сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
аспирант
Тверь, Тверская область, Россия
УДК 691.32 Бетоны. Бетонные и железобетонные изделия
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ОКСО 08.06.01 Техника и технологии строительства
ББК 383 Строительные материалы и изделия
ТБК 54 Строительство
Введение. Объемные изменения, вызванные усадкой, приводят к образованию трещин в бетоне. От свойств бетона проявлять усадочные деформации в значительной степени зависит его прочность особенно при растяжении. Компенсированные усадочные деформации повышают сопротивляемость образованию трещин. Это обусловливает также повышенную стойкость в различных средах. Целью данной работы являлось разработать эффективные способы минимизации усадочного трещинообразования в бетоне за счет создания безусадочной структуры и управления процессами формирования структурного каркаса в начальный период гидратации и твердения цемента. Материалы и методы. При проведении исследований использовали портландцемент CEM I-42,5, и композиционное вяжущее с сульфоалюмоферритным цементом (КВ). Аутогенную усадку исследовали на образцах-призмах размером 40×40×160 мм при твердении в условиях, исключающих испарение влаги из бетона. Суммарная деформация усадки, e×10-6 определяли суммированием аутогенной и влажностной усадки. Деформацию образцов определяли согласно ГОСТ18833. Электронную микроскопию использовали для оценки структуры затвердевшей цементной пасты. Рентгенофазовый анализ использовали для определения фазового состава затвердевшей цементной пасты. Идентификацию минералов осуществляли по данным картотеки ICDD (Международная база данных порошковых рентгеновских дифрактограмм). Результаты. Рассмотрены типы и механизмы возникновения усадочных деформаций цементного бетона и наиболее эффективные способы борьбы с усадочным трещинообразованием. Описана компенсация усадки путем применения расширяющих добавок, как одной из эффективных мер. Определена кинетика и периоды структурообразования в пластичной цементной пасте в бездобавочном портландцементе и композиционном вяжущем. Экспериментальными исследованиями показано, что суммарная деформация усадки образцов из портландцемента в возрасте 90 сут. достигает 515×10-6, при этом на деформации аутогенной усадки приходится 60 % (309×10-6). Суммарная деформация усадки образцов КВ достигает 410×10-6, доля деформаций аутогенной усадки составляет 22 %. Выводы. Эффективный способ минимизации усадочного трещинообразования в бетоне может достигаться за счет создания безусадочной структуры, образованной прочным кристаллическим самоподдерживающим каркасом из новообразований кристаллогидратов в твердеющей цементной пасте композиционного вяжущего, состоящего из портландцемента и сульфоалюмоферритного цемента. Применение композиционного вяжущего в составе бетона может обеспечивать получение мало дефектных, надежных и долговечных строительных конструкций из бетона и железобетона.
усадка, аутогенная, влажностная, химическая, контракция, затвердевшая цементная паста, трещинообразование, внутренний уход, расширяющиеся добавки, эттрингит, структура
1. Савин, А.В. К проблеме коррозионной стойкости железобетона / А.В. Савин, В.С. Лесовик, Н.И. Алфимова // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова, - 2016. - №2. С. 7-12.
2. Розенталь, Н.К. Бетоны высокой коррозионной стойкости и нормирование их характеристик / Н.К. Розенталь // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века. Кровельные и изоляционные материалы, - 2017. - №3-4. С. 16-21.
3. Ерофеев, В.Т. Повышение коррозионной стойкости цементных композитов активными добавками / В.Т. Ерофеев // Строительные материалы и технологии. - 2020. - №2. С. 51-60.
4. Самченко, С. В. Формирование и генезис структуры цементного камня : монография / С. В. Самченко. — М.: Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, – 2016. — 284 c. — ISBN 978-5-7264-1313-6. — Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS: [сайт]. — URL: http://www.iprbookshop.ru/49874.html EDN: https://elibrary.ru/XNAINH
5. Mora Ruacho, J. Influence of shrinkage reducing admixtures on the reduction of plastic shrinkage cracking in concrete / J. Mora Ruacho, R. Gettu, A. Aguado // Cement and Concrete Research. – 2009. – Vol. 39. – P. 141–146. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2008.11.011
6. Panchenko, A. I. Durability of the concrete based on a sulphate-aluminate cement / A. I. Panchenko, Y. M. Bazhenov, I. Y. Kharchenko // American Concrete Institute, ACI Special Publication, Moscow, 06–07 июня 2018 года. Vol. 326. – Moscow: American Concrete Institute, 2018. – EDN OLTZIO.
7. Несветаев Г.В., Усадочные деформации и раннее трещинообразование бетона / Г.В. Несветаев, С.А. Тимонов // Современные проблемы строительного материаловедения / Пятые академические чтения. - Воронеж: ВГАСА, 1999. – С. 312-316.
8. Несветаев Г.В., Щербинина Т.А. К вопросу нормирования усадки цементных бетонов // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №5 (2015) http://naukovedenie.ru/PDF/07TVN515.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. https://doi.org/10.15862/07TVN515 EDN: https://elibrary.ru/VJKQYT
9. Козлова В.К., Божок Е.В., Логвиненко В.В., Саркисов Ю.С., Ильевский Ю.А. Усадочные деформации строительных материалов и пути их снижения // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. Т. 20. № 5. С. 140–155. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2018-20-5-140-155 EDN: https://elibrary.ru/YLJJNB
10. Чан Л.Х., Чумаков Л.Д. Деформативные свойства особо тяжелого самоуплотняющегося бетона // Вестник МГСУ. 2011. №2-259-261
11. Гувалов А. А. Способы уменьшения аутогенной усадки в высокопрочных бетонах // Azerbaijan Chemical Journal. 2012. №2. – 95-99
12. Cusson, D. Internal curing of high performance concrete with presoaked fine lightweight aggregate for prevention of autogenous shrinkage cracking / D. Cusson, T. Hoogeveen // Cement and Concrete Research. – 2008. –Vol. 38. – P. 757–765. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2008.02.001
13. Кузнецова, Т. В. Микроскопия материалов цементного производства / Т. В. Кузнецова, С. В. Самченко. – Москва: МИКХиС, Изд.-полиграфический центр, 2007. – ISBN 978-5-98523-054-3. – EDN QNEKMJ.
14. Тейлор, Х.Ф.У. Химия цемента / Х.Ф.У. Тейлор. – М.: Мир, 1996. – 560 с.
15. Назарова, А.В. Эффективные способы минимизации усадочного трещинообразования в цементобетоне / А.В. Назарова, Ал-Маршди Косай Сахиб Ради, Д.С. Коваленко // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. Современные строительные материалы. – 2017. – 2(124). – С. 65 - 70 EDN: https://elibrary.ru/ZBAYZT
16. Bentz, D. P. Protected paste volume in concrete. Extension to using saturated lightweight fine aggregate / D. P. Bentz, K. A. Snyder // Cement and Concrete Research. – 1999. – Vol. 29, No. 11. – P. 1863–1867. DOI: https://doi.org/10.1016/S0008-8846(99)00178-7; EDN: https://elibrary.ru/AEFKUZ
17. Гусев, Б. В. Технология портландцемента и его разновидностей: Учебное пособие / Б. В. Гусев, Ю. Р. Кривобородов, С. В. Самченко. – Москва: Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, 2016. – 113 с. – ISBN 978-5-7264-1230-6. – EDN XMAYRX.
18. Кривобородов, Ю.Р. Влияние вулканических туфов на свойства цемента / Ю.Р. Кривобородов, Т.В. Кузнецова, Е.Н. Потапова // XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Т.3: тез. докл. - Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2016. С. 296.
19. Влияние способов активации на структурно-технологические характеристики наномодифицированных цементных композиций / Н. О. Копаница, О. В. Демьяненко, А. А. Куликова [и др.] // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. – 2022. – Т. 14, № 6. – С. 481-492. – https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-6-481-492 . – EDN PFYSQZ.
20. Игнатова, О.А. Применение топливосодержащих отходов для получения трещиностойких монолитных бетонов / О. А. Игнатова, А.Т. Пименов, Е.А. Полянская // Вестник ЮУрГУ. Серия: Строительство и архитектура. 2010. №15 (191).
21. Ларсен, О. А. Критерии оценки структурно-технологических характеристик бетона / О. А. Ларсен, В. В. Воронин, С. В. Самченко // Техника и технология силикатов. – 2023. – Т. 30, № 2. – С. 129-143. – EDN QXSDZK.
22. Особенности применения поликарбоксилатных гиперпластификаторов Melflux / П.Г. Василик, И.В. Голубев // Строительные материалы. - 2003. - №9. - С. 24-26. EDN: https://elibrary.ru/IBEKEH
23. Effects of shrinkagereducing admixture in shrinkage compensat-ing concrete / M. Collepardi, A. Borsoi, S. Collepardi, JJ. Ogoumah Olagot, R. Troli // Concrete International. – 2005. – Vol. 27, No. 10. – P. 1–8. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.09.020
24. Самоуплотняющийся бетон с компенсированной усадкой c использованием материалов из бетонного лома / С. В. Самченко, В. В. Воронин, О. А. Ларсен, В. В. Наруть // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2021. – № 2(746). – С. 71-78. – https://doi.org/10.32683/0536-1052-2021-746-2-71-78 . – EDN EYNTLL.
25. Кривобородов, Ю. Р. Специальные цементы: разновидности, свойства и применение / Ю. Р. Кривобородов // Техника и технология силикатов. – 2023. – Т. 30, № 1. – С. 84-91. – EDN BANTUI
26. Осокин, А. П. Цементы с повышенной коррозионной стойкостью / А. П. Осокин, Ю. Р. Кривобородов, С. В. Самченко. – Москва: Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 2002. – 56 с. – EDN TSSFVX.
27. Пути повышения коррозионной стойкости вяжущих и цементных систем: монография / Козлова В. К. - Томск: Томский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2024. - 124 с. - ISBN 978-5-6050247-6-7. EDN: https://elibrary.ru/EOQWYK
28. Самченко, С. В. Влияние дисперсности специального цемента на структуру твердеющего камня / С. В. Самченко, Ю. Р. Кривобородов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2003. – № 5-2. – С. 238-240. – EDN TOGQHR.
29. Самченко, С. В. Влияние дисперсности расширяющегося компонента на свойства цементов / С. В. Самченко, Д. А. Зорин // Техника и технология силикатов. – 2006. – Т. 13, № 2. – С. 2-7. – EDN KWMZHD.
30. Samchenko, S. V. Influence of fineness of expansive components on cement properties / S. V. Samchenko, D. A. Zorin // Cement, Wapno, Beton. – 2008. – No. 5. – P. 254-257. – EDN RYAPJJ.
31. Самченко С.В. Электронно-микроскопические исследования цементного камня, подвергнутого сульфатной агрессии // Цемент и его применение. 2005. № 1. С. 36.
32. Самченко С. В. Роль эттрингита в формировании и генезисе структуры камня специальных цементов. – М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2005 – 154 с. EDN: https://elibrary.ru/QNDVZV
33. Cumbrera, F.L.; Sanchez-Bajo, F. The use of the JMAYK kinetic equation for the analysis of solid-state reactions: Critical considerations and recent interpretations. Thermochim. Acta. 1995, 266, 315.
