автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Высокопрочные малоцементные бетоны с использованием высокодисперсного кремнезема

ГОССТРОЙ РФ гаС7ДА?СТБШШ ОРДЕНА 1РУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛШЮВАТЕШШИЙ, ПРОИСТНО-КОНСТРУКТОРШЯ ' И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И 2ЕЛЕ30БЕТ0НА (Н И >1 2 Б)

На правах рукописи

СОБОЛЕВ Константин Геннадьевич

УДК 666.972.16

ВЫСОКОПРОЧНЫЕ МАЛОЦЕМЕНТНЫЕ БЕТОНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕЫСОКОДИСПЕРСНОГО КРВШЕЗШ

Специальность: 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

. - \

Работа выполнена в ГОСУДАРСТВЕННОМ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГ ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ .ПРОЖТНО- КОНСТРУКТОРСКОМ . ТЕШОЛОГИЧНЖОМ ИНСТИТУТЕ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор В.Г. БАТРАКОВ

Офщиальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Л.А. МАЛИНИНА Кандидат технических наук В.Г. ДОВШК

Ведущая организация в/ч 51075

Зашита состоится " 17" июи* 1993 г в " 14 " часов на заседании специализированного Совета К 033-03.02 по защите диссертаций на соискание учено степени кандидата технических наук в Государственно ордена Трудового Красного Знамени научно-исследователь ском, проектно-конструкторском и технологическом институт бетона и железобетона по адресу: 109423, Москва, Ж-428 2-я Институтская ул., д. б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " 17" МД^ 1993 г

Ученый секретарь специализированного Совета

К.Т.Н. Г.П.КОРОЛЕ!

ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы заключается в необходимости разработки и применения в строительстве конструкций из высокопрочных; долговечных а экономичных бетонов.

При этом весомым аргументом в пользу таких бетонов служит их высокая технико- экономическая эффективность*

Решение данной; проблемы возможно найти на стыке ведущих направлений технологии бетона и железобетона и может быть представлено как концепция высоко- и сверхвысоколрочных (ВЦ и СЕЛ) малоцементных бетонов,на основе ^дифщированных смешанных вяжущих (МСВ). В таких бетонах высокая прочность достигается за счет использования микрокремнезема (ИХ) и оуперплаотификатора (СП), а низкий расход портландцемента (ПЦ) (снкнение расхода ЛЦ относительно' типовых норл -не наша 25%) компенсируется введением в состав вяжущего минеральных добавок ОШ - зал-уноса, молотых доменных гранулированных шлаков и зол гидроудаления, а таю® оптимизацией составов модифицированных Ьмешяшшх. вяжущих (МСВ) и бетонов.

Диссертационная работа выполнялась в лаборатории химических добавок НИИЖБ Госстроя РФ в рамках Государственной научно-технической программы' • "СТР0ЙПРОГРЕСС-2ОШп■ (проект 0.14.01.02 ^Разработать и внедрять- технологию ■ изготовления тонкомолотого многокомпонентного цемента (ТЫЦВ) и на ^го основе бетонов низкой вододотрэбностн с целью экономии цемента на 35Ж и более" в соответствии с планом научно- исследовательских работ ШШЖБ по теме: 5.2.1. "Разработать составы сверхвысокопрочных (Л > 90 Ша) и высокоплотных (Т? > 16) бетонов" под руководством д.т.н., проф. В.Г.Батракова.

Целью работа является разработка и внедрение малоцементных вы- -сокопрочных бетонов на основе модифицированных смешанных вяаущих (МСВ).

Для досижэния поставленной цели в работе решались следущиэ научно- исследовательские задачи:

исследование особенностей процессов гидратации - систем "порт-ландаемент-микрокремнэзем-суперпласткфшсатор";

исследование реологических характерстик суспензий МСВ разлет- • кого состава и получение моделей их реологии;

исследование прочностных характеристик (активности) МСВ различного состава и получение моделей их прочности;

оптимизация составов и анализ эффективности различных МСВ; исследование и оптимизация составов и свойств бетонной смеои и Ш бетонов на МСВ;

- ' исследование кинетики твердения ВП бетонов на МСВ; исследование деформативности ВП бетонов на ЫСВ; получение моделей удобоухладываемости бетонной смеси и прочности Ш бетонов на МСВ и, на основе этих моделей, разработка методики расчета составов таких бетонов, учитывающей особенности рассматриваемых систем;

исследование долговечности Ш бетонов на МСВ; . "

анализ технико- экономической эффективности малоцвментных ВП бетонов на МСВ. ,

Научную новизну работы составляют:

результаты исследований особенностей механизма действия раз-лгашх добавок и влияния состава ЫСВ на процессы его гидратации;

разработка методов и результаты комплексной оптимизации составов, многокомпонентных вяжущих (МСВ) ло реологическим и прочностнш

характеристикам;

результаты эксперимента и модели, устанавливающие связь мезду характеристиками ЫСВ и свойствами бетонной смеси и бетонов;

условия получения малоцементных Ш бетонов с высокой морозостойкости.

Практическое значение работы:

на основе результатов исследований и моделей реологических характеристик ЫСВ получены бетонные смеси с заднной кинетикой изменения удобоукладаваемости и низкой расслаиваемостьо;

на основе результатов исследований и моделей прочностных характеристик МСВ получены малоцементные вяжуще с низким (до 25%) содержанием Щ составляющей;

на, основе результатов исследований и оптимизации свойств бетонной смеси и бетонов на МСВ различного состава получены экономичные малоцементные (при снижении' расхода ПЦ относительно типовых норм - на 50- 80%) ВП и СЕЛ бетоны и их модели;

на основе результатов исследований долговечности ВП бетонов на МСВ получены малоцементные ВП и СВП бетоны с высокой (Ь700) морозостойкостью.

Реализация результатов работы: • По результатам диссертационной работы были разработаны .-Рекомендации по составам высоко- и сверхвысокопрочных (СВП И ВП) высокоплотных бетонов" (1991) и "Рекоме: дации по приготовлению и применению высоко- я сверхвысокопрочных (СВП И ВП) высокоплотных бетондв" (1992). Опытно-экспериментальная провара результатов работы проводилась на объектах Министерства обороны и при изготовлении сборного спецнелезобетона на заводах ЖЕИ треста "Павлодарпром-строй".

-б-

Адробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены в 3 публикациях и 2 научно- технических отчетах и обсуждены на конференциях: "Химические добавки и их применение в технологии сборного железобетона" (Москва, 1992); "Ресурсосберегающие модификаторы бетона" (Черновцы, 1992); "Экологические аспекты технологии производства строительных материалов" (Пенза, 1992).

Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, общих выводов, списка литературы из 134- наименований, приложений и изложена на 235 страницах, в том числе содержит 150 страниц машинописного текста, 59 рисунков, 49 таблиц.

СОДЕШШЕ РАБОТЫ

Состояние вопроса. Аналитический обзор исследований по ВП : (R > 60 Ша) и СШ (В. > 90 Ша) бетонам показал, что такие , бетоны могут быть получены при использовании МК и СП. Несмотря на значительный опыт применения МК как добавки в бетон, во всем мире растет интерес к Ш и СЕЛ бетонам на основе 1Щ, МК и СП.

Решение данной проблемы возможно такке на основ" концепциии получения высокопрочных и сверхвысокопрочных (ВП и СШ) малоцементных бетонов на основе модифицированных смешанных вяжущих (МСВ). В соответствии с концепцией, МСВ содержит в своем составе от 5 до 25% микрокремнезема с размером частиц в 100-50 раз меньше зерен портландцемента, до 6Q% минеральной добавки (например, золы-уноса, молотого доменного гранулированного шлака или золы гадроудаления), портландцемент и эффективный СП при дозировке 0.5- 3.5Х ■ обеспечи-ч вавдий оптимальную упаковку компонентов вяздего.

Для получения Ш и СВП бетонов в качестве вяжущих к минеральных, добавок в' работе были использованы: портландцемент марки • 5G0

Белгородского цементного завода; микрокремнезем (Ж) марки МК-85 электрометаллургического комбината г.Челябинска; молотые доменные гранулированные шлаки металлургических комбинатов г.Череповца и г.Караганды; низкокальциевые золч- уноса и молотые золы гидроудале-шя ТЭЦ-22 г.Москвы и ТЭЦ г.Рязани; высококальциевая зола- уноса Прибалтийской ГРЭС. В. качестве модификаторов были использованы супероластификаторы С-3, ОМАНС, МФ-АР, пластификатор ЛСТ и комплексные модификаторы на их основа.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

С использованием комплекса физико- химических (калориметричео ких, рентгеяо- фазовых, сорбционных, спектро^тометрических) методов были исследованы особенности процессов гидратации модифицированных смешанных вяяущих (МСВ). .

Установлено, что наибольшей адсорбционной способностью относительно исследовании модификаторов (С-3, МФ-АР, ЛСТ) за счет образования активных центров при ускорении., гидратации обладает система Щ-МК. '

Изотермы адсорбции характеризуются наличием точек перегиба, которые свидетельствуют об образовании насыщенного монослоя молекул пластификаторов на поверхности твердой фазы. При этом дозировки добавок, обеспечивающие такое насыщение, могут считаться оптимальными для ПЦ и ПЦ-МК систем. Так, для СП ШьАР такая дозировка составляет 2.0%, для СП С-3 - 1.0Ж,.а для пластификатора ЛСТ - 0.5Ж. Величина адсорбции, определяемая молекулярной массой добавки и скоростью гидратации системы, свидетельствует о существенном замедлении реакций при использовании пластификатора ЛСТ для модификации рассматриваемых систем.

Таким образом, при модификации ПЦ и ПЦ-МК систем СП С-3 при минимальной дозировке обеспечивается высокий аффект, что подтверждается результатами исследований их реологически! и прочностных характеристик.

Анализируя кинетику тепловыделения ПЦ и МСВ систем, необходимо отметить, что суммарный экзоэффект при гидратации• систем зависит от содержания Щ и вида используемого модификатора в составе исследуе-ш композиций - то есть рассматриваемые малоцементные МСВ являются материалами с низким тепловыделением.

При расчете тепловыделения на единицу массы ПЦ, .позволяющем оценить влияние состава композиции на кинетику гидратации ПЦ, установлено, что в малоцементных МСВ (системы ПЦ-МК-ВД-СП) происходит интенсивная гидратация портландцеыентного клинкера ужа в ранние сроки твердения - степень гидратации возрастает при реличеши содержания минеральной добавки.

Данные Ш свидетельствуют о том, что с увеличением содержания минеральных добавок в составе МСВ (в возрасте 7 и 28 суток) происходит увеличение степени гидратации ПЦ (по элиту) и связывание свободной извести, что приводит к образованию плотной .структуры цементного камня с высоким содержанием низкоосновных С-Б-Н.

Установлено, что в ПЦ-МК-СП системах усадка цементного камня в процессе твердения в возрасте 28 суток сопоставима с усадкой бездобавочного ЕЦ камня, а при увеличении времени твердения до 90 суток наблюдается расширение цементного камня. При этом МСВ на основе ПЦ, МК, СП и молотых Щ (золы и шлака), обладающие более высоким объемом мэзшор, чем модифицированные .ПЦ-МК системы, являются мало- и безусадочными материалами, несмотря на интенсивную гидратацию ПЦ составляющей.

Деформации расширения МСВ на основе Щ, МК, СП и молотых МД 'золы и шлака) при уменьшении влажности среда-- яабухаемость, сви-[етельствувдая о величине напрякений в цементном камне в процессе твердения, имеет низкие значения.

Таким образом, малоцэментнье МСВ являются мало- и безусадоч-ши материалами о низкой набухаемостью.

Результаты исследований реологических характеристик - вязкости : напряжения сдвига от скорости деформации и времени после затворе-ля ПЦ п ПЦ-Ш систем (при постоянном В/В) показали, что при введена. 1535 Ж в состав смешанного вяжущего их вязкость и напряжение даига возрастают ~ з 2 раза, что свидетельствует о необходимости одифакации таких систем водоредухщрущими добавками.

По, результатам исследований реологии ПЦ, ПЦ-Ж и МСВ систем, одафщировашнх различная! добавками, был получен ряд их эффектив-ости - С-3, ЛИ, МФ-АР для направленного регулирования хэрактерис-шс таких вяжуща. Бри модификации рассматриваемых систем СП С-3, ри минимальной дозировке обеспечивается высокий эффект диспергиро-ания и'высвобождения иммобилизованной во фдокулах воды, что приво-ат к их раззшкешпо.

Так, учитывая высокую эффективность, для модификации систем догнанных вяаущих в последующих исследованиях был принят СП С-3.

Рассматривая систему 1Щ-Ж-СП-вода, при дозировке СП, связш-эй с расходом Ж (шш прзшшая комплексный модификатор на основе {-СП), необходимо выделить площадку (область) сверхтекучести для о содержанием МК от 5 до 30%, в пределах которой вязкость и эпротивление сдвигу постоянны и достигают своих минимальных значе-1й. Таким образом, для получения изореологических составов суспен-*й МСВ с широким диапазоном изменения содержания (Ж (5% - 30:5),

Рис.1. Напряжение сдвига СМСВ при-В-В 0.2 к Т 30 кин

'«о?. 9 ,

7 1->

необходимо принимать дозировку СП, связанную с расходом МК (или комплексный модификатор на основе МК-СП). • Сравнивая реологические характеристики суспензий на основе ПЦ и МСВ различного состава (при , оптимальной дозировке СП),, можно выделить область при В/В < 0.5, в которой текучесть МСВ выше текучести ПЦ суспензий. Это явление обусловлено уплотне-

нием системы при введении в структуру твердой фазы микрояаполнителя (Ж) и его диспэргации с помощью СП - эффектом микронаполнителя-суперпластификатора (ПК-СП эффектом).

Влйянкэ тонкомолотых минеральных добавок - золы гид-роудалэния и шлака, введеной в состав МСВ, состоит в регулировании структурообразования суспензий МСВ, что позволяет получать ■ системы с заданной кинетикой изменения реологических характеристик. .

Результаты исследований реологических характеристик позволили рассчитать, модели

Рис.2. Напряжение сдвига СЙСВ при МК 15 2 и Т 30 ыпн

Рис.! Дозировка СП рдя CUCQ \ с Р 5а Па при в-в o.za

>х

<ь

Щ сусгекз!ш, суспензий МСВ' на основе ПЦ и МК и- малоце-ментккх МСВ (в ■ виде функции составаК которые были использованы при имитационном моделировании для проектирования составов обычных и высокопрочных бетонов и при проектировании изореодоги-ческих составов цементного теста и сверхтекучих суспензий МСВ.

Результаты имитационного моделирования хорошо согласуются с зультатами эксперимента и свидетельствуют о том, что:

дозировка СП и водо-вявдее отношение оказывают преимуществен-|0 влияние на вязкость (л) и напряжение сдвига (г) системы; оптимальная дозировка СП

висит < от содержания Ж в ставе МСВ и составляет 10 % массы МК;

при . изменении дозировки ; пропорционально изменению держания МК в составе МСВ, дергание последего практи-ски не изменяет вязкость (т») напрягшие сдвига (х) систе-

Результаты расчетов по

Рнс.4. Дозировка СП для СМСВ с Р 50 Па при В-В 0.25

ФЛ>

моделям реологии суспензий МСВ на основе ДЦ и МК позволяют установить (Рис. 1- 2) шзюшьзоэ значение В/В для суспензий с различным напряжением сдвига при заданных расходах Ж (Табл. 1).

Таблица 1

Минимальное В/В да суспензий с различным напряжением сдвига

г' В/Ви1П Дозировка СПМК, при расходе Ж,%

10_ 15 20

10 0.275 13.5 12.1 9.2

50 0.250 13.7 ; 11.6 8.1

100 0.225 15.1 12.2 9.1

Таблица 2

Дозировка СП для суспензий МСВ с различным напряжением. сдвига

г, Содержание Щ,% Дозировка СП,&» Ж, при расходе МКД

Па, золы шлака 10 15 20

10 60 3.8 6.0 10.1

10 _ 60 •3.1 5.6 . 10.4

10 ' 30 - 9.9 10.4 11.3

10 _ 30 9.4 9.9 11.2

50 60 _ 3.8 6.0 10.1

50 — 60 2.6 4.4 7.7

50 30 - 3.0 8.7 9.7

50 _ .30 7.5 ■8-1 9.0

100 60 _ 2.4 3.6 5.8

100 _ 60 1.9 ' 3.3 5.6

100 30 _ 6.2 6.7 -7.3

100 - 30 5.7 - 6.3 7.0

Результаты расчетов по моделям реологии малоцементных суспензий МСВ (Рис. 3- 4) позволяют получить дозировку СП для суспензий МСВ с различным напряжением сдвига (г) при заданных расходах МК и В/В = 0.25 (Табл. 2).

Исследование прочностных характеристик (активности) МСВ позволяет оценить влияние компонентов вяжущего и рассчитать оптимальные составы малоцементных МСВ. •

Так, оптимальная (из условия минимальной водопотребности и максимальной прочности) дозировка СП зависит от содержания МК в

составе смеяэного вяжущего и составляет для _ данных материалов 1.0%, '1.5%, 2.0% от массы вязуцего соответственно для 10, 15, 20%% Ж "или 102 от массы Ж. Оптимальное (из условия максимальной прочности) содержание Ш в составе сметанного вякущвго при оптимальной дозировке СП составляет для • данных материалов 15* (Рис. 5).'

Как свидетельствуют результаты-эксперимента-, для получения МСВ s активностью 130, 110, 100, 90 Ш1а предельное содержание золы-воса в составе модифицированного смешанного вянущего при оптимальнее дозировке СП (10%) и количестве {Ж (15%) составляет соответст-!внно 15%, 30%, 45%, 6055.

Для получения МСВ с активностью 140, 120, 90 .Ша предельное юдержание молотой золы гидроудалэния в составе модифицированного ¡мешанного вянущего при оптимальных дозировке СП (10%) и количестве Ж (15%) составляет соответственно 15%, 30%, 60%. •

Для получения МСВ с активностью 110, 100, 80 • Ша предельное юдеркание молодого шлака в составе ■ модифицированного сметанного отущего при оптимальных дозировке СП (10%) а количества - Ж (15%) ¡оставляет соответственно 30%, 45%, 60%.

Увеличение удельной повртшости молотых минеральных добавок в I.5- 1.7 раза позволяет увеличить активность МСВ на 5-15 Ша при

Рие.5. Активность ИСВ

на основе ПЦ и МК

Рис.6. Дозировка СП для получения МСВ с активностью 100 ЫПа

содержании минеральных добавок в составе модифицированного смешанного вянущего до 45£ при оптимальных дозировке СП (10%) и количестве МК (15%), что позволяет получить МСВ с активностью 95120 ЫПа.

Полученная математическая модель в виде функции вида R =Г(МК,СП) (Рис. 5)

О

представляет наибольший интерес для имитационного моделирования и оптимизации составов МСВ, так как учитывает влияние факторов, определяющих состав МСВ - ЫК и СП, на свойства МСВ и позволяет рассчитать составы МСВ.

■ Полученные математические модели малоцементных МСВ в виде функции вида R = Г(Ш,

О

СП, зола) и Я = Г(Ш, СП,

о

шлак) (Рис. 6- ' 7) необходимы ■ как при имитационном моделировании для проектирования составов высоко- и сверхвысокопрочных ыалоцементных бетонов, так и при оптимизации составов МСВ, поскольку учитывают влияние факторов, определящих

Рис.7, Дозировка СП для получения iáCB с активностью 100 МПа

ю.о

а.о

а.о

4.0

ЮЧЕ/Н.

3.0

+ +! № .1:,

ф + г + + 4 Л- . + 1. I*4- 1

1 #' "-и -

---:-1....... 1. + ЕХ • {е.1) .1 ,..........- и. 1 .....

0.1

0.2

0.3

0.4

V

0.5

0.9

0.7

Рио.8. Прочность ВП и СВП бетонов как функция от В/В и Киев

•остав МСВ - Ж, СП, содержание молотых золы или пшака на свойства [СВ и позволяют рассчитать составы малоцементннх МСВ.

Таблица 3

Составы ЫСВ с максимальным содержанием мшеральных добавок Активность Содержание ЦД.» расход мк.Я Дозировка СПД» МК

МСВ, МПа золы шлака

120 34 < _ 15

120 - . 17 14

100 57 _ 15

100 — 40 13

80 60 _ 11

80 - 60 13

11.6 11.3 10.9 10.1 3.5 9.9

Результаты расчетов (Рис. 6- 7) позволяют получить составы лалоцементных МСВ с максимальным содержанием _ молотых минеральных добавок - золы или шлака (Табл. 3).

Результаты исследований и оптимизации свойств бетонной смеси и 5етонов на МСВ подтверждают, что их характеристики - подвижность и

- 16 - • . . . про41. jCTb могут быть рас- РИС.9. ПОДВИЖНОСТЬ

смотрены как функция свойств беТОННОЙ СМеСИ ЩШ Г=38% растворов (активность) и суспензий (напряжение сдвига х ( вязкость т)) МСВ различного состава. Бри этом наи-лучЕими прочностными характеристиками обладают бетоны,

400 390

0 100 200 300пл

111 и ill I in 11/1 N40U

приготовленные на JJCB шти- £ ^70

Ш360

В 350

°340 о

МСВ различного состава была д 330

ООО ОО'С

мальчого состава.

Такт! образом, прочность ВП и СВП бетонов на

И 320 §310

§300 2290

Q) 280

На основе результатов а

описана функцией вида R ■ /№нсв. ВуЪ), а подвижность бетонных смесей была представлена в виде функции OK . f{x, 7ЦГ г) Рис. 8- 9.

§270 260

0 100 200 Напряжение сдвига,Па

исследований свойств бетонной смеси и бетонов па УСВ показано, что, при увеличении дозировки СП при постоянном В/В возможно существенно повышать „ подвижность бетонных смесей (что полностью согласуется с результатами исследований реологии суспензий МСВ Рис. 1-2) или, используя водоредуцирувщий эффект, при постоян-

в подвижности снижать В/В для получения батонов с большей- проч-зтьв. ■

Необходимо отметить, что увеличенение водопотребности бетонных есей при введении Ж может быть компенсировано пропорциональным еличением дозировки СП- (т.е. принимается дозировка СП,- , связанная расходом Ш иш- комплексный мдафинагор-' - на • основе- Ж-СП), что. зволяет получать равноподашшые смеси щи постоянном-В/В . (вффект стоянства водопотрббности-2)г -

Как свидетельствуют результаты эксперимента-;-малоцементные- ВП СЕЛ бетоны могут быть: получены При - содержании бездобавочного мента от 25 до 85 % в составе смепаного вяжущего на рядовых за-лнителях соответственно при В/В < 0.35 и В/В < 0.25 (Рис. 8). ••

Ведение молотых минеральных добавок (золы гидроудаления и шла) в состав Ю позволяет увеличивать подвижность бетонных смесей ри постоянном В/В) или сникать В/В (при постоянной ОК),. что поз-ляет получать ыалоцементные ВП и СЕЛ бетоны с высокими физико-хническими характеристиками.

Рассматривая кинетику твердения ВП и (Ш бетонов на основе МСВ зличного состава, в сравнении о б&тшами на БЦ, необходимо отметь, что .такие бетоны имеют, высокие темпы роста прочности в - позд-е сроки твердения, которые определяется •• активностью пувдолановых мпонентов в различном возрасте. ;

Как показывают результаты исследования деформативных- характе-:стик ВП и СВП бетоны на МСВ, такие бетоны обладают высокими упру-г ми свойствами; высокими- значениями начального модуля упругости и рхней границы ыикротрещинообразования; прочностные и деформатив-:е свойства бетонов позволь'зт производить их нагружение в раннем трасте (3- 7 суток). При этом высокая прочность и способность к

расширению на ранних стадиях твердения ВП и СВП бетонов на оснс МСВ, обеспечивает.его низкую.усадочность и ползучесть.

Полученный в результате обработки экспериментальных дань модели ВП и СВП бетонов позволяют рассчитывать оптимальные состг таких бетонов (Рис. 8-9).

Результаты исследований норовой структуры (параметров УЕ показали, что ВП бетоны на смешанных вяжущих, модифицированные с иг'чмт высокую величину фактора расстояния - I > 280 мкм, что, ряде случаев, может неблагоприятно сказаться на их морозостойкой При?,: нение комплексной добавки на основе СП (С-3) и полигидросилс санов гидрофобно- структурирущего действия (жидкость 136-41) ^ модификации смешанных вяжущих позволяет получать ВП бетоны на та! МСВ с необходимыми характеристиками УЗП (фактор расстояния -I < 250 мкм) при мозаичной гидрофобизации внутренней поверхно< пор и капилляров цементного камня.

Исследование морозостойкости бетонов показало, что применен комплексной добавки на основе СП (С-3) и полишросилоксанов , модификации смешанных вяжущих позволяет псдучать ЕП бетоны на таз МСВ с высокой (Р > 700> морозостойкостью при ограничении содержа] молотых минеральных добавок в их составе (золы - не более 152 ] влака - не более'45%). При модификации смешанных вяжущих компл сной добавкой на основе СП (С-3) и полигидросилоксанов морозост кость малоцементных ВП бетонов на МСВ с содержанием 15% МК и мо, той золы до 45% возможно увеличить с Р125 (при использовании мо фикатора СП С-3) до..1200.

•.у

Как показали проведенные исследования, полученные малоцемен ные ВП и СВП бетоны являются высокоплотными материалами - им

^поглощение < 3.5% и марку по-водонепроницаемости ï? > 16.

Результаты ускоренных, испытаний коррозионной стойкости сталь-

I

арматуры показали, что применение как СП (С-3), так й комплекс-добавки на основе СП (С-3) и полигидросилоксанов для модифика-смешанных вяаупщх позволяет получать ЕП бетоны на таких • ЫСВ с экяш защитными- свойствами по отношений « стальной арматуре- - при --значении-'содержания молотых минеральных- -добввок -в их составе ш - не более'15% или шлака - не более 45%Ь- - Защитные - свойства -отношении-к стальной арматуре Ш-бетонов - на -основе • смешанных-ущих с^содершшем 15% МК и 45% молотой--золы, модифицированных--СП, так и комплексной -добавкой,- недостаточны для-предотвращения -розии стали в ж/б конструкциях из таких бетонов.

В результате - расчетов технико-- экономической - эффективности и получены составы смешанных вянущих различной активности с ми- • альной стоимостью (Табл. 4).

Таблица 4

Составы ЫСВ минимальной стоимости—

Активность Содержание МИД Расход МК, ' % ■ Дозировка Стоимость,

МСВ, Па - : золы - шлака СП, 2» МК %

120 26 - _ 12 7.84 88.1

120 _ .. 8 11 6.85 102.3

100 53 _ 14 7.93 64.8

100 - « 31 11 5.61 78.9

80 60 _ 16 4.04 47.9

80 _ 51 12 4.85 59.7

ТО 60 _ 17 2.28 42.2

70 59 . 12 4.26 51.1

ТО - - - -. - 100.0

При применении йалоцементных Ш и СШ бетонов на модифициро-ных смешанных вяжущих (МСВ) оптимального состава вместо батонов ПЦ (с меньшей активностыа) достигается эффект снижения себэстои-

мости бетонов. Так, результаты расчета себестоимости бетонов класс В40'с подвижностью 4 см (составы рассчитаны по разработаным- моде лям) для условий Челябинской области, показывают, что такие бетон на основе малоцементных МСВ оптимизированного состава могут быт получены на 49% (зола - 53%) дли на Ш (шлак - 312) дешевле аналс гичных по физико- механическим характеристикам бетонов на Щ.

ОБЩИЕ вывода ;

1. Комплекс проведенных исследований подтвердил выдвинут} концепцию о возможности получения аффективных высоко- (й > 60 МШ и сверхвысокопрочных (й > 90 МПа) (ЕП и СВП) бетонов на оснм модифицированных смешанных вяжущих (МСВ).

2. Установлено, что получение аффективных малоцементных ВП СЕЛ бетонов Еозможгэ за счет введения в состав вяжущего в рпред* ленных количествах портландцемента (ПЦ), микрокремнезема (МК), ш неральных добавок (золы- уноса, молотых доменного гранулированное шлака или золы гидроудаления) и суперпластификатора (СП). Разраб< таны модели, позволяющие проектировать ма.лоцементные ВП и СВП бет< ны оптимального состава.

3. Малоцементные ВП и СВП бетоны могут быть получены при о - держании бездобавочного цемента от 25 до 85 Ж в составе вяжущего :

рядовых заполнителях соответственно при В/В < 0.35 и В/В < 0,2! Установлены оптимальные содержание Ж в составе сметанного вяжуще 15% и дозировка СП 102 от массы Ш. Определены предельное содера: ние. и дисперсность -.минеральных добавок для получения МСВ с яеобх дамой активность». Получены модели активности ЫСВ различного соот ва. Разработаны методы оптимизации составов МСВ.

4. Исследовано влияние состава МСВ и вида модификатора на ре

гические характеристики - вязкость и сопротивление сдвигу суспен-й. Отмечено наличие площадки (области) сверхтекучести для суспен-й МСВ, в пределах которой вязкость и сопротивление сдвигу остают-лостоянныма и достигают своих минимальных значений при оптималь-й и связанной с расходом МК дозировке СП. Выделена область при В < 0.5, в которой текучесть суспензий МСВ вшэ текучести ПЦ сус-. нзий, что обусловлено уплотнением системы при введении и • диспер-цш с помощью СП'МК (МК-СП эффектом). Получены модели реологии ¡ерхтекучих суспензий МСВ различного состава. Разработаны методы химизации составов суспензий МСВ.

5. Показано, что подвижность бетонных смесей и прочность ЕП и И бетонов могут быть рассмотрены как функция сясЯств растворов )ункция вида R = У(йисв; В/В)) и суспензий (функция вида ок = /(г, :Т, г)) МСВ различного состава. Dpi этом увеличененне водолотреб-юти бетонных смесей при введении Ш может быть компенсировано шорциональным увеличением дозировки СП, что позволяет получать шншодвшиые смеси при постоянном В/В.

6. С использованием комплекса физико- химических методов ис-[вдования изучены особенности процессов гидратации и структуро-(разования МСВ различного состава. Показано, что с ""увеличением »дерзания минеральных добавок в составе МСВ происходят процессы !9личения степени гидратации ПЦ и связывания свободной извести,

¡еспечиваюцие образование плотной структуры цементного камня с

»

¡соким содержанием низкоосновных C-S-H..

7. Полученные малоцемантныв ЕП и СШ бетоны являются высоко-ютными материалами Хводопоглоцвшэ < 3.52 н марка по водонепрони-шмости W > 16). Показано, чю применение комплексного шдификато-i на основе СП (С-З).и полигидросилоксаноа гидрофобно- структури-

рущьго действия (жидкость 136-41) ддя направленного рэгулировг свойств смешанных вяжущих позволяет получать долговечные (морс стойкость Г >• 7СЮ) ЕЛ бетоны. Показано, что повышение стойкс бетонов при попеременном заморахшзанш и оттаивании обуслов. формированием мелкопористой структуры цементного камня щи моз! ной гидрофобизации внутренней поверхности пор и капилляров.

8. Показано,, что Ш и СЕЛ бетоны на МСВ, обладают высо: упругими свойствами, высокими значениями начального модуля упру ти и верхней границы микротрэщинообразования, что позволяет' пр еог'ть их нагружение в раннем возрасте. При.этом высокая прочн и способность к расширении на ранних стадиях твердения ВП и бетонов на основе МСВ обеспечивает его низкр усадочвость и по честь.

9. На основе анализа технико- экономической эффекишн установлены рациональные области применения малоцемзнтшх ВП и бетонов на МСВ и осуществлено внедрение результатов работы при изводствэ сборного железобетона в объеме 32.7 т.м3. .

Основные положения диссертационной паботы были представлен публикациях:

1. Высокопрочные малоцементные бетоны./ Батраков В.Г., Сое - лев К.Г., Каприелов С.С,, Силина Е.С,., Жигулев И.Ф.// Химич«

добавки и их применение в технологии сборного ■ железобетона.-Знаше,- 1992.

2. Высокопрочные малоцеменшш бетоны./ Батраков В.Г. , Со< лев К.Г., Силина E.CJ., Жигулев Н.Ф.// Ресурсосберегащиа ыодш торы бетона.- ЧерюЕцы: Прут.- 1992.

3. Соболев К.Г., Силина Е.С., Жигулев Н.Ф. Высокопрочные ны высокой морозостойкости с добавкам микрокремнезема, с

пластификаторов и комплексна! модификаторов на их основе./ Экологические аспекты технологии производства строительных материалов.-Пенза: Знание.- 1992. - ..

Тираж $0 экз:

Зак. №

Институт "Сельэнергопроект