Модифицированный бетон на основе активированного метакаолина с повышенными эксплуатационными свойствами для конструкций тоннелей

Введение. В связи с постоянно растущими требованиями к качеству и надежности бетонных конструкций для строительства тоннелей ставится задача разработки модифицированных бетонов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Материалы и методы. В данном исследовании рассматриваются вопросы, связанные с модификацией состава тяжелого бетона комплексной химической добавкой, включающей в своем составе суперпластификатор Sunbo PC-1021, водорастворимую полимерную добавку Полидон-А совместно с активированным метакаолином. Установлено, что процесс действия химической активации частиц метакаолина изучен недостаточно. В связи с этим представленные исследования, заключающиеся в поиске решений повышения эксплуатационных характеристик за счет процесса его предварительной обработки щелочной средой pH=10 совместно с микроармирующим компонентом (волластонит) являются актуальными.

Результаты. Установлено положительное влияние комплексного модифицирования на свойства тяжелого бетона путем уменьшения содержания вяжущего (цемента) и замены его метакаолином, предварительно активированным щелочной средой с pH=10 с модификатором и волластонитом, позволяющее улучшить прочностные и гидрофизические характеристики: прочность на сжатие в возрасте 28 сут составила 68,6 МПа в сравнении с контрольным составом – 39,4 МПа; водопоглощение – 2,4%; марка по водонепроницаемости – W14.

Заключение. Решение проблемы получения эффективного бетона для конструкций тоннелей с улучшенными эксплуатационными свойствами может быть осуществлено за счет модифицирования вяжущего в составе с активированным метакаолином совместно с комплексным модификатором смеси (ПЦ + 5% МТКакт + 0,4% СП + 0,3% Полидон-А + 2% волластонит). Предлагаемый состав дает возможность изготавливать в производственных условиях железобетонные конструкции для тоннелей с заданными характеристиками, эксплуатирующиеся в условиях повышенной нагрузки и агрессивной среды.

1. Орешкин Д.В. Проблемы строительного материаловедения и производства строительных материалов // Строительные материалы. 2010. № 11. С. 6–8.

2. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Чи лин И.А., Дондуков В.Г., Селютин Н. Модифицированные бетоны: реальность и перспективы // Вестник НИЦ. Строительство. 2024. № 1 (40). С. 92–104. DOI: https://doi.org/10.37538/2224-9494-2024-1(40)-92-104. EDN: NIYJLR

3. Крутских А.В., Петропавловская В.Б., Петропавловский К.С., Новиченкова Т.Б. Модифицированные цементные бетоны с дискретным армированием // Строительство и реконструкция. 2023. № 3 (107). С. 131–139. DOI: https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-107-3-131-139

4. Петропавловская В.Б., Завадько М.Ю., Новиченкова Т.Б., Петропавловский К.С., Бурья нов А.Ф. Перспективы применения переработанных топливных золошлаковых отходов гидроудаления в сухих строительных смесях. Часть 1 // Строительные материалы. 2023. № 4. С. 73–79. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-812-4-73-79

5. Величко Е.Г., Шумилина Ю.С. К проблеме формирования дисперсного состава и свойств высокопрочного бетона // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. Вып. 2. С. 235–243. DOI: https://doi.org/10.22227/1997-0935.2020.2.235-243

6. Филимонова Ю.С., Величко Е.Г. Исследование комплексной модификации тяжелого бетона // Строительство и реконструкция. 2021. №4 (96). С.107–109. DOI: https://doi.org/10.33979/2073-7416-2021-96-4-107-112

7. Ткач Е.В., Темирканов Р.И. Улучшение физико-механических свойства модифицированного бетона на основе применения химически активированного микрокремнезема с микроармирующим волокном // Строительство и реконструкция. 2020. №2 (88). С. 123–135. DOI: https://doi.org/10.33979/2073-7416-2020-88-2-123-135

8. Шулдяков К.В., Крамар Л.Я., Трофи мов Б.Я., Мамаев Н.А. Влияние добавки «микрокремнезем-поликарбоксилатный суперпластификатор – 2 на гидратацию цемента, структуру и свойства цементного камня // Цемент и его применение. 2013. № 2. С. 114–118.

9. Урханова Л.А., Лхасаранов С.А., Ива нов А.А. Оптимизация состава гидротехнического бетона с применением композиционных вяжущих // Техника и технология силикатов. 2023. Т. 30, № 4. С. 350–356.

10. Александрова О.В., Нгуен Д.В.К., Булга ков Б.И., Петропавловская В.Б. Влияние кварцевого порошка и минеральных добавок на свойства высокопрочных бетонов // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. 2020. № 3. С. 7–15. DOI: https://doi.org/10.25686/2542-114X.2020.3.7

11. Урханова Л.А., Иванов А.А., Лхасара нов С.А. Исследование влияния тонкодисперсных добавок на свойства композиционных вяжущих для гидротехнического бетона // Вестник ВСГУТУ. 2023. №2 (89). С. 80–89.

12. Урханова Л.А., Лхасаранов С.А., Данза нов Д.В. Синтез ультрадисперсной добавки, полученной при гидролизе портландцемента, для модификации цементного камня // Цемент и его применение. 2022. № 4. С.52–56.

13. Томилов А.П. Электрохимическая активация – новое направление прикладной электрохимии // Жизнь и безопасность. 2002. № 3. С. 302–307.

14. Massana, J., Reyes, E., Bernal, J., Leon, N., Sanchez-Espinosa, E. Influence of nano- and microsilica additions on the durability of a high-performance self-compacting concrete // Construction and Building Materials. 2018. №. 165. P. 93-103.

15. Larbi J.A., Bijen J.M. Effect of water-cement ratio, quantity and fineness of sand on the evolution of lime in set portland cement systems // Cement and Concrete Research. 1990. Vol. 20. №5. P.783-794.

16. Roberts L.R., Grace W.R. Microsilica in concrete // Materials Science of Concrete. 1989. №3. P.197-222.