И.В. Боровских, к.т.н., асс, Н.М. Морозов , к.т.н., доц.

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

ВЛИЯНИЕ СПОСОБА ВВЕДЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА

НА ПРОЧНОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ

Использование мелкозернистых фибробетонов в качестве материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками находит все большее применение в производстве [2,3]. По прочностным и деформативным показателям базальтовая фибра превосходит стальную [1] и за счет малых диаметров (9-12мкм) обладает гораздо большей поверхностью сцепления с цементной матрицей, имеет родственную структуру с цементным камнем.

Целью исследования стало установление оптимальных дозировок базальтового коротко-рубленного волокна для улучшения свойств порошкового бетона; выявление способов введения базальтового коротко-рубленного волокна, позволяющих добиться его равномерного распределения в мелкозернистом бетоне (матрице); исследование влияния базальтового короткорубленного волокна на прочностные свойства образцов мелкозернистого фибробазальтобетона.

В ходе исследования использовались следующие исходные сырьевые материалы: портландцемент ПЦ 500Д0 (ОАО «Вольскцемент»). В качестве заполнителя использовали кварцевый песок Камского месторождения ПО «Нерудматериалы» г. Казань. В качестве пластифицирующихей добавки был использован суперпластификатор С-3. Условия твердения: 1 сутки в формах с W=100 % и t=23-24 ^оС, далее – в нормально-влажностных условия. Оценка прочности производилась на образцах-кубах с ребром 20мм.

Нами были проанализированы различные способы введения данной фибры в мелкозернистый бетон. Были рассмотрены следующие способы:

I - порционное введение волокна в готовую бетонную смесь (по 10-20% от общей массы вводимого волокна при непрерывном перемешивании бетонной);

II - предварительное сухое смешение компонентов мелкозернистого фибробетона в шаровой мельнице с резиновыми пробками;

III - предварительное сухое смешение с частичным домолом компонентов мелкозернистого фибробетона в шаровой мельнице с металлическими шарами;

IV - предварительное сухое смешение компонентов мелкозернистого фибробетона в пружинной мельнице (помол производится за счет удара и перетирания вращающейся пружины).

Результаты исследования показаны на рис.1.

Рис. 1. Зависимость прочности порошкового фибробетона от способа введения и содержания базальтового коротко-рубленного волокна.

Из рис. 1. видно, что наилучшим способом введения волокна в смесь, является предварительное перемешивание с частичным помолом сухой фибробетонной порошковой смеси в пружинной мельнице. Этот способ введения волокна при процентном содержании волокна от 2 до 3% показывает наибольшую прочность при сжатии порошкового фибробетона. На 3 сутки хранения в при влажности W=95-100% прочность образцов порошкового базальтофибробетона, полученного путем домола в пружинной мельнице, составила 108,5 МПа, что превышает прочность контрольного состава на 34% и прочность состава, полученного перемешиванием и домолом в шаровой мельнице с металлическими шарами, на 10% при 2% содержания волокна и на 11% при 3% содержании волокна.

Следует также отметить, что составы, полученные в пружинной мельнице при одноминутном помоле и составы, полученные в шаровой мельнице с металлическими шарами при 30 минутном помоле не имеют комков, легко перемешиваются. Составы, полученные путем ручного перемешивания и помола в шаровой мельнице с резиновыми пробками имеют плохое распределение волокна, комкуются. Максимальное содержание волокна, которое удалось ввести при ручном перемешивании, составило 5%, при этом составы не имели связности, резко увеличивалась водопотребность (рис.2).

Рис.2. Зависимость водопотребности порошкового фибробетона от

содержания волокна.

Таким образом, из рис.2 следует, что при максимально возможном распределении базальтового волокна в сухой смеси порошкового бетона водопотребность практически не возрастает. Из рис.1, рис.2. можно сделать вывод, что оптимальным является содержание волокна 2-3% от массы вяжущего. При этом обеспечивается максимальная прочность, практически не возрастает водопотребность, не образуется комков и ежей при приготовлении фибробетонной смеси.

При установлении режимов перемешивания с частичным домолом порошковой фибробетонной сухой смеси было установлено, что наилучшее распределение волокна, а также его сохраняемость достигается при совместном помоле с реологически активными наполнителями. В качестве такого наполнителя был выбран известняк Куркачинского месторождения предварительно измельченный до фракций 0,315-1,25мм.

Сохранность базальтового волокна подтверждается испытаниями на прочность при сжатии образцов цементного камня армированного волокном (рис.4).

Полученный в ходе эксперимента эффект лучшего распределения базальтового волокна при помоле совместно с известняком выражается в приросте прочности состава на 32% по сравнению с контрольным составом без волокна.

Таким образом, полученный состав порошкового фибробетона на 28 сутки хранения при влажности W = 95% имеет прочность на сжатие 144 МПа при содержании базальтового волокна 3% от массы вяжущего. Водоцементное отношение при этом составило 24% что практически не отличается от нормальной густоты цементного теста.

Литература:

1. Рабинович Ф. Н. Композиты на основе дисперсно-армированных бетонов. - М., Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. – 559с.

2. Таланова К. В., Михеев Н. М., Толстенев С. В., Хвоинский Л. А. Эксплуатационные характеристики сталефибробетонных конструкций для дорожного строительства // Бетон и железобетон. – 2002. № 3. – С. 6-8.

3. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны - М.:Стройиздат, 1998.- 768 с.

4. Демьянова В.С. Калашников С.В., Казина Г.Н., Тростянский В.М. Многокомпонентные дисперсно-армированные бетоны с улучшенными эксплуатационными свойствами // Международная научно-практическая конференция. Девятые Академические чтения РААСН "Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики строительного материаловедения" – Казань, 2006. с. 161-163.