Разработка высокопрочного бетона повышенной трещиностойкости Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Железнодорожный путь, мосты и строительство

31

обеспечивается путем разработки комплекса проблемно ориентированных программ. Применение системы комплексного мониторинга позволит обеспечить непрерывный эксплуатационный цикл автодорожных мостов за счет более частой диагностики, оперативных стабилизирующих воздействий на систему мостовых сооружений и, если необходимо, инженерно-конструктивных доработок без остановки эксплуатации моста. Введение системы мониторинга функциональных параметров

эксплуатируемых автодорожных мостов позволит постоянно отслеживать изменения состояния конструкций, своевременно выявлять критические состояния элементов сооружений, принимать оптимальные решения по повышению их несущей способности, надежности и долговечности.

4. Заключение

Изучение отечественного и зарубежного опыта позволяет выявить общие закономерности в практическом решении проблемы эксплуатационной устойчивости сооружений. В системах слежения за техническим состоянием мостовых сооружений в развитых странах необходимо видеть перспективные направления развития и

проанализировать возможности их применения в отечественной практике.

5. Литература

СНиП 2.05.03-84. «Мосты и трубы»

Методические указания по вибродиагностике автодорожных мостов», утвержденные Гос. службой дорожного хозяйства Минтранса РФ в 2001 Самитов Р.А. Системотехнический анализ сложных строительных сооружений. Казанская государственная архитектурно-строительная академия. 2001

УДК 691.32

РАЗРАБОТКА ВЫСОКОПРОЧНОГО БЕТОНА ПОВЫШЕННОЙ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ

И.В. Степанова

Аннотация

Разработан высокопрочный бетон автоклавного твердения с прочностью при сжатии до 150 МПа. В качестве основного сырья использован высокосиликатный цемент и тонкомолотый песок с Буд.=300 м /кг. В качестве добавки использована добавка «ДЭЯ-М», которая обеспечивает сдвиг кислотно-основного равновесия в

Известия Петербургского университета путей сообщения

2004/1

32

Железнодорожный путь, мосты и строительство

системе, таким образом увеличивая гидратационную активность цемента, сопровождающуюся гидролизом, что обеспечивает повышенное образование гидросиликатных фаз типа тобермолита, C5S6H5. Полученный высокопрочный бетон естественного и тепловлажностного твердения при использовании кремнеземсодержащего компонента, представленного гелем кремневой кислоты, модифицированным калиевыми солями, типа K4Fe(CN)6 и СНООК. Прочность при сжатии разработанного бетона естественного и тепловлажностного твердения достигает значения равного 100 МПа в проектном возрасте. Бетон отличается повышенной плотностью и долговечностью.

Ключевые слова: высокопрочный бетон; долговечность; прочность при сжатии; прочность при изгибе; трещиностойкость

Введение

Актуальной задачей настоящего времени является создание и разработка строительных материалов повышенной долговечности и надежности. Решение данной задачи возможно путем создания высокопрочных бетонов, которые при этом отличаются и повышенной прочностью при изгибе, высокой скоростью набора прочности, особенно в раннем возрасте, т.е. в первые 3-ое суток. Использование высокопрочных бетонов в строительстве перспективно с экономической и технологической точки зрения. Их использование, взамен традиционного тяжелого бетона позволяет уменьшить расход самого бетона примерно на 15%, а создание бетона высокопрочного повышенной трещиностойкости позволит уменьшить армирование конструкции примерно на 10% (Ахвердов И.Н. 1961). Высокопрочные бетоны отличаются повышенной долговечностью и срок службы их по сравнению с обычным бетоном увеличивается в два и более раза. Высокопрочные бетоны могут использоваться при высотном домостроении, на объектах ж/д транспорта в качестве опор для линии э/передач, для шпал, для переездов ж/д путей, а также в мостостроении. До настоящего времени массовое производство высокопрочных бетонов не организовано, поэтому разработка составов обеспечивающих получение высокопрочного бетона повышенной трещиностойкости является актуальной и своевременной. Решению данной задачи посвящено настоящее исследование.

В данной части работы были выполнены предварительные эксперименты в соответствии со следующими представлениями:

1. Высокопрочный бетон автоклавного твердения

Использование высокосиликатных промышленных цементов. В этом случае предполагалось, что должен быть обеспечен механизм связывания Ca(OH)2, выделяющийся при гидратации C3S, сопровождающийся гидролизом, в низкоосновные силикаты, которые должны обеспечить материалу повышенную прочность при сжатии и изгибе. Известно, что в

2004/1

Известия Петербургского университета путей сообщения

Железнодорожный путь, мосты и строительство

33

гидротермальных условиях происходит процесс связывания SiO2 по реакции:

Ca(OH)2 + SiO2

->CaO-SiOH,0

(1)

В работе были использованы следующие материалы:

- цемент высокосиликатный, с содержанием C3S до 70%;

- песок Выборгского карьеро-управления с Sуд.=300

2

м

кг

- суперпластификатор С-3 в количестве 0,5%, при В/Ц=0,5.

Бетон подвергался гидротермальному твердению в автоклаве по режиму 6 - 2,5 - 8 - 4 (часа), при tm. = 172оС и р = 8 атм.

Полученные данные представлены на рис.1.

Рсж.,МПа

% песка

Л

1- ^д.песка-200 м /кг;

2- Sуд.песка-300 м /кг;

3- Sуд.песка-400 м /кг

Рис. 1.Взаимосвязь прочности материала от количества песка Установлено, что максимальную прочность при сжатии равную 150

Л

МПа бетон приобретает при использовании песка с SY^=400 м /кг в количестве 50%.

Известия Петербургского университета путей сообщения

2004/1

34

Железнодорожный путь, мосты и строительство

2. Бетон повышенной гидроизоляции и трещиностойкости

Второе направление получения высокопрочного бетона основано на использовании кремнеземсодержащего компонента, представленного золем кремневой кислоты (H2SiO3). Золь H2SiO3 обеспечивает получение сверхплотного и высокопрочного бетона естественного и тепловлажностного твердения. Золь кремневой кислоты, который имеет специальное название «Hardness^-жидкость, полученный по технологии, разработанной на кафедре «Инженерная химия и естествознание», содержит полианионы из силикатов при pH «6,5...7,5 и не содержит других катионов, кроме ионов водорода.

Полагается, что в условиях тепловлажностной обработки происходит реакция:

Са(ОН)2 + Si032‘ = Ca0-Si02-H20 (2)

Прохождение реакции (2) повышает степень гидратации цемента за счет сдвига кислотно-основного равновесия в сторону продуктов и связывания Ca(OH)2; кроме того, возможно дополнительное образование гидросиликата кальция, что и способствует дополнительному уплотнеию структуры бетона и повышению его прочности при сжатии и изгибе. Экспериментально установлено, что бетон в присутствии «Hardness»-жидкости естественного и тепловлажностного твердения в проектном возрасте имеет прочность R^.=100 МПа, при этом Кизг=23 МПа. Отношение Rmi-./R^.^^, что косвенно характеризует повышенную трещиностойкость бетона.

Физико-химическими исследованиями (рентгенофазовым и дифференциально-термическим), установлено, что в присутствии «Hardness»-жидкости образуются, в основном, низкоосновные гидросиликаты типа CSH(I), волокнистой структуры, которые, по-видимому и способствуют повышению прочности при изгибе.

3. Заключение

Получен высокопрочный автоклавный бетон, с R^.=150 МПа при использовании высокосиликатного цемента и тонкомолотого песка с Sy^=400 м2/кг.

Получен высокопрочный бетон повышенной трещиностойкости естественного и тепловлажностного твердения при использовании в качестве кремнеземсодержащего компонента золя кремневой кислоты.

4. Литература

Ахвердов И.Н. Высокопрочный бетон. Госстройнздат, 1961. с. 160

2004/1

Известия Петербургского университета путей сообщения