Высококачественные бетоны с улучшенной структурой, получаемые комплексным вакуумированием

  Получить высококачественные бетоны различных видов (и другие конгломератные материалы) с малодефектной структурой при минимальных трудовых, материальных и энергетических затратах можно благодаря эффективному использованию потенциальных возможностей уплотнения формуемых бетонных смесей на основе углубленных представлений о физических процессах и механизме формирования структуры бетона при применении предлагаемого автором комплексного вакуумирования.
   Общая основа оптимизации структуры и свойств конгломератных материалов, к которым относится бетон, состоит в устранении дефектов и неоднородностей независимо от их вида и природы, поскольку именно они являются непосредственной причиной разрушения и физико-химической неустойчивости, неоднородности материала.
   Для уменьшения неоднородностей и дефектов как основного условия оптимизации структуры и свойств бетонов необходимо: повысить дисперсность твердой фазы; уменьшить толщину прослоек, склеивающих частицы за счет оптимального содержания вяжущих в дисперсионной среде; снизить до минимума пористость, переведя оставшиеся поры в микро- и ультрамикропоры.
   Эти условия являются необходимыми, но недостаточными для получения бетонов с оптимальной структурой.
   Для получения максимальной плотной бездефектной структуры надо правильно определить и найти оптимальное соотношение компонентов, добиться предельной однородности их распределения в бетоне и исключить возможное образование дефектов и неоднородностей в структуре в результате несовершенства технологического процесса.
   Необходимо создать такие технологические условия для получения высококачественного цементного камня и бетона в целом, чтобы плотность бетона была максимальной. Теоретически наибольшая плотность бетона может быть получена при заполнении его объема твердой фазой, состоящей из мелкого и крупного плотного заполнителей, гидратных новообразований и негидратированных зерен цемента. Средняя плотность такого бетона должна равняться 2650–2700 кг/м3 в зависимости от плотности составляющих. На практике бетоны имеют значительно меньшую плотность (около 1800–2200 кг/м3).
   Чтобы достичь максимальной плотности и улучшить структуру реального бетона, необходимо до разумного минимума понизить его пористость, образующуюся за счет вовлеченного и защемленного воздуха и воды, не вступившей во взаимодействие с цементом. Для достижения этой цели автор разработал принципиально новую технологию комплексного вакуумирования бетонов, которая базируется на теоретических положениях и анализе физико-химических процессов воздействия вакуума на бетонную смесь на всех стадиях ее приготовления, укладки и уплотнения с последующим доуплотнением при повышении давления до атмосферного.
   Технология комплексного вакуумирования позволяет в широких пределах изменять глубину вакуума, режимы приготовления бетонных смесей, их уплотнения и доуплотнения при повышении давления в вакуумной камере, что дает возможность направленно управлять удалением газовой фазы, перераспределением воды и формированием оптимальной структуры бетонов с улучшенными свойствами при наименьших энергетических затратах.
   Так, при комплексном вакуумировании керамзитобетонных смесей структурная прочность свежезаформованного бетона увеличивается до 0,5–2,0 МПа, его твердение ускоряется в 1,5–2 раза, деформации бетона в период тепловлажностной обработки снижаются в 5–6 раз. Средняя плотность керамзитобетона увеличивается на 6–14 %, прочность на сжатие возрастает на 50–110 %. Общая пористость растворной составляющей бетона снижается на 20 %. Морозостойкость керамзитобетона возрастает до 600 и более циклов переменного замораживания и оттаивания.
   Наибольший эффект в бетонах на плотных заполнителях получен для мелкозернистых бетонов при введении суперпластификаторов в бетонную смесь (прочность достигла 80-110 МПа и превышала прочность контрольных образцов более чем в два раза).
   Технология комплексного вакуумирования опробована также при изготовлении огнеупорных бетонов, бетонов на известняковых заполнителях, облицовочных плиток типа “декорит” и конструкционно-теплоизоляционного арболита. Во всех случаях значительно улучшались качество и физико-механические свойства конгломератных материалов. Все это позволяет считать технологию комплексного вакуумирования новым направлением в промышленности строительных материалов.
   Комплексное вакуумирование имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной технологией:
   • появляется возможность формовать изделия на поддонах со съемной бортоснасткой, т. е. сокращать металлоемкость производства;
   • увеличивается оборачиваемость форм при тепловлажностной обработке, что уменьшает парк форм, количество пропарочных камер и высвобождает полезные площади в цехах;
   • снижаются энергетические затраты на тепловую обработку изделий;
   • уменьшается расход цемента на 15–25 %;
   • улучшаются физико-механические свойства бетона;
   • повышается качество поверхностей изделий и в связи с этим отпадает необходимость их отделки;
   • возникает возможность использовать местные заполнители пониженного качества для конструкционных бетонов;
   • улучшаются условия труда (значительно снижается уровень шума, вибрации, запыленности).
   Отмеченные преимущества технологии комплексного вакуумирования свидетельствуют о целесообразности ее применения в промышленности строительных материалов, особенно в тех случаях, когда к изделиям предъявляют повышенные требования по качеству и долговечности.