Журнал о строительстве

УДК 691(075):666.97

МEЛКOЗEРНИСТЫЙ БEТOН МOДИФИЦИРOВAННЫЙ ДOБAВКAМИ ВOЛЛAСТOНИТA И МEТAКAOЛИНA

E.П. Чoрнoгуз — мoгистр группы ПСК 605М, A.A. Тeртычный — кoнсультaнт,  E.С. Шинкeвич — нaучный рукoвoдитeль.(Oдeсскaя гoсудaрствeннaя aкaдeмия стрoитeльствa и aрxитeктуры, г. Oдeссa)

Aннoтaция

В нaстoящeй рaбoтe прoвeдeн литeрaтурный oбзoр рaзличныx библиoгрaфичeскиx истoчникoв o примeнeнии дoбaвoк вoллaстoнитa и мeтaкaoлинa для мeлкoзeрнистыx бeтoнoв. Прoaнaлизирoвaнo взaимoвлияниe дoбaвoк мeжду сoбoй и иx влияниe нa свойства бетона.

Ключевые слова: модифицированные мелкозернистые бетоны, метакаолин, волластонит.

MODIFIED FINE-GRAINED CONCRETE BASED ON WOLLASTONITE AND METAKAOLIN

E.P. Cernohous — Magistr group PSK 605М, Тertychnyy A.A. — consultant, E.S. Shinkevich — supervisor. (Odessa state Academy of construction and architecture, Odessa)

Abstract

In the present work, a literature review of various bibliographic sources on the use of additives of wollastonite and metakaolin for fine-grained concrete was conducted. The mutual influence of additives among themselves and their influence on the properties of concrete is analyzed.

Key words: complex modifying additives, metakaolin, wollastonite, composites.

В современном строительстве наиболее технологичным, экономически целесообразным и универсальным способом регулирования свойств строительных смесей, растворов и бетонов является применение различных модифицирующих добавок. Заменяя ими определенную часть цемента или используя в качестве добавки, можно получить более стойкие системы с улучшенными свойствами [1-3].  Промышленность строительных материалов в связи с ухудшением экологической обстановки, освоением районов с агрессивными грунтовыми водами и повсеместном применении бетонных изделий на промпредприятиях, активно расширяет использование бетонов на основе комплексных модифицирующих добавок полифункционального действия.

На сегодняшний день проведен значительный объем исследований в области применения модифицирующих добавок на основе метакаолина (МТК) [4]. В частности, рассмотрены возможность получения комплексных модифицирующих добавок на основе метакаолина для формирования цементного камня с высокими эксплуатационными характеристиками, исследовано влияние добавок на структуру и фазовый состав цементного камня. В последнее время начали изучать метакаолин, как активную дисперсную добавку для высококачественных бетонов [5]. В отличие от других минеральных добавок, метакаолин представляет собой термоактивированный алюмосиликатный материал, имеющий высокие пуццолановые свойства. Метакаолин по своей активности может быть сравним с микрокремнеземом. [6]

Также проведен не один эксперимент с применением волластонита в комплексе с другими добавками. Волластонит может быть эффективной добавкой-наполнителем, т.к. игольчатая форма кристаллов волластонита определяет его применение в качестве армирующего компонента композиционных материалов с различными матрицами, в том числе как альтернатива асбестоцементу, поскольку в отличие от асбестоцемента волластонит не является канцерогеном [7]. С физико-химической точки зрения, армирующий эффект, вызван тем, что шероховатые поверхности волластонита обладают высокими хемосорбционными свойствами, и кристаллы волластонита являются центрами образования ассоциаций с частицами смеси, «сковывая» подвижность последних относительно друг друга [8].

На основании полученного позитивного опыта применения комплексных добавок с участием таких компонентов как волластонит и МТК, на наш взгляд, перспективно рассмотрение возможного синергетического результата проявления комплексной работы этих материалов в модифицированных мелкозернистых бетонах для улучшения их свойств.

В результате праведного обзора литературных источников сформулированы: предмет, объект, цель, задачи и методы исследований.

Предмет – мелкозернистый бетон, модифицированный добавками волластонита и МТК.

Объект исследования – экспериментально-статистические зависимости влияния волластонита и МТК на структуру и свойства мелкозернистых бетонов.

Цель исследования – оптимизация свойств мелкозернистого бетона (МЗБ) добавками полифункционального действия: метакаолина и волластонита.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задания:

— провести планированный эксперимент и построить экспериментально-статистические модели влияния добавок волластонита и МТК на структуру и свойства МЗБ.

— провести оптимизацию состава бетонной смеси и МЗБ для стяжек полов.

Результаты исследований. В эксперименте варьировались следующие факторы: содержание ВМК = x4 = (6±4%), ВЛ= x5 = (5±5%), С-3= x6= (1±0,5%)и удельная поверхность наполнителя S1=300м2 на кг – V1; S2=450 м2 на кг — V2; S3=600 м2 — V3.

По результатам проведенных экспериментов рассчитаны экспериментально-статистические модели вида:

Общий вид модели:

Y=

A1v1+A12v1v2

A2v2+A13v1v3

A3v3+A23v2v3

D14v1x4+D15v1x5+D16v1x6

D24v2x4+D25v2x5+D26v2x6

D34v3x4+D35v3x5+D36v3x6

B44 +B45x4x5

B55 +B46x4x6

B66 +B56x5x6

(1)

ЭСМ влияния волластонита и метакаолина с учётом удельной поверхности наполнителя на трещиностойкость МЗБ:

Кс1=

0.6v1+·············

0.63v2+0.46v1v3

0.54v3+············

············+········+·······

0.08v2x4+·····-0.06v2x6

··········-0.4v3x5+·······

···········+·······

-0.18 +·······

···········+·······

(2)

Выводы. Рассчитанная ЭСМ (2) описывает влияние добавки ВМК и волластонита на коэффициент трешиностойкости МЗБ. Анализ модели показал, что волластонит(x4) и ВМК(x5) способны повышать тещиностойкость. Необходим дальнейший анализ совместного влияния этих добавок на улучшение свойств и параметров структуры МЗБ.

Литература

1.  Лыгина, Т.З. Способы повышения прочностных характеристик портландцемента /Т.З. Лыгина, А.В. Корнилов, А.А. Панина, Е.Н. Пермяков // Цемент и его применение, сентябрь-октябрь 2010. — С. 124-126.

2. Изотов В.С., Ибрагимов Р.А. Особенности процесса гидратации цемента с комплексной добавкой. // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2010. № 2. С. 229-233.

3. Хозин В.Г., Морозов Н.М., Мугинов Х.Г. Особенности формирования структуры модифицированных песчаных бетонов. // Строительные материалы. 2010. № 9. С. 72-73.

4. Кирсанова, А.А. Комплексный модификатор с метакаолином для по- лучения цементных композитов с высокой ранней прочностью и стабильно- стью / А.А. Кирсанова, Л.Я. Крамар, Т.Н. Черных и др. // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Строительство и архитектура». – 2013. – Вып. 13, № 1. – С. 49–57.

5. Захаров С.А., Калачик Б.С. Высокоактивный метакаолин — современный активный минеральный модификатор цементных систем. // Строительные материалы. 2007, №5. С. 56-57.

6. Michael A.Caldaroiie, Karen А. Graber, Ronald G. Burg. High-reactivity metakaolin: A new generation mineral admixture. — J. Concrete International. 11.1994.(37-40).

7. Новикова, Н.С. Волластонит в силикатных матрицах /Н.С. Новикова, И.Н. Тихомирова, А.В. Беляков //Стекло и керамика. — 2003. — №10. — С. 38-42.

8. Орлова, Н.А. Применение природного минерала игольчатого типа волластонита в сухих строительных смесях / Н.А. Орлова, А.М. Белоусов // Ползуновский вестник. — 2008. — № 1-2. — С. 94-96.