Магнезиальные бетоны и растворы в современном строительстве

Строительные науки

УДК: 660. 97

А.В. Киянец, К.В. Дьяков, С.Г. Головнев

Магнезиальные бетоны и растворы в современном строительстве

Аннотация

Статья посвящена применению магнезиальныхбетонов и растворов, атакже вопросам развития строительных технологий на основе бетонов и растворов.

Kiyanez A.V., Djakov K.V., Golovnev S. G. Magnesial concrete and solutions in modern construction. The article is devot to application magnesia! concrete and solutions, and also to questions of development of building technologies on the basis of concrete and solutions.

Головнев

Станислав Георгиевич

д-ртехн. наук, профессор ЮурГУ, чл.-корр. РААСН

Киянец

Александр

Валерьевич

канд. техн. наук, ЮУрГУ

Дьяков

Кирилл

Владиславович

канд. техн. наук, ЮУрГУ

Развитие строительного комплекса в нашей стране неразрывно связано с внедрением новых технологий, позволяющих повысить качество и безопасность возводимых объектов, ускорить темпы строительства и снизить затраты материально-технических ресурсов.

Решением вопроса является применение новых материалов, обладающих повышенными по сравнению с традиционными физикомеханическими и технологическими характеристиками. К таким материалам смело можно отнести магнезиальное вяжущее.

Этот материал был открыт еще в позапрошлом веке французским инженером Ж. Со-релем, за что и получил свое второе название - «цемент Сореля». Магнезиальное вяжущее и материалы на его основе привлекали строителей своими уникальными свойствами: высокой прочностью, быстрым твердением, возможностью использовать различные виды заполнителей, безвредностью для здоровья людей и т.д. Отдельно необходимо выделить экономическую целесообразность применения магнезиального вяжущего, т.к. оно получается путем низкотемпературного обжига при 9500С в течение 1,5 часов, что значительно его удешевляет по сравнению с широко распространенным портландцементом и делает более безопасным для окружающей среды.

Сдерживающими факторами для распространения этого вида вяжущего служили его невысокая водостойкость, непостоянство прочностных свойств во времени, а также невозможность применения металлической арматуры из-за использования в качестве затворителя водного раствора хлористого

магния. Развитие строительных технологий на основе магнезиального вяжущего связано с исследованиями, направленными на улучшение его физико-механических характеристик, а также с решением вышеназванных проблем.

Часть исследователей идут по пути автоклавной обработки изделий, что позволяет значительно повысить водостойкость и долговечность материалов. Например, австрийская фирма «НегакШ» занимается производством теплоизоляционных материалов на основе магнезиального вяжущего и древесной шерсти. Однако такой способ производства несет много затрат и не позволяет полностью использовать уникальные свойства материала. Значительно выгоднее приготавливать и укладывать магнезиальные смеси непосредственно на объекте.

Поэтому наиболее эффективным решением является управление свойствами магнезиальных бетонов и раствором при помощи минеральных добавок, регулированием температурных режимов твердения (в зимних условиях работ), подбора составов и армирования.

Как показали исследования, наиболее эффективным способом повышения водостойкости и долговечности магнезиального камня является введение комплекса из модифицирующей активной минеральной добавки (доменный шлак, зола, микрокремнезем) и природных гидросиликатов магния [2]. Учитывая это, были подобраны составы бетонов со следующими свойствами: прочность на сжатие до 100 МПа, прочность в первые сутки твердения до 70% от 28-суточной, коэффициент во-

20

10

1

2

3

-10 -5 о

Температура выдерживания, С°

И„,МПа

40

30 20 10

-10 -5 0

Температура выдерживания, С°

і 6>

1

2 3

*-

И,.,МПа 40

30 20 10

-10

і В )

1

2 3

-5 О

Температура выдерживания,

эисунок1. Прочность магнезиального раствора на 28-е сутки, взависимости отсостава и температуры выдерживания а-составсЦ:П =1:1;б-составсЦ:П=1:2;в-составсЦ:П=1:3; 1,2,3- плотностьзатворителя 1,15г/см3; 1,20г/см3; 1,25г/см3 соответственно

достойкости до 0,95, истираемость менее 0,25 г/см2, что характеризует такие бетоны как быстротвердею-щие и высокопрочные.

Не менее важной проблемой, чем водостойкость, является характер твердения материала при воздействии отрицательных температур наружного воздуха, что является наиболее актуальным для монолитного строительства в России с ее продолжительным зимним периодом. Использование в качестве затворителя водного раствора хлористого магния позволяло утверждать, что магнезиальный бетон не замерзнет при отрицательных температурах, но оставался неопределенным характер и сама возможность набора прочности. Проведенные в Южно-Уральском государственном университете исследования [1] убедительно доказывают, что магнезиальное вяжущее может твердеть при отрицательных температурах до -10° С (рисунок 1) с достаточно высокой скоростью набора прочности, позволяющей не применять дополнительные ме-

тоды ускорения твердения бетона, которые применяются при зимнем монолитном строительстве.

Кроме этого, определенные режимы воздействия отрицательных и знакопеременных температур способствуют набору более высокой прочности по сравнению с аналогами, твердеющими в нормальных условиях.

Одним из перспективных направлений по повышению прочностных характеристик магнезиальных бетонов и растворов является фибровое армирование изделий и конструкций базальтовым волокном. Такое решение обусловлено несколькими причинами: невозможностью применения металлической арматуры из-за использования хлористого магния, эффектом пространственной работы фибры при ее дисперсном распределении в материале, а также технологическими характеристиками базальтового волокна [3].

На сегодняшний день удалось разработать составы и способы получения базальтофибробетона,

ч . * Ни

л

25 к и Х5.000 5 ут 10 50 5ЕI

Рисунок 2. Поперечный разрез зоны сцепления базальтового волокна и матрицы магнезиального раствора

отличающегося плотной и прочной структурой с надежной зоной сцепления матрицы и фибрового волокна (рисунок 2), что обеспечивает однородность материала и его долговечность.

Выводы:

Магнезиальное вяжущее имеет обширную область применения. На сегодняшний день наиболее распространенными направлениями использования являются теплоизоляционные материалы, о которых говорилось ранее, а также высокопрочные износоустойчивые монолитные полы на основе бетонных и растворных смесей.

Перспективное развитие строительных технологий на основе магнезиальных бетонов и растворов должно быть направлено на их широкое применение в монолитном строительстве при возведении объектов как промышленного, так и гражданского назначения, что требует дальнейших исследований в этой области.

Список использованной литературы

1. Головнев С.Г., Киянец А.В., Горба-ненко В.М. Преимущества применения магнезиальных стяжек // Жилищное строительство, 2004, № 7. с. 27-28.

2. Головнев С.Г., Дьяков К.В., Киянец А.В. Применение магнезиального базальтофибробетона при строительстве и отделке жилых зданий // Двенадцатые уральские академические чтения. Екатеринбург, «УралНИИ-проектРААСН», 2007. с. 132-137.

3. Нуждин С.В., Крамар Л.Я., Трофимов Б.Я. Комплексный подход к модифицированию магнезиальных вяжущих // Материалы X Международной науч.-техн. конф. «Проблемы строительного комплекса России» - Т. 1., Уфа, УГНТУ, 2006. с. 161-163.