Органоминеральные добавки в бетон

Обновлено: 10.01.2025

Модификаторы бетона Эмбэлит

Органо-минеральные модификаторы типа МБ являются новым, необычным видом добавок для бетонов, растворов и сухих смесей.

Обеспечение высокой прочности
Снижение проницаемости
Улучшение реологических свойств смесей
Компенсация усадки, расширение, самонапряжение.

*Возможна поставка насыпью в цементовоз

Вам так же может быть интересно

Органо-минеральные модификаторы типа МБ являются новым, необычным видом добавок для бетонов, растворов и сухих смесей. Особенность заключается в том, что это - порошкообразные поликомпонентные продукты, сочетающие в своем составе хорошо растворимые ингредиенты органического происхождения с плохо растворимыми неорганического происхождения.

К первым относятся материалы, идентифицируемые ГОСТом 24211 как химические добавки, в частности пластификторы; ко вторым относятся пуццолановоактивные микронаполнители разной степени дисперсности и химико-минералогического состава. Разработаны группой специалистов ООО «Предприятие Мастер Бетон» и НИИЖБ им. А.А. Гвоздева (НИЦ «Строительство») в 1995г. и не имели тогда аналогов как в России, так и за рубежом.

В зависимости от вида суперпластификатора, составляющего органическую часть, модификаторы обозначаются аббревиатурой МБ с цифровыми индексами или терминами Мабелит и Эмбэлит с такими же индексами. В зависимости от соотношения микрокремнезема и золы-уноса в неорганической части модификаторы подразделяются на пять видов. Примеры их обозначения: МБ-01, МБ-30С, МБ-50С, МБ-75С и МБ-100С.

В зависимости от соотношения микрокремнезема и расширяющей композиции в неорганической части модификаторы подразделяются на три вида. Примеры их обозначения: Эмбэлит-50, Эмбэлит-75 и Эмбэлит-100. Насыпная плотность порошкообразных продуктов – 0,75…0,80 т/м3, размер гранул в порошках – 0,01…0,4 мм (рис.1).

Микрофотографии основных минеральных компонентов модификаторов типа МБ представлены на рис.2.

Микрокремнезем (увеличение в 10 000 раз) Метакаолин (увеличение в 2 000 раз) Зола уноса (увеличение в 2 000 раз)

Рис.2 Микрофотографии минеральных компонентов модификаторов типа МБ

Каждая гранула представляет собой агрегат из ультрадисперсных частиц микрокремнезема или смеси частиц микрокремнезема и золы-уноса или расширяющей композиции, равномерно покрытых затвердевшей адсорбционной пленкой из молекул суперпластификатора и других органических компонентов модификатора. Затвердевшая адсорбционная пленка «склеивает» частицы микронаполнителя между собой, способствуя формированию прочных и устойчивых в воздушной среде гранул (рис.3), но в то же время, являясь водорастворимой, способствует их быстрой дезагрегации при перемешивании модификатора с водой в процессе приготовления бетонной смеси.

Общий вид порошка (увеличение в 500 раз) Общий вид гранулы (увеличение в 1 500 раз) Поверхность гранулы (увеличение в 15 000раз)

Рис.3 Микрофотографии органо-минерального модификатора типа МБ

В настоящее время на основании многолетних комплексных исследований свойств модифицированных бетонов и практики их производства и применения на объектах строительства, нами рекомендуются четыре разновидности органо-минерального модификатора типа МБ, которые приводятся ниже.

Основной функцией всех указанных модификаторов является получение высокопрочных (классы В60-В100) и сверхвысокопрочных (классы от В100 до В150) бетонов из пластичных и самоуплотняющихся смесей. Эта функция может быть использована для получения, так называемых, «малоцементных» бетонов (с сокращенным до 50% расходом цемента) с пониженной экзотермией. В случае применения Эмбэлит дополнительно можно обеспечить компенсацию усадки, расширение или самонапряжение бетонов.

Рис.5. Сравнительная эффективность модификаторов с различным составом неорганической части по влиянию на деформации
расширения-усадки и самонапряжение мелкозернистых бетонов класса В80 (Ц=620 кг/м3; Эмбэлит = 155 кг/м3; В/Ц=0,35; ОК=22-24 см)

Применение МБ при производстве бетонов может осуществляться по принятой на бетоносмесительных узлах схеме приема, хранения и подачи цемента в бетоносмесители и не требует специального оборудования.

Хранение МБ может осуществляться в силосах, транспортировка к расходным бункерам - шнековым транспортером или пневмотранспортом, дозирование - дозаторами цемента. Фрагмент технологической линии по производству модифицированных бетонов на заводе ООО «Юнион-9» в Москве приведен на рис.6.

Так как применение МБ исключает необходимость использования суперпластификатора и, соответственно, отдельных технологических линий по хранению, подаче и дозированию химдобавок, то существенно упрощается технология производства бетонов с высокими эксплуатационными свойствами.

Рис 6. Фрагмент технологической линии

Сравнительная эффективность разных модификаторовпо влиянию на прочность (а) и проницаемость (б) бетонов с одинаковым расходом цемента и воды

Органоминеральные модификаторы на основе метакаолина для цементных бетонов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Кирсанова А.А., Крамар Л.Я.

Рассмотрены перспективные способы повышения энергои материалосбережения в строительстве при использовании добавок-модификаторов структуры и свойств цементного камня и бетона на основе метакаолина марок У-ЖЛ, УМ-ЖЛ, УМД-ЖЛ. Доказано, чтоприменение таких органоминеральных добавок позволяет получать быстротвердеющие в нормальных условиях бетоны свысокимипоказателями долговечности. Бетоны с применением таких добавок можно применять в строительстве дорог, гидротехнических и другихответственных строительных сооружений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Органоминеральные модификаторы на основе метакаолина для цементных бетонов»

А.А. КИРСАНОВА, инженер, Л.Я. КРАМАР, д-р техн. наук, Южно-Уральский государственный университет (Челябинск)

Органоминеральные модификаторы на основе метакаолина для цементных бетонов

Современное производство строительных материалов невозможно представить без применения модификаторов, позволяющих получать высокоэффективные цементные бетоны. К наиболее известным добавкам-модификаторам цементных бетонов относят пластификаторы, ускорители схватывания и твердения, активные минеральные добавки и др. [1]. Применение нескольких добавок в комплексе дает возможность добиться полифункционального эффекта.

Известно [2], что введение добавок-суперпластификаторов приводит к снижению водопотребности цемента, уплотнению структуры цементного камня за счет снижения пористости, некоторому ускорению процессов гидратации и твердения портландцементов, изменению степени закристаллизованности структуры и ее стойкости к воздействию окружающей среды. Для обеспечения более активной гидратации и твердения цементного теста и бетона в нормальных условиях необходимо применение добавок-ускорителей, воздействующих на основные клинкерные минералы, особенно на С38 и Р-С28. В качестве добавок-ускорителей особый интерес представляют высокоактивные минеральные добавки, такие как метакаолин, микрокремнезем и др. [3, 4]. При этом для получения не только быстротвердею-щих, но и долговечных, высокопрочных бетонов необходимо применение комплексных добавок.

Известно, что добавки-ускорители, особенно минерального происхождения (метакаолин, микрокремнезем), необходимо применять совместно с водоредуцирующи-ми для обеспечения снижения В/Ц и получения необходимой подвижности смеси. Выявлено [6], что мета-каолин в отличие от утверждений многих авторов [3, 5, 7] следует вводить не более 3% от массы вяжущего, чтобы избежать коррозии цементного камня и процессов перекристаллизации нестабильных гидроалюминатов, формирующихся при избытке алюминатов в цементе и приводящих к снижению прочности бетона при переходе в стабильное состояние на более поздних сроках (3—6 мес) твердения. В результате проведенных исследований разработаны со-

вместно с ЗАО «Пласт-Рифей» комплексные органоминеральные добавки — ускорители и модификаторы цементных бетонов высокой коррозионной стойкости.

Целью настоящего исследования стала оценка влияния органо-минеральных добавок на основе ме-такаолина на свойства и долговечность цементных бетонов.

Для проведения экспериментов использованы добавки У-ЖЛ (ускоритель для цементных бетонов), УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ (ускорители с модифицирующим действием для цементных бетонов), которые включают минеральную и органическую составляющую в различных дозировках. Минеральная часть состоит из метакаолина или его смеси с микрокремнеземом. Органическая часть модификатора содержит суперпластификатор СП-1. Ранее проведенными исследованиями установлены дозировки добавок для бетонов, рассчитанных на массу вяжущего: У-ЖЛ - до 3,5%, УМ-ЖЛ - до 9%, УМД-ЖЛ - до 12 % .

В работе использовали: метакао-лин (МКЖЛ) производства ЗАО «Пласт-Рифей», ТУ 5729-09551460677-2009; гранулированный микрокремнезем (г. Новокузнецк Кемеровской обл.), ТУ 5743-04802495332-96; суперпластификатор СП-1 производства ОАО «Полипласт», ТУ 5870-005-58042865-2005; цемент производства ЗАО «Невьян-ский цементник» марки ПЦ 500Д0 с НГ 24%.

Все исследования проводились на цементных образцах-кубах с реб-

Рис. 1. Сроки схватывания цементного камня: I - начало схватывания; II - конец схватывания; 1 - бездобавочный состав; 2 - У-ЖЛ; 3 - УМ-ЖЛ; 4 - УМД-ЖЛ

ром 2 см и тяжелых бетонах, твердевших при температуре 20±2оС, влажностью 95-100%.

Применение добавки У-ЖЛ несущественно влияет на изменение сроков схватывания цемента за счет совместного использования мета-каолина, который является ускорителем схватывания [1, 3, 6], суперпластификатора СП-1, приводящего к некоторому замедлению сроков цемента.

Введение добавок УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ приводит к уплотнению цементного теста в связи с их высокой дисперсностью и повышенны-

Рис. 2. Прочность при сжатии цементного камня: -■- - УМД-ЖЛ; -*- - УМ-ЖЛ; • -У-ЖЛ;-- контрольный состав

научно-технический и производственный журнал

Рис. 3. Содержание химически связанной воды (а), %, Са(ОН)2 (б), % от массы цементного камня: 1 - бездобавочный состав; 2 - У-ЖЛ; 3 - УМ-ЖЛ; 4 - УМД-ЖЛ

ми дозировками, а также к ускорению накопления ионов кальция в жидкой фазе в начальный период, что активирует гидролиз клинкерных составляющих цемента (рис. 1). Совместное применение метакао-лина и микрокремнезема приводит к некоторому замедлению начала схватывания цементного теста, что происходит за счет увеличения в жидкой фазе содержания геля кремнезема, снижающего рН среды.

Введение органоминеральной комплексной добавки У-ЖЛ приводит к получению марочной прочности на третьи сутки твердения, к 7 сут прочность выше марочной на 40%, а к 28 сут прочность выше на 80% в сравнении с бездобавочным составом. Органоминеральные модификаторы УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ несколько снижают прирост прочности в начальные сроки, однако уже в возрасте 28 сут прочностные характеристики цементного камня сопоставимы с результатами, полученными на У-ЖЛ, а в более поздние сроки прочность возрастает на 10% (рис. 2).

Добавка УМД-ЖЛ с повышенным содержанием активного кремнезема несколько снижает скорость набора прочности цементного камня, что, вероятно, связано с замедлением процесса гидратации при повышенном содержании суперпластификатора, а также с образованием дефицита ионов кальция, так как входящие в комплекс активные минеральные добавки (АМД) его поглощают.

Для уточнения влияния добавок на фазовый состав получаемого цементного камня использовали ДТА и РФА.

Согласно данным ДТА введение добавок У-ЖЛ, УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ способствует образованию в цементном камне гидратных фаз с повышенным содержанием химически связанной воды, снижению до 70% содержания гидроксида кальция по сравнению с бездобавочным составом (рис. 3).

Данные ДТА позволили установить, что применение органомине-рального комплекса У-ЖЛ к 60 сут твердения приводит к формирова-

нию цементного камня из высокоосновного гидросиликатного геля типа С-Б-ЩП) (эндоэффект при 164 и 775оС), низкоосновного геля С-Б-Н(1) (эндоэффект при 215оС, экзоэффект при 830оС) и гидроксида кальция (потери при 490оС), стабильных закристаллизованных кубических гидроалюминатов типа С3АН6 (потери при 325-400оС, эн-доэффект при 490оС) с присутствием незначительного количества ме-тастабильных гидроалюминатов кальция, таких как С4АН19 (с эндо-эффектами при 130 и 215оС), и низкоосновных ГСК типа С38бНб (эндоэффект при 775оС).

Введение УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ приводит к более существенному изменению фазового состава цементного камня, который представлен в равной степени гелевидными С-Б-ЩП) и С-Б-Н(1) фазами при использовании добавки УМ-ЖЛ и с повышением доли низкоосновного геля С-Б-Н(1) для УМД-ЖЛ (увеличение экзоэффекта при 830оС), стабильными гидроалюминатами — кубическими С3АН6 и гексагональными САН10 (потери при 164 и 215оС и экзоэффект при 910оС), а также гидрогранатами С3АБН4 (эндоэффект при 490оС), которые в дальнейшем с изменением щелочности среды не подвергаются процессам перекристаллизации и способствуют повышению прочности камня.

Снижение интенсивности и практически исчезновение пиков, принадлежащих С3Б ё/п=3,02 А и в-С2Б ё/п=2,87А, подтверждает ускорение гидратации главных минералов. Перераспределение на рентгенограммах интенсивности пиков ё/п=3,07А и ё/п=2,81А при увеличении доли активного кремнезема свидетельствует о снижении в цементном камне содержания высокоосновных и увеличении низкоосновных гидросиликатов кальция.

Применение мелкодисперсных добавок приводит к созданию уплотненной среды, за счет чего происходит направленное изменение структуры формирующегося

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Удельная поверхность (м2/г) и открытая пористость (%) формирующегося цементного камня: 1 - бездобавочный состав; 2 - У-ЖЛ; 3 - УМ-ЖЛ; 4 - УМД-ЖЛ

цементного камня [3]. Исследование его структуры выявило, что введение У-ЖЛ, УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ приводит к увеличению удельной поверхности новообразований цементного камня и снижению его открытой пористости по сравнению с контрольным составом (рис. 4). Так, введение комплекса У-ЖЛ увеличивает удельную поверхность камня на 36% и снижает пористость на 24%; УМ-ЖЛ повышает удельную поверхность на 45% и снижает открытую пористость на 25%. Комплекс УМД-ЖЛ способствует

дальнейшему увеличению Буд новообразований до 55% и снижению открытой пористости до 27%. Можно сделать вывод, что наиболее плотный цементный камень с высокой удельной поверхностью и низкой открытой пористостью получается с органоминеральной комплексной добавкой УМД-ЖЛ.

Исследование цементного камня методом электронной микроскопии подтвердили результаты ДТА и РФА. Структура цементного камня с применением модификаторов более однородная и плотная (рис. 5). Применение добавок УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ способствует формированию цементного камня преимущественно из низкоосновных гидросиликатов кальция и стабильных гидроалюминатов.

Таким образом, добавка-модификатор У-ЖЛ является ускорителем гидратации и твердения цемента в нормальных условиях, так как уже в первые сутки твердения позволяет получать цементный камень с прочностью до 60% от марочной в сравнении с бездобавочным и повысить прочность на 80% по сравнению с контрольным составом за счет увеличения степени гидратации и изменения фазового состава.

Действие добавок УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ в начальные сроки твердения на гидратацию и прирост прочности до 3 сут изменяется незначительно, но в более поздние сроки (60 сут) прочность увеличивается на 10% по сравнению с добавкой У-ЖЛ.

Г; научно-технический и производственный журнал

Рис. 5. Структура цементного камня с модификатором: а - У-ЖЛ; б - УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ

Дополнительные исследования возможности применения представленных добавок для других видов цементов позволили установить, что У-ЖЛ и УМ-ЖЛ (дозировка 6—7%) эффективны и для шлако-портландцементов ШПЦ300 и ШПЦ400, а добавку УМД-ЖЛ рационально использовать для получения высокоэффективных изделий на портландцементах.

В соответствии с ГОСТ 24211— 2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия» был изготовлен тяжелый бетон на портландцементе и с применением предлагаемых комплексных добавок. Бетонная смесь характеризовалась подвижностью П2 и включала: портландцемент — 350 кг/м3; песок кварцевый с Мк = 2—3 — 650 кг/м3; щебень фракции 5—20 мм с минимальной пустотно-стью 1050 кг/м3. Бетон твердел и набирал прочность в нормальных условиях. Результаты прочностных характеристик бетона в марочном возрасте подтверждают ранее полученные на цементном камне (рис. 6).

Рис. 7. Морозостойкость бетонов, циклов замораживания-оттаивания: 1 - бездобавочный состав; 2 - У-ЖЛ; 3 - УМ-ЖЛ; 4 - УМД-ЖЛ

снижает сульфатостойкости порт-ландских цементов (коэффициент химической стойкости Кхс.=0,62 после 3 мес испытаний); образцы на портландцементах после 1 мес характеризовались Кхс=0,8. Применение добавок УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ переводит портландцемент в разряд сульфатостойких. Испытания в течение 12 мес не выявили изменений в прочностных характеристиках исследуемых образцов (Кхс=0,99—1), в составе цементного камня не наблюдалось уменьшения содержания ги-дроксида кальция, содержание 8032в цементном камне осталось на одном уровне.

Исследования бетонов на морозостойкость подтверждают данные по водонепроницаемости. Разработанные комплексные добавки-модификаторы позволяют значительно повысить морозостойкость бетонов. Так, введение У-ЖЛ повышает морозостойкость в три раза на портландце-ментах по сравнению с бездобавочным составом, а применение добавок УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ позволяет получать бетоны с морозостойкостью марок Б800 и выше (рис. 7).

Проведенные исследования позволили сделать ряд выводов:

— разработанные добавки могут использоваться для ускорения твердения бетона в нормальных условиях, повышения прочности в начальные сроки твердения и в марочном возрасте, для экономии цемента, незначительного повышения марки по водонепроницаемости и морозостойкости (У-ЖЛ, УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ), для модифицирования структуры цементного камня с целью получения высокой водонепроницаемости, морозостойкости, сульфатостойкости и др. (УМ-ЖЛ и УМД-ЖЛ), для получения высокоэффективных и специальных бетонов с высокими показателями долговечности (УМД-ЖЛ);

- разработанные комплексные органоминеральные добавки рекомендуется применять для производства высокоэффективных бетонов для гидротехнических сооружений, дорожного строительства, в мостостроении, при возведении промышленных

Рис. 6. Прочность бетона с комплексными добавками в марочном возрасте, МПа: 1 - бездобавочный состав; 2 - У-ЖЛ; 3 - УМ-ЖЛ; 4 -УМД-ЖЛ

и уникальных зданий и сооружений, в монолитном строительстве, в подземном строительстве и др.;

— добавки разработаны для порт-ландцементов, однако возможно применение на шлакопортландце-ментах марок ШПЦ300 и ШПЦ400.

Ключевые слова: цементные бетоны, добавки-модификаторы, ме-такаолин, микрокремнезем, ускорители гидратации и твердения, коррозионная стойкость.

1. Крамар Л.Я., Трофимов Б.Я., Га-малий Е.А., Черных Т.Н., Зимич В.В. Модификаторы цементных бетонов и растворов (технические характеристики и механизм действия). Челябинск: ООО «Искра-Профи», 2012. 202 с.

2. Сватовская Л.Б., Сычев М.М. Активированное твердение цементов. Л.: Стройиздат, 1983. 160 с.

3. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. М: Технопроект, 1996. 768 с.

4. Janotka I., Puertas F., Palacios M., Kuliffayova M., Varga, C. Metakaolin sandblended-cementpastes: rheology, hydration process and mechanical properties // Construction and building materials. 2010. № 5. Рр. 791-802.

5. Heikal M. Effect of calcium formate as an accelerator on the physio-chemical and mechanical properties of pozzolanic cement pastes. // Cement and Concrete Research. 2004. № 34. Рр. 1051-1056.

6. Кирсанова АА., Крамар Л.Я., Черных Т.Н., Стафеева З.В., Аргын-баев Т.М. Комплексный модификатор с метакаолином для получения цементных композитов с высокой ранней прочностью и стабильностью // Вестник ЮУрГУ. 2013. Вып. 13. № 1. С. 49-57.

Органоминеральные добавки

Органоминеральные добавки получают, объединяя в единую систему органический и минеральный компоненты, обладающие конкретным модифицирующим эффектом. Исследования показали, что тонкодисперсные минеральные добавки повышают эффективность действия пластификаторов и, наоборот, последние способствуют положительному действию минеральных наполнителей на структуру бетонной смеси и бетона.

НИИЖБ предложил органоминеральный комплексный модификатор структуры и свойств бетона полифункционального действия МБ-01, включающий суперпластификатор С-3 (6–12% по массе) и микрокремнезем. Он представляет собой порошкообразный продукт насыпной плотностью 750–800 кг/м3 с размером гранул до 100 мкм. В качестве регулятора твердения (РТ) в МБ-01 вводят фосфорорганический комплекс. При применении этой добавки возрастает сохраняемость консистенции бетонной смеси, появляется возможность получать бетоны с прочностью свыше 100 МПа, низкой проницаемостью и высокой долговечностью.

По аналогичному принципу создан органоминеральный модификатор МБ-С. Он включает суперпластификатор С-3, микрокремнезем и золу-унос (30–50% микрокремнезема заменено более доступной золой-уносом, причем без заметного снижения эффективности добавки).

Как правило, органоминеральные добавки выпускаются в порошкообразном виде, что облегчает их введение в бетонную смесь.

При проектировании применения добавок необходимо проведение технико-экономических расчетов для прогнозирования ожидаемого эффекта.

При этом следует учитывать, что использование добавок при производстве бетона требует дополнительных затрат для создания складов добавок, транспортных магистралей, узлов подготовки добавок, дополнительных дозаторов в бетоносмесительных цехах. Некоторые добавки имеют сравнительно высокую стоимость и еще дефицитны. Поэтому необходимо использовать добавки в первую очередь там, где их применение дает наибольший технико-экономический эффект.

Применение комплексных органоминеральных добавок в технологии монолитного бетона

В последнее десятилетие в строительстве интенсивно развиваются технологии получения многокомпонентных бетонов нового поколения, обладающих высокой прочностью и рядом другим физико-технических и технологических свойств за счет применения комплексных органоминеральных добавок полифункционального действия.

Наиболее распространенным в массовом строительстве является совместное применение суперпластификаторов (СП) различной природы в сочетании с микрокремнеземами и другими тонкодисперсными активными минеральными добавками.

В настоящее время широко применяются в строительстве суперпластификаторы С-3, «Полипласт СП-1», «Реламикс Т-2»,«Линамикс П-120», а также органоминеральные модификаторы МБ 10-01, МБ 10-30С,МБ 10-50С, МБ 10-100С и другие, позволяющие в производственных условиях получать высокотехнологичные бетоны классов по прочности до В100.

Основными технологическими характеристиками, достигаемыми введением в бетонную смесь суперпластификаторов, являются: значительное увеличение подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси, снижение водопотребности, повышение однородности бетона и, в конечном итоге, повышение прочности и долговечности бетона.

Минеральные добавки, такие, как аморфный микрокремнезем и другие, способствуют связыванию гидроксида кальция в гидросиликаты различной основности, формированию однородной тонко-дисперсной структуры, повышению плотности и прочности бетона.

Интенсивное развитие массового монолитного строительства требует разработки новых решений в проектировании составов бетонных композитов, в том числе с применением нанотехнологий, и перехода на новый качественный уровень приготовления и ухода за бетоном в период его твердения.

Опыт монолитного строительства во многих регионах России свидетельствует о том, что применение бетонов средних классов по прочности (В20 – В25) приводит не только к увеличению расхода арматуры в конструкциях железобетонных каркасов зданий, но и к значительному увеличению поперечных сечений и несущих элементов, и как следствие к увеличению объема бетона в конструкциях.

Для устранения указанных и многих других негативных факторов, связанных с недостаточно высоким качеством бетонов и бетонных смесей, необходимы глубокие и всесторонние исследования структуры бетона на всех уровнях ее формирования — начиная от молекулярного и заканчивая макроуровнем.

Широкие возможности в вопросах получения технологичных бетонов высокого качества и прочности открывает применение в технологии монолитного домостроения модифицированных бетонов, наполненных минеральными добавками различной дисперсности и получаемых на основе тонкомолотых природных минералов и горных пород.

Использование в современном строительстве наполненных цементных систем, модифицированных суперпластификаторами в сочетании с минеральными микронаполнителями, открывает большие перспективы не только направленного химического регулирования процессов структурообразования и твердения, но и получения оптимальных составов бетонов с учетом структурной топологии, гранулометрии компонентов, энергетического состояния поверхности частиц и жидкой фазы.

В цементных системах с минеральными микронаполнителями при оптимальном количестве жидкости создаются благоприятные условия для формирования межчастичных контактов срастания и обеспечиваются высокие плотность и прочность структуры уже на ранних этапах гидратации. В начальный период твердения в процессе физического и химического связывания воды частицами цемента происходит непропорциональный прирост объема твердой фазы, и геометрические размеры частиц увеличиваются при одновременном уменьшении толщины водных прослоек между ними. В присутствии минеральных наполнителей связывание воды затворения происходит в меньшей степени, а процесс твердения обеспечивается сближением частиц и кристаллизацией гидратов из пересыщенных растворов не только на поверхности цементных частиц, но и в точках соприкосновения, а также на поверхности минеральных частиц. Таким образом, в цементной матрице в присутствии микронаполнителей, вследствие инертности последних (в большинстве случаев) к воде, создаются благоприятные рео-логические условия на стадии приготовления и укладки бетона. Наполненные бетоны пластичны и сохраняют подвижность в течение длительного периода, необходимого для бетонирования и тщательного уплотнения бетонных смесей.

Известно, что в начальный период времени в цементной матрице происходит интенсивное связывание воды затворения в гидратные фазы и, особенно, в метастабильные гидроалюминаты кальция (AFm-фазы), в структуре которых ассоциируется большое количество молекул воды, располагающихся в межслоевом пространстве кристаллогидратов. Резкое снижение количества воды в системе приводит к раннему ее структурированию и снижению подвижности бетонных смесей, что негативно отражается на процессе укладки и уплотнения монолитного бетона. В построечных условиях (в процессе бетонирования) рабочие добавляют в бетонную смесь избыточное количество воды, отрицательно влияющее на прочность и долговечность бетона. Особо опасным подобный «технологический прием» оказывается в зимнее время, когда при значительном понижении температуры наружного воздуха, ненадлежащем прогреве и неправильном уходе за бетоном (особенно в тонкослойных конструкциях перекрытий) происходит сквозное промораживание водонасыщенной бетонной смеси. Подобные технологические нарушения достаточно часто встречаются при бетонировании перекрытий каркасномонолитных жилых зданий (г. Пенза и ряд других городов России) в зимний период строительства, когда температура наружнего воздуха опускается ниже отметки –20 0С.

В современном монолитном строительстве с целью обеспечения надежности и долговечности зданий наряду с применением новейших разработок в проектировании составов модифицированных бетонов самые жесткие требования должны предъявляться к технологии ухода за бетоном, уложенным в конструкции.

В соответствии с исследованиями В. И. Калашникова, минеральные порошки различной природы в значительно большей степени подвержены разжижающему действию супер- и гиперпластификаторов, чем полиминеральные цементы. В наполненных цементных системах с добавками суперпластификаторов создаются такие реологические условия, когда частицы минеральных наполнителей не связывают (или связывают адсорбционно, в незначительном количестве) воду затворения, обеспечивая тем самым подвижность частиц относительно друг друга и, следовательно, сохраняя подвижность бетонной смеси при пониженном расходе воды.

Для формирования оптимальной структуры цементных композитов необходимо использовать микронаполнители 2–3 фракций с целью равномерного распределения частиц в объеме и заполнения пустот и полостей между частицами более крупных размеров. Минеральные порошки, которые хорошо разжижаются пластификаторами и, кроме того, химически не связывают воду затворения, в этом случае являются эффективной реологической составляющей наполненной цементной системы, позволяющей при достаточно высокой начальной плотности и степени наполнения обладать хорошей удобоукладываемостью и сохранять высокие технологические параметры смеси в течение длительного времени.

Из практики монолитного домостроения известно, что традиционные бетоны, в составе которых присутствуют заполнители средних фракций, достаточно сложно транспортируются по бетонопроводам к месту укладки. При использовании высокомарочных и, особенно, высокоалюминатных цементов (при повышенных расходах вяжущего) создается опасность раннего загустевания и схватывания бетонов даже в присутствии суперпластификаторов. Одной из причин раннего структурирования цементных систем является стабилизация гидроалюминатов кальция AFm-фаз в присутствии органических добавок. В этом случае резко снижается подвижность бетонной смеси, повышается ее структурная прочность и замедляется перекристаллизация гидратов AFm-фаз в наиболее стабильные кубические структуры. Этих негативных явлений можно избежать, используя в составе бетона фракционированные минеральные наполнители. Наиболее целесообразным в технологии высокопрочных монолитных бетонов является использование микронаполнителей, полученных на основе твердых природных минералов с низкой водопотребностью.

Исследования, проведенные на составах тяжелого бетона классов В20 – В30, показали, что оптимальная структура бетона по показателям прочности создается при использовании микронаполнителей твердых пород двух фракций: с показателем удельной поверхности 4 500 – 5 000 кв. см/г и 18 000 – 20 000 кв. см/г. Количество тонкой фракции составляет 10 – 15% от массы цемента, а более грубой — 35 – 40%. Применение в качестве пластифицирующих добавок суперпластификатора С-3,«Полипласт СП-1» и других позволяет в цементных системах с высокой степенью наполнения минеральными добавками (при равном количестве суперпластификатора в смеси и при равнопластичных смесях) снижать водопотребность составов на 10–15% и повышать прочность бетона на 40–50%.

В последнее десятилетие в мировой практике возведения монолитных объектов применяются мелкозернистые, бесщебеночные бетоны, модифицированные комплексными добавками различного функционального назначения. Преимущество подобных бетонов в монолитном домостроении очевидно.

В условиях России, при дефиците заполнителей твердых пород, применение наполненных порошковых бетонов, модифицированных супер- и гиперпластификаторами, открывает широкие возможности получения технологичных и высокопрочных бетонов, отвечающих высоким требованиям современного строительства.

Модификаторы бетона МБ-С

Обеспечение высокой прочности
Снижение проницаемости
Улучшение реологических свойств смесей

Марки в наличии	Цена со склада г. Королев, МО*, 1т	Цена со склада г. Первоуральск, 1т
МБ 10-30С	19 942	19 234
МБ 10-50С	18 703	17 995