• Стройка и ремонт с нуля до успешного финиша
  • Пошаговые мастер-классы с фото и видео
  • Контролируем рабочих или делаем своими руками
  • Калькуляторы для расчета материалов

Эффективность добавок микрокремнезема при модификации бетона

Опубликовано: 26.06.2017

Эффективность добавок микрокремнезема при модификации бетона

Эффективность добавок микрокремнезема при модификации бетона.

В современном строительстве требования, предъявляемые к бетону как одному из основных строительных материалов, выросли настолько, что классический состав бетона (цемент + крупный и мелкий заполнители + вода) не в состоянии обеспечить требуемые свойства. Поэтому для направленного регулирования этих свойств в бетонную смесь вводятся модифицирующие добавки, позволяющие в широких пределах изменять технологические возможности и повышать строительно-технические характеристики бетонов, а также придавать им новые свойства.

В развитых зарубежных странах доля модифицированных бетонов, применяемых в строительстве, приближается к 100 %. В России несмотря на мощную теоретическую базу, созданную отечественной наукой в области модификации бетонов, практическое применение модифицирующих добавок для бетонов все еще является достаточно редким явлением, а общая доля бетонов с использованием модифицирующих добавок не превышает 30 % от общего объема производимого бетона.

В отличие от большинства развитых стран, где добавки для бетона стали частью строительной индустрии, в России до последнего времени такое производство отсутствовало, а специально для строительства были разработаны и выпускались лишь три добавки, из которых наиболее известным является суперпластификатор С-3. С 1998 г. ситуация стала меняться, и в России достаточно активно развивается производство комплексных добавок полифункционального действия. В этот период появились отечественные добавки МБ, Премикс FS , КМХ, ЦМИД, которые до настоящего времени успешно конкурируют с модифицирующими добавками таких известных фирм, как Мапей , Зика , Дегуса , МАК , Баухими . Основным компонентом для большинства комплексных добавок является микрокремнезем (МК). Благодаря уникальным свойствам и полифункциональному действию МК может обеспечить прочность при сжатии, превышающую в несколько раз прочность немодифицированных бетонов, а при использовании специальных высокопрочных заполнителей прочность модифицированного МК бетона может достигать 300 МПа.

Микрокремнезем является побочным продуктом производства кремния и ферросплавов (именно побочным продуктом, но ни в коем случае не отходом, как это трактуется в ряде источников). Согласно ГОСТ 25916-83 Ресурсы вторичные. Термины и определения , отходы производства это остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Термин побочный продукт промышленности , определяющий продукт, получение которого не являлось целью производства, но который может быть использован как готовый продукт, наиболее точно характеризует микрокремнезем. В изначальном восприятии микрокремнезема как отхода кроется основное заблуждение и ошибочный подход к оценке эффективности применения МК в составах бетонов и растворов. В основном при рассмотрении экономической эффективности применения МК внимание акцентируется на снижении расхода цемента, что изначально ставит МК в невыгодные условия, так как цена МК существенно выше стоимости портландцемента, и с этой точки зрения применение МК не может быть выгодно. Область эффективного применения МК в составах бетонов и растворов находится среди модифицирующих добавок, поэтому эффективность применения МК правильнее рассматривать, сравнивая его с другими модифицирующими добавками.

Первые исследования МК в качестве добавок для бетонов и растворов были проведены в 1946 г. Тогда был получен первый патент на модификацию цементных систем путем введения в их состав МК. В 1947 г. на предприятии по производству ферросилиция норвежскими учеными были проведены эксперименты по выделению МК в системах дымоочистки. В период с1951по 1952 гг. профессор Бернхардт провел экспериментальные исследования применения МК в бетоне. К началу 60-х гг.началось его промышленное применение в технологии изготовления бетонов и растворов в качестве модифицирующей добавки в водонепроницаемых и коррозионностойких материалах на цементной основе.

За рубежом начало массового применения бетонов и растворов с использованием МК приходится на середину 70-х гг.,что напрямую связано с принятием жестких мер по борьбе с загрязнением окружающей среды. К 2000 г. в развитых странах Европы, Северной Америки, Японии, Австралии, Бразилии, а в 2002 г. и в Китае, были разработаны и приняты нормативные документы, регламентирующие применение МК в строительстве.

На территории бывшего СССР МК в составе бетонов и растворов начал применяться в начале 80-х гг. На сегодняшний день работы по проблемам применения МК в бетонах и растворах ведутся в МГСУ, НИИЖБ, ПГУПС и ряде других научных организаций. Область применения МК настолько широка, что охватывает гидротехническое и энергетическое, высотное и подземное строительство; используется при строительстве дорог, возведении зданий и сооружений ядерных установок и других уникальных объектов. Так, собор Святого семейства (архитектор Гауди, Испания), строительство которого было начато в 1898 г. был достроен в наше время во многом благодаря применению модифицированного МК бетона.

МК представляет собой тонкодисперсный продукт, состоящий на 80 98 % из SiO 2 . Частицы МК имеют сферическую форму со средним диаметром 100 Нм.

Удельная поверхность, измеренная методом адсорбции N2, составляет 15 25 кв. м/г [1]. Насыпная плотность отфильтрованного материала составляет приблизительно 200 кг/куб. м, поэтому для целей промышленного применения его уплотняют до 500 800 кг/куб. м.

По данным рентгенофазового анализа, диоксид кремния в МК представлен в основном аморфной модификацией, что определяет роль МК в механизме взаимодействия с продуктами гидратации минералов цемента.

Вместе с тем на эффективность применения МК влияет совокупность таких характеристик, как гидравлическая активность, удельная поверхность, форма и размер частиц, химический состав и наличие примесей, что в основном зависит от природы производимого МК.

В России основными производителями МК являются ОАО Кузнецкие ферросплавы и ОАО Челябинский металлургический завод , входящие в единую группу компаний. Благодаря применению современных технологий и оборудования производимая продукция соответствует требованиям европейских норм (EN13263), а также требованиям национальных нормативных документов Японии, Канады и других стран (табл. 1.

Табл. 1. Требования национальных стандартов к микрокремнезему в различных странах.

Сравнительные испытания эффективности применения различных дозировок МК в составах бетонов на портландцементном вяжущем (табл. 2) показали, что благодаря полифункциональному действию наряду с высокими прочностными характеристиками формируется комплекс основных, необходимых для надежной эксплуатации бетонов и растворов, свойств: высокая водонепроницаемость; высокая морозостойкость; стойкость к различным видам коррозии.

Такого комплексного эффекта невозможно достигнуть при использовании модифицирующих добавок, обладающих монофункциональным действием.

Полифункциональное действие МК базируется на изменении характера кристаллизации гидратных фаз при введении его в цементную систему, что способствует формированию более плотной структуры за счет увеличения количества пор геля. При этом одновременно уменьшается количество капиллярных пор и наблюдается общее снижение пористости и изменение ее характера.

Резкое уменьшение открытых пор (в 4 6 раз) на фоне более равномерного распределения пор по размерам, а также значительное улучшение микроструктуры цементного камня и формирование менее пористого контактного слоя в системе наполнитель вяжущее связано с реакцией МК и портландита (Ca(OH) 2 ) и формированием переходного слоя из плотного геля С-S-H (1) Тейлоровского типа.

По некоторым данным [2], образование гидросиликатов типа C-S-H (1) сопровождается ускорением гидратации, уменьшением содержания Ca(OH) 2 . увеличением количества химически связанной воды и удельной поверхности формирующегося камня, что способствует образованию более однородной и менее напряженной структуры.

Благоприятно воздействуя на формирование структуры, МК с точки зрения эффективности применения в бетонах и растворах на цементной основе является в своем роде базовой добавкой для создания высокопрочных, коррозионно-стойких строительных материалов, и применение ее совместно с другими модифицирующими добавками позволяет создавать высококачественные и долговечные материалы.

Литература 1. Hjorth. L. Microsilica in Concrete// Nor-dic Concrete Res. №1, p.9, Aalborg Portland, Denmark, 1982. 2. Крамар Л. Я. Трофимов Б. Я. Талисман Л. С. Иванов Ф. М. Влияние добавки микрокремнезема на гидратацию алита и сульфатостойкость цементного камня// Цемент, № 6, 1989, с.14 17.

Автор: А. П. Пустовгар Дата: 28.11.2005 Журнал Стройпрофиль 8-05 Рубрика: бетоны и жби: технологии, оборудование.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *