Федюк Р.С.

Кандидат технических наук, доцент, Дальневосточный федеральный университет, Россия

Инъекционные растворы на композиционных цементах для закрепления грунтов

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-4-15-29
Аннотация
Закрепление просадочных грунтов является важной практической научно-технической задачей, позволяющей осуществлять строительные и ремонтные работы на слабых (просадочных) грунтах оснований. Разработаны композиционные цементы (КЦ), включающие алюмосиликаты (АС), полученные обогащением золошлаковой смеси (до 65 мас. %), портландцементный клинкер и гипс. На основе разработанных КЦ создана широкая номенклатура инъекционных растворов с водовяжущими отношениями от 1,0 до 2,0, включающих отсев гранитного щебня с модулей крупности 0,7. Разработанные инъекционные растворы способны эффективно закреплять грунты оснований подземных сооружений, обеспечивая прочность грунтобетонного массива до 25,6 МПа с модулем деформации 10,1 ГПа. По данным седиментационного анализа растворов видно, что эти материалы обладают процентом водоотделения от 22,5 при В/В=1 до 36,5% при В/В=2. При этом показатели вязкости этих материалов говорят о высокой проникающей способности, так как время истечения растворов через вискозиметр Марша для растворов ИР5 и ИР6 составляет 39 и 40 секунд при В/В=1,5 и В/В=2, соответственно. Эффект повышения плотности инъекционных растворов на композиционном цементе в возрасте 28 су-ток, был максимальным при дозировке АС 45% по массе, далее он снижался с ростом содержа-ния алюмосиликатной составляющей. Отмечаются высокие отношения значений прочностных свойств во вторые сутки к аналогичным показателям в марочном возрасте: для прочности при сжатии 0,24 (0,20-0,22 у бездобавочных клинкерных композиций), для прочности при изгибе 0,16 (0,15 у бездобавочных клинкерных составов; при этом при повышении содержания АС выше 45% это отношение снижается до 0,14). Высокая ранняя прочность позволяет эффектив-но применять инъекционные растворы для срочного закрепления грунтов в ходе ремонта под-земных сооружений.
PDF

Усиление конструкций подземных сооружений торкрет-бетоном

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-6-5-18
Аннотация
Актуальной научной задачей, имеющей важное практическое значение для повышения обороноспособности государства и сохранения населения является совершенствование конструктивных методов комплексного ремонта подземных сооружений. Разработаны армированные торкрет-бетоны и проведено их исследование для усиления подземных сооружений. Достижение равноподвижности торкрет-бетонов (осадка конуса 19 см) осуществлялось благо-даря варьированию дозировки суперпластификатора, обладающего высокой водоредуцирующей способностью (40%). Некоторое снижение расплыва конуса (47 см) наблюдалось при дозировке алюмосиликатной составляющей (АСС) в количестве 35 мас. %. Установлено повышение плотности затворенной смеси с увеличением содержания алюмосиликатной составляющей в полиминеральном вяжущем. Введение алюмосиликатной составляющей в малых количествах (до 25 мас. %) незначительно повышает 28-дневную плотность цементного камня (0,3-0,4%). С повышением дозировки АСС (до 35 процентов по массе) отмечен рост плотности 28-суточных образцов, линейно повышающийся с увеличением количества введенных алюмосиликатов. Эффект повышения прочности при сжатии торкрет-бетонов на полиминеральном вяжущем, возрастал при увеличении дозировки АСС до 35% по массе, и при этом максимальный эффект отмечается для значений ранней прочности, в частности, в возрасте 1 суток приращение прочности при сжатии по сравнению с бездобавочным составом было 56%, а при изгибе 62%. Это же подтверждается высокими отношениями значений прочностных свойств в первые сутки к аналогичным показателям в марочном возрасте: для прочности при сжатии 0,27 (0,23 у бездобавочных клинкерных композиций), для прочности при изгибе 0,30 (0,26 у бездобавочных клинкерных составов). Теоретически и практически доказана эффективность применения разработанных торкрет-бетонов для усиления несущих конструкций подземных сооружений с повышением прочности более, чем в 2 раза, что объясняется, как высокой прочностью полученного ремонтного состава, так и монолитной контактной зоной между старым и новым слоями бетона. Разработанные торкрет-бетоны способны обеспечить необходимую степень усиления несущих конструкций подземных сооружений, при этом толщина ремонтного слоя 6 см (при должном закреплении грунтов) позволяет использовать подземные сооружения в качестве объектов двойного назначения.
PDF

ПОВЫШЕНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ ФИБРОЗОЛОБЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-6-5-16
Аннотация
Тенденция строительного материаловедения направлена на замещение долей портландцемента в составе вяжущего иными компонентами. В работе предложены принципы управления статической и динамической прочностью фиброзолобетонов, заключающиеся в комплексном влиянии добавок алюмосиликатной смеси, извлеченной из гидроудаленных золошлаковых отходов ТЭС, и базальтовой фибры, на процессы структурообразования цементного композита. Разработана четырехстадийная схема извлечения алюмосиликатов (АС) из гидроудаленной золошлаковой смеси, включающая дезинтеграцию, флотацию и двухступенчатую магнитную сепарацию. Установлено, что плотность свежей смеси в зависимости от дозы ведет себя закономерно, а плотность твердых образцов при малых дозах слегка падает. Отмечается высокая ранняя прочность разработанных композитов, в частности, для образцов с АС прослеживается полуторное увеличение прочности при сжатии по сравнению с бездобавочными образцами. Значительный эффект на прочность при изгибе оказывают комбинации «фибра + АСС» с учетверением прочности. Прослеживаются удачные аппроксимации прочности при сжатии и при изгибе от дозы алюмосиликатов для разных возрастов (1, 7, 28 суток) с закономерным поведением коэффициентов в степенных зависимостях. Выявлено многократное увеличение ударной вязкости разработанных составов. Использование результатов приведет к возможности проектирования высокопрочных бетонов, в том числе и для специальных сооружений.
PDF

ВЛИЯНИЕ ВОЛЛАСТОНИТА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-5-34-42
Аннотация
улучшение физико-механических свойств цементных композитов должно сопровождаться утилизацией отходов промышленности различной генерации. Поэтому в статье предложены принципы управлеиня прочностными свойствами бетонов, заключающиеся в комплексном влиянии волластонита, полученного из отходов борного производства, на процессы структурообразования цементной матрицы. При этом введенный в количестве 2-8 мас. % волластонит выполняет двойную функцию, минерального наполнителя и армирующего волокна. Доказано, что при наличии волластонита бетонная смесь становится более легкой, не снижая физико-механические свойства. Выявлено, что ранняя прочность для всех разработанных составов с добавкой волластонита повышается за счет ускорение гидратационных процессов. Силикат кальция, каким является волластонит CaSiO3, имеет близкий химический состав с цементным клинкером, особенно с белитом Ca2SiO4 и алитом Ca3SiO5. Это приводит к формировнию химически однородной и, как следствие, упрочненной микроструктуры. Удлиненные волокна волластонита, обладающие хорошим сцеплением с цементным камнем, обеспечивают эффективное микроармирование бетонного композита. Использование результатов приведет к возможности проектирования высокопрочных бетонов, в том числе и для специальных сооружений.
PDF

ВЛИЯНИЕ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ НА ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЕ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-2-5-18
Аннотация
Разработаны составы газо- и пенобетонов с улучшенными акустическими характеристиками. Выявлен оптимальный вид пористости, способствующей поглощению звуковых волн, как в диапазоне слышимых частот, так и при инфразвуковых и ультразвуковых частотах. Усовершенствована математическая модель проектирования звукопоглощающих бетонов, учитывающая, как пористость композита, так и влияние пористого заполнителя. Установлены закономерности синтеза газобетонов и пенобетонов, заключающиеся в оптимизации процессов структурообразования за счет применения полиминерального цементно-зольного вяжущего и порообразователя. Состав композита интенсифицируют процесс гидратации системы, что приводит к синтезу полиминеральной гетеродисперсной матрицы с открытой пористостью выше 60%. Выявлены особенности влияния системы «Портландцемент – алюмосиликат – комплекс модификаторов» на реологию бетонной смеси, что позволяет значительно уменьшить напряжение сдвига и создать легкоформуемые ячеистобетонные смеси. Повышенная активность и гранулометрия алюмосиликатов предопределяют рост числа контактов и механическое сцепление между частицами при уплотнении, упрочняя каркас межпоровых перегородок. Установлен механизм влияния состава бетонной смеси на микроструктуру композита. Наличие в системе наряду с цементом очищенных алюмосиликатов и комплекса добавок способствуют синтезу матрицы с открытой пористостью, за счет чего возрастает коэффициент звукопоглощения.
PDF

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕТОННОГО ЛОМА ИРАКА В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ И ЗАПОЛНИТЕЛЯ ТЯЖЕЛОГО И ЛЁГКОГО БЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-3-28-39
Аннотация
Актуальность работы обусловлена поиском альтернативных источников сырья для строительной индустрии, сопряженным с утилизацией техногенных отходов. Новизна статьи заключается в выявлении научных закономерностей влияния отходов сноса зданий и сооружений на формирование микроструктуры легких и тяжелых бетонов. Бетонные отходы готовили в качестве, как наполнителей цементных материалов, так и мелких заполнителей, на основе которых созданы бетоны с высокими механическими свойствами. Проектирование составов производилось с точки зрения геоники (геомиметики), в частности, с учетом закона сродства структур. Прочностные характеристики бетонных смесей были исследованы в соответствии с EN 12390-3. Кроме того, были определены микроструктурные, морфологические и термические свойства сырья и бетонов при 28-дневном отверждении. Впервые была обеспечена плотная микроструктура композита, как продуктами портландцемента, так и гидратацией, и, частично, продуктами гидратации ранее непрореагировавшего клинкера. минералы которого присутствуют в бетонных отходах и активируются при их измельчении. Использование отходов сноса зданий и сооружений в качестве наполнителя цементирующего материала при замене портландцемента до 20% позволяет получить лучшую прочность на сжатие, как тяжелых, так и легких бетонов.
PDF