Добро пожаловать на официальное интернет-представительство Некоммерческого Партнерства "Союз производителей бетона"
Союз создан в 2003 году с целью координирования, регулирования и управления разрозненными отраслями, нормальное функционирование которых необходимо для общего развития рынка бетона. Мы заинтересованы в формировании и укреплении здоровой экономической политики на строительном рынке.






ПРИГЛАШАЕМ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ


МЫ СОТРУДНИЧАЕМ



НАШИ ПАРТНЕРЫ







АВТОРИЗАЦИЯ
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?


 

БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН - СТАТЬИ

Прислать свою статью


12.10.2011

Перспективный метод модифицирования цементных бетонов

Комментариев: 0 | Количество просмотров: 2127

А.А. САВЕЛЬЕВ, директор департамента исследований и разработок ООО «Си Айрлайд»; А.Ю. ТАРАСОВА, канд. техн. наук, генеральный директор ООО «Лаборатория ККМ»

В статье рассказывается о создании новых цементных композиционных ма­териалов на основе получения информа­ции о межфазном физико-химическом взаимодействии цементной матрицы с поверхностью волоконного наполните­ля, а также о влиянии этого взаимодей­ствия на механические характеристики цементных композиционных материа­лов в целом.

Стратегии развития промышленности в разных странах мира, охватывающие пери­од до 2030 г., предусматривают сохране­ние бетона в качестве основного строи­тельного материала. Именно цементный бетон, обладающий необходимыми пла­стическими свойствами при формовании конструкций, служит основой для создания эффективных разновидностей композици­онных материалов, приемлемых для прак­тики строительства, в частности для соору­жения конструкций в транспортном стро­ительстве.

В наши дни строительство неразрыв­но связано с вопросами повышения каче­ства, долговечности, экономичности бе­тона и железобетона. Основная задача -это получение бетон-матрицы - основно­го конструкционного строительного мате­риала с заданными свойствами: прочно­го, водонепроницаемого, морозостойко­го, коррозионностойкого, трещиноустойчивого композита. Традиционные техно­логии производства бетонов в обычном понимании переходят в другой вид - на­укоемкую технологию. Основанием для такого перехода являются научные дости­жения в строительном материаловеде­нии, глубокие познания физико-химичес­ких процессов гидратации, формирова­ния микро- и макроструктуры в зависимо­сти от влияния модификаторов, понима­ние роли поверхностной энергии добавок функционального назначения. Опыт и ме­тодология их практического применения в современных реалиях и в свете новых научных воззрений на технологию изго­товления бетона претерпевают частичные изменения. На современной стадии раз­вития бетоноведения эти задачи решают­ся путем использования различных орга­нических и неоргани­ческих веществ в каче­стве специальных доба­вок к бетону и его дис­персное армирование для увеличения прочно­стных, эксплуатацион­ных свойств и долговеч­ности конструкций. Вво­димые в незначитель­ных количествах добав­ки оказывают влияние на химические процес­сы твердения бетона, обеспечивают улучшение его механичес­ких и физико-технических свойств.

Усложнение теоретических и практи­ческих задач бетоноведения и их взаимо­связей приводит к формированию нового подхода в изготовлении бетона, предпола­гающего как преемственность, так и обнов­ление имеющихся знаний, интеграцию различных направлений модификаций и объединение нового из других областей науки.

Аналитические исследования на сты­ке фундаментальных наук позволили спе­циалистам холдинга «Инси» сформулиро­вать основные требования к будущему типу дисперсно-армирующих волокон, обладающих свойствами химических мо­дификаторов для комплексного воздей­ствия на свойства цементных композитов. Исходя из данных предпосылок, строи­тельным холдингом «Инси» и входящей в его состав научно-производственной ком­пании «Си Айрлайд» (г. Челябинск) пред­ложен метод модификации цементных систем полифункциональным волокном «ВСМ - Си Айрлайд», обладающим синергетическим действием: объединяю­щим регулирование твердения клинкер­ного цемента и являющимся компонен­том, обеспечивающим армирование це­ментной матрицы.

Технологический процесс производ­ства волокна предусматривает направ­ленную физическую, химическую и ком­позитную модификацию с целью прида­ния механической прочности волокну и химической реакционной активности по­верхности волокна к продуктам гидрата­ции цемента. Результатом научно-иссле­довательской работы стало создание во­локна коаксиальной структуры - «ВСМ», состоящего из прочного и жесткого ядра и активной оболочки, вступающей в хи­мическое взаимодействие с продуктами гидратации (рис 1.)

В качестве ядра используются полиме­ры с высокой прочностью и низкой дефор-мативностью или полимеры ядра, подвер­гнутые различным видам модификации (физической, композиционной), которые позволяют получить особо прочную фибриллированную, высокоориентированную структуру, которая выполняет функцию стержневой несущей составляющей волок­на. Специалистами «Си Айрлайд» изучена и частично решена задача направленного изменения свойств поверхности полиме­ров оболочки. Эта наиболее существенная составляющая волокна определяет функ­циональное действие направленной крис­таллизации цементного камня. Разработан технологический регламент получения наиболее плотной наполняемости повер­хности и концентрации молекулярных кла­стеров в привитом слое. Органические мо­дификаторы оболочки содержат активные функциональные группы, имеющие гидро­фильную «головку» (одну или несколько полярных групп типа гидро-, типа гисульфо-, амино- и карбоксигрупп -ОН, -СООН, -NH2 -SO3H, -OSO3H, -COOH, и т.д.) моно- или поликарбоновых, метакриловых кис­лот, способных реагировать с цементными минералами и продуктами их гидратации, и гидрофобный якорный «хвост», встроен­ный в основную углеводородную цепь.

Сформированный гомо- и гетерогенный поверхностный структурный ансамбль из молекулярных образований представляет значительный научный интерес и как раз­вивающийся метод, который позволяет сформировать высокие градиенты повер­хностных характеристик и разнообразный структурный и молекулярный «дизайн» на микро- и макромолекулярном уровне. Вводимые в расплав полимера-оболочки органические и минеральные вещества изменяют состав его функциональных групп, образуют дополнительные боковые цепи и сшивки, изменения полярности и фазового состава поверхности.

Располагаясь на поверхности волокна в инициативном состоянии, концевые функ­циональные группы и неорганические мо­дификаторы (рис. 2) воздействуют на про­цесс гидратации, формируя кристаллизи­рованные сростки кристаллогидратов вдоль протяжения волокна. Эти межфазные сис­темы составляют основу образующихся прочных контактных зон и всей матричной части бетона. Повышенная концентрация кристаллогидратов вблизи поверхности раздела фаз «волокно - цементный ка­мень» обеспечивает прочное сцепление волокна в цементных системах.

Важной частью проблемы создания новых цементных композиционных мате­риалов является получение информации о межфазном физико-химическом взаи­модействии цементной матрицы с поверхностью волоконного наполнителя, а также вопрос о влиянии этого взаимо­действия на механические характеристи­ки цементных композиционных материа­лов в целом.

Интегральная прочность цементного композита в присутствии «ВСМ» опреде­ляется рядом факторов, где существенное значение приобретает величина адгезии матрицы к поверхности волокна и вели­чина когезии межфазного слоя новообра­зований. При достаточно высокой концен­трации и удельной поверхности волокон, а также при соответствующей толщине и соответствующем минералогическом составе этого слоя начи­нает играть роль тре­тья фазовая составля­ющая со своей зависи­мостью напряженно-деформационных ха­рактеристик.

Теория межфазных явлений в цементных системах может рас­сматриваться как сово­купность трех основных частей - адсорбции продуктов гидратации на поверхностях, адге­зии новообразований к этим поверхностям и минералогического состава и свойств межфазного слоя на гра­нице раздела цементная матрица - волок­но «ВСМ».

Параметры структурно-дисперсного распределения волокна в объеме цемент­ной матрицы определены в зависимости от концентрации волокна в объеме и геомет­рическими параметрами самих волокон. Так как волокна, являющиеся носителями активных центров, имеют протяженную структуру и распределены в объеме бетона равномерно, то при оптимальной дозиров­ке обеспечивают многоуровневую компо­новку структуры, запуская механизм само­армирования.

Последняя проблема особенно актуаль­на в связи с тем, что межфазное взаимодей­ствие оказывает непосредственное влияние на прочность связи компонентов бетонно­го композита, от которой существенно за­висят такие характеристики композита, как прочность, вязкость разрушения, модуль упругости, общая пористость и др. Иссле­дования этого процесса и управление им являются важным звеном в формировании свойств цементного композиционного ма­териала.

Прочность и плотность - одни из важ­нейших физико-механических характерис­тик композита, поэтому возникает необхо­димость исследования этой характеристи­ки с учетом наличия на поверхности «ВСМ» межфазного слоя. Толщина этого слоя по­зволяет оценить интенсивность взаимодей­ствия поверхности волокна с цементной матрицей.

ООО «Лаборатория по контролю ка­чества строительных материалов и кон­струкций в мостостроении» совместно с ООО «Си Айрлайд» проведены подборы составов бетонов с применением «ВСМ» и оценивалось действие волокна на из­менение свойств морозостойкости. Бе­тонные смеси изготавливались с подвиж­ностью от П1 до П4. Испытания проводи­лись в лабораторных и производствен­ных условиях без применения воздухововлекающих добавок. Однако показате­ли качеств бетонов с волокном по трещиностойкости, морозостойкости и водо­непроницаемости превысили заданные проектом.

Достоинством рассматриваемой моди­фицирующей добавки с функцией армиро­вания цементного камня является представ­ленное в ней комплексное решение при­кладных вопросов, связанных с созданием строительных композитов с высокими экс­плуатационными свойствами.

Исследование модифицированной си­стемы с использованием «ВСМ» устанав­ливает связь между параметрами диспер­гирования армирующих компонентов в объеме цементного камня и строением его фазовых составляющих под воздей­ствием модифицирующей составляющей поверхности волокна, позволяющих в це­лом предопределить условия наиболее эффективной работы композита при его нагружении, и снижением его дифферен­цированной пористости.

ООО «Си Айрлайд» 454077, г. Челябинск, Бродокалмакский тракт, 6а, тел.: (351) 211-0-300, доб. 161, 162, факс: (351) 211-0-300, доб. 101, vsm@airlaid.ru, www.volokno.su


Источник информации: издание "Технологии бетонов"


Возврат к списку

Для того чтобы оставить комментарий, Вам необходимо авторизоваться.
3.151506268340

Реклама на портале


Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Некоммерческое партнерство "Союз Производителей Бетона",2003-2011
Все права защищены. Публикация информации с сайта без активной гиперссылки на www.concrete-union.ru и согласования с руководством запрещена
Адрес электронной почты info@concrete-union.ru
Размещение рекламы на портале НП "Союз Производителей Бетона"