Сверхпрочные декоративные бетоны на ВНВ-цементах

Прочность,морозостойкость и, как следствие, долговечность традиционного портландцементного камня лимитируются несколькими основными причинами:

1. Наиболее опасным является присутствие в цементном камне зон пониженной прочности. Эти зоны состоят, главным образом, из крупных спаянных кристаллов портландита и гидроалюминатов кальция, которые нарушают однородность структуры и легко деформируются под нагрузкой. Причина такой уязвимости – форма новообразований: плоскости скольжения и «карточные домики».  Не трудно догадаться, что чем больше таких «бракованных участков», тем быстрее разрушается весь бетон под воздействием ветра, воды и перепадов температуры.

2. Другая важнейшая причина пониженной прочности - слабая адгезия между цементным камнем и заполнителем. По сути, любой цементный бетон – это всего лишь частицы песка, керамзита или какого-либо другого заполнителя, «склееные» между собой цементом. И качество такой спайки совершенно не зависит от марочной прочности самого цемента! Иными словами, самый лучший цемент может легко превратиться в отвратительного качества бетон, если предварительно не обеспечить условия, при которых цемент наиболее полно проявит свои «клеящие» способности.

3. И, наконец, третий фактор, влияющий на долговечность бетона - крупные поры, большое количество которых вызывает разрушающие напряжения. Определенно, это теже самые зоны неоднородности, но состоящие просто из воздуха, который неконтролируемо распределен по всему объему цементного камня.

Все это, как ни странно, является следствием одного - избыточного содержания воды в бетонной смеси. Не случайно, что по новой Европейской классификации(1993г.) «высококачественными» считаются  бетоны, имеющие водоцементное отношение менее 0,4. На принципе снижения водоцементного отношения основано виборопрессование, где количество воды затворения близко к идеальному для цементных бетонов. Теоретически, должен бы был получиться супербетон с суперхарактеристиками. Но в реальности - присутствует ряд проблем, которые не позволяют реализовать все преимущества от резкого снижения В/Ц и нейтрализуют это достоинство. Мы не будем подробно останавливаться на этих вопросах, посколько технология вибропрессования изначально неприемлема для декоративных бетонов со сложной формой и фактурой…

Снижение содержания воды в растворе обязательно должно сочетаться с высокой однородностью приготавливаемой смеси при максимальной ее текучести. Самый разумный способ снижения показателя В/Ц – это применение новейших модифицирующих добавок, включая гиперпластификаторы. Их использование уменьшает потребление воды на 25-40% и резко повышает все эксплуатационные характеристики бетонов: морозостойкость(до F400-600), прочность(до М600-800), водопоглощение (до 1-2%) и так далее.

Но существует также весьма интересный способ промышленной подготовки портландцементного вяжущего низкой водопотребности, так называемые ВНВ-цементы. Дело в том, что прямое введение в цемент добавок с высоким пластифицирующим эффектом не позволяет полностью реализовать их потенциал. В процессе затворения бетонной смеси значительное количество цемента успевает «нахвататься» избыточного количества воды со всеми вытекающими из этого последствиями. Результатом решения этой проблемы и стало появление ВНВ-вяжущих. ВНВ-вяжущее получают путем тонкого помола обыкновенного цемента вместе со специальными добавками, которые образуют вокруг цементных частиц пленку, препятствующую быстрому насыщению цемента водой. Отсутствие «лишней» воды при сохранении высокой текучести бетонной смеси приводит к следующим результатам:

- микрочастицы цемента плотно прилегают друг к другу и взаимодействуют с образованием мелкокристаллической прочной структуры без проявления «дефектных» участков.

- тонкодисперсная однородная структура цементного теста образует между частицами полифракционного заполнителя очень тонкую пленку, в результате чего адгезия в системе «цемент-заполнитель» резко повышается и бетон становится монолитным.

- объем крупных пор снижается до минимума, что также благотворно влияет на прочностные характеристики и долговечность цементного камня.

К положительным особенностям ВНВ-цемента относится:

- повышенный срок хранения(не менее 3 мес.)

- высокая дисперсность S = 4000-5000кв.см/г (у портландцемента  2800-3000кв.см/г )

- водопотребность на 35-50% ниже, чем у бетонных смесей на портландцементе

- бетонные смеси на ВНВ слабо подвержены расслоению

- ускоренный набор начальной прочности бетона и высокая конечная прочность

- морозостойкость – не менее 500циклов

В качестве примера для тротуарной плитки:на основе ВНВ-100 были получены особо прочные бетоны на крупных заполнителях. Прочность на сжатие с гранитным щебнем составляет около 120МПа. А использование щебня из плотного и прочного габбро-диабаза позволило получить бетон из подвижных смесей(ОК=4-6см) прочностью 150-170МПа.

С точки зрения малого бизнеса, применение ВНВ-цементов имело бы огромное значение. Ведь таким путем можно легко получать декоративные бетоны очень высокого качества, избежав трудоемкой процедуры оптимизации состава и подбора модифицирующих добавок. Не нужны пластификаторы, гидрофобизаторы, пеногасители и даже армирующие волокна. Достаточно лишь взять уже готовый промышленно-модифицированный «суперцемент» и совместить его с заполнителями и пигментами…

Компания Zikam Stone готовит проект производства белого ВНВ-цемента специально для применения в области вибролитья декоративных бетонов. Рассчеты показывают, что сырьевая себестоимость искусственного камня на ВНВ-вяжущем снизится примерно на 25%, не говоря уже об упрощении производственного процесса. А изготовители тротуарной плитки смогут получать сверхпрочную и долговечную продукцию по элементарной технологической схеме. Мы будем Вам признательны за комментарии и пожелания на этот счет, которые несомненно окажут влияние на принятие окончательного решения по вопросу начала производства декоративного ВНВ-цемента.