформаций в бетоне из самовыравнивающихся смесей в два раза по сравнению с усадочными деформациями равнопрочного вибрированного бетона.

6. Показано, что полученные высокопрочные бетоны из самовыравнивающихся смесей отличаются пониженной экзотермией.

7. Параметры разработанных бетонов, характеризующие эксплуатационную стойкость (водонепроницаемость - \¥20 и истираемость - I категория), а также их сцепление с арматурой не ниже, чем у вибрированных бетонов того же класса по прочности, полученных из менее подвижных смесей (ОК=20 см).

8. Высокие физико-технические характеристики бетонов из самовыравнивающихся смесей связаны с изменениями в структуре цементного камня, которая характеризуется преобладанием гелевых и субмикрокапиллярных пор и особым фазовым составом с преобладанием более устойчивых и прочных низкоосновных гидросиликатов и мелкокристаллических гидросульфоа-люминатов кальция.

9. Разработан технологический регламент по производству бетонных и арматурных работ, в котором предусмотрено использование самовыравнивающихся бетонных смесей и осуществлено опытно-промышленное внедрение высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей в объеме 15 000 м3.

Основные положения диссертационной работы были представлены в ' публикациях:

1. Перспективы получения высокопрочного бетона из самовыравнивающихся смесей. / Батудаева A.B. // Конференция творческой молодежи «Новые идеи развития бетонных и железобетонных конструкций». - Москва, 2002.

2. Получение высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей. / Кардумян Г.С., Батудаева A.B. // Сборник трудов третьей международной научно-практической конференции. Ростов на Дону, 2004.

3. Высокопрочные бетоны из самовыравнивающихся смесей. / Кардумян Г.С., Батудаева A.B. // Вестник Брестского Государственного Технического Университета. Строительство и архитектура. Брест, 2004.

4. Морозостойкость и морозосолестойкость высокопрочных бетонов из высокоподвижных смесей. / Шейнфельд A.B., Батудаева A.B. // Международная конференция «Долговечность строительных конструкций. Теория и практика защиты от коррозии». Материалы международной конференции 7-9 октября, 2002, г.Волгоград, с. 136-141.

5. Высокопрочные модифицированные бетоны из самовыравнивающихся смесей. / Батудаева A.B., Кардумян Г.С., Каприелов С.С. // Бетон и железобетон, № 4,2005, стр.14-18.

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 25.09.2000 г. Подписано в печать 23.11.05 Тираж 100 экз. Усл. пл. 1,56 Печать авторефератов (095) 730-47-74, 778-45-60

23 4 91

РЫБ Русский фонд

2006-4 27065

■ Стр. ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Суперпластификаторы: классификация и механизм действия.

1.2. Состояние вопроса в области высокопрочных бетонов.

1.2.1 Современные представления о механизме формирования структуры высокопрочных бетонов. .:.

1.2.2 Бетоны с высокими эксплуатационными свойствами.

1.3. Свойства высокопрочных бетонов.

1.3.1. Кинетика твердения и деформативные свойства.

1.4. Высокоподвижные «литые» смеси. ф 1.4.1. Самовыравнивающиеся бетонные смеси: термин и определение

1.5. Получение самовыравнивающихся смесей.

1.6. Свойства бетонов из самовыравнивающихся смесей.

1.7. Цель и задачи исследований.

1.8. Рабочая гипотеза.

Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

МАТЕРИАЛОВ.

2.1. Выбор методов исследования.

2.1.1 Определение физико-химических свойств микронаполнителей.

2.1.2 Исследование фазового состава гидросиликатов цементного камня.

2.1.3 Исследование пористости цементного камня.

214 Исследование свойств цементного теста и бетонных сме ' ' сей.

2.1.5 Исследование свойств бетона.

2.2. Характеристики использованных материалов.

Глава 3. СОСТАВ И СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО ТЕСТА.

3.1. Исследование свойств цементного теста с водоудерэюи-вающими компонентами.

3.2. Влияние вида и дозировки суперпластификатора на подвижность цементного теста с комплексными микронаполнителями.^

З.З. Влияние водотвердого отношения на подвиоюностъ цементф ного теста с органоминералъными модификаторами.^

3.4. Влияние вида и дозировки органоминерального модификатора на подвиоюностъ цементного теста.^^

Выводы.

Глава 4. СОСТАВ И СВОЙСТВА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ.

4.1. Основные принципы подбора состава самовыравнивающихся бетонных смесей.

4.1.1. Гранулометрический состав заполнителей.

4.1.2. Соотношение между объемом цементного теста и объемом заполнителей.

4.2. Свойства самовыравнивающихся бетонных смесей с различными модификаторами.

Выводы.

Глава 5. СТРУКТУРА ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ И СВОЙСТВА БЕТОНОВ.

5.1. Кинетика тепловыделения и структура цементного камня

5.1.1. Исследование кинетики тепловыделения при гидратации смешанных вяжущих. гф 5.1.2. Исследование структуры цементного камня.

5.2. Свойства высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей.

5.2.1' Кинетика твердения.

5.2.2. Деформации расширения-усадки.Ц

5.2.3. Стойкость бетонов.ИЗ

5.2.4. Сцепление бетона с арматурой.

Выводы.

Глава 6. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Объемы применения в строительстве густоармированных железобетонных конструкций ежегодно увеличиваются за счет возведения высотных и уникальных сооружений, массового строительства объектов специального назначения и расширения применения пространственных конструкций из тонкостенных элементов.

Укладка бетонных смесей и получение бетона высокой прочности в насыщенных арматурой конструкциях и стыковых узлах зданий всегда являлась важной задачей технологии бетона. Одним из путей решения этой задачи является применение самовыравнивающихся бетонных смесей, позволяющих исключить процесс вибрирования из технологии бетонирования.

Под самовыравнивающимися подразумеваются смеси, способные укладываться в опалубку без вибрации и равномерно распределяться во всем ее объеме при сохранении однородности даже при наличии густорасположенной арматуры. Определяющим свойством таких смесей является их высокая удобоукладываемость, сочетающая две различных по своей природе характеристики: низкое предельное сопротивление сдвигу (т0), которое предопределяет высокую текучесть смеси, и повышенную вязкость (г|), которая обеспечивает стабильность и связность смеси. Существуют общепринятые критерии, по которым такие смеси идентифицируются: осадка конуса - не менее 27 см и расплыв - не менее 65 см [108].

Таким образом, естественная тенденция развития технологии в направлении повышения прочности и долговечности бетонов, с одной стороны, и повышения удобоукладываемости, с другой стороны, выдвигают новую задачу: получение высокопрочных бетонов (Д^ > 60 МПа) из самовыравнивающихся смесей.

Актуальность проблемы

Высокие эксплуатационные свойства высокопрочных бетонов, с одной стороны, и технологические характеристики самовыравнивающихся смесей, с другой стороны, предопределили возрастающий интерес к бетонам, совмещающим указанные достоинства.

Технология производства самовыравнивающихся высокопрочных бетонов должна основываться на сочетании современных принципов получения высокопрочных бетонов и высокоподвижных, самовыравнивающихся смесей.

Задача получения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей является комплексной (многофакторной), поэтому для ее решения необходимо было основываться на современных принципах получения как высокопрочного бетона, так и самовыравнивающихся смесей.

На основании изложенного выше, определены задачи настоящей работы:

• исследование водорастворимых полимеров и дисперсных микронаполнителей как водоудерживающих и структурообразующих компонентов цементных систем и выбор оптимальных для получения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей;

• исследование влияния комплекса водоудерживающий компонент-суперпластификатор на свойства цементной системы и выбор оптимальной композиции;

• обоснование принципов оптимизации составов бетонных смесей;

• исследование свойств самовыравнивающихся бетонных смесей;

• исследование физико-механических и деформативных свойств бетонов, приготовленных из самовыравнивающихся смесей.

Для достижения поставленной цели бетонную смесь условно разделили на две составные части: на цементное тесто (матрицу), под которым подразумевается смесь цемента, дисперсных материалов — микронаполнителей, воды и суперпластификатора, а также на заполнители.

Затем поэтапно оптимизировали состав цементного теста, гранулометрию заполнителей и соотношение между объемами цементного теста и заполнителей для получения самовыравнивающейся консистенции смеси. В качестве параметров оптимизации выступали прочность и подвижность.

На заключительных этапах исследованы основные физико-механические свойства высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей (прочность, деформации расширения-усадки, водонепроницаемость, стойкость к истиранию и сцепление бетона с арматурой).

Научная новизна работы заключается в обосновании принципов получения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей, которые состоят в следующем:

- установлена связь физических (гранулометрический состав, удельная поверхность) и химико-минералогических характеристик активных микронаполнителей с консистенцией (текучесть, связность и нерасслаиваемость) высокопрочной: и самовыравнивающейся цементной системы;

- оптимизирован состав органоминерального модификатора, который позволяет получать высокопрочную самовыравнивающуюся систему с пониженными усадочными деформациями;

- найдена зависимость между количеством и качеством компонентов высокопрочной самовыравнивающейся системы и свойствами бетонных смесей и бетонов.

Результаты работы были использованы на практике при возведении фундаментной плиты и конструкций каркаса высотного комплекса «Федерация» на ММДЦ «Москва-Сити»; при строительстве двух жилых домов по адресу Резервный проезд, вл.2/18 и вл.О, а таюке при строительстве Юго-Западной водопроводной станции. В общей сложности объем уложенного бетона классов В40-В80 составил более 15 ООО м3.

За счет применения самовыравнивающихся бетонных смесей на перечисленных выше объектах были достигнуты следующие технические эффекты: упрощение технологии укладки смеси в густоармированные конструкции и обеспечение термической трещиностойкости конструкций благодаря пониженной экзотермии применяемых бетонов.

Автор защищает; принцип подбора состава высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей; результаты исследования активных дисперсных наполнителей как водоудерживающих и структурообразующих компонентов высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей; результаты исследования кинетики тепловыделения при гидратации цементных систем с комплексными органоминеральными модификаторами; результаты исследования структуры высокопрочного цементного камня с комплексными органоминеральными модификаторами; результаты исследования влияния комплексных органоминераль-ных модификаторов на свойства бетонных смесей и бетонов.

Работа выполнялась в лаборатории химических добавок и модифицированных бетонов'ГУЛ ИИИЖБ в период с 2001-2004 гг. под руководством д.т.н. Каприелова С.С.

Автор выражает благодарность Семену Суреновичу Каприелову - за научное руководство и постоянное внимание к выполняемой работе, Владимиру Григорьевичу Батракову, Андрею Владимировичу Шейнфельду и Галине Суреновне Кардумян - за полезные советы и помощь при проведении исследований.

Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 120 наименований и 3 приложений, изложена на 143 страницах, в том числе, содержит 100 страниц машинописного текста, 43 рисунка, 21 таблицу.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы.

1. Обоснован принцип получения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей, который состоит в следующем:

- в качестве компонентов, обеспечивающих сегрегационную устойчивость цементной системы и способствующих формированию высокопрочной структуры при твердении цементного камня и бетона, необходимо использовать смесевые композиции микронаполнителей, включающие: микрокремнезем, золу-уноса, метакаолин, гипс, молотый известняк в разных соотношениях;

- в качестве компонентов, обеспечивающих пластификацию и растекае-мость цементной системы при оптимальном В/Ц, могут быть использованы суперпластификаторы различных типов — на основе нафталинформальдегид-ных поликонденсатов и поликарбоксилатов;

- условием, обеспечивающим связность-нерасслаиваемость самовыравнивающихся бетонных смесей, является оптимизация соотношения между объемами цементного теста и заполнителей, а также гранулометрический состав последних.

2. Определены оптимальные составы органоминеральных модификаторов, состоящих из смеси микронаполнителей и суперпластификатора: МБ 12-50С, ЭМБЭЛИТ 12-50, ЭМБЭЛИТ 12-100, МБ2-50С (БМ), ЭМБЭЛИТ 2-50 <ТМ), ЭМБЭЛИТ 2-100 <ТМ).

3. Оптимизирован состав высокопрочных (класс по прочности В60) бетонов, полученных из самовыравнивающихся смесей. Установлены основные факторы, определяющие состав бетонной смеси:

- дозировка органоминерального модификатора должна быть в пределах 15-20% массы цемента, о о

- объем цементного теста в составе бетонной смеси - 380-400 дм /м ,

- доля песка в смеси заполнителей - 0,5-0,51,

- соотношение между фракциями 5-10 мм и 10-20 мм крупного заполнителя - 60:40,

- водовяжущее отношение (В/В+МН) должно быть в диапазоне 0,3-0,35.

Установлено, что для обеспечения требуемого объема цементного теста в комплексе с органоминеральными модификаторами может быть использован молотый известняк, дозировка которого должна составлять не более 35% массы цемента.

4. Установлено, что кинетика твердения высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей не отличается от кинетики твердения вибриро-ванных (ОК = 20 см) бетонов того же класса по прочности.

5. Оптимизирован состав минеральной композиции, обеспечивающей расширение цементной системы и уменьшение усадочных деформаций в бетоне из самовыравнивающихся смесей в два раза по сравнению с усадочными деформациями равнопрочного вибрированного бетона.

6. Показано, что полученные высокопрочные бетоны из самовыравнивающихся смесей отличаются пониженной экзотермией.

7. Параметры разработанных бетонов, характеризующие эксплуатационную стойкость (водонепроницаемость - ^"20 и истираемость - I категория), а также их сцепление с арматурой не ниже, чем у вибрированных бетонов того же класса по прочности, полученных из менее подвижных смесей (ОК=20 см).

8. Высокие физико-технические характеристики бетонов из самовыравнивающихся смесей связаны с изменениями в структуре цементного камня, которая характеризуется преобладанием гелевых и субмикрокапиллярных пор и особым фазовым составом с преобладанием более устойчивых и прочных низкоосновных гидросиликатов и мелкокристаллических гидросульфоа-люминатов кальция.

9. Разработан технологический регламент по производству бетонных и арматурных работ, в котором предусмотрено использование самовыравнивающихся бетонных смесей и осуществлено опытно-промышленное внедрение высокопрочных бетонов из самовыравнивающихся смесей в объеме 15 000 м3.

128

1. Астрова Т.И. Экспериментальные исследования сцепления стержневой арматуры классов A-1.I и A-IV с бетоном: Дис. . канд. техн. наук.-М, 1964176 с.

2. Ахвердов И.Н. Высокопрочный бетон. М., Госстройиздат, 1961 г.

3. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, 1981 - 464с.

4. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. 2е изд., перераб. и доп. - М., 1998. - 768с.

5. Волков Ю.С. Применение сверхвысокопрочных бетонов в строительстве //Бетон и железобетон. 1994. - № 3. - с. 27-31.

6. Горшков B.C., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ: учебное пособие. М.: Высш. школа. 1981.-335 с.

7. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: «Мир», 1984.-С. 19-29, 194.

8. Десов А.Е. Вибрированный бетон.-М.: Госстройиздат, 1956 229 с

9. Десов А.Е., Надольский В.И. Влияние повторного периодического вибрирования твердеющего бетона на его прочность и сцепление с арматурой// Сб. тр./НИИЖБ.-М., 1962,-Вып. 29.-С. 130-142

10. Ильичев В.А., Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Лернер В.Г., Гиль-штейн С.Р. Монолитно-прессованная обделка из высокопрочного бетона. // Подземное пространство мира, № 2-3, 1999, с.37-41.

11. Иссерс Ф.А., Булгакова М.Г., Вершинина Н.И. Прочностные и дефор-мативные свойства высокопрочных бетонов с модификатором МБ 10-01. // Бетон и железобетон. 1999. - № 3. - с. 6-9.

12. Каприелов С.С. Научные основы модифицирования бетонов ультрадисперсными материалами. Дис. .доктора технических наук. Москва 1995

13. Каприелов С.С. Общие закономерности формирования структуры цементного камня и бетона с добавкой ультрадисперсных материалов. //Бетон и железобетон. 1995. - №4 - с. 16-20.

14. Каприелов С.С., Батраков В.Г., Шейнфельд A.B. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива. // Бетон и железобетон .-1999.- №6. -с. 6-10.

15. Каприелов С.С., Карпенко Н.И., Шейнфельд A.B. О регулировании модуля упругости и ползучести высокопрочных бетонов с органоминеральным модификатором МБ-50С. // Бетон и железобетон .- 2003. № 6. - с. 8-12.

16. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B. Бетоны нового поколения для подземных сооружений. // Международная конференция «Подземный город: Геотехнология и Архитектура», Санкт-Петербург, 8-10 сентября 1998, Труды, с.224-227.

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

18. Каприелов С.С., Шейнфельд A.B., Силина Е.С., Жигулев Н.Ф., Боры-гин С.Т. Высокопрочные бетоны повышенной морозостойкости с органоминеральным модификатором. // Транспортное строительство, №11, 2000, с.24-27.

19. Коллепарди М. Суперпластификаторы в реопластичных бетонных смесях //Материалы симпозиума "Химические вещества в строительстве", Москва, 1986г., с. 7-20.

20. Концентрация микропор в цементном камне и их распределение по размерам. /Бетехтин В.И., Бахтибаев А.Н., Егоров Е. А. и др.// Цемент. -1989. №10. - с.8-10.

21. Модификаторы серии МБ и бетоны с высокими эксплуатационными свойствами. Технический бюллетень. М., 2002. — 32с.

22. Научно-технический отчет НИИЖБ по теме «Разработка комплексного органоминерального модификатора нового поколения для получения высокопрочного мелкозернистого бетона с улучшенными деформативными характеристиками» /Кардумян Г.С., М.,- 2004г.

23. Невилль A.M. Свойства бетона. Пер. с английского. М., 1972

24. Определение температуры плавления льда в пористом стекле в зависимости от размеров пор. /Вензель Б.И., Егоров Е.А., Жиженков В.В., Клейнер

25. B.Д. //Инженерно-физический журнал. 1985. - т. 48. - №3. - с.461-466.

26. Оучи М. Самоуплотняющийся бетон: разработка, применение и ключевые технологии // Материалы 1-ой Всероссийской конференции по проблемам бетона и железобетона, Москва, 2001 г., кн.1, стр. 209-215.

27. Петров Ю.И. Физика малых частиц. М.: Наука. 1982. - 359с.

28. Подвальный A.M. Физико-химическая механика основа научных представлений о коррозии бетона и железобетона // Бетон и железобетон. -2000. - №5.-с.23-27.

29. Попов H.A. О влиянии гидрофобизирующих добавок на свойства строительных растворов и неудобоукладываемых бетонов. Труды совещания по технологии бетонов. Ереван. 1956.

30. Рамачандран В., Фельдман Р., Бодуэн Д. Ш., Наука о бетоне. М.: Стройиздат. 1986. -с.50-60.

31. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1989.1. C.29-36.

32. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. //Избранные труды. М., «Наука», 1978, с. 368.

33. Руководство по обеспечению сохранности арматуры в конструкционных бетонах на пористых заполнителях в агрессивных средах. М.: НИИЖБ Госстроя СССР. 1979. 29с.

34. Силина Е.С., Шейнфельд A.B., Жигулев Н.Ф., Борыгин С.Т. Свойства бетонных смесей с модификатором МБ-01. // Бетон и железобетон, №1, 2000,

35. СНиП 52-01-03 Бетонные и железобетонные конструкции.

36. Соколов В.Н. Глинистые породы и их свойства. // Соросовский образовательный журнал. 2000. - с. 59-65.

37. Степанова В.Ф., Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Барыкин П.И. Влияние добавок микрокремнезема на коррозионную стойкость арматурной стали в бетоне. // Бетон и железобетон, №5, 1993, с.28-30.

38. Стольников В.В. Теоретические основания технологии гидротехнических бетонов. — Труды совещания по технологии бетонов. Стр. 123-141. Ереван. 1956.

39. Тейлор Х.Ф.У. Химия цемента. М.: Стройиздат. -1969.-501с.

40. Тимашев В.В. Влияние физической структуры цемента на его прочность//Цемент. 1978. - №2. - с.6-8.

41. Черемской П.Г. Методы исследования пористости твердых тел. М.: Энергоиздат. 1985. - 112с.

42. Эндрю Э. Ядерный магнитный резонанс. М.: Ил., 1957. - 299с.

43. ACI Commitee 318, 2002, "Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-02) and Commentary (318R-02)," American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 443pp.

44. Aitcin P.-C. The Art and Science of High-Performance Concrete. www, qcl. com, au / qcl

45. Aitcin, P.-C., Durable Concrete-Current Practice and Future Trends. ACI. SP-144 (Concrete Technology: Past, Present and Future, edited by P.K. Mehta) -1994, pp.83-104.

46. Assie S., Escadeillas G. and Marchese G. "Durability of Self-Compacting Concrete." Proceedings of 3rd International Symposium on Self-Compacting Concrete, 17-20 August 2003, Reykjavik, Iceland, pp.655-662.

47. Audenaert K., De Shutter G. "Chloride Penetration in Self-Compacting Concrete." Proceedings of 3rd International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, Ed. Wallevik O. and Nielsson I., France, 2003, pp.818825.

48. Augado A., Gettu R. "Creep and Shrinkage of HPC." 5-th Int. Symp. Of Creep and Shrinksge of Concrete, 1993, Lonon Proceedings, pp.481-492.

49. Batrakov V.G., Kaprielov S.S. "Durability of Concretes Modified by Sili-ciorganic Compounds." Second CANMET/ACI International Symposium on Advances in Concrete Technology. Las Vegas 11-14 June 1995, Suplrmentary papers, pp. 609-624.

50. Billberg P. "Self-Compacting Concrete for civil engineering structures the Swedish experience." Swedish Cement and Concrete Research Institute, Stockholm, 1999, CBI report 2:99, p.80.

51. Buil M., Delage H. "Some Further evidence on a specific effect of silica fume on the pore structure of Portland cement mortars." //Cement and Concrete Research. 1987. - v. 17. - pp.65-69. - USA.

52. Byung-Gi Kim, Tae-Ho Ahn, Bum-Gu Kang, Yong-Tae Kim. "Effect of Su-perplasticizer Type on the Proprties of High-Performance Concrete Incorporating Metakaolin." Seventh CANMET//ACI Int. Conference. Berlin, Germany, 2003, Supplementary papers, pp. 82-97.

53. Chan Y.W., Chen Y. S., Liu Y. S. "Development of Bond Strength of Reinforcement Steel in Self-Consolidating Concrete" ACI Materials Journal, V. 100, № 4, July-August 2003, pp. 490-498.

54. Chan Y.W., Chen Y. S., Liu Y. S. "Effect of Consolidation on Bond of Reinforcement in Concrete of Different Workabilities," ACI Materials Journal, V. 100, № 4, July-August 2003, pp. 294-301.

55. Collepardi M. "Self-Compacting Concrete: What is new?" Proceedings of seventh CANMET-ACI International Conference on "Superplasticizers and other Chemical Admixture in Concrete", Las Vegas, NV, USA (2004), Editor V. M. Malhotra, May26-29.

56. Collepardi M. "Influence of Admixtures on Concrete Rheological Proper-ties."//Cemento.-1982.-№4—pp.217-242.

57. Daoud A., Lorrain M. and Laborderie C. "Anchorage and Crackng Behaviour of Self-Compacting Concrete." Proceedings of 3rd International Symposium on Self-Compacting Concrete, 17-20 August 2003, Reykjavik, Iceland, pp.692702.

58. Dilger W., Wang Ch. "Shrinkage and Creep of High Performance Concrete A Critical Review." Adam Neville Symp. On Concrete Technology. - Las Vegas, 1995.-pp. 59-79.

59. Fagerlund G.D. Matériaux et constructions. 1973. — v.6. - №33. - pp.215-225.-USA.

60. Ferraris and all. "The influence of mineral admixtures on the rheology of cement paste and concrete." // Cement and Concrete Research. 2001. - V. 31. -№.2.-pp. 245-255.

61. Ferraris C.F. "Measurement of the Rheological Properties of High Performance Concrete: State of the Art Report." //Journal of Res. Natl. Stand. Technol. -September-October 1999 -№5- V.104. pp.461-47.

62. Gagne, R., Lamothe, P., Aitcin, P.-C. "Chloride-ion Permiability of Different Concretes." Proceeding of the 6-th Int. Conf. on Durability of Building Materials Components, Omiya, Japan 1993, pp.1171-1180.

63. Goodier C.I. "Development of self-compacting concrete." Proceedings of the Institution of Civil Engineers Structure and Building 156. November 2003 Issue SB4, pp. 405-414.

64. Hela R., Bodnarova L., Marshalova S. "Properties of Self-Compacting Concrete Made with High Contents of Fly-Ash." Proceedings Fifth CAN-MET//ACI Int. Conference. Rome, Italy, 1997, SP, pp. 207-217.

65. Hewlett P., Rixom R., Superplasticized Concrete. "Concrete". 1976, sept.

66. High strength concrete. Report by the Commitee 363 ACI, Detroit, 1985, 278p.

67. Huang Cheng-yi, Feldman R.F. "Dependance of frost resistance on the pore structure of mortar contaning silica fume." //ACI Jornal. September - October 1985.-pp.740-743.-USA.

68. Huang Cheng-yi, Feldman R.F. "Influence of silica fume on the microstructural development in cement mortars." //Cement and Concrete Research. -1985. v. 15. - №2. -pp.285-294.- USA.

69. Jacobs F. and Hunkeler F. "Design of Self-Compacting Concrete for Durable Concrete Strucures." Proceeding of the 1st RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, Editors Skarendah A. and Petersson O., 1999, pp.397-407.

70. Jeknavorian A., Roberts L., Jardine L. Et al. "Condensed Polyacrilic Acid-Aminated Polyether Polymers as Superplasticizers for concrete." Proceedings Fifth CANMET//ACI Int. Conference. Rome, Italy, 1997, SP 173-4.

71. Justnes H., Van Gemert A., Verboven F. and Sellevold E.J. "Total and external chemical shrinkage of low w/c ratio cement pastes." Advances in Cement Research. - 1996, №31, pp. 121-126.

72. Kardumian H., Kaprielov S. "Shrinkage Contolling of Self-Compacting High Strength Concrete". 15 Internationale Baustofftagung, Weimar, Deutschland, 2003. - Band 2, pp.513-523.

73. Kennedy C.T. "The design of Concrete Mixes", proceedings of the American Concrete Institute, v. 36, 1940.

74. Khayat K.H. "Workability, Testing, and Performance of Self-Consolidating Concrete." ACI Material Journal, V.96, №3, May-June 1999.

75. Kinuthia J.M., Wild S., Sabir B.B. and Bai J. "Self-Compensating autogenous shrinkage in Portlandcement-metakaolin-Fly Ash pastes." Advances in Cement Research: 2000, 12. №1, Jan. pp. 35-43.

76. Klug Y., Holshemacher K. "Comparision of the hardened Properties of Self-Compacting and Normal Vibrated Concrete." Proceedings of 3rd International Symposium on Self-Compacting Concrete, 17-20 August 2003, Reykjavik, Iceland, pp.596-605.

77. Kordts S., Breit W. "Assessment of the fresh concrete properties of self-compacting concrete." Concrete technology Reports. Dusseldorf. 2001-2003.

78. Larrard F. and Bostvironnois J.-L. "On The Long-term Strength Losses of Silica-fume High-strength Concretes", Magazine of Concrete Research, 1991, № 155. June, pp. 109-119.

79. Mayer R., Stowe R., Menry G. "Porosimetry-Breakthrough pressure for penetration between packed spheres." // Journal of Collois Science. October 1965.-v.20. -№.8.-pp. 893-911.- USA.

80. Nagataki Sh. On the use of superplasticizers. "Jornal of PCEA", - vol.20, Extra number Spesial Issue for 8-th FIP Congress.

81. Nielsson I. and Wallevik O. "Mix Design of HS-SCC and Practical Application." Proceedings of 3rd International Symposium on Self-Compacting Concrete, Ed.

82. Noguchi T., Oh S.G. and Tomosava F. "Toward Mix Design for Rheology of Self-Compacting concrete" www.baustoffchemie.de/en/db/selfcompacting-concrete

83. Noguchi T., Oh S.G. and Tomosawa F. "Rheological Approach to Passing Ability between Reiforsing Bars of Self-Compacting Concrete." www.baustoffchemie.de/en/db/selfcompacting-concrete

84. Oberflachenschaden bei Selbstverdichtendem Beton. Diskussion möglicher Ursachen. BFT 8/2004, pp.28-33.

85. Ohta A., Sugiyama T., Tanaka Y. "Fluidizing Mechanism and application of Polycarboxylate-Based Superplasticizers." Proceedings Fifth CANMET//ACI Int. Conference. Rome, Italy, 1997, SP 173-19.

86. Okamura H., "Self-Compacting High Performance Concrete," Concrete International, v.19, №.7, July 1997, pp.50-54.

87. Okamura H., Ouchi M. "Self-Compacting Concrete." Journal of Advanced Concrete Technjlogy, v.l, №1, April 2003, pp.5-15.

88. Okamura H., Ozawa K. and Ouchi M. "Self-Compacting Concrete" Structural Concrete. №1, Mar., 2000, pp.3-17.

89. Ouchi M. and Ozawa K. Proceedings of the International Workshop on Self-Compacting Concrete, Kochi, 1998, Japan Society of Civil Engineers.

90. Ozawa K. and Ouchi M. Proceedings of the 2nd International Symposium on Self-Compacting Concrete, Tokyo, 2001.

91. Ozawa K., Maelcawa K. and Okamura H. "High performance concrete with high filling ability." Proceedings of the RILEM Symposium, Admixtures for Concrete, Barcelona, 1990.

92. Powers T.C. "The mechanism of Frost Action on Concrete." // Cement, Lime and Gravel. 1966. - V.41. - №5. - pp. 143-148, 181-185.

93. RILEM / CEB / FIP Recommendation RC6. Bond test for reinforcing steel 2. Pull-out test. 1978.

94. Saak A.W., Jenning H.M. and Shah S.P. "New Methodology for Designing Self-Compacting concrete" ACI Material Journal, V.98, №6, November-December 2001. .

95. Silica fume in Concrete. //ACI Materials Journal, march-april 1987, pp. 158166.

96. Silica Fume in Concrete. //State of Art report, FIP, Thomas Telford Ltd, London, 1988.

97. Specification & Guidelines for Self-Compacting Concrete, EFNARC, February 2002

98. Tanigava Y. State-of-the-Art on High Strength Concrte in Japan /Int. Workshop on Production, Properties and Application of High Strength Concrete Using Superplasticizer. Seoul, 1993. - p.85.

99. Tanigava Y., Mori H., Yonezawa T., Izumi I. and Mitsui K. "Evaluation of the Flowability of high-strength concrete by L-flow test." Proceedings of the Annual Conference of the Architectural Institute of Japan, 1989/1990.

100. Tragardh J. "Microstructural Features and Related Properties of Self-Compacting Concrete." Proceedings of 1st International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, 1999, France, pp.175-185.

101. Turcry P., Loukoli A. "Study of Plastic Shrinkage of Self-compacting Concrete." Proceedings of 3rd International Symposium on Self-Compacting Concrete, 17-20 August 2003, Reykjavik, Iceland, pp.576-585.

102. Uchikawa H., Hanehara Sh. "Influence of Characteristics of Sulfonic Acid-Based Admixture on Interactive Force Between Cement Particles and Fluidity of Cement Paste." // Proceedings Fifth CANMET//ACI Int. Conference. Rome, Italy,1997, SP 173-2.

103. Vieira M. and Bettencourt A. "Deformability of Hardened SCC." Proceedings of 3rd International Symposium on Self-Compacting Concrete, 17-20 August 2003, Reykjavik, Iceland, pp.637-644.

104. Wallevik O. "Rheology a Scientific Approach to Develop Self-Compacting Concrete." Proceedings of 3rd International Symposium on Self-Compacting Concrete, Ed. Wallevik O. and Nielsson I., 17-20 August 2003, Reykjavik, Iceland, pp.23-31.

105. Wild S., Khatib J.M. and Roose L.S. "Chemical Shrinkage and autogenous shrinkage of Portlandcement-metakaolin pastes." Advances in Cement Research. —1998, 10, №3, Juli-pp. 109-119.