Достоинства волокна

Пути повышении морозостойкости тестовых конструкций

В последнее время сложилось мнение, что обеспечить высокую морозостойкость конструкций можно только с помощью введения воздухововлекающих и газообразующих добавок. Этим методом чаще всего и пользуются. Но он не гаранти­рует, что даже правильно приготовленная бетонная смесь с необходимым воздухосодержанием обеспечит высокую морозостойкость конструкций. В этом воп­росе многое зависит от условий перевозки смеси, ук­ладки, ухода за бетоном и т.д., то есть стабильность не всегда обеспечивается. Кроме того, воздухововлечение в смесь снижает прочность бетона, и чтобы ее компен­сировать, приходится увеличивать расход цемента.

Поэтому многие ученые считают такой подход оши­бочным. Так, известный ученый Семен Самуилович Гордон в своих трудах пишет: «Анализ данных пока­зывает, что для повышения морозостойкости бетона совершенно не обязательно использовать рекоменду­емые научной литературой и нормативными докумен­тами только воздухововлекающие или газообразующие добавки». Заданные показатели могут быть обеспечены другими методами. Очень талантливый ученый практик, к сожалению, ушедший из жизни, Роберт Ни­колаевич Сиоев и его ученица Ольга Вениаминовна Ковалева много и успешно работали в этой области. Однажды они привезли в нашу лабораторию образцы для испытаний с воздухосодержанием 0,5%, которые выдержали F300c, то есть ни о каких воздухововлекающих добавках речи не шло.

Наша лаборатория более 10 лет сотрудничает с ООО «Инжсервис МТ» — фирмой, которая в нашей стране является одной из лучших по производству изделий из стеклофибробетона. Я не помню случая, чтобы когда-то образцы из этого материала не выдержали требо­ваний по морозостойкости, хотя при их изготовлении воздухововлекающие и газообразующие добавки не применялись.

Учитывая имеющийся опыт, мы совместно с нашей компанией провели ряд экспериментов с приме­нением в бетоне для повышения его морозостойкости волокна синтетического микроармируюшего, изго­товленного из полипропилена.

1. На Силикатненском заводе ЖБК 25.10.2010 года забетонированы две плиты аэродромного покрытия по карте подбора БСГ В30 Пl F300(B солях) W12. Волокно вводилось вручную после окончания перемешивания. Испытания полученных плит проводились в ООО «Лаборатория ККМ». Все они дали положительные результаты, причем, как и прогнозировалось, пропаренные образцы показали несколько сниженные результаты. При этом эксперименте использовался портландцемент ПЦ 500 Д0-Н (поставщик — ОАО «Вольскцемент»), а в качестве пластифицирующей добавки С-3, расход цемента составлял 355 кг/м3.
2. Сделаны два опытных блока мусоросборников без арматуры. Предварительные результаты хорошие. Работы выполнены с участием Силикатненского завода ЖБК и ООО «Инжсервис МТ». Волокно вводилось вручную после окончания перемешивания.
3. Предприятие «ИП «Краснобаев» применило волокно при производстве пеноблоков, качество которых улучшилось.
4. Первомайский завод ЖБИ применяет волокно при производстве труб. На основе материалов этого завода сделан опытный подбор, который выдержал испытания F300сол. Практически без потерь прочности 0,5%.
5. Согласован с проектировщиками и осуществлен эксперимент укладки участка бетонного бруса при строительстве развязки в поселке Косино. Бетонную смесь по карте состава БСГ В40 П1 F300 (в солях) W12 готовили в ОАО «Мосинжбетон». Расход цемента составлял 440 кг/м3, в качестве пластифицирующей добавки применялся Супронафт-М, вместо воздухововлекающей добавки использовалось полипропиленовое волокно L=12 мм с расходом 900 г/м3, которое вводилось при дозировке сухих материалов. При этом на бетонном заводе отобраны образцы для проверки на водонепроницаемость, морозостойкость и призмы на изгиб. На месте укладки бетона взяты образцы для испытаний на морозостойкость. Воздухосодержание на заводе составило 3,5%, на месте укладки — 3,8%. Все испытания, проведенные в ООО «Лаборатория по контролю качества строительных материалов и конструкций в мостостроении», показали хорошие результаты. Отобранные образцы на морозостойкость на бетонном заводе и на месте укладки показали F300 (в солях); водонепроницаемость составила W16, а прочность на изгиб соответствует Btb 4,0.

   При комиссионном обследовании эксперименталь­ного участка выявлено, что фактическая прочность бетона на участке из обычного бетона в возрасте 14 дней составила 440 кг/см2, а экспериментального — 600 кг/см2.

   Таким образом, при применении полипропиленово­го волокна все показатели оказались выше проектных. Кроме того, логика подсказывает, что при этом умень­шились деформации усадки и ползучести, что повышает трещиностойкость и долговечность конструкций. При проведении указанного эксперимента использо­вался пор тландцемент ПЦ500 Д0-Н завода-поставщика ОАО «Вольскцемент».

6. ЗАО «Строймостмонтаж» использовал полипропи­леновое волокно при ремонте деформационного шва. Добавляли волокно непосредственно в миксер на месте укладки. Качество шва хорошее.
7. Результаты лабораторных испытаний также пока­зали, что при применении синтетического микроармируюшего волокна значительно снижаются усадочные напряжения, то есть повышается трещиностойкость конструкций. Наглядно это видно на снимке: при рас­ходе волокна 600 г/м3 усадочных трещин не обнаруже­но, тогда как в контрольных образцах они носят ярко выраженный характер.

По заданию ООО «Инжсервис МТ» в ООО «Лаборатория К КМ» был произведен подбор по расчету для мелкозернистых бетонов. Цель — получить бетонную смесь, отвечающую требованиям для самоуплотняющихся бетонов, имеющую характеристики:

• по классу бетона В35 (М450);
• по морозостойкости F300c;
• по водонепроницаемости W12.

При подборе расплыв конуса составил 70—71 см, то есть в формы смесь свободно укладывалась без дополнительного воздействия (штыкования, вибрации и т.д.).

Предварительные результаты обнадеживают. В трехдневном возрасте прочность на сжатие R3 = 386 кг/см2 при изгибе R3 изг = 80,3 кг/см2, то есть Btb 6,0.

При этом визуально пор практически не обнаружено. Окончательные выводы можно будет сделать после испытаний на морозостойкость и водонепроницаемость, а также определения прочностных характеристик в проектном возрасте. При подборе водоотделения не наблюдалось.

Совместно с ООО «Инжсервис МТ» на его обору­довании по рецепту мелкозернистого бетона были заформованы фрагменты плит размером 1x1 м толщи­ной 16, 18. 20 мм. Кроме того, заформованы образцы для испытаний на прочность размером 10x10x10 см, призмы размером 10x10x40 см для испытаний на прочность при изгибе, и цилиндры для проверки на водо­непроницаемость.

Смесь получилась соответствующей требованиям, предъявляемым к самоуплотняющимся бетонам, и свободно укладывалась в опалубку и формы, при этом водоотделения не было. Результаты испытания на прочность в четырехдневном возрасте R4 = 345 кг/см2, прочность при изгибе R4 изг = 80 кг/см2 (Btb 6,0). Качество поверхности фрагментов плит высокое, поры отсутствуют. Окончательные выводы после испыта­ний в проектном возрасте.

Подборы для мелкозернистого бетона были рас­считаны на основании многолетнего опыта работы со стеклофибробетоном, но с применением наряду с обо­гащенным кварцевым песком обычного песка с моду­лем крупности 2,5—2,6 и загрязнением 2%.

Кроме того, применялись волокно синтетическое микроармирующее длиной 12 мм (ВСМ-12) и супер-пластификатор Vcscocrete 5-600.

Исходя из имеющихся результатов, предварительно можно сделать выводы, что применение синтетическо­го микроармирующего волокна позволяет:

• за счет дисперсного армирования получать устойчивый и стабильный каркас (которого не хватает в обычной бетонной смеси); этот каркас способен воспринимать растягивающие напряжения при замерзании воды, а также напряжения усадки;
• за счет уменьшения воздухосодержания увеличить прочность и надежность конструкций;
• при сохранении требуемой прочности сократить расход цемента;
• повысить трещиностойкость монолитных конс­трукций (полы, взлетные полосы, выравнивающий, защитный слои, подпорные стенки и т.д.);
• увеличить долговечность конструкций с повышенными динамическими нагрузками (деформационные швы, подферменники и т.д.), а также повышенными требованиями по морозостойкости (карнизные и тротуарные блоки, блоки разделительной полосы и т.д.);
• получать морозостойкие бетоны при пониженных расходах цемента В25.

Для объективного расчета эффективности применения синтетического микроармирующего волокна необходимо провести масштабные исследования с использованием его в различных конструкциях и на различных материалах (цемент, щебень, песок, добавки).