Улучшение качества бетона

В период кризиса особенно возрастает роль качества и эффективности производства и технологий, в том числе изготовления бетона. Разнообразие бетонов в наше время таково, что их разработку, получение, исследование и усовершенствование можно считать самостоятельной наукой. Новые технологии получения бетона базируются на глубоком изучении процессов его структурообразования на микро- и наноуровне. Кроме того, в настоящее время вопросу о производству и использованию бетона были посвящены специальные конференции в Киеве, Львове, Одессе, Запорожье, Донецке, Днепропетровске. В данной статье рассматриваются актуальные вопросы в сфере производства и использования бетона.

В настоящее время в профессиональном строительстве используется высокофункциональный бетон (НРС-бетоны — High Perfomance Concrete).

Бетонные смеси для строительства бассейна для бетонов класса по прочности на сжатие около 80 МПа (В65) обладают высокой прочностью, морозостойкостью (группа компаний SANPOL для устройства железобетонных конструкций в холодную пору года, предлагает использовать застройщикам нагревательный кабель ПНСВ и маты брезентовые, которые защитят бетонное тело от замерзання и деформации), водонепроницаемостью и другими свойствами, которые характеризуют их долговечность. Основное требование для изготовления таких бетонов — создание бездефектной структуры.

Основными приемами получения таких бетонов являются:

  • применение эффективных суперпластификаторов (группа компаний SANPOL располагает широким выбором добавок в бетон — суперпластификаторы, фибра);
  • увеличение дисперсности заполнителей, в том числе крупного, с использованием метода плотнейших упаковок;
  • введение тонкомолотых наполнителей;
  • создание органоминеральных комплексов добавок многофункционального действия, совместимых с используемым цементом;
  • дисперсное армирование бетона, в том числе микрофиброй;
  • повышение марочности цементов.

Увеличение дисперсности заполнителей позволяет уменьшить их дефектность и тем самым способствовать повышению прочности бетонов на их основе. Возникающее повышение водопотребности смеси компенсируется использованием высокоэффективных суперпластификаторов. В этом случае максимальный размер частиц щебеночного заполнителя не превышает 10 мм.

Дальнейшее уменьшение дисперсности заполнителей позволяет получить новый класс бетонов — так называемые реакционные порошковые бетоны (Reactive powder concretes, RPC). Такие бетоны позволяют получать прочность до 800 МПа. В их состав, кроме цемента, входят микрокремнезем, мелкозернистый песок, стальная фибра и суперпластификатор. Для высокопрочных и многофункциональных бетонов характерно такое свойство, как самообезвоживание (самовысыхание) бетона.

Это свойство известно с 1940-х годов и связано с проявлением химической усадки или контракции. Вследствие гидратации цемента объем продуктов гидратации по сравнению с объемом исходных веществ меньше. Следовательно, образуется пустое поровое пространство, и внутренняя относительная влажность в системе уменьшается, проявляется недостаток влаги в твердеющей системе, возникают внутренние усадочные напряжения. Этот процесс оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на свойства бетона. С одной стороны, этот процесс может предотвратить повреждения, связанные с повышением влажности во время строительства, с другой — он обуславливает усадку, которая приводит к раннему образованию трещин. Чтобы избежать таких последствий, просто необходимо использовать деформационный шов в конструкции здания. Деформационные швы предназначены для уменьшения нагрузок на элементы конструкций в местах возможных деформаций, возникающих при колебании температуры воздуха, неравномерной осадки грунта и других воздействий.

Анализ этих технологий показывает, что технологические решения принимаются на уровне микроразмеров частиц.

В то же время, дальнейшее уменьшение размеров частиц до наноуровня позволяет получить материалы с новым уровнем показателей свойств за счет не только уменьшения дефектности, но и возникновения новых свойств у материалов такой дисперсности.

К наночастицам обычно относят частицы размером от 1 до 100 нм. Область применения таких частиц достаточно широкая — начиная от медицины, физики и заканчивая строительством.

Использование в строительстве нанотехнологий не получило достаточно широкого применения вследствие слишком высокой стоимости получаемого продукта. В то же время в прессе есть публикации по применению в лабораторных и полупромышленных условиях наночастиц для строительства из специально полученных веществ, например, специально полученных наносиликатов, углеродных наноматериалов, окиси титана, микроорганизмов и др. Использование наноматериалов в бетонах позволяет в значительной степени повысить их прочность, долговечность, регулировать усадку, ползучесть. Наибольшее распространение в строительстве нанотехнологии получили при формировании тонких слоев, пленок. Именно таким образом получают сегодня самоочищающиеся покрытия, краски, керамические плитки, дорожные покрытия. Наноматериалы могут служить уникальным наполнителем в полимерных материалах.

К наноматериалам можно отнести не только частицы размером от 1 до 100 нм, но также поры и «дефекты» структуры таких размеров, которые способны образовывать самоорганизующиеся структуры, во многом определяющие строительно-технические свойства искусственного камня. Предложены также технологические методы управления такими структурами. Сегодня это направление достаточно интенсивно развивается в НИИСК. Управление поровым пространством бетона наиболее эффективно осуществляется за счет применения суперпластификаторов в бетонных смесях.

Новые направления технологии бетона связаны не только с уменьшением размера частиц, но и с регулированием подвижности бетонных смесей, деформаций твердеющих бетонов. Так, применение добавок типа лигносульфонатов в комплексе с ускорителями твердения в бетонах позволяет получать эффективные бетоны для сборного железобетона. Примером такой технологии является использование малоподвижных бетонных смесей в экструзионной технологии пустотных панелей перекрытий, которая была освоена при научном сопровождении ГП НИИСК на Севастопольском заводе ЖБК.

Использование таких малоподвижных смесей позволяет получать по экструзионной технологии не только панели перекрытий, но и другие виды конструкций достаточно широкой номенклатуры. Так, в Венгрии на одном из заводов фирмы SW Umwelttechnik кроме панелей перекрытий изготавливаются балки, прогоны и другие длинномерные изделия.

Увеличение подвижности бетонных смесей более 25см позволяет получить так называемые самоуплотняющиеся бетоны, которые практически не требуют вибрационного уплотнения, так как самопроизвольно растекаются и уплотняются в опалубке конструкций. При назначении состава бетона сначала определяют текучесть цементного теста (суспензии) с суперпластификатором, а затем бетонных смесей.

Источник — Международный журнал «Евробетон» № 2 (5) 2011, ст. 6-8.

Подписка на рассылку