CC BY
39УДК 693.9: 699.841
В.Н. ЯРМАКОВСКИЙ, канд. техн. наук, почетный член РААСН (yarmakovsky@yandex.ru)
Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, Россия, г. Москва, Локомотивный пр., 21)
Физико-химические и структурно-технологические основы получения высокопрочных и высокодолговечных конструкционных легких бетонов
Разработаны физико-химические и структурно-технологические основы получения высокопрочных и высокодолговечных конструкционных легких бетонов (ВКЛБ), необходимые для определения их оптимальных составов и нормируемых параметров. Определены экспериментально-теоретическим путем (с помощью структурно-имитационных моделей) условия формирования оптимальной структуры таких бетонов, в том числе контактной зоны компонентов бетона. Сформулированы технологические основы использования результатов этих исследований для разработки оптимальных составов ВКЛБ и для получения таких бетонов с оптимальными нормируемыми параметрами.
Ключевые слова: легкие бетоны, макро- и микроструктура, химико-минералогический состав, контактная зона, морозостойкость, водонепроницаемость, прочность, деформативность.
V.N. YARMAKOVSKIY, Candidate of Sciences (Engineering), Honorary member of RAACS (yarmakovsky@yandex.ru) Scientific-Research Institute of Building Physics of the Russian Academy architecture and construction sciences (RAACS) (21, Lokomotivniy Driveway, Moscow, 127238, Russian Federation)
Physical-Chemical and Structural-Technological Bases of Producing High-Strength and High-Durable Structural Lightweight Concretes
Physical-chemical and structural-technological bases of producing high-strength and high-durable structural lightweight concretes (HSLC) necessary for determination of their optimal compositions and regulated parameters have been developed. Conditions of the formation of optimal structure of these concretes including the contact zone of concrete components have been defined by the experimental-theoretical way (with the help of structural-simulation models). Technological bases for using results of these studies for development of optimal compositions of HSLC with optimal regulated parameters have been formulated.
Keywords: lightweight concretes, macro- and microstructure, chemical-mineralogical composition, contact zone, frost resistance, waterproofness, strength, deformability.
В статье [1] обоснована актуальность разработки «Свода правил по проектированию конструкций из легких бетонов» — документа, необходимого для внедрения в практику строительства высокоэффективных легких бетонов новых модификаций, в том числе высокопрочных и высокодолговечных, при преимущественном использовании низкоэнергоемких в производстве пористых заполнителей на основе продуктов переработки техногенных образований металлургии и топливной энергетики [2]. Исходя из этого целью исследований, результаты которых представлены в настоящей статье, явилась разработка физико-химических и структурно-технологических основ получения высокопрочных (классов по прочности при сжатии до В60 вкл.) легких бетонов с высокими показателями долговечности, а именно с марками по морозостойкости до F1500 вкл., марками по водонепроницаемости до максимально нормируемой в СП 28.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85» - W20.
Результаты этих исследований используются для разработки оптимальных составов высокопрочных и высокодолговечных легких бетонов, определения нормируемых прочностных и деформативных характеристик таких бетонов и показателей их долговечности [1] для разработки в дальнейшем «Свода правил по проектированию конструкций из легких бетонов» в развитие действующего СП 63.13330.2012.
1. Определение условий формирования оптимальной
структуры высокопрочного и высокодолговечного конструкционного легкого бетона (ВКЛБ) с позиций основ физикохимии силикатов и структурно-технологических основ Одной из основных особенностей изготовления КЛБ и его дальнейшего твердения является процесс влагообмена между зернами сухого крупного пористого
заполнителя и окружающей их оболочкой из твердеющего цементного теста и далее — из цементного камня. В процессе изготовления легкобетонной смеси сначала после затворения водой происходит ее миграция из растворной части бетона в зерна сухого крупного пористого заполнителя, а через некоторое время в процессе твердения бетонной смеси - обратная миграция воды в окружающую оболочку за счет развития в основном осмотического давления [2].
В дальнейшем миграция влаги в твердеющей бетонной смеси периодически может менять направление, до тех пор пока в системе не установится равновесное влажностное состояние. Таким образом, легкобетонная смесь ведет себя как саморегулируемая система, до тех пор пока в ней не устанавливается равновлажностное и равновесное с окружающей средой состояние. Процесс установления равновесной влажности в рассматриваемой системе подчиняется, по существу, закону маятника. Практический вывод из этого: применяемый для изготовления легкобетонной смеси заполнитель должен быть сухим.
Другой особенностью легкого бетона в сравнении с тяжелым на природных плотных заполнителях является существенно более высокое (в 1,7—2,5 раза) сцепление крупного пористого заполнителя с растворной частью.
При этом прочность сцепления растворной части с водонасыщенным пористым заполнителем меньше, чем прочность сцепления с сухим заполнителем. Эти особенности строения легкого бетона оказывают значительное влияние на его прочностные свойства (особенно на прочность при растяжении), деформативные и другие свойства, и это следует учитывать при создании основ технологии КЛБ.
При затворении водой легкобетонной смеси зерна сухого пористого заполнителя могут набухать (в различной степени в зависимости от вида заполнителя и его
оболочки). Поскольку влажностный коэффициент линейного расширения (КЛТР) зерна заполнителя может быть больше соответствующего значения для цементно-песчаного раствора, зерно пористого заполнителя может подвергаться трехосному сжатию со стороны твердеющей растворной части. При этом сцепление таких компонентов бетона усиливается и тем самым повышается прочность его контактной зоны.
Такой процесс должен способствовать повышению водонепроницаемости КЛБ в сравнении с равнопрочным тяжелым бетоном на природных плотных заполнителях, поскольку в соответствии с работами М.З. Симонова [3] и Л.П. Орентлихер [4] основными путями проникновения влаги в бетон является именно контактная зона. Так, если крупный заполнитель плотный (типа гранита или доломита), то возможно определенное скопление воды под зерном такого заполнителя, опускающегося (при воздействии гравитационных сил) в цементном тесте бетонного изделия. Эта вода затем в процессе твердения бетона может испаряться, образуя пустоты под зернами заполнителя. Происходит так называемая внутренняя седиментация бетонной смеси, которая существенно ослабляет сцепление зерен плотного заполнителя с растворной частью бетона.
В целом же, если исходить из основ физикохимии силикатов [5], классических основ физики бетонов и их технологии [3—6], то значительные преимущества в плотности и, соответственно, прочности контактной зоны (КЗ) крупного заполнителя с растворной частью в легком бетоне в сравнении с тяжелым бетоном того же класса по прочности обусловлены:
Во-первых, существенно меньшей величиной истинного водоцементного отношения (Вист/Ц = Взатв — Взап, где Взатв — вода затворения бетонной смеси, а Взап — вода, поглощенная зернами сухого заполнителя) в контактной зоне (КЗ) в сравнении с цементной матрицей или растворной частью бетона. Толщина КЗ в конструкционном легком бетоне составляет, по различным данным, от 40 до 150 мкм в зависимости от вида, структуры, химико-минералогического и фазового составов зерна крупного заполнителя, от состава бетона и, соответственно, его растворной части (в том числе и от вида и структуры мелкого заполнителя), а также от условий твердения бетона (пропаривание или нормально-влаж-ностное).
Величина Вист/Ц уменьшается при приближении из центра матрицы — растворной части бетона (из центра расстояния между зернами крупного пористого заполнителя) к поверхностной зоне этих зерен. Это вызвано отмеченными выше процессами миграции воды затво-рения (отсоса) из зерен пористого заполнителя в растворную часть бетона.
С уменьшением Вист/Ц повышается плотность и соответственно прочность формирующейся контактной зоны. Последнему способствует и обратная миграция воды затворения из зерна заполнителя в цементную матрицу в процессе твердения бетона. Это усиливает процессы гидратации в цементном камне, в него включаются дополнительно непрогидратированные еще зерна цементного клинкера. Такой процесс способствует формированию мелкопористой структуры легкого бетона с минимальным объемом сообщающихся пор-капилляров. Последнее благоприятно отражается на
показателях долговечности бетона (морозостойкости и водонепроницаемости), а также на таких его характеристиках напряженно-деформированного состояния, как границы области микротрещинообразования (особенно нижней границы образования обратимых микротрещин), и соответственно, на прочности бетона при растяжении.
Во-вторых, формирование прочной контактной зоны в КЛБ обусловлено уплотнением ее новообразованиями — продуктами химической реакции минералов зерна пористого заполнителя с соответствующими минералами цементного камня. Это характерно для пористых шлаковых заполнителей, особенно для заполнителей из гидравлически активных доменных шлаков. Как установлено многими исследователями в петрографических наблюдениях [6—11], в результате взаимодействия минералов поверхностной зоны пористого зерна шлакового заполнителя (особенно с высоким содержанием аморфизированной фазы) и минералов цемента в цементном тесте в зоне их контакта возникают новообразования. Последние и должны являться основным носителем прочности сцепления шлакового заполнителя и цементного теста. Состав возможных новообразований, получающихся при гидратации доменного шлака с помощью активизаторов (минералов цементного камня), достаточно полно освещен в соответствующей литературе.
Так, из работ Ю.М. Бутта, А.А. Майера, Б.Г. Варша-ла [12] известно, что при гидратации кристаллической составляющей мелилита (минерала доменного шлака) с известью образуется единственная фаза — гидрогранаты. Гидратация аморфизированного стекла поверхностной зоны пористого шлакового заполнителя, соответствующего составу мелилита, протекает особенно энергично, приводит также к образованию гидрогранатов и, кроме того, гидросиликатов кальция C2SH(A) и CSH(Б).
Таким образом, продукты гидратации и твердения шлаков в присутствии активизатора — цементного клинкера существенно различаются в зависимости от фазового состава шлака: в случае стекловидного (с аморфизированной структурой) шлака процесс гидратации в контактной зоне идет более энергично и приводит при тепловлажностной обработке легкого бетона, изготовленного на пористых шлаковых заполнителях, к образованию низкоосновных, главным образом мелкокристаллических гидросиликатов кальция. Последнее существенно способствует повышению прочности контактной зоны легкого бетона и в целом показателей его прочности и долговечности.
К этому же выводу приводят результаты исследований, выполненных в МХТИ им. Д.И. Менделеева В.С. Горшковым, С.Е. Александровым и их учениками [13] в области гидравлических и вяжущих свойств шлаковых стекол в системе CaO—SiO2—Al2O3—MgO—Fe2O3.
Результаты определения сцепления между образцами из доменного шлака (как стекловидного, так и кристаллического) и цементным камнем, а также, для сравнения, между плотным гранодиоритом и цементным камнем при различных условиях твердения, полученные в УралНИИстромпроекте в исследованиях Г.В. Геммерлинга и Л.Б. Цимерманиса [14], приведены в таблице.
Вид материала заполнителя Прочность сцепления в контактной зоне при растяжении, МПа
Пропаривание 6 ч + 14 сут НВТ Нормально-влажностные условия твердения (НВТ), 28 сут
Стекловидный шлак 6,4 4,2
Кристаллический шлак 2,8 2,2
Гранодиорит 0,1 0,8
fj научно-технический и производственный журнал
июнь 2016
Проанализировав данные таблицы, можно заключить, что явно наибольшее сцепление в контактной зоне бетона наблюдается в случае использования заполнителя из стекловидного шлака независимо от условий твердения образцов. Это обусловлено относительно высокой активностью минералов шлаковых стекол, причем главным образом минералов изотропной разновидности стекла (геленита, окерманита, мелилита, псевдоволластонита и др.) [5, 7, 15].
Плотная контактная зона тормозит развитие магистральных трещин в бетоне, которые образуются слиянием микротрещин при силовых или температурно-климатических воздействиях на бетон, и тем самым препятствует его разрушению. Отсюда понятно, что для достижения наибольшей прочности легкого бетона на пористых заполнителях следует стремиться к наиболее однородной монолитной его структуре, которую должна обеспечивать достаточно плотная бездефектная, а следовательно, и прочная структура контактной зоны. Особенно это касается:
• прочности бетона на растяжение и на растяжение при изгибе;
• показателей долговечности бетонов (водонепроницаемости и морозостойкости), как показано в трудах Л.П. Орентлихер и Г.И. Горчакова;
• параметрических точек напряженно-деформированного состояния КЛБ, как установлено в ранних исследованиях автора статьи [16] (см. далее разд. 3).
Следовательно, в соответствии с вышеизложенным, при разработке технологий переработки техногенных образований, в частности шлаков черной металлургии и тепловой энергетики, следует стремиться к максимально возможной (исходя из регламентируемой прочности) остеклованности шлакового заполнителя или по крайней мере поверхностной зоны или оболочки зерна шлакового заполнителя.
2. Определение условий формирования оптимальной структуры высокопрочного КЛБ с помощью структурно-имитационной модели (СИМ-модель) при действии кратковременной сжимающей нагрузки1
В излагаемых ниже исследованиях использовали основы механики разрушения бетона, разработанные профессорами Ю.В. Зайцевым [17] и Н.И. Карпенко [18]. Структура бетона рассматривается на макроуровне и включает матрицу (растворную часть бетона) с включениями-заполнителями в виде выпуклых многоугольников, на границе которых имеется контактная зона с отличными от матрицы и включений свойствами. Основным начальным дефектом структуры бетона являются крупные поры, которые моделируются круглыми отверстиями с выходящими на их контур двумя коллинеарными микротрещинами, расположенными стохастически как в матрице, так и во включениях. Процесс разрушения бетона рассматривается в виде накопления развивающихся с ростом нагрузки первоначальных дефектов и завершается их слиянием в магистральную трещину, пересекающую бетонный образец-пластину единичной толщины.
Ранжирование параметров макроструктуры по степени их влияния на прочность бетона устанавливали по результатам выполненного вычислительного эксперимента на модели-аналоге КЛБ в следующей последовательности: а) определяется прочность на модели-аналоге бетона qан при заданных ее геометрических и физических параметрах; б) изменяется исследуемый параметр макроструктуры в модели-аналоге и снова определяют ее прочность qp; в) определяется степень влияния ис-
Рис. 1. Влияние параметров макроструктуры на прочность КЛБ: 1 - неоднородность включений-заполнителей; 2 - прочность контактной зоны; 3 - ширина контактной зоны; 4 - коэффициент формы включений-заполнителей; 5 - диаметр включений - крупных пор; 6, 7 - диаметр и количество начальных дефектов структуры
следуемого параметра на прочность бетона по величине соотношения — qí¡н)/qí¡н, %.
На основании результатов вычислительных экспериментов на СИМ-модели по влиянию параметров макроструктуры КЛБ на его прочность (рис. 1) можно сформулировать следующие основные условия формирования ее как оптимальной (перечисляются в порядке степени их влияния). Это, по существу, определяет излагаемые ниже основы технологических приемов получения высокопрочных легких бетонов:
• обеспечение прочного (не ниже прочности компонентов) контакта матрицы затвердевшей растворной части бетона с включениями (зернами крупного заполнителя);
• улучшение поровой структуры компонентов бетона (и растворной части — матрицы бетона, и зерна заполнителя) в направлении уменьшения размера пор и их количества (пористости); как показали результаты исследований, выполненные автором в НИИСФ, это условие обеспечивается таким эффективным технологическим приемом, как использование при изготовлении высокопрочного легкого бетона модификатора его структуры [19], способствующего трансформации крупнопористой структуры бетона в мелкопористую с равномерным распределением пор по объему;
• обеспечение однородности включений, под которыми понимаются здесь зерна заполнителя; в рассмотренном случае — однородность по величине модуля упругости зерна.
3. Экспериментальные исследования контактной зоны основных компонентов КЛБ различных модификаций и параметрических уровней напряженно-деформированного состояния при осевом сжатии
Исследования контактной зоны проводились на образцах КЛБ класса по прочности при сжатии В45, изготовленных на пористых заполнителях двух видов: высокопрочном керамзитовом гравии Новочебоксарского ДСК и пористом шлаковом гравии (ПШГ) с остеклованной оболочкой, изготовленном в шлакоперерабатываю-щем цехе Новолипецкого металлургического комбината.
1 Исследования выполнялись в рамках проекта РФФИ № 09-08-13560 (руководитель В.Н. Ярмаковский с участием В.И. Кондращенко).
g
Rnp
A12O3
Рис. 2. Нижняя (Щ^/Щпр) и верхняя (Щ/Щр) границы области микротре-щинообразования конструкционного легкого бетона, изготовленного на пористых заполнителях различных видов, в зависимости от его приз-менной прочности (Rпр), в сравнении с равнопрочным тяжелым бетоном: 1 - бетон на шлакостеклогрануляте и кварцевом песке; 2 - тяжелый бетон; 3 - керамзитобетон на пористом песке; 4 - керамзитобетон на кварцевом песке; 5 - бетон на безобжиговом зольном гравии и кварцевом песке; Д - бетон воздушно-сухого твердения; о - бетон нормально-влажностного твердения
С помощью прибора ПМТ-3 с алмазной пирамидкой были определены значения напряжений в зоне контакта зерна крупного пористого заполнителя с затвердевшей растворной частью бетона Щз и непосредственно в це-ментно-песчаном камне — растворной части между зернами крупного заполнителя. Максимальная величина микротвердости установлена в контактной зоне Н^, что обусловлено следующим характерным для КЛБ технологическим условием: Вист/Ц< Вз/Ц, где Вист=Во—Вз (Во — общая вода затворения бетонной смеси, Вз — вода, поглощенная зерном пористого заполнителя в процессе приготовления смеси, которая в процессе твердения бетона мигрирует обратно в растворную часть и тем самым способствует благоприятным условиям дальнейшего твердения бетона и формированию его мелкопористой структуры).
Осредненные значения Н^ составили в проведенных экспериментальных исследованиях для легкого бетона на ПШГ — 1580 кНс/мм2, для керамзитобетона —1255 кНс/мм2, а осредненные значения Нцк — соответственно 860 и 880 кНс/мм2. Таким образом, величина отношения Нкз/Нцк выше более чем на 25% у бетона на
пористом шлаковом гравии в сравнении с традиционным керамзитобетоном.
Последнее определяет следующие процессы и условия образования и сохранения плотной и прочной контактной зоны в легком бетоне на пористых заполнителях из металлургических шлаков, в частности доменного производства:
а) гидратация минералов шлака (мелилита и др.) стекловидной оболочки зерна ШПГ в присутствии сильного активатора (цементного клинкера) ^ образование высокопрочных гидрогранатов и гидросиликатов кальция С£Н(Л) и CSH(B);
б) преимущественное содержание в оболочке зерна ШПГ шлаковых стекол наиболее гидравлически активной изотропной разновидности системы СаО—SiO2—
MgO-Fe2Oз;
в) близость значений модулей упругости и коэффициентов линейного температурного расширения компонентов бетона, определяемая близостью значений минералогического состава цементного камня и доменного шлака, из расплавов которого производится пористый заполнитель.
Указанными характеристиками контактной зоны зерен пористых заполнителей (особенно шлаковых) с растворной частью КЛБ и обусловлены вышеизложенные существенные преимущества в показателях и водонепроницаемости и морозостойкости конструкционных легких бетонов, в том числе и высокопрочных, в сравнении с равнопрочными бетонами на природных плотных заполнителях. Что касается преимущества в морозостойкости КЛБ в сравнении с равнопрочным тяжелым бетоном, то оно обусловлено дополнительно наличием буферной зоны (поровой структуры заполнителя), которая в значительной степени может снижать эффект развития гидравлического давления в порах-капиллярах растворной части бетона при фазовом переходе в лед содержащейся в них воды, сопровождающемся, как известно, перестройкой молекул воды с увеличением в объеме.
4. Параметрические точки процесса напряженно-деформированного состояния КЛБ при осевом сжатии
На конечном этапе работы определяли с использованием метода ультразвуковых волн, распространяющихся по поперечной и продольной плоскостям в разных сечениях опытных образцов бетонных призм, нижнюю R0t и верхнюю Щ границы областей микро-трещинообразования конструкционного легкого бетона класса по прочности при сжатии до В45 вкл. При этом для изготовления КЛБ использовали различные виды заполнителей: на керамзитовом гравии с пористым (в одном варианте) и с плотным песком (в другом), на пористом шлаковом гравии с остеклованной оболочкой (шлакостеклогрануляте) и кварцевом песке, на безобжиговом зольном гравии и кварцевом песке. Для сравнения определялись границы области микротрещинообразования равнопрочных тяжелых бетонов.
Установлено, что величины уровней напряжений, определяющих эти области для КЛБ, составляют: Щ0/Щпр — от 0,34 до 0,5; Щ /Щпр — от 0,82 до 0,89, повышаясь с увеличением прочности бетона на сжатие. Все эти значения существенно выше, чем для равнопрочного тяжелого бетона, что корреспондируется с вышеописанным (см. разд. 3) соответствующим состоянием контактной зоны равнопрочных легкого и тяжелого бетонов.
Наибольшие величины уровней напряжений Щ0/Щпр и Щу/Щпр установлены при использовании в легком бетоне в качестве заполнителя шлакостеклогранулята (рис. 2). Последнее хорошо корреспондируется с вышеизложенными результатами исследований контакт-
ной зоны КЛБ на пористых заполнителях различных видов. Установлено, что эти характеристики для КЛБ на шлакостеклогрануляте аппроксимируются уравнениями:
R1/Rnp = 0,525 lg Rnp - 0,327;
RV/Rnp = 0,239 lg RnP + 0,517.
Совместный анализ графиков зависимостей уровней напряжений осевого сжатия o/Rnp, соответствующих нижней и верхней границам области микротрещино-образования от величины призменной прочности Rnp, показал, что в отличие от тяжелого бетона конструкционные легкие бетоны имеют менее выраженную нижнюю границу области микротрещинообразования R° Особенно это относится к конструкционному легкому бетону на шлакостеклогрануляте и соответствующем пористом песке. Здесь эта граница как бы несколько размыта в области напряжений от 0,2 до 0,4 Rnp. Это вполне объяснимо, учитывая:
• во-первых, что прочность контактной зоны этого вида бетона существенно выше, чем легких бетонов на других видах заполнителей;
• во-вторых, что нижняя граница определяет, как известно, уровень напряжений, соответствующих развитию частично обратимых микротрещин, а верхняя граница - уже необратимых микротрещин, которые при повышении уровня нагружения o/Rnp сливаются в магистральную трещину, что и приводит к разрушению бетона.
Как видно из рис. 2, уровни напряжений RO /Rnp и RV/Rnp, так же как и для других видов бетонов, превышают соответствующие характеристики равнопрочного тяжелого бетона на 15-30%, особенно при высоких значениях Rnp. Это корреспондируется со значительным преимуществом легких бетонов (особенно на основе шлакостеклогранулята) в прочности контактной зоны по сравнению с равнопрочными тяжелыми бетонами на природных плотных заполнителях (см. разд. 3).
При этом немаловажно отметить, что уровень напряжений сжатия, соответствующий и нижней и особенно верхней границам области микротрещинообразования бетона на основе шлакостеклогранулята, выше минимум на 20-25%, чем для равнопрочных керамзитобетона и аглопорита. Это также может быть обусловлено:
Список литературы
1. Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н. К нормированию физико-механических характеристик высокопрочных легких бетонов и методам расчета конструкций из них // Жилищное строительство. 2016. № 7. С. 25-28.
2. Петров В.П., Макридин Н.И., Соколова Ю.А., Ярмаковский В.Н. Технология и материаловедение пористых заполнителей и легких бетонов: Монография. М.: Изд. «Палеотип»: РААСН, 2013. 332 с.
3. Симонов М.З. Основы технологии легких бетонов. М.: Стройиздат, 1973. 583 с.
4. Орентлихер Л.П. Бетоны на пористых заполнителях в сборных железобетонных конструкциях. М.: Стройиздат, 1983. 144 с.
5. Красильников К.Г., Никитина Л.В., Скоблин-ская Н.Н. Физикохимия собственных деформаций цементного камня. М.: Стройиздат, 1980. 252 с.
6. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, 1981. 456 с.
7. Kosmatka S.H., Kerkhoff B. Design and control of concrete mixtures // Guide to application, methods, and materials. Ottawa, Cement Association of Canada, 2011, 411 p.
• лучшим состоянием контактной зоны бетона на шлакостеклогрануляте, а также большой однородностью структуры такого бетона (рис. 2);
• большей относительной прочностью растворной части бетона на шлакостеклогрануляте благодаря интенсивному отсосу воды затворения зерном шлакового пористого заполнителя и, соответственно, меньшей величиной истинного водоцементного отношения;
• меньшей разницей в величинах модуля упругости зерна крупного заполнителя и растворной части у бетона на шлакостеклогрануляте, меньшей разницей в реологических свойствах этих компонентов бетона и наличием плавной переходной по прочности зоны от зерна крупного пористого заполнителя к цемент-но-песчаному раствору.
Выводы.
Разработаны физико-химические и структурно-технологические основы получения высокопрочных и высокодолговечных конструкционных легких бетонов, изготовляемых преимущественно с использованием низкоэнергоемких в производстве пористых заполнителей - продуктов переработки техногенных образований металлургии и топливной энергетики.
При этом обоснованы результатами теоретических и специальных экспериментальных исследований существенно более высокие показатели морозостойкости и водонепроницаемости (марок соответственно F1500 и W20) высокопрочных легких бетонов на пористых заполнителях различных видов в сравнении с равнопрочными тяжелыми бетонами на природных плотных заполнителях.
Определены экспериментально-аналитическим путем (с помощью структурно-имитационных моделей) условия формирования оптимальных структур таких бетонов на макроуровне. При этом качественно и количественно установлено влияние контактной зоны компонентов бетона.
Результаты проведенных исследований позволяют определить оптимальные составы высокопрочных легких бетонов и необходимые для проектирования железобетонных конструкций нормируемые параметры прочности, деформативности и долговечности таких бетонов.
References
1. Karpenko N.I., Yarmakovskiy V.N. To the Standardization of Physical- Mechanical Properties of High Strength Lightweight Aggregate Concrete and to the Calculation Methods of Structures Made of them Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2016. No. 7, pp. 25-28. (In Russian).
2. Petrov V.P., Makridin N.I., Sokolova Yu.A., Yarma-kovskii V.N. Tekhnologiya i materialovedenie poristykh zapolnitelei i legkikh betonov. Monografiya [Technology and materials porous aggregates and lightweight concrete. Monograph]. Moscow: "Paleotip": RAACS. 2013. 332 p.
3. Simonov M.Z. Osnovy tekhnologii legkikh betonov [Technology basics of lightweight concrete]. Moscow: Stroyizdat. 1973. 583 p.
4. Orentlikher L.P. Betony na poristykh zapolnitelyakh v sbornykh zhelezobetonnykh konstruktsiyakh [Concrete with porous aggregates in precast concrete structures]. Moscow: Stroyizdat. 1983. 144 p.
5. Krasil'nikov K.G., Nikitina L.V., Skoblinskaya N.N. Fizikokhimiya sobstvennykh deformatsii tsementnogo kamnya [Physical chemistry of its own strain of cement paste]. Moscow: Stroyizdat. 1980. 252 p.
6. Akhverdov I.N. Osnovy fiziki betona [Fundamentals of physics concrete]. Moscow: Stroyizdat. 1981. 456 p.
научно-технический и производственный журнал
8. FIP Manual of Lightweight Aggregate Concrete. Third Edition. Glasgow and London. Surrey University Press, 2003. 255 p.
9. Yarmakovsky V.N., Pustovgar A.P. The scientific basis for the creation of a composite binders class, characterized of the low heat conductivity and low sorption activity of cement stone // Proceeding of XXIV R-S-P seminar. Theoretical Foundation of Civil Engineering (24RSP). Procedia Engineering. 2015. 111, pp. 864-870.
10. Каушанский В.Е. Применение техногенных материалов при производстве цементов // Труды международной научно-практической конференции «Наука и технология силикатных материалов — настоящее и будущее». РХТУим. Д.И. Менделеева. 14-17 октября 2003 г. Т. IV. С. 36-50.
11. Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н., Школьник Я.Ш. Состояние и перспективы использования продуктов переработки техногенных образований в строительной индустрии // Экология и промышленность России. 2012. № 10. С. 50-54.
12. Бутт Ю.М., Майер А.А., Варшал Б.Г. Гидратация минералогических составляющих доменных шлаков. В кн.: Вопросы шлакопереработки: Труды Челябинского «ПромстройНИИпроекта», 1960. С. 418-446.
13. Горшков В.С., Александров С.Е., Иващенко С.И., Горшкова И.В. Комплексная переработка и использование металлургических шлаков в строительстве. М.: Стройиздат, 1985. 273 с.
14. Геммерлинг Г.В., Цимерманис Л.Б. Шлакопемзо-бетон. М.: Стройиздат, 1969. 135 с.
15. Ботвинкин О.К. Физическая химия силикатов. M.: Стройиздат, 1955. 287 с.
16. Ярмаковский В.Н. О методе расчета железобетонных конструкций повышенной морозостойкости // Труды НИИЖБ «Повышение стойкости бетона и железобетона при воздействии агрессивных сред». М.: Стройиздат, 1975. С. 34-38.
17. Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушения. М.: Стройиздат, 1982. 196 с.
18. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. 208 с.
19. Патент РФ 2421421. Модификатор бетона и способ его получения / Ярмаковский В.Н., Торпищев Ш.К., Торпищев Ф.Ш. Заявл. 27.10.2009. Опубл. 20.06.2011. Бюл. № 17.
7. Kosmatka S.H., KerkhoffB. Design and Control ofConcrete Mixtures. Guide to Application, Methods, and Materials. Ottawa, Cement Association of Canada, 2011, 411 p.
8. FIP Manual of Lightweight Aggregate Concrete. Third Edition. Glasgow and London. Surrey University Press. 2003. 255 p.
9. Yarmakovsky V.N., Pustovgar A.P. The scientific basis for the creation of a composite binders class, characterized of the low heat conductivity and low sorption activity of cement stone. Proceeding of XXIV R-S-P seminar. Theoretical Foundation of Civil Engineering (24RSP). Procedia Engineering. 2015. 111, pp. 864—870.
10. Kaushanskiy V.E. The use of man-made materials in the manufacture of cement. Proceedings of the International scientific-practical conference "Science and technology of silicate materials — present and future date." MUCTR. D.I. Mendeleev. 14-17 oct. 2003, pp. 36-50. (In Russian).
11. Karpenko N.I., Yarmakovskiy V.N., Shkol'nik Ya.Sh. Status and prospects of the processed products of man-made structures in the construction industry. Ekologiya i pro-myshlennost'Rossii. 2012. No. 10, pp. 50-54. (In Russian).
12. Butt Yu.M., Maier A.A., Marshal B.G. Hydration miner-alogical components of blast furnace slag. In the book: Questions of slag. Proceedings of the Chelyabinsk "PromstroyNIIproekt". 1960, pp. 418-446. (In Russian).
13. Gorshkov V.S., Aleksandrov S.E., Ivashchenko S.I., Gorshkova I.V. Kompleksnaya pererabotka i ispol'zovanie metallurgicheskikh shlakov v stroitel'stve [Complex processing and utilization of metallurgical slag in construction]. Moscow: Stroyizdat. 1985. 273 p.
14. Gemmerling G.V., Tsimermanis L.B. Shlakopemzobeton. [Shlakopemzobeton. Moscow: Stroyizdat. 1969. 135 p.
15. Botvinkin O.K. Fizicheskaya khimiya silikatov [Physical chemistry of silicates]. Moscow: Stroyizdat. 1955. 287 p.
16. Yarmakovskiy V.N On the method of calculation of reinforced concrete structures increased frost resistance. Proceedings NIIZhB "Improving the durability of concrete and reinforced concrete when exposed to aggressive environments". Moscow: Gosstroi SSSR Stroyizdat. 1975. pp. 34-38. (In Russian).
17. Zaitsev Yu.V. Modelirovanie deformatsiy i prochnosti betona metodami mekhaniki razrusheniya [Simulation of deformation and strength of concrete methods of fracture mechanics]. Moscow: Stroyizdat. 1982. 196 p.
18. Karpenko N.I. Obshchie modeli mekhaniki zhelezobeto-na [General mechanics model of reinforced concrete]. Moscow: Stroyizdat. 1996. 208 p.
19. Patent RF 2421421. Modifikator betona i sposob ego po-lucheniya [Modifier concrete and its production method]. Yarmakovskiy V.N., Torpishchev Sh.K., Torpishchev F.Sh.; Declared 27.10.2009. Published. 20.06.2011. Bulletin No. 17. (In Russian).
В Рязани открыто новое производство теплоизоляционных материалов
В Рязани 24 мая 2016 г. компания ТехноНИКОЛЬ открыла новый завод по производству теплоизоляционных материалов из жесткого пенополиизоцианурата под торговой маркой LOGICPIR.
Производственные мощности завода составляют 30 млн м2 продукции в год. Общий объем инвестиций в проект составил 1,7 млрд р. На новом предприятии будут изготавливать современные плиты Р^, которые обладают широким спектром преимуществ - низкой горючестью (Г1), высокая теплосберегающая способность (коэффициент теплопроводности 0,022 Вт/(м К)), прочностью при сжатии более 120 кПа, а также высоким сопротивлением пешеходной нагрузке в составе систем плоских кровель.
В рамках реализации данного проекта компания ТехноНИКОЛЬ создала на территории завода научную лабораторию, которая не толь-
ко контролирует параметры качества готовой продукции, но и занимается разработками уникальных рецептур, соответствующих быстрорастущим потребностям рынка.
Новый завод соответствует высоким стандартам безопасности окружающей среды. Гарантией безопасности на производстве является сотрудничество с крупнейшими химическими концернами, которые специализируются на производстве сырья: Bayer, Basf, Dow Chemical, Huntsman Polyurethanes. Данные поставщики являются членами европейской ассоциации ISOPA и работают в соответствии с установленными строгими правилами перевозки, приема, хранения и слива сырьевых компонентов.
По материалам компании ТехноНИКОЛЬ
научно-технический и производственный журнал
