Министерство образования РФ
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра строительных материалов
Доклад на тему:
Применение противоморозных добавок в строительстве
Выполнил: ст. гр. 23-301
Мишанин Т.А.
Проверил:
Мавлюбердинов А. Р.
Казань 2010
· История развития технологии бетона
· Новые эффективные бетоны и технологии
· Технология «Мрамор из бетона»
· Прозрачный бетон
· Пропитка бетона – полезная необходимость
История развития технологии бетона
Бетон - один из древнейших строительных материалов. Из него построены галерей египетского лабиринта (3600 лет до н. э.), часть Великой Китайской стены (III век до н.э.), ряд сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах. Однако использование бетона и железобетона для массового строительства началось только во второй половине XIX в., после получения и организации промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущем веществом для бетонных и железобетонных конструкций. Вначале бетон использовался для возведения монолитных конструкций и сооружений. Применялись жесткие и малоподвижные бетонные смеси, уплотнявшиеся трамбованием.
С появлением железобетона, армированного каркасами, связанными из стальных стержней, начинают применять более подвижные и даже литые бетонные смеси, чтобы обеспечить их надлежащее распределение и уплотнение в бетонируемой конструкции. Однако применение подобных смесей затрудняло получение бетона высокой прочности, требовало повышенного расхода цемента. Поэтому большим достижением явилось появление в 30-х годах способа уплотнения бетонной смеси вибрированием, что позволило обеспечить хорошее уплотнение малоподвижных и жестких бетонных смесей, снизить расход цемента в бетоне, повысить его прочность и долговечность. В эти же годы был предложен способ предварительного напряжения арматуры в бетоне, способствовавший снижению расхода арматуры в железобетонных конструкциях, повышению их долговечности и трещиностойкости.
Профессор А.Р. Шуляченко в 80-х годах XIX века разработал теорию получения и твердения гидравлических вяжущих веществ и цементов и доказал, что на их основе могут быть получены долговечные бетонные конструкции. Под его руководством было организовано производство высококачественных цементов. Профессор Н.А. Белелюбский в 1891 году провел широкие испытания, результаты которых способствовали внедрению железобетонных конструкций в строительство. Профессор И.Г. Малюга в 1895 году в своей работе "Составы и способы изготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости" обосновал основные законы прочности бетона. В 1912 году был издан капитальный труд Н.А. Житкевича "Бетон и бетонные работы". В начале века появляются много работ по технологии бетона и за рубежом. Из них наиболее важными были работы Р. Фере (Франция), О. Графа (Германия), И. Боломе (Швейцария), Д. Абрамса (США).
Широкое развитие получила технология бетона в СССР со времени первых крупных гидротехнических строительств - Волховстроя (1924 год) и Днепростроя (1930 год). Профессора Н.М. Беляев и И.П. Александрии возглавили ленинградскую научную школу по бетону. В 30-е годы ученные московской школы бетона Б.Г. Скрамтаев, Н.А. Попов, С.А. Миронов, С.В. Шестоперов, П.М. Миклашевский и другие разработали методы зимнего бетонирования и тем самым обеспечили круглогодичное возведения бетонных и железобетонных конструкций, создали ряд новых видов бетона, разработали способы повышения долговечности бетона, основы технологии сборного железобетона. В послевоенные годы создавались новые виды вяжущих веществ и бетонов, начинали широко применяться химические добавки, улучшающие свойства бетона, совершенствовались способы проектирования состава бетона и его технология.
Новые эффективные бетоны и технологии
Последние десятилетия двадцатого века ознаменовались значительными достижениями в теории и технологии бетона, изделий и конструкций на его основе. Появились и получили широкое распространение различные модификаторы для вяжущих веществ и бетонов, активные минеральные наполнители, новые технологические приемы. Обогатились наши представления о структуре и свойствах бетона, о процессах структурообразования, появилась возможность прогнозирования свойств и активного управления структурообразованием бетона, успешно развивается компьютерное проектирование бетона и его технологии.
Все это позволило не только создать и освоить новые виды бетона, но и значительно расширить номенклатуру применяемых в строительстве бетонов: от суперлегких теплоизоляционных до высокопрочных конструкционных. Сегодня в строительстве применяется более тысячи различных видов бетона и процесс создания новых бетонов интенсивно продолжается. Бетон широко используется в жилищном, промышленном, транспортном, гидротехническом и других видах строительства.
Возможность получить материал с самым различным комплексом свойств, высокая архитектурно-строительная пластичность, сравнительная простота и доступность технологии, малая энергоемкость и возможность успешного использования местного сырья и утилизации техногенных отходов, хорошие технико-экономические показатели, экологическая безопасность - все это вывело бетон на первое место среди строительных материалов.
В новом веке теория, технология и практика применения бетона получат дальнейшее развитие, сохранив за ним ведущее положение среди строительных материалов. Бетон как основное звено войдет в более широкий класс материалов - строительных композитов гидратационного твердения, которые создаются на единой материаловедческой основе, и которые позволят получить гибридные, слоистые, тонкостенные, профильные и другие виды нового поколения строительных конструкций. Строительные композиты, которые наряду с бетоном включают растворы, мастики и другие материалы, являются особым видом композиционных материалов, структура которых имеет две стадии образования: первоначальное формирование структуры из пластичных многокомпонентных сырьевых смесей и последующее укрепление структуры затвердевшего материала в результате сложных физико-химических процессов.
Для обеспечения строительства новым поколением строительных композитов и бетонов необходимо развитие сопряженных отраслей промышленности: цементной - для создания и производства новых композиционных вяжущих, в том числе с уменьшенным содержанием клинкера, на безклинкерной основе, с применением гипса, извести, шлака и других видов сырья; строительной химии - для создания и производства химических модификаторов различного назначения, в том числе из вторичного сырья промышленности, производства расширяющих добавок, ультрадисперсных активных наполнителей, ультрадисперсных волокнистых наполнителей, пигментов, смазок, клеев и других материалов; нерудной промышленности - для создания и производства новых видов заполнителей, в том числе суперлегких.
Ранее предполагалось, что модификаторы и другие материалы для бетона должны готовить химическая, металлургическая и другие виды промышленности. Однако практика строительства показала, что это неправильный тупиковый путь. В результате сегодня на строительном рынке отсутствуют многие необходимые материалы отечественного производства и широко предлагаются импортные.
За рубежом промышленность строительных материалов быстро развивает производство по переработке для использования в строительстве различного химического сырья, вторичных продуктов металлургии, горнодобывающей и других отраслей промышленности и энергетики. В результате создано и освоено большое количество комплексных модификаторов для вяжущих веществ и бетонов, супертонких активных минеральных наполнителей, композиционных вяжущих веществ и других эффективных материалов. Российская Федерация обладает большими сырьевыми ресурсами для создания подобных материалов и необходимо в ближайшие годы уделить особое внимание созданию существующих отечественных производств в различных регионах. Как показывает мировой опыт, инвестиции в подобные производства быстро окупаются, а продукция является высокоприбыльным товаром.
В новом веке будет происходить постепенное замещение обычных традиционных бетонов многокомпонентными бетонами. В последних используются химические модификаторы структуры, свойств и технологии бетона, в том числе комплексные модификаторы, включающие несколько индивидуальных продуктов, активные минеральные компоненты различной дисперсности и в ряде случаев композиционные вяжущие вещества, в том числе вяжущие низкой водопотребности, расширяющие добавки, дисперсные волокнистые наполнители и другие специальные компоненты. Многокомпонентность структуры позволяет эффективно управлять структурообразованием на всех этапах технологии и получать материалы с самыми различными комплексами свойств. Вместе с тем, Многокомпонентность системы повышает требования к дозированию материалов и перемешиванию бетонной смеси, так как часто требуется вводить модификатор в очень небольших объемах и перемешивать порошки (цемент+наполнитель) до получения однородной массы,
что может быть обеспечено только за счет применения соответствующего оборудования. Значительно упростить технологию и сделать общедоступным применение многокомпонентных бетонов и растворов возможно за счет использования предварительно приготовленных сухих смесей. Производство сухих смесей может быть организовано на модульных быстромонтируемых заводах в различных регионах с использованием местных сырьевых ресурсов в соответствии с номенклатурой, определяемой потребностями строительного комплекса в данном регионе. В ближайшие годы следует ожидать резкого увеличения производства сухих смесей, тем более что эта отрасль промышленности строительных материалов ориентирована на возможности среднего и мелкого бизнеса, где создание небольших производств для удовлетворения потребностей определенного строительного района весьма эффективно.
Наиболее полно современные возможности технологии бетона получили в создании и производстве высококачественных бетонов. Под этим термином, принятым в 1993 г. совместной рабочей группой ЕКБ/ФИП, объединены многокомпонентные бетоны, которые изготавливают из смеси с ограниченным водосодержанием, с высокими эксплуатационными свойствами, прочностью, долговечностью, адсорбционной способностью, низким коэффициентом диффузии и истираемостью, надежными защитными свойствами по отношению к стальной арматуре, высокой химической стойкостью и стабильностью объема. Высококачественные бетоны имеют прочность в возрасте 28 суток 60-150 МПа, в возрасте двух суток 30-50 МПа, морозостойкость F600 и выше, водонепроницаемость W12 и выше, водопоглощение менее 1-2% по массе, истираемость не более 0,3-0,4 г/см2, регулируемые показатели деформативности, в том числе с компенсацией усадки в возрасте 14— 28 суток естественного твердения, высокую газонепроницаемость.
В реальных условиях прогнозируемый срок службы такого бетона превышает 200 лет. Возможно получение супердолговечных бетонов со сроками службы до 500 лет, что подтверждается исследованиями японских ученых.
Теоретическими предпосылками синтеза прочности и долговечности высококачественных бетонов является более полное использование энергии портландцемента, создание оптимальной микроструктуры цементного камня, уменьшение макропористости и повышение трещиностойкости, упрочнение контактных зон цементного камня и заполнителя за счет направленного применения комплекса эффективных химических модификаторов, высокодисперсных кремнийсодержащих материалов с аномальной гидравлической активностью, расширяющих добавок с регулируемой энергией напряжения и интенсивной технологии производства.
В результате направленного структурообразования получается высококачественный бетонный черепок, состоящий из цементного камня, модифицированного минеральными и химическими добавками, на основе которого могут создаваться различные материалы:
при введении прочных заполнителей - высокачественные бетоны;
при введении тонкодисперсной газовой фазы или особо легких заполнителей - суперлегкие эффективные теплоизоляционные бетоны;
при введении дисперсных волокнистых наполнителей - фибробетоны повышенной эксплуатационной надежности;
при введении пигментов и заполнителей из отделочного камня, декоративного стеклобоя и других подобных материалов - архитектурно-декоративные бетоны;
при использовании отходов промышленности - экологические бетоны;
при использовании полимерных компонентов - бетоны различного назначения;
при применении специальных компонентов - специальные бетоны (защитные, электротехнические и другие).
На практике получит применение вся гамма бетонов - от обычных традиционных до многокомпонентных и высококачественных. Однако постепенный переход к более эффективным видам бетона и технологии будет предопределен их более высоким качеством и соответственно большей конкурентоспособностью на строительном рынке и большими возможностями в создании новых видов конструкций, зданий и сооружений.
Из различных видов бетона расширится применение мелкозернистого бетона. Этот вид позволяет получать высококачественную структуру материала, отличается высокой технологичностью, позволяя сравнительно просто изготавливать изделия как методом прессования с немедленной распалубкой, так и методом литья, что особенно удобно для монолитного домостроения, и, кроме того, он легко и эффективно модифицируется с помощью органо-минеральных модификаторов, обеспечивая получение материалов с различным комплексом свойств. Его несомненным достоинством является использование дешевых местных песков, что позволяет снизить стоимость бетона на 15-25% по сравнению с крупнозернистыми бетонами на щебне.
Мелкозернистый бетон позволяет получать тонкостенные и слоистые конструкции, декоративный и фибробетон, конструкции, в которых сочетаются различные материалы, а также конструкции и изделия переменной плотности и ряд других эффективных материалов и решений.
Для получения наилучших результатов при производстве новых видов бетона, изделий и конструкций получит развитие интенсивная технология бетона. В ней будет использована механохимическая активация сырьевых смесей, скоростные смесители, в том числе двухкамерные, баротермическое воздействие, электроимпульсные и волновые технологии, литье, компьютерное управление технологией и качеством материала, пропитка готовых изделий и конструкций и другие технологические приемы. Появление новых бетонов, особенно высококачественных, открывает новую эру в создании зданий и сооружений. Уже сегодня с использованием высококачественного бетона возводятся высотные здания, большепролетные мосты, железобетонные платформы для добычи нефти на океанических шельфах, подземные "мини-города", специальные и другие сооружения. Высококачественный бетон в сочетании с другими эффективными бетонными материалами на основе высококачественного бетонного черепка (суперлегкие теплоизоляционные и декоративные бетоны)
позволит создать "дом XXI века", в котором высокопрочный каркас с долговечностью более 200 лет будет сочетаться с эффективными ограждающими конструкциями из суперлегкого и декоративного бетонов и с периодически обновленными инженерными сетями и отделкой, что позволит получить архитектурно-выразительное, быстровозводимое и легко трансформируемое комфортабельное жилье и объекты социальной сферы.