ОБЪЕМЫ МАТРИЦ В БЕТОНЕ

(памяти великого ученого - Калашникова Владимира Ивановича)

Богата талантами земля русская. Только почерпни.  Многое из моих исследований и достижений основано на трудах Пензенского Государственного Университета Архитектуры и Строительства и в частности - на трудах профессора В.И. Калашникова, вечная ему память и Царствия Небесного. 

 По-сути, я сейчас вам перескажу своими словами очень полезные знания, котороые я могу вам практически применить в подборах составов бетонов. Итак, что такое бетон в контексте данной статьи:  - это набор матриц, имеющих каждая свой обьем и составляющих в сумме общий обьем бетона. Вот как у нас обычно привыкли составлять бетонную смесь? - по соотношениям компонентов в кг ( цемента, воды, песка, щебня).  А как же правильно смотреть на состав этих компонентов?  Ну смешали 1 к 3 ( образно говоря), ну сколько то воды влили на глаз, чтобы смесь не колом стояла... ну и все, готов цем-песчаный раствор, типа... ( утрирую, но по смыслу все так и есть в обыденной реальности) ... НО (!) как говорил Козьма - "зрите в корень". А "корень " тут не просто песок или цемент в килограммах, а ОБЬЕМы. Причем не просто каждого компонента ( как мы можем по абсолютным обьемам их узнать) , а каждой матрицы. МАТРИЦА - это уже сумма обьемов. Например - вода+цемент ( цем тесто)  - это матрица.  Что у нас в ней "плавает" ?  - правильно - песок. Значит мы должны учитывать - сколько надо обьема песка вложить в цем тесто , чтобы 1. смесь не была слишком жирной и не отделялось тесто вверх, а песок тонул вниз 2. не была слишком тощей. чтобы песок был весь обмазан тестом в достатке и мог "плавать" ( двигаться) в нем. Чтобы не было лишней пустотности в песке с тестом Вот, в принципе - сам метод и есть - подобрать так соотношения обьемов наполнителей к обьемам  МАТРИЦ, в которых они "плавают" ( а не просто компонентов в кг) , чтобы смесь имела приемлемую ( заданную) РЕОЛОГИЮ. То есть ПОДВИЖНОСТЬ. И при этом не расслаивалась. И вот это соотношение обьемов наполнителей к своим предыдущим матрицам называется РЕОЛОГИЧЕСКИМ ИНДЕКСОМ (РИ).  Его то значения и выводились в работах уважаемой ПГУАС. Спасибо за науку. 

 А теперь все достаточно просто. Имея набор компонентов, можно составить так их соотношения, чтобы их РИ был оптимален. Конечно, многое зависит и от соотношения размеров наполнителей. Где то можно попасть на раздвижку и тогда уже никакая наука на спасет от излишней пустотности со всеми вытекающими. Но то не наш случай. В принципе, исполнить технологию подборап по РИ можно на фракционированных наполнителях - это не проблема. И итог всегда будет заранее известен просто сразу, от просчета и подгонки обьемов к заданным РИ.  Были бы только наполнители фракционированными. Мною составлена и запрограммирована таблица в Excel, где все можно как на ладони увидеть по различным рецептам бетона - что за бетон у нас получается, судя по посчитанным ею (таблицей) реологическим индексам. 

 Применение такой технологии - прежде всего на архитектурных бетонах, на бетонах высокопрочных конструкций, гидротехнических, мостовых сооружениях, высотках и тп. То есть там, где не "дешняк" надо применять, а все самое передовое и качественное. Бетон то же таковым может (и должен) быть. Оптимальный подбор смеси по РИ дает полную прозрачность прогноза качества бетона еще ДО его испытаний даже. Как правило, по итогу испытаний, такие составы даже превышают заданные значения ТЗ по прочности, по нерасслаиваемости, по удобоукладываемости (составы, имеющие марки подвижности П3-П5 по укадке конуса, укладываются с легкостью СУБов вследствие оптимизации своей вязкости). У них нет лишнего расхода цемента. Наоборот - его расход даже ограничен (!) требованиями "вписаться" в соотношения обьемов наполнителей к матрицам. Нет лишнего цемента - нет лишних усадочных напряжений и деформаций, разупрочнения и тп. Но цемента будет в достатке при этом. И лишней пустотности  - то же не будет (а это ох как сажает прочность) .   

 Вот так, современным образом, можно проектировать составы любых бетонов на фракционированных наполнителях.  Спасибо Владимиру Ивановичу. Вечная ему память.....

итак, хочу поделиться новыми достижениями

Прежние вяжущие , в основном, делались мной при применении помольных технологий и агрегатов. Этот же вариант - из серии "на всем готовом". То есть можно "все купить" по составляющим в готовом виде и получить искомое. А искомое таково: 

 высокопрочный, высоконаполненный ( по твердой фазе. то есть максимальное заполнение обьема тердыми компонентами)  состав МИКРОБЕТОНА, где самым крупным компонентом является цемент. То есть само вяжущее предсталяет собой смесь цемента и микронаполнителей, "встраиваемых" в межзерновое пространство цементных частиц ( +набор функциональных добавок). Данное вяжущее отличается способностью к нерасслаиваемости при отличной подвижности и минимальной водопортебности. Причем - сама подвижность характеризуется пониженной вязкостью. То есть кроме низкого напряжения сдвига, у него хорошая сокрость сдвига, не настолько низкая, как у "классических" составов ВНВ или композиций для реакционно-порошковых бетонов. те по консистенции напоминают цветочный мёд, медленно растекающийся, медленно выпускающий воздух и требующий усилий для укладки по поверхности ( если таковое присутствует. например - устройство высокопрочных пром-стяжек. медленно текущую, "упрямую", высоковязкую смесь распределить по площади равномерно не так то просто. хоть она и самоуплотняющаяся) . Данное же вяжущее и бетоны на ее основе - низковязкие, быстро-текущие, не создают препятствий для ручного распределения по поверхности ( стяжки или формы изделия) , более точно дозируются при укладке в формы, быстрее ее заполняют. Работают на самых минимальных вертикальных зазорах намного быстрее , чем "класические" СУБы. 

 Чем же достигаеются такие свойства? - прежде всего, правильным подбором гранулометрии вяжущего. Подбор основан на принципах четырехмодальной фрактальной упаковки. Конечно, абсолютно точно составить фракционный набор невозможно. Хотя бы потому, что сами цементы имеют широкое распределение фракций. Да и фракции микронаполнителей не настолько узкие, как хотелось бы. Но , тем не менее, результат все равно достижим. тут используется принцип подбора ОПУ - оптимально плотной упаковки.  ОПУ отличается от просто ПУ ( плотной упаковки. которая присутствует в классических порошковых СУБах и ВНВ) тем, что достижение максимальной плотности упаковки просиходит с наименее-возможным сокращении общей удельной ( смачиваемой) поверхности. Для того и нужны фракталы, чтобы можно было наиболее оптимально составить упаковку частиц.  Фрактальная решетка диктует - сколько и каких по размеру частиц какого диапазона из трех, прилагающихся к цементу ( точнее - к его среднеразмерному значению) надо вложить как матрешку - одну матрицу фракций в другую матрицу. Чтобы как можно меньше было пустоты между ними и при этом, иметь минимально-возможную смачиваемую поверхность.  Вот тогда все мезжерновые прослойки будут требовать минимум геля ( цементного геля) , но при этом смесь будет хорошо двигаться и хорошго будет работать пластификатор. А он тут то же не обычный. Ставшие уже привычными поликарбоксилаты, давно уже имеют свои различные модификации, среди которых есть бинарные стстемы, которые в силу своих своств создают более "толстые" сольватные оболочки на частицах. От чего и вязкость системы дополнительно снижается и плюс к тему - усваивается в цементный камень больше воды, чем обычно, что позволяет без вреда для прочности вводить немного больше воды, чем можно было бы дозировать при обычных поликарбоксилатах, что так же дополнительно снижает вязкость системы.  Итого, в сумме получается синергетический эффект- применение фрактальной ОПУ в гранулометрии этого комплексного вяжущего + утолщение сольватных оболочек на частицаз вяжущего. Есть и еще положительная "побочка" - увеличение водонепроницаемости, моорозостойкости, долговечности, устойчивости ( к внешним фаторам  - химическим и физическим) бетона на таком вот вяжущем нового поколения. 

 Области применения могут быть совершенно различные. Конечно, в выпуске рядового товарного бетона, где весь упор делается на ДЕШНЯК, говорить об таком вяжущем и не придется ( хотя при грамотном применении в заливках деталей узкого сечения (!), при бетоне высоких прочностных классов - это самое верное решение. УВЫ, которое не практикуется в современной проектировке до сих пор). Ну а сфера архитектурных, декоративных бетонов, МАФ, покрытий (пром-стяжек), мостовых, гидротехнических и прочих ответственных сооружений - тут самое оно. 

 Дополнительно сообщу, что данное вяжущее содержитв составе компоненты, создающие первый уровень армирования ( микроармирования), уплотнения, упрочнения, ускорения созревания, с частичной кольматации и без того небольших пор ( пустот) в образуемом "камне", который по своей сути уже есть МИКРОБЕТОН. Масштаб заполнения пустоты твердым веществом в пространстве может же быть каким угодно по диапазону. В нашем привычном представлении - это "щебень песок, цемент". Но и в этом диапазоне от цемента до щебня - еще не все "собаки скушаны", а тем более - в диапазоне мельче цемента. Так же и разномасштабные уровни обьемно-дисперсного армирования бетона ( как и микробетона)  - ой как далеки еще от всеобщей практики

применения. 

 Зполнить эти пробелы - наша с вами задача. Применение данного вяжущего возможно практически с любым составом наполнителей. И с мелкими песками самоуплотняющихся порошковых бетонов и в составах с разлиными наполнителями - крупным и средним песокм, крошкой, мелким щебнем, крупным щебнем - везде можно с пользой для дела применить данное вяжущее четырехмодального состава. В нашей стране все компоненты для него есть в наличии. Цемент для него нужен бездобавочный. Варианты для видов микронаполнителей так же имеются.  Конечно же, я всегда предлагаю (по вашей возможности)  самые оптимальные для вас варианты.  Не скрою, что бывают случаи когда и на трехмодальное вяжущее приходится ориентироваться в силу обстоятельств у клиента. ( две фракции микронаполнителей к цементу). Результат все равно будет отличным. хоть и не таким все-таки, как на полном наборе самых лучших вариантов микронаполнителей. Ну а про оптимальный набор фракций НАПОЛНИТЕЛЯ ( всего, что крупнее цемента в бетоне),  про соотношения реологических индексов между обьемами матриц. 

внутри обьема бетона, я расскажу в другой статье.  СПАСИБО. (фото не моего бетона. просто для примера)