V 5 ^ О « д о £ « 2 [I] Г2] НИИЖБа '................................................................................ [3] . V Ч С; О X V ез « £ О § 5 5 _ 5—13.5 4 9,58 Ю — — 6—17,2 9,5 15,3 12 — — — — 9—14 15 — — 16,5—20 — — — 20 25 20 — 10,1 — — 30 35 -

1 На это в конце прошлого века обращал внимание Н. А. Белелюбскнй,

Таблица 1

О Снижение прочности Сетона, %, о ~ по данным 3 £ к______________________________________________________________

/и

Для выполнения больших объемов строительно-монтажных работ в нашей стране требуется громадное количество строительных материалов, в том числе и цемента. Вопросу рационального исполь­зования и экономии цемента уделяется большое внимание. Проведены исследо­вания по выявлению резервов его эко­номии за счет введения химических до­бавок (С-3, СДБ), активации цемента, применения чистых и фракционных за­полнителей и т. д.

В 30-е годы была изучена [1) проч­ность песчаного цемента и бетона на нем. При смешении цемента с отдельно молотым песком прочность смешанного песчаного цемента снижалась, причем процент этого снижения соответствовал проценту молотого песка, введенного вместо цемента. Наряду с этим изуча­лась Щ прочность песчаного цемента на смешанном вяжущем при совместном помоле цемента с песком. В этом слу­чае при замене песком 30% цемент.-! была получена прочность песчаного ие - мента, близкая или равная прочности исходного цемента1. Результаты опытов автор [1] объяснял домолом клинкер­ной части (активацией) цемента.

Исследования прочности бетона при замене части цемента молотым песком при обычной технологии приготовления н укладки па смешанном вяжущем (по­лученным путем смешения цемента и молотого песка) описаны в работах [1—4 и др.). Их опыты показали сни­жение прочности бетона, причем про­цент снижения соответствовал пример­но проценту введенного молотого песка п смешанное вяжущее вместо цемента. Практически сколько вводилось в це­мент молотого песка, иа столько сни­жалась прочность бетона. Сказанное наглядно подтверждается данными табл. 1.

Работа по изысканию резервов эко­номии цемента всегда находилась в центре внимания ученых и строителей. В 50-е годы был создан институт тон­кого измельчения цемента, в котором разработаны специальные вибромелыш - цы для домалывания (активаиин) це­мента до удельной поверхности Б=: =5000...7000смг/г, При этом марка це­мента повышалась на две ступени (с 400 до 600), что позволяло увеличивать прочность бетона или экономить до 50... „80 кг цемента на 1 м3 бетона.

Однако производительность вибро­мельниц была небольшой, они оказа­лись несовершенными, часто выходили из строя. Домолотый цемент быстро те­рял свою активность, и за несколько дней его марка снижалась до исходной. Эта технология не нашла применения.

Автор работы [4] предложил мокрый помол клинкера в шаровых специально переоборудованных мельницах. Предла­галось также мокрое домалывание це­мента непосредственно в смесителе при снятых лопастях шарами, твердым гра­вием. щебнем. Оба способа активации позволяли экономить до 20цемента (пли повышать прочность бетона). Од - и;.ко из-за сложности перво;о способа и несовершенства второго они также ие нашли практического применении. Кро­ме того, все описанные эксперименты не увенчались успехом, но привели к большим убыткам.

В настоящее время предложены спо­собы активации цемента и смешанного вяжущего при помощи ультразвука и электрогндравлического эффекта, а так­же в скоростных смесителях. Два пер­вых способа не вышли за пределы ла­бораторных опытов. Результаты опыт­но-экспериментальных работ по актива­ции смешанного вяжущего (цемента, молотого песка) вместе с водой и С-3 в скоростном смесителе СБ-148 изложе­ны в [5].

В [5] описан опыт получения высо - комарочных бетонов на рядовых и да­же низкомарочных цементах при замене До 50% цемента молотым кварцевым песком, применении раздельной техно­логии приготовления бетонной смеси и предварительной активации смешанного вяжущего. В соответствии с раздельной технологией вначале приготовляют вя­жущее, состоящее из цемента, молотого песка, воды и С-3. Активация цемент­ного вяжущего производится в обыч­ных или скоростных смесителях в тече­ние 1,5...2 мин. Затея его подают в бе-

Iоносм еситель, куда одновременно за­гружают песок и шебеиь, бетонную смесь тщательно перемешивают.

А«горы статьи [о] утверждают, что предложенная технология приготовле­ния бетонной смеси с предварительной активацией смешанного вяжущего поз­воляет получать высокопрочный бетой даже при замене 50% цемента моло­тым песком, а при Замене 17 и 33% це - мента прочность бетона получается да­же выше, чем бетона на исходном це­менте (без замены части его молотым песком).

Из табл. 4 статьи [5] следует, что при замене 17, 33, 50% цемента моло­тым песком прочность бетона оказалась соответственно 103, 92 и 72 МПа, тогда как иа исходном цементе, без замены части его молотым песком, — 84 МПа. Жесткость бетонных смесей всех соста­вов при расходе воды 162, 122, 120. 100 л оказалась примерно одинаковой (10.. 11 с), а в составе три — 5 с.

Для проверки этих данных нами вна­чале затворялись пробные замесы б СТО­

На составов 2, 3 и 4 при расходе воды 122, 120 и 100 л. Опытная проверка по­казала, что все смеси оказались полу­сухими, уплотнить их было невозмож­но. Это свидетельствует о нереальности составов, о некорректности опытов и недостоверности данных по жесткости бетонных смесей, приведенных в статье [5].

Таблица 2 Расход материалов, характеристики бе­тонной смеси и бетона Свстав бетона Номера Составов бетона с активацией Вяжущего Без активации цемента 1' 1 2 3 4 Цемент, кг 600 600 500 400 300 Молотый песок» кг/% — — 100/17 200/33 300/50 Щебень, кг 1200 1200 1200 1200 1200 Песок, кг 450 450 450 450 450 Вода, л 162 162 162 162 162 С-3, %/кг 1/6 1/6 1/6* 1/4 1/3 О. к.. СИ 3,5 4 5,0 3 3 МПа 74,0 78,5 70,2 59,7 50,8 Вуц 0,27 0,27 0,324 0,405 0,54 Снижение прочности (эталон составы: ЛЬ 1ДЗ? Г) Эталон № Г Эталон № 1 10/5 23,6/19 35%/30 * С-3 равно 1% массы смешанного вяжущего (в составах I, 3 н 4 — массы цемента). Примечание. Прочность приведена при испытании кубов с размером ребра 10 см без учета переводных коэффициентов

В связи с изложенным последующие опыты (1, 2, 3, 4) проводились нами при постоянном расходе воды, равном 162 л и постоянных О. К. (Ж 5...10 с). В опытах применяли гранитный щебень фракций 5... 10 и 10... 20 мм, песок с Мкр 1,9... 2, цемент воскресенского за­вода марки 400, молотый кварцевый песок удельной поверхностью 3500 см2/г, суперпластнфикатор С-3. Чтобы вос­произвести опыты авторов, составы бе­тонов приняты из табл. 3 статьи [5]. Как оказалось, анилин не увеличивает пластичность смесн н не повышает прочности бетоиа, ои токсичен, поэто­му при помоле песка его не вводили. Результаты опытов приведены в табл. 2.

Проведенные опыты не подтвердили повышения прочности бетона при за­мене 17 и 33% цемента молотым пес­ком. Например, прочность бетоиа при введении в цемент 17, 33 и 50% моло­того песка при предварительной акти­вации смешанного вяжущего, воды и С-3 в скоростном смесителе (при окружной скорости >20 м/с) оказа­лась соответственно 70,2; 59,7; 50,8 МПа, т. е. на 10, 23 и 35% ниже, чем прочность бетона на исходном цемен­те при его активации. Процент сниже­ния прочности меньше процента вве­денного молотого песка.

Объясняется это активацией смешан­ного вяжущего (исходного цемента). Следовательно, степень снижения или повышения прочности бетона всецело зависит от степени активации исход­ного цемента (смешанного вяжущего). При падежном способе активации вя­жущего возможно получение равно­прочного бетона при введении до 20% молотого песка. Например, прочность бетона состава 2, равная 70,2 при ак­тивации вяжущего, незначительно меньше прочности 74,0 МПа бетона на исходном составе без активации (со­став 1').

К сожалению, надежных н высоко­производительных смесителей для ак­тивации цемента по мокрому способу пли мельниц по домалыванию цемента по сухому способу нет. Решение этой проблемы позволит заменить до 20...

...25% цемента активными добавками без снижения прочности бетона по сравнению с прочностью его па исход­ном цементе (без активации). Но над зтой проблемой еще предстоит рабо­тать.

Статья [5] посвящена очень актуаль­ной проблеме, но иаписана она небреж­но н содержит явно завышенные тех­нико-экономические данные. Предлага­емая раздельная технология приготов­ления бетона усложняет производство бетонных работ, в два раза снижает производительность бетонного завода н резко увеличивает энергозатраты. Не­обходимо монтировать дополнительный буикер и дозатор для молотого песка, скоростной смеситель, помольную ус­тановку (или централизованно полу­чать молотый песок). Кроме того, на существующих бетонных узлах уста­новить его трудно. Все затраты, свя­занные с монтажом упомянутого обо­рудования, помолом песка и актива­цией цемента, приводят к значительно­му увеличению стоимости.

Кварцевый песок трудно поддается помолу, резко повышает износ мель­ниц. Он является инертным материа­лом и не повышает прочности бетона, его нецелесообразно применять даже для разбавления (понижения марки цемента). В этом случае лучше ис­пользовать природные добавки н золы, не требующие помола, или различные шлаки, которые легко поддаются по­молу.

Вообще лучше выпускать цемент низких марок (например, 200) для рас - дворов и бетонов класса В7Д..В10. В строительстве имеются большие ре­зервы экономии цемента. Его можно экономить за счет применения С-3 (15...20%), чистых н фракционирован­ных заполнителей (5... 10%), а также за счет повышения общей культуры всего комплекса бетонных работ, начиная со складирования материалов и кончая укладкой бетона в конструкцию (5... ...10%)- Усиленная пропаганда исполь­зования молотого песка для экономии цемента или повышения прочности бе­тона дезориентирует строителей, нано­сит вред делу, отвлекает ученых от выполнения плановых работ. Активиро­вать рациональнее только цемент. В этом случае уменьшается объем смеси­теля и упрощаются его доработка и монтаж на заводах ЖБ11.

Выводы

Активация по мокрому способу по­вышает марку цемента н позволяет его экономить. Эта идея ие нова, но она не находила воплощения из-за отсутст­вия надежных механизмов для акти­вации цемента.

Песок сокращает время активации цемента, но ие повышает прочности бетона, поэтому можно обходиться только активацией цемента.

Необходимо разработать надежные мельницы для домола цемента и ско­ростные смесители для его активации по раздельной технологии.

В течение последних 4 лет в Канаде было осуществлено более 20 строитель­ных проектон с использованием тор­крет-бетона, в состав которого вводи­ли добавку микросилиция. Как сооб­щает журнал «Concrete Construction» (июль, 1987 г), введение микросилиция придает новые уникальные свойства торкрет-бетону, в том числе повыша­ет связность смеси, увеличивает проч­ность и долговечность бетона, снижает проницаемость конструкций.

Первый -опыт крупномасштабного применения торкрет-бетона с добавкой микросилиция относится к 1983 г., ког­да в Ванкувере ремонтировали порто­вые сооружения 60-летней давности.

В связи с ограниченными сроками ре­монта работы были ускорены путем использования добавки микросилиция, введение которой повышало связность бетонной смеси и ее сопротнзление вымыванию вяжущего прн контакте с водой. Последнее обстоятельство поз­волило максимально увеличить время торкретирования в периоды между приливами воды. При такой техполо - ! ;'и производства работ морская вода покрывала отремонтированные участки практически сразу же после. нанесения слоя торкрет-бетона, не нанося ему ущерба.

Благодаря высокому сопротивлению вымыванию вяжущего торкретирование с примененном мпкроаглпция применя­ли и на других объектах, в том числе при ремонте железобетонных труб и водоводов.

Повышенная связность смеси при введении микросилиция позволила до­биться и другого преимущества. Был~- установлено, что если наносимый за один проход на поп. яочную поверх­ность слой обычного торкрет-бетона превысит толщину 5...7 см, то это при­водит, как правило, к отпадению слоя. Введение мнкросилицня позволило уве­личить толщину слоя, .наносимого за один проход, до 40 см. Прн этом вер­тикальные поверхности можно наносить любой толщины за один проход без введения в смесь ускорителей тверде­ния.

Прн возведении некоторых конструк­ций Канадского Центра торговли в

Ванкувере торкрет-бетон по принятой технологии наносили за два прохода с интервалом для твердения 24 ч. При­менение микросилиция позволило вы­полнить эту же работу за один проход.

Другим преимуществом торкрет-бе - тонных смесей с добавкой микросили - цня является возможность выполнения работ по влажной поверхности без снижения качества сцепления, а также > меныленае процента отскока бетона. Так, при нанесении торкретированием потолочного слоя толщиной до 5 см величина отскока обычно составляет 40%, а при введении мнкроенлнция снижается до 25%.

Состаз торкрет-бетона с микросплн - цпем быстро набирает прочность и в возрасте 24 ч уже не уступает по прочности аналогичному составу с ус­корителем твердения. В связи с этим. іримеягнйе ускорителей твердения це­лесообразно только в тех случаях, ког­да бетон должен набрать определен­ную прочность в течение первых ча­сов твердения.

В Канаде торкрет-бетон с добавкой микр„ч. миция обычно поставляется в сяде сухих смесей в бумажных меш­ках :х 30 КГ ИЛИ В емкостях. Кі :,•> т. Сосі-:- смеси но жгіанию іі-лнічах.! :<‘Жст содержать стальные :•

c. w„: тс. іь твср іеиіія.

В СИЛ и Канаде дсікчаует і:о сарм и компаний, в том -ас! с Li­ken; Chemicals, Grace л др.. хоторь".- оказ:.:_-шт консльтатлзкую помошь к :;ост;з:лют добавки микросил;:;'!!:-:, га­рант:; ;• ющие получение Ианбоїе“ прос­тым Г.) тем бс-ТОПОВ прочностью С. Ч.ІІ.'ІГ.- 70

Пи данным журнала «Соїкічче Ir - du>try International» (июль, 1987 r.). тольк. а штате Флорида (США) рас­ход.-» ;:а восстановление поврежден а j Kopf ji-ieii морских сооружений сост.- я - ляк;; ежегодно более 22,5 млн. дол.

I Ь‘рг.:.:е результаты проводпмых Де­партаментом транспорта штата aci. J та! і::Г: по определению эффективности прн-.кне.-шя добавок микросклицня для аредотзращепия проникания хлоридом п по'.ышення долговечноеIII біТОНОП. щ--£ерждают целесообразность уяеі лечения объема применения таких бс - тг'чоз в ближайшие годы.

В течение последних 8 лет примене­ние фнбробетона в Австралии увели­чиваюсь, по данным журнала «Con­crete Construction» (июнь, 1987), еже­годно па 30...40%. Толчком к этому послужило освоение в 1975 г. произ­водств стальных фибр с анкерными утолщениями по концам. В настоящее '.ремя более 30 заводов по производст­ву товарного бетона готовы произво­дить фиброармированные смеси. Их -.можно заказать и на 200 заводах и установках по производству обычного бетона.

Положительный опыт применений фпбрсбетона способствовал разработке ■новых Австралийских стандартов на строительство плавательных бассейнов (А-2785) и хранилищ септика (А-1546). Рассматривается ■ возможность включе­ния нового материала в Австралийские нормы проектирования железобетонных конструкций (В-2).

Изготовленную 'на заводе товарного бетона фиброармнрованиую смесь мож­но транспортировать обычными смеси­телями на автомобильном ходу. Уклад­ка и отделка поверхностей конструкций т: кже не требуют специального обору-

• озання. Фибровое армирование поз - голяет и некоторых случаях 'отказать­ся от армирования сетками или стерж­невой арматурой, а при сохранении су­ществующего армирования толщину, например, плнтных конструкций мож­но уменьшить на 30—40%.

Главная область применения фибро - бстона в. Австралии — полы промзда - :-:нй. особенно в угольной и текстиль - лн промышленности. Разработано три мархл стандартных смесей — для гяже - человий эксплуатации, средних и ■бших. Различаются они, естественно, ,:о аеке. В по. меднее время область •рпмеиелня фнбробетона распространи - та-ь "а складские и спортивные соору­жения. на дороги с легким режимом движения. Толщина таких покрытий бичио состазляет 10...12 см, расход фпбрь: около 60 кг/м3, прочность бето­на на сжатие 35 МПа, на пзгнб 5,6 .МПа. Расстояние между температур­ными швами з плитах внутри помеще­ний не должно превышать 15 м, а снаружи — 9.

Фнбробетон более широко применя­ют для ремонта покрытий. В этом слу­чае ремонтный слой может иметь сцеп­ление со старым покрытием, частичное сцепление или быть вовсе без сцепле­ния. Толстый слой фнбробетона (обыч­но 10 см) укладывают без сцепления па сильно поврежденное, имеющее сквозные трещины покрытие. В этом
случае Для предотвращен«<: сцеплечия и образования трещин и ремонтном слое используют разделительным под­стилающий слои из щебня ИЛИ пе-'л;:. Ьсли увеличение толщины 'покрытия ме - желательно, то в качестве разделитель­ного слоя используют листовой плас­тик.

Покрытие со сцеплением укладыпа - ется на изношенное покрытие, но без сквозных трещин. Для обеспечения ка­чественного сцепления применяют под­стилающий цементио-песчаиый раствор состава 1:1, швы в новом слое следу­ет совмещать со старыми.

Покрытие с частичным сиеплением укладывают прямо на старое без про­межуточных слоев. Толщина покрыт;:« должна быть не менее 5 см, швы но­вого покрытия также должны совме­щаться со старыми.

Фибр об стон применяют н для изго­товления сборных панелей, в том чис­ле тонкостенных или криволинейных, в которых применение стержневой или сетчатой арматуры затруднено. В пане­лях типа «Сэндвич» с промежуточным слоем из легкого бетона достигается высокая степень огнестойкости, в част­ности. при толщине непссгщей И; мои •2.5 с»: предел огнестойкости достига­ет 4 ч.

Cot'U ibrj панели толшшюп 20 мм ндищадью 0,30 м5 из фнбробетона при­меняют для сооружения плавательных бассейнов. Швы замонолнчивают высо - чопрочлым раствором прочностью на изгиб 10... 12 МПа, содержащим 120 кГ/ м3 флоры. Панели толщиной 25... ..75 мм в оньгтном порядке применяли ;.:я сооружения резервуаров для хра­нения септиков и воды.

В Австралии имеется опыт уснешио - ы, применения фибробетопа. наноси­мого набрызгом, для сооружения но - !ф! Х и ремонта поврежденных конст­рукций, в том числе стен зданий, обде - ::о:: туннелей, берегоукрепительных со­оружений и т. д. Начиная с 1983 г. таким способом было возведено более Jf'-O домашних плавательных бассей-

Оз со стенками толщиной 10 см.

В Новой Зеландии также накоплен опыт применения фибробетона. Однако там большее применение нашли стек­лянные фибры. По сведениям журнала <NZ Concrete Construction» (июль, 1.987 г.), при строительстве 13-этажно - rJ здания площадью 9 тыс. м2 в Вел - ;:::rio;;e сборные наружные стеновые панели изготовляли вручную нанесени­ем через сопло пистолета одновре. мен - .) цементно-песчаного раствора и руб­леного стекловолокна длиной около

40 мм. Толщина стенок панелей 12 мм, укатку наносимого набрызгом слоя фибробетона производили ручными кат­ками.

Ассоциация стеклоармнрозанного це мента, находящаяся в Англии, опуб­ликовала технические требования к этому материалу марки 21. Приведен­ная цифра означает прочность стекло - цемента на растяжение при изгибе

21 МПа. Документ содержит сведения по составу смеси, исходным, компонен­там, отбору проб н испытаниям, экс­плуатационным свойствам.

В журнале помещены также сведе­ния о новом материале — плотном ар­мированном композите, представляю­щем собой сильноуплотненную смесь портландцемента с добавкой микроги - лиция и большого количества стальной фибры. Несущая способность при из­гибе увеличилась по сравнению с обыч­ным железобетоном в 5...10 раз, де­формации растяжения достигали 3 мм уч.

В П. ТРАМБОВЕЦКПП, канд. техи. нау:;

SHAPE \* MERGEFORMAT