CC BY
54
УДК 669.15.018
В. В. КОВАЛЕНКО (НМетАУ), Ю. Л. ЗАЯЦЬ, Т. П. РЕШЕТНЯК, П. О. ПШ1НЬКО (ДПТ)
МЕТОДИ П1ДВИЩЕННЯ Ф1ЗИКО-МЕХАН1ЧНИХ, ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ I ДОВГОВ1ЧНОСТ1 БЕТОНУ, БУД1ВЕЛЬНИХ РОЗЧИН1В ТА ЗАЛ1ЗОБЕТОНУ
В робот! наведеш методи пiдвищення фiзико-механiчних, технологiчних властивостей i довговiчностi бетону, будiвельних розчишв та залiзобетону. Визначено вплив основних пластифiкаторiв, дисперсних та комплексних добавок на експлуатацшш властивостi бетонiв i будiвельних розчинiв. Запропонованi шляхи тдвищення необхiдних технологiчних та фiзико-механiчних властивостей визначають - у будь-яких випад-ках цiлеспрямованого впливу - необхщшсть застосування комплексних хiмiчних та дисперсних добавок для досягнення найкращих результата. Розробленi шляхи пiдвищення довговiчностi залiзобетону враховують комплекс закладiв, як1 мають контролювати антикорозiйну активнiсть добавок до бетошв по вiдношенню до сталево! арматури, застосовувати поверхневе покриття залiзобетону спецiальними хiмiчними добавками та використовувати при виробнищга сталево! арматури спещальш регламентованi режими високотемператур-но! термомехашчно! обробки з мiжклiттьовим пiдстужуванням металу та пiсляпрокатного регламентованого охолодження в потощ прокатного стану.
В работе приведены методы повышения физико-механических, технологических свойств и долговечности бетона, строительных растворов и железобетона. Обозначено влияние основных пластификаторов, дисперсных и комплексных добавок на эксплуатационные свойства бетонов и строительных растворов. Предложенные пути повышения необходимых технологических и физико-механических свойств для достижения наилучших результатов определяют необходимость использования - в любых случаях целенаправленного влияния - комплексных химических и дисперсных добавок. Разработанные пути повышения долговечности железобетона включают комплекс мероприятий, контролирующий антикоррозионную активность добавок в бетоны по отношению к стальной арматуре, использование поверхностных покрытий железобетона специальными химическими добавками, а также использование при производстве арматурного проката специальных режимов высокотемпературной термомеханической обработки при межклетьевом подстуживании металла и послепрокатном регламентированном охлаждении в потоке прокатного стана.
The methods of increasing the physic-mechanical, technological properties and durability of concrete, mortars and reinforced concrete are presented in the paper. The influence of basic plasticizers, dispersed and complex additions on the operation properties of concretes and mortars is considered. The suggested ways of increasing necessary technological and physic-mechanical properties for achievement of the best effectiveness lead to the necessity of using - in any case of goal-seeking influence - the complex chemical and dispersed additions. The developed ways of increasing the reinforced concrete durability include the complex of measures checking anticorrosion activities of additions for concretes with respect to steel reinforcement, the use of surface coatings of reinforced concrete with special chemical additions, as well as during production of reinforcement rolled metal the use of special regimes of high-temperature thermomechanical treatment under intercellular cooling of metal and after-rolling regulation cooling in the stream of rolling mill.
Пщнесення значност! буд!вельно! сфери на фон! буд!вельного «буму», що спостер!гаеться на простор! кра!н СНД, сприяе розвитку нових науково-технолог!чних р!шень, як! забезпечать необх!дн! потреби галуз! у як!сних матер!алах та технолог!ях, що одночасно сприятимуть ре-сурсозбереженню. Найважлив!шим завданням для дано! сфери е тдвищення ф!зико-механ!чних властивостей, довгов!чност! бетон-них та зал!зобетонних буд!вельних конструкц!й при забезпеченн! ресурсо- та матер!алозбере-ження. Означене завдання вир!шуеться у раз! вжиття широкого комплексу заход!в, що перед-бачають:
- створення ново! теоретично! бази, яка
дозволить управляти властивостями бетошв та буд!вельних розчишв на основ! цементу та ц!-леспрямовано впливати на структуроутворення цементного каменю;
- розроблення на !! основ! нових високо-ефективних добавок, як! дозволяють економити як цемент, так ! енергозатрати на буд!вництв! та виробництв! бетону при гарантованому р!вн! досягнення необх!дних ф!зико-механ!чних та технолог!чних характеристик бетону;
- застосування у якост! компонент!в нових добавок дешево! сировини, що сприятиме широкому колу !х застосування, у тому числ! при буд!вництв! соц!ального житла та сусп!ль-них об'ект!в;
- суворе контролювання корозшно! акти-вност добавок в бетони по вщношенню до ста-лево! арматури та зниження корозшно! актив-ностi арматурного металу. Застосування спещ-альних покритпв бетонiв та будiвельних роз-чишв, якi захищають вiд бактерiального та грибкового зараження;
- впровадження нових комплексних добавок, що забезпечують пiдвищенi пластичнi мiцностi, адгезивнi, водо- та морозостшки вла-стивостi бетошв та будiвельних розчинiв, якi базуються як на традицiйно використовуваних пластифшаторах та прискорювачах твердiння, так i на !х сумiшах з тонкодисперсними нано-порошками;
- поширення на укра!нських заводах-виробниках арматури ново! технологи високо-температурно! термомехашчно! обробки арматурного прокату у комплекс з регламентова-ним пiсляпрокатним охолодженням в потощ прокатного стану та нових марок сталей, мш-ролегованих елементами, що утворюють в структурi дрiбнодисперснi хiмiчнi з'еднання, якi утримують рют зерен при гарячому дефор-муванш;
- удосконалення технологiй виробництва комiрчастих бетонiв та спецiальних теплоiзо-люючих матерiалiв на основi цементу;
- поширення знань про застосування спе-щальних добавок до цементних сумшей, що отриманi у галузi будiвництва, на металургiйну галузь для розроблення технолопчних прийо-мiв одержання нових жаростшких бетонiв, якi, у свою чергу, забезпечать матерiалозбереження в цш галузi.
Удосконалення iснуючих теоретичних роз-робок та систематизацiя нових теоретико-практичних знань про вплив сучасних хiмiчних добавок на структуроутворення цементного каменю дозволить проектувати новi склади ефективних економiчних добавок до бетошв та розчишв. Перевагу на цьому шляху, на думку авторiв, слщ придiляти створенню комплексних добавок, до складу яких входять пластифшато-ри, прискорювачi твердiння, iнгiбiтори та ката-лiзатори хiмiчних процесiв, дрiбнодисперснi нанопорошки.
Застосування пластифiкаторiв нинi мiцно входить в культуру будiвельного виробництва. Але не часто вчеш ще! галузi звертають увагу на особливостi структуроутворення цементного каменю з новими поверхнево-активними речо-винами (ПАР), якi також виступають в ролi мо-дифiкаторiв при структуроутвореннi цементного каменю, при цьому замшюють наявнi про-
блеми доволi вiдомим термiном росшською мовою: «совместимость добавок с украинскими цементами». Пщ цим термiном як раз i закрито питання структуроутворення цементного каме-ню шд впливом однокомпонентних чи комплексних добавок-модифiкаторiв. Безумовно, ок-рiм характеристик морфологи та розмiрiв крис-талiв, що формуються пiд час пдратацп цемен-тiв та формують основш робочi характеристики будiвельних розчинiв на цементнш основi, ва-жливими е термокiнетичнi характеристики пдратацп та тепловидшення для технологiчних якостей рухомих бетонних сумiшей.
Авторами роботи зроблено початок робгг iз системного дослщження структуроутворення пiд впливом ПАР, що мютяться у сучасних добавках та у бшьшш частинi випадюв являють собою модифiкатори росту кристатв цементного каменю. Науковий опис проведених робiт та окремi висновки будуть представлен у по-дальших публiкацiях на цю тему. Необхщно лише пояснити, що додавання деяких сучасних добавок значно змiнюе морфолопю цементного каменю та сприяе формуванню наноструктур-них матерiалiв з нитковидними, хвилястими тонкими поверхневими кристалами, щшьно прилеглими кристалами глобулярно! форми. Таким чином, завдяки диспергуванню та керу-ванню формою росту цементних кристатв мо-жливе досягнення високих показниюв фiзико-механiчних характеристик матерiалiв на основi цементу.
Для пiдвищення механiчних характеристик бетошв сучасний ринок добавок пропонуе застосування фiброволокон, рiдкого скла, але зважаючи на складнiсть технолопчних прийо-мiв !х застосування, складшсть досягнення структурно! однорiдностi та !х сумiсностi зi змiнною структурою цементного каменю, най-бiльш ефективним способом е не уведення додатково! фiбри чи рiдкого скла до структури, а змша морфологи цементного каменю до утво-рення нановолокон з великим об'емним вщсот-ком гелево! пористостi. Мiцнiсть таких нановолокон цементного каменю в десятки разiв пере-вищуе мiцнiсть звичайних кристалiв цементу та додатково надае бетону пiдвищенi характеристики мщносп на вигин.
Незважаючи на технолопчш труднощi уведення нанопорошкiв до цементних сумшей, цей напрямок тдвищення рiвня властивостей бетонiв мае бути ефективним, особливо у разi застосування в комплекс з хiмiчними добавками. Означеш компоненти дiють як каталiзатори один до одного i додатково пiдвищують техно-
лопчш та фiзико-механiчнi характеристики бетошв. При цьому нанопорошки додатково шд-вищують щiльнiсть матерiалу за рахунок бшьш щшьно! упаковки наповнювачiв.
Використання бетошв зi спецiальними влас-тивостями як найбшьш поширених та вщносно дешевих матерiалiв замiсть дорогих аналопв, наприклад - малоцементних жаростiйких бетошв замють дорогих керамiк, дозволить еконо-мити енерго- та матерiаловитрати при !х виро-бництвi. Застосування добавок, наприклад типу ПЛКП сприяе економи як цементу, так i енер-гетичних витрат на пропарку бетонних виробiв. Розроблення нових теплоiзоляцiйних матерiа-лiв на основi цементу та впровадження !х при будiвництвi житла, промислових та соцiальних об'екпв сприятиме зменшенню витрат матерiа-лiв на забезпечення необхщно! товщини стшок для тепло- та шумоiзоляцil.
Суворе контролювання корозшно! активно-стi добавок вщносно сталево! арматури та тд-вищення пластичних характеристик арматури
допоможе гарантувати неможливiсть перед-часного руйнування затзобетонних конструк-цiй.
Необхщним етапом робот по пiдвищенню надшност та довговiчностi будiвельних конс-трукцш мае бути впровадження на укра!нських металургiйних заводах технологi! високотемпе-ратурно! термомеханiчно! обробки прокату при регламентованих мiжклiттьовому та шсляпро-катному шдстужуванш металу. Подiбна -розроблена автором - технолопя дiе на iжевсь-кому металургiйному заводi ВАТ «1жсталь». Означенi технологiчнi прийоми дозволили тд-вищити пластичнi характеристики (вiдносне звуження поперечного перерiзу та вiдносне по-довження при розтягуваннi металу) в серед-ньому на 20 %. Подiбний ефект досягнуто за рахунок тдвищення структурно! однорщност та структурно! стабшьносп, щiльностi металу, зниження розмiру зерен на 1-2 бали та диспер-сностi вторинних карбiдiв.
Надшшла до редколегп 17.03.2008.
