МОДИФИЦИРОВАННЫЕ БЕТОНЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ: РЕАЛЬНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВА

12 3 4

Двадцатый век запомнится специалисту тем, что в области бетоноведения и, особенно, технологии бетона сделаны значительные шаги, изменившие первоначальные представления о материале, который был и остается наиболее массовым и важным в строительстве.

Из многочисленных достижений науки о бетоне наиболее значимыми оказались те, которые углубили наши представления о процессах, происходящих на микроуровне и способствующих улучшению основных характеристик материала – прочности, деформативности, долговечности. Среди них научное обоснование процессов гидратации цемента и формирования структуры цементного камня.

В развитие теорий Ле Шателье и Михаэлиса проведены многочисленные исследования систем С-S-H и С-А-Н, которые позволили понять суть процессов, происходящих при гидратации цемента, формировании кристаллогидратов и структуры цементного камня.

Современное представление заключается в том, что формирование структуры, согласно Байкову, разделяется условно на три стадии: растворения, коллоидную и кристаллизационную. На первой и второй стадиях, по Ребиндеру [1], наблюдается пептизация частиц и формирование коагуляционной структуры с обратимыми (восстанавливающимися) контактами между частицами твердой фазы и цементная система находится в пластичном состоянии, которое характеризуется реологическими параметрами. На третьей стадии формируется кристаллизационная структура с необратимыми фазовыми контактами и система находится в состоянии, которое характеризуется сопротивлением разрушающей нагрузке и деформативностью. Прочность фазовых контактов и, соответственно, структуры, по Тэйлору [2], во многом зависит от условий формирования кристаллогидратов при гидратации основного минерала цемента – С₃S, в частности, от соотношения С/S. Преобладание в структуре цементного камня более дисперсных и устойчивых гидросиликатов с соотношением С/S≤1,1 является фактором повышенной прочности фазовых контактов кристаллизационной структуры и коррозионной стойкости цементного камня.

На этом представлении основано другое важное достижение науки о бетоне, которое можно сформулировать как разработку научных основ защиты бетона и железобетона от коррозии и повышения его долговечности.

Сегодня общепризнанно, что коррозионная стойкость бетона зависит от проницаемости цементного камня и бетона для жидких и газообразных агентов, а также реакционной способности цементного камня при воздействии тех же агрессивных агентов, т.е. от дифференциальной пористости и фазового состава цементного камня, соответственно. Кроме того, определена связь морозостойкости с другими параметрами структуры: объемом и размером условно замкнутых пор и фактором расстояния между ними.

В развитии технологии бетона решающую роль сыграли сформированные в результате многочисленных исследований и подтвержденные практикой научные основы модифицирования бетонов добавками-модификаторами цементных систем. Достаточно полное представление о теории и практике модифицирования бетонов дает недавно вышедшая в России монография [3]. Особого внимания заслуживает выявленная связь между строением молекул органических материалов, свойствами адсорбционных слоев и поведением цементных систем. Основываясь на этом и понимании процессов, происходящих в цементной системе, были созданы новые материалы для модифицирования цементных систем.

С появлением суперпластификаторов (СП) и высокодисперсных кремнеземсодержащих материалов техногенного происхождения, прежде всего, микрокремнезема (МК) в технологии бетона произошел перелом. Значительный прогресс связан именно с совместным применением СП и МК. Оптимальное сочетание указанных добавок - модификаторов, а, при необходимости, совмещение с ними в небольших количествах других органических и минеральных материалов позволяет управлять реологическими свойствами бетонных смесей и модифицировать структуру цементного камня на микроуровне так, чтобы придать бетону свойства, обеспечивающие высокую эксплуатационную надежность конструкций. Так появился термин: High Performance Concrete, под которым подразумеваются бетоны высокой (55-80 МПа) и сверхвысокой (выше 80 МПа) прочности, низкой проницаемости, повышенной коррозионной стойкости и долговечности, полученные из пластичных смесей.

В основе резкого изменения свойств бетонов – происходящие в цементной системе сложные коллоидно-химические и физические явления, которые поддаются воздействию модификаторов и отражаются, в конечном счете, на фазовом составе, пористости, прочности и долговечности цементного камня [4]. Очевидно, поэтому специалисты относят производство таких бетонов к «высоким технологиям» [5].

Остановимся на некоторых аспектах применения СП и МК, особенностях структуры модифицированного цементного камня и перспективах получения бетонов нового поколения.

12 3 4

Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 348;