СУХИЕ РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВЫЕ БЕТОННЫЕ СМЕСИ –

НОВЫЕ ВИДЫ ВЯЖУЩИХ ДЛЯ СОЗДАНИЯ

РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ БЕТОНОВ

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. Россия

Реакционно-порошковые бетоны (РПБ) нового поколения – это специфические бетоны будущего, не имеющие в своем составе крупно-зернистых и кусковых заполнителей. Это отличает их и от мелкозернистых (песчаных) и щебеночных бетонов. Зерновой состав тонкозернистой песчаной фракции очень узок и находится в пределах 0,1-0,6 мм. Удельная поверхность такого песка (П) не превышает 400 см2/г. Средняя удельная поверхность тонкодисперсной фракции, состоящей из портландцемента (Ц), каменной муки (КМ) и микрокремнезема (МК), и являющейся реологической матрицей РПБ, находится в пределах см2/г . Высокая дисперсность является основой протекания адсорбционных процессов суперпластификаторов (СП) и кардинального снижения вязкости и предела текучести при минимуме воды. Бетонные смеси для таких бетонов саморастекаются при содержании воды 10-11% от массы сухих компонентов. В стесненных условиях реализуются контактные взаимодействия между частицами компонентов через тончайшие прослойки воды. В тонких прослойках воды интенсивно протекают реакции гидратации, гидролиза цементных минералов и взаимодействия гидролизной извести (портландита) с микрокремнеземом и тончайшими частицами кремнеземсодержащих горных пород.

В связи с тем, что в порошковых бетонах объемная концентрация цемента составляет 22-25%, то частицы цемента, в соответствии с предложенной ранее формулой , не контактируют между собой, а разделены наноразмерными частицами микрокремнезема, микрометрическими частицами молотого песка и тонкозернистого песка. В таких условиях, в отличие от обычных песчанистых и щебеночных бетонов, топохимический механизм отвердевания уступает сквозьрастворному, ионно-диффузионному механизму твердения. Это убедительно подтверждено нами на простых, но оригинальных экспериментах контроля твердения композиционных систем, состоящих из малых количеств грубомолотых клинкеров и гранулированных шлаков и значительного количества высокодисперсного мрамора при 10-12% воды. В порошковых бетонах частицы цемента разделены частицами микрокремнезема и каменной муки. Благодаря тончайшим оболочкам воды на поверхностях частиц процессы твердения порошковых бетонов протекают очень быстро. Суточная прочность их достигает 40-60 МПа.

Оценим усредненную толщину водных манжет на дисперсных частицах реакционно-порошкового бетона и сравним ее с манжетами на частицах цемента. Примем усредненную удельную поверхность цемента 3000 см2/г, каменной муки – 3800 см2/г, микрокремнезема – 3000 см2/г. Состав дисперсной части РПБ: Ц – 700 кг; КМ – 350 кг; МК – 110 кг. Тогда расчетная удельная поверхность дисперсной части порошкового бетона составит 5800 см2/г. Реакционно-порошковые бетонные смеси с гиперпластификаторами (ГП) приобретают гравитационную растекаемость при В/Т = 0,1. Цементная суспензия с ГП растекается под действием собственного веса при В/Ц = 0,24.

Тогда, усредненная толщина слоя воды, распределенная на поверхности частиц, составляет:

Таким образом, саморастекаемость цементной суспензии обеспечивается почти при пятикратном увеличении прослойки воды по сравнению с РПБ-смесью. Высокая текучесть реакционно-порошковых бетонных смесей обязана строго подобранной гранулометрии реологически-активным тонкодисперсным компонентам в суспензиях с суперпластификатором. Содержание тонкозернистого песка фракции 0,14-0,63 мм (средний размер 0,38 мм), должно быт таким, чтобы расстояние между частицами его было в пределах 55-65 мкм . По данным зарубежных исследователей De Larrard и F. Sedran толщина реологической прослойки (для песков с d = 0,125-0,40) варьирует от 48 до 88 мкм . При таких прослойках, определенный нами предел текучести, составляет 5-8 Па.

Дисперсная часть реакционно-порошкового бетона, состоящая из портландцемента, каменной муки и МК, ответственная за высокую гравитационную текучесть, обладает чрезвычайно высокой водопотребностью без добавки СП. При составе с соотношением ПЦ:КМ:МК как 1:0,5:0,1 гравитационное течение реализуется при водотвердом отношении, равном 0,72-0,76 в зависимости от вида МК. Наибольшей водопотребностью из трех исследованных микрокремнеземов – Челябинского, Новокузнецкого и Братского обладает последний. Его суспензия с водой начинает растекаться при содержании воды 110% к массе МК. Поэтому присутствие всего лишь 10% Братского МК повышает водопотребность смеси цемента и молотого песка с 34 до 76%. Введение суперпластификатора Melflux 1641 F снижает водосодержание дисперсной системы Ц+КМ+МК с 76 до 20% при сохранении текучести. Таким образом, водоредуцирующий эффект составляет 3,8 и достигает практически четырехкратного снижения расхода воды. При этом необходимо отметить, что ни один из исследованных микрокремнеземов не диспергируется в воде, а суспензии их не разжижаются любыми олигомерными суперпластификаторами первого поколения (С-3, Melment, Wiskoment и др.), ни полимерными гиперпластификаторами второго и третьего поколения (Sikа Viso Crete, Melflux 1641 F, Melflux 2641 F). Лишь в присутствии цемента МК становится реалогически-активным компонентом. Механизм такого превращения, связанный с перезарядкой отрицательно-заряженных поверхностей минеральных частиц катионом кальция гидролизной извести, был выявлен нами в 1980 г. Именно наличие ПЦ в присутствии СП превращает водно-цементно-песчаную суспензию с МК в маловязкую и агрегативно-устойчивую систему.

Сухие реакционно-порошковые бетонные смеси (СРПБС), предназначенные для получения бесщебеночных самоуплотняющихся бетонов для монолитного и сборного строительства, могут стать новым, основным видом композиционного вяжущего для производства многих видов бетонов (рисунок). Высокая текучесть реакционно-порошковых бетонных смесей позволяет дополнительно наполнять их щебнем с сохранением текучести и использовать их для самоуплотняющихся высокопрочных бетонов; при наполнении песком и щебнем – для вибрационных технологий формования, вибропрессования и каландрования. При этом бетоны, полученные по технологиям вибрационного и вибросилового уплотнения, могут иметь более высокую прочность, чем у литых бетонов. При более высокой степени получаются бетоны общестроительного назначения классов В20-В40.

Рис. 1 Основные сферы применения сухих

реакционно-порошковых бетонных смесей

Можно с уверенностью утверждать, что в будущем цементное вяжущее будет заменяться на сухое реакционно-порошковое вяжущее (СРПВ) исходя из следующих позитивных факторов:

1. Чрезвычайно-высокой прочности РПВ, достигающей 120-160 МПа., существенно превышающей прочность суперпластифицированного портландцемента за счет превращения «балластной » извести в цементирующие гидросиликаты.

2. Многофункциональности физико-технических свойств бетонов при введении в него коротких дисперсных стальных волокон: низкое водопоглощение (менее 1%), высокая морозостойкость (более 1000 циклов), высокая прочность на осевое растяжение (10-15 МПа) и на растяжение при изгибе (40-50 МПа), высокая ударная прочность, высокая стойкость к карбонатной и сульфатной коррозии и т. п.;

3. Высоких технико-экономических показателей производства СРПБ на цементных заводах, располагающих комплексом оборудования: сушильного, помольного, гомогенизационного и т. п.;

4. Широкой распространенности кварцевого песка во многих регионах земного шара, а также каменной муки от технологии обогащения черных и цветных металлов методами магнитной сепарации и флотации;

5. Огромных запасов отсевов камнедробления при комплексной переработке их в мелкозернистый щебень и каменную муку;

6. Возможности использования технологии совместного помола реакционного наполнителя, цемента и суперпластификатора;

7. Возможности использования СРПБ для изготовления высокопрочных, особовысокопрочных щебеночных и песчанистых бетонов нового поколения, а также бетонов общестроительного назначения путем варьирования соотношением заполнителя и вяжущего;

8. Возможности получения высокопрочных легких бетонов на невпитывающих воду микростекло - и микрозолосферах с реализацией высокой прочности реакционно-порошковой связки;

9. Возможности изготовления высокопрочного клея и связок для ремонтных работ .

Коллектив кафедры «Технология бетонов, керамики и вяжущих» не в состоянии своими силами развивать все направления, указанные на рисунке, вследствие отсутствия необходимых условий, отсутствия современного оборудования и приборов, финансирования важнейших работ, в том числе, перспективных. Судя по публикациям в России, практически, не занимаются разработкой особовысокопрочных реакционно-порошковых бетонов классов В 120, В 140. Большое количество публикаций посвящено совершенствованию бетонов общестроительного назначения с целью экономии цемента на 10-20 % с сохранение той же прочности.

За последние пять лет появились публикации, посвященные разработке бетонов классов В 60-В 100 с применением органо-минеральных добавок без использования значительных количеств реологически - и реакционно-активной каменной муки (дисперсных наполнителей) для увеличения объема реологической матрицы и для усиления действия суперпластификаторов и гиперпластификаторов нового поколения. А без нее невозможно изготовить самоуплотняющиеся бетонные смеси с расплывом стандартного конуса 70-80 см. Что касается использования нанотехнологий, то она не в состоянии радикально изменить несовершенную, чрезвычайно дефектную структуру бетонов классов В30-В40. Поэтому достигнуть высокой прочности равной 150-200 МПа за счет нанотехнологий, вряд ли удастся в ближайшее 10-15 лет. Необходимо использовать то, что лежит на «поверхности», то что достигнуто тремя революционными этапами в химии и механике бетона на эволюционном пути развития технологии его. Нанотехнологии будут необходимы для совершенствования малодефектной структуры высокопрочных бетонов с повышением прочности свыше 200-250 МПа.

Будущее бетонов связано с использованием каменной муки, ибо, только высокая текучесть смешанной цементно-дисперсной матрицы, имеющей 2-3-х кратный водоредуцирующий эффект, позволяет достичь (при оптимальной структуре бетонов) «высокой» реологии, а через нее высокой плотности и прочности бетонов. Именно, через рациональную реологию бетонных смесей необходимо следовать в будущее бетонов, через создание реологических матриц первого и второго рода, за счет кардинального изменения рецептуры и структуры пластифицированной бетонной смеси . Основные принципы создания таких бетонов и расчет состава их принципиально отличаются от традиционных бетонов плотных упаковок и самоуплотняющихся пластифицированных бетонов с органо-минеральными добавками.

Литература

1. , Калашников высокопрочные бетоны нового поколения // Популярное бетоноведение. Санкт-Петербург, №2 (16), 2007. С. 44-49.

2. Калашников реологические матрицы и порошковые бетоны нового поколения. Сборник статей Международной научно-практической конференции «Композиционные строительные материалы . Теория и практика». Пенза. Приволжский дом знаний, 2007. С. 9-18.

3. , К теории твердения композиционных цементных вяжущих. Материалы Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства». Саранск, МГУ, 2004. С. 119-124.

4. De Larrard, F. Sedran. Optimization of ultrahight-performance concrete by the use of a packing model. Cem Concrete Res. – Vol., 1994. – S. .

5 Калашников рациональную реологию в будущее бетонов. Часть 1. Виды реологических матриц в бетонной смеси, стратегия повышения прочности бетона и экономия его в конструкциях // Технология бетонов, №5, 2007. С.8-10.

6 Калашников рациональную реологию в будущее бетонов. Часть 2. Тонкодисперсные реологические матрицы и порошковые бетоны нового поколения//Технология бетонов, №6, 2007. С.8-11.

7 Калашников рациональную реологию в будущее бетонов. Часть 3. От высокопрочных и особовысокопрочных бетонов будущего к суперпластифицированным бетонам общего назначения настоящего // Технологии бетонов, №1, 2008. С.22-26

8 Калашников принципы создания высокопрочных и особовысокопрочных бетонов// Популярное бетоноведение. Санкт-Петербург. №3, 2008. С.20-22.

9 Калашников составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов // Строительные материалы, №10, 2008. С.4-6.

15.08.2018 10:17

Строительные материалы представлены не только распространенными и хорошо известными решениями, существует особая категория бетонных изделий: витиеватые столбы и решетки, ажурные ограждения и высокохудожественная облицовка, малые архитектурные формы и фасады зданий. Сложно себе представить, что все перечисленное изготавливается из самоуплотняющихся реакционных порошковых бетонов. На нем и хотелось бы остановиться подробнее.

Самостоятельно подготовить самоуплотняющуюся реакционно-порошковую фибробетонную смесь достаточно просто. Основная идея заключается в последовательном введении компонентов до момента получения состава с требуемой текучестью.

Изготовление самоуплотняющейся реакционно-порошковой смеси

1. В первую очередь необходим подготовить смеситель, а затем добавить в него последовательно чистую и гиперпластификатор.
2. Затем вводят цементный порошок, каменную муку, микрокремнезем. Компоненты тщательно перемешивают до 3 минут.
3. На следующем этапе добавляют фибру и песок. Они перемешиваются на протяжении последующих 3-х минут.

На выходе получается великолепная по качеству фибробетонная смесь реакционно-порошкового типа с исключительной текучестью. В составе присутствует песок, размер фракций которого варьируется от 0.12 до 0.6 мм., каменная мука, волокна, гиперпластификатор, портландцемент (марки ПЦ500 Д0), микрокремнезем, воду.
Внутренняя область формы предварительно обрабатывается водой, затем она заливается самоуплотняющейся реакционно-порошковой смесью, а после - прикрывают форму специальным поддоном. Получаемый состав отличается исключительно высокими прочностными свойствами, характеристиками и оптимальной текучесть. Это лучшее решение для изготовления ажурных и декоративных изделий (см. табл. ниже).

Рассматриваемое изобретение получило широкое распространение в промышленном строительстве. Материал использовался для производства качественных бетонных изделий:

• тонкая тротуарная плитка;
• столбы;
• высокохудожественные решетки и ограждения;
• малые архитектурные формы;
• декоративные решения.

Для производства строительных конструкций необходимо придерживаться особого способа подготовки состава. Особое внимание уделяется активизации вяжущим способом клинкерного портландцемента с пластификаторами сухого типа. Не меньшего внимания заслуживает процесс смешивания воды с активированным наполнителем, после чего следует введение активированных вяжущих компонентов.

Затем вводят порядка 50% воды затвердения, а состав тщательно перемешивается. После этого вводятся остатки воды и компоненты окончательно смешиваются до момента получения однородной консистенции. Перечисленные шаги выполняются в течение 1 минуты. Готовый состав выдерживают в условиях высокой влажности (около 100%), при температуре в 20 градусов.

Недостатки самоуплотняющихся реакционно-порошковых цементов

Главный минут рассмотренного выше способа - дороговизна и техническая сложность одновременного измельчения суперпластификаторов и вяжущих компонентов. Не стоит забывать о том, что данный способ не позволяет создавать решения с эстетически привлекательными ажурными элементами.

Для самостоятельного приготовления самоуплотняющегося бетона необходимо придерживаться следующих пропорций:

• от 50 до 200 ч песков на основе кальцинированных бокситов (размер фракций может варьироваться от 1 до 10 мм);
• 100 ч цемента;
• от 5 до 25 ч белой сажи или измельченного карбоната кальция;
• от 10 до 30 ч воды;
• от 15 до 20 ч волокон;
• от 1 до 10 ч пластификатора;
• 1-10 ч противопенного вещества.

Соотношение между компонентами и их массовая частичка подобраны на основе белой сажи, а также карбоната кальция в цементе. Традиционно это 1:99 и 99:1. Опытные мастера рекомендуют выдерживать соотношение 50:50 (кальций к белой сажи).

Главный недостаток рассматриваемого бетона - применение песков на основе кальцинированных бокситов, стоимость которых очень высокая. В большинстве случаев они используются для производства алюминия. В 90% случаев изготавливается избыточное количество цементной смеси, что чревато перерасходом дорогостоящих ингредиентов.

Вопрос стоимость самоуплотняющихся реакционно-порошковых фибробетонов

Многие застройщики скептически относятся к самоуплотняющимся реакционно-порошковым фибробетонам, ввиду их высокой стоимости. Но финансовые вложения окупаются, если обратить внимание на другие позитивные черты и характеристики материала: увеличенный срок эксплуатации готовых изделий, снижение расходов на транспортировку. Приобрести РПБ на отечественном рынке стройматериалов крайне проблематично, ввиду номинального спроса.
На территории Российской Федерации объекты, возведенные с применением РПБ-технологии остаются малоизученными, ввиду засекреченности. В промышленном и гражданском строительстве они используются крайне редко. Порошковые бетоны применяются при изготовлении прочных столешниц, искусственного камня, а также наливных полов.

Реакционно-порошковый бетонРЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВЫЙ БЕТОН
Реакционно-порошковые бетоны (РПБ) нового поколения – это специфические бетоны будущего, не
имеющие в своем составе крупно-зернистых и кусковых заполнителей. Это отличает их и от
мелкозернистых (песчаных) и щебеночных бетонов. Сухие реакционно-порошковые бетонные смеси
(СРПБС), предназначенные для получения бесщебеночных самоуплотняющихся бетонов для
монолитного и сборного строительства, могут стать новым, основным видом композиционного вяжущего
для производства многих видов бетонов. Высокая текучесть реакционно-порошковых бетонных смесей
позволяет дополнительно наполнять их щебнем с сохранением текучести и использовать их для
самоуплотняющихся высокопрочных бетонов; при наполнении песком и щебнем – для вибрационных
технологий формования, вибропрессования и каландрования. При этом бетоны, полученные по
технологиям вибрационного и вибросилового уплотнения, могут иметь более высокую прочность, чем у
литых бетонов. При более высокой степени получаются бетоны общестроительного назначения классов
В20-В40.

Реакционно-порошковый бетон

РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВЫЙ БЕТОН
В связи с тем, что в порошковых бетонах объемная концентрация цемента составляет 22-25%, то частицы
цемента, в соответствии с предложенной ранее формулой, не контактируют между собой, а разделены
водой наноразмерными частицами микрокремнезема, микрометрическими частицами молотого песка и
тонкозернистого песка. В таких условиях, в отличие от обычных песчанистых и щебеночных бетонов,
топохимический механизм отвердевания уступает сквозьрастворному, ионно-диффузионному
механизму твердения. Это подтверждено на простых, но оригинальных экспериментах контроля
твердения композиционных систем, состоящих из малых количеств грубомолотых клинкеров и
гранулированных шлаков и значительного количества высокодисперсного мрамора при 10-12% воды. В
порошковых бетонах частицы цемента разделены частицами микрокремнезема и каменной муки.
Благодаря тончайшим оболочкам воды на поверхностях частиц процессы твердения порошковых
бетонов протекают очень быстро. Суточная прочность их достигает 40-60 МПа и более.
Дисперсная часть реакционно-порошкового бетона, состоящая из портландцемента, каменной муки и
МК, ответственная за высокую гравитационную текучесть, обладает значительной водопотребностью
без добавки СП. При составе с соотношением Ц:КМ:МК:Пт как 1:0,5:0,1:1,5 гравитационное течение
реализуется при водотвердом отношении, равном 0,095-0,11 взависимости от вида МК. Наибольшей
водопотребностью обладает МК. Его суспензия с водой начинает растекаться при содержании воды 110120% к массе МК. Лишь в присутствии цемента и СП МК становится в водной среде реалогическиактивным компонентом.

вяжущего (СРПВ)

ПРЕИМУЩЕСТВА СУХОГО РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВОГО
ВЯЖУЩЕГО (СРПВ)
1. Чрезвычайно-высокой прочности РПВ, достигающей 120-160 МПа., существенно превышающей
прочность суперпластифицированного портландцемента за счет превращения «балластной» извести в
цементирующие гидросиликаты.
2. Многофункциональности физико-технических свойств бетонов при введении в него коротких
дисперсных стальных волокон: низкое водопоглощение (менее 1%), высокая морозостойкость (более
1000 циклов), высокая прочность на осевое растяжение (10-15 МПа) и на растяжение при изгибе (40-50
МПа), высокая ударная прочность, высокая стойкость к карбонатной и сульфатной коррозии и т.п.;
3. Высоких технико-экономических показателей производства СРПБ на цементных заводах,
располагающих комплексом оборудования: сушильного, помольного, гомогенизационного и т.п.;
4. Широкой распространенности кварцевого песка во многих регионах земного шара, а также каменной
муки от технологии обогащения черных и цветных металлов методами магнитной сепарации и флотации;

ПРЕИМУЩЕСТВА СУХОГО РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВОГО
ВЯЖУЩЕГО (СРПВ)
5. Огромных запасов отсевов камнедробления при комплексной переработке их в мелкозернистый
щебень и каменную муку;
6. Возможности использования технологии совместного помола реакционного наполнителя, цемента и
суперпластификатора;
7. Возможности использования СРПБ для изготовления высокопрочных, особовысокопрочных
щебеночных и песчанистых бетонов нового поколения, а также бетонов общестроительного назначения
путем варьирования соотношением заполнителя и вяжущего;
8. Возможности получения высокопрочных легких бетонов на невпитывающих воду микростекло- и
микрозолосферах с реализацией высокой прочности реакционно-порошковой связки;
9. Возможности изготовления высокопрочного клея и связок для ремонтных работ.

(СРПВ)

Применение сухого реакционно-порошкового вяжущего (СРПВ)

ПРИМЕНЕНИЕ СУХОГО РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВОГО ВЯЖУЩЕГО
(СРПВ)
Сухие реакционно-порошковые бетонные смеси (СРПБС), предназначенные для получения бесщебеночных
самоуплотняющихся бетонов для монолитного и сборного строительства, могут стать новым, основным
видом композиционного вяжущего для производства многих видов бетонов. Высокая текучесть
реакционно-порошковых бетонных смесей позволяет дополнительно наполнять их щебнем с сохранением
текучести и использовать их для самоуплотняющихся высокопрочных бетонов; при наполнении песком и
щебнем – для вибрационных технологий формования, вибропрессования и каландрования. При этом
бетоны, полученные по технологиям вибрационного и вибросилового уплотнения, могут иметь более
высокую прочность, чем у литых бетонов. При более высокой степени получаются бетоны
общестроительного назначения классов В20-В40.
Прочность на сжатие, МПа
Состав
Реакционно-порошковый
бетон с 0,9 % Melflux 2641 F
В/Т
0,1
В/Ц
Консистенция
Расплыв конуса
0,31
Хигерманна
290 мм
Плот
Водопогл
о-щение
ность
по массе,
,
%
кг/м3
2260
0,96
после
пропаривания
при нормальных
условиях
твердения
через
1 сутки
через
28 суток
через
1 сутки
через
28 суток
119
149
49,2
132

Эффективное использование реакционно-порошковой бетонной смеси

ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАКЦИОННО-ПОРОШКОВОЙ
БЕТОННОЙ СМЕСИ
При наполнении реакционно-порошковой бетонной смеси песком и высокопрочным щебнем получают
бетоны с прочностью 120-130 МПа с расходами цемента в пересчете на тяжелый бетон, равным 300-350
кг/м3.Это только ряд примеров рационального и эффективного использования СРПБС. Перспективны
возможности применения СРПБС для изготовления пенобетонов и газобетонов. В них используется
портландцемент, прочность которого ниже, чем у РПБ, а конструктивные процессы самоупрочнения во
времени протекают у последнего более полно.
Повышение эксплуатационной надежности изделий и конструкций из таких бетонов достигается
дисперсным армированием тонкими короткими стальными волокнами, стекло- и базальтовой фиброй.
Это позволяет увеличить прочность на осевое растяжение в 4-5 раз, прочность на растяжение при изгибе
в 6-8 раз, ударную прочность в 15-20 раз по сравнению с бетонами марок 400-500.

Ученые не перестают удивлять разработками революционных технологий. Смесь с улучшенными свойствами была получена не так давно – в начале 90-х годов 20-го века. В России ее использование при возведении зданий встречается не так часто, основное применение – изготовление наливных полов и декоративных изделий: столешниц, ажурных арок и перегородок.

Определить преимущества более качественного материала РПБ позволит рассмотрение параметров:

• Состав.
• Свойства.
• Сфера использования.
• Экономическое обоснование выгоды.

Состав

Бетон – стройматерил, формованный из уплотненной смеси различного состава:

1. Основа – вяжущее, «склеивающее» заполнитель вещество. Свойство надежно, в единое целое объединять компоненты обеспечивает главные требования сферы применения. Виды вяжущего:

• Цемент.
• Гипс.
• Известь.
• Полимеры.
• Битум.

2. Заполнитель – составляющая, которая определяет плотность, вес, прочность. Виды и размер зерна:

• Песок – до 5 мм.
• Керамзит – до 40.
• Шлак – до 15.
• Щебень – до 40.

3. Добавки – модификаторы, улучшающие свойства, изменяющие процессы схватывания получаемой смеси. Виды:

• Пластифицирующие.
• Армирующие.
• Поризующие.
• Регулирующие морозостойкость и/или скорость схватывания.

4. Вода – компонент, вступающий в реакцию с вяжущим (не используется в битумных бетонах). Процентное соотношение жидкости к массе основы определяет пластичность и время схватывания, морозостойкость и прочность изделия.

Применение различных сочетаний основы, заполнителя, добавок, их соотношения, пропорций позволяет получать бетоны с разнообразными характеристиками.

Отличие РПБ от других видов материалов – мелкая фракция заполнителя. Снижение процентного содержания цемента, его замена каменной мукой, микрокремнеземом позволило создать смеси с высокой текучестью, самоуплотняющиеся составы.

Сверхпрочные РПБ получают смешиванием воды (7-11 %) и реакционно-активного порошка. Пропорции (%):

• Портландцемент марки М500 серый или белый – 30~34.
• Микрокварц или каменная мука – 12-17 %.
• Микрокремнезем – 3.2~6.8.
• Тонкозернистый кварцевый песок (фракция 0.1~0.63 мм).
• Суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира – 0,2~0,5.
• Ускоритель набора прочности – 0.2.

Технология получения:

• Компоненты подготавливают в соответствии с процентным содержанием.
• В смеситель подают воду и пластификатор. Начинается процесс перемешивания.
• Добавляют цемент, каменную муку, микрокремнезем.
• Для придания цвета допускается добавка красителей (железоокисные).
• Перемешивание 3 минуты.
• Дополняют песком и (для армированных бетонов).
• Процесс смешивания 2-3 минуты. В этом промежутке времени вводят ускоритель схватывания в процентном соотношении 0,2 от общей массы.
• Поверхность формы смачивают водой.
• Заливают смесь.
• Сбрызгивают водой поверхность раствора, распределившегося в форме.
• Накрывают литьевую емкость.

На все операции потребуется до 15 минут.

Свойства реакционно-порошковых бетонов

Положительные качества:

1. Применение микрокремнезема и каменной муки привело к снижению пропорции содержания цемента и дорогих суперпластификаторов в РПБ, что обусловило падение стоимости.

2. Получен состав самоуплотняющегося порошкового сверхпрочного бетона с высокой степенью текучести:

• Не обязательно применение вибростола.
• Лицевая поверхность получаемых изделий практически не требует механической доработки
• Возможность изготовления элементов с различной текстурой и шероховатостью поверхности.

3. Армирование стальной, целлюлозной фиброй, использование ажурно-тканевых каркасов повышает марку до М2000, прочность на сжатие – до 200 МПа.

4. Высокая устойчивость к карбонатной и сульфатной коррозии.

5. Применение порошковой реакционной смеси помогает создать сверхпрочные (˃40-50 Мпа), легкие конструкции (плотность 1400~1650 кг/м3). Снижение массы уменьшает нагрузку на фундамент сооружений. Прочность позволяет выполнять несущие элементы каркаса здания меньшей толщины – сокращается расход.

Характеристики

Инженеры на этапе проектирования проводят расчеты и составляют ряд рекомендаций и требований к строительным материалам и параметрам. Основные показатели:

1. Марка бетона – число после буквы «М» (М100) в маркировке, указывает диапазон статической нагрузки на сжатие (кг/см2) после превышения которой наступает разрушение.
2. Прочность: на сжатие – фиксированная опытным путем величина давления пресса на образец до его деформации, единица измерения: МПа. На изгиб – давление пресса на центр образца, установленного на две опоры.
3. Плотность – масса изделия объемом 1 кубический метр, единица измерения: кг/м3.
4. Морозостойкость – количество циклов замораживания и обратного процесса с разрушением образца менее 5 %.
5. Коэффициент усадки – процентное уменьшение объема, линейных размеров конструкции по готовности.
6. Водопоглощение – отношение массы или объем впитываемой образцом воды при погружении в сосуд с жидкостью. Характеризует открытую пористость бетона.

Сфера применения

Новая технология на основе реакционно-порошковой смеси позволяет создавать бетоны с улучшенными характеристиками и широкой областью использования:

• 1. Наливные полы с высоким сопротивлением истиранию при минимальной толщине наносимого слоя.
• 2. Изготовление бордюрного камня с длительным сроком эксплуатации.
• 3. Различные в нужной пропорции добавки способны значительно снижать процесс водопоглощения, что позволяет применять материал при возведении морских нефтяных платформ.
• 4. В гражданском и промышленном строительстве.
• 5. Возведение мостов и тоннелей.
• 6. Для столешниц с высокой прочностью, поверхностью различной структуры и шероховатостью.
• 7. Декоративные панели.
• 8. Создание перегородок, художественных изделий из прозрачного бетона. При постепенной заливке в форму укладывают светочувствительные волокна.
• 9. Изготовление архитектурных тонкостенных деталей с помощью тканевого армирования.
• 10. Использование для прочных клеевых составов и ремонтных смесей.
• 11. Теплоизоляционный раствор с применением стеклосфер.
• 12. Высокопрочный бетон на гранитном щебне.
• 13. Барельефы, памятники.
• 14. Цветные бетоны.

Стоимость

Высокая цена вводит в заблуждение застройщиков относительно целесообразности использования. Снижение транспортных расходов, увеличение срока эксплуатации сооружений и наливных полов, другие позитивные свойства материала окупают финансовые вложения. Найти и купить РПБ довольно сложно. Проблема связана с пониженным спросом.

Цены, по которым можно приобрести РПБ в России:

К сожалению, сложно привести примеры объектов гражданского или промышленного назначения, возведенные на территории России с применением РПБ. Основное использование порошковых бетонов получило при изготовлении искусственного камня, столешниц, а также в качестве наливных полов и ремонтных составов.

Статьи