Супер- и гиперпластификаторы. Микрокремнеземы. Бетоны нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Калашников В. И., Володин В. М., Мороз М. Н., Ерофеева И. В., Петухов А. В. Супер- и гиперпластификаторы. Микрокремнеземы. Бетоны нового поколения с низким удельным расходом цемента на единицу прочности // Молодой ученый. — 2014. — №19. — С. 207-210. — URL https://moluch.ru/archive/78/13741/ (дата обращения: 17.11.2018).

 

На рубеже третьего тысячелетия в технике и технологии бетона реализовывались три основных революционных достижения, позволившие получать высококачественные многокомпонентные бетоны, бетоны с прочностью 150–200 МПа [1]. Эти три изобретения — использование фибры, супер- (СП) и гиперпластификатора (ГП) и стекловидных микрокремнеземов (МК). К наиболее важным из них следует, на наш взгляд, отнести высокоэффективные гиперпластификаторы на карбоксилатной основе. Это изобретение можно считать главенствующим и для бетонов, не содержащих МК и фибру, если изменить рецептуру в нем: значительно увеличить количество дисперсной минеральной фазы — молотых горных пород и очень тонкого кварцевого песка фракции 0,1–0,5÷0,16–0,63 мм в замен среднего или крупного песка и щебня. В связи с этим мы считаем, что четвертым революционным достижением необходимо считать использование высокодисперсных компонентов, существенно усиливающих действия СП и ГП и формирующих в бетоне высокотекучую реологическую матрицу с низким пределом текучести при минимуме содержания воды. С этих позиций реолотехнологические свойства являются основой для получения порошковых бетонов и щебеночных бетонов нового поколения [2, 3, 4], включая самоуплотняющиеся, с прочностью на сжатие от 20–150 МПа, с низким удельным расходом цемента на единицу прочности в пределах Цуд = 3–5 кг/МПа.

Эти виды бетонов, изготовленные с использованием реакционно-порошковой матрицы с частичной заменой тонкодисперсного молотого песка микрокремнеземом в количестве 10–20 % от массы цемента, позволяют повысить прочность на 10–30 % и довести ее до особо высокопрочных бетонов с прочностью на сжатие 180–200 МПа. В настоящее время до 98 % выпускаемого бетона имеют марку до М 500, и удельный расход Цуд = 8–12 кг/МПа.

Переход на строительство из особо высокопрочных бетонов — это глобальная экономика строительства из бетона и железобетона. Снижение объемов бетона в конструкциях в 3–4 раза, это не только экономический рывок в области производства бетона, он распространяется на многие другие сферы промышленности.

Но такие экономические эффекты возможны при реализации технологии высокопрочных и особовысокопрочных бетонов в строительстве.

Концепция формирования

Рис. 1. Концепция формирования составов высокоэффективных бетонов

 

А на современном этапе мы предлагаем концепцию формирования составов высокоэффективных бетонов, перенеся основные принципы создания высокопрочных малоусадочных бетонов на бетоны общестроительного назначения марок менее М 600, М 600–1000 и М 1000 -1500, с низким удельным расходом цемента. На рис. 1 изображено преобразование рецептуры тонкодисперсной реологической матрицей для щебеночных бетонов марок М 1500 и более, в матрицы бетонов с прочностью 20–150 МПа.

На рис. 2 в соответствии с нашими исследованиями представлена зависимость прочности щебеночных бетонов от содержания цемента для бетонов нового и старого поколения. Видно, что расход цемента для бетонов средней прочности уменьшен в 2–2,5 раза. Для высокопрочных бетонов при одинаковом расходе цемента показатели прочности возрастают в 2–3 раза.

Наиболее острая проблема — получение песчаных бетонов высокой прочности, с малой усадкой, повышенной трещиностойкостью и низкой деформативностью. Эта проблема решена нами с использованием оптимизации реологической тонкодисперсной матрицы. Такие высокие результаты достигнуты из-за оптимизации состава бетонов использование самых эффективных гиперпластификаторов, по нашему мнению, типа Melflux.

Рис. 2. Зависимость прочности при сжатии щебеночных бетонов старого и нового поколения от расхода цемента

 

Эти гиперпластификаторы одинаково эффективны для цементов различных производителей, молотых кварцевых песков и различных микрокремнеземов. Они в меньшей мере изменяют свою реологическую активность от минералогического состава ПЦ (табл. 1, 2).

Таблица 1

Водоредуцирующие эффекты разных СП и ГП на цементах различных производителей

Наименование

Вид СП и ГП, и его дозировка от Ц, %

Расплыв

с СП и ГП, мм

Расплыв без СП и ГП, мм

Вэф

Цемент Вольский М 500 Д0

Melflux1641F (0,8 %)

0,18

0,45

51–52

38–42

2,5

Цемент Вольский М 500 Д0

Хидетал ГП 9γ (0,8 %)

0,2

0,45

50

38–42

2,25

«Мордовцемент» М 500 Д0 Н

Melflux 5581F (0,8 %)

0,21

0,42

49

30–31

2,05

«Мордовцемент» М 500 Д0 Н

Хидитал ГП 9γ (1 %)

0,2

0,42

36–38

30–31

2,1

Цемент Красноярский М 500 Д0

Melflux 5581F (0,9 %)

0,19

0,45

48

37

2,36

Цемент Красноярский М 500 Д0

Хидитал ГП 9γ (1 % от Ц)

0,21

0,45

55

34–37

2,14

Цемент Ульяновский М 500 Д0

Melflux 2651F (1 %)

0,19

0,4

55–59

35–37

2,14

Цемент Ульяновский М 500 Д0

С-3 (1 %)

0,29

0,4

39–40

35–37

1,38

 

Как видно из табл. 1, наиболее эффективным ГП является Melflux1641F, 2651F и 5581F. Первый Российский ГП Хидетал 9γ несколько уступает немецким Мелфлюксам. Из табл. 3 видно, что СП С-3 значительно уступает как отечественному, так и немецкому ГП. Всего было исследовано около 12 цементов Российских заводов, но вследствие ограниченности объема статьи были помещены результаты 4-х цементных заводов.

Таблица 2

Водоредуцирующие эффекты разных СП и ГП в суспензиях молотых песков и микрокремнеземов

Наименование

Вид ГП,

% от Т

Расплыв

с СП и ГП, мм

Расплыв без СП и ГП, мм

Вэф

Песок Сурский с 2 % глинистых и илистых частиц, Sуд=3900 см2

Melflux 5581F

(0,2 %)

0,39

0,45

56–60

32

1,15

Микрокварц Sуд=3650 см2

Melflux 5581F

(1 %)

0,23

0,52

65

34

2,26

Микрокварц Sуд=3650 см2

Melflux 5581F

(0,2 %)

0,24

0,52

65–67

34

2,16

МК Липецкий Sуд=54000 см2

Melflux 5581F

(5 % от Т)

2

2,8

53–58

30–32

1,4

МК Новокузнецкий Sуд=13290см2

Melflux 5581F

(5 %)

0,9

1

43–40

31–33

1,11

Цемент Красноярский М 500 Д0 (ЦДС с ГП)+ Песок Ртищевский молотый Sуд=3050см2/г + Песок Сурский 0,16–0,63 + МК Новокузнецкий с 10 % от Ц

Melflux 5581F (0,9 % от Ц)

0,11

0,31

52–51

33–35

2,82

 

Как видно из табл. 2, Сурский песок с содержанием глинистых примесей плохо разжижается в суспензиях самым эффективным ГП. Наличие глинистых примесей снижает его адсорбцию на частицах молотого песка и водоредуцирующий эффект составляет 1,15. Достаточно чистый микрокварц увеличивает адсорбцию ГП Melflux и водоредуцирующий эффект достигает 2,26 и 2,16. Микрокремнеземы Новокузнецкого и Липецкого заводов разжижаются лишь при высоких дозировках ГП. Добавление цемента усиливает действие ГП на МК и Сурский песок из-за перезарядки отрицательной поверхности аморфных кремнеземов и кварца, генетически селективного для них положительно заряженного катиона Са+2.

Таким образом, использование порошковой или реакционно-порошковой матрицы способствует получению бетонов всех видов, как очень высокой прочности, так и бетоны общестроительного назначения. Всех их объединяет очень информативный технико-экономический критерий — низкий удельный расход цемента на единицу прочности. Это позволяет рекомендовать сухую порошковую или реакционно-порошковую смесь для производства не только на бетонных заводах и на заводах сборного железобетона, но и, что на много лучше, на цементных заводах.

Сухие смеси, содержащие в своем составе 6 компонентов, определяющих высокую прочность цементирующей матрицы при использовании на бетонных заводах и ЖБИ, увеличат точность дозирования и существенно упростят процесс его. Они легко перемещаются пневмотранспортом и имеют насыпную плотность на 20–25 % больше, чем цемент.

 

Литература:

 

1.      Калашников В. И. Промышленность нерудных строительных материалов и будущее бетонов. Строительные материалы. 2008. № 3. С. 20–23.

2.      Калашников В. И. Через рациональную реологию в будущее бетонов. Часть 1. Виды реологических матриц в бетонной смеси и стратегия повышения прочности бетона и экономии его в конструкциях // Строительные материалы XXI века, Технологии бетонов. 2007. № 5. с. 8–10. Часть 2. Тонкодисперсные реологические матрицы и порошковые бетоны нового поколения. // Технологии бетонов. 2007. № 6. с.8–11. Часть 3. От высокопрочных и особовысокопрочных бетонов будущего к суперпластифицированным бетонам общего назначения настоящего // Технологии бетонов. 2008 № 1. с 22–26.

3.      Калашников В. И., Ананьев С. В. Высокопрочные и особовысокопрочные бетоны с дисперсным армированием. Строительные материалы. 2009. № 6. С. 59–61.

4.      Калашников В. И. Расчет составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов. Строительные материалы, № 10, 2008. С. 4–6

 

Основные термины (генерируются автоматически): бетон, цемент, высокая прочность, удельный расход цемента, единица прочности, зависимость прочности, концепция формирования составов, реакционно-порошковая матрица, Сурский песок, расход цемента.


Похожие статьи

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу...

удельный расход цемента, бетон, единица прочности, переходное поколение, расход цемента, старое поколение, масса цемента, кварцевый песок, кг цемента, бетон нового поколения.

Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности...

Удельный расход цемента на единицу прочности равен 5,42 кг/МПа. Таблица 1. Состав, реотехнологические показатели бетонной смеси и физико-технические свойства бетона без микрокремнезема (состав ПБ-7).

Эффективные бетоны нового поколения с низким удельным...

Если это бетон с прочностью 40 МПа, то расход цемента не должен превышать 200 кг на 1 м3 бетона.

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу цемента на единицу прочности.

Исследование эффективности введения суперпластификатора при...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу цемента на единицу прочности. Влияние способа введения суперпластификатора С-3 на водоредуцирующий эффект и прочность растворной составляющей бетона.

Самоуплотняющиеся бетонные смеси с раздельным введением...

Получение бетонов высокой прочности (свыше М600), достигалось увеличением расхода цемента (до 600– 650 кг/м3) и уменьшением В/Ц [3]. Так же другим приёмом повышения прочности (на сжатие, изгиб, растяжение), являлось применение фибры [4]...

Роль крупного заполнителя на формирование цементного камня...

Исходными материалами для производства тяжелых бетонов приняты: молотый граншлак новолипецкого металлургического комбината с удельной поверхностью 3250 см2/г; песок Сурский с модулем крупности Мкр=1,5; щебень

Расход материалов на 1м3, кг. Р/Ш.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

Песок — 720.

 дополнительное снижение расхода цемента до 10 % и повышение прочности бетона в проектном возрасте до 25 %

Влияние реакционно-активных добавок на прочностные свойства...

При низких расходах цемента 200–300 кг/м3 в бетонах старого поколения, содержание

Именно по этой же причине высокими прочностными характеристиками в 28 суток и более интенсивной кинетикой формирования прочности обладал состав без МК (таблица 1)...

О возможности применения нанодобавок в керамзитобетоне

бетон, добавок, удельная прочность, таблица, наночастиц, смесь, свойство бетона, сжатие, состав, характеристика, свойство, расход цемента, прочность, пластификатор, микросфера, марка, линейный размер, используемый...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу...

удельный расход цемента, бетон, единица прочности, переходное поколение, расход цемента, старое поколение, масса цемента, кварцевый песок, кг цемента, бетон нового поколения.

Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности...

Удельный расход цемента на единицу прочности равен 5,42 кг/МПа. Таблица 1. Состав, реотехнологические показатели бетонной смеси и физико-технические свойства бетона без микрокремнезема (состав ПБ-7).

Эффективные бетоны нового поколения с низким удельным...

Если это бетон с прочностью 40 МПа, то расход цемента не должен превышать 200 кг на 1 м3 бетона.

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу цемента на единицу прочности.

Исследование эффективности введения суперпластификатора при...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу цемента на единицу прочности. Влияние способа введения суперпластификатора С-3 на водоредуцирующий эффект и прочность растворной составляющей бетона.

Самоуплотняющиеся бетонные смеси с раздельным введением...

Получение бетонов высокой прочности (свыше М600), достигалось увеличением расхода цемента (до 600– 650 кг/м3) и уменьшением В/Ц [3]. Так же другим приёмом повышения прочности (на сжатие, изгиб, растяжение), являлось применение фибры [4]...

Роль крупного заполнителя на формирование цементного камня...

Исходными материалами для производства тяжелых бетонов приняты: молотый граншлак новолипецкого металлургического комбината с удельной поверхностью 3250 см2/г; песок Сурский с модулем крупности Мкр=1,5; щебень

Расход материалов на 1м3, кг. Р/Ш.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

Песок — 720.

 дополнительное снижение расхода цемента до 10 % и повышение прочности бетона в проектном возрасте до 25 %

Влияние реакционно-активных добавок на прочностные свойства...

При низких расходах цемента 200–300 кг/м3 в бетонах старого поколения, содержание

Именно по этой же причине высокими прочностными характеристиками в 28 суток и более интенсивной кинетикой формирования прочности обладал состав без МК (таблица 1)...

О возможности применения нанодобавок в керамзитобетоне

бетон, добавок, удельная прочность, таблица, наночастиц, смесь, свойство бетона, сжатие, состав, характеристика, свойство, расход цемента, прочность, пластификатор, микросфера, марка, линейный размер, используемый...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу...

удельный расход цемента, бетон, единица прочности, переходное поколение, расход цемента, старое поколение, масса цемента, кварцевый песок, кг цемента, бетон нового поколения.

Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности...

Удельный расход цемента на единицу прочности равен 5,42 кг/МПа. Таблица 1. Состав, реотехнологические показатели бетонной смеси и физико-технические свойства бетона без микрокремнезема (состав ПБ-7).

Эффективные бетоны нового поколения с низким удельным...

Если это бетон с прочностью 40 МПа, то расход цемента не должен превышать 200 кг на 1 м3 бетона.

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу цемента на единицу прочности.

Исследование эффективности введения суперпластификатора при...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу цемента на единицу прочности. Влияние способа введения суперпластификатора С-3 на водоредуцирующий эффект и прочность растворной составляющей бетона.

Самоуплотняющиеся бетонные смеси с раздельным введением...

Получение бетонов высокой прочности (свыше М600), достигалось увеличением расхода цемента (до 600– 650 кг/м3) и уменьшением В/Ц [3]. Так же другим приёмом повышения прочности (на сжатие, изгиб, растяжение), являлось применение фибры [4]...

Роль крупного заполнителя на формирование цементного камня...

Исходными материалами для производства тяжелых бетонов приняты: молотый граншлак новолипецкого металлургического комбината с удельной поверхностью 3250 см2/г; песок Сурский с модулем крупности Мкр=1,5; щебень

Расход материалов на 1м3, кг. Р/Ш.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

Песок — 720.

 дополнительное снижение расхода цемента до 10 % и повышение прочности бетона в проектном возрасте до 25 %

Влияние реакционно-активных добавок на прочностные свойства...

При низких расходах цемента 200–300 кг/м3 в бетонах старого поколения, содержание

Именно по этой же причине высокими прочностными характеристиками в 28 суток и более интенсивной кинетикой формирования прочности обладал состав без МК (таблица 1)...

О возможности применения нанодобавок в керамзитобетоне

бетон, добавок, удельная прочность, таблица, наночастиц, смесь, свойство бетона, сжатие, состав, характеристика, свойство, расход цемента, прочность, пластификатор, микросфера, марка, линейный размер, используемый...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу...

удельный расход цемента, бетон, единица прочности, переходное поколение, расход цемента, старое поколение, масса цемента, кварцевый песок, кг цемента, бетон нового поколения.

Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности...

Удельный расход цемента на единицу прочности равен 5,42 кг/МПа. Таблица 1. Состав, реотехнологические показатели бетонной смеси и физико-технические свойства бетона без микрокремнезема (состав ПБ-7).

Эффективные бетоны нового поколения с низким удельным...

Если это бетон с прочностью 40 МПа, то расход цемента не должен превышать 200 кг на 1 м3 бетона.

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу цемента на единицу прочности.

Исследование эффективности введения суперпластификатора при...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу цемента на единицу прочности. Влияние способа введения суперпластификатора С-3 на водоредуцирующий эффект и прочность растворной составляющей бетона.

Самоуплотняющиеся бетонные смеси с раздельным введением...

Получение бетонов высокой прочности (свыше М600), достигалось увеличением расхода цемента (до 600– 650 кг/м3) и уменьшением В/Ц [3]. Так же другим приёмом повышения прочности (на сжатие, изгиб, растяжение), являлось применение фибры [4]...

Роль крупного заполнителя на формирование цементного камня...

Исходными материалами для производства тяжелых бетонов приняты: молотый граншлак новолипецкого металлургического комбината с удельной поверхностью 3250 см2/г; песок Сурский с модулем крупности Мкр=1,5; щебень

Расход материалов на 1м3, кг. Р/Ш.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

Песок — 720.

 дополнительное снижение расхода цемента до 10 % и повышение прочности бетона в проектном возрасте до 25 %

Влияние реакционно-активных добавок на прочностные свойства...

При низких расходах цемента 200–300 кг/м3 в бетонах старого поколения, содержание

Именно по этой же причине высокими прочностными характеристиками в 28 суток и более интенсивной кинетикой формирования прочности обладал состав без МК (таблица 1)...

О возможности применения нанодобавок в керамзитобетоне

бетон, добавок, удельная прочность, таблица, наночастиц, смесь, свойство бетона, сжатие, состав, характеристика, свойство, расход цемента, прочность, пластификатор, микросфера, марка, линейный размер, используемый...

Задать вопрос