Одним из эффективных направлений улучшения свойств бетона считается обработка их полимерами.

Модификацию бетона осуществляют следующими приемами: введение полимеров в бетонную смесь при перемешивании, пропитка полимерами готовых бетонных изделий, нанесение полимерных покрытий на бетонные поверхности, введение полимерных волокон и заполнителей.

Общая пористость тяжелого плотного бетона колеблется в пределах от 6 до 20%.

Бетоны, модифицированные полимерами, характеризуются:

а) повышением прочности при всех видах механических загрязнений, но особенно при растяжении.

б) улучшением деформативных характеристик (уменьшается жесткость бетона)

в) повышением сопротивления динамическим воздействиям

г) повышением химической стойкости, водостойкости, водонепроницаемости

д) уменьшением истираемости

е) повышением адгезии

БЕТОНЫ НА ОСНОВЕ ВНВ (ВЯЖУЩЕГО НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ)

Такие бетоны характеризуются высокой морозостойкостью и трещиностойкостью; водопоглощение их ниже, чем у обычных бетонов в 2,0-2,5 раза, а деформация усадки и ползучести - на 10-20%.

Водопотребность бетонных смесей на основе ВНВ на 35-50% ниже, чем у бетонных смесей на основе исходного портландцемента, и определяется, в первую очередь, водопотребностью вяжущего в цементном тесте. Бетонные смеси ВНВ-50 и ВНВ-100 характеризуются повышенной чувствительностью к изменению расхода воды тем большей, чем больше расход вяжущего.

Формовочные свойства бетонных смесей характеризуются повышенной вязкостью в состоянии покоя и значительным тиксотропным разжижением при механических воздействиях, предопределяющих высокую степень их уплотнения и низкие энергозатраты при их формовании.

Кинетика твердения бетонов на основе ВНВ существенно отличается от характера нарастания прочности бетона из изопластических смесей с суперпластификатором С-3, изготовленных по традиционной технологии. Кинетика характеризуется интенсивным набором прочности в течение нескольких часов. В возрасте 16 ч нормального твердения бетоны на основе ВНВ имеют кубиковую прочность 25 МПа, в возрасте 1 суток - 60 МПа. Оптимальным условием твердения бетонов на основе ВНВ-100 является естественный режим хранения. Для бетонов на основе ВНВ-50, кроме естественного хранения, обеспечивающего отпускную прочность порядка 15-20 МПа в возрасте 1 суток, может быть применена тепловлажностная обработка при температуре изотермической выдержки +60°С. Для бетонов на основе ВНВ-30 при заводском изготовлении обязательна термообработка по существующим режимам.

С применением ВНВ-100 удается получить особопрочные легкие и особотяжелые бетоны, однако важная роль при этом принадлежит природе, прочности, плотности и геометрической форме заполнителей. Если на основе дробленого керамзитового гравия максимально достигаемая прочность бетона нормального твердения в возрасте 28 сут. при расходе ВНВ 480 кг/м3 составляет около 60 МПа при средней плотности 1750 кг/м3, то использование высокопрочного и высокоплотного габбро (в основном кубической формы) позволяет получать бетоны из подвижных смесей (ОК 4-6 см) прочностью более 150 МПа.

ВЫСОКОПРОЧНЫЕ БЕТОНЫ (КЛАССЫ, ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА, ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ, ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ)

Класс по прочности высокопрочного бетона по EN 206-1 «Бетоны» обозначается С70, С80, С100 (прочность цилиндров 100 МПа, прочность кубов 115 МПа).

Наряду с высокой прочностью высокопрочные бетоны имеют и другие качественные свойства, такие как высокая плотность, водонепроницаемость, морозостойкость. Этого можно добиться за счет увеличения требований к исходным материалам, а также к ряду показателей. В первую очередь это относится к В/Ц (не более 0,35-0,4). Заполнители, как мелкие, так и крупные, должны быть высокопрочными и иметь высокий модуль упругости.

Высокопрочный бетон обладает значительно меньшей пористостью по сравнению с рядовыми. Поэтому важное значение имеет сцепление между зернами заполнителя и цементным камнем.

Так как ВПБ получили свое развитие зарубежом, то в качестве вяжущего в зарубежной практике были опробованы все цементы согласно европейским стандартам.

Цементы (в соответствии с EN и ГОСТ 31108):

CEM I – базовый цемент (90-95 % портландцементный клинкер);

CEM II – Портландцемент (80-94%) с минеральными добавками (шлак, пуццолановая, зола-унос, микрокремнизем, известняк и др.);

CEM III – шлакопортландцемент (35-64 %);

CEM IV – пуццолановый цемент (65-79 %);

CEM V – композиционный цемент (40-78%).

Для ВПБ класс цемента должен быть не ниже 42,5.

Чтобы обеспечить высокую прочность, рекомендуется применять мелкий(не более 5 мм) базальтовый, габровый или гранитный щебень.

Крупный заполнитель – не более 16 мм (в РФ – 20 мм, так как у нас нет сита на 16 мм).

Необходимо ограничить содержание мелкодисперсных частиц с размером менее 0,125 мм и мелкодисперсного песка (до 0,5 мм). Их суммарное количество не должно превышать 3 %.

Обязательное условие – введение микронаполнителя (микрокремнизем, зола-унос, метакаолин, нанокремнизем и др.) для того, чтобы усилить сцепление между цементным камнем и зернами наполнителя, и введение пластификатора 3го поколения (гиперпластификаторы) на основе поликарбоксилатов.

ВЫСОКОПРОЧНЫЕ БЕТОНЫ (СОСТАВЫ, ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ)

Состав высокопрочного бетона (Германия) на 1 м³:

1) Цемент ЦЕМ 1 42,5 – 380 кг

2) Суспензия микрокремнизема – 60 кг

3) Зола-унос каменного угля – 60 кг

4) Заполнитель: - 1812 кг

песок 0/2 мм (30%)

щебень 2/8 мм (25%)

щебень 8/16 мм (45%)

5) вода – 89,8 кг

6) гиперпластификатор

7) замедлитель твердения

8) полипропиленовая фибра (чтобы увеличить огнейстокость)

При этом составе В/Т=0,277

Требования к материалам:

Для ВПБ класс цемента должен быть не ниже 42,5.

Чтобы обеспечить высокую прочность, рекомендуется применять мелкий(не более 5 мм) базальтовый, габровый или гранитный щебень.

Крупный заполнитель – не более 16 мм (в РФ – 20 мм, так как у нас нет сита на 16 мм).

Необходимо ограничить содержание мелкодисперсных частиц с размером менее 0,125 мм и мелкодисперсного песка (до 0,5 мм). Их суммарное количество не должно превышать 3 %.

Обязательное условие – введение микронаполнителя (микрокремнизем, зола-унос, метакаолин, нанокремнизем и др.) для того, чтобы усилить сцепление между цементным камнем и зернами наполнителя, и введение пластификатора 3го поколения (гиперпластификаторы) на основе поликарбоксилатов.

Применение ВПБ:

- высотное строительство, возведение мостов;
- непроницаемые для жидкостей резервуары/поверхности в установках для хранения, дозирования и транспортировки экологически опасных жидкостей;
- облицовка водоочистных установок;
- промышленные напольные покрытия;
- бетон для несгораемых сейфов.