Совершенствование технологии и свойств бетонов
Важную роль в решении задач, пс ставленных в области строительства XXV съездом КПСС и постановление Совета Министров СССР 1977 г. ш развитию сборного железобетона, имеет совершенствование технологии и свойства бетона, разработка и внедрение новы: эффективных видов бетонов, максимальное использование всех . резервов для расширения производства и повышена качества продукции. За пять лет, прошедших со времени VII конференции по бетону и железобетону, значительно увеличился объем производства, достиг- нут большой прогресс в технологии бетона и бетоноведении. Достаточно упомянуть появление новых видов легких бетонов, внедрение в производство эффективных химических добавок (ННК1 и др.) и новых методов формования сборного железобетона (ударный, низкочастотного вибрирования и др.), создание технологии производства труб с металлическим сердечником, разработке по полимербетонам и бетонополимерам. по совершенствованию объемного домостроения. Однако некоторые рекомендации конференции остались невыполненными. По-прежнему в ряде районов не хватает качественных заполнителей, недостаточно применяются конструкции из высокопрочных бетонов, велики потери материалов при производстве сборных железобетонных конструкций, медленно внедряются в строительство последние разработки, не закончена организация и координация работ в области науки о бетоне и железобетоне, требует дальнейшего совершенствования используемое оборудование.
В ближайшие годы наряду с увеличением производства и расширением областей применения необходимо осуществить дальнейшее совершенствование технологии бетона, основными направлениями которого являются: повышение качества цемента и заполнителей, обеспечение наиболее эффективного использования цмента в бетоне;
химизация бетона, т. е. применение новых материалов и химических процессов с целью интенсификации производства, повышения качества и долговечности конструкций, получения бетона со специальными свойствами;
разработка новых видов бетонов, в том числе высокопрочных, сверх быстро то твердеющих, для особых условий эксплуатации, сверхлегких и др.;
развитие структурно-технологической теории с получением обобщенных зависимостей различных свойств бетона от его структуры и состава и создание на этой основе системы технологических расчетов с широким применением ЭВМ для прогнозирования свойств бетона и управления качеством;
применение эффективных методов производства сборного железобетона и оборудования, а также бетонов, обеспечивающих высокое качество изделий;
обеспечение дальнейшего снижения материалоемкости железобетонных конструкций, повышение их качества;
более рациональное использование вторичного сырья промышленности различные золы, шлаки, химические полупродукты), что имеет большое значение не только для снижения стоимости продукции, но и для охраны окружающей среды;
разработка критериев и методов технико-экономической эффективности бетонов и способов производства конструкций, определение наиболее рациональных областей применения различных бетонов;
решение социальных вопросов — создание наиболее комфортабельных условий производства сборного и монолитного железобетона.
В 1974—1976 гг. прошла широкая дискуссия по развитию цементной промышленности и эффективному использованию цемента в производстве железобетонных конструкций.
В результате были уточнены планы развития отрасли, которые предусматтивают опережающий выпуск высококачественных и высокопрочных цементов, организацию производства бездобавочного портландцемента, а также специальных цементов (декоративный, напрягающий и др.). Перед строителями встают задачи эффективного применения этих цементов, в первую очередь в высокопрочных и легких бетонах и в особых условиях строительства. Многое необходимо сделать по разработке технологических расчетов с использованием цемента марки М 500, напрягающего и других специальных видов, уточнить требования к технологии и областям применения.
С каждым годом расширяется сырьевая база заполнителей для бетона, шире внедряются местные материалы, растет производство легких заполнителей. Однако в этой области предстоит еще много сделать, чтобы повысить эффективность их использования. Здесь имеются значительные резервы повышения качества и снижения стоимости бетона и, следовательно, конструкций. Необходимо совершенствовать теорию бетона и методику оценки заполнителей, с тем чтобы иметь количественные характеристики и зависимости, которые позволяли бы управлять качеством изготовления конструкций, более точно прогнозировать их свойства, определять технико-экономическую эффективность.
Для этого непосредственно на заводах и стройках с использованием ЭВМ обычные стандартные характеристики мало пригодны и в большинстве случаев не могут обеспечить высокой точности расчетов. Более пригодны характеристики, учитывающие так называемую водопотребность заполнителей (их определяют непосредственно в бетоне), а также удельную поверхность. В качестве положительного примера можно привести новое руководство , в котором введение показателя водопотребности легких заполнителей позволило заметно уточнить расчет состава бетона. Еще мало используются в качестве заполнителей вторичные продукты промышленности — аглопорит, зольный гравий, недостаточно энергично ведутся работы по улучшению качества перлитового песка (снижение его водопотребности) и по созданию производства новых видов заполнителей (стеклопор, органоминеральные и др.).
Химизация бетона, имеющая большие перспективы, предлагает в первую очередь широкое применение комплексов добавок. Для успешного их применения необходимо организовать промышленный выпуск добавок, хорошо зарекомендовавших себя при опытной проверке. При этом следует учитывать, что производство добавок — это очень важное дело, которое целесообразно организовать в системе Минстройматериалов. Добавки должны строго соответствовать техническим требованиям, это не отходы производства, даже если последние входят в комплекс, а материал, к которому предъявляются высокие требования.
В настоящее время проверены и хорошо зарекомендовали себя комплексы, в которые входят ускорители твердения, пластификаторы, ингибиторы коррозии, регуляторы изменений объема и сроков схватывания, гидрофобизаторы. Однако для дальнейшего совершенствования технологии бетона необходимо разработать новые, более эффективные добавки, и в первую очередь суперпластификаторы, добавки для обеспечения однородности суперлегких бетонов, для экструзируемых бетонных смесей, для управления структурообразованием цемента (например, замедлители твердения) и др. Среди новых особое внимание следует уделить полимерным добавкам или составам на их основе. Введение добавок позволяет на 8—15%, а иногда и более сократить расход цемента или придать бетону свойства, существенно влияющие на технологию изготовления железобетонных конструкций, их качество и долговечность. При этом эффект достигается при введении малых количеств добавок, что обусловливает высокую технико-экономическую эффективность таких бетонов. Для более правильного и широкого использования добавок необходимо установить обязательное их применение для ряда бетонов и конструкций. Следует также разработать единую методику испытания и оценки их эффективности, зависящую от многих факторов. В настоящее время практически нельзя объективно определить эффективность многих добавок и область их использования, так как в зависимости от условий опытов у одних добавка дает хорошие результаты, у других — эффекта почти нет.
Химизация состава включает и применение новых связующих веществ в бетоне. Важное место занимают среди них полимерные связующие. В последние годы разработаны эффективные полимербетоны, позволяющие получить прочность при сжатии до 1000 кгс/см2, хорошо работающие в коррозионных средах и в особых условиях эксплуатации. Найдены дешевые связующие, например на основе карбамидных смол. Заслуживающие внимания особолегкие бетоны можно получить, применяя вспененное связующее и суперлегкий заполнитель типа стеклопора, перлита или стирпора. Использование различных полимерных связующих, заполнителей и технологий дает возможность получать бетоны с различными свойствами.
Необходимо шире применять в строительстве бетоны на силикатных, шлакощелочных, гипсовых, шлаковых, фосфатных, стеклоподобных и других вяжущих на основе вторичного сырья промышленности. Расширение гаммы бетонов требует более глубокого изучения их свойств, создания обобщенных критериев и зависимостей (рассмотрение структуры этих материалов как разновидностей композиционных материалов), совершенствования соответствующих разделов СНиП, определения областей применения.
До последнего времени почти не использовали химическую обработку затвердевшего бетона, хотя некоторые ее приемы (гидрофобизация, ократирование, карбонизация) известны давно. Сейчас созданы эффективные способы обработки бетона полимерами. Пропитка мономером или специальным составом, полимеризующимся непосредственно в порах и капиллярах бетона, позволяет получить особый композиционный материал — бетонополимер. Его прочность по сравнению с исходным бетоном возрастает в 2—10 раз (в зависимости от состава бетона и условий обработки), материал становится более морозостойким, коррозиестойким, ему можно придать свойства, которые нельзя получить у обычного бетона. При оценке свойств бетонополимеров и их нормировании нужен иной подход, чем к обычным бетонам, так как, меняя состав и структуру бетона и полимерной составляющей, соотношение между ними, условия изготовления, получают бетонополимеры с заранее заданными свойствами. Так, у бетонополимеров прочностью 800 кгс/см2 модули упругости могут различаться в 2 раза. Если у обычного цементного бетона высший целесообразный предел прочности сейчас составляет 600—800 кгс/см2, для автоклавных бетонов и полимербетонов достигает 1000—1200, то бетонополимеры могут иметь прочность 1500—- 2000 кгс/см2 и более. Следует заметить, что если эффективность использования цемента в высокопрочных бетонах резко падает (в 5—10 раз уменьшается удельная прочность, приходящаяся на 1 кг цемента), то в высокопрочных бетонополимерах эффективность введения полимера возрастает в 10 раз и добавление 1 % полимера увеличивает прочность бетона на 100—200 кгс/см2. Весьма перспективна поверхностная обработка изделий, повышающая долговечность, а также обработка особо нагруженных зон бетона.
Армированные бетонополимеры занимают по своим свойствам промежуточное положение между обычным и преднапряженным железобетоном. В них можно использовать неметаллическую арматуру, в том числе дисперсную (стеклянную, шлаковую или каменную), которая в этих условиях не корродирует и не разрушается. Такие изделия могут применяться в агрессивных средах, в качестве полов, балконов, дорог, декоративных цокольных плит, труб, скрытого каркаса, в машиностроении и многих других областях. Появление новых видов бетонов, химических добавок, расширение возможностей машиностроительной базы выдвигает новые задачи по совершенствованию способов производства конструкций и в первую очередь позволяет повысить производительность труда и качество изделий. Необходимо разработать и внедрить изготовление изделий методом экструзии, с использованием мелкозернистых бетонов со спецдобавками и длинных стендов, развивать литьевую технологию, добиваясь получения необходимых свойств бетонов, шире использовать предварительный разогрев бетонных смесей, низкочастотные и ударные способы формования, электропрогрев и другие способы, позволяющие автоматизировать процессы. Следует заметить, что улучшение технологии неразрывно связано с совершенствованием консрукций, поэтому следует разработана такие конструкции, чтобы изготовлена их можно было вести непрерывно, на пример экструзией, конструкции на к сколько этажей, рассчитанные на применение высокопрочных и суперлегких бетонов, конструкции, допускающие за фективную электрообработку (специальное расположение арматуры) и т. : В науке о бетоне имеется много разработок, которые уже сегодня могли давать значительный эффект, но плохо используются производственниками. К ним можно отнести исследования ускорения твердения бетона. Пра вильное использование имеющихся предложений не отдельными предприятиям» а всей отраслью сборного железобетон; даст значительный экономический эффект. Вместе с тем жизнь выдвигает новые вопросы, в том числе социальные вопросы технологии бетона; надразвивать в первую очередь такие способы производства, которые обеспечивали бы хорошие условия труда, лучше поддавались механизации и автоматизации. На московских заводах ЖБ1 выдвинута задача перехода в этой пятилетке с трехсменной работы на двухсменную. В этих условиях вопрос; термообработке преобретает новый аспект — на всемерное сокращение срокообработки, а минимальная энергоемкость при определенной длительности диктуемой условиями производства приобретает решающее значение.
Для более успешного управления технологией бетона и производством сборного железобетона необходима дальнейшая математизация этой области разработка системы управляющих зависимостей и способов технологических расчетов, создание надежных метода прогнозирования свойств бетона и конструкций, разработка способов пооперационного контроля производства и увязка с ними нормируемых свойств бетонной смеси и бетона. Это требует и совершенствования методов расчета состава бетона, которые в зависимости от цели использования могут строиться на различных принципах.
Сейчас в области технологии бетона работают много научных школ, хорошо подготовленных исследователей. При правильной организации и соответствующей поддержке, особенно в вопросах внедрения, можно в ближайшие годы добиться значительного научно-технического прогресса в производстве сборного и монолитного железобетона как за счет создания новых технологий, так и за счет более полного использования имеющихся резервов.