Улучшение гидрофизических показателей модифицированного тяжелого бетона, работающего в суровых условиях эксплуатации

К бетону для изготовления конструкций, работающих в суровых условиях эксплуатации устанавливают требования, отличные от требований для бетонов, применяемых в промышленном и гражданском строительстве. Такие специальные требования обусловлены, прежде всего, сложными условиями эксплуатации, в частности для тоннельных конструкций. Под воздействием целого комплекса агрессивных факторов окружающей среды данный вид конструкций частично или полностью разрушается, что в свою очередь снижает их проектный срок службы. Поэтому необходимым условием для повышения их долговечности является создание модифицированной плотной структуры бетона с улучшенными гидрофизическими свойствами: низкие показатели водопоглощения, капиллярного подсоса, водонепроницаемости и высокие показатели морозостойкости. В настоящее время имеются разработки по усилению и защите таких конструкций материалами с повышенной степенью сопротивляемости агрессивным факторам, например, полимерными композициями. Однако, полимербетоны не нашли широкого распространения из-за их дефицитности и высокой стоимости, поэтому на сегодняшний день основным строительным материалом при возведении тоннельных конструкций остаются бетон и железобетон. Таким образом, получение тяжелых бетонов, работающих в суровых условиях с повышенными эксплуатационными свойствами путем модифицирования его структуры является актуальной задачей. Целью исследования является установить положительное действие комплексного модифицирования совместно с микроармирующим компонентом на гидрофизические свойства тяжелого бетона. Объект исследования представляет собой тяжелый бетон с комплексным модификатором (суперпластификатор+полимер+метакаолин), армированный волластонитом для тоннельных конструкций. Установлено положительное влияние комплексного модифицирования на свойства тяжелого бетона путем уменьшения содержания вяжущего (цемента) и замены его метакаолином, позволяющее повышать гидрофизические характеристики: водопоглощение – 1,8%; марка по водонепроницаемости – W14, с достаточным запасом прочности и морозостойкости (F более 600 циклов), что дает возможность применять данный состав на практике для получения строительных конструкций с заданными характеристиками, эксплуатирующихся в условиях повышенной нагрузки и агрессивной среды, в частности, для конструкций тоннелей.

1. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Чилин И.А., Дондуков В.Г., Селютин Н. модифицированные бетоны: реальность и перспективы // Вестник НИЦ Строительство. 2024. № 1 (40). С. 92-104.

2. Крутских А.В., Петропавловская В.Б., Петропавловский К.С., Новиченкова Т.Б. Модифицированные цементные бетоны с дискретным армированием // Строительство и реконструкция. 2023. № 3 (107). -С. 131-139.

3. Петропавловская В.Б., Завадько М.Ю., Новиченкова Т.Б., Петропавловский К.С., Бурьянов А.Ф. Перспективы применения переработанных топливных золошлаковых отходов гидроудаления в сухих строительных смесях // часть 1 строительные материалы. 2023. № 4.- С. 73-79.

4. Isaeva YU.V., Velichko E.G., Kasumov A.SH. Structure optimization of ultra-light cement mortar with due regard for geometrical and physicaland mechanical characteristics of components, Construction Materials, 8, 84- 87(2015) https://doi.org/10.31659/0585-430X-2015-728-8-84-88.

5. Yаkovlev G.I., Ginuchickaya YU.N., Kizinievich O., Kizinievich V., Gordina A.F. Influence of dispersions of multilayer carbon nano-tubes on physical-mechanical characteristics and structure of building ceramics, Construction Materials. 2016. № 8. С. 20-29.

6. Величко Е.Г., Шумилина Ю.С. К проблеме формирования дисперсного состава и свойств высокопрочного бетона// Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. Вып. 2. С. 235-243. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2020.2.235-243.

7. Филимонова Ю.С., Величко Е.Г. Исследование комплексной модификации тяжелого бетона // Строительство и реконструкция. 2021. №4 (96). С.107-109. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2021-96-4-107-112.

8. Ткач Е.В., Темирканов Р.И. Улучшение физико-механических свойства модифицированного бетона на основе применения химически активированного микрокремнезема с микроармирующим волокном // Строительство и реконструкция. 2020. №2 (88). С. 123-135.

9. .Xu S.Q. The Comprehensive Utilization of Fly Ash. Applied Mechanics and Materials, 459, 82-86(2013) https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.459.82.

10. Feng N., Peng G. High Performance Concrete with High Volume Fly Ash. Key Engineering Materials. 302-303, (470-478) 2006. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.302-303.470.

11. Nai-Qian Feng, Gai-Fei PengA Development of the Research on High Performance Concrete Incorporated with High Volume Fly Ash. Key Engineering Materials. 302-302, 26-34(2006). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.302-303.26156.

12. Reiterman Comparative Investigations of some Properties Related to Durability of Cement Concretes Containing Different Fly Ashes. Advanced Materials Research. 1054, 154-161(2014). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1054.154.

13. Урханова Л.А., Лхасаранов С.А., Иванов А.А. Оптимизация состава гидротехнического бетона с применением композиционных вяжущих // Техника и технология силикатов. –2023. Т. 30. № 4. С. 350-356.

14. Александрова О.В., Нгуен Д.В.К., Булгаков Б.И., Петропавловская В.Б. Влияние кварцевого порошка и минеральных добавок на свойства высокопрочных бетонов//Вестник поволжского государственного технологического университета. серия: материалы. конструкции. технологии. 2020. № 3. с. 7-15.

15. Урханова Л.А. Иванов А.А., Лхасаранов С.А Исследование влияния тонкодисперсных добавок на свойства композиционных вяжущих для гидротехнического бетона// Вестник ВСГУТУ. – 2023.- №2 (89). – С. 80- 89.

16. Урханова Л.А. Лхасаранов С.А., Данзанов Д.В. Синтез ультрадисперсной добавки, полученной при гидролизе портландцемента, для модификации цементного камня //Цемент и его применение. – 2022. -№4. С.52- 56.

17. Рахимов М.А., Рахимова Г.М., Хан М.А., Тоимбаева Б.М. разработка состава комплексной добавки полифункционального действия сс-3тн // Фундаментальные исследования. 2017. № 1. С. 112-116.

18. Рахимов М.А., Рахимова Г.М., Рахимов А.М., Садирбаева А.М., Иманов Е.К. исследование влияния комплексных гидрофобизирующих органоминеральных модификаторов на эксплуатационные свойства тяжелого бетона // Фундаментальные исследования. 2016. № 2-2. С. 294-298.

19. Шестаков Н.И., Алексеева Д.С., Полосина Д.В. Применение фотокаталитических бетонов в дорожном строительстве. Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2021. № 12. С. 16-26.

20. Мухаметрахимов Р.Х. Роль активных минеральных добавок природного происхождения в формировании структуры и свойств гипсоцементно-пуццоланового вяжущего / Р.Х. Мухаметрахимов, А.Р. Галаутдинов // Вестник технологического университета. - 2017. № 6(20). - С. 60-63.