Критерии эффективности цементных бетонов и их применение для анализа составов высокопрочных композитов

УДК 693.54

А.С. БАЛЫКОВ1, инженер, Т.А. НИЗИНА1, д-р техн. наук

1 Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва

2 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Критерии эффективности цементных бетонов

и их применение для анализа составов

*

высокопрочных композитов

Разработаны критерии эффективности высокопрочных и рядовых бетонов с привязкой к основным характеристикам применяемого вяжущего (активности и расходу портландцемента, нормальной густоте цементного теста и др.) с учетом влияния основных факторов (водоцементного отношения, реотехнологических показателей и удобоукладываемости бетонной смеси, плотности бетона, экономических затрат) на основную механическую характеристику - предел прочности при сжатии. Установлены граничные значения предлагаемых показателей, характеризующие переход к передовым технологиям бетоноведения (высокопрочным композитам, самоуплотняющимся бетонным смесям и др.). Произведена апробация показателей при анализе составов модифицированных мелкозернистых бетонов на природном и техногенном заполнителях. На основе разработанных критериев показана эффективность введения в состав вяжущего значительного количества тонкодисперсной мраморной муки и модифицирования составов активными минеральными добавками.

Ключевые слова: высокопрочный мелкозернистый бетон, цементное вяжущее, активность, критерии эффективности.

Для цитирования: Балыков А.С., Низина Т.А., Макарова Л.В. Критерии эффективности цементных бетонов и их применение для анализа составов высокопрочных композитов // Строительные материалы. 2017. № 6. С. 69-75.

A.S. BALYKOV1, Engineer, T.A. NIZINA1, Doctor of Sciences

1 National Research N.P. Ogarev Mordovia State University

2 Penza State University of Architecture and Civil Engineering

Criteria of Efficiency of Cement Concretes and Their Use for Analyzing Compositions of High-Strength Composites*

Criteria of the efficiency of high-strength and ordinary concretes with reference to the main characteristics of the used binder (activity and Portland cement consumption, normal concentration of cement paste etc.) with due regard for the impact of main factors (water-cement ratio, rheotechnological indicators and workability of concrete mix, concrete density, economic costs) on the main mechanical characteristic, compressive strength, have been developed. Boundary values of proposed indicators characterizing the transfer to advanced technologies of the concrete science (high-strength composites, self-compacting concrete mixes etc.) have been established. Testing of indicators, when analyzing compositions of fine concretes with natural and anthropogenic fillers, has been performed. The efficiency of introducing a large quantity of fine-disperse marble flour in the binder composition and modification of compositions with active mineral additives is shown on the basis of the developed criteria.

Keywords: high-strength fine concrete, cement binder, activity, efficiency criteria.

For citation: Balykov A.S., Nizina T.A., Makarova L.V. Criteria of efficiency of cement concretes and their use for analyzing compositions of high-strength composites. Stroitel'nye Materialy [Construction materials]. 2017. No. 6, pp. 69-75. (In Russian).

Бетон — универсальный строительный материал со времени зарождения цивилизации, а его достаточно молодая разновидность — цементный бетон является одним из основных конструкционных строительных материалов во всем мире, превосходя по объему изготовления и использования многие другие аналоги [1—4].

За последние два десятка лет были разработаны и получили распространение новые эффективные вяжущие, комплексные модификаторы для бетонов на основе гидрофобных и гидрофильных органических ПАВ (суперпластификаторы и гиперпластификаторы), тон-коизмельченные наполнители и активные минеральные добавки природного и техногенного происхождения (известняк, молотый песок, гранулированный шлак, зола-уноса, микрокремнезем, метакаолин, природные пуццоланы и др.), дисперсные армирующие волокна и др. [4—12]. В это время на новый уровень вышли и физико-химические исследования, появились новые технологические методы и приемы получения

композитов. Использование передовых технологий бетоноведения привело к созданию высококачественных композитов нового поколения (БНП) с высокими показателями прочности (HSC), удобоукладываемости (HWC), стабильности объема (HVC) и долговечности (HDC) [5, 12-15].

Отдельного внимания заслуживает особый вид бетонов — так называемый реакционно-порошковый бетон (Reactive Powder Concrete, RPC). Основные принципы получения данных композитов — обеспечение однородности структуры путем исключения крупного заполнителя и замены его на мелкозернистые с крупностью до 0,5 мм; уплотнение смеси за счет оптимизации гранулометрического состава; включение в рецептуру значительного количества микрокремнезема (20—30% от массы цемента) и суперпластификатора (2—3% от массы цемента) при водотвердом отношении В/(Ц+МК) в диапазоне 0,12—0,15; применение дисперсных волокон; использование давления и повышенной температуры в процессе твердения. При этом в зависимости от приме-

* Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 16-33-50103).

* This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (Project No. 16-33-50103).

няемых технологии прочность при сжатии таких систем может достигать 200—800 МПа, а прочность на растяжение при изгибе - 100 МПа [4, 9].

Из анализа литературы следует, что основные виды бетонов нового поколения имеют повышенную прочность (бетоны классов В55 и выше согласно ГОСТ 25192-2012). Высокая прочность позволяет снизить расходы бетона и стальнои арматуры путем уменьшения геометрических размеров сечений сжатых элементов конструкций, снижения их объема и массы [1-4].

Но, несмотря на многокомпонентность высококачественных цементных бетонов, основным структурообразующим элементом в рецептуре, несомненно, является портландцемент [9]. Значимость активности портландцемента для достижения высокой прочности цементных композитов предопределила исследования по созданию высокопрочных и особо быстротвердеющих цементов (активностью свыше 60-70 МПа с 55-60% прочностью от нормативной на третьи сутки) в разных странах [16, 17].

Возвращаясь к технологиям изготовления высокопрочных бетонов, нужно отметить, что в большинстве литературных источников по их созданию указывается на необходимость обеспечения активности цемента на уровне 45-50 МПа и выше (в основном бездобавочного или с минимальным содержанием добавок ЦЕМ I) для изготовления бетонов прочностью при сжатии 120-150 МПа и более. Однако количество данных о применении низкомарочных и рядовых портландце-ментов марок М300 и М400 с активностью 25-40 МПа в рецептуре получения бетонов повышенной прочности резко ограничено. При этом общеизвестно, что реальная активность выпускаемых цементов (в том числе и у цементов высоких марок М500-М600) далеко не всегда соответствует заявляемым. Кроме того, данный показатель существенно снижается при хранении цементов более 45-60 сут, а также за счет его взаимодействия с парами воды и газами воздуха, что также следует учитывать при производстве высокопрочных бетонов.

По мнению авторов, необходимо использовать возможность получения составов бетонов повышенной прочности с применением всей номенклатуры выпускаемых промышленностью портландцементов. Данные разработки позволят создать некоторый информационный банк данных «активность вяжущего - прочность бетона - высокоэффективная технология», позволяющий сделать оптимальный выбор активности цемента для высококачественных бетонов нового поколения различной прочности в зависимости от требуемых условий (характера работы материала, оптимального расхода вяжущего, требований по экзотермии, воздействий на изделие внешней среды и др.), по аналогии со СНиП 82-02-95, применяемого для рядовых бетонов. А самое главное, данная информационная база даст возможность свести к минимуму зависимость от колебаний физико-механических, химико-минералогических характеристик выпускаемых вяжущих и имеющихся трудностей российской цементной промышленности при получении высокофункциональных и высокопрочных композитов.

Многочисленность составов бетонов приводит к необходимости разработки критериев их эффективности и оптимальности. Практика допускает применение разнообразных простых и комплексных физико-механических, технических, экономических и технико-экономических критериев оптимальности (удельный расход ресурса, отношение удельного расхода ресурса к показателю свойства бетона, удельный стоимостной показатель и др. [18]). В работах [5, 19-21] в качестве одного из основных критериев эффективности бетона использу-

ется обобщенный технико-экономический показатель - удельный расход цемента (Ц) на единицу прочности бетона при сжатии (Лсж):

ттУД--

ця - р '

Я°К «сж

кг

МПа .

Это обусловлено стремлением повышения эффективности составов через минимизацию расхода цемента как определяющего себестоимость компонента бетонной смеси [21].

В зависимости от значений данного показателя пензенской школой бетоноведения под руководством В.И. Калашникова [5, 19] принята следующая классификация бетонов: бетоны старого поколения при 4^8 кг/МПа; бетоны переходного поколения при Цд^=5-7 кг/МПа и бетоны нового поколения при Ц ]^,<5 кг/МПа.

Несмотря на простоту и эффективность, по мнению авторов, приведенный показатель требует некоторого уточнения и доработки, так как в данном случае не учитывается одна из основных характеристик вяжущего -его активность. Например, состав высокопрочного бетона прочностью 150 МПа при расходе портландцемента 600 кг/м3 с активностью 55 МПа согласно данному показателю будет относиться к бетонам нового поколения (Ц^=600/150=4 кг/МПа), а аналогичный состав бетона прочностью 85 МПа с портландцементом активностью 30 МПа - к бетонам переходного поколения (4^=600/85=7,1 кг/МПа).

Эффективность составов как высокопрочных, так и рядовых бетонов необходимо оценивать с позиции полноты использования так называемого рецептурного потенциала при применении той или иной высокоэффективной технологии изготовления, укладки и твердения композитов. В большей степени это положение можно отнести к раскрытию возможностей вяжущего (портландцемента) в силу его огромного потенциала как основного структурообразующего компонента в бетонах, особенно мелкозернистых: тот состав, который за счет оптимальных технологий наиболее полно использует первоначальные рецептурные возможности (вяжущего, заполнителей, наполнителей, добавок и т. д.), и следует относить к эффективным составам.

Критерии эффективности

На основании вышеизложенного, были разработаны критерии эффективности высокопрочных и рядовых бетонов с привязкой к основным характеристикам применяемого вяжущего (активности и расходу портландцемента, нормальной густоте цементного теста и др.). При этом рассматриваются пять базовых критериев с учетом влияния основных факторов (водоцементного отношения, реотехнологических показателей и удобоу-кладываемости бетонной смеси, плотности бетона, экономических затрат), помимо роли вяжущего, на основную механическую характеристику - предел прочности при сжатии.

1. Цементный критерий прочности бетона:

уЦ,Д„ Ц • Дц

*6 "Ц*,-^

где Rб, Rц - прочность бетона при сжатии в возрасте 28 сут и активность портландцемента соответственно, МПа; Ц - расход портландцемента на 1 м3 бетонной смеси, кг; - расход портландцемента на приготовление цементно-песчаного раствора для определения активности портландцемента Rц по ГОСТ 310.4-81, взятый в кг с сохранением значения, Щц=500 кг.

Данный критерий эффективности является доработанным аналогом показателя (1) при учете активности используемого портландцемента, что дает возможность анализа эффективности состава по полноте раскрытия рецептурного потенциала и возможностей вяжущего при его влиянии на прочность композита. С уменьшением показателя (2) эффективность состава увеличивается.

С учетом того, что основная масса высококачественных составов с низкими значениями показателя (1) была получена с применением цементов активностью 50—55 МПа, упомянутая выше классификация бетонов примет вид: бетоны старого поколения — бетоны переходного поколения — А'д6'"Кц=0,55—0,85; бетоны нового поколения — Хдб''Й11<0,55.

2. Водоцементный критерий прочности бетона:

б) для жестких смесей:

ГВ/Ц,Л„_ В/Ц Кц

*> НГ ' Ä6 '

грЛ,_ Рб

Рв ' Äe '

где Яб, Яц — аналогично (2), МПа; Рб — плотность бетона в нормальных влажностных условиях по ГОСТ 12730.1—78, кг/м3; Ръ — плотность воды, Рв=1000 кг/м3.

Отношение (Яб^Рв)/Рб=Яуд — удельная прочность бетонов — считается универсальным критерием технической эффективности разного рода материалов. По данным работ [4, 22], для обычных тяжелых бетонов данный показатель находится в пределах Яуд<25 МПа, для высокопрочных тяжелых марок М600—1000 — Яуд=25—40 МПа; для особо высокопрочных бетонов марок свыше М1000 — Яуд>40 МПа; для высокопрочных легких бетонов Яуд>25 МПа. При этом показатель Яуд для бетонов нового поколения, как легких, так и тяжелых, становится сопоставимым с аналогичным критерием для стали.

Учитывая преимущественную активность вяжущего для получения высокопрочных бетонов Яц=50 МПа и более (для Лб>60 МПа), в область эффективных высокопрочных бетонов будут входить составы со значением показателя (4) К^1>а<2 — для легких бетонов; Лд6'йц<1,25 — для тяжелых бетонов.

4. Реотехнологический критерий: а) для подвижных смесей:

п В/Ц • Пфи АВ/ц- п.нг

тЖ _

В/Ц Ж

Жфикс. • НГ

где Яб, Яц — аналогично (2), МПа; В/Ц — водоцементное отношение бетонной смеси, отн. ед.; НГ — нормальная густота цементного теста, отн. ед.

Предлагаемый критерий отражает рациональность использования воды затворения в составах и их рецептурную эффективность через повышение плотности и прочности бетона путем снижения водоцементного отношения при сохранении доброкачественной бетонной смеси.

Согласно работе [9], для большинства применяемых в зарубежном строительстве высокопрочных бетонов марок свыше М1000 с расходом цемента 500—700 кг/м3 отношение В/Ц / НГ находится в пределах 1,1—1,3, а для литых бетонных смесей — 1,3—1,5. Учитывая, что данные составы были получены на вяжущем с активностью 45—55 МПа, водоцементный критерий для высококачественных и высокопрочных бетонных смесей составляет: _ЙГд^ц'йц<0,55—0,6 — эффективные бетонные смеси;

—0,65 — эффективные литые бетонные смеси.

3. Весовой критерий прочности бетона:

где В/Ц, НГ — водоцементное отношение бетонной смеси и нормальная густота цементного теста, отн. ед.; П — показатель подвижности бетонной смеси, определенный по стандартизированным (ГОСТ 10181.1—81, ГОСТ 310.4—81) или нестандартизированным методикам (расплыв из различных цилиндров и конусов истечения), см; Пфикс. — фиксированное значение подвижности, равное минимально возможному ее значению при принятой методике: по ГОСТ 10181.1—81 — Пфикс.=1 см для осадки стандартного конуса (ОК) (ГОСТ 7473—2010) и Пфикс.=20 см для диаметра его рас-плыва (нижний внутренний диаметр стандартного конуса); по ГОСТ 310.4—81 — Пфикс.= 10 см (внутренний диаметр формы-конуса); при применении нестандарти-зированных приборов Пфикс. — внутренний диаметр цилиндров или конусов истечения; Ж — показатель жесткости бетонной смеси по ГОСТ 10181.1—81, с; Жфикс. — фиксированное значение жесткости, равное минимальному показателю по ГОСТ 7473—2010,

Жфикс. 5 с.

Предлагаемый критерий отражает реотехнологиче-скую эффективность составов бетона через стремление повысить их удобоукладываемость при пониженных значениях водоцементного отношения. Для передовых технологий самоуплотняющихся составов бетонных смесей (СУБ ^СС)) с В/Ц<0,4 [4] и средним значением нормальной густоты цементного теста НГ=0,26 при осадке стандартного конуса (конуса Абрамса) ОК>25,5 см и диаметре его расплыва Др>55 см (ГОСТ 10181.1—81), диаметре расплыва из формы-конуса по ГОСТ 310.4-81 (конус Хагерманна, EN 196) Др>28 см показатель (5) для осадки, расплыва конуса Абрамса и расплыва конуса Хагермана соответственно будет равен г£/ц<0,06; ^2ц<0,56 и ^Зц<0,55.

5. Экономический критерий прочности бетона:

кэ _

Эц -Лб

где ЭКб — экономические затраты на получение 1 м3 бетонной смеси, р.; Эц — стоимость 1 т применяемого портландцемента, р.; Яб, Яц — аналогично (2), МПа.

С повышением данного критерия можно говорить о более эффективном использовании денежных средств для повышения прочностной характеристики с привязкой к активности вяжущего.

Оценка разработанных составов высокопрочных бетонов с помощью критериев эффективности

Возможность применения описанных коэффициентов оценивалась на разрабатываемых составах высокопрочных мелкозернистых бетонов.

В качестве вяжущего применялся портландцемент ЦЕМ I 32,5Б производства ПАО «Мордовцемент» с активностью на стандартном вольском песке по ГОСТ 310.4—81 на момент испытаний Яц=29 МПа. Расход цемента варьировался в диапазоне 581—740 кг на 1 м3 бетонной смеси. В качестве мелкого заполнителя использовался отработанный формовочный песок средней фракции 0,3 мм предприятия ООО «ВКМ Сталь» (Республика Мордовия), получаемый в результате обжига раскаленным расплавленным металлом высококачественного формовочного кварцевого песка, применяемого для создания пресс-форм литейного произ-

научно-технический и производственный журнал

Таблица 2

Таблица 1

№ состава Цемент, кг/м3 бетонной смеси Содержание модификатора, % от массы вяжущего (цемент + модификатор) МКМ/Ц П/Ц В/Ц Расплыв, см

МК ВМК Адмикс

1 711 15 0 0 0,34 20

2 726 0 10 0 0,45 0,34 26

3 740 0 0 5 0,36 22

4 658 0 5 2,5 0,8 1,5 0,36 22

5 581 15 0 0 0,38 17

6 601 0 0 5 1,15 0,42 23

7 591 0 10 0 0,38 19

8 646 7,5 5 0 0,8 0,34 20

К1 660 0 0 0 0 2,4 0,42 18

№ состава Предел прочности на растяжение при изгибе, МПа, в возрасте Предел прочности при сжатии, МПа, в возрасте Средняя плотность, кг/м3 Коэффициенты эффективности

1 сут 7 сут 28 сут 1 сут 7 сут 28 сут К11 л в/ц АКб

1 6,3 10,8 14,6 34,2 70,2 88,5 2374 0,46 0,43 0,78 0,66 0,69

2 4,9 9,3 12,3 22,1 67,4 84,4 2367 0,5 0,44 0,81 0,5 0,8

3 5 9,8 10,7 21,1 50,1 62,4 2422 0,69 0,64 1,12 0,63 2,05

4 5,7 9,2 11,4 27,3 54,4 60,1 2365 0,63 0,66 1,14 0,62 1,53

5 6 9,5 12,9 29,8 56,4 75,9 2317 0,44 0,55 0,88 0,86 0,74

6 4,3 7,7 8,4 22,6 52,1 65,4 2451 0,53 0,71 1,08 0,7 1,69

7 5,2 9,1 10,8 24,1 54,6 64,3 2272 0,53 0,65 1,02 0,76 0,95

8 6,5 12,3 13,7 33,2 64,9 72,2 2366 0,52 0,52 0,95 0,65 0,85

К1 2 (4 сут) 6,8 7 8,9 (4 сут) 24 37 2349 1,03 1,27 1,83 0,9 1,12

водства. Для повышения содержания дисперсной фазы в состав бетонной смеси вводился тонкомолотый мраморный наполнитель Микрокальцит КМ-100 (МКМ) производства компании ООО «Полипарк» (г. Москва) в количестве 45—115% от массы портландцемента.

В качестве активных минеральных модификаторов использовались:

— микрокремнезем конденсированный неуплотненный (МК-85) производства ОАО «Кузнецкие ферросплавы» (ООО «Микросилика», г. Пермь) по ТУ 5743048-02495332-96;

— высокоактивный метакаолин белый (ВМК) производства ООО «Мета-Д» (ВМК) по ТУ 572901-00165767184—2010;

— гидроизоляционная добавка в бетонную смесь «Пенетрон Адмикс» (Адмикс), г. Екатеринбург.

Для снижения водоцементного отношения, обеспечения водоредуцирующего и пластифицирующего эффектов был использован высококачественный суперпластификатор Melflux 5541 F производства BASF (Германия), вводимый в количестве 1% от массы портландцемента.

Удобоукладываемость бетонных смесей определялась по расплыву конуса Хагерманна по ГОСТ 310.4—81 и составляла 17—26 см. Такая подвижность характеризует смеси как высокоподвижные, близкие к самоуплотняющимся.

Основная цель данного эксперимента состояла в выявлении возможности применения техногенного заполнителя в составах высокопрочных модифицированных мелкозернистых бетонов путем исследования следующих физико-механических характеристик: плотность в нормальных влажностных условиях (ГОСТ 12730.1—78), прочность при сжатии (ГОСТ 310.4) и на растяжение при изгибе (ГОСТ 310.4) в возрасте 1, 7 и 28 сут.

В качестве контрольного для оценки исследуемых характеристик был выбран состав (К1), включающий портландцемент с расходом 660 кг/м3, формовочный песок-отход и суперпластификатор МеШих 5541 F в количестве 1% от массы портландцемента. Составы мелкозернистых бетонов и результаты их испытаний представлены в табл. 1 и 2.

Сравнивая модифицированные составы (№ 4—8) с контрольным К1 (с прочностными показателями в возрасте 28 сут при изгибе и сжатии — 7 и 37 МПа соответственно) при близких расходах цемента (около 660 кг/м3, табл. 1), установлено, что увеличение прочности при сжатии составило от 62 до 105%, а на растяжение при изгибе — 20—95%, в зависимости от применяемого модификатора. При этом составы с наполнителем из мраморной муки имеют более низкие значения водо-цементных отношений (0,34—0,38 против 0,42 для состава К1) при сохранении или некотором увеличении удобоукладываемости бетонной смеси (17—22 см и 18 см

научно-технический и производственный журнал

¡SrrotfjSjiáiíJbüs

для состава К1). Таким образом, введение в состав значительной части порошкового микрокальцита позволяет обеспечить более высокую текучесть пластифицированных мелкозернистых бетонных смесей. Это подтверждают и многочисленные публикации [4, 9, 23], в которых говорится о достижении рациональной реологии бетонных смесей и высокой прочности цементных композитов за счет применения высокодисперсных порошков горных пород, которые являются реологически активными в суспензии с суперпластификатором; при этом создается более рациональная топологическая и гранулометрическая структура, позволяющая более эффективно использовать водоредуцирующие возможности суперпластификаторов.

Средняя плотность модифицированных и контрольного составов имеет достаточно высокие для мелкозернистого бетона значения в диапазоне 2270—2450 кг/м3. Причем не всегда наиболее плотные составы имеют самые высокие прочностные показатели. Например, цементные композиты с гидроизоляционной добавкой «Пенетрон Адмикс» (составы № 3 и 6, табл. 2) с самыми высоким показателями плотности 2422 и 2451 кг/м3 имеют более низкие прочностные характеристики по сравнению с составами с МК и ВМК при близких расходах портландцемента. Данный факт подтверждается и высокими значениями весового критерия прочности Кп'^ для составов с Адмиксом, равными 1,12; 1,14 и 1,08 (составы № 3, 4 и 6). Объяснения этого явления лежат в реакциях между компонентами данной добавки и ионными комплексами кальция и алюминия, оксидами и солями металлов цементного камня с образованием значительного количества увеличенных в объеме гидро-сульфоалюминатов и гидрокарбоалюминатов кальция [24], которые помимо начального уплотнения структуры в конечном итоге приводят к возникновению внутренних напряжений, что негативным образом сказывается на прочностных показателях.

Наиболее высокие прочностные характеристики в возрасте 28 сут были получены для составов с микрокремнеземом с расходом цемента 711, 581 и 646 кг/м3 (№ 1, 5 и 8) и составили: для предела прочности на растяжение при изгибе — 14,6; 12,9 и 13,7 МПа, а для предела прочности при сжатии — 88,5; 75,9 и 72,2 МПа соответственно (табл. 2). При этом набор прочности модифицированных цементных композитов на растяжение при изгибе и сжатии в возрасте 1 сут составил 40—51 и 26—46%, а для 7 сут — 74—92 и 74—91% от нормативной.

Отдельно остановимся на анализе критериев эффективности. Наилучшие показатели по цементному критерию (0,46 и 0,44), который можно считать определяющим в технологии бетонов, имеют составы с микрокремнеземом (№ 1 и 5), что говорит о наиболее сбалансированной рецептуре и более полном использовании возможностей вяжущего по сравнению с составами с другими модификаторами. Данные составы наряду с составами № 2 и № 6—8, согласно принятой выше классификации, можно отнести к бетонам нового поколения (^]£.'Йц<0,55). Худший показатель данного критерия при применении модификаторов зафиксирован у цементоемкого состава № 3 с гидроизоляционной добавкой Адмикс, ^=0,69.

Список литературы

1. Фаликман В.Р. Итоги III Всероссийской

(Международной) конференции по бетону и железо-

бетону // Нанотехнологии в строительстве: Научный интернет-журнал. 2014. Т. 6. № 3. С. 30—36.

Самый низкий водоцементный критерий прочности бетона равный 0,43 и 0,44, имеют цементоем-

кие составы с МК и ВМК (№ 1 и 2). У самого цементо-емкого состава № 3 с Адмиксом данный показатель в 1,5 раза выше (0,64), что говорит о снижении рецептурной эффективности состава. Также можно отметить составы № 5 и 8 с низким значением данного показателя (0,55 и 0,52 соответственно), что говорит об оптимальном сочетании прочности (при данном расходе и активности цемента) и водопотребности смеси. Приведенные выше составы (№ 1, 2, 5, 8) можно отнести к эффективным составам по данному показателю

(при *|/ад><0,6).

Стоит отметить, что понижение содержания портландцемента в модифицированных составах (составы № 1 и 5; 2 и 7; 3 и 6) приводит к увеличению значений водоцементного критерия (табл. 2), что объясняется повышением содержания песка-заполнителя при уменьшении вяжущего, приводящее к падению прочностных характеристик.

Анализируя реотехнологический критерий -^в/ц, можно отметить цементоемкий состав № 2 с ВМК, имеющий наименьшее значение данного показателя -^в/ц=0,5, относящее его к передовым по данному показателю составам (по определенной ранее области рео-технологической эффективности высокоподвижных и самоуплотняющихся составов при применении конуса Хагерманна, _ЙГв/,ц<0,55).

Экономический критерий прочности показывает относительную экономическую неэффективность составов № 3, 4 и 6 с Адмиксом (при его дороговизне — стоимость 300п./кг) даже в сравнении с контрольным составом К1 .£^=2,05,1,53 и 1,69 против 1,12 соответственно). Наименьшие значения данного показателя имеют составы с микрокремнеземом № 1 и 5 (0,69 и 0,74 соответственно), что свидетельствует об экономической целесообразности применения данного модификатора среди используемых минеральных добавок для повышения прочностных характеристик.

Для контрольного состава (К1), изготовленного по традиционной технологии, получены самые высокие значения цементного -ЙГд6' ц, водоцементного весового и реотехнологического ^в/ц критериев

(соответственно 1,03; 1,27; 1,83 и 0,9), что свидетельствует о значительных преимуществах предлагаемых рецептур по сравнению с традиционной.

Выводы.

По результатам проведенных исследований разработано и апробировано пять критериев эффективности бетонов с привязкой к основным характеристикам применяемого вяжущего с учетом влияния основных физико-механических и технологических факторов. С помощью разработанных показателей качества показана эффективность введения в состав вяжущего значительного количества тонкодисперсной мраморной муки и модифицирования активными минеральными добавками (МК, ВМК и Адмикс). Об этом свидетельствуют существенно сниженные для наиболее оптимальных составов значения большинства применяемых коэффициентов по сравнению с составом, полученным по традиционной рецептуре цемент—песок—суперпластификатор—вода.

References

1. Falikman V.R. The results of the III All-Russian (International) conference on concrete and reinforced concrete. Nanotekhnologii v stroitel'stve: nauchnyi inter-net-zhurnal. 2014. Vol. 6. No. 3, pp. 30—36. (In Russian).

2. Гусев Б.В., Фаликман В.Р. Бетон и железобетон в эпоху устойчивого развития // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 2. С. 30—38.

3. Чиорино М.А., Фаликман В.Р. Долговечность и устойчивое развитие конструкционного бетона в поле зрения мирового научного сообщества // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 1. С. 24—26.

4. Фаликман В.Р. Новые эффективные высокофункциональные бетоны // Бетон и железобетон. 2011. № 2. С. 78—84.

5. Калашников В.И. Эволюция развития составов и изменение прочности бетонов. Бетоны настоящего и будущего // Строительные материалы. 2016. № 1—2. С. 96—103.

6. Низина Т.А., Пономарев А.Н., Балыков А.С. Мелкозернистые дисперсно-армированные бетоны на основе комплексных модифицирующих добавок // Строительные материалы. 2016. № 9. С. 68—72.

7. Низина Т.А., Балыков А.С. Анализ комплексного влияния модифицирующих добавок и дисперсного армирования на физико-механические характеристики мелкозернистых бетонов // Региональная архитектура и строительство. 2015. № 4. С. 25—32.

8. Селяев В.П., Селяев П.В., Кечуткина Е.Л. Прочность цементного бетона. Сборник тезисов докладов международной научно-технической конференции «Высокопрочные бетоны: технологии, конструкции, экономика (ВПБ-2016)». Казань: КГАСУ, 2016. С. 64—69.

9. Баженов Ю.М., Демьянова В.С., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны. М.: АСВ, 2006. 368 с.

10. Низина Т.А., Балбалин А.В. Влияние минеральных добавок на реологические и прочностные характеристики цементных композитов // Вестник ТГАСУ. 2012. № 2. С. 148—153.

11. Селяев В.П., Низина Т.А., Балбалин А.В. Многофункциональные модификаторы цементных композитов на основе минеральных добавок и поликарбоксилатных пластификаторов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2013. Вып. 31 (50). Ч. 2. С. 156—163.

12. Ушеров-Маршак А.В. Бетоны нового поколения — бетоны с добавками // Бетон и железобетон. 2011. № 1. С. 78—81.

13. Ушеров-Маршак А.В. Взгляд в будущее бетона // Строительные материалы. 2014. № 3. С. 4—5.

14. Forster S.W. High-performance concrete — stretching the paradigm. Concrete International. 1994. Vol. 16. No. 10, pp. 33—34.

15. Aitcin P.-C. High Performance Concrete. E&FN Spon. 2004. 140 p.

16. Кравченко И.В., Власова М.Т., Юдович Б.Э. Высокопрочные и особо быстротвердеющие порт-ландцементы. М.: Стройиздат, 1971. 232 с.

17. Батраков В.Г., Башлыков Н.Ф., Бабаев Ш.Т., Сердюк В.Н., Фаликман В.Р., Несветайло В.М. Бетоны на вяжущих низкой водопотребности // Бетон и железобетон. 1988. № 11. С. 4—6.

18. Дворкин О.Л., Дворкин Л.И., Горячих М.В., Шмигальский В.Н. Проектирование и анализ эффективности составов бетона: Монография. Ровно: НУВГП, 2009. 177 с.

19. Володин В.М., Мороз М.Н., Калашников В.И., Абрамов Д.А., Ерофеева И.В. Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу цемента на единицу прочности // Молодой ученый. 2015. № 8. С. 205—208.

2. Gusev B.V., Falikman V.R. Concrete and reinforced concrete in the era of sustainable development. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2016. No. 2, pp. 30—38. (In Russian).

3. Chiorino M.A., Falikman V.R. Durable and sustainable development of structural concrete in the field of view of the global scientific community. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2016. No. 1, pp. 24—26. (In Russian).

4. Falikman V.R. New effective high performance concretes. Beton i zhelezobeton. 2011. No. 2, pp. 78—84. (In Russian).

5. Kalashnikov V.I. Evolution of development of concretes compositions and change in concrete strength. Concretes of present and future. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 1-2, pp. 96-103. (In Russian).

6. Nizina T.A., Ponomarev A.N., Balykov A.S. Fine dis-perse-reinforced concretes on the basis of complex modifying additives. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 9, pp. 68-72. (In Russian).

7. Nizina T.A., Balykov A.S. Analysis of the combined effect of the modifier additives and particulate reinforcement on the physico-mechanical characteristics of finegrained concretes. Regional'naya arkhitektura i stroitel'stvo. 2015. No. 4, pp. 25-32. (In Russian).

8. Selyaev V.P., Selyaev P.V., Kechutkina E.L. Strength of cement concrete. Сollection of theses of reports of the International scientific and technical conference «High-strength concretes: technologies, constructions, economics (HSC-2016)». Kazan: KSUAE. 2016, pp. 64-69. (In Russian).

9. Bazhenov Yu.M., Demyanova V.S., Kalashnikov V.I. Modifitsirovannye vysokokachestvennye betony [Modified high-quality concretes]. Moscow: ASV. 2006. 368 p.

10. Nizina T.A., Balbalin A.V. Influence of mineral additives on rheological and strength characteristics of cement composites. Vestnik TGASU. 2012. No. 2, pp. 148-153. (In Russian).

11. Selyaev V.P., Nizina T.A., Balbalin A.V. Multifunctional modifiers of cement composites based on mineral admixtures and polycarboxylate plasticizers. Vestnik Volgo-gradskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Stroitel'stvo i arkhitektura. 2013. Vol. 31 (50). Part 2, pp. 156-163. (In Russian).

12. Usherov-Marshak A.V. New generation concretes -concretes with additives. Beton i zhelezobeton. 2011. No. 1, pp. 78-81. (In Russian).

13. Usherov-Marshak A.V. Looking into the future concrete. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2014. No. 3, pp. 4-5. (In Russian).

14. Forster S.W. High-performance concrete - stretching the paradigm. Concrete International. 1994. Vol. 16. No. 10, pp. 33-34.

15. Aitcin P.-C. High Performance Concrete. E&FN Spon. 2004. 140 p.

16. Kravchenko I.V., Vlasova M.T., Yudovich B.E. Vysokoprochnye i osobo bystrotverdeyushchie portlandt-sementy [High strength and superfast setting Portland cements]. Moscow: Stroyizdat. 1971. 232 p.

17. Batrakov V.G., Bashlykov N.F., Babaev Sh.T., Serdjuk V.N., Falikman V.R., Nesvetajlo V.M. Concretes made with low water requirement binders. Beton i zhe-lezobeton. 1988. No. 11, pp. 4-6. (In Russian).

18. Dvorkin O.L., Dvorkin L.I., Goryachikh M.V., Shmigalsky V.N. Proektirovanie i analiz effektivnosti sostavov betona: monografiya [Design and analysis of effectiveness of concrete compositions: monograph]. Rivne: NUWEE, 2009. 177 p.

19. Volodin V.M., Moroz, M.N., Kalashnikov V.I., Abra-mov D.A., Erofeeva I.V. Analysis of effectiveness of sandy concretes on specific consumption of cement per unit strength. Molodoi uchenyi. 2015. No. 8, pp. 205-208. (In Russian).

20. Несветаев Г.В., Лопатина Ю.Ю. Проектирование макроструктуры самоуплотняющейся бетонной смеси и ее растворной составляющей // Науковедение. 2015. Т. 7. № 5. http://naukovedenie.ru/PDF/48TVN515. pdf (Дата обращения 05.12.2016).

21. Несветаев Г.В., Виноградова Е.В., Лопатина Ю.Ю. К вопросу выбора критериев эффективности бетонов // Научное обозрение. 2016. № 2. С. 34-41.

22. Иноземцев А.С., Королев Е.В. Легкий высокопрочный бетон для несущих конструкций в промышленном и гражданском строительстве: Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Наука и образование в жизни современного общества». Тамбов, 2012. Ч. 4. С. 46-48.

23. Калашников В.И. Расчет составов высокопрочных самоуплотняющихся бетонов // Строительные материалы. 2008. № 10. С. 4-6.

24. Капустин Ф.Л., Спиридонова А.М., Метелева Л.Е. Отчет о НИР «Состав продуктов твердения цементного камня до и после нанесения проникающей капиллярной смеси «Пенетрон». Екатеринбург: ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина», 2010. 43 с.

20. Nesvetaev G.V., Lopatina Yu.Yu. Design of macrostructure of self-compacting concrete and its mortar component. Naukovedenie [Electronic resource]. 2015. Vol. 7. No. 5. http://naukovedenie.ru/PDF/48TVN515.pdf (Date of access). (In Russian).

21. Nesvetaev G.V., Vinogradova E.V., Lopatina Yu.Yu. On the issue of selecting performance criteria for concretes. Nauchnoeobozrenie. 2016. No. 2, pp. 34—41. (In Russian).

22. Inozemtsev A.S., Korolev E.V. High-strength lightweight concrete for load-bearing structures in industrial and civil constructions. Collection of scientific papers on materials of the International scientific-practical conference «Science and education in life of modern society». Tambov. 2012. Part 4, pp. 46-48. (In Russian).

23. Kalashnikov V.I. Calculation of compositions of high-strength self-compacting concretes. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2008. No. 10, pp. 4-6. (In Russian).

24. Kapustin F.L., Spiridonova A.M., Meteleva L.E. Otchet o NIR «Sostav produktov tverdeniya tsementnogo kam-nya do i posle naneseniya pronikayushchey kapillyarnoy smesi «Penetron» [Report on research work Composition of the products of hardening cement paste before and after the application of mixture of penetrating the capillary «Penetron»]. Yekaterinburg: Ural State Technical University - UPI named after the first President of Russia B.N. Yeltsin. 2010. 43 p.

выставка

КРЫМ, СТРОЙ И НДУСТРИЯ

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

ОСЕНЬ-2017

9-11 ноября

г. Ялта, ул, Дражинского, 50 ГК «ЯЛТА-ИНТУРИСТ» ЧШк

Современные строительные материалы и технологии. Краски, пэки,

Строительные машины и механизмы. Окна, двери, кровли, фасады. Металлические конструкции. Сантехника,

Экология. Системы очистки воды.

Системы отоллёний, вентиляции и кондиционирования. Электротехническое и осветительное оборудование. Кабель но-пронодниновая продукция.

Энергосбережение и испопьэование нетрадиционных экологически чистых источников анергии.

Системы автоматизации. Программное обеспечение предприятий строительной, энсргстичсской, электротехнической отраслей промышленности.

ФОРУМ

к HR ТДВЧН

Оргкомитет: РйСпуЁгика Крым, i. Сиыферолаль, ур. Горького. 3, оф. ?7; М06.1 +7 т 78 174 83, т.'ф.: +7{3452f 54-60-G6, +7|Э6М} 54-6746, E-mail: markenntf^föÄPDlonim.bii. hllpi/i'&xpoFDTLim.bii"

f/r- научно-технический и производственный журнал