Деформации высокопрочных легких бетонов на полых микросферах и способ их снижения

Представлены результаты исследования деформационных свойств высокопрочных легких бетонов на полых микросферах. Предложена методика повышения трещиностойкости высокопрочных легких бетонов на алюмосиликатных микросферах, заключающаяся в создании на поверхности полого заполнителя активной железисто-кремнеземистой оболочки, вступающей во взаимодействие с основными компонентами и продуктами гидратации цемента, упрочняя границу раздела фаз. Показано, что полые микросферы являются перспективным заполнителем для получения легких бетонов с повышенными эксплуатационными свойствами. Установлено, что коэффициент трещиностойкости таких бетонов, оцениваемый по отношению предела прочности при изгибе к пределу прочности при сжатии, сопоставим с показателем мелкозернистых высокопрочных тяжелых бетонов и составляет более 0,1. Модифицирование поверхности полых микросфер наноразмерным модификатором на основе коллоидных растворов гидроксида железа и кремниевой кислоты для увеличения адгезии на границе раздела фаз приводит к снижению продольных и поперечных деформаций высокопрочных легких бетонов на 7–12% и 8,5–16,5% соответственно. Модуль упругости наномодифицированного высокопрочного легкого бетона составляет 6–8,5 ГПа, а коэффициент Пуассона – 0,08–0,14. Интенсивность трещинообразования высокопрочного легкого бетона при воздействии усадочных напряжений снижается на 56,9% при использовании полых микросфер, аппретированных активным наномодификатором.

А.С. ИНОЗЕМЦЕВ, канд. техн. наук
Е.В. КОРОЛЕВ, д-р техн. наук, директор Научно-образовательного центра «Наноматериалы и нанотехнологии»

Московский государственный строительный университет (129337, Москва, Ярославское ш., 26)

1. Wilson H.S., Malhotra V.M. Development of high strength lightweight concrete for structural applications // International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete. 1988. Vol. 10. Iss. 2, pp. 79–90.
2. Kılıç A., Atiş  C.D., Yaşar E., Özcan F. High-strength lightweight concrete made with scoria aggregate containing mineral admixtures // Cement and Concrete Research. 2003. Vol. 33, Iss. 10, pp. 1595–1599.
3. Costa H., Juґlio E., Lourenзo J. New approach for shrinkage prediction of high-strength lightweight aggregate concrete // Construction and Building Materials. 2012. Vol. 35, pp. 84–91.
4. Korolev E.V., Smirnov V.A. Using particle systems to model the building materials // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 746, pp. 277–280.
5. Tany1ld1z1 H. Post-fire behavior of structural lightweight concrete designed by Taguchi method // Construction and Building Materials. 2014. Vol. 68, pp. 565–571.
6. Ming Kun Y.M., Bin M.H., Chin A.B., Chian Y.M. Effects of heat treatment on oil palm shell coarse aggregates for high strength lightweight concrete // Materials & Design. 2014. Vol. 54, pp. 702–707.
7. Daniel M., Franco Z., lvaro P., Mauricio L. High strength lightweight concrete (HSLC): Challenges when moving from the laboratory to the field // Construction and Building Materials. 2014. Vol. 56, pp. 44–52.
8. Kockal N.U., Ozturan T. Strength and elastic properties of structural lightweight concretes // Materials & Design. 2011. Vol. 32 (4), pp. 2396–2403.
9. Sajedi F., Shafigh P. High-strength lightweight concrete using leca, silica fume, and limestone // Arabian Journal for Science and Engineering. 2012. Vol. 37. No. 7, pp. 1885–1893.
10. Иноземцев А.С., Королев Е.В. Полые микросферы – эффективный заполнитель для высокопрочных легких бетонов // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 10. С. 80–83.
11. Орешкин Д.В., Семенов В.С., Розовская Т.А. Облегченные тампонажные растворы с противоморозными добавками для условий многолетнемерзлых пород // Нефтяное хозяйство. 2014. № 4. С. 42–45.
12. Орешкин Д.В. Эффективные облегченные тампонажные растворы для условий аномально низких пластовых давлений и многолетнемерзлых пород // Нефтяное хозяйство. 2008. № 1. С. 50–53.
13. Semenov V., Rozovskaya T., Oreshkin D. Properties of the dry masonry mixtures with hollow ceramics microspheres // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 860–863, pp. 1244–1247.
14. Пономарев А.Н. Высококачественные бетоны. Анализ возможностей и практика использования методов нанотехнологии // Инженерно-строительный журнал. 2009. № 6. С. 25–33.
15. Inozemtcev A.S. High-strength lightweight concrete mixtures based on hollow microspheres: technological features and industrial experience of preparation // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 71 (1). http://iopscience.iop.org/1757-899X/71/1/012028 Open access.
16. Иноземцев А.С. Средняя плотность и пористость высокопрочных легких бетонов // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 7 (51). С. 31–37.
17. Лещинский М.Ю. Испытание бетонов. М.: Стройиздат, 1980. 360 с.
18. Шейкин А.Е. О структуре и трещиностойкости бетонов // Бетон и железобетон. 1972. № 10. С. 18–20.
19. Гришина А.Н., Королев Е.В. Эффективная наноразмерная добавка, повышающая устойчивость пен для пенобетонов // Вестник МГСУ. 2012. № 10. С. 159–165.
20. Иноземцев А.С., Королев Е.В. Структурообразование и свойства конструкционных высокопрочных легких бетонов с применением наномодификатора BisNanoActivus // Строительные материалы. 2014. № 1–2. С. 33–37.