Наукові конференції, Научные конференции » АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ СУЧАСНОЇ НАУКИ (21-23.10.14) » кандидат технических наук, Шишкина А. А. НАНОМОДИФИРОВАННЫЕ РЕАКЦИОННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ БЕТОНЫ

кандидат технических наук, Шишкина А. А. НАНОМОДИФИРОВАННЫЕ РЕАКЦИОННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ БЕТОНЫ

Категорія: АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ СУЧАСНОЇ НАУКИ (21-23.10.14), Будівництво та архітектура

УДК 691.32

 

НАНОМОДИФИРОВАННЫЕ РЕАКЦИОННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ БЕТОНЫ

кандидат технических наук, Шишкина А. А.

Криворожский национальный университет, Украина, м. Кривой Рог

 

Результаты исследования свойств бетонов, которые представляют собой композицию из портландцемента, мелкого заполнителя, известную как реакционный порошковый бетон, и мицеллообразующих поверхностно-активных веществ, предназначенных для создания специальных строительных конструкций. Доказано, что введение в состав реакционного порошкового бетона мицеллообразующих поверхностно-активных веществ приводит к повышению прочности этих бетонов. При этом оптимальное содержание мицеллообразующего поверхностно-активного вещества в бетоне зависит от их критической концентрации мицеллообразования

Ключевые слова: бетон, цемент, конструкции, поверхностно-активные вещества

Шишкіна О.О. Наномодифіковані реакційні порошкові бетони /Криворізький національний університет, Україна, м. Кривий Ріг. Результати дослідження властивостей бетонів, які представляють собою композицію з портландцементу, дрібного заповнювача, відому як реакційний порошковий бетон, і поверхнево-активних речовин, що утворюють міцели, призначених для створення спеціальних будівельних конструкцій. Доведено, що введення до складу реакційного порошкового бетону поверхнево-активних речовин, що утворюють міцели, призводить до підвищення міцності цих бетонів. При цьому оптимальний вміст поверхнево-активних речовин, що утворюють міцели, в бетоні залежить від їх критичної концентрації міцелоутворення

Ключові слова: бетон, цемент, конструкції, поверхнево-активні речовини

A.A. Shishkina Nanomodyfikovani reactive powder concrete / National University of Krivoy Rog, Ukraine, Krivoy Rog. The results of investigation of the properties of concrete, representing a composition of Portland cement, fine aggregate, known as reactive powder concrete, and surfactants that form micelles for creating special constructions. It is proved that the introduction of the reaction powder concrete surfactants that form micelles, increases the strength of concrete. In this case, the optimal content of surfactants that form micelles in concrete depends on their critical micelle concentration

Keywords: concrete, cement, construction, surfactants

 

Введение

Бетоны, предназначенные для изготовления специальных строительных конструкций, должны обладать определенными специфическими свойствами. В первую очередь это высокая прочность.

Высокопрочные бетоны появились в зарубежной практике в начале 60-х годов прошлого столетия. Особенно перспективны полученные в конце 80-х годов двадцатого столетия во Франции так называемые реакционные порошковые бетоны — Reactive powder concretes (RPC). Это новое поколение бетонов с прочностью при сжатии до 800 МПа и при растяжении до 150 МПа. Компонентами такого бетона являются портландцемент, микрокремнезем, мелкозернистый песок, стальная микрофибра и суперпластификатор при содержании воды 12-15%. Ускорение гидратации и повышение прочности указанных бетонов обеспечивается применением в их составе нанодисперсных веществ, в частности, кремнезема, серпентина и других минеральных веществ [1-6].

Для регулирования технологических бетонных применяют суперпластификаторы [7]. Анализ результатов научных исследований в области поверхностно-активных веществ (ПАВ) показал, что практически все современные ПАВ, используемые в технологии бетона, относятся к молекулярным. В тоже время, с точки зрения физико-химической механики значительный интерес вызывают коллоидные или (по классификации академика П.А. Ребиндера) полуколлоидные поверхностно-активных вещества. Данные виды ПАВ являются мицеллообразующими поверхностно-активными веществами - МПАВ, т.е. при определенной концентрации, их молекулы объединяются в мицеллы, свойства которых отличаются от свойств молекул. В первую очередь, мицеллы обладают размерами и формой позволяющими отнести их к наночастицам. Данные наночастицы – мицеллы, в значительно меньшей степени по сравнению с молекулярными ПАВ экранируют частицы цемента, что снижает их влияние на сроки схватывания и твердения бетона. Кроме этого мицеллы МПАВ практически не приводят к гидрофобизации поверхности частиц цемента, поглощая при этом гидрофобные частицы, которые могли попасть в бетонную смесь или специально вводятся в нее.

Практически все виды RPC, получившие в настоящее время широкое научное развитие, основаны на портландцементе, активность которого ограничена и, очевидно, на сегодняшний день исчерпана. В то же время давно известен такой вид вяжущих как шлакощелочные вяжущие [8], активность которых, даже без применения особых приемов, которые используются для повышения прочности портландцементных бетонов, достигает 80 МПа. Недостатком шлакощелочных бетонов считалась их повышенная деформативность, однако современные типы высокопрочных бетонов (например, Reactive powder concretes - RPC) на основе портландцемента также обладают повышенной деформативностью сравнимой с деформативностью шлакощелочных бетонов. Развитием данных видов бетонов является полученные RPC [6], модифицированные полиспиртами. В то же время доказано [9], что в технологии пористых бетонов достаточно эффективно применение вместо полиспиртов щелочных солей органических кислот, которые относятся к мицеллообразующим ПАВ.

Целью настоящей работы является определение влияния на прочность RPC мицеллообразующих ПАВ. Эксперименты проводились в соответствии со стандартными методиками. Контроль прочности образцов производили на универсальной машине УММ-100. Дня изготовления бетона использовали портландцемент М400 ПАО «Хайдельберг цемент Кривой Рог», в качестве мелкого заполнителя – отходы обогащения железных руд Новокриворожского горно-обогатительного комплекса ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог». В качестве мицеллообразующих ПАВ (МПАВ) – олеат натрия.

Проведенные исследования позволили установить, что мицеллы МПАВ в процессе схватывания и твердения цемента адсорбируются на границе раздела «продукты гидратации цемента – вода» или «зерна не прореагировавшего цемента – вода», т.е. на внутренней поверхности образующихся пор и трещин, удерживаясь на этой поверхности за счет хемосорбции.

Результаты экспериментов показали, что введение в состав Reactive powder concretes (RPC) МПАВ, которые химически адсорбируются на поверхности пор и трещин в теле цементного камня, приводит к упрочению их внутренней поверхности, что влечет за собой увеличение прочности цементного камня и, как следствие, бетона при сжатии (рис.1).

При этом установлено, что увеличение содержания МПАВ до определенной концентрации (концентрации мицеллообразования) приводит к резкому уменьшению поверхностного натяжения в системе. Дальнейшее увеличение содержания МПАВ не изменяет поверхностного натяжения (рис.1).

Следует отметить, что увеличение концентрации МПАВ до концентрации, соответствующей мицеллообразованию, сопровождается не только снижением поверхностного натяжения, а и увеличением прочности бетона.

Содержание МПАВ соответствующее их критической концентрации мицеллообразования (ККМ), система обладает наименьшим поверхностным натяжением и максимальной прочностью, которая в данном случае составляет от 120 до 250% от прочности бетона без добавок в зависимости от его состава. Дальнейшее увеличение содержания МПАВ свыше их ККМ не приводит к изменению поверхностного натяжения, а сопровождается снижением прочности бетона. Это объясняется тем, что излишние молекулы МПАВ экранируют частицы вяжущего вещества, снижая степень их гидратации.

 

Полный текст статьи по ссылке Statya_Shishkina.doc [77 Kb] (cкачиваний: 16)

 

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:
Коментар:
Введите код: *

Карта сайту

^