CC BY
178
Технические науки — от теории к практике ________________№ 11 (47), 2015 г
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СОВРЕМЕННЫХ ВИДОВ БЕТОНА
Хамхоева Залина Магометовна
ассистент кафедры строительных дисциплин Ингушского государственного университета,
РФ, г. Магас E-mail: alinas85@inbox. ru
СибАК
www.sibac.info
INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN PRODUCTION OF MODERN TYPES OF CONCRETE
Zalina Khamkhoeva
assistant of the Department of Construction Disciplines
of Ingush State University, Russia, Magas
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены инновационные технологии в производстве современных видов бетона. На основе метода обобщения получена классификация инновационных технологий, которые позволяют изменять структуру бетона на различных уровнях. Приведены эксплуатационнотехнические характеристики бетона, которые можно повышать за счет использования результатов инновационных разработок.
ABSTRACT
Innovative technologies in the production of modem types of concrete have considered in this paper. The classification of innovative technologies that allow changing the concrete structure at various levels obtained on the basis of generalizations. Operational and technical characteristics of the concrete which can be enhanced through the use of the results of innovative developments have provided.
Ключевые слова: высокотехнологичные бетоны; самоуплотняющиеся бетоны; высокодеформативные бетоны; суперпластифици-рующие добавки; зеленый бетон.
Keywords: high-performance concrete; self-compacting concrete; strain hardening cement-based concrete; superplasticizers; green concrete.
188
Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г_______________________
www.sibac.info
Бетон является основным конструкционным материалом, объемы производства которого в мире составляют более 3-х млрд. кубометров в год [3]. Благодаря современным инновационным технологиям в области создания химических добавок, армирования, совершенствования помольного оборудования за последние три десятка лет было разработано большое количество новых видов бетона: высокопрочные, самоуплотняющиеся, высокодеформативные, текстиль-армированные бетоны и др.
Составы этих бетонов проектируются в рамках концепции «зеленого бетона» [6]. Одним из критериев оценки бетона в рамках этой концепции становится показатель удельного расхода портландцемента на 1 МПа прочности, в отличие от традиционного показателя - расхода портландцемента на 1 куб. метр бетона.
Повышение прочности бетона при одновременном снижении расхода портландцемента стало возможно благодаря использованию результатов инновационных разработок, что способствовало изменению структуры бетона на различном уровне: макро-, микро-, и наноуровне.
Большая часть конструкционного бетона производится на основе портландцемента. В рамках концепции «зеленого бетона» стремятся по возможности большую часть портландцемента заменить молотыми минеральными добавками без снижения технических характеристик бетона. Благодаря созданию принципиально нового помольного оборудования появилась возможность получения минеральных добавок с очень высокой тонкостью помола. В связи с этим, ряд минеральных добавок из «инертных» стали «активными», т. е. они стали взаимодействовать с продуктами гидратации портландцемента. Одной из таких добавок является молотый кварцевый песок - один из обязательных компонентов в составе высокопрочных и самоуплотняющихся бетонов [4-5].
Для получения тонкодисперсных минеральных частиц из горных пород и побочных продуктов промышленности используют планетарные шаровые мельницы, центробежно-эллиптические мельницы. Использование эффективного классификатора для разделения в воздушных потоках дисперсных материалов позволяет регулировать гранулометрический состав минеральных порошков (классификатор центробежно-динамический) и снижать энергозатраты мельницы.
Благодаря инновационным технологиям происходят изменения в оценке тонкости помола вяжущих и минеральных порошков. Традиционно тонкость помола оценивается остатком на стандартном сите или удельной поверхностью порошка. В настоящее время
189
Технические науки — от теории к практике __________________№ 11 (47), 2015 г
гранулометрический состав молотой минеральной добавки или цемента можно эффективно определить с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц (Helos, MicroSizer 201, Analisette 22).
Обладая информацией о гранулометрическом составе минерального порошка, создаются цементные матрицы с высокой плотностью упаковки частиц, что способствует повышению прочности бетона. Благодаря этому были разработаны реакционно-порошковые бетоны.
Следует отметить, что современные виды бетонов нельзя создать без эффективных пластифицирующе-водоредуцирующих добавок. Суперпластификаторы на поликарбоксилатной основе были впервые запатентованы в Японии в 1981 году [5]. Благодаря использованию этих суперпластификаторов японскими учеными была сформулирована концепция самоуплотняющегося бетона, а сам бетон нашел практическое применение при строительстве моста Akashi-Kaikyo.
Современные исследования направлены на получение конструкционного бетона, армированного текстильными материалами, и воспринимающего высокие несущие нагрузки, в том числе динамические. Инновационной технологией стало применение композитной арматуры взамен металлической [2]. Волокна и текстиль обеспечивают трехмерное укрепление бетона. Основные преимущества текстиль-армированного бетона состоят в следующем: отсутствие коррозии и повышенная долговечность, более тонкие и легкие конструкции, возможность создания сложных форм за счет хорошей гибкости.
Рассмотрим инновационные технологии в производстве современных видов бетона. На основе метода обобщения можно классифицировать инновационные технологии по влиянию на структуру бетона на различных уровнях (таблица 1). Также в таблице приведены эксплуатационно-технические характеристики бетона, которые можно повышать за счет использования результатов инновационных разработок.
СибАК
www.sibac.info
190
Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г_______________________
СибАК
www.sibac.info
Таблица 1.
Инновационные технологии в производстве современных видов
бетона
Уровень струк- туры бетона Элемент структуры Инновационная технология Эффект Эксплуатационно- технические характеристики бетона
Макро- уровень Крупный заполни- тель Обработка поверхности заполнителя суперпластификатором на поликарбо-ксилатной основе Хорошая адгезия цементного камня к заполнителю Повышение прочности, морозостойкости, долговечности
Поры Самоуплотняющаяся бетонная смесь Поверхность затвердевшего бетона гладкая, без раковин
Арматура Композитная арматура, полимерный текстиль Т рехмерное упрочнение бетона Повышение динамической прочности
Микро- уровень Цемент- ный камень Армирование минеральными волокнами длиной 1-5 мм и диаметром 10-50 мкм (стекловолокно, базальтовое волокно и др-) Дисперсное армирование цементного камня на микроуровне Повышение предела прочности при растяжении, изгибе, ударной прочности
Капиляр-ные поры Использование тонкодисперсных минеральных добавок совместно с суперпластификатором Повышение плотности упаковки частиц Повышение прочности, морозостойкости, долговечности
Субмик- роуровень Кристалло- гидратные сростки Выращивание игольчатоволокнистых кристаллов при гидратации цемента Дисперсное армирование цементного камня на субмикроуровне Повышение предела прочности при изгибе
Субкапи- лярные поры Синергетический эффект от совместного использования суперпластификатора на поликарбоксилатной основе и реологически эффективной минеральной добавки Повышение плотности цементного камня Повышение прочности, морозостойкости, водонепрони- цаемости
191
Технические науки — от теории к практике __________________________№ 11 (47), 2015 г
www.sjbac.info
Нано- Кристалло- Введение в состав бетона наноразмерных волокон углерода [1], Дисперсное армирование Повышение предела прочности
гидратные хризотила цементного при сжатии и
уровень сростки и др. длиной 500- камня на изгибе, снижение
700 нм и диаметром 520 нм наноуровне трещино-стойкости
Таким образом, рассмотрев различные инновационные технологии в области получения современных видов бетона, можно заключить, что в развитии технологии бетона произошел значительный рывок. Это позволяет создавать новые конструкции и архитектурные решения. Многие из рассмотренных в работе инновационных технологий были использованы при строительстве небоскребов ММДЦ «Москва-Сити».
Список литературы:
1. Карпова Е.А., Али Э.М., Скрипкюнас Г., Керене Я., Кичайте А., Яковлев Г.И., Мацияускас М., Пудов И.А., Алиев Э.В., Сеньков С.А. Модификация цементного бетона комплексными добавками на основе эфиров поликарбоксилата, углеродных нанотрубок и микрокремнезема // Строительные материалы. - 2015. - № 2. - С. 40-48.
2. Композитная арматура. Патент RU2405092, Дата опубл.: 27.11.2010 Бюл. 33
3. Мюллер К., Пальм С. Рост прочности и долговечность цементов с повышенным содержанием известняка. / Цемент и его применение. -2013. - № 2. - С. 36-39.
4. Петрова Т.М., Серенко А.Ф., Джаши Н.А., Смирнова О.М. Самоуплотняющиеся бетоны: история и современность // Строительный тендер. -2009. - № 40-41. - С. 44-46.
5. Смирнова О.М. Высококачественные бетоны для предварительно
напряженных железобетонных подрельсовых конструкций // автореферат дис. кандидата технических наук: 05.23.05 / Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. Санкт-
Петербург, 2013.
6. Mohammed S. Imbabi, Collette Carrigan, Sean McKenna. Trends and developments in green cement and concrete technology // International Journal of Sustainable Built Environment, Volume 1, Issue 2, December 2012, Pages 194-216.
7. Nippon Shokubai Co., Ltd. Cement Dispersant 1981 JP, Sho 59-18338.
192
