Влияние добавки силикат-глыбы на прочность мелкозернистого бетона

http://www.stproduct.ru/c69.html

Жданов А.А., аспирант.
Московский институт коммунального хозяйства и строительства.

    Для изготовления мелкоштучных изделий - тротуарной плитки, бордюрного камня и т.п. в настоящее время широко используют мелкозернистый бетон на основе портландцемента и песка. К этому бетону предъявляются высокие требования по прочности на сжатие (классы бетона В22,5-В35), по отпускной прочности, которая должна быть не менее 90% от марочной, по водоцементному отношению (В/Ц не более 0,4). Это, а также большая пустотность песка являются причиной повышенного расхода цемента при производстве мелкозернистого бетона, достигающего500-600 кг на 1м3 бетонной смеси.

    С целью ускорения набора прочности мелкозернистого бетона в более ранние сроки проведены исследования с применением добавки силикат-глыбы. В работе использованы следующие материалы: портландцемент М500 ЗАО "Белгородский цемент", зола-унос от сжигания бурых углей подмосковного бассейна (Ступинская ТЭС) с удельной поверхностью 343,8 м2/кг, силикат-глыба натриевая с силикатным модулем 3,0 завода "Клейтук", песок крупнозернистый АО "Сычевский горно-обогатительный комбинат" Мкр=2,9. Для определения оптимальных составов матричной части мелкозернистого бетона применен метод математического планирования экспериментов. Составленное по результатам испытаний уравнение регрессии имеет следующий вид:

Y = 17,218 - 0,291Х1 + 1.966Х2 +0,58Х12 - 2,82Х22 + 0,233Х1Х2,

где: Y - предел прочности при изгибе, МПа; Х1 - расход золы; Х2 - расход силикат-глыбы. Установлено, что добавка золы вызывает некоторое снижение предела прочности при изгибе, а введение силикат-глыбы способствует его увеличению, особенно в раннем возрасте. Наилучшие результаты были получены при добавке золы до 10%, а силикат-глыбы - до 5% (предел прочности при изгибе составил 18 МПа).

    Для проектирования составов мелкозернистого бетона применен метод проф. И.А. Рыбьева, позволяющий получать материалы оптимальной структуры с экстремальными показателями свойств. После формования часть образцов подвергали пропариванию, а остальные твердели в нормальных условиях. Установлено, что бетон без добавок в возрасте 3,7 и 28 суток имел предел прочности при сжатии 14, 22 и 39 МПа, а с добавкой золы и силикат-глыбы - 20, 28 и 38 МПа соответственно. Таким образом, при практически одинаковой марочной прочности скорость твердения бетона с добавкой силикат-глыбы в раннем возрасте была более высокой. Для пропаренных образцов с добавкой силикат-глыбы получены более высокие значения предела прочности при сжатии (примерно на 20%) по сравнению с прочностью бетона без добавок.

    Быстрый набор прочности в раннем возрасте мелкозернистого бетона с добавками золы и силикат-глыбы происходит, по-видимому, вследствие более интенсивной гидратации портландцемента в условиях повышенной щелочности раствора и взаимодействии продуктов гидратации с добавками. Хотя однозначного мнения о влиянии щелочей на твердеющий портландцемент не существует, некоторые исследователи отмечают целесообразность их введения. В.В. Тимашев считает, что "наличие в водном растворе ионов Na+ и К+ оказывает положительное влияние на рост прочности цементного камня". Он связывает это явление с тем, что присутствие ионов Na+ и К+ в водном растворе способствует снижению содержания СаО. При низкой концентрации СаО в твердеющей матрице, по его мнению, образуются низкоосновные игольчатые кристаллы гидросиликатов кальция, характеризующиеся высокой прочностью при растяжении. В.Д. Глуховской, исследуя гидратацию основных минералов портландцемента - алита и белита в щелочной среде, установил, что при возрастании рН от 7 до 13 прочность этих минералов с добавкой тонкомолотого шлака возрастает. Таким образом, одним из способов повышения значений прочности мелкозернистого бетона в раннем возрасте может явиться введение в его состав щелочной добавки.

Источник: Материалы к 50-ти летию. Томский государственный архитектурно-строительный университет.