Влияние комплексного вяжущего на кинетику прочности песчаных бетонов

26.06.2016

Одной из наиболее перспективных для песчаного бетона является технология изготовления конструкций с использованием тонкомолотого комплексного вяжущего (ТКВ), представляющего собой результат совместного помола цемента с песком до удельной поверхности 4500-5500 см2/г.
Применение TKB преимущественно в сочетании с ПАВ и электролитами, при интенсивном виброперемешивании жесткой цементно-песчаной смеси и последующим ее виброуплотнением позволяет получать песчаные бетоны тонкокапиллярной структуры, обеспечивающей долговечность материала.
Для бетонов в возрасте 28-180 суток соотношение Ц:П = 75:25 (или близкое к нему Ц:П = 70:30) признано оптимальным для обеспечения как заданных физико-механических характеристик песчаного бетона, так и его долговечности.
He отрицая достоинств ТКВ, оппоненты высказывают соображение о возможном снижении коэффициента запаса в изделиях, изготовленных с применением этого вяжущего в связи с более глубокой гидратацией тонкомолотого цемента, входящего в состав ТКВ.
Известно, что гидратация цемента заводского помола происходит в течение 3-5 и более лет и что это способствует росту прочности бетона, самозалечиванию микротрещин, повышению долговечности конструкций. Поэтому, предлагая использование TKB как элемента технологии, необходимо иметь данные об особенностях свойств материала, и в первую очередь, о наборе прочности песчаным бетоном в течение длительного времени.
Исходные материалы для изготовления образцов: цемент завода «Гигант» М400д0, песок Тучковского карьера M = 2,0/2,3, используемый как заполнитель и в составе комплексного вяжущего, расход которого принят постоянным — 600 кг/м3. Водосодержание смеси также постоянно — 200 л/м3, пластификатор — ССБ в количестве 0,2 % от веса цемента.
Определение физико-механических характеристик производилось на призмах 10х10x40 см, испытываемых на осевое сжатие (Rпр, Eб), изгиб (Rри). и кубах с ребром 10 см (R). Из призмы, прошедшей испытание на изгиб, изготавливались и испытывались два куба с ребром 10 см путем отапливания рваного торца в месте разрушения. При испытаниях призм использовались одновременно механические и тензометрические методы.
Испытания, результаты которых приведены на рис. 1.9 и 1.10, показали, что рост прочности песчаного бетона наблюдается в течение длительного периода и может быть оценен сроком от 2 до 5 лет в зависимости от состава вяжущего, причем больший период набора прочности наблюдается у бетонов с более высоким соотношением Ц:П в вяжущем. Если в возрасте 28 суток прочность песчаных бетонов с 80-20% микрозаполнителя в вяжущем составляла 150-600 кг/см2, то через 7 лет прочность выросла до 250-820 кг/см2, причем наибольший рост прочности (до 90 %) наблюдался у бетонов с содержанием в вяжущем микрозаполнителя 60 и 70 %.
Влияние комплексного вяжущего на кинетику прочности песчаных бетонов

Отношение Rпр/R и Rри/R песчаных бетонов длительного хранения составляет 0,80-0,95 и 0,15-0,17, что достаточно близко к показателям песчаных бетонов месячного возраста. Более высокие значения указанных отношений характерны для песчаных бетонов с содержанием микрозаполнителя в вяжущем 50-60%.
Для определения изменений в структуре, позволяющих интерпретировать полученные результаты, измерялась удельная поверхность норовых капилляров методом низкотемпературной адсорбции азота.
Известно, что в песчаных бетонах 28-дневного возраста с ростом количества микронаполнителя в вяжущем растет удельная поверхность норовых капилляров. Это же явление наблюдается в бетонах периода твердения 7 лет, удельная поверхность норовых капилляров которых при содержании микронаполнителя в вяжущем 20; 50 и 80% составляет 4,5; 13,2 и 18,4 м2/г, соответственно. Пo сравнению с аналогичными величинами в возрасте 28 суток Sуд п.к. возрастает на 25; 40 и 25 %.
Степень гидратации вяжущего для тех же составов, оцениваемая по изменению количества химически связанной воды, отнесенной к расходу цемента, возросла за этот период на 7,7; 51,2 и 80 %.
Повышение дисперсности поровой структуры песчаных бетонов семилетнего возраста может быть объяснено продолжающимся ростом новообразований на базе кварцевого микрозаполнителя как подложки для зародышей новой фазы и как активного компонента вяжущего.
Таким образом, в песчаных бетонах с течением времени прочностные характеристики наиболее употребительных составов с Ц:П = 70:30 и 80:20 сближаются.
Эффективность исследуемых бетонов характеризовалась коэффициентом использования цемента во времени Кц, представляющим собой отношение прочности бетона в определенном возрасте к расходу цемента в вяжущем. Для бетонов с 20; 50; 70; 80 % микрозаполнителя К, в месячном возрасте равен 1,24; 1,34; 1,17; 1,25, а к семи годам - 1,7; 2,05; 2,86; 2,08, соответственно.
Из песчаного бетона на тонкомолотом комплексном вяжущем с различными соотношениями Ц:П был изготовлен, испытан и хорошо себя зарекомендовал в эксплуатации целый ряд изделий и конструкций: бортовой камень, тротуарные и дорожные плиты, плиты перекрытий, сваи, безнапорные трубы. Так, бортовой камень и тротуарные плиты из песчаного бетона на TKB (Ц:П = 70:30) доказали свои высокие эксплуатационные качества за двенадцатилетний период работы на грузонапряженной магистрали Москвы.
Таким образом, в песчаных бетонах на комплексном вяжущем зависимости прочности материала от времени могут быть представлены экспонентами, позволяющими оценить период стабилизации набора прочности сроком от 2 (Ц:П = 20:70) до 5 (Ц:П = 70:30 и 80:20) лет.
Наибольший прирост прочности наблюдается у бетонов с содержанием в вяжущем микрозаполнителя около 70%.
Прирост прочности песчаного бетона по отношению к месячному возрасту составляет от 50 до 90 %, причем разница в прочностных характеристиках песчаных бетонов с соотношением цемент — песок в вяжущем Ц:П = 80:20; 70:30 и 60:40 со временем уменьшается.