КОНСТРУКЦИИ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ МНОГОЭТАЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ В РЕСПУБЛИКЕ ХАКАСИЯ

Повышение эффективности капитального строительства может быть достигнуто за счет совершенствования бетонов и железобетонных конструкций на их основе, снижения материалоемкости и увеличения эффективности работы конструкций при строительстве в сейсмических районах, применения для их производства высокопрочных материалов.

Характерной особенностью развития материально-технической базы гражданского, жилищного и промышленного строительства является значительное расширение применения конструкций из высокопрочных бетонов при строительстве в сейсмических районах, как показывает отечественный и зарубежный опыт массовое внедрение этих конструкций приобретает важное народнохозяйственное значение и может дать стране ощутимый положительный экономический эффект.

В Республике Хакасия на сегодняшний день использование высокопрочных бетонов наиболее актуально, так как в ближайшем будущем будут реализованы проекты строительства двух девятнадцатиэтажных и двух семнадцатиэтажных домов в г. Абакане. Вопрос анализа и выбора выгодного с экономической, технологической и конструктивной точек зрения материала является основным.

На сегодняшний день уровень технических и экономических показателей бетона и железобетона занимает приоритетное место в структуре мирового производства строительной индустрии. В настоящее время во всех индустриально развитых странах расширяется применение высокопрочного бетона, прочность на сжатие которого выше 60 МПа, в условиях Республики Хакасия наиболее перспективным по уровню технических и экономических показателей является применение микрокремнезема при изготовлении конструкций из высокопрочных бетонов.

Современную технологию производства бетонов трудно представить без использования химических и минеральных добавок-модификаторов различного назначения, позволяющих эффективно решать актуальные технико-экономические проблемы. [1, 2, 3, 4]

Учитывая все факторы уровня технических и экономических показателей, наиболее перспективным материалом применяемым при многоэтажном строительстве в Республике Хакасия является микрокремнезем, представляющий собой ультрадисперсный материал, улавливаемый рукавными фильтрами газоочистных установок, ферросплавного производства. Основным компонентом ультрадисперсных отходов является диоксид кремния аморфной модификации SiО2.

Сегодня на рынке строительных материалов большой выбор различных добавок для модифицированных бетонов. Большая часть из них основана на микрокремнеземе.

Минеральные добавки занимают среди них особое место. Они представляют собой дисперсные неорганические материалы, природного или техногенного происхождения, которые вводятся в состав бетонов или вяжущих.

В отличие от химических добавок они выполняют функции микронаполнителя, влияя на соотношение компонентов бетона и вяжущих и, в значительной степени на фазовый состав, структуру и свойства цементного камня. [1, 2, 3, 4]

Широкое распространение микрокремнезема в строительстве обусловлено его позитивным влиянием на свойства бетона. микрокремнезем приводит к улучшению следующих характеристик бетона: прочность на сжатие, прочность сцепления с другими материалами, износостойкость, морозостойкость, химическая стойкость, значительно снижается водопроницаемость. С помощью микрокремнезема возможно получить прочный, долговечный материал с плотной структурой, т.е. с требуемыми физико- механическими характеристиками. [1, 2, 3, 4]

В период с 2014 по 2015 годы, Поповым Р.В. под руководством Нагрузовой Л.П. проведены исследования влияния микрокремнезема на цементный камень, при использовании цемента марки 250 - 500 (Ачинского, Топкинского завода г. Кемерово).

Средняя плотность частиц микрокремнезема 2,2 г/см3 (цемента 3,1 г/см3), насыпная  плотность 0,15-20 г/см3, размер зерно менее 0,1- 0,5 мкн (в 100-150 раз меньше размера частиц цемента) удельная поверхность 200000-250000 см2/г (цемента 3600 см2/г). Содержание оксида кремнии в МКЗ достигает до 90,7-96,0%. Среди других составляющих преобладают оксиды кальция, магния, железа. В настоящее время микрокремнезем уплотняют до удельной поверхности 15 м2/г. [1, 2, 3, 4]

Водопотребность микрокремнезема выше, чем у цемента. Он может применяться как в сухом состоянии, так и в виде водной пульпы. Также в проведенных исследованиях Поповым Р.В. и Нагрузовой Л.П., был учтен комплекс факторов и показателей, которые отражаются на технологических и технических характеристиках цементного камня, на водопотребности, прочности, расходе суперпластификатора. Так как микрокремнезем за счет своей большой удельной поверхности - водопотребен, чтобы снизить расход воды в ходе исследований были применены суперпластификаторы СП-1 и С-3. [1, 2, 3, 4]

Суперпластнфикатор представляет собой сульфированное нафталин- формaльдегидое соединение. В исследованиях учтён комплекс факторов и показателей, которые отражаются на технологических и технических характеристиках цементного камня: на водопотребности, прочности, расходе суперпластификатора, цемента микронаполнителей. [1, 2, 3, 4]

При изучении возможностей эффективного использования микрокремезема рассматривалось его влияние на ряд свойств цементного теста его оптимальное содержание (густота, сроки схватыаания, кинетика нарастания пластической прочности и др.). Введение различных количеств микрокремнезема сопровождается увеличением нормальной густоты цементного теста, причем тем в большей степени, чем выше его дозировка. [3]

По мере увеличения дозировки микрокремнезема сокращаются сроки набора пластической прочности цементного теста, следовательно, быстрее появляются центры кристаллизации, способствующие ускорению процесса твердения цементной матрицы. [1, 2, 3, 4]

Практически при дозировке выше 30 % от массы цемента, приводит к тому, что эта дозировка является порогом эффективности микрокремнезема.

Поповым Р.В. под руководством Нагрузовой Л.П., также были изучены сроки схватывания и нормальная густота цементного теста. Произведено испытание комплексного вяжущего, под которым подразумевается смесь цемента и микрокремнезема. Дозировки микрокремнезема в составе вяжущего составили: 0, 10, 20, 30, 40 % от массы вяжущего. Таким образом, во всех образцах частиц цемента (за исключением контрольного образца с дозировкой %) замещалось разным количеством микрокремнезема. [1, 2, 3, 4]

При введении микрокремнезема в бетонную смесь от 10-30 % от цемента М 400 возможно получить высокопрочную смесь класса В 100-130, сократить тепловлажностную обработку уменьшив срок схватывания при изготовлении железобетонных конструкций на заводе, повысить морозостойкость, водонепронецаемость, либо получить бетонную смесь средних классов с экономией цемента до 40-50 %, на рисунке 2 показана зависимость нарастания прочности от времени схватывания и дозировки микрокремнезема                              от 10-40 %. [1, 2, 3, 4]

Введение микрокремнезема дает большой экономический эффект, как при заводском изготовлении конструкций, так и при производстве монолитных зданий и сооружений в условиях Республики Хакасия, о чем свидетельствуют данные графика зависимости стоимости от марки 1 м3 бетона рисунок 1.                [1, 2, 3, 4]

 Для оценки величины прироста прочности в возрасте 28 суток расчетным путём было произведено определение прочности в зависимости от дозировки микрокремнезема, степени гидратации и других свойств [1, 2, 3, 4]

Таким образом, выявлена закономерность формирования структуры цементного камня с регулируемыми свойствами: прочности, плотности, морозостойкости, водонепроницаемости и др. Эти исследования стали основоположными при разработке составов бетонной смеси, как в заводских условиях, так и при производстве монолита. [1, 2, 3, 4]

Заключение

 На основании вышеизложенного микрокремнезем расширяет возможности эффективного использования материально-технической базы при проектировании и изготовлении конструкций из высокопрочных бетонов применяемых при строительстве в Республике Хакасия.

Список литературы

1.      Нагрузова Л.П., Сазнов К.В., Лысенко М.В., Отчет о научно-исследовательской работе /   Подбор составов бетонной смеси: М250, 300, 400  с      применением микрокремнезема с привязкой к местным материалам, 2015,                      С. 8-13, 52

2.      Нагрузова Л.П., Попов Р.В., Отчет о научно-исследовательской работе / Подбор составов бетонов низких и средних классов с целью экономии цемента, высоких классов с применением отходов ферросплавного производства – микрокремнезема с привязкой к местным материалам, 2015,   С. 24

3.      Нагрузова Л.П., Попов Р.В., Перспективы решения и проблемы использования отходов ферросплавного производства для заводского и монолитного изготовления бетонов / Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции / ИЦРОН, 2014, С. 89-92

4.      Батраков В.Г., Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Эффективность применения ультрадисперсных отходов ферросплавного производства / Бетон и железобетон, 1989, № 8, С. 24-25