ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЛЕГКИЙ ФИБРОБЕТОН
HIGH-STRENGTH LIGHT FIBROUS CONCRETE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, монолитном строительстве, при возведении сооружений специального назначения.
Наиболее близким по технической сущности является состав высокоэффективных реакционно-порошковых высокопрочных и сверхпрочных бетонов и фибробетонов (Патент RU 2012113330 А, опубликовано 10.10.2013), включающих портландцемент (серый или белый) марки не ниже ПЦ 500 Д0 - 30,9…34%; суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира - 0,2…0,5%; микрокремнезем - 3,2…6,8%; молотый кварцевый песок (микрокварц) или каменная мука - 12,3…17,2%; тонкозернистый кварцевый песок - 41,5…53,4%; фибра стальная металлокорд 1,5…5,0% по объему бетона; фибра базальтовая и углеродные волокна 0,2…3,0% по объему бетона; вода - В/Т=0,12…0,95.
Недостатком такого бетона является высокая средняя плотность, в многоэтажном строительстве повышает требования по прочности и трещиностойкости к конструкциям первых этажей. Кроме того, ограничивается изделиями небольшого объема по причине сложности производства и монтажа массивных и многотоннажных конструкций из такого бетона.
Цель изобретения - получение легкого бетона высокой прочности с повышенными показателями деформативных свойств.
2
Высокопрочный легкий фибробетон, полученный из смеси, содержащей цемент, микрокремнезем со средним размером частиц 0,01…1 мкм, каменную муку, продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м/кг, гиперпластификатор на поликарбоксилатной основе, базальтовое и/или полипропиленовое волокно и воду, и отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель - микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент
34,5…52,7
Микрокремнезем
7,0…13,65
Указанная каменная мука
1,5…11,9
Указанный кварцевый песок
5,1…31,3
Микросферы
4,3…19,2
Указанный гиперпластификатор
0,3…0,48
Указанное волокно
0,3…1,5
Вода
остальное
2
Для приготовления фибробетона использовали портландцемент, например, марки М-500 Д0 по ГОСТ 31108-2003. Минеральная часть, в состав которой входит кварцевый песок фракционированный (фр. 0,16…0,63 мм), соответствующий ГОСТ 8739-93, каменная мука - продукт измельчения кварцевого песка с удельной поверхностью 700…800 м/кг и микрокремнезем, обеспечивает заполнение межзерновых пустот наполнителя, образуя плотную структуру.
В качестве наполнителя используются стеклянные или алюмосиликатные полные микросферы, индивидуальные свойства которых обеспечивают снижение средней плотности при обеспечении высокой прочности высокопрочного легкого фибробетона.
Для снижения величины продольных и поперечных деформаций при осевом нагружении используется дисперсно-армирующая добавка, представляющая собой базальтовые или полипропиленовые волокна. Введение базальтовой фибры способствует повышению стойкости к образованию и распространению трещин. Кроме того, наличие более крупной по отношению к наполнителю (микросферам) минеральной составляющей - кварцевого песка фр. 0,16-0,63, обладающей большей прочностью и модулем упругости, обуславливается дополнительным влиянием на повышение способности фибробетона сопротивляться трещинообразованию и повышение модуля упругости и коэффициенту Пуансона.
Применение поликарбоксилатного гиперпластификатора типа «Melflux 1641F», «Melflux 2651F», «Sika Viscocrete 5 new» или «Одолит-Т» позволяет увеличить подвижность и снизить водопотребность бетонной смеси.
Высокопрочный легкий фибробетон готовят следующим образом. Предварительно перемешивают портландцемент, каменную муку и микрокремнезем с микросферами для образования равномерного слоя на их поверхности. Компоненты загружают в смеситель, добавляют дисперсно-армирующую добавку, перемешивают и вводят растворенный в воде гиперпластификатор, перемешивая до получения однородной смеси, после чего добавляют фракционированный песок и перемешивают в соответствии с EN 196-1-ASTM С305. Из полученной смеси изготавливают образцы для испытаний: балочки размером 40×40×160 мм, кубы 70×70×70 мм и призмы 70×70×280 мм.
Испытания проводятся по следующим методикам:
- ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы для определения плотности;
- ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы для определения прочности по контрольным образцам;
- ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона.
Составы предлагаемого легкого фибробетона приведены в таблице 1, а его физико-механические и деформативные свойства - в таблице 2.
Таблица 2
Показатель
Состав
Прототип
1
2
3
4
5
6
7
Средняя плотность р<sub>ср</sub>, т/м<sup>3</sup>
1,40
1,32
1,43
1,49
1,28
1,35
1,79
2,34
Предел прочности при изгибе R<sub>изг</sub>, МПа
3,9
3,9
4,1
5,5
3,2
4,4
7,6
14,3
Предел прочности при сжатии R<sub>сж</sub>, МПа
46,1
45,2
47,9
59,9
39,3
57,1
63,8
104,5
Удельная прочность R<sub>уд</sub>, МПа
32,9
34,2
33,5
40,1
30,7
42,3
35,7
44,5
Модуль упругости Е, ГПа
6,48
5,77
6,99
8,08
5,51
5,85
-
4,6
Коэффициент Пуассона µ
0,134
0,128
0,135
0,109
0,140
0,13
0,26
Коэффициент трещиностойокости  k<sub>тр</sub>
0,086
0,087
0,086
0,092
0,083
0,086
0,120
0,137
уд
сж
отн
сж
отн
Примечания. Удельная прочность, рассчитывается по формуле R=R/Р, где R - предел прочности при сжатии, МПа, P - относительная плотность; коэффициент трещиностойкости - отношение предела прочности при изгибе к пределу прочности при сжатии.
Как видно из таблицы 2, предлагаемый высокопрочный легкий фибробетон обладает высокими показателями прочностных и деформативных свойств, соотносимыми со значениями для тяжелого бетонов, но при этом обладает меньшей на 23,5…45,3% средней плотностью.