Добавками называются материалы, которые помимо цемента, заполнителя и воды добавляются  к бетону либо до смешивания, либо во время смешивания для изменения свойств смеси, таких как способность поддаваться обработке, диапазон температур твердения, время схватывания или окраска.

Добавление волокна к бетону делает его жестким и усталостнопрочным. Этот тип добавок широко используется для реализации важных инженерных проектов.

Армирование цемента и бетона волокном не является какой-либо новой идеей, поскольку такое армирование как введение соломы в кирпичи и шерсти в строительный раствор уже использовались на протяжении длительного времени.  Тем не менее, за последние два десятилетия в этой области было проведено большое количество исследований и  сделано большое количество разработок.

Добавление волокна к бетону является удобным и практичным методом улучшения целого ряда свойств материала, например, жесткости, усталопрочности, ударопрочности и прочности на изгиб. Оно также позволяет изменить параметры текучести материала.

Бетон с армированием волокном отличается от традиционного бетона по целому ряду параметров. У него более высокое содержание цемента, меньшее содержание крупного заполнителя бетонной смеси и мелкого заполнителя.

В целом, содержание волокна колеблется от 0.2% до 2%.

Типы волокна

Существует несколько типов волокна, включая стальное, щёлочестойкое стекло и полиэтилен.

Изменение силы сжатия при различном содержании волокна.

Волокна можно подразделить на два типа, а именно, волокна с модулями ниже, чем у цементной матрицы, такие как целлюлоза, найлон и полипропилен, и волокна с более высокими модулями, такие как асбест.

Органические волокна с более низкими значениями модуля обычно подвержены высокой ползучести, что означает, что при их использовании для выдерживания постоянных высоких напряжений в растрескавшемся композите, со временем может получиться существенное удлинение или прогибание.
Большое значение имеет межклеточное пространство или используемая матрица, поскольку у каждой из них своя степень щелочности, которая влияет на износостойкость стеклянных и стальных волокон.
Важен также максимальный размер частиц, поскольку он влияет на распределение волокна и его количество. У бетона должны быть частицы с размером не более 10 мм, в противном случае трудно будет добиться однородного распределения волокна.
Зависимость поглощения масла при определенном содержании волокна от колебания содержания волокна (в % по массе)

Использование новых материалов и современных технологий играет важную роль в строительной деятельности. Надлежащее использование различных типов материалов и новейших технологий становится обязательным для повышения качества и снижения затрат. Срок эксплуатации и износостойкость конструкции также повышаются.

Некоторые различные типы современных строительных материалов включают многокомпонентный портландцемент, бетоны на цементе с добавками кремнезёмной пыли, волокна для армирования, химические вещества, такие как эпоксиды и геотекстиль. Также используются пластмассы, продукты из алюминиевого готового бетона, a также различные облицовочные материалы для стен, дверей и окон.

Зависимость поглощения смазочно-охлаждающей жидкости бетоном с волокном от изменения содержания волокна (в % по массе)

Использование готовых железобетонных конструкций стало распространенной практикой при строительстве мостов и эстакад в Индии. Кроме того,  добавки, составы для лучшего твердения бетона и паровлажностной обработки бетона успешно используются в Индии при реализации проектов строительства автострад и железных дорог для обеспечения их быстрого завершения.

Использование таких новых материалов, как цементные строительные растворы с эпоксидами, полимерами, кремнеземной пылью и армированием волокном также повысило качество строительных работ. Использование волокна повышает прочность сдвига и сопротивление скручиванию, кроме того, повышается поглощение энергии, износостойкость, устойчивость к воздействию замораживания и оттаивания, трения и сопротивление скольжению, а также  износоустойчивость.

Свойства различных волокон

Минеральные добавки

Появление минеральных добавок ознаменовало начало новой эры в области проектирования бетонных смесей со все более и более высокой прочностью. Тем не менее, были проведены испытания, и по прошествии некоторого периода времени было установлено, что большое значение имеет не только прочность, но также и другие свойства, такие как износостойкость и способность поддаваться обработке, которые также являются жизненно важными эксплуатационными параметрами. Это привело к работе по изучению высокопроизводительных бетонов (HPC). Смесь HPC создается с помощью смешивания минеральных и химических добавок и обычных ингредиентов бетона при низком водоцементном соотношении.

Минеральные добавки вводят в бетон в относительно различных количествах, обычно, от 5% до 40% по массе цемента. Введение в бетон минеральных добавок позволяет уменьшить теплоту гидратации за счет уменьшения содержания цемента и повышения износостойкости из-за уменьшения размеров пор.

Каолин представляет собой реактивный тип минеральной добавки, которая традиционно использовалась для производства фарфора. Метакаолин это подтип каолина, который используется в строительной промышленности.

Применения метакаолина

• Высокие эксплуатационные свойства, высокая прочность и легкий бетон;
• Готовые железобетонные конструкции заводского изготовления для архитектурных, гражданских, промышленных и конструкционных работ;
• Продукты из волокнистого цемента и ферроцемента, бетон, армированный стекловолокном.
• Строительный раствор, штукатурные растворы, материалы для ремонтных работ, штукатурка для бассейнов.
• Бетонные продукты серийного производства.

Метакаолин может быть использован в составе строительных растворов и бетона для получения:

• Повышенной прочности при сжатии и прочности на изгиб;
• Уменьшенной проницаемости и выступания слоёв на поверхности;
• Повышенной устойчивости к химическому воздействию;
• Предотвращение ASR;
• Уменьшенной усадки;
• Улучшенной способности поддаваться окончательной отделке, окрашиваемости и более привлекательного внешнего вида.

Заключение

Метакаолин обладает большим потенциалом для использования в качестве замены цемента в составе бетона при более низких затрат по сравнению с традиционно используемыми супер пуццоланами. Бетон, изготавливаемый с помощью метакаолина, демонстрирует то же поведение, что и бетон, изготавливаемый с использованием тонкого кремнезёмного порошка. Ожидается, что использование таких бетонных добавок, как метакаолин, будет быстро расширяться при изготовлении цемента, строительных растворов и бетона высокого качества с повышенной удобоукладываемостью.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка добавок для бетонов, цемента, ССС можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок добавок для бетонов, цемента и сухих строительных смесей в России».

www.newchemistry.ru