Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Зубова Мария Олеговна

Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок
<
Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Зубова Мария Олеговна. Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок: диссертация ... кандидата технических наук: 05.23.05 / Зубова Мария Олеговна;[Место защиты: Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет].- Волгоград, 2014.- 159 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Мелкозернистый дисперсно-армированный бетон с применением модифицирующих добавок: направление, цель и задачи исследований .9

1.1 Фибробетонные смеси .9

1.2 Опыт применения фибробетонов 12

1.3 Разновидности фибробетонов, их преимущества и недостатки 16

1.4 Влияние модифицирующих добавок на микро- и нано структуру фибробетона .28

1.5 Выводы по главе 1 37

1.6 Направление, цель и задачи исследований 38

ГЛАВА II. Характеристика материалов и оборудования 40

2.1 Характеристика материалов для проведения исследований 40

2.2 Методика исследований и характеристика оборудования 53

2.3. Выводы по главе 2 .65

ГЛАВА III. Экспериментальные исследования мелкозернистых бетонов с применением базальтового волокна и комплексных модифицирующих добавок .67

3.1. Основы структурообразования базальтофибробетона 67

3.2. Влияние базальтового микроупрочнителя на прочность цементно-песчаного раствора 70

3.3. Влияние пластифицирующих добавок на прочность мелкозернистых фибробетонов 74

3.4. Влияние комплексной модифицирующей добавки «Полипласт СП-3» на свойства мелкозернистых фибробетонов 78

3.5. Влияние добавки технического углерода на свойства мелкозернистых фибробетонов 79

3.6 Влияние нанодобавки «Таунит» на прочность мелкозернистых фибробетонов 83

3.7. Влияние комплексного введение в цементно-песчаную смесь базальтовых волокон-фибр, пластифицирующей добавки «Полипласт СП-3», нанодобавки «Таунит», технического улерода-сажи на свойства базальтофибробетонов.. .88

3.8. Выводы по главе 3 95

Глава IV. Разработка оптимальных составов базальтофибробетонов с использованием комплексных модифицирующих добавок 98

4.1. Базальтовое волокно как компонент, повышающий прочностные характеристики тяжелых бетонов 98

4.2. Модифицированный на макро- и наноуровне базальтофибробетон ..

4.3. Применение сажевых отходов при производстве базальтофибробетонов 106

4.4. Фиброцементная стяжка для полов как альтернатива армированной цементно-песчаной .110

4.5. Применение фибробетонов для теплозащитных ограждений элементов зданий и сооружений 113

4.6. Применение базальтовой фибры и буровых шламовых отходов при балластировке подводных трубопроводов .118

4.7. Выводы по главе 4 .122

Основные выводы 123

Библиографический список

Опыт применения фибробетонов

За последнее время в технологии бетона наблюдаются видимые изменения, такие как появление новых видов бетона, модифицированных высокотехнологичными добавками, в том числе наночастицами, новых терминов и определений, технических рекомендаций и нормативов. Не прекращается поиск решений такой важной задачи как подбор оптимального состава бетонной смеси.

К достижениям в этой области на текущий момент можно отнести получение высокопрочных (прочность при сжатии 80-120 МПа), сверхвысокопрочных (свыше 120 МПа) бетонов. Так же довольно перспективными направлениями является изучение модификации цементного вяжущего с целью получения ультравысокопрочного бетона [8,74,40,38].

Строительный рынок переполнен различными современными строительными материалами, способными улучшить эксплуатационные свойства бетонных изделий и конструкций. В последнее время широкое обсуждение вопросов связано с армированием неметаллической арматурой, одной из разновидностей которой, является композиционная полимерная арматура.

В 2013 году в России прошел ряд конференций, семинаров и выставок, на которых обсуждались проблемы производства, а также применения стеклопластиковой арматуры в бетонах. В зарубежной практике отмечается наибольший потенциал объема использования полимерных композитов. Однако в нашей стране это лишь доли процентов аналогичного потребления Зарубежья. Безусловным достоинством стеклопластиковой арматуры является высокая прочность на износ, а также ее легкость. Конструкция, армированная такой арматурой, не будет создавать дополнительных нагрузок.

К причинам ничтожно малого применения в России, казалось бы, с первого взгляда идеального материала для армирования, является сравнительно малый модуль упругости, который в 4 раза слабее показателя стальной арматуры. Иначе говоря, при одинаковом диаметре композитная арматура будет значительно сильнее прогибаться [96].

С конца ХХ века Российские и зарубежные ученые плотно занимаются изучением дисперсно-волокнистого армирования бетонов, с целью применения их в качестве конструкционных материалов. Перспективность данного направления очевидна ввиду постоянно возрастающего количества требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам бетонных и железобетонных конструкций, при возведении современных зданий и сооружений. Армирование высокодисперсными волокнистыми наполнителями как раз является одним из путей совершенствования качественных характеристик бетона. Такой бетон, армированный различными металлическими и неметаллическими фибрами минерального и органического происхождения, называют сталефибробетоном, базальтофибробетоном, стеклофибробетоном и т.д., в зависимости от армирующего бетон компонента [86,48]. Дисперсный вид армирования предполагает равномерное распределение волокон-фибр по всему объему бетонной матрицы. Матрицей могут служить различные виды бетонов, в зависимости от назначения каждого из них. В дорожно-транспортном строительстве чаще всего применяется фибробетон , основой которого является мелкозернистые и тяжелые бетоны [110]. В несущих конструкциях – это, как правило, тяжелые бетоны с ограниченным размером крупного заполнителя, исходя из условий эффективной работы композиционного материала и равномерного распределения армирующего волокна. В качестве теплоизоляционного материала используется ячеистый бетон. Что касается номенклатуры волокон, то она достаточно разнообразна: стальное, стеклянное, базальтовое, синтетическое, целлюлозное [6,115]. Важно заметить, что не исключена возможность комбинирования различных видов волокна, а также их диаметра [10,76]. Все разработки и исследования по созданию дисперсно-волокнистых бетонов, на сегодняшний день, безусловно, базируются в основном на фундаментальных знаниях, которые получены в результате изучения технологических процессов изготовления, расчетов и проектирования конструкций из железобетона, исследованиями которых в России занимались множество ученых: Гвоздев А.А., Баженов Ю.М., Байков В.Н., Берг О.Я., Бондаренко В.М., Зайцев Ю.В., Крылов Б.А., Михайлов К.В., Носарев А.В., Ратинов В.Б., Скрамтаев Б.Г., Холмянский М.М., Шейкин А.Е. и другие. Вклад в развитие и изучение непосредственно дисперсного армирования бетонов внесли следующие ученые: Рабинович Ф.Н., Моргун Л.В., Бочарников А.С., Волков И.В., Гулимова Е.В., Копацкий А.В., Крылов Б.А., Курбатов Л.Г., Лобанов И.А., Малышев В.Ф., Пухаренко Ю.В., Романов В.П., Янкелович Ф.Ц., Шикунов Г.А., Хайдуков Г.К., Малинина Л.А., Королев К.М., Гофштейн Ф.А., Бердичевский Г.И., Кутухтин Е.Г., Михайлов К.В., Хромец Ю.Н., Родов Г.С., Лейкин Б.В., Данилова С.Г., Мелихова Е.А., Крылов Б.А., Рыбасов В.П., Вылегжанин В.П., Канаев (Ястржембский) С.Ф., Талантова К.В., Ваучский М.Н., Кравинскис В.К. и другие.

Актуальность продолжения исследований данного направления в настоящее время является очевидной. Современное возведение строительных объектов, можно сказать, обязывает задействовать новые виды бетонов, отвечающих ряду повышенных эксплуатационных свойств, таких как высокая прочность на растяжение и сжатие, трещиностойкость, морозостойкость, коррозионная стойкость, долговечность и другие. В сравнении с традиционным бетоном, который, как известно, имеет низкую прочность при растяжении и хрупкость разрушения (трещиностойкость) фибробетон, обладая повышенной трещиностойкостью, прочностью на растяжение, ударной вязкостью, сопротивлением истиранию, позволяет компенсировать вышеперечисленные недостатки обычного бетона [5].

Методика исследований и характеристика оборудования

Диаграмма зависимости прочности при сжатии раствора от диаметра и длины базальтовой фибры в возрасте 28 суток [37] По результатам обработки [37], полученных диаграмм были описаны закономерности влияния основных параметров, армирующего волокна, таких как длина, диаметр, пропорция на свойства растворной смеси. Исходя из этого следует [37]: увеличение количества базальтового упрочнителя приводит к повышению уровня В/Ц независимо от его параметров. В случае содержания базальтовой фибры в растворе более 0,25 % увеличение его диаметра приводит к увеличению значения водоцементного отношения. Увеличив диаметр волокна, получим рост прочности при изгибе в возрасте 3 суток, а изменив длину волокна в сторону увеличения, получим снижение прочности при изгибе в возрасте 3 суток твердения [37]. Получается максимальной прочностью при изгибе в возрасте 3 суток обладают составы, содержащие базальтовый упрочнитель малой длины и большого диаметра. Несмотря на это, рост прочности при изгибе в возрасте 3 суток с увеличением диаметра волокна наблюдается лишь у образцов, содержащих более 0,25 % базальтовой фибры [37]. Увеличение размеров диаметра волокна при содержании волокна до 0,2 % приводит к уменьшению прочности при изгибе в возрасте 3 суток. Прочность на сжатие в возрасте 3 суток повышается при увеличении диаметра базальтового волокна и уменьшается при увеличении длины фибрового заполнителя. Также к увеличению прочности на сжатие в возрасте 3 суток приводит увеличение объема заполнителя фибрового в растворе [37]. Следует учесть, что диаметр при этом должен быть больше 15 микрон, при меньшем значении увеличение количества фибры приведет к понижению прочности при сжатии [37]. При диаметре волокна 13-15 микрон увеличение длины приводит к снижению прочности при изгибе в возрасте 28 суток. При большем диаметре волокна увеличение длины приводит к увеличению прочности при изгибе, а, увеличивая диаметр, увеличивается прочность при изгибе, но в этом случае ограничение содержания волокна должно быть более 0,2 %. При меньших значениях увеличение диаметра приведет к снижению показателей прочности при изгибе в возрасте 28 суток. Прочность на сжатие в этом же возрасте увеличится лишь в случае увеличения диаметра, но содержание волокна при этом не должно превышать 0,2 %. При диаметре до 16 микрон и содержании волокна до 0,25 % увеличение длины волокна чревато снижением прочности при сжатии. А при диаметре более 16 микрон и содержания более 0,25 % увеличение длины приведет к увеличению прочности при сжатии в 28 суточном возрасте [37].

Структура бетона, дисперсно-упрочненного базальтовым волокном схожа со структурой бетона, армированного стальной арматурной сеткой. Исходя из вышеприведенных исследований видно, что армирование базальтовым волокном позволяет получить более высокие показатели прочности и стойкости к деформациям. Армирующее бетон фибровое волокно обеспечивает более высокую степень дисперсности армирования материала, да и само базальтовое волокно обладает более высокими прочностными показателями, нежели стальная сетка. В частности, по упругости базальтовое волокно превосходит сталь, поэтому базальтофибробетон [73] способен переносить большие упругие деформации. Так же к преимуществам базальтового волокна с уверенностью можно отнести высокую температуростойкость, чего нельзя сказать о полипропиленовом фиброволокне, которое обладает высокой горючестью. Многочисленными научными трудами доказана необходимость модификации базальтофибробетона с целью увеличения прочностных характеристик материала. Влияние модифицирующих добавок на микро- и наноструктуру фибробетона Накопленный опыт показывает, что бетон является основным строительным материалом, служащим для возведения зданий и сооружений.

Однако к этому материалу в рамках современного строительства предъявляются достаточно конкретные требования в зависимости от специфичности того или иного возводимого строительного объекта. Для того чтобы композитный материал отвечал заданным эксплуатационным условиям необходимо управлять его свойствами с целью придания ему индивидуальных характеристик. К достижениям в области бетоноведения можно смело отнести возможность проектирования составов бетонных смесей с учетом заданных свойств, параметров и характеристик впоследствии возводимых и эксплуатируемых строительных конструкций. Это стало возможным благодаря введению в бетонную смесь химических модификаторов или простыми словами – добавок. Они направленно регулируют как свойства бетонной смеси в момент приготовления, транспортирования и укладки, так и уже готового затвердевшего камня.

В настоящее время выпуск бетона невозможно представить без применения дополнительных составляющих, в роли которых выступают пластификаторы, замедлители и ускорители твердения и другие.

Номенклатура их чрезвычайно многообразна [8,15,83,111]. Чехословацкие исследователи В. Вавржин а также Ф. Крчн предложили классифицировать модификаторы по их функциональным признакам, следующим образом [8]: - позволяющие регулировать схватывание и твердение - способные улучшать обрабатываемость материалов - влияющие на повышение водостойкости - увеличивающие морозостойкость - повышающие антикоррозионные свойства - применяемые для регулирования свойств ячеистых бетонов [8]. Особым спросом из органических добавок в технологии бетона пользуются различного рода суперпластификаторы на следующих основах: поликарбоксилатов, сульфированных меламинформальдегидных смол, продуктах получившихся в результате конденсации нафталинсульфокислоты и других [8,41].

Традиционные пластификаторы позволяют снизить водопотребность бетонной смеси до 19 %, в то время как суперпластификатор способен сократить водопотребность на 30 % [8]. Изначально в российской практике в роли добавок в бетон выступали в основном вещества, которые были разработаны для использования в различных отраслях промышленности. В связи с этим, многие добавки и в настоящее время не имеют никаких сертификатов или технических условий именно как добавки в бетон. Первой добавкой предназначенной для применения в бетонных смесях стал суперпластификатор «С-3», выпущенный в промышленном масштабе в 1978 г. Помимо «С-3» в Советском Союзе были разработаны следующие суперпластификаторы: суперпластификатор «Дофен», суперпластификатор «10-03», суперпластификатор «МФ-АР», суперпластификатор «НКНС 40-03», суперпластификатор «СМФ» и другие. В мировой практике применение суперпластификаторов знаменуется появлением таких разжижителей как «Melmet» (ФРГ) и «Mighty» (Япония),

Влияние пластифицирующих добавок на прочность мелкозернистых фибробетонов

По итогам испытаний экспериментально доказано, что применение технического углерода приводит к повышению прочности на сжатие по сравнению с составом смеси без добавки. Наибольшую прочность на сжатие имеет состав № 6 с количественным содержанием технического углерода, равным 0,75 % от массы цемента. Изучение микроструктуры растворных образцов с добавкой технического углерода проводилось с помощью цифрового стереомикроскопа «Альтами LCD». Результаты представлены на рис. 3.6. Установлено, что использование сажевых отходов способствует получению мелкозернистого фибробетона с плотной структурой. Мелкие частицы углеродистой добавки концентрируют вокруг себя и скрепляют гидросиликаты кальция цементного камня, а также зерна кварцевого песка, повышая прочность цементно-песчаной матрицы.

Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований доказано, что введение в фибробетонную смесь неутилизированных сажевых отходов оказывает положительное влияет на реологические свойства смеси, а также на увеличение прочностных характеристик мелкозернистого фибробетона. Не стоит также забывать о ярко выраженном экономическом и экологическом эффекте в результате использования технического углерода в качестве добавки в фибробетон. 3.6. Влияние нанодобавки «Таунит» на прочность мелкозернистых фибробетонов Расширение областей применения бетона в строительстве, а также постоянно увеличивающиеся требования к его эксплуатации требует постоянного совершенствования его прочности. Развитость современного строительства, а также связь отрасли с наукой, дает возможность изучать высокопрочные бетоны не только на макро и микроуровне, но и на наноуровне. Углеродные наномодификаторы дают возможность управлять процессом формирования структуры фибробетона на наноуровне. Одной из форм наномодификаторов являются полые нанотрубки.

Целью данного этапа исследований являлось изучение влияния нанодобавки «Таунит» на свойства фибробетонной смеси и получаемого фибробетона. В качестве модифицирующих добавок применяли углеродный наномодификатор «Таунит», полученный в ООО «НаноТехЦентр» Тамбовского государственного технического университета. Наномодификатор «Таунит» представляет собой цилиндрические трубки из одного или нескольких атомов углерода с наружным диаметром 15 – 40 нм, а длиной – до нескольких микронов.

С целью изучения влияния добавок предварительные эксперименты проводились на основе цементно-песчаной смеси состава Ц:П=1:2 приготовленной вручную в сферической чашке в течение 5 минут.

В качестве исходных материалов для изготовления образцов 40х40х160 мм использовался портландцемент производства ЗАО «Осколцемент» марки ПЦ М500 Д0-Н, песок ЗАО «Орловский песчаный карьер», базальтовый микроупрочнитель производства компании ООО НПО «Вулкан» в количестве 1,4 кг/м3. Нанодобавка вводилась в процентном отношении от массы цемента вместе с водой затворения.

Сложность изготовления раствора с добавкой «Таунит» связана с тем, что углеродные нанотрубки нерастворимы в воде. Поэтому приготовление раствора нанодобавки «Таунит» осуществлялось с помощью ультразвукового диспергатора УЗД1-0.1/22 с частотой 22-26 кГц в течение 30 секунд. Формование образцов производилась на лабораторной виброплощадке.

Определение прочности контрольных образцов раствора проводилось в возрасте 28 суток согласно ГОСТ 10180 [26] с использованием гидравлической испытательной машины компании TECNOTEST марки KD 150-R15 с наличием второго канала с устройством C 362/FN. В результате чего получали показатели по прочности на сжатие и на растяжение при изгибе.

Результаты испытаний, затвердевших образцов из равноподвижных растворных смесей представлены в таблице 3.5 и на рис. 3.7.

Анализ результатов испытаний показал, что введение в смесь нанодобавки «Таунит» способствует увеличению прочности на сжатие на 56,44 % и на растяжение при изгибе на 74,1 % по сравнению с образцами без добавки при одинаковой подвижности растворной смеси (см. состав № 5).

На рис. 3.8 и 3.9 изображен общий вид исследуемой области и вид нанорельефа поверхности скола образцов мелкозернистого бетона. Светлыми цветами на снимке показываются наиболее высокие точки рельефа, а углубления же наоборот выглядят гораздо темнее.

На основании проведенного микроскопического анализа можно сделать вывод о том, что введение в раствор углеродного наноматериала «Таунит» приводит к изменению структуры поверхности скола исследуемых образцов. Рис. 3.8. Топология поверхности скола образца с нанодобавкой «Таунит».

Размер скана: 5.16 х 5.16 мкм Рис. 3.9. Топология поверхности скола стандартного образца без нанодобавки Размер скана: 5.59 х 4.40 мкм При практически одинаковом размере сканирования, для образцов с нанодобавкой характерна более однородная упорядоченная структура с наиболее ровной поверхностью скола.

Из рисунков 3.8 и 3.9 видно, что в образцах без добавки максимальная высота рельефа поверхности (шероховатость) наноструктурных элементов раствора составила 8358-8362 нм, а в образцах с комплексной наномодифицирующей добавкой, включающей нанотрубки «Таунит», - 8070-8071 нм. Это свидетельствует о том, что в образцах с нанодобавкой наблюдается более равномерная наноструктура гидросиликатов кальция с минимальной шероховатостью поверхности Влияние комплексного введения в цементно-песчаную смесь базальтовых волокон-фибр, пластифицирующей добавки СП-3, нанодобавки «Таунит», технического углерода-сажи на свойства базальтофибробетона

С целью изучения влияния комплексной добавки и базальтового микроармирующего волокна на прочностные характеристики фибробетона изготавливались по стандартной методике образцы-балочки размером 40х40х160 мм. Твердение образцов проходило в естественных условиях 28 суток. Постоянными параметрами приготовляемой смеси является соотношение цемента и песка 1:2. В целях минимально возможного добавления воды водоцементное отношение подбиралось опытным путем по равной подвижности смеси. Цементно-песчаная смесь изготовлялась вручную в сферической чашке в течение 5 минут. В качестве дисперсной арматуры в данный состав вводили базальтовое волокно диаметром 10 мкм и длиной 12 мм, производства компании ООО НПО «Вулкан» в количестве 1,4 кг/м3. Дисперсная арматура вводилась на стадии перемешивания сухих компонентов, после чего смесь затворялась водой.

Модифицированный на макро- и наноуровне базальтофибробетон

Фибробетон относится к материалам, которые в настоящее время активно наращивают темпы применения. Это связано с тем, что современное строительство диктует очень высокие требования к физико-механическим характеристикам бетонов, таких как трещиностойкость, долговечность и прочность. Данным требованиям вполне соответствуют бетоны, дисперсно армированные базальтовым фибровым волокном.

Этот композит давно зарекомендовал себя на Западе. По большей части он используется в дорожном, а также аэродромном строительстве. В нашей стране, бетон, армированный фибровыми волокнами, применяется в ничтожно малых количествах. Наиболее ярким примером является масштабное строительство нового здания Национальной библиотеки на Московском проспекте. На этом объекте для изготовления буронабивных свай применялась базальтовая фибра [67].

В процессе теоретических и экспериментальных исследований установлено[50], что бетоны, упрочненные базальтовыми волокнами, имеют высокие значения физико-механических характеристик. Применение высокодисперсных волокнистых наполнителей в цементных бетонах оказывают положительное влияние на процессы структурообразования, физико-механические и эксплуатационные свойства бетона. Это объясняется улучшенной адгезией волокон к цементной матрице, сравнительно высокой прочностью и модулем упругости волокон, а также их стойкостью по отношению к щелочной среде [64].

Исследования проводились на базе уже известных бетонов, упрочненных базальтовым волокном. В ходе анализа были выявлены недостатки данных композитов, и был произведен подбор оптимальных составов, исключающих существующие недостатки.

Рассматриваемая фибробетонная смесь, включает в себя цемент М400, минеральное волокно, песок, поливиниловый спирт, гипс строительный и воду [57]. Выявленными недостатками ее являются низкая прочность на сжатие и небольшая морозостойкость при достаточно высоком содержании минерального волокна. Кроме того, дополнительно в составе использовали поливиниловый спирт и воздушное вяжущее – гипс строительный, снижающий морозостойкость.

Другая же известная бетонная смесь, включает в свой состав: портландцемент, кварцевый песок, отходы производства базальтового волокна и воду [53]. Недостатком этого состава является низкая прочность на сжатие и недостаточная морозостойкость ввиду того, что мелкие фракции отходов производства базальтового волокна в процессе формирования структуры бетонной смеси не обеспечивают достаточное сцепление с портландцементом, снижая плотность, а, следовательно - прочность и морозостойкость затвердевшего бетона.

С целью увеличения прочности на сжатие и морозостойкости фибробетонов с использованием базальтовых дисперсных волокон были проведены научные исследования. Был осуществлен подбор составов бетонных смесей. Оптимальный состав включает в себя следующие компоненты: портландцемент, кварцевый песок, минеральное волокно, модифицирующую добавку и воду [50].

В качестве вяжущего применялся портландцемент ПЦ 500-Д0. Повышение прочности на макроуровне обеспечивали с помощью ведения в бетонную смесь минеральных волокон, которыми служили базальтовые волокна-фибры диаметром 13-17 мкм и длиной 6-12 мм с прочностью на растяжение до 2000 МПа. Волокно блокирует развитие макротрещин и является, за счет сцепления с цементной матрицей, центрами крупных новообразований в структуре затвердевшего бетона.

Упрочнить структуру на микроуровне удалось с помощью модифицирующей добавки - суперпластификатора «Полипласт СП-4», разработанного в соответствии с ТУ 5745-026-5804865-2007 [98], который представляет собой порошок сополимеров темно-коричневого цвета на основе нафталинсульфокислоты. Адсорбируясь на поверхности зерен цемента, добавка, обладая пластифицирующее-водоредуцирующим действием, позволила значительно увеличить подвижность смеси, снизить количество воды затворения, уменьшить водоцементное отношение и, тем самым увеличить плотность, прочность и морозостойкость уже затвердевшего бетона.

Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что комплексное введение в бетонную смесь базальтовых волокон-фибр, а также суперпластификатора «Полипласт СП-4» способствует увеличению подвижности смеси при низком количестве воды затворения, значительно повышая однородность и плотность. Это способствует увеличению прочности и морозостойкости на макро- и микроуровнях в результате более равномерного распределения небольшого количества базальтовых фибровых волокон по всему объёму бетонной смеси.

Бетонная смесь готовилась по следующей технологии.

Суперпластификатор «Полипласт СП-4» предварительно растворяли с небольшим количеством воды затворения (10-15% от общего объёма) в ультразвуковом диспергаторе (УЗД) с частотой 20 кГЦ в течении 1 минуты до получения однородного раствора и вводили в бетонную смесь после предварительного перемешивания портландцемента, кварцевого песка, фибровых волокон и оставшейся воды затворения.

С целью определения механических свойств бетонной смеси приготовлялись по стандартной методике образцы-кубы размером 101010 см и образцы-балочки размером 4416 см, твердеющие в естественных условиях. Данные образцы испытывались на прочность и морозостойкость.

Похожие диссертации на Мелкозернистые бетоны с применением базальтовой фибры и комплексных модифицирующих добавок