Сегодняшний материал всецело посвящен характеристикам, свойствам и области применения современного грунтобетона. Особого внимание уделяется сочетанию различных пород глин для получения композитного материала.
Основой современного грунтобетона являются суглинки, кембрийская глина. Что касается активности ингредиентов, она напрямую зависит от концентрации металлических ионов, дисперсности среды, а также особенностей глины (в первую очередь наличия в ней сторонних примесей). Использование грунтобетона в конструкциях и строительных материалах способствует обеспечению высокой эксплуатационной и технической эффективности сырьевой базы в целом для строительной отрасли.

Применение рассматриваемых составов на минеральной основе обусловлено необходимостью корректировки процессов структурообразования. При этом итоговый состав грунтобетона отличается исключительно высокими деформационными и физико-механическими характеристиками.

Главный активный компонент грунтобетона – комплексное вяжущее глинофторнефелинового типа. Оно проявляет выраженную гидратационную активность, повышая скорость структурообразования композиционных ингредиентов. Проблематика вопроса формирования структуры глинистой породы актуальна, как никогда ранее. В табл. 1 представлены компоненты бетона и вяжущие ингредиенты:


Корректируя концентрацию нефелиновых вяжущих можно повышать прочностно-эксплуатационные характеристики материала. Зачастую речь идёт о кварцевом песке и глинистых породах.

• Оптимальные условия для затвердения ингредиентов: термическая, влажностная и нормальная обработка. Во время пропаривания температура может варьироваться в диапазоне от 40 до 800 градусов по Цельсию.
• Вариативность состава грунтобетона: 1:1, 1:2 или 1:3.

Ниже в табл.2 отображены исследования по прочностным характеристикам современных грунтобетонов естественного затвердевания (при этом температурный режим не превышает 20 градусной отметки).

Принимая во внимание представленные данные становится очевидным факт: оптимальные прочностные характеристики композитных материалов (надёжность состава увеличивается на ¼ в сравнении с характеристиками, приобретенными на 28 дней) формируются к 56 дню. Эта информация полностью соответствует срокам формирования фазовых новообразований с композитной матричной основой.
При добавлении малорастворимых ингредиентов, выступающих катализаторами затвердения, вносят специальные фториды, корректирующие химизм реакций в процессе затвердения компонентов, содержащих глину. Благодаря такому подходу осуществляется воздействие на кинетику и механизм процесса фиксации комплексных вяжущих.

Для определения наиболее подходящих режимов для ускорения затвердевания грунтобетона, учёные с особым пристрастием исследовали проблематику вопроса изотермического выдерживания в температурном режиме от 40 до 80 градусов. Составленный режим ТВО составлен на основе влияния воды на ингредиенты.

Оптимальный температурный режим для обеспечения пропаривания, согласно с обеими видами ПМАС, считается значение в 40 градусов. Итоговые данные по корректировке прочности на изгиб и сжатие исходя из разновидности ПМАС, а также ингредиентов грунтобетона отображены в табл.3, представленной ниже.

Принимая во внимание прирост кинетики прочности грунтобетона, затвердевающего в естественных условиях и на этапе пропаривания, заметно, что прочность композитной основы для всех составов практически в 1.5 раза выше по достижению 28 суток. Это собственно и отображено во 2-й таблице.
Особого внимания заслуживает высокое соотношение между значениями Rизг. и Rсж. Для современных грунтобетонов это значение варьируется от 0.3 до 0.33, что гораздо выше в сравнении с обычными традиционными бетонными составами.

Как следствие грунтобетоны на основе кварцевого песка и минеральных связующих – экономически выгодно и рационально, особенно, если они подвергаются пропариванию при температуре в 40 градусов. Прирост прочностно-эксплуатационных характеристик на уровне 15% достигается в первые 55 суток.

Главное преимущество грунтобетона в сравнении с традиционными цементными составами – под статической нагрузкой он деформируется пластически по всему объёму. Последние исследования показали, что для того, чтобы разрушить грунтобетон необходимо приложить усилия в 1.75 раз больше, чем для обычного цементного состава.

Механические свойства грунтобетонов

Проанализировав структурную механику грунтобетона становится очевидным тот факт, что композитный материал подвержен разрушению при воздействии на него нагрузки под углом в 45 градусов. Вначале формируется трещина сдвига. Но для этого требуется гораздо больше энергии, в сравнении с обычными цементными составами.
Что касается усадочных деформаций грунтобетона, то они обусловлены главным образом с перемещением водных компонентов, представленных в рассматриваемом материале. Усадка грунтобетона зависит и от физико-химических процессов, возникающих на этапе затвердевания вяжущих минералов. Необходимо акцентировать внимание – усадочные деформации влияют на внутренние напряжения, которые возникают в конструкциях на основе грунтобетона
.
Если подытожить все имеющиеся данные, то усадка грунтобетона характерна в целом для цементных составов. Деформации полностью прекращаются на 36 сутки. В условиях естественного затвердевания – до 45 дней. Для сокращения указанных сроков в состав грунтобетонов вносят доменный шлак.

Особый интерес для строителей представляют данные по значениях деформативности и прочности грунтобетона, учитывая условиях, в которых затвердевает состав, сопутствующие вяжущие ингредиенты. Соответствующая информация отображена в табл.4.



Грунтобетон – подводим итоги

Принимая во внимание информацию, представленную выше, можно прийти к нескольким выводам.

1. Призменная и кубиковая прочность для структуры грунтобетона практически совпадают уже на 28 сутки. Очевидный факт, свидетельствующий о прочной структуре – коэффициент прочности приближается к 1.
2. Для формирования высоких эксплуатационных и прочностных характеристик композитных материалов, в составе которых присутствует кембрийская глина, применяется в первую очередь алюмосиликаты.
3. По морозостойкости грунтобетон, подверженный воздействию температуры в -50 градусов, соответствует цементному бетону F300 с примесью доменных шлаков.

Грунтобетон – современный строительный материал, которому найдется место как в дорожном строительстве, так и в промышленно-гражданском.