автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Высокопрочный тонкозернистый базальтофибробетон

На правах рукописи

□034033ОО

Боровских Игорь Викторович

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ТОНКОЗЕРНИСТЫЙ БАЗАЛЬТОФИБРОБЕТОН

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

1 9 КОЯ 2Рпд

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань - 2009

003483900

Работа выполнена на кафедре технологии строительных материалов, изделий и конструкций в Казанском государственном архитектурно-строительном университете .

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Хозин Вадим Григорьевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Бабков Вадим Васильевич доктор технических наук, профессор Габидуллин Махмуд Гарифович

Ведущая организация

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Защита состоится « 8 » декабря 2009 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212.077.01 Казанского государственного архитектурно-строительного университета по адресу: 420043, г. Казань, ул. Зеленая, 1, КГ АСУ, ауд. 3-203 (зал заседаний Ученого совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного архитектурно-строительного университета. Автореферат размещен на сайте: http://www.kgasu.ru

Автореферат разослан «_;£>> ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Д.т.н.

Абдрахманова Л.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Растущая потребность в высокопрочных бетонах обусловлена двумя факторами: во-первых, увеличением нагрузок на несущие и, особенно, пролетные конструкции высотных зданий, в которых тяжелый бетон классов В30-В50 уже не удовлетворяет конструктивным требованиям. К примеру, при возведении каркасов башен комплекса «Федерация», Москва-Сити, высотой 280 и 340м применялся бетон классов В80-90 общим объемом 86тыс.мЗ. Второй фактор -рост цен на все сырьевые материалы железобетона - выдвигает новый принцип бетонного строительства: «Экономить не цемент в бетоне, а бетон в конструкции». А это возможно только за счет уменьшения поперечных сечений несущих элементов, благодаря существенному росту прочности в них.

Однако применение высокопрочных бетонов влечет за собой ряд трудностей и рисков. Так, например, мелкозернистый бетон имеет недостаточную прочность на растяжение при изгибе, ее рост «отстает» от роста прочности на сжатие. К тому же высокопрочные бетоны требуют повышенного расхода цемента, что приводит к росту усадочных деформаций и внутренних напряжений, накоплению микродефектов, увеличивающих опасность хрупкого разрушения конструкций. Устранить эта недостатки высокопрочных бетонов можно с помощью фибры. Чаще всего в цементных бетонах применяется стальная фибра длиной 2-4см, диаметром 0,7-1мм при коэффициентах армирования 2,5-4% от массы бетона. Это приводит к увеличению прочности на изгиб на 15-20% и снижению внутренних напряжений. Однако, потенциал дисперсного армирования полностью не реализуется, ввиду малой удельной поверхности стальной фибры, невысокой адгезии к ней цементного камня и недостаточной прочности самого бетона, приводящей к «продергиванию» фибр при его разрушении.

В связи с этим привлекает внимание базальтовое волокно, практически еще не применяемое в цементных бетонах. По прочности оно превосходит сталь, и обладает, за счет малого диаметра волокон (9-12мкм), гораздо большей удельной поверхностью сцепления с цементным камнем, чем стальное, имея с ним химическое сродство. При этом относительное удлинение при разрыве базальтовой фибры в два раза ниже, чем стальной, что позволяет ей более эффективно препятствовать образованию микротрещин в бетоне при нагружении. В настоящее время по критерию прочности при сжатии бетоны подразделяют на 4 группы*: I - рядовые, с прочностью до 40 МПа; II - высокопрочные бетоны (40-80 МПа); III - особо высокопрочные (80-120 МПа); IV - сверхвысокопрочные бетоны (более 120 МПа). Получение особо- и сверхвысокопрочных бетонов возможно путем модифицирования цементного камня и повышения плотности упаковки мелкозернистого и тонкозернистого заполнителей. При этом дисперсное волокно должно быть распределено именно в тонкозернистой структуре бетона и эффективно взаимодействовать с цементным камнем для_обеспече-ния высокой адгезии и прочности материала на растяжение и увеличения его трещиностойкости.__

* - Е.М. Чернышов, Д.Н. Коротких. Высокотехнологичные и высокопрочные бетоны: вопросы управления их структурой // материалы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве», Современные проблемы строительного матераловедения и технологии, т.1, книга 2 - Воронеж: ВГАСУ, 2008 - С.616-620.

Сочетание тонкозернистых бетонов с дисперсным базальтовым волокном может создать основу для получения особо высокопрочных материалов и обеспечения высокой технико-экономической эффективности и конкурентоспособности конструкций на их основе.

Цель работы.

Разработка составов и технологии получения особовысокопрочных тонкозернистых цементных бетонов, дисперсно-армированных базальтовым волокном.

Для ее достижения были поставлены следующие задачи:

1. изучить химическую стойкость базальтового волокна в щелочной среде гидратирующегося портландцемента, установить влияние на нее активных пуц-цолановых добавок и различных пластификаторов;

2. разработать оптимальный технологический способ введения в цементную матрицу базальтового волокна и оценить его влияние на реологические свойства цементного теста и физико-механические свойства цементного камня;

3. обосновать и выявить эффективность фракционирования заполнителя в тонкозернистом бетоне;

4. предложить топологическую модель структуры тонкозернистого бетона с оптимальной степенью дисперсного армирования коротким базальтовым волокном.;

5. оптимизировать составы тонкозернистых смесей, содержащих базальтовую фибру, позволяющих достичь максимальных физико-механических свойств, предъявляемых к особовысокопрочным бетонам.

Научная новизна.

1. Установлена высокая эффективность применения короткого (до 9 мм) тонкого (ФЮмкм) базальтового моноволокна в качестве дисперсно - армирующего компонента особовысокопрочных тонкозернистых цементных бетонов (класса В90 и выше), обеспечивающего высокую прочностью на изгиб и растяжение;

2. Выявлен характер химического взаимодействия базальтового волокна с раствором Са(ОН)2 гидратирующего цемента и степень его влияния на прочность при разрыве (снижение на 8% за Юлет). Установлена возможность ослабления и предотвращения негативного влияния гидратной извести на прочность базальтового волокна путем введения тонкодисперсного микрокремнезема, химическая активность которого в десятки раз выше;

3. Выявлены закономерности и количественные зависимости снижения длины волокна при его совместном смешении-помоле с портландцементом и суперпластификаторами при изготовлении композиционного вяжущего. Установлено положительное влияние различных пластификаторов на сохраняемость волокна при этом процессе;

4. Предложена топологическая модель распределения базальтового волокна в каркасе тонкозернистого бетона. С учетом максимальной упаковки зерен заполнителя в элементарной кубической ячейке, произведен расчет количественного содержания волокон в объеме тонкозернистого бетона, совпадающего (с погрешностью 15%) с оптимальной дозировкой волокна (4% от массы вяжуще-

го), полученной из экспериментальных данных.

Практическая значимость работы:

1. Разработаны составы и технология приготовления особовысокопрочных базальтофибробетонов с применением короткого волокна из рубленного ровин-га, отличающееся высокой прочностью на изгиб и растяжение (отношение КИзг^ж=1:4; К-рао<:Ксж=1:5;) с хорошими технологическими свойствами;

2. Установлены зависимости деформационных свойств базальтофибро-бетона от содержания волокна (модуль упругости, коэффициент Пуассона, призменная прочность), позволяющие проектировать составы для несущих конструкций;

3. Опытно-промышленные испытания базальтофибробетона при изготовлении перемычек без стержневого армирования и буроиньекционных свай показали высокую техническую и экономическую эффективность его применения.

Достоверность результатов экспериментальных исследований и выводов обеспечена:

• соответствием полученных результатов с общими положениями физико-химии и структурообразования цементных композиций;

• использованием поверенного испытательного оборудования при испытании материалов и современных методов исследования структуры и свойств цементного камня (РФА, ДТА, растровая электронная микроскопия, потенциомет-рия) и статистической обработкой результатов измерений. Корреляций результатов, полученных разными методами.

Внедрение результатов.

Полученные в ходе исследований составы тонкозернистого базальтофибробетона использованы: при изготовлении буроиньекционных свай усиления фундаментов жилого дома в г.Казань; при изготовлении надоконных брусковых перемычек без стержневого армирования сталью.

Апробация работы.

Представленные в диссертации результаты исследований докладывались на: ежегодных республиканских научных конференциях Казанского государственного архитектурно-строительного университета (2005-2009 г.г.), конференции «Региональные аспекты стратегии развития транспорта» (Казань, 2006г.), Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (Пенза, 2006г), III Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в проектировании и производстве изделий машиностроения» ИТМ-2008 (Казань, 2008г), Международной научно-практической конференции «Строительный комплекс России: Наука, образование, практика» (Улан-Удэ, 2008г), Международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве», (Воронеж, 2008).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 9 научных публикациях (в том числе в журналах по списку ВАК РФ - 2 статьи).

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов,

списка используемых источников из 180 наименований и 2 приложений. Содержит 162 страницы машинописного текста, в том числе 52 рисунка, 34 таблицы.

Работа выполнена на кафедре технологии строительных материалов, изделий и конструкций Казанского государственного архитектурно-строительного университета под руководством доктора технических наук, профессора В.Г. Хозина. Автор благодарит к.т.н., ст. преподавателей кафедры Хохрякова О.В. и Морозова Н.М. за ценные замечания и помощь при выполнении диссертации, а также всех коллег по кафедре ТСМИК за доброжелательность и постоянное внимание.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и задачи исследования, научная новизна работы и ее практическая значимость.

В первой главе представлен анализ литературных данных о фибробето-нах в России и за рубежом.

Мировые тенденции строительства зданий с повышенной этажностью и других высоконагруженных сооружений, таких как больше пролетные мосты, морские нефтяные платформы и др., связаны с применением бетонов с ранее недосягаемым комплексом свойств, включающих: высокую прочность (класс В80 и выше), трещиностойкость и долговечность, с большой подвижностью исходной бетонной смеси.

К настоящему времени сверхвысокопрочные бетоны по фракционному составу заполнителей можно разделить на два вида: мелкозернистые бетоны с максимальной крупностью зерна 5,0-1,6мм и тонкозернистые бетоны с размером зерна менее 1,5мм. Однако мало сведений о фракционном составе рекомендуемых заполнителей. В основном речь идет о применении различных видов суперпластификаторов и их влиянии на технологические свойства смесей. Для повышения прочности на растяжение, трещиностойкости, ударной прочности рекомендуется фибра: стальная, стеклянная и полимерная.

Мировая практика строительства выявила фибробетон как один из перспективных строительных материалов XXI века. Опыт США, Великобритании, Японии, Германии, Италии, Франции и Австралии убедительно показал технико-экономическую эффективность применения фибробетона в строительных конструкциях и сооружениях. Возрос объем научно-технических публикаций, посвященных различным аспектам дисперсного армирования строительных материалов.

Над созданием дисперсно-армированных бетонов и конструкций на их основе, теорий расчета и проектирования фибробетонных конструкций работали отечественные и зарубежные ученые: В.В. Бабков, Ю.М. Баженов, О.Я. Берг, Г.П. Бердичевский, В.М. Бондаренко, И.В.Волков, A.A. Гвоздев, Ю.В. Зайцев, Л.Г. Курбатов, Б.А. Крылов, И.А. Лобанов, К.В., Михайлов, Р.Л. Маилян, Л.Р. Маилян, P.A. Малинина, Ю.В. Пухаренко, Ф.Н. Рабинович, Б.Г. Скрамтаев, Т.К. Хайдуков, М.М. Холмянский, В.П. Харчевников, Ф.П. Янкелевич, Е.М. Черны-шов и зарубежные ученые - Э. By, Г.С. Холистер, СТ. Милейко, Дж. Купер и др.

При выборе материала фибры для цементных бетонов необходимо учитывать возможность и негативные последствия его химического взаимодействия с

щелочной средой цементной матрицы. В частности, стеклянные волокна обычного состава подвергаются в ней интенсивной коррозии: на поверхности волокна образуются раковины, рекомендуются более дорогие, но стойкие алюмоборо-силикатные стекла.

Данные о стойкости базальтового волокна в щелочной среде довольно противоречивы. По некоторым, его прочность в цементных бетонах не изменяется в течение всего срока эксплуатации, по другим - разрушается в цементном камне в течение Злет.

Базальтофибробетон по сравнению со сталефибробетоном (при условии разработки оптимальных способов распределения волокна в матрице и достижении высоких показателей физико-механических свойств самой матрицы) сможет обладать более высокой прочностью и жесткостью, т.к. базальтовое волокно может обеспечить более высокую степень дисперсного армирования цементного камня и обладает более высокой прочностью (1,9-3,9 ГПа) чем стальная фибра (1,2-3,1ГПа). Кроме того, базальтофибробетон сможет переносить большие упругие деформации потому, что базальтовое волокно при растяжении пластических деформаций практически не имеет, а по модулю упругости (Е=150ГПа) превосходит модуль упругости высокопрочных бетонов в 3 раза. При этом плотность базальтовых волокон (3100-3300 кг/м3) почти в 2,5 раза меньше, чем стальных (7850 кг/м3), что облегчит конструкции из фибробетона. Благодаря малой толщине волокон (10-12мкм) которая в 10 раз меньше минимального диаметра стального волокна, применяемого на сегодняшний день, удельная поверхность сцепления с цементной матрицей может доходить до 100000м2/кг, в зависимости от дозировки волокна в цементной системе. Кроме того, ни одна из модификаций других известных волокон не обладает такой широкой сырьевой базой и простотой технологической схемы переработки базальтового щебня в тонкое волокно.

До настоящего времени применение базальтофибробетока в изделиях и конструкциях сдерживалось рядом причин: отсутствием нормативной базы по их проектированию и расчету, и технологий производства строительных конструкций из бетонных смесей, содержащих базальтовые волокна. Промышленного производства базальтофибробетонов пока нет и ввиду отсутствия нормативных документов, устанавливающих требования к самому базальтовому волокну, как к дисперсной арматуре бетонов.

Анализ состояния исследований свидетельствует о скудности данных о тонкозернистых дисперсно-армированных высокопрочных бетонах и отсутствием исследований, связанных с разработкой высокопрочных базальтофибробетонов. Получение последних целесообразно осуществлять поэтапно, начав с разработки высокопрочных тонкозернистых бетонных матриц, а затем оптимизировать технологию их дисперсного армирования базальтовым волокном, открыв дорогу новому типу экономически эффективных и конкурентоспособных особо-и сверхвысокопрочных базальтофибробетонов.

Во второй главе приводится характеристика материалов и методов исследования.

Использован портландцемент ПЦ500ДО производства ОАО «Вольскце-

мент», кварцевый песок Камского месторождения ПО «Нерудматериалы», удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93, суперпластификаторы: С-3 (Россия), Melment F15 (Германия) и Melflux 2651F (Германия). В качестве минеральных наполнителей использовали микрокремнезем марки МК-85 Липецкого МК и «СилиномДБС» (ТУ 5870-041-13002578-02), производимый ООО «Сплином» (г.Ульяновск).

В качестве дисперсной арматуры использовалось: базальтовое моноволокно диаметром Юмкм полученное из базальтового ровинга (комплексной нити из непрерывного базальтового волокна) производства ООО «Каменный век» (г. Дубна), а также штапельные волокна, полученные при производстве теплоизоляционных матов (ООО «СМП-МЕХАНЖА», с. Столбище, РТ). Химический состав используемых волокон представлен в табл.1.

Таблица 1

Химический состав базальтовых волокон

Волокно Содержание окислов, %

Si02 Al203+Ti02 Fe203 СаО MgO Na20+K20 п.п.п

Волокно из рубленного базальтового ровинга 50,29 16,22 14,89 13,90 2,88 2,04 -

Штапельное волокно для матов 56,16 14,11 0,12 17,26 4,57 0,44 7,34

Удельную поверхность сухих дисперсных наполнителей определяли с помощью прибора ПСХ-12. Их пуццоланическую активность оценивали по поглощению СаО из насыщенного раствора в течении 30 суток. Определение рН-среды гидратирующегося цемента с модификаторами и без них осуществляли потенциометрическим методом на милливольтметре рН-213 производства HANNA Instruments.

Для определения реологических свойств цементных суспензий, содержащих базальтовое волокно, в вязкопластичном состоянии использовали ротационный вискозиметр РВ-8 конструкции Волоровича М.П. Пластифицирующий эффект и водоредуцирующее действие добавок оценивалось по методике, разработанной на кафедре ТБКиВ Пензенского ГУ АС и по ГОСТ 30459-2003.

Фазовый состав новообразований цемента определяли на рентгеновском дифрактометре D8ADVANCE (фирма Bruker) и на модернизированной установке «ДЕРИВАТОГРАФ» Q1500D. Структуру цементного камня изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа РЭМ-100У, а также с помощью лабораторного поляризационного микроскопа «Axioskop» 40 Pol. Прочность на сжатие цементного камня, содержащего базальтовое волокно, определяли на образцах 20x20x20мм. Прочность при изгибе определяли на образцах-брусках 20x20x80мм.

Прочность на растяжение при раскалывании определяли в соответствии с ГОСТ 10180-90, на образцах-кубиках 20x20x20мм по формуле:

_ 2 • F _ F- разрушающая нагрузка на образец; А - площадь рабочего " ^ л • А ' сечения образца; у -масштабный коэффициент приведения к образцам базовых размера и формы.

Плотность тонкозернистого бетона определяли в соответствии с методиками ГОСТ 12730.0-78. Прочность при сжатии, изгибе определяли согласно

методике ГОСТ 10180-90.

Третья глава посвящена оценке стойкости базальтового волокна в цементной матрице, технологии его введения и влиянию на прочность цементного камня.

Применение конструкций из базальтофибретона целесообразно только при условии долговременного сохранения базальтового волокна в бетоне. В связи с этим было исследовано влияние взаимодействия базальтового волокна с насыщенным раствором гидроксида кальция (рН=12,15) и средой гидратирующе-гося портландцемента (рН=12,13). Установлено, что базальтовое рубленное моноволокно, предварительно выдержанное в первой агрессивной среде в течение 3 лет при 20°С и при 4 часовом кипячении в ней (что соответствует по данным Пащенко A.A. 10 годам нахождения в среде бетона) мало меняет свои армирующие свойства - прочность составов с испытанным волокном меньше прочности идентичных составов с исходным волокном не более чем на 10% (рис.1.). Прямые испытания прочности базальтового ровинга на разрыв после кипячения в насыщенном растворе извести (рис.2.) обнаружили снижение на 8%.

•» J2

К ^

I §10

§ 6

5 и м 4

ä

£ а о

о s ^

cL sx

еа

V

11,4 10,6 10,2

—

БВ

200

о

а

«160

щ

о, я 120

с.

(в 80

р. с

и

к g 40

>>

0

.............. ..... щ fffi» fgjg j 9

► —.......... ¡¡§¡¡¡1 1 i i M 1 1

Баз.ровинг, после кипячения в течение 4ч в растворе Са(ОН)2

Рис.2. Прочность жгутов базальтового волокна на растяжение при разрыве.

Исходный базальтовый ро-винг

.армиро- ЦК с БВ, ЦК, армир. ванный ис- выдержан- после его 4ч ходным БВ НОМ Згода в кипячения в Са(ОН)2 Са(ОН)2 ■ Рис.1. Прочность на растяжение при раскалывании ЦК, дисперсно-армированного БВ (3%) в возрасте 28сут. нормально-влажностных условий хранения.

Вводя в цементное вяжущее активные пуццолановые добавки: микрокремнезем МК-85 и Силином-ДБС, способные связывать образующийся Са(ОН)2, можно, очевидно, снизить опасность разрушения базальтового волокна в среде твердеющего цемента. Исходя из уравнения химической реакции извести с кремнеземом, установлена оптимальная дозировка добавки МК-85 в количестве 10% от массы цемента, необходимой для предотвращения выщелачивания оксида кремния из базальтового волокна.

Для оценки влияния базальтового волокна и микрокремнезема на структуру цементного камня исследован его фазовый (минералогический) состав.

Рентгенограммы продуктов гидратации ПЦ в 28сут. возрасте указывают на снижение активности пиков портландита Са(ОН)2 (4,93, 2,63, 1,93 А и др.) при введении базальтового волокна(4%) как на 1, так и 28 сутки в 1,16 и 1,26 раза, соответственно. При введении в состав МК-85(10%) базальтовое волокно не прояв-

ляет своей активности, что проявляется в идентичности пиков портландита составов, с МК-85 и с МК-85 плюс базальтовое волокно на 28 сутки нормальнов-лажностных условий хранения.

На микрофотографиях контактной зоны базальтового волокна с цементным камнем (рис.3) в возрасте 90 суток видно, что в составе, содержащем МК-85, поверхность волокна более гладкая, граничная зона довольно четкая в отличие от размытой граничной зоны базальтового волокна без присутствия МК-85. Таким образом, активный микрокремнезем, подавляя реакцию взаимодействия гидратной извести с БВ, сохраняет его поверхность и армирующее действие.

Рис. 3. Микрофотографии поверхности скола цементного камня (х2500) в возрасте 90 суток: а) - с 10% МК-85; б) - без добавления МК-85.

Известной технологической проблемой всех фибробетонов является трудность равномерного распределения волокон в объеме цементного теста и бетона. Стальная фибра образует так называемые «ежи», другие - агрегаты (или комки), состоящие из хаотически переплетенных волокон и частиц цемента.

Были опробованы различные способы введения базальтовой фибры в цементное тесто. Лучшим оказался способ предварительного сухого смешения цемента с волокном в мельнице: пружинной или шаровой. Как видно из кривых на рис.4, введение волокна в ЦТ порциями при перемешивании увеличивает во-допотребность ЦТ. Смешение-помол Ц с БВ вызывает эффект уменьшения во-допотребности ЦТ по сравнению с простым смешением.

£ 0,5

о я ю

и р>

н о с о

ч о Я

0,4

а

О 0,3 0,2

_______ 1

_1--А-г—^

Г ---^----- -о--- О ——V

0 12 3 4

1 "О" Порционное введение и простое смешение с ЦТ

2 -Ж—Смешение в шар.мельн. с мет.шарами

3 "О" Смешение в пружинной мельнице

5 6 7

Содержание волокна,%

Рис.4. Зависимость водопотребности цементного вяжущего от содержания БВ.

Вполне очевидно, что при смешении БВ, тем более, с помолом в мельнице, абразивность цементных зерен и других компонентов композиционного вяжущего будет вызывать не только разрушение комков, но и измельчение волокон, в первую очередь, по длине. При совместном помоле базальтового волокна (4%) с цементом и разными суперпластификаторами (рис.5) лучший результат показал состав с добавлением 1% МеШих 2651Б.Финишное время разрушения агрегатов БВ с Ц снизилось до 50с. Сохраняемость волокна составила 96%, меньше доля коротких волокон.

35

9-7мм 7-5мм 5-Змм 3-1мм 1-0,5мм

Длина (мм) и количество(шт) волокон после распределения

Рис.5. Распределение длины базальтовых волокон при смешении-помоле в присутствии различных суперпластификаторов.

Дисперсно-волокнистое армирование бетонов, естественно, должно вызывать повышение вязкости и снижение технологических свойств цементного теста.

Изменение его структурной вязкости в зависимости от напряжения сдвига и содержания БВ с суперпластификаторами представлено на рис.6. Кривые вязкости типичны для воднодисперсных систем коагуляционного типа, каковыми являются цементные композиции. С увеличением т в определенном интервале, наблюдается переход (снижение) вязкости неразрушенной структуры к вязкости разрушенной. При этом, в обоих случаях, введение базальтового волокна увеличивает вязкость в 2-3 раза, резко сдвигая интервал перехода в сторону больших напряжений сдвига. Суперпластификаторы С-3, Ме1тегЛ и МеШих сдвигают кривые влево-вниз, т.е. сильно снижают структурную вязкость цементного теста с БВ. Характерно, что только суперпластификатор МеШих 2651Р снижает вязкость разрушенной структуры цементного теста с фиброй ниже уровня исходного ЦТ, правда, при больших напряжениях сдвига.

и к

Iй

120 140 160

Напряжение сдвига т, Па Рис.6. Зависимость структурной вязкости (г|) модифицированного цементного теста от напряжения сдвига (т).

Однако, главная цель нашей работы - повышение прочности бетона с помощью базальтовой фибры. На рис.7-9 представлены концентрационные зависимости прочности ЦК при сжатии, изгибе, раскалывании.

Все кривые имеют экстремальный характер с максимумами прочности при 4-5% БВ; при этом роль вида и концентрации суперпластификатора очень существенна. Наилучшие результаты показал состав с 2% суперпластификатора Melflux и 5%БВ, как показано на рис.7-9. Упрочнение волокном пластифицированного цементного камня на сжатие составило 40%, но гораздо интереснее упрочнение при изгибе и раскалывании, которое составляет 180% в обоих случаях. Следует обратить внимание на упрочнение при «чистом» растяжении (раскалывании ЦК), которое в 4,5 раза превышает упрочнение при сжатии. И это логично, т.к. вклад волокна в прочность на растяжение в этом случае непосредственен, по сравнению с сопротивлением материала на сжатие. Превышение прочности ЦК с БВ и Melflux над прочностью исходного цементного камня составляет на сжатие 65%, на растяжение при изгибе и растяжение при раскалывании в 2 и 2,2 раза, соответственно.

180

«а К о о И

о £

4 5 6

базальтовое волокно, %

Рис.7. Прочность на сжатие пластифицированного ЦК (28 сут.), армированного базальтовым волокном.

О 1 2 3 4 5 6

базальтовое волокно, %

Рис.8. Прочность на изгиб пластифицированного ЦК (28 сут.), армированного базальтовым волокном. .

0 1 2 3 4 5 6

Базальтовое волокно,%

Рис.9. Прочность на растяжение при раскалывании пластифицированного ЦК (28 сут.), армированного базальтовым волокном.

Следующий резерв упрочнения вяжущего - тонкодисперсные активные наполнители: микрокремнезем МК-85 и Силином-ДБС. Положительное влияние этих минеральных добавок, видно на кинетических зависимостях прочности при сжатии и изгибе, представленных на рис. 10,11 в полулогарифмических координатах.

Лучшие результаты показывает композиционное вяжущее, содержащее 10% МК-85, 2% суперпластификатора МеШих и 5% БВ, по сравнению с композициями, наполненными Силином-ДБС. Нормативная, т.е. 28суточная, прочность равна 182МПа при сжатии, при изгибе 27,6МПа. Соотношение КизгЛ1сж=1:6, у исходного ПЦ 1:12.Характерно, что скорость набора прочности при изгибе выше, чем при сжатии, что хорошо согласуется с данными рис.7-9.

1 3 7 28 ! 3 7 28

Время, I Время, X

1 - исходный портландцемент

2-е добавлением 2% Ме1£ 10% МК-85

3-е добавлением 2% Ме1£ 10% Силином-ДБС, 5% БВ

4-е добавлением 2% МеН; 10% МК-85, 5% БВ

Рис.10. Кинетика роста прочности на сжатие (а) и изгиб (б) цементного камня, модифицированного активными наполнителями (МК-85 или Силином-ДБС) 10% , суперпластификатором МеШих 2651 и БВ 5%.

Таким образом, разработан состав и технология приготовления композиционного механоаоктивированного вяжущего с дисперсно-волокнистым модификатором, обладающего высокими показателями прочности при изгибе и сжатии.

В четвертой главе проведена оптимизация технологии получения высокопрочных тонкозернистых бетонов, армированных базальтовым волокном.

Как известно, роль гранулометрического состава заполнителя в формировании физико-механических свойств бетонов очень высока. Использовать при этом рекомендуется фракционированный песок с крупностью до 1,0мм. Одним из условий получения бетонов высокой прочности является минимальная пус-тотность и однородность его структуры, достигаемая исключением грубой зернистости и подбором соответствующих фракций.

При оптимизации зернового состава заполнителя тонкозернистого бетона был использован песок Камского месторождения, производства ПО «Нерудма-териалы» г.Казань, который был рассеян на четыре фракции: 1,25-0,63, 0,630,315, 0,315-0,14, 0,14-0,063. Путем регулирования их весового сротношения были получены составы с наибольшей плотностью, т.е. с максимальной упаковкой зерен (составы 6 и 11 табл.2).

Таблица 2 (начало)

Свойства фракционированных песков__

п/п Содержание фракций, % Плотность, кг/м3 Пустотность % Удельная по-верхн. по Ла-динс-кому, см2/г

1,25- 0,63- 0,315- 0,140,63 0,315 0,14 0,063 насып ная уплон виде насып ная уплотн виде

1 Исх. кварц, песок 33 37 24 6 1605 1775. 39,4 33 23,1

2 100 | - | - | - 1520 1680 46,4 40,3 19,80

Таблица 2 (продолжение) Свойства фракционированных песков_

п/п Содержание фракций, % Плотность, кг/м3 Пустотность % Удельная по- верхн. по Ладинс-кому, см2/г

1,250,63 0,630,315 0,315 -0,14 г 0,140,063 насып ная уплотн виде насып ная уплотн виде

3 - 100 - - 1550 1692 45,2 40,0 30,60

4 - - 100 - 1535 1737 46,0 38.4 79.20

5 - - - 100 1390 1641 51.3 41,8 158,40

6 70 - 10 20 1706 1906 39,6 32,0 49,50

7 60 - - 40 1694 1821 ' 40,0 31,3 59,40

8 60 10 10 20 1702 1835 38,4 30,9 55,44

9 60 - 20 20 1694 1812 40,0 31.6 59,40

10 60 10 30 - 1691 1846 40,0 34,3 39,60

11 60 - 10 30 1727 1953 38,8 30,1 6732

12 50 30 10 10 1691 1882 40,0 32,8 45,54

13 50 10 20 20 1718 1880 36,2 29,0 61.38

Обработка массива экспериментальных данных (из 47составов песка) методами регрессивного анализа с помощью программного комплекса МаШСас! выявила два оптимальных (расчетных) состава песка: по насыпной плотности и в уплотненном виде 1966 и 2170кг/м3, представленных в табл.3. Фактические значения плотности песков, составленных из 4х фракций, равны 1810 и 1910 кг/м3 соответственно (на 8,6 и 10% ниже).

Таблица 3

Оптимальная расчетная гранулометрия песка_

Насыпная В уплотненном виде

Содержание фракций, % Плотность, кг/м Содержание фракций, % Плотность, кг/м

1,25- 0,63- 0,315- 0,14- Расч. Факт. 1,25- 0,63- 0,315 - 0,14- Расч. Факт.

0,63 0,315 0,14 0,063 0,63 0,315 0,14 0,063

64,4 6,7 24,9 4 1966 1810 64,1 12.1 22.8 1 2170 1910

На исходном (природном), трехфракционных (6й и 11й) и расчетном (4хфракционном) составах были изготовлены тонкозернистые бетоны с соотно-

шением Ц:П=1:2 при почти равном расплыве конуса (табл.4).

Таблица 4

Свойства тонкозернистого бетона

№ п/п Фракционный состав песка В/Ц рас-плыв конуса, мм Прочность после 7 суток нормального твердения, МПа Прочность после 28 суток нормального твердения, . МПа

1,250,63 0,630,315 0,3150,14 0,140,063

при изгибе на сжатие при изгибе на сжатие

1 Не фракцион. 33 37 24 6 0,36 113 5,81 40,1 6,75 52,0

6 70 - 10 20 0,31 111 8,49 54.5 10.71 64,4

11 60 - 10 30 0,33 112 8,38 44,8 10,56 68,3

Расч 65 5 25 5 0,30 112 9,26 58,3 12,91 76,0

Прочность при изгибе песчаного бетона на расчетном составе песка по сравнению с нефракционированным возросла в 1,9раза, на сжатие в 1,5раза. На 15-20% она оказалась выше прочности бетонов на оптимальных составах песка 6 и 11.

В табл.5 представлены массовый и объемный расход каждой из четырех фракций песка расчетного состава и единичные объемы зерен этих фракций.

Таблица 5

_Фракционные показатели песка в тонкозернистом бетоне._

Фракция песка Содержание на 1м' тонкозернистого бетона, %/кг 15 Объем песка в 1м^ тонкозернистого бетона, % Усредненный объем единичного зерна, см3

1,25-0,63 65 / 923 35 4,3*10"4 см'

0,63-0,315 5/71 2,7 5,8*10"3 см'

0,315-0,14 25/355 13,4 0,6*10"1 см'

0,14-0,063 5/71 2,7 0,2*10"" см'

Исходя из этих данных, была построена идеализированная кубическая модель наиболее плотной упаковки зерен кварцевого песка с размером грани 1,35мм и расположения в ней базальтового волокна и произведен расчет количественного содержания его в объеме тонкозернистого бетона, совпадающего (с погрешностью 15%) с оптимальной дозировкой (4% от массы вяжущего), полученного из экспериментальных данных.

Далее были испытаны составы тонкозернистого бетона на оптимальном составе песчаного заполнителя, одинаковом соотношении Ц:П, добавке МК-85 - 10% от массы цемента и разных соотношениях БВ и гиперпластификатора МеШих, (табл.6). Прочностные показатели представлены на гистограммах Рис.12.

Таблица 6

Составы тонкозернистого бетона на фракционируемом заполнителе

Цемент, Кварц. МК-85, МеШих 2651Б, БВ,

№ п/п песок, % от массы II % от массы II % от массы Ц

кг/м3 кг/м3 кг/м3 кг/м3 кг/м3

1 710 1460 - - -

2 710 1460 10/71 1,0/7,1 ■ -'

3 710 1460 10/71 1,0/7,1 1%/7,1

4 710 1460 10/71 1,5/10,7 3% / 21,3

5 710 1460 10/71 1,5/10,7 4% / 28,4

6 710 1460 10/71 2,0 /14,2 5%/35,5

Дисперсное армирование увеличивает водопотребность, несмотря на увеличение доли гиперпластификатора (составы 3,4,5). Однако растут при этом и прочностные показатели, достигая максимальных значений при содержании БВ - 4% и МеШих — 1,5%. При изгибе она возрастает на 84%, при сжатии на 35%.

№ состава, п/п

Ш Кизг. 1Чсж. а ■ В/Ц

Рис 12. Прочностные показатели тонкозернистого базальтофибробетона.

Для изготовления тонкозернистого базальтофибробетона предложена двухстадийная (двухэтапная) технология. На первой стадии изготавливается механоактивированное композиционное вяжущее с базальтовой фиброй путем смешения-помола в мельнице (шаровой, вибрационной и др.) всех компонентов. Это сухое порошковое вяжущее может быть самостоятельным товарным продуктом. На второй стадии производится фракционированный заполнитель оптимальной гранулометрии (рассев - дозирование 4х фракций кварцевого песка) и его смешение с сухим композиционным вяжущим и водой затворения в обычном лопастном смесителе.

В пятой главе представлены результаты исследований эксплуатационных свойств модифицированного тонкозернистого базальтофибробетона и произведена его технико-экономическая оценка.

Изучено влияние базальтового волокна н; инейные деформации усадки тонкозернистого бетона. Получены кривые усадки тонкозернистого бетона с разным содержанием БВ (от 0 до 5%) в процессе нормального твердения до 40суток, Получены их математические зависимости при разных дозировках базальтового волокна. Кривые описываются уравнениями 3 и 4" степени. Наибольшее снижение усадки тонкозернистого фибробетона наблюдается при 5% БВ.

Изучены деформативные свойства, в частности зависимость модуля упругости базальтофибробетона от процентного содержания базальтового волокна. Установлено, что при оптимальной дозировке базальтового волокна, равной 4% от массы цемента призменная прочность возрастает на 88%. Коэффициент Пуассона возрастает с 0,21 до 0,42. Диаграммы «напряжение-деформации» при сжатии базальтофибробетона, полученные экспериментальным методом, свидетельствуют о существенном увеличении деформации и работы разрушения (с 2% до 8%). Это предопределяет высокую трещиностойкость и ударную прочность базальтофибробетона по сравнению с обычным бетоном и железобетоном (рис.13).

После обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов получена математическая зависимость, показывающая изменение модуля упругости бетона от дозировки базальтового волокна:

Еб =■ 2,5п3 - 21п2 + 64,5п + +420,4; где п - процентное содержание волокна от массы це-0 2 4 g 8 10 менга. Достоверность аппрок-деформации е, см-10"3 симации R2 = 0,9973.

. Рис.13. Диаграмма «деформация-напряжение» (с- Изготовлены опытные образец) тонкозернистого базальтофибробетона с разным цы надоконных перемычек из содержанием базальтового волокна. базальтофибробетона без сталь-

ной арматуры. Испытания показали, что при 3% базальтового волокна в бетоне, несущая способность этих изделий превосходит проектную в 1,5раза. Произведенные расчеты экономической эффективности замены стержневого армирования на дисперсное (базальтовым волокном) показали, что себестоимось готовых изделий на 26% ниже себестоимости 1м3 железобетонных.

Изготовление буроиньекционных свай усиления фундаментов, показало что использование мелкозернистого базальтофибробетона при их производстве позволяет снизить себестоимость до 19%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. С целью разработки особовысокопрочного тонкозернистого базальтофибробетона исследовано химическое взаимодействие базальтовых волокон с продуктами гидратации портландцемента путем 3 летней выдержки и кипячения в насыщенном растворе гидрата окиси кальция. Установлено, что прочность на разрыв моноволокна после эквивалентной 10 годам экспозиции в растворе Са(ОН)2 снижается на 8%, а его армирующее действие на цементный камень -на 10% ниже, чем исходного волокна.

2. Установлено, что введение в цементное вяжущее тонкодисперсных минеральных добавок - микрокремнезема МК-85 и Силинома-ДБС, активности которых в десятки раз выше активности базальтового волокна, позволяет снизить агрессивное влияние извести на базальтовое волокно и предотвратить его ослабление в матрице цементного камня.

3. Установлен оптимальный способ введения базальтового волокна в модифицированное цементное вяжущее путем кратковременного (50-60с) смешения всех компонентов (цемента, суперпластификатора, микрокремнезема и волокна) в мельнице, что обеспечивает не только равномерное распределение волокна в композиционном вяжущем, но и его механоактивацию.

4. Разработан оптимальный состав композиционного цементного вяжущего с коротким (до 9мм) и тонким (Юмкм) базальтовым волокном (5% от. массы цемента), пшерпластификатором Melflux 2651 (2%) и микрокремнеземом МК-85 (10%). Нормативная (28суточная) прочность на сжатие составляет 184МПа, а при изгибе 27МПа, что в 1,5 и 3,5раза, соответственно, выше прочности исход-

БВ 4%

ного портландцементного камня.

5. Экспериментальным и расчетным методами оптимизирован гранулометрический состав тонкозернистого кварцевого заполнителя, состоящего из четырех фракций (1,25-0,63; 0,63-0,315; 0,315-0,14; 0,14-0,063), имеющего наибольшую объемную плотность (1810 кг/м3) и минимальную пустотность 31,6%. Тонкозернистый бетон на заполнителе оптимального гранулометрического состава и немодифицированного цемента превосходит бетон на исходном нефрак-ционированном песке по прочности на сжатие в 1,5раза, на изгиб - в 1,9раза. Замена портландцемента ПЦ500Д0 на композиционное вяжущее с базальтовым волокном увеличивает прочность бетона на фракционированном заполнителе при сжатии в 1,5раза, при изгибе — в 2,2раза.

6. Предложена общая технологическая схема изготовления особовысоко-прочного базальтофибробетона, включающая отдельное приготовление сухой смеси активированного композиционного вяжущего с дисперсным волокном, фракционированного тонкозернистого заполнителя и финишное смешение этих двух смесевых компонентов (сухого вяжущего и заполнителя) с водой затворе-ния в лопастном смесителе.

7. Предложена топологическая модель распределения базальтового волокна в каркасе тонкозернистого бетона, с учетом максимальной упаковки зерен заполнителя в элементарной кубической ячейке. Произведен расчет количественного содержания волокон в объеме тонкозернистого бетона, совпадающего (с погрешностю 15%) с оптимальной дозировкой волокна (4% от массы вяжущего), полученной из экспериментальных данных.

8. Исследовано влияние базальтового волокна на технологические свойства тонкозернистого бетона с подобранной оптимальной гранулометрией заполнителя. Определены зависимости структурной вязкости систем с различными суперпластификаторами от напряжения сдвига. Установлено, что только гиперпластификатор МеШих снижает вязкость разрушенной структуры фиброце-ментной композиции, ниже уровня вязкости исходного цементного теста.

9. Установлено существенное влияние базальтовой фибры на деформационные показатели тонкозернистого бетона: линейную усадку при твердении, характер деформирования при нагружении (диаграмма ст-е), модуль упругости и кэффициент Пуассона. Кривые усадки, апроксимируемые уравнениями 4го порядка, указывают на ее снижение, которое при 5% базальтового волокна достигает 61%. Коэффициент Пуассона возрастает в 2 раза, модуль упругости увеличивается на 20%. Введение базальтового волокна не только повышает разрушающее напряжение, но и меняет характер деформирования бетона, многократно увеличивая долю псевдопластических деформаций при нагружении, и тем самым, работу разрушения, что. свойственно всем фиброцементным бетонам и ' что, в свою очередь предопределяет их высокую ударную прочность.

10. Из тонкозернистого базальтофибробетона изготовлена партия надоконных перемычек 2ПБ-25 (размерами 2460x120x140мм) серии 1.038.1-1в количестве 8шт. Натурные испытания перемычек показали увеличение несущей способности относительно нормативной в 1,5раза. Снижение себестоимости перемычек из базальтофибробетона по сравнению с железобетонными составило

26%. При изготовлении из базальтофибробетона 6 буроиньекционных свай усиления фундаментов жилого дома, за счет увеличения прочности на изгиб в 1,6 раза и прочности на сжатие на 60% было произведено сокращение расхода стальной арматуры на 45% и снижена себестоимость свай на 19%.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1) Боровских И. В., Морозов Н. М., Морозова Н. Н., Хозин В. Г. Комплексный модификатор для дорожных песчаных бетонов. // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: Материалы всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Под общей редакцией В. И. Калашникова, - Пенза: ПГУАС, 2006. - С.24-27.

2) Боровских И.В., Хозин В. Г., Морозова H.H. Физико-механические свойства цементного камня, армированного неметаллической фиброй.//Меж-дународный сборник научных трудов «Прогрессивные материалы и технологии в современном строительстве».-Новосибирск, 2006-2007. -С.94-97.

3) Боровских И.В., Морозов Н.М., Морозова H.H., Хозин В.Г. Высокопрочный базальтофибробетон для полов промышленных зданий с тяжелыми режимами эксплуатации // Международный сборник научных трудов «Прогрессивные материалы и технологии в современном строительстве». - Новосибирск, 2007-2008. -С. 102-104.

4) Боровских И.В., Морозов Н.М., Хозин В.Г. Оптимизация гранулометрического состава песка для получения высокопрочного тонкозернистого бетона // Известия КазГАСУ, 2008, №2. - С. 121-125.

5) И.В. Боровских, В.Г. Хозин. Высокопрочный тонкозернистый бетон, дисперсно-армированный коротковолокнистой базальтовой фиброй. // Инновационные технологии в проектировании и производстве изделий машиностроения (ИТМ-2008). Материалы III Международной научно-практической конференции. Казань, «Новое знание», 2008. - С.44-48.

6) Боровских И.В., Хозин В.Г. Исследование влияния способов введения базальтового короткорубленного волокна на прочностные характеристики мелкозернистого бетона. // Строительный комплекс России: Наука, образование, практика: Материалы Международной научно-практической конференции. -Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2008. - С.27-31.

7) Боровских И.В., Хозин В.Г. Особенности введения базальтового волокна в цементную матрицу // Материалы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве», Современные проблемы строительного материаловедения и технологии, т.1, книга 1 - Воронеж; ВГАСУ,2008-С.60-65.

8) И.В. Боровских, А.П. Васильев, А.Р. Рафагутдинов, В.Г. Хозин. Химическое взаимодействие базальтового волокна с продуктами гидратации цемента. // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: Материалы III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых учёных / Под общ. ред. В. И. Калашникова. - Пенза: ПГУАС, 2008. - С. 9-12.

9) Боровских И.В., Хозин В.Г. Изменение длины базальтовых волокон при получении композиционного вяжущего для высокопрочных базальтофиб-робетонов // Известия КазГАСУ, 2009,№2 - С. 234-238.

Корректура автора Подписано в печать 2.11.2009. Форм. 60x84 1/16. Печать ризографическая. Бумага тип №1. Печ. Л. 1,0. Тираж 100. Заказ

ПМО КГАСУ 420043, Казань, Зеленая, 1

ВВЕДЕНИЕ.

1. ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННЫЕ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ

БЕТОНЫ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Опыт применения фибробетонов в России и за рубежом.

1.2. Сравнение свойств фибробетонов различной структуры и состава.

1.3. Принципы получения высокопрочных дисперсно-армированных бетонов.

1.4. Выводы по главе.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ. МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЙ.

2.1. Характеристика исходных материалов.

2.2. Методы исследований, приборы и оборудование.

3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАПОЛНИТЕЛЕЙ И

ПЛАСТИФИКАТОРОВ В ЦЕМЕНТНЫХ СИСТЕМАХ

АРМИРОВАННЫХ БАЗАЛЬТОВЫМ ВОЛОКНОМ.

3.1. Химическое взаимодействие базальтового волокна с продуктами гидратации цемента.

3.2. Расчет потребности микрокремнезема для регулирования влияния продуктов гидратации на базальтовое волокно.

3.3. Особенности гидратации и формирования фазового состава цементного камня, армированного базальтовым волокном.

3.4. Граничная зона базальтового волокна с цементным камнем.

3.5. Технологические приемы введения волокна в цементное вяжущее.

3.6. Выбор пластификатора с учетом оптимальной процедуры введения базальтового волокна.

3.7. Кинетика твердения и свойства наполненного цементного вяжущего, армированного базальтовым волокном (базальтофиброцемента).

3.8. Выводы по главе.

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ

ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТОНКОЗЕРНИСТЫХ БЕТОНОВ,

АРМИРОВАННЫХ БАЗАЛЬТОВЫМ ВОЛОКНОМ.

4.1. Оптимизация гранулометрического состава песка для получения высокопрочного тонкозернистого бетона.

4.2. Топологическая модель структуры тонкозернистого базальтофибробетона.

4.3. Влияние базальтового волокна на технологические свойства тонкозернистого бетона с оптимальной гранулометрией заполнителя.

4.4. Физико-механические свойства высокопрочного тонкозернистого бетона, армированного базальтовым волокном.

4.5. Выводы по главе.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ УСАДКИ И КОНСТРУКЦИОННЫХ

СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННОГО ТОНКОЗЕРНИСТОГО БАЗАЛЬТОФИБРОБЕТОНА. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ.

5.1. Деформации влажностной усадки при твердении.

5.2. Деформативные свойства при механическом нагружении (диаграмма а-е, модуль упругости, коэффициент Пуассона).

5.3. Технико-экономическая оценка изготовления изделий из базальтофибробетона (производственные испытания).

5.4. Выводы по главе.

Актуальность работы.

Растущая потребность в высокопрочных бетонах обусловлена двумя факторами: во-первых, увеличением нагрузок на несущие и, особенно, пролетные конструкции высотных зданий, в которых тяжелый бетон классов В30-В50 уже не удовлетворяет конструктивным требованиям. К примеру, при возведении каркасов башен комплекса «Федерация», Москва-Сити, высотой 280 и 340м применялся бетон классов В80-90 общим объемом 86тыс.мЗ. Второй фактор -рост цен на все сырьевые материалы железобетона — выдвигает новый принцип бетонного строительства: «Экономить не цемент в бетоне, а бетон в конструкции». А это возможно только за счет уменьшения поперечных сечений несущих элементов, благодаря существенному росту прочности в них.

Однако применение высокопрочных бетонов влечет за собой ряд трудностей и рисков. Так, например, мелкозернистый бетон имеет недостаточную прочность на растяжение при изгибе, ее рост «отстает» от роста прочности на сжатие. К тому же высокопрочные бетоны требуют повышенного расхода цемента, что приводит к росту усадочных деформаций и внутренних напряжений, накоплению микродефектов, увеличивающих опасность хрупкого разрушения конструкций. Устранить эти недостатки высокопрочных бетонов можно с помощью фибры.

Чаще всего в цементных бетонах применяется стальная фибра длиной 24см, диаметром 0,7-1мм при коэффициентах армирования 2,5-4% от массы бетона. Это приводит к увеличению прочности на изгиб на 15-20% и снижению внутренних напряжений. Однако, потенциал дисперсного армирования полностью не реализуется, ввиду малой удельной поверхности стальной фибры, невысокой адгезии к ней цементного камня и недостаточной прочности самого бетона, приводящей к «продергиванию» фибр при его разрушении.

Вместе с тем, в нашей стране мало применяется базальтовая фибра. Из соотношения фибр различных типов в общем объеме бетонного производства [1], базальтовая попадает в раздел «другие типы фибры» с общим потреблением 9%. По прочности оно превосходит сталь, и обладает, за счет малого диаметра волокон (9-12мкм), гораздо большей удельной поверхностью сцепления с цементным камнем, чем стальное, имея с ним химическое сродство. При этом относительное удлинение при разрыве базальтовой фибры в два раза ниже, чем стальной, что позволяет ей более эффективно препятствовать образованию микротрещин в бетоне при нагружении.

Использование базальтовой, как впрочем и остальных типов фибры, в бетонах классов В30-50 приводит к незначительному эффекту дисперсного армирования. Как сказано выше, в рядовых тяжелых бетонах, эффект дисперсного армирования снижается за счет низкой прочности контактной зоны цементного камня с волокном. Также отрицательное влияние оказывает при этом крупный заполнитель, препятствующий равномерному распределению волокон в матрице бетона и созданию пространственного каркаса дисперсной арматуры. В связи с этим, дисперсное армирование базальтовым волокном эффективно применять в высокопрочных мелкозернистых бетонах.

В настоящее время по критерию прочности при сжатии бетоны предлагается разделить на 4 группы [2]:

I - рядовые бетоны с прочностью до 40 МПа;

II - высокопрочные бетоны (40-80 МПа);

III- особо высокопрочные бетоны (80-120 МПа);

IV - сверхвысокопрочные бетоны (более 120 МПа).

Получение особо- и сверхвысокопрочных бетонов возможно путем модифицирования цементного камня и повышения плотности упаковки мелкозернистого и тонкозернистого заполнителей. При этом дисперсное волокно должно быть распределено именно в тонкозернистой структуре бетона и эффективно взаимодействовать с цементным камнем для обеспечения высокой адгезии и прочности материала на растяжение и увеличения его трещиностойкости.

Сочетание тонкозернистых бетонов с дисперсным базальтовым волокном может создать основу для получения особовысокопрочных материалов и обеспечения высокой технико-экономической эффективности и конкурентоспособности конструкций на их основе.

Однако, для реализации этого нужны научно обоснованные составы и эффективные технологии получения высокопрочных тонкозернистых дисперсно-армированных базальтовым волокном бетонов. Требуются исследования взаимодействия базальтового волокна с цементной матрицей, теоретические и экспериментальные исследования структуры тонкозернистых дисперсно-армированных бетонов. Разработка методов расчета конструкций получаемых из этого материала.

Цель работы. Разработка составов и технологии получения особовысокопрочных тонкозернистых цементных бетонов, дисперсно-армированных базальтовым волокном.

Для ее достижения были поставлены следующие задачи:

1. изучить химическую стойкость базальтового волокна в щелочной среде гидратирующегося портландцемента, установить влияние на нее активных пуццолановых добавок и различных пластификаторов;

2. разработать оптимальный технологический способ введения в цементную матрицу базальтового волокна и оценить его влияние на реологические свойства цементного теста и физико-механические свойства цементного камня;

3. обосновать и выявить эффективность фракционирования заполнителя в тонкозернистом бетоне;

4. предложить топологическую модель структуры тонкозернистого бетона с оптимальной степенью дисперсного армирования коротким базальтовым волокном.;

5. оптимизировать составы тонкозернистых смесей, содержащих базальтовую фибру, позволяющих достичь максимальных физико-механических свойств, предъявляемых к особовысокопрочным бетонам.

Научная новизна.

1. Установлена высокая эффективность применения короткого (до 9 мм) тонкого (ФЮмкм) базальтового моноволокна в качестве дисперсно -армирующего компонента особовысокопрочных тонкозернистых цементных бетонов (класса В90 и выше), обеспечивающего высокую прочностью на изгиб и растяжение;

2. Выявлен характер химического взаимодействия базальтового волокна с раствором Са(ОН)2 гидратирующего цемента и степень его влияния на прочность при разрыве (снижение на 8% за Юлет). Установлена возможность ослабления и предотвращения негативного влияния гидратной извести на прочность базальтового волокна путем введения тонкодисперсного микрокремнезема, химическая активность которого в десятки раз выше;

3. Выявлены закономерности и количественные зависимости снижения длины волокна при его совместном смешении-помоле с портландцементом и суперпластификаторами при изготовлении композиционного вяжущего. Установлено положительное влияние различных пластификаторов на сохраняемость волокна при этом процессе;

4. Предложена топологическая модель распределения базальтового волокна в каркасе тонкозернистого бетона. С учетом максимальной упаковки зерен заполнителя в элементарной кубической ячейке, произведен расчет количественного содержания волокон в объеме тонкозернистого бетона, совпадающего (с погрешностью 15%) с оптимальной дозировкой волокна (4% от массы вяжущего), полученной из экспериментальных данных.

Практическая значимость работы:

1. Разработаны составы и технология приготовления особовысокопрочных базальтофибробетонов с применением короткого волокна из рубленного ровинга, отличающихся высокой прочностью на изгиб и растяжение (отношение Rrar:R«K=l:4; RpacK:Rc-,K=l:5;) с хорошими технологическими свойствами;

2. Установлены зависимости деформационных свойств базальтофибро-бетона от содержания волокна (модуль упругости, коэффициент Пуассона, призменная прочность), позволяющие проектировать составы для несущих конструкций;

3. Опытно-промышленные испытания базальтофибробетона при изготовлении перемычек без стержневого армирования и буроиньекционных свай показали высокую техническую и экономическую эффективность его применения.

Достоверность результатов экспериментальных исследований и выводов обеспечена:

1. соответствием полученных результатов с общими положениями физико-химии и структурообразования цементных композиций;

2. использованием поверенного испытательного оборудования при испытании материалов и современных методов исследования структуры и свойств цементного камня (РФА, ДТА, растровая электронная микроскопия, потенциометрия) и статистической обработкой результатов измерений. Корреляцией результатов, полученных разными методами.

Внедрение результатов.

Полученные в ходе исследований составы тонкозернистого базальтофибробетона использованы: при изготовлении буроиньекционных свай усиления фундаментов жилого дома в г.Казань; при изготовлении надоконных брусковых перемычек без стержневого армирования сталью.

Апробация работы.

Представленные в диссертации результаты исследований докладывались на: ежегодных республиканских научных конференциях Казанского государственного архитектурно-строительного университета (2005-2009 г.г.), конференции «Региональные аспекты стратегии развития транспорта» (Казань, 2006г.), Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых

Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (Пенза, 2006г), III Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в проектировании и производстве изделий машиностроения» ИТМ-2008 (Казань, 2008г), Международной научно-практической конференции «Строительный комплекс России: Наука, образование, практика» (Улан-Удэ, 2008г), Международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве», (Воронеж, 2008).

Публикации.

Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 9 научных публикациях (в том числе в журналах по списку ВАК РФ - 2 статьи).

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка используемых источников из 180 наименований и 2 приложений. Содержит 163 страницы машинописного текста, в том числе 62 рисунка, 32 таблицы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. С целью разработки особовысокопрочного тонкозернистого базальтофибробетона исследовано химическое взаимодействие базальтовых волокон с продуктами гидратации портландцемента путем 3 летней выдержки и кипячения в насыщенном растворе гидрата окиси кальция. Установлено, что прочность на разрыв моноволокна после эквивалентной 10 годам экспозиции в растворе Са(ОН)2 снижается на 8%, а его армирующее действие на цементный камень - на 10% ниже, чем исходного волокна.

2. Установлено, что введение в цементное вяжущее тонкодисперсных минеральных добавок - микрокремнезема МК-85. и Силинома-ДБС, активности которых в десятки раз выше активности базальтового волокна, позволяет снизить агрессивное влияние извести на базальтовое волокно и предотвратить его ослабление в матрице -цементного камня.

3. Установлен оптимальный способ введения базальтового волокна в цементное вяжущее путем кратковременного (50-60с) смешения всех компонентов (цемента, суперпластификатора, микрокремнезема и волокна) в мельнице, что обеспечивает не только равномерное распределение волокна в композиционном вяжущем, но и его механоактивацию.

4. Разработан оптимальный состав композиционного цементного вяжущего с коротким (до 9мм) и тонким (Юмкм) базальтовым волокном (5% от массы цемента), гиперпластификатором Melflux 2651 (2%) и микрокремнеземом МК-85 (10%). Нормативная (28сут) прочность на сжатие составляет 184МПа, а при изгибе 27МПа, что в 1,5 и 3,5раза выше прочности исходного портландцемента.

5. Экспериментальным и расчетным методами оптимизирован гранулометрический состав тонкозернистого кварцевого заполнителя, состоящего из четырех фракций (1,25-0,63; 0,63-0,315; 0,315-0,14; 0,140,063), имеющего наибольшую объемную плотность (1810 кг/м) и пустотность 31,6%. Тонкозернистый бетон на заполнителе оптимального гранулометрического состава и немодифицированного цемента превосходит бетон на исходном немодифицированном песке по прочности на сжатие в 1,5раза, на изгиб — в 1,9раза. Замена портландцемента ПЦ500Д0 на композиционное вяжущее с базальтовым волокном увеличивает прочность бетона на фракционированном заполнителе при сжатии в 1,5раза, при изгибе - в 2,2раза.

6. Предложена общая технологическая схема приготовления ' особовысокопрочного базальтофибробетона, включающая отдельное приготовление сухой смеси активированного композиционного вяжущего с дисперсным волокном, фракционированного тонкозернистого заполнителя и финишное смешение этих двух смесевых компонентов (сухого вяжущего и заполнителя) с водой затворения в лопастном смесителе.

7. Предложена топологическая модель распределения базальтового волокна в каркасе тонкозернистого бетона. С учетом максимальной упаковки зерен заполнителя в элементарной кубической ячейке, произведен расчет количественного содержания волокон в объеме тонкозернистого бетона, совпадающего (с погрешностю 15%) с оптимальной дозировкой волокна (4% от массы вяжущего), полученной из экспериментальных данных.

8. Исследовано влияние базальтового волокна на технологические свойства тонкозернистого бетона с подобранной оптимальной гранулометрией заполнителя. Определены зависимости структурной вязкости систем с различными суперпластификаторами от напряжения сдвига. Установлено, что только гиперпластификатор Melflux 2651F снижает вязкость разрушенной структуры фиброцементной композиции ниже уровня вязкости исходного цементного теста.

9. Установлено существенное влияние базальтовой фибры на деформационные показатели тонкозернистого бетона: линейную усадку при твердении, характер деформирования при нагружении (диаграмма а-с), модуль упругости и кэффициент Пуассона. Кривые усадки, апроксимруемые уравнениями 4го порядка, указывают на ее снижение, которое при 5% базальтового волокна достигает 61%. Коэффициент Пуассона возрастает в 2 раза, модуль упругости увеличивается на 20%.

Дисперсное армирование базальтовым волокном не только повышает разрушающее напряжение, но и меняет характер деформирования бетона, многократно увеличивая долю псевдопластических деформаций при нагружении, и тем самым, работу разрушения, что свойственно всем фиброцементным бетонам и что, в свою очередь, предопределяет их высокую ударную прочность.

10. Из тонкозернистого базальтофибробетона изготовлена партия надоконных перемычек 2ПБ-25 (размерами 2460x120x140мм) серии 1.038.11в количестве 8шт. Натурные испытания перемычек показали увеличение несущей способности относительно нормативной в 1,5раза. Снижение себестоимости перемычек из базальтофибробетона по сравнению с железобетонными составило 26%. При изготовлении из базальтофибробетона 6 буроиньекционных свай усиления фундаментов жилого дома, за счет увеличения прочности на изгиб в 1,6 раза и прочности на сжатие на 60% было произведено сокращение расхода стальной арматуры на 45% и снижена себестоимость свай на 19%.

1. Цементы, бетоны, строительные растворы и сухие смеси. Часть I: Справ. / В.В. Бабков, Ю.М. Баженов, А.А. Быкова и др. / Под ред. П.Г. Комохова С.-Пб.: НПО «Профессионал», 2007. - 804 с.

2. Баженов Ю.М. Новому веку — новые эффективные материалы и технологии // Строительные материалы, оборудование и технологии ХХ1в.-2001.-№1.-С. 12-13.

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

4. Баженов Ю.М. Технология бетона.-М.: Изд-воАСВ, 2002.-500 с.

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

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

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

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

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

10. Михайлов В.В., Беликов В.А. Перспективы применения конструкций из высокопрочных бетонов // Бетон и железобетон. 1982. - }к5. - С. 7-8.

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

12. Михайлов К.В. Взгляд на будущее бетона и железобетона // Бетон и железобетон. 1995. - №6. - С. 2-5.

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

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

15. Баженов Ю.М. Повышение эффективности и экономичности технологии бетонов // Бетон и железобетон. 1988. - №9. - С. 14-16.

16. Баженов Ю.М. Бетоны новышенной долговечности // Строительные материалы. 1999. - №7-8. - С. 21-22.

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

18. Каприелов С.С, Шеренфельд А.В., Батраков А.В. Модифицированные бетоны нового поколения: реальность и перспектива // Бетон и железобетон. 1996. - №6. - С. 6-10.

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

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

21. Сталефибробетон и конструкции из него. Серия «Строительные материалы» Вып. 7 ВНИИНТПИ. М., 1990.

22. Стеклофибробетон и конструкции из него. Серия «Строительные материалы». Вып.5. ВНИИНТПИ.

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

24. Schmidt M. Bornemann R. Moglichkeiten und Grencen von Hochfestem Beton.//Proc. 14, ibausil, 2000, Bd. 1, s 1083-1091.

25. Лесовик P.B., Топчиев А.И., Агеева M.C. и др. Пути повышения эффективности мелкозернистого бетона // Строительные материалы, оборудование и технологии ХХ1в.-2007.-№7.-С. 16-18.

26. Волков И.В. Фибробетонные конструкции // Обз. инф. Серия «Строительные конструкции». Вып. 2. М.: ВНИИИС Госстроя СССР, 1988. -18 с.

27. Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве // Строительные материалы. 2004. - №6. - С. 12-13.

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

29. С Bail and A. Grim. Portland cement compositions reinforced with non-round filaments / US Patent No. 3. - 650, 785 (1972).

30. Хун Д.Л. Свойства бетонов, содержащих микрокремнезём и углеродное волокно, обработанное силанами // Экспесс-информация. Вып.№1, 2001.-C.33-37.

31. BCH 56-97 «Проектирование и основные положения технологий производства фибробетонных конструкций». М., 1997

32. Рахимов Р.З. Фибробетон строительный материал XXI века // «Экспозиция» 2 б (54). Бетон и сухие смеси. 2008, февраль.

33. Маилян P.JL, Маилян JI.P., Осинов К.М. и др. Рекомендации по проектированию железобетонных конструкций из керамзитобетона с фибровым армированием базальтовым волокном. Ростов н/Дону, 1996. -14с.

34. Малинина JI.A., Королев К.М., Рыбасов В.Н. Опыт изготовления изделий из фибробетона в СССР и за рубежом: Обзор ВЕИИЭСМ. М.,1981.-35 С.

35. Маилян P.JL, Аль-Хужейри Халед, Польской П.П. Влияние фибрового армирования на трещиностойкость наклонных сечений керамзитожелезобетонных изгибаемых элементов // Новые исследования бетона и железобетона Ростов н/Д, 1997. - С. 3-7.

36. Bindiganavile V., Banthia N. / Impact response of ultra-high-strength fiber-reinforced cement composite. // ACI Materials Journal. 2002. - Vol. 99, №6.-P. 543-548.,37

37. Stroeven P. Structural modelling of plain and fibre-reinforced concrete //Composites. 1982. - vol. 13. - №2. - P. 129-139.

38. Selvadurai A.P.S. The opening of an elastically bridges penny shaped flaw in a fibre reinforced composite by concentrated surfase loads // Wiss. Z., 1982.-№2.-P. 187-190.

39. J.N.Kar and A.K.Pal, Proc. ASCE J. Struct. Div. 98(5), 1053 (1972).

40. К. Kobayashi and R. Cho, Mechanics of Concrete with Randomly Oriented Short Steel Fibres // Proceedings of the 2nd International Conference on the Mechanical Behaviour of Materials. Boston, - P. 1938— 1942.

41. B. A. Kyrlov and V. P. Trambovetsky. Investigation of Fibre-Reinforced Materials in the USSR. // Paper 8.5, RILEM Symposium on Fibre-Reinforced Cement and Concrete. London, Ed. A.M. Neville, 1975. - P. 419-424.

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

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

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

45. Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве // Строительные материалы 2004. - №6. - С. 13-15

46. Рабинович Ф.Н. Бетоны, дисперсно-армированные волокнами: Обзор ВПИИЭСМ. М., 1976. - 73 с.

47. Холистер Г.С., Томас К. Материалы упрочненные волокнами. Пер. с англ. /Под ред. B.C. Ивановой. -М.: Металлургия, 1969. 167.С.

48. Рабинович Ф.Н. Бетоны, дисперсно-армированные волокнами: Обзор ВПИИЭСМ. М., 1976. - 73 с.

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

50. Волков И.В. Фибробетон состояние и переспективы применения в строительных конструкциях // Строительные материалы, оборудование и технологии ХХ1в.-2005.-№4.-С. 24-25

51. Бабков В.В., Аминов Ш.Х., Струговец И.Б., Недосеко И.В., Мохов В.Н., Дистанов Р.Ш. Сталефибробетонные конструкции в автодорожномстроительстве Республики Башкортостан // Строительные материалы. 2006. №3. С50-53.

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

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

54. Курбатов Л.Г., Рабинович Ф.Н. Об эффективности бетонов, армированных стальными фибрами. // Бетон и железобетон. 1980. - № 3. -С.6-7.

55. Патент на изобретение № 2303022. Способ изготовления фиброцементных композиций / Сахибгареев P.P., Бабков В.В., Комохов П.Г., Кабанец В.В., Мохов В.Н., Терехов И.Г., Салов а.С. Опубл. В Б.И., 2007, №20.

56. Сычева Л.И., Воловик А.В. Материалы, армированные волокном / Перевод изд.: Fibrereinforced materials. М.: Стройиздат, 1982. - 180 с.

57. Маилян Л.Р., Шилов Ал.В., Джаварбек Н. Влияние фибрового армирования базальтовым волокном на свойства легкого и тяжелого бетонов // Новые исследования бетона и железобетона. Ростов н/Д, 1997. - С. 7-12.

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

59. Леонтьев В.Н., Приходько В.А., Андреев В.А. О возможности использования углеродных волокнистых материалов для армирования бетонов // Строительные материалы. 1991. - №10. - С. 27-28.

60. Hannat D.J. Fibre cement and concrete. Dep. Civil. Eng. University Surrey. N.Y., 1988. 280p.

61. Маилян Л.Р., Шилов A.B. Изгибаемые керамзито-фиброжелезобетонные элементы на грубом базальтовом волокне. Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2001. - 174 с.

62. Пащенко А.А., Сербии В.П. Армирование цементного камня минеральным волокном. Киев: УкрНИИНТИ, 1970 - 45 с.

63. Baston G.B. State the - Art Report on Fiber Reinforced Concrete. // Reported by АСУ Committee 544. "ACY Journal". 1993.-70, №11. -Р.729-744/

64. GRC Architectural Components // Prospect the Glassfibre Reinforced Cement Association. Buchingham Row. - Wigan WN1, 1XL, UK. - 8p/

65. Application of NEG ARG Fibre. GRC-CGC Composite Panels for Research Institute in Japan // Prospect Nippon Electric Glass. 1993. - Ref. №010.-4p.

66. Рабинович Ф.Н. Прогнозирование изменений во времени прочности стеклофиброцементных композитов // Стекло и керамика. 2003. №2 - С.32-38.

67. Рабинович Ф.Н., Зуева В.Н., Макеева Л.В. Устойчивочть базальтовых волокон в среде гидратирующихся цементов // Стекло и керамика. 2001. -№12 С.29-32.

68. Пащенко А.А. Сербии В.П. Пасласская А.П. и др. Армирование неорганических вяжущих веществ минеральными волокнами. -М.:Стройиздат. 1988.-201с.

69. Гофштейн Ф.А. Стальная фибра из отходов // Бетон и железобетон. 1987.-№ 6. - С. 26-27.

70. Василик П.Г., Голубев И.В. Применение волокон в сухих строительных смесях // Строительные материалы. 2002. - №2. - С. 26-27.76. . Крылов Б.А. Фибробетон и его применение в строительстве М.: Стройиздат, 1979. - 173 с.

71. А.В. Бучкин, В.Ф. Степанова. Цементные композиции повышенной коррозионной стойкости, армированные базальтовыми волокнами // Строительные материалы. 2006. — №7 С. 12-16/

72. Рабинович Ф.Н. Оптимальные параметры дисперсного армирования фибробетонных конструкций // Транспортное строительство- 1998.-№8.-с.20-23.

73. Рабинович Ф.Н. Некоторые вопросы дисперсного армирования бетонных материалов стекловолокном // Дисперсно-армированные бетоны и конструкции из них: Тезисы докл. Республ. совещан. Рига, 1975. - С. 68-72.

74. Рабинович Ф.Н. Об уровнях дисперсности армирования бетонов // Строительство и архитектура: Изв. вузов. -1981.-№11.-С. 30-36.

75. Садыковская JI.H. Зависимость прочности сцепления асбеста с цементным камнем от длины волокна // Влияние технологических факторов на свойства асбестоцемента: Труды НИИАСБЕСТЦЕМЕНТ Вып. 29. -1973 .-С. 168-175.

76. Рабинович Ф.Н. Еткин Н.В. Перспективы освоения производства базальтовых волокон на базе Норильского горно-металлургического комбината// Строительные материалы.- 1997.-№8-С.6-7.

77. Михеев Н.М., Талантова К.В. К вопросу о классификации стальных фибр для дисперсного армирования бетонов // Бетон и железобетон.-2003.-№2.-С.9-11.

78. Слагаев В.И. Тонкостенные архитектурные формы повышенной прочности из стеклофибробетона // Строительные материалы.-2003.-№6.-С.26-27.

79. В.Н. Моргун, Б.В. Талпа. Влияние вида дисперсной арматуры на свойства пенобетонов // Строительные материалы.-2008.- №6.-С.18-19.

80. Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве // Строительные материалы.-2005.-№6.-С. 27-29.

81. Баженов Ю.М., Мохов В.Н., Бабков В.В. количественная характеристика ударной выносливости цементных бетонов // Бетон и железобетон. 2006. №1. С.2-5.

82. Прасолов Е.Я., Сопильняк А.В., Клименко Е.В. Количественная оценка ползучести сталефибробетона // Работоспособность строительных материалов при воздействии различных эксплуатационных факторов: Межвузовский сборник. Казань: КИСИ, 1988. - С. 52-53.

83. Schmidt M. 50 Jahre Entwicklung bei Zement, Zusatzmittel und Beton. Schriftenreihe Baustoffe. / M. Schmidt Centrum Baustoffe und Materialprufund.-2003. -Н.2,- P. 189-198.

84. У. Шнайдер, И. Хорват Свойства ультравысокопрочного бетона. Часть1 // Строительные материалы, оборудование и технологии ХХ1в.-2007.-№12.-С.36-37.

85. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1986.-464С.

86. Волженский А.В. Влияние концентрации вяжущих на их прочность и деформативность при твердении // Бетон и железобетон. -1986. JS24. -С.11-12.

87. Моргун JT.B. Анализ закономерностей формирования оптимальных структур дисперсноармированных бетонов// Изв. Вузов. Строительство, 2003.-№8.-С. 58-60.

88. Мчедлов-Петросян О.П., Никонова Н.С. Создание теории самоармирования цементного камня /Тимашев В.В. Избранные труды. Синтез и гидратация вяжущих материалов. М.: Наука, 1986. - С. 318-321.

89. Щуров А.Ф. Дисперсная структура и прочность гидросиликатов кальция // Гидросиликаты кальция и их применение: Тез. докл. Всесоюзн. сем.-Каунас, 1980.-С. 159-161.

90. Peled A., Cyr M.F., Shah S.P. High content of fly ash (class F) extruded cementations composites. // ACI Materials Journal. 2000. - Vol. 97, -}k5. - P. 509-517,ill.stabl.-Bibliogr.:14ref.

91. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика -М.: Стройиздат, 1998. -768 с.

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

93. У. Шнайдер, И. Хорват. Свойства ультравысокопрочного бетона. Часть2 // Строительные материалы, оборудование и технологии ХХ1в.-2008.-№1.-С.35-37.

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

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

96. Клаус Холыпемахер, Франк Ден. Технология и исследования производства ультравысокопрочного бетона UHFB // Международное бетонное производство. 2004. №3. С. 28-34.

97. Морозов Н.М. Дорожные песчаные бетоны, уплотняемые методом зонного нагнетания // Автореф.к.т.н. Казань, 2007.- 18с.

98. Ахвердов И. Н. Теоретические основы бетоноведения. Минск: Высшая школа, 1991. - 390 с.

99. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, 1981.464 с.

100. Адылходжаев А.И., Соломатов В.И. Основы интенсивной раздельной технологии бетона. Ташкент: ФАН Академии наук Республики Узбекистан, 1993.-213 с.

101. Бабаев Ш.Т. Особенности технологии получения и исследования свойства высокопрочного бетона с добавками суперпластификатора: Авто-реф. дис. канд. техн. наук. М., 1980. - 21 с.

102. Ахвердов И.Н. Высокопрочный бетон. М.: Госстройиздат, 1961.162с.

103. By Э. Прочность и разрушение композитов // Композиционные материалы: В 8 т. / Т. 5. Разрушение и усталость: Ред. Браутман JI. М.: Мир, 1978.-С. 206-266.

104. Демьянова B.C., Калашников В.И. Быстротвердеющие высокопрочные бетоны с органоминеральными модификаторами // Пенза: ПГУАС, 2003.-195 с.

105. Батраков В.Г. Теория и перспективные паправления развития работ в области модифицирования цементных систем // Цемент и его применение. -М., 1999.-№11-12.-С. 14-19.

106. Батраков В.Г., Каприелов С.С., Иванов Ф.Н., Шейнфельд А.В. Оценка ультрадисперсных отходов металлургических производств как добавок в бетон // Бетон и железобетон. 1990. - № 12. - С. 15-17.

107. Каприелов С.С, Шейфельд А.В. Влияние состава органоминеральных модификаторов бетона серии. «МБ» на их эффективность // Бетон и железобетон. №5. - С 11-15.

108. Каприелов С.С, Шейнфельд А.В., Батраков В.Г. Комплексный модификатор бетона марки МБ-01 // Бетон и железобетон. -1997. № 5. -С.38-41.

109. Комохов П.Г., Грызлов B.C. и др. Оценка модификации бетона на макро- и микроуровне // Общие проблемы и решения теории и практики строительного материаловедения / Доклад к Международной конференции. 4.1. Казань: КГАСА, 1996.-С. 14-18.

110. Селяев В.П., Коротин А.И., Терешкин А.П. Эффективная добавка в портландцементные композиции // Современные проблемы строительного материаловедения / Шестые Академические чтения РААСН. Иваново, 2000. -С. 417-418.

111. Соломатов В.И. Проблемы современного строительного материаловедения // Общие проблемы и решения теории и практики строительного материаловедения / Докл. к Международной конференции. -Казань: КГАСА. Ч. 1., 1996.-СЗ-9.

112. Соломатов В.И., Кузьменко В.Д. Роль минерального наполнителя в твердении композиций на основе цементных вяжущих /Композиционныестроительные материалы с использованием отходов промышленности. -Пенза: ПДПТП, 1988. С. 15-17.

113. Батраков В.Г. Суперпластификаторы исследование и опыт применения // Применение химических добавок в технологии бетона // МДНТП. - М.: Знание, 1980. - С . 29-36.

114. Батраков В.Г., Иванов Ф.М., Силина Е.С. Применение суперпластификаторов в бетоне // Строительные материалы и изделия: Реф инф. (ВНИИС). М., 1988. - Вып.2. Сер.7. - 59 с.

115. Величко Е.Г. Повышение эффективности использования минеральных модификаторов, путем оптимизации дисперсного состава бетона. Автореф. дис. д-ра техн. наук. -М., 1988. -23 с.

116. Власов В.К. Закономерности оптимизации состава бетона с дисперсными минеральными добавками // Бетон и железобетон. 1993. - №4. -С. 10-12.

117. Демьянова B.C., Миненко Е.Ю. Усадка бетона с органоминеральными добавками//Строй-инфо. 2003. - № 13.

118. Соломатов В.И. Проблемы современного строительного материаловедения // Общие проблемы и решения теории и практики строительного материаловедения / Докл. к Международной конференции. -Казань: КГАСА. Ч.1., 1996.-СЗ-9.

119. Батраков В.Г., Шурань Р. Применение химических добавок в бетоне//ВНИИХМ. М., 1982.-С. 15-16.

120. Буркасов Б.В. Бетоны, наполненные модифицированными шлаками: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1996. - 20 с.

121. Довжик В.Г., Тарасов В.Н. Стойкость бетонов на основе тонкомолотых многокомпонентных вяжущих // Бетон и железобетон. 1992. - №7. - С. 24-27.

122. Каприелов С.С, Шейнфельд А.В., Кривобородов Ю.Р. Влияние структуры цементного камня с добавками микрокремнезема исуперпластификатора на свойства бетона // Бетон и железобетон. 1992. - №7 - С 4-6.

123. Ратинов В.Б., Розенберг Г.И. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1989.-207 с.

124. Хозин В.Г., Сальников А.В., Морозова Н.Н. Влияние комплексной химической добавки на формирование прочности бетона // Пятые Академические чтения РААСН. Воронеж. - С. 506-508.

125. Батраков В.Г. Модификаторы бетона новые возможности // Материалы I Всероссийской конференции по бетону и железобетону. - М., 2001.-С. 184-197.

126. Комар А.А., Бабаев Ш.Т. Комплексные добавки для высокопрочного бетона // Бетон и железобетон. -1981.-Х2 9.-С.16-17.

127. Комар А.А. Высокопрочные бетоны с комплексными добавками: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1981. - 21 с.

128. Ольгинский А.Г. Пылеватые минеральные добавки к цементным бетонам. // Строительные материалы и конструкции, 1990. - №3. -18 с.

129. Селяев В.П., Куприяшкина Л.И., Фролкина О.В. Изменение структурных параметров цементных композиций путем введения наполнителей // Современные проблемы строительного материаловедения / Шестые Академические чтения РААСИ. Иваново, 2000. С. 419-423.

130. Каприелов С.С. Научные основы модифицирования бетонов ультрадисперсными материалами: Дис. д-ра техн. наук. -М., 1995.-41 с.

131. Каприелов С.С, Похлебкина Н.Ю. и др. Свойства бетонов с добавкой ультрадисперсных отходов ферросплавного производства // Химические добавки для бетонов. М.: НИИЖБ, 1987. - С 34-38.

132. Каримов И.Ш. Тонко дисперсные минеральные нанолнители в составах цементных композиций: Автореф. дис. канд. техн. наук. СПб., 1996. -26с.

133. Погорелов СИ. Повышение долговечности сталефибробетонов путем использования шлаковых цементов // Работоспособность строительных материалов при воздействии различных эксплуатационных факторов: Межвузовский сборник. Казань: КХТИ, 1988. - С. 99-101.

134. Соломатов В.И., Адылходжаев А.И., Салихов Б.Г. Цементные бетоны с наполнителями из отходов производства // Пути ресурсосбережения в производстве строительных материалов и изделий. Пенза: ПДНТП, - 1989. - С. 22-24.

135. Иванов Ф.М., Савина Ю.А., Горбунов В.Н. и др. Эффективные разжижители бетонных смесей // Бетон и железобетон. 1977. - №7. -С. 11- 12.

136. Комохов П.Г. Шангина П.Н. Модифицированный цементный бетон, его структура и свойства // Цемент. 2002. - №1-2. - С. 43-46.

137. Sengul 0., Tasdemir С, Tasdemir М.А. Influence of aggregate type on mechanical behavior of normal- and high-strength concrete.//ACI Materials Journal. 2002. - Vol. 99, №6. - P.528-533.

138. Schmidt M. Moglichkeiten und Grenzen von Hoch- und Ultra -Hochfestembeton / M. Schmidt, R. Bomeman // Proc. 124 IBAUSIL.- 2007.Bd. 1,-P.1083-1091.

139. Калашников В.И., Демьянова B.C., Борисов А. А. Классификационная оценка цементов в присутствии суперпластификаторовдля высокопрочных бетонов // Известия Вузов. Строительство. М., 1999. -№ 1, - с. 39-41.

140. Демьянова B.C., Калашников В.И., Борисов А.А. Бетоны классов В 80-100 на основе рядового портландцемента с добавками тонкомолотого наполнителя и их экономическая оценка // Известия высших учебных заведений. М.: Строительство, 1998. №9. - С. 33-35.

141. Калашников В.И., Демьянова B.C., Миненко Е.Ю. Методологические и технологические аспекты получения и применения высокодисперсных наполнителей бетонов // Строительные материалы. 2004. №3. - С. 5-7.

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

143. Бабаев Ш.Т., Сытник Н.И., Долгополов Н.Н., Башлыков Н.Ф. Высокопрочный бетон // Повышение эффективности и качества бетона и железобетона / Материалы IX Всесоюзной конференции по бетону и железобетону. М.: Стройиздат, 1983. - С. 216-219.

144. Баженов Ю.М. и др. Высокопрочный бетон на основе пластификаторов // Бетон и железобетон. 1978. - X» 9. - С. 18-19.

145. Глекель Ф.Л. Физико-химические основы применения добавок к минеральным вяжущим. Ташкент: «ФАН» АН УзССР, 1975.

146. Руководство по эксплуатации прибора ПСХ-12. М., 2009. - 11 с.

147. Бут Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. М.: Стройиздат, 1973. - 273 с.

148. Методы исследования цементного камня и бетона. Под ред. Ларионовой З.М. М.: Стройиздат, 1970. - 160 с.

149. Калашников В.И., Коровкин М.О., Кузнецов Ю.С. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Вяжущие вещества». Пенза: ПГУАС, 1995.-33 с.

150. Методы исследования цементного камня и бетона. Под ред. Ларионовой З.М. М.: Стройиздат, 1970. - 160 с.

151. Липсон Г., Стил Г. Интерпретация порошковых рентгенограмм. М.: Мир.- 1972.-384 с.

152. Канаев С.Ф. Базальтофибробетон на грубых базальтовых волокнах (обзор)-М.:1990.- 143 с.

153. Рабинович Ф.Н., Зуева В.Н., Макеева Л.В. Устойчивость базальтовых волокон в среде гидратирующихся цементов // Стекло и керамика. 2001. - №12 - С.29-32.

154. Кальгин А.А., Сулейманов Ф.Г. Лабораторный практикум по технологии бетонных и железобетонных изделий. — М.: Высш. шк., 1994. — 272 с.

155. Пащенко А.А. Армирование неорганических вяжущих веществ минеральными волокнами // Наука строительному производству. — М.:Стройиздат, 1988. - 75с.

156. Отчет ЦНИИ Промзданий «Базальтовая фибра», 1981г., автор С.Ф. Ястржембский.

157. Пащенко А.А., Сербии В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. 2-е изд. К.: Вища шк. Головное изд-во, 1985.-440с.

158. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций. НИИЖБ, ЛенЗНИИЭП, ЦНИИПромзданий. 1987. - 148с.

159. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Основы геологии, минералогии, петрографии. М.: Высшая школа, 1997. 88с.

160. Клаус Холыпемахер, Франк Ден. Технология и исследования производства ультравысокопрочного бетона UHFB // Международное бетонное производство. 2004. №3. С. 28-34.

161. Морозов Н.М. Дорожные песчаные бетоны, уплотняемые методом зонного нагнетания // Автореф.к.т.н. — Казань, 2007.- 18с.

162. Калашников В.И. Порошковые высокопрочные дисперсно-армированные бетоны нового поколения // Популярное бетоноведение. № 6. 2008. С. 5-7.

163. Соломатов В.И., Тахиров М.К., Мд. Тахер Шах. Интенсивная технология бетонов. М.: Стройиздат, 1989. - 264 с.

164. Величко Е.Г., Белякова Ж.С. Физико-химические и методологические основы получения многокомпонентных систем оптимизированного состава. // Строительные материалы. №3, 1996. - С. 2730.

165. Мелкозернистые бетоны: Учеб. пособие / Ю.М. Баженов, У.Х. Магдеев, JI.A. Алимов, В.В. Воронин, Л.Б. Гольденберг; Моск. гос. строит, ун-т. М.; 1998. 148 с.

166. Дворкин, Л.И., Дворкин О.Л. Основы бетоноведения. С.П. — 2006.692с.