CC BY
50Лесовик В. С., член-корр. РААСН, д-р техн. наук, проф., Агеева М. С., канд. техн. наук, доц., Денисова Ю. В., канд. техн. наук, доц., Иванов А. В., аспирант
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ БРУСЧАТКИ БЕТОННОЙ
ageevams@yandex.ru
Повышение физико-механических показателей мелкозернистых бетонов, используемых для изготовления брусчатки бетонной, возможно путем создания оптимизированной структуры цементной матрицы за счет применения шлака в качестве наполнителя при производстве композиционных вяжущих при их совместном помоле.
Ключевые слова: композиционное вяжущее, шлак, отсев кварцитопесчаника, удельная поверхность, сроки схватывания, прочность.
С развитием малоэтажного индивидуального строительства такие понятия, как ландшафтный дизайн и благоустройство территории, стали неотъемлемой частью жизни и кардинально изменили облик не только дачных участков, но и городских улиц.
Тротуарная плитка давно и прочно вошла в облик современного города. Отличительной особенностью тротуарных покрытий из брусчатки являются широкая цветовая гамма и разнообразие конфигураций. Высокие эксплуатационно-технические свойства брусчатки, в том числе высокая морозостойкость обеспечивают многолетний срок службы плитки даже в условиях городской эксплуатации [1].
Известно, что первостепенное значение для дорожного покрытия имеют показатели прочности и морозостойкости (долговечности) материала, из которого это покрытие изготовлено [2]. Тенденция использования изделий из вибропрессованного бетона в местах с интенсивным движением автотранспорта в сочетании с агрессивным воздействием антиобледенителей при попеременном замораживании и оттаивании приводит к тому, что физико-механические характеристики бетонных изделий, указанные в нормативно-технической литературе, оказываются недостаточными. В ряде случаев такие изделия подвергаются воздействию биологически-агрессивных сред.
Морозостойкость цементного камня напрямую зависит от величины общей пористости и ее характера. Уменьшение общей пористости достигается, снижением водоцементного отношения при изготовлении бетона. Бетон с низким В/Ц классифицируется как жесткий бетон [3 -4].
Однако в отличие от подвижных смесей в жестких бетонных смесях наблюдается дефицит жидкой фазы, где почти вся вода затворения уходит на смачивание поверхности компонентов
жесткой бетонной смеси. Поэтому для повышения эффективности таких бетонов необходимо применять специально подобранные компоненты для его изготовления. Представляется, что наиболее целесообразным будет использование для производства вибропрессованной тротуарной плитки высокопрочного тонкомолотого композиционного вяжущего с использованием шлака в качестве наполнителя. Традиционным преимуществом шлаковых цементов по сравнению с портландцементами являются их большая стойкость к химическим воздействиям, низкая теплота гидратации и экономичность.
Были проведены исследования по оценке возможности приготовления комплексного вяжущего путем раздельного помола компонентов и последующего их смешивания. Клинкер, клинкер с добавкой Тпсо8а1 181 (0,5% от общего количества) и наполнители - шлак и отсев дробления кварцитопесчаника (отсев КВП) в количестве 20 % предварительно размалывали раздельно до Буд =300 м2/кг и до 500 м2/кг, а затем перемешивали вручную (рис. 1).
Установлено, что введение 20 % как гранулированного шлака, так и отсева КВП при их раздельном помоле снижает конечную прочность вяжущих по сравнению с исходным клинкером. При этом минимальные прочностные показатели имеет Буд =500 м2/кги при естественном твердении, и при тепловлажностной обработке (ТВО) при 95 град (2-6-2 ч).
Интересно, что даже при более низкой удельной поверхности Буд=300 м2/кг вяжущее на основе шлака при естественном твердении в 28 суточном возрасте имеет прочность равную прочности вяжущего на основе отсева КВП при Буд =500 м2/кг. Это объясняется более высокой активностью шлака и особенно размолотого по сравнению с отсевом КВП. А также тем, что шлаку присуще увеличение скорости гидрата-
ции в поздние сроки. Затвердевший шлакопорт-ландцементный камень обычно характеризуется меньшим содержанием кристаллического порт-ландита, частично связанного зернами шлака и
более плотной гидросиликатной гелевой структурой. Этими особенностями структуры объясняются высокая водонепроницаемость и устойчивость к агрессивным средам.
10% 15%
Кол-во КВП/Шлака, %
•КВ на КВП 5уд 300м2/кг -И-КВна КВП Буд 500м2/кг КВ на шлаке 5уд 300м2/кг )( КВ на шлаке Зуд 500м2/кг
Рисунок 1. Влияние количества отсева дробления КВП и шлака при постоянном введении добавки "1лсо8а1 181" при раздельном помоле на прочностные показатели: а - после ТВО; б - после 28 суток твердения.
б
При ТВО прочность КВ на основе шлака не достигла значений прочности КВ на основе отсева КВП. Но в обоих случаях помол до Буд = 500 м2/кг позволил значительно повысить ак-
тивность вяжущих. Более тонкий помол особенно актуален при использовании шлака, чтобы иметь возможность полностью проявить ему свои гидравлические свойства. Однако, на наш
взгляд, добиться тщательной гомогенизации вяжущего при раздельном помоле и дальнейшем смешивании чрезвычайно проблематично. Поэтому представляется целесообразным добиться повышения гидравлической активности вяжущего именно при совместном помоле клинкера и шлака.
Для определения влияния на активность композиционного вяжущего способа помола (совместный или раздельный) нами были получены композиционные вяжущие того же соста-
70
ва путем совместного помола компонентов до удельной поверхности Буд=500 м2/кг.
Установлено, что при совместном помоле клинкера как со шлаком, так и с отсевом КВП прочность остается выше у всех образцов по сравнению с вяжущими, полученными при раздельном помоле. (рис.2). Как и при раздельном помоле прочность вяжущего на основе шлака значительно выше прочности вяжущего на основе отсева КВП. И в 28-суточном возрасте прочность КВ на основе шлака даже превысила прочность размолотого клинкера.
65
160
Ж
55
§0
и а
40
I КВ на КВП-раздельн.помол I КВ на шлаке-раздельн.помол . КВ на КВП-совмест.помол I КВ на шлаке-совмест.помол I клинкер
84-
65
52,8
-53,4
50,1
47,1
41
41,<
Рисунок 2. Кинетика набора прочности вяжущих при различных способах получения 8уд =500 м /кг: КВП - отсев дробления кварцитопесчаника, КВ -композиционное вяжущее
Таким образом, подбирая минералогический состав цемента с определенным соотношением компонентов, можно воздействовать на структуру и физико-механические свойства бетона в необходимом направлении. Эффективные наполнители имеют полифункциональное значение в синтезе материалов с заранее заданными свойствами.
Установлено, что при раздельном помоле и дальнейшем смешении клинкера как со шлаком, так и с отсевом КВП прочность остается выше у всех образцов с добавкой шлака и при ТВО, и естественного твердения. Что объясняется его более высокой активностью по сравнению с отсевом КВП. Максимальную прочность имеет КВ на основе шлака при их совместном помоле.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК
1. Гридчин, А.М. Обжиговая технология производства тротуарной плитки / А.М. Гридчин, В.В. Строкова, А.В. Шамшуров // Вестник БелГТАСМ. 2001. - № 1. - С.33-35.
2. Корюков, В. П. Жесткий цементобетон// Автомобильные дороги. - 1988. - №9. -с. 20-21.
3. Баженов, Ю.М. Новому веку - новые бетоны //Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2000. - № 2. -С. 10-11.
4. ТУ 5746-017-01331012-01. Брусчатка бетонная. Технические условия.
