Тема статьи возникла у нас благодаря одному из наших постоянных клиентов и его многолетнем опыте в сфере производства бетонных смесей. Сегодня мы подробно расскажем вам о влиянии тонкодисперсного мела на прочность и водонепроницаемость бетона. Но перед этим немного введения в тему.
Во множестве сегментов строительной индустрии важнейшей задачей является оптимизация затрат для производства сырьевых продуктов. Наиболее перспективным способом внедрения ресурсосберегающих технологий, которые позволяют повышать качество производимого цемента, является введение в его состав меловых добавок, влияющих на формирование его структуры и свойств. Поскольку цемент и его разновидности являются конечным продуктом и в тоже время исходным компонентом в производстве бетона, важно понимать, что его технические и эксплуатационные свойства должны строго соответствовать заявленным ГОСТ’ам. И именно благодаря заявленным техническим стандартам мы можем сделать вывод, что прочность бетона напрямую зависит от количества мела, который вводится взамен части песка и цемента. Так, например, добавление до 30% мела приводит к снижению прочности до 11%, но улучшает водонепроницаемость. Вводимый в состав цемента мел размером менее 150 мкм получили название микронаполнитель.
Микронаполнитель
По мнению ряда экспертов введение микронаполнителя в состав цемента оказывает благоприятное влияние на свойства бетона. Это связано с физическим эффектом, который проявляется благодаря мелким частицам имеющим более тонкий гранулометрический состав, а также с пуццолановой активностью при твердении цемента. В большинстве случаев предельная дозировка минеральной добавки (мела) составляет от 20% и выше от массы. При этом, чем выше удельная поверхность микронаполнителя, тем он эффективнее и тем меньше его требуется для достижения наибольшего эффекта повышения прочности бетона и снижения расхода цемента.
Свойства мела (микронаполнителя) определяются его вещественным составом, структурой, прочностью цементации зерен, особенностью текстуры и даже местом происхождения. Учитывая перечисленные факторы можно с уверенностью откинуть трудности связанные с сушкой и помолом мела, поскольку наиболее эффективными будут являться добавки, применение которых не потребует выполнения указанных операций. В нашем случае, при подготовке цемента, достаточно просто выбрать нужную марку мела.
Еще в 30-е годы прошлого столетия рассматривали возможности применения мела в качестве добавки к цементу! Введение мела в состав предусматривалось в объеме до 30 % после сушки, при температуре 1200 С и последующего измельчения. Считалось, что после проделанных операций мел будет выполняет функции «уплотнителя и адсорбента». На сегодняшний день доступно известно, что свойство цементных материалов во многом определяются химико-минералогическим составом, гранулометрическими характеристиками заполнителей, активностью минеральных добавок, водоцементным отношением и многими другими факторами.
И все-же, почему именно мел?
Существует множество мнений по поводу типов микронаполнителей для производства цемента. Кто-то делает акцент на природных минералах, кто-то на химических добавках. Но производственная практика показывает, что благодаря происхождению мела и его землисто – рыхлому строению, именно он способен качественно выполнять функцию микронаполнителя. Из-за слабой цементации частиц, высокой пористости, органогенной скрытокристаллической микроструктуры и однородности состава мел в бетоне будет состоять исключительно из мелких частиц, разительно отличаясь от основной массы частиц цемента, что позволит иметь удельную поверхность 10 тыс. см2/г и более. Таким образом можно сделать вывод, что тонкодисперсный мел, введенный взамен частиц цемента, положительно влияет на прочность бетона.
Основным механизмом повышения прочности будет являться уплотнение структуры бетона, при котором создаются условия для сближения частиц, образование контактных кристаллизационных мостов, а также переплетения гидратных фаз, имеющих различную структуру и геометрические размеры. Но также стоит учитывать фактор формирования прочности бетона, который влияет на его водонепроницаемость.
Водонепроницаемость бетона
Проведенные исследования показали, что изменение качественного состава бетона за счет введения 10-20 % мела ведет к повышению водонепроницаемости. При этом максимальные значения достигаются при 10 % содержания мела в составе. Еще одним способом увеличить показатель водонепроницаемости бетона является использование тонкодисперсного мела совместно с пластификаторами. Следует отметить, что у ряда таких марок бетона, содержащих 40-% мела, присутствуют более низкие показатели прочности, например марка 250, которая имеет классификацию W 6 и W 8 по водонепроницаемости из расчета расхода цемента 277 кг/м3. В ходе проведенных опытов было установлено, что прочность бетона без добавки мела меньше, чем у образцов, которые содержат добавки. Применение тонкодисперсного мела позволяет улучшить реологические характеристики бетона за счет увеличения цементно-песчаной матрицы, которая является главной составляющей. При этом увеличение доли тонкодисперсного мела будет способствовать повышению эффективности действия пластифицирующих добавок и пластификаторов.
Влияние мела на прочность бетона
Говоря о прочности бетона при изгибе важно отметить, что данный показатель при введении мела в состав, значительно меньше, чем показатели прочности при сжатии. При 10% добавки мела прочность при изгибе выше, а при 40% добавки сброс значения этого показателя варьируется в пределах 24%, в то время как прочность при сжатии, с учетом введения 40% добавки на 40% ниже. Также следует отметить характер разрушения бетона, которые были получены в процессе испытаний на изгиб и раскалывание. Образцы на чистом цементе разрушались в основном по цементному камню, в то время как другие образцы, содержащие в составе мел, разрушались по зернам заполнителя, что является свидетельством повышенного сцепления цементного камня с заполнителем.
Вывод
Оптимальное количество мела в бетоне, зависит от требований по прочности и долговечности, предъявляемых к конструкциям из бетона, содержащего мел. Опыт крупнейших строительных компаний по производству бетона доказывает, что введение в состав бетонной смеси мела в пределах до 25% положительно влияет на прочностные характеристики. А применение мела в качестве добавки совместно с пластификатором усиливает его положительное действие. Повышенные показатели водонепроницаемости обеспечивают снижение степени воздействия на бетон агрессивных влажных сред. Учитывая, что вяжущий компонент бетона обладает стойкостью в сульфатных и магнезиальных агрессивных жидких средах, можно рекомендовать такой бетон для конструкций, в которых определяющим фактором является водонепроницаемость.
0