Высокопрочный легкий фибробетон

Высокопрочный легкий фибробетон

Реферат

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при возведении сооружений специального назначения.

Наиболее близким по технической сущности является состав высокоэффективных реакционно-порошковых высокопрочных и сверхпрочных бетонов и фибробетонов (Патент RU 2012113330 А, опубликовано 10.10.2013), включающих портландцемент (серый или белый) марки не ниже ПЦ 500 Д0 - 30,9…34%; суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира - 0,2…0,5%; микрокремнезем - 3,2…6,8%; молотый кварцевый песок (микрокварц) или каменная мука - 12,3…17,2%; тонкозернистый кварцевый песок - 41,5…53,4%; фибра стальная металлокорд 1,5…5,0% по объему бетона; фибра базальтовая и углеродные волокна 0,2…3,0% по объему бетона; вода - В/Т=0,12…0,95.

Недостатком такого бетона является высокая средняя плотность, в многоэтажном строительстве повышает требования по прочности и трещиностойкости к конструкциям первых этажей. Кроме того, ограничивается изделиями небольшого объема по причине сложности производства и монтажа массивных и многотоннажных конструкций из такого бетона.

Цель изобретения - получение легкого бетона высокой прочности с повышенными показателями деформативных свойств.

Высокопрочный легкий фибробетон, полученный из смеси, содержащей цемент, микрокремнезем со средним размером частиц 0,01…1 мкм, каменную муку, продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м²/кг, гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, базальтовое и/или полипропиленовое волокно и воду, и отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель - микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент	34,5…52,7
Микрокремнезем	7,0…13,65
Указанная каменная мука	1,5…11,9
Указанный кварцевый песок	5,1…31,3
Микросферы	4,3…19,2
Указанный гиперпластификатор	0,3…0,48
Указанное волокно	0,3…1,5
Вода	остальное

Для приготовления фибробетона использовали портландцемент, например, марки М-500 Д0 по ГОСТ 31108-2003. Минеральная часть, в состав которой входит кварцевый песок фракционированный (фр. 0,16…0,63 мм), соответствующий ГОСТ 8739-93, каменная мука - продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м²/кг и микрокремнезем, обеспечивает заполнение межзерновых пустот наполнителя, образуя плотную структуру.

В качестве наполнителя используются стеклянные или алюмосиликатные полные микросферы, индивидуальные свойства которых обеспечивают снижение средней плотности при обеспечении высокой прочности высокопрочного легкого фибробетона.

Для снижения величины продольных и поперечных деформаций при осевом нагружении используется дисперсно-армирующая добавка, представляющая собой базальтовые или полипропиленовые волокна. Введение базальтовой фибры способствует повышению стойкости к образованию и распространению трещин. Кроме того, наличие более крупной по отношению к наполнителю (микросферам) минеральной составляющей - кварцевого песка фр. 0,16-0,63, обладающей большей прочностью и модулем упругости, обуславливается дополнительным влиянием на повышение способности фибробетона сопротивляться трещинообразованию и повышение модуля упругости и коэффициенту Пуансона.

Применение поликарбоксилатного гиперпластификатора типа «Melflux 1641F», «Melflux 2651F», «Sika Viscocrete 5 new» или «Одолит-Т» позволяет увеличить подвижность и снизить водопотребность бетонной смеси.

Высокопрочный легкий фибробетон готовят следующим образом. Предварительно перемешивают портландцемент, каменную муку и микрокремнезем с микросферами для образования равномерного слоя на их поверхности. Компоненты загружают в смеситель, добавляют дисперсно-армирующую добавку, перемешивают и вводят растворенный в воде гиперпластификатор, перемешивая до получения однородной смеси, после чего добавляют фракционированный песок и перемешивают в соответствии с EN 196-1-ASTM С305. Из полученной смеси изготавливают образцы для испытаний: балочки размером 40×40×160 мм, кубы 70×70×70 мм и призмы 70×70×280 мм.

Испытания проводятся по следующим методикам:

- ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы для определения плотности;

- ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы для определения прочности по контрольным образцам;

- ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона.

Составы предлагаемого легкого фибробетона приведены в таблице 1, а его физико-механические и деформативные свойства - в таблице 2.

Таблица 2
Показатель	Состав	Прототип
1	2	3	4	5	6	7
Средняя плотность рср, т/м3	1,40	1,32	1,43	1,49	1,28	1,35	1,79	2,34
Предел прочности при изгибе Rизг, МПа	3,9	3,9	4,1	5,5	3,2	4,4	7,6	14,3
Предел прочности при сжатии Rсж, МПа	46,1	45,2	47,9	59,9	39,3	57,1	63,8	104,5
Удельная прочность Rуд, МПа	32,9	34,2	33,5	40,1	30,7	42,3	35,7	44,5
Модуль упругости Е, ГПа	6,48	5,77	6,99	8,08	5,51	5,85	-	4,6
Коэффициент Пуассона µ	0,134	0,128	0,135	0,109	0,140	0,13		0,26
Коэффициент трещиностойокости kтр	0,086	0,087	0,086	0,092	0,083	0,086	0,120	0,137

Примечания. Удельная прочность, рассчитывается по формуле R_уд=R_сж/Р_отн, где R_сж - предел прочности при сжатии, МПа, P_отн - относительная плотность; коэффициент трещиностойкости - отношение предела прочности при изгибе к пределу прочности при сжатии.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый высокопрочный легкий фибробетон обладает высокими показателями прочностных и деформативных свойств, соотносимыми со значениями для тяжелого бетонов, но при этом обладает меньшей на 23,5…45,3% средней плотностью.

Высокопрочный легкий фибробетон, полученный из смеси, содержащей цемент, микрокремнезем со средним размером частиц 0,01…1 мкм, каменную муку, продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м²/кг, кварцевый песок фракции 0,16…0,63 мм, гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, базальтовое и/или полипропиленовое волокно и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент	34,5…52,7
Микрокремнезем	7,0…13,65
Указанная каменная мука	1,5…11,9
Указанный кварцевый песок	5,1…31,3
Микросферы	4,3…19,2
Указанный гиперпластификатор	0,3...0,48
Указанное волокно	0,3…1,5
Вода	остальное