Samara, Russian Federation
In this article discusses the main techniques for improving the physical properties of concrete
cement-containing materials
С давних времен и по настоящее время в строительстве широко применяются штучные материалы: бетонные и керамзитобетонные блоки [2; 3; 5], блоки из силпора [6], керамические блоки, кирпич различных видов и марок, пено-, газобетонные, доломитовые блоки и др. Значительную долю из них занимают цементно-содержащие материалы. Одним из таких строительных материалов является бетон. Весомыми преимуществами использования бетона являются:
- невысокий уровень затрат при изготовлении конструкций;
- возможность механизации и автоматизации при изготовлении бетонных конструкций и замешивании бетонных смесей;
- возможность изготовления конструкций оптимальной формы;
- долговечность;
- негорючесть и высокая огнестойкость.
К недостаткам бетона можно отнести:
- низкую прочность на растяжение;
- изолирующие свойства;
- подверженность атмосферным воздействиям.
В связи с недостаточно высокими показателями ряда эксплуатационных свойств цементно-содержащих материалов была поставлена задача поиска современных способов улучшения их физических свойств.
Анализ современных научных работ в этой области показал, что одним из самых эффективных методов повышения физических свойств является активация. Различные методы активации приводят к уменьшению размеров зёрен цемента, достижению равномерного распределения воды в цементе, а также созданию мелкокристаллической структуры цементного камня. За счет этого наблюдается повышение активности цемента, и рост темпов его твердения. Также отмечается улучшение свойств цементного камня, таких как прочность [1], морозостойкость и водонепроницаемость.
Первым способом является механическая активация.
Под механической активацией понимают тонкое измельчение материалов, что, в свою очередь, ведет к увеличению показателей удельной поверхности, разрушению структурно слабых и нестабильных частиц. Измельчение цементного клинкера ведут до получения высокой удельной поверхности, так как дисперсность влияет на качество применяемого цемента. Для проведения активации применяются барабанные и вибрационные шаровые мельницы, а также дезинтеграторы и планетарные мельницы.
В Таблице 1 приведены характеристики цементов при различных способах измельчения.
Таблица 1 – Характеристика цементов при различных способах измельчения
|
Материал |
Уд. пов-ть, см2/г |
Содержание в % фракций, мкм |
Rсж, 28 сут. |
|||||||
|
<5 |
<10 |
<20 |
<30 |
<40 |
<50 |
<60 |
>60 |
|||
|
Исходный цемент |
2250 |
11,7 |
8,25 |
14,6 |
17,9 |
16,6 |
13,5 |
9,3 |
8,55 |
39,5 |
|
Активированный цемент, помол – шаровая мельница |
3200 |
15,3 |
7,11 |
12,5 |
20,5 |
19,6 |
15,0 |
6,5 |
3,35 |
50,9 |
|
Активированный цемент, помол – измельчитель-дезинтегратор |
2800 |
12,8 |
15,2 |
29,6 |
24,1 |
10,5 |
5,3 |
2,1 |
- |
51,3 |
Вторым способом является аэротермоактивация.
Термоактивация достигается за счет удаления кислорода с поверхности частиц цемента. Одним из способов данного вида активации является замена воздуха, адсорбированного с внутренних поверхностей, на реакционноспособные газы, например, на оксид углерода или соединения кислорода, что позволяет в дальнейшем регулировать сроки схватывания частиц цемента.
При применении в качестве адсорбированных элементов оксида углерода наблюдается сокращение сроков схватывания цементного теста, что можно объяснить химическим взаимодействием с растворенной известью.
При данных воздействиях в конечном итоге возрастает прочность бетона и увеличивается водонепроницаемость бетона.
Также для повышения активности цемента применяют сухой способ обработки цемента путём взаимодействия с электромагнитным полем. Цемент подвергают распылению в разрядной камере, продуваемой кислородом. Обработку производят токами, сила тока около 70мА. При этом способе возможно увеличение прочности бетона до 30%.
Еще одним способом активации является измельчение клинкера с добавлением пластифицирующей добавки, при этом повышается гидравлическая активность цемента. Активация заполнителей и наполнителей является недооценённым способом, а именно, активация минеральных компонентов, полученных при импульсном электрическом дроблении в различных жидких средах. Также показано, что при использовании активированного заполнителя по электроимпульсной технологии наблюдается заметное повышение прочности.
Активация воды и водных систем затворения является одним из эффективных способов повышения эксплуатационных свойств гипсового и цементного вяжущих [4].
Для активации воды используется электролиз и обработка магнитным полем. При электролизе воды у анода образуется кислая среда, а у катода – щелочная, при отключении тока среда становится нейтральной, что способствует повышению прочности бетона на 30%.
Также существует магнитная активация воды путем воздействия на нее электромагнитного поля, что позволяет получать следующие результаты:
- ускорение процесса твердения бетона;
- повышение стойкости бетона к агрессивным воздействиям;
- повышение общей прочности бетона;
- экономия ингредиентов.
Тем не менее, данный метод широко не используется из-за низкой воспроизводимости результатов и недостаточно изученной природы влияния магнитного поля на воду.
Из результатов проведенных исследований следует, что принятие решения о применении того или иного способа активации зависит от ряда технологических и других факторов. На взгляд авторов, наиболее эффективным и распространенным методом следует считать механическую активацию, так как тонкость помола обеспечивает высокую удельную площадь поверхности, что приводит к стабильному улучшению физических свойств материала.
1. GOST 10180-2012. Betony. Metody opredeleniya prochnosti po kontrol'nym obrazcam. Vved. 2013-07-01. - M.: Standartinform, 2013. - 32 s.
2. Kramarenko A.V., Sal'nikov V.Z., Vahromov D.M. Trehsloynye keramzitobetonnye teplobloki kak perspektivnyy material dlya maloetazhnoy zastroyki / A.V. Kramarenko, V.Z. Sal'nikov, D.M. Vahromov // Perspektivy nauki. - 2018 - №12 (111). - S. 87-90.
3. Kramarenko A.V., Putilova M.N., Nikitina K.V. Priemy i tehnologii nivelirovaniya nedostatkov keramzitobetonnyh blokov/ A.V. Kramarenko, M.N. Putilova, K.V. Nikitina // Perspektivy nauki. - 2018 - №10 (109). - S. 34-37.
4. Kramarenko A.V., Ibrohimov A.A. Nekotorye aspekty gidrofobizacii izdeliy iz gipsovyh vyazhuschih/ A.V. Kramarenko, A.A. Ibrohimov // Alleya nauki. - 2017 - T.2. - №16.
5. Kramarenko A.V., Kalinichenko N.M., Mironova Ya.A. Sravnitel'nyy analiz teplotehnicheskih harakteristik keramzitobetonnyh blokov so stroitel'nymi izdeliyami analogichnogo naznacheniya / A.V. Kramarenko, N.M. Kalinichenko, Ya.A. Mironova // Innovacii i investicii. - 2018. - №4. - S. 318-320.
6. Kramarenko A.V., Lazarev A.N., Vauchskiy M.N., Savchuk A.D., Kosenkov V.N., Yakovlev A.V. Patent № 2524364. Sposob izgotovleniya konstrukcionno-teploizolyacionnogo materiala. - M.: Gosudarstvennyy reestr izobreteniy RF, 04.06.2014 g.
