CC BY
2
possiyskoy-poznichnoy-topgovli-v-2015-godu-kpizis-vytalkivaet-malyy-
biznes.html"kpizisHYPERLINK_"http://провэд■рф/analytics/research/33078-
obzop-possiyskoy-poznichnoy-topgovli-v-2015-godu-kpizis-vytalkivaet-malyy-biznes.html"-HYPERLINK "http://провэд■рф/analytics/research/33078-obzop-possiyskoy-poznichnoy-topgovli-v-2015-godu-kpizis-vytalkivaet-malyy-biznes.html"vytalkivaetHYPERLINK "http://провэд.рф/analytics/research/33078-obzop-possiyskoy-poznichnoy-topgovli-v-2015-godu-kpizis-vytalkivaet-malyy-biznes.html"-HYPERLINK "http://провэд.рф/analytics/research/33078-obzop-possiyskoy-poznichnoy-topgovli-v-2015-godu-kpizis-vytalkivaet-malyy-
biznes.html"malyyHYPERLINK_"http://провэд.рф/analytics/research/33078-
obzop-possiyskoy-poznichnoy-topgovli-v-2015-godu-kpizis-vytalkivaet-malyy-biznes.html"-HYPERLINK "http://провэд.рф/analytics/research/33078-obzop-possiyskoy-poznichnoy-topgovli-v-2015-godu-kpizis-vytalkivaet-malyy-
biznes.html"biznesHYPERLINK_"http://провэд.рф/analytics/research/33078-
obzop-possiyskoy-poznichnoy-topgovli-v-2015-godu-kpizis-vytalkivaet-malyy-biznes.html".HYPERLINK "http://провэд.рф/analytics/research/33078-obzop-possiyskoy-poznichnoy-topgovli-v-2015-godu-kpizis-vytalkivaet-malyy-biznes.html"html (дата обращения 28.11.2016)
УДК 666.972.167.018
Ерохина Л. А., к.т.н.
доцент
Ухтинский государственный технический университет
Россия, г. Ухта ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ ТЯЖЁЛОГО БЕТОНА ПОСЛЕ ЗАМОРАЖИВАНИЯ
Аннотация: Статья посвящена подбору и изучению составов бетонов работающих в условиях с низкими отрицательными температурами для обустройства Северных месторождений нефти и газа. А так же возможности использования в данных составах бетонов некондиционного сырья.
Ключевые слова: тяжелый бетон, морозостойкость, микрокремнезём, прочность, тонкодисперсная минеральная добавка.
Erochina L. A. Candidate of Technical Sciences,
assistant professor, Ukhta State Technical University
Russia, Ukhta
RESTRUCTURING HEAVY CONCRETE AFTER FREEZING
Abstract: The article is devoted to the selection and study of concrete operating under low negative temperatures for arranging Nordic oil and gas fields. As well as the possibility of using these compositions concrete substandard raw materials.
Keywords: heavy concrete, frost, microsilica, the strength, the fine mineral supplement.
Основными причинами разрушения тяжёлого бетона, насыщенного водой, при воздействии низкой температуры являются возникающие напряжения в структуре при увеличении объёма льда и изменяющейся силы связи воды с твёрдым телом.
Основным документом, по которому идут испытания строительных материалов на морозостойкость, является ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости». В нём закреплены требования для тяжёлого бетона, предназначенного для работы в сложных условиях Севера, испытуемые образцы должны иметь морозостойкость не ниже F200.
Чтобы достичь высокого показателя по морозостойкости в научной литературе приведены требования по выбору крупного и мелкого заполнителей, цемента и добавок. Имеет значение чистота, форма и рельеф поверхности заполнителя, его прочность и модуль упругости, содержание пустот и адгезия заполнителя с цементной матрицей. «Форма частиц и текстура мелкого заполнителя имели даже большее влияние на прочность и содержание воды в смеси, чем крупный заполнитель. Увеличение мелкого заполнителя на 1 % приводило к увеличению воды затворения на 2-5 %» [2]. Ограничение использования мелких песков связано с ростом водопотребности смесей. Так было до появления эффективных пластификаторов, мелкие пески не использовали в морозостойких бетонах. Но известно, чем меньше размер частиц, тем меньше они содержат внутренних дефектов и выше поверхность раздела фаз. Самые мелкие частицы кварцевого песка имеют разную природу, структуру, размер и играют положительную роль в создании плотной структуры композита, в чём мы не раз убеждались на опыте. «Структура будет менее уязвима, если имеет низкую пористость и система капиллярных пор прерывается» [3].
В качестве микронаполняющей добавки применялись: тонкозернистые пески, микрокремнезём, известняковая мука и т.д., но лучшие результаты показали отсевы кварцевых песков фракции <0,16 мм. Этот компонент отличается незначительной водоудерживающей способностью, что в смеси с более активными компонентами позволяет получить более подвижную смесь. Низкая водоудерживающая способность и высокая плотность её тонких частиц не способствует коагуляции с более лёгкими частицами цементного клинкера и известняковой муки, смесь становится более вязкой и плотной. Смешивание компонентов с тонкой фракцией кварцевого песка <0,16 мм проходит без образования агрегатов.
Образцы бетона при испытании на морозостойкость по третьему ускоренному методу ГОСТ показали марку по морозостойкости F200.
Составы бетонов, уплотнённые тонкодисперсными добавками, выдержали жёсткие испытания, кроме состава, где в качестве уплотнителя
ввели добавку микрокремнезёма в том же количестве, как и других добавок. Микрокремнезём является реакционно-активной добавкой на порядок с более высокой удельной поверхностью, высокой водопотребностью [4]. По утверждению автора [5, 6] и экспериментам высокой реологии и повышенной плотности бетона легче добиться из смеси с более крупными тонкодисперсными частицами.
Составы, где в качестве уплотнителей вместе с небольшим количеством микрокремнезёма ввели отсевы кварцевого песка (фр. <0,16 мм), известняковую муку и смесь этих порошков. Смесь известняковой муки с отсевами и небольшое количество микрокремнезёма с пластификацией С-3 оказалась наиболее эффективной добавкой. Объяснить эффект можно снижением капиллярной пористости в большей степени смесью добавок, потому, что гранулометрия тонких порошков дополняет друг друга. Частички отсевов по размеру несколько крупнее частичек известняковой муки, которые размещаются в самых мелких пустотах, заполняя их. Такие комплексные добавки как отсевы кварцевого песка с известняковой мукой и пластификатором способствовали получению плотных и морозостойких структур на обычных сырьевых материалах. По словам авторов [7] эти добавки обладают сродством структуры и потому органично совмещаются.
Образцы состава с отсевами кварцевого песка и известняковым щебнем после жёстких испытаний морозостойкости имели чёткие грани, незначительную потерю массы и прочности, высокий коэффициент морозостойкости. Образец состава с микрокремнезёмом в значительной мере потерял массу и ещё более значительно прочность, цементный раствор выкрошился, заполнитель с раствором оголился (рис. 1).
Рисунок 1. Общий вид образцов, прошедших испытания на
морозостойкость
Одновременно испытанию на морозостойкость подвергли образцы, изготовленные из матричного состава с большим количеством песка без крупного заполнителя. Структура изменилась даже с теми же тонкодисперсными добавками, составы не выдержали жёстких испытаний по
морозостойкости, масса их снизилась более 5 %.
Актуальным направлением в бетоноведении всегда было использование отходов производства и некондиционного сырья в производстве строительных материалов, что даёт экономический эффект или сохраняет природные ресурсы. Замена части вяжущего на тонкодисперсную минеральную добавку с низкой водоудерживающей способностью при постоянном В/Ц приводит к повышению подвижности, увеличению или снижению объёма вовлечённого воздуха в зависимости от тонкости и природы добавки, а также - к увеличению или снижению плотности в зависимости от содержания цемента. Главное в подборе морозостойких составов - создание плотной структуры отформованных изделий, и это согласуется со многими авторами. Сложность состоит в том, что постоянно меняются сырьевые компоненты и все меры воздействия - от гранулометрии до уплотнения составляющих имеют значение.
Использованные источники:
1. Шейнин А. М., Эккель С. В. Об обеспечении морозостойкости бетона конструкций дорожно-транспортного назначения. // Строительные материалы, № 8, 2005, С58-61.
2. КаЛЫкеуап H. Obla: Improving Concrete Quality // CRC Press 2015 by Taylor & Francis Group LLC. P192.
3. Altcin P. C. High Performance Concrete. // E &FN Spon - 2004, 140 p.
4. Caldarone М. High - Strength Concrete: apracticalguide. // First public - Taylor & Francis. shed 2009 in the USA and Canada. P 252.
5. Калашников В. И. Новые представления о механизме действия суперпластификаторов, совместно размолотых с цементом или минеральными породами. // Строительные материалы, 2014, № 9. С. 70-76.
6. Калашников В. И. Эволюция развития составов и изменение прочности бетонов. Часть 1. // Строительные материалы, январь / февраль 2016, С. 96102.
7. Лесовик В. C., Загороднюк Л. Х., Чулкова И. Л. Закон сродства структур в материаловедении. // Фундаментальные исследования. 2014. №2 3. Ч. 2. С. 267271.
