№3(59)
Сентябрь 2017
ISSN
1990-4126

English

«Архитектон: известия вузов» № 18 - Приложение Июль 2007

Архитектура


 Борисов Вячеслав Анатольевич

аспирант УГГА

 Терехов Павел Михайлович

студент УралГАХА Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Половова Э.А.

МИКРОДУР – НОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ, РЕМОНТА БЕТОННЫХ И КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ


С 1995 года в Германии и относительно недавно в России (ООО «ВЕСТА ИНЖ», ООО «Гидроспецстрой», ОАО ЦНИИС НИЦ «Тоннели и метрополитены») применяется новое высокоэффективное минеральное вяжущее – «Mikrodur» («Микродур») – продукт воздушной сепарации пыли при помоле клинкерных цементов с марками до «600» [1 – 4]. «Микродур» отличается высокой степенью дисперсности и относится к особо тонкодисперсным вяжущим (ОТДВ). Выпускаются четыре марки «Микродура» (табл. 1).

 

Таблица 1. Характеристики дисперсности суспензии «Микродур»


 

Основное назначение «Микродура» – укрепление и гидроизоляция при реконструкции стен и фундаментов памятников архитектуры без нарушения их архитектурного облика, ремонт каменных и бетонных конструкций (рис. 1), улучшение свойств оснований. Особенности «Микродура» связаны с малым размером частиц и его рациональным гранулометрическим составом:

– широкая область применения (от весьма трещиноватых и крупнообломочных с коэффициентами фильтрации 80 м/сут до пылеватых грунтов с коэффициентами фильтрации 1x10-6 м/сут);

– высокая проникающая способность (в трещины и поры размером до 18 мкм и менее);

– седиментационная устойчивость (седиментация суспензии Вода : Микродур = 2 : 1 (по весу) не превышает 5 %;

– высокая прочность тампонажного камня; – сроки схватывания 3 - 4 часа;

– быстрый набор прочности (70 % марочной за 48 час);

– существенное снижение коэффициента фильтрации (с 1x10-4 до 1x10-7 м/с).


 

По сравнению с бездисперсными материалами для двухрастворной и однорастворной силикатизации и полимерными композициями на основе эпоксидной, карбомидной, финолформальдегидной смол и др. суспензии «Микродур» характеризуются несомненными преимуществами: качество инъекции, долговечность, простая и удобная технология приготовления и инъектирования, экологическая чистота, однородность с цементами по составу, высокая адгезия к бетонным и каменным конструкциям.

Для определения параметров суспензии «Микродур» – плотности, консистенции, дисперсности, седиментации, прочности и др., исключая характеристики текучести, следует использовать действующие стандартизированные методики практического материаловедения, например по ГОСТ 310.3-76, 310.4-81.

Результаты стандартных испытаний марок «Микродур F, U, X» повышенной сульфатостойкости (разновидность «R»), выполненные для проверки сертификата фирмы-производителя приведены в табл. 2.

 

Таблица 2. Результаты испытания суспензии «Микродур»


 

Текучесть суспензий «Микродур» в опубликованных работах [1 - 4] оценивается показателем «условная вязкость», определяемым по времени истечения смеси В : М = 2 : 1 через выпускную трубку в дне мерного цилиндра. Между тем, этот показатель служит относительной оценкой для бездисперсных ньютоновских жидкостей и, разумеется, не может охарактеризовать поведение концентрированных структурированных суспензий, являющихся аномальными неньютоновскими вязко-пластичными жидкостями (рис. 2). Поэтому для получения достоверных и представительных выборочных данных, определяющих текучесть суспензий Микродура, разработана принципиально новая методика с использованием реовискометра Хеплера (рис. 3).

Рис.2

Рис. 3. Реовискометр Хеплера

Из рис. 2б, следует, что характер течения неньютоновских структурных суспензий определяется двумя параметрами:

– динамическим напряжением сдвига,
– динамической структурной вязкостью. При малых напряжениях сдвига структурная жидкость находится в статическом состоянии и не течет. С возрастанием напряжения сдвига происходит разрушение структуры суспензии и начинается медленное течение. Дальнейшее увеличение напряжений сдвига приводит к повышению скорости течения и интенсификации разрушений структуры суспензий, которое никогда не бывает полным, поскольку некоторая доля структурных связей обратимо восстанавливается. В аналитической форме течение структурных неньютоновских суспензий описывается уравнением Шведова-Бингама:

 

где – напряжение сдвига; dv/dn – градиент скорости, обозначаемый в дальнейшем как vg.

Определение числовых значений реологической зависимости (1) выполнено в следующем порядке:

1 – по формуле (1) для различных значений (i), задаваемых сменными грузами, находятся единичные динамические вязкости структурных суспензий, называемые «кажущаяся вязкость» (i) (рис. 4);


 

2 – для каждой пары значений напряжения сдвига и кажущейся вязкости вычисляется градиент скорости vg(i) по формуле:


 

3 – на основе метода наименьших квадратов устанавливаются средние выборочные и стандарты динамического напряжения сдвига и структурной вязкости:



Результаты реологических исследований приведены в табл. 3.

Таблица 3. Динамические напряжения сдвига и вязкости суспензий «Микродур»

 

В табл. 4 приведены данные, позволяющие сделать заключение о высокой статистической надежности полученных результатов.

Таблица 4. Характеристика взаимосвязей между напряжением сдвига и градиентом скорости суспензий «Микродур»


 

В табл. 5 приведены коэффициенты вариации и доверительные границы 

+, вычисленные с односторонней доверительной вероятностью 0,975.

 

Таблица 5. Коэффициенты вариации и доверительные границы динамического напряжения сдвига и динамической вязкости суспензий «Микродур»


 

«Микродур» – дорогостоящий материал, тем не менее, его технологическая эффективность достигает 20 - 100% по сравнению с существующими технологиями реконструкции стен, фундаментов, ремонта бетонных и каменных конструкций и улучшения свойств грунтов. В целях снижения затрат приготовление суспензий «Микродур» должно осуществляться в высокоскоростных смесителях-диспергаторах с внесением тонкодисперсных минеральных добавок и суперпластификаторов. Применение последних, в сочетании с высокоскоростными смесителями, позволяет повысить текучесть концентрированных суспензий и резко снизить седиментацию смесей составов В : М (Вода : «Микродур», по весу) до 6 : 1 [5, 6]. Таким образом, при проектировании суспензии «Микродур» с В : М от 1 : 1 до 6 : 1, в отличие от цементных суспензий того же состава, следует рассматривать как стабильные структурированные вязко-пластичные жидкости.

Выводы

1. «Микродур» является высокоэффективным вяжущим материалом для реконструкции стен и фундаментов памятников архитектуры без нарушения их архитектурного облика, ремонта бетонных и каменных конструкций, улучшения свойств грунтов оснований.

2. Высокая стоимость суспензий «Микродур» компенсируется качеством производимых работ, внедрением высокоскоростных смесителей, тонкодисперсных минеральных добавок и суперпластификаторов.

3. При составлении проектов производства работ по реконструкции и ремонту зданий, бетонных и каменных конструкций, улучшению грунтов оснований следует руководствоваться установленными реологическими константами суспензий «Микродур», что позволит исключить или существенно снизить риски принятия ошибочных решений.

4. Найденные статистические характеристики реологических констант «Микродур» являются исходной базой для оценки качества планируемых работ в современной вероятностной постановке.

 


Библиография

  1. www.intrabau.ru
  2. www.vestaing.ru/news.htm
  3. Байдаков О.С. Применение материалов «Mikrodur» для инъекционных работ при укреплении грунтов и усилении конструкций. // Метро и тоннели. 2005. № 6. С. 34 - 38.
  4. Панченко А.И., Харченко И.Я. Особо тонкодисперсное минеральное вяжущее «Микродур»: свойства, технология и перспективы использования // Строительные материалы. 2005. № 10. С. 76 - 78.
  5. Алексеев С.В. Микродур – инъекционное минеральное вяжущее и опыт его применения / Международная научно-техническая конференция «Технологии, оборудование, материалы, нормативное обеспечение и мониторинг для тоннельного строительства и подземных частей высотных зданий». – М.: Тоннельная ассоциация России, 2006. – С. 198 - 200.
  6. http://gss.stroyca.ru/sec.html


ISSN 1990-4126  Регистрация СМИ эл. № ФС 77-70832 от 30.08.2017 © УрГАХУ, 2004-2017  © Архитектон, 2004-2017