Бетон для производства работ в арктических условиях

Как известно, на территории, составляющей примерно половину нашей страны, зимний период продолжается свыше семи месяцев. Применение высокопрочных бетонов (ВПБ) при возведении зданий и сооружений в условиях низких отрицательных температур основывается на имеющемся в России опыте строительства с учетом специфики выполнения работ на отдалении от материка. Так, например, при использовании обычного бетона есть опасность того, что бетонная смесь замерзнет, прежде чем завершится процесс гидратации. Чтобы этого избежать, бетон необходимо подогревать с использованием дополнительных конструкций. Поэтому в таких условиях гораздо более целесообразно использовать бетоны с высокой ранней прочностью. Гидратация в этих бетонах протекает успешно даже при отрицательных температурах.

Некоторое время назад инженеры разработали новый вид бетона с повышенной ранней прочностью, вследствие чего темпы бетонирования строительных конструкций могут быть увеличены в несколько раза. Полученный вид бетона не подвержен растрескиванию, не пропускает воду, устойчив к морозу и подходит для возведения сооружений в условиях низких температур и Крайнего Севера.

Следует обратить внимание на то, что новый тип бетона экологичнее традиционных образцов. Также в производстве такого бетона инженеры отказались от излишнего применения воды. Вся дополнительная вода была заменена на суперпластификаторы пятого поколения. Эти вещества заставляют молекулы бетонной смеси отталкиваться друг от друга, в результате ее текучесть, удобоукладываемость и другие полезные для строителей качества возрастают.

Показатель, который достигается через 28 дней после заливки - марочная прочность нового бетона – возросла в 2,7–3,3 раза (B60) по сравнению с традиционными бетонными смесями из аналогичных компонентов. В свою очередь морозостойкость увеличилась в три раза – F600 вместо F200. Водонепроницаемость (давление, под которым в бетон проникает вода) выросла более чем в четыре раза – W18 вместо W4.

Технология производства разработанного бетона включает в себя важный этап – механо‑химическую активацию: составляющие бетона на высокой скорости смешиваются, а затем измельчаются в специальной бетономешалке. Благодаря измельчению частиц бетона в итоге получается большее количество искусственного камня.

Одно из главных достоинств разработки - ранняя прочность нового бетона – качество смеси, позволяющее уже примерно через несколько дней снимать опалубку с залитых конструкций и применять ее на новых этапах монолитных работ [1].

Проводились специальные исследования в лаборатории, где создали условия, максимально приближенные к арктическим. Циклическому замораживанию и оттаиванию подвергался высокофункциональный бетон с водоцементным отношением менее 0,35. В итоге ученые сделали вывод, что марка по морозостойкости бетона может меняться в 4–5 раз при постоянном водоцементном отношении, но при введении различных модификаторов, которые влияют на состав гидратных фаз. Стабильный гидросиликатный гель образовался при содержании портландита в цементном камне не более 5 %. Это обеспечили за счет введения оптимальных дозировок современных модифицирующих добавок [2].

Рисунок 1. Относительные деформации образца бетона, насыщенного и замороженного в 5% растворе хлорида натрия

В будущем работа над повышением срока службы и прочности бетона продолжилась. Удалось получить бетон сверхвысокой морозостойкости благодаря изменению структуры гидратных фаз цементного камня. Бетон, обладающий такими свойствами, может использоваться, например, при строительстве сооружений в суровых условиях, например, газопровода «Сила Сибири», и при освоении Арктической зоны.