К.В.ДЬЯКОВ, инж. (Южно-Уральский государственный ун-т), Особенности технологии приготовления магнезиального базальтофибробетона
Получение эффективных строительных конструкций, к которым сегодня предъявляются все более высокие требования, может быть достигнуто применением технологий, использующих композиционные материалы. Одним из перспективных конструкционных материалов являются дисперсно-армированные бетоны. Дисперсное армирование осуществляется волокнами-фибрами, равномерно рассредоточиваемыми в объеме бетонной матрицы.
Представителем класса дисперсно-армированных бетонов является магнезиальный базальто-фибробетон - композиционный материал, который получается при армировании магнезиальной цементно-песчаной матрицы базальтовым грубым волокном.
Магнезиальный цемент - каустический магнезиальный порошок, активно набирающий прочность при затворении его раствором хлористого магния. Поскольку затворение вяжущего производится раствором соли, приоритет отдан неметаллическим армирующим волокнам. Материалы на основе такого вяжущего обладают уникальными характеристиками: высокая конечная прочность (Ясж > 40 МПа, Яизг > 10 МПа), быстрый темп набора прочности (более 70 % от R28 в первые сутки твердения), высокая устойчивость к ударным и динамическим нагрузкам, износостойкость, беспыльность, устойчивость к воздействию кислот и щелочей, микроорганизмов и грибков, высокая пластичность растворных смесей, высокие диэлектрические свойства [2]. Технологии, использующие композиционные материалы на основе магнезиального вяжущего, могут найти широкое применение при строительстве, реконструкции, внутренней отделке зданий и сооружений различного назначения.
На кафедре «Технология строительного производства» Южно- Уральского государственного университета выполнен комплекс исследований по получению магнезиальных бетонов с заданными свойствами, разработана технология устройства полов на их основе, проводятся исследования в области технологии армирования магнезиальных бетонов базальтовым грубым волокном.
Как и в традиционно армированных структурах, упрочнение волокнами основывается на предположении, что материал бетонной матрицы передает волокнам приложенную нагрузку посредством касательных сил, действующих по поверхности раздела, и, если модуль волокна больше модуля матрицы, то основную долю приложенных напряжений воспринимают волокна, а общая прочность композиции пропорциональна их объемному содержанию [4,6].
Критической длиной волокна LKp называют минимальную длину волокон, при которой они разрушаются в композиционном материале (КМ). Величина L„_ зависит от прочности связи между матрицей и волокнами и от диаметра волокон. Как показывают расчеты, уже при L/LKp = 10 прочность композиционного материала с дискретными волокнами достигает 95% прочности материала с непрерывными волокнами [3,4].
Основными параметрами, влияющими на качество фибробетонной смеси наряду с физико-механическими свойствами матрицы и армирующих волокон, являются: равномерность распределения волокон в смеси, предельная концентрация их в смеси (максимальный процент армирования, который может быть достигнут), «комкуемость» волокон (свойство их скатываться в комки-гранулы) в процессе перемешивания [1, 4, 5. 6].
Процесс изготовления дисперсно-армированных бетонов состоит из трех основных технологических этапов: получение фибровой арматуры, приготовление фиброармированной бетонной смеси, укладка смеси в форму. При рассмотрении в литературе основных методов приготовления и укладки фибробетонных смесей, таких как: метод смешивания компонентов, метод виброэкструзии, метод напыления компонентов, метод контактного формования, метод вибропогружения волокна [1,6] основное внимание уделяется проблеме сле- живаемости волокон до введения в смеситель и скатывания волокон в комки-гранулы в процессе приготовления фибробетонной смеси.
Технологической особенностью базальтового грубого волокна является его хрупкость. В процессе перемешивания волокна не ком- куются, а интенсивно дробятся, поэтому основное внимание предлагается уделять сохранению длин волокон, обеспечивающих требуемые конструкционные свойства базальтофибробетона. А систему смеситель - растворная смесь предлагается рассматривать как «измельчитель» для волокна.
Таким образом, основной задачей технологии приготовления базальтофибробетонной смеси является обеспечение геометрических характеристик волокон, соответствующих максимальной прочности композиционного материала.А именно, доля волокон с длиной L = 10 /_кр должна быть максимальной.
В ходе экспериментов установлено, что на длину волокна оказывают влияние следующие факторы: вязкость растворной смеси, ее плотность, скорость перемешивания.
Для отслеживания качества базальтофибробетонной смеси и прогнозирования качества конструкций, ведется работа по выбору и обоснованию критерия, отражающего состояние волокон в смеси и непосредственно влияющего на физико-механические характеристики базальтофибробетона.
Бетон и железобетон, 2007 №3