FEATURES OF THE STRUCTURE OF NEW GENERATION CONCRETE WITH THE USAGE OF ARTIFICIALLY-PRODUCED MATERIALS

<jats:p><jats:bold><jats:underline>Introduction. </jats:underline></jats:bold><jats:underline>The important national economic task is to provide the modern construction industry with high-strength and effective materials made using new technological approaches and artificiallyproduced materials. These materials differ from the usual one by high content of cement stone, smaller grain size, multicomponent composition, increased specific surface of the filler. Therefore, the research of such problem would be always relevant according to the constant growth of requirements for the building materials and structures quality.<jats:bold /></jats:underline></jats:p><jats:p><jats:bold><jats:underline>Materials and methods. </jats:underline></jats:bold><jats:underline>Experimental studies were conducted in the laboratories of the Department of Construction Materials, Products and Structures. The literary sources’ analysis was made in the scientific and technical library of the Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov. At the same time, standard test procedures and the provisions of the operating instructions for individual devices and equipment were used in the research.<jats:bold /></jats:underline></jats:p><jats:p><jats:bold><jats:underline>Discussion and conclusions. </jats:underline></jats:bold><jats:underline>As a result, the models of structure formation in high-strength hardening compositions, in which the principle of structure optimization consisting in creation of the high degree ordering of its constituent elements and tumors, as well as in increasing the adhesion of cement stone particles, are implemented. In addition, the usage of artificially-produced materials and organic additives produces the possibility of reducing the consumption of raw materials and consumption of energy and resources. The mechanism and principles of structure formation management are intensively studied and would be explained later on the basis of synergetic concepts.<jats:bold /></jats:underline></jats:p>

section_name: РАЗДЕЛ III. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

section_content: Разработка и применение бетонов нового поколения (БНП), которые значительно отличаются от рядовых повышенным содержанием цемента, меньшей крупностью частиц, многокомпонентностью состава, а также повышенной дисперсностью заполнителя, достаточно актуальны [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Появление таких бетонов открыло новую эру в строительстве благодаря их уникальным свойствам, а именно: высокой прочности и коррозионной стойкости, водонепроницаемости и морозостойкости, регулируемой деформативности,что позволило реализовать достаточно сложные строительные проекты [7, 8, 9, 10, 11]. 

Важным в этом плане является новое научное направление геоника, являющееся теоретической основой для создания высококачественных композитов. Это направление базируется на использовании результатов исследований геологических процессов в толще горных пород при создании строительных материалов будущего [12]. Благодаря геонике стало возможным разработать систему проектирования БНП с применением сырья специально подготовленного геологическими процессами. 

Изучение процессов структурообразования композитов с техногенными компонентами создает предпосылки к активизации работ по оптимизации составов высокопрочных материалов за счет подбора правильного соотношения новых техногенных продуктов 1. Это позволит существенно снизить материальные и энергетические затраты при производстве высокопрочных композиций. Вместе с тем механизмы формирования структуры высокопрочного бетона с органоминеральными комплексными добавками и техногенными компонентами остаются малоизученными. В связи с этим более глубокие исследования в данном направлении являются актуальными [13, 14].
section_name: ВВЕДЕНИЕ

section_content: Применение современных добавок, таких как гиперпластификатор карбоксилатный MF 1641, французский гиперпластификатор PREMIA 360 при его модификации водорастворимыми продуктами углерода («Астраленам С») и других, оказывает положительное влияние на образование структуры бетонов нового поколения. В настоящее время известен БНП класса В100-125 [15], в связи с этим актуальным является исследование условий структурообразования высокопрочного композита многокомпонентного состава 2. Многокомпонентность состава бетонов нового поколения дает свои результаты, число компонентов в составе может быть различным (5-6 и более). Также большое значение имеет качество применяемых компонентов, заполнителей и наполнителей: гранулометрический состав, удельная поверхность частиц, пустотность, качество поверхности, прочность и т. д. 

При повышении целесообразности производства БНП необходимо учитывать достаточно важный фактор-создание методов оптимизации структуры, способствующей получению высокой степени упорядоченности составляющих ее элементов, изготовление композиционных вяжущих веществ, в состав которых входит техногенное сырье 3. 

Несмотря на все выше перечисленные положительные характеристики бетонов нового поколения 4
section_name: МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ

section_content: ных композиций 5, не снижая при этом высоких строительно-технических и эстетических показателей. Комплексные добавки являются перспективными применительно к высокопрочным и высококачественным мелкозернистым бетонам, которые вводятся в состав в виде водных растворов, порошков и эмульсий [16, 17, 18].
section_name: РАЗДЕЛ III. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

section_content: Твердеющие системы порошковых бетонов с техногенными компонентами позволяют получить прочность до 80…100 МПа, это объясняется уплотнением структуры искусственного камня. 

Уплотнение и упрочнение структуры обусловлено ростом кристаллической фазы и замещением ими водных контактов между отдельными фазами новообразований (рисунок). 

Твердый каркас у всех образцов БНП состоит из отдельных частиц компонентов техногенного происхождения различной удельной поверхности с ярко выраженной контактной зоной с новообразованиями. При большем увеличении можно заметить, что эти частицы почти полностью покрыты продуктами гидратации, так как зерна техногенного сырья являются подложками для формирования новообразований, следствием чего является обилие глобул, сросшихся с их поверхностью. Кроме того, входящий в состав микрокремнезем выступает в качестве центров кристаллизации при гидратации, а более крупные частицы порошкового вяжущего играют роль микронаполнителя, снижая возможность усадочных деформаций, улучшая эксплуатационные характеристики композита. Кроме того, присутствие микрокремнезема (отход производства ферросилиция), алюмосодержащей добавки, отсева дробления кварцитопесчаника позволяет значительно повысить основные строительно-технические и эксплуатационные свойства бетона и строительных изделий, не уменьшая их конструктивной жесткости, устойчивости и долговечности (таблица). Данная цель была достигнута путем уплотнения структуры, уменьшения пор и микротрещин. 

Гелеобразная фаза выступает в качестве пластичной матрицы, объединяющей отдельные кристаллические сростки в единый каркас (рисунок, справа). Ввод микрокременезема в совокупности с глиноземистым цементом дает прирост конечной прочности при сжатии образцов кубов до 30…40%. Частицы микрокремнезема вступают в реакцию с гидроокси- Изучение микрофотографий твердеющих композиций показало следующее:
section_name: РЕЗУЛЬТАТЫ

section_content: • микроструктура цементного камня, полученного при совместном помоле, обладает большей однородностью, чем при раздельном помоле компонентов;

• в микроструктуре цементного камня наблюдается прорастание игольчатых кристал-лов, пронизывающих объем структуры материала;

• наблюдается присутствие плотных новообразований вблизи зерен наполнителя. 

К нормативному сроку твердения микроструктура бетона нового поколения отличается упорядоченностью зернистой составляющей и повышенной плотностью. 

На рисунке показана плотная структура БНП, характеризующаяся практически полным отсутствием пор и микротрещин. Этого можно добиться за счет корректирования состава твердеющей композиции, введения необходимого количества тонкодисперсных техногенных компонентов, их плотнейшей упаковки и самоуплотняющего эффекта твердения. Возрастание плотности структуры наблюдалось с нарастающим эффектом в течение времени твердения. Этим предопределяется получение высокопрочного бетона с высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками. В конце периода твердения, в тот момент, когда искусственный камень достигает своей наивысшей плотности, а следовательно, и динамических характеристик, заканчивается активный процесс связывания портландита. Через 28 сут твердения высокая прочность порошкового бетона с мелкодисперсным заполнителем объясняется высокой степенью упорядоченности зернистой структуры.
section_name: Рисунок -Микроструктура высокопрочного бетона нового поколения

section_content: Таким образом, сущность модели управления структурообразованием в высокопроч-ТАБЛИЦА Показатели строительно-технических свойств бетона
section_name: ЗАКЛЮЧЕНИЕ

section_name: INFORMATION ABOUT THE AUTHORS