Содержание исследований

ГЛАВА 3.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ 
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО СОСТАВА МОДИФИЦИРОВАННОГО 
МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА 
3.1. Принципы проектирования модифицированного мелкозернистого бетона, 
армированного тонкодисперсными волокнами 
Модифицированный мелкозернистый бетон, состоящей из портландцемента, песка, воды и 
добавок, в том числе с применением обычной арматуры или армирующих тонкодисперсных 
наполнителей в виде металлических или неметаллических волокон, применяется при производстве 
работ, связанных с возведением, ремонтом или восстановлением несущих строительных 
конструкций зданий и сооружений.
Торкрет-бетон на основе МЗБ-смеси хорошо держится арку тоннелей и склоны путем 
одновременного укрепления и защиты поверхности скальных пород и слабых грунтов [77, 78]. 
Такой торкрет-бетон не требует опалубки, его транспортировка к рабочему участку не встречает 
затруднений, поскольку гибкий транспортный трубопровод легко проходит через узкие места [77]. 
Поэтому, производство работ по торкретированию может осуществляться не только в свободном 
пространстве, но и в стесненных условиях, а также в подземных тоннелях [77]. 
Для изготовления тонкостенных строительных конструкций широко применяются 
мелкозернистые бетоны с дисперсным армированием [62, 85, 179]. В качестве дисперсной арматуры 
используются волокна различных типов: асбестовые, стеклянные, базальтовые, диспергированные 
стальные, полимерные, углеродные, а также обрезки стальной проволоки [33].
Введение в бетонную смесь произвольно ориентированных обрезков проволоки или других 
волокон органического и неорганического происхождения заметно улучшает прочностные 
характеристики бетона, т.к. поскольку дисперсная арматура ориентирована произвольно (при 
достаточной равномерности ее распределения), то она более эффективно воспринимает усилия 
практически любого направления.
Дисперсное армирование бетонов экономически оправдано и целесообразно в тех случаях, 
когда требуется экономия металла, а также когда малая толщина строительных изделий не 
позволяет использовать традиционную стальную арматуру, в том числе и из-за невозможности 
создания коррозионнозащитного бетонного слоя необходимой толщины над поверхностью 
арматурных стержней [180]. 
Свойства мелкозернистых бетонов с дисперсным армированием во многом зависят от 
содержания армирующего волокна и равномерности его распределения в объеме бетона. Область их 

---

76 
применения обширна и включает помимо строительства транспортных тоннелей и других 
подземных сооружений, также возведение высотных зданий и большепролетных мостов [78]. 
Цементо-песчаное отношение в мелкозернистых бетонах с дисперсным армированием, как 
правило, находиться в пределах 
Ц
П
= (1:1) ÷ (1:3) [21, 22]. С увеличением длины волокна до 
определенного предела прочность на сжатие и на растяжение бетона монотонно возрастает [47, 79]. 
Однако, при этом процесс перемешивания сырьевых компонентов затрудняется. При увеличении 
содержания волокна для обеспечения заданной подвижности бетонной смеси следует повысить 
расход воды. 
С целью улучшения формуемости мелкозернистой бетонной смеси, содержащей 
тонкодисперсные волокна, применяют суперпластификаторы. Например, суперпластификатор С-3, 
который позволяет при сохранении требуемой удобоукладываемости бетонный смеси уменьшить 
объем воды затворения и, за счет этого, повысить прочность мелкозернистого бетона [37, 48]. 
Модифицированные мелкозернистые бетоны, структура которых уплотнена путем 
использования органо-минеральных добавок и армирована мелкодисперсными волокнами, 
обладают повышенной коррозионной стойкостью, что увеличивает долговечность железобетонных 
конструкций на их основе [181]. Они являются модифицированным видом бетонов, имеющим 
хорошие перспективы использования для подземных сооружений, а также строительства объектов 
различного назначения.
3.2. Определения предварительного состава мелкозернистого бетона, модифицированного 
органо-минеральными добавками и тонкодисперсными микроармирующими волокнами
Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1 м
3
бетонной 
смеси, при котором наиболее экономично обеспечивается получение ее требуемой 
удобоукладываемости в сочетании с заданной прочностью бетона, а в ряде случаев, с необходимой 
коррозионной 
стойкостью, 
морозостойкостью, 
водонепроницаемостью, 
долговечностью, 
теплоизоляционными и другими эксплуатационными свойствами бетона. 
Cогласно исследованиям [3, 6, 70, 81, 170] использование суперпластификатора Асе
388 
«SureTec» BASF (С388) в оптимальном количестве 0,8 ÷ 1,2% от массы цемента позволяет 
снизить водопотребность мелкозернистой бетонной смеси на 20 ÷ 35%, что приводит к 
повышению плотности структуры бетона и его коррозионной стойкости. 
Важную роль в увеличении прочности, водонепроницаемости и долговечности ММЗБ в 
условиях Вьетнама играет применение тонкодисперсных уплотняющих наполнителей, в 

---

77 
частности топливных зол-уноса, а также золы, образующейся в результате сжигания рисовой 
шелухи, содержащих активный аморфный кремнезем. Действительно, многочисленные 
исследования [35, 37, 53, 65, 87, 99, 112] показывают их положительное влияние на повышении 
плотности и других эксплуатационных свойств мелкозернистых бетонов при использовании в 
количествах, соответственно, 20 ÷ 50% и 7 ÷ 10% от массы цемента
. 
Введение в состав мелкозернистой бетонной смеси тонковолокнистых мелкодисперсных 
наполнителей, в том числе и полипропиленовой фибры, выполняющих функцию 
микроармирующих добавок, рассматривается многими исследователями как эффективный метод 
повышения прочности бетона на растяжение при изгибе, увеличения его трещиностойкости и 
долговечности. При этом, оптимальным считается расход полипропиленового волокна в количестве 
1,2 ÷ 1,5% от массы цемента [52, 85]. 
Для получения мелкозернистых бетонов с высокими эксплуатационными показателями можно 
использовать как природный, так и искусственный песок при соотношении В
Ц
= 0,27 ÷ 0,4 и 
П
Ц
= (1:1) 
÷ (3:1). При этом, относительный объем вовлеченного воздуха в мелкозернистую бетонную смесь не 
должен превышать 2 ÷ 8% [19, 22]. 
Разрабатываемый модифицированный мелкозернистый бетон должен обладать: 

прочностью на сжатие в возрасте 28 суток порядка 70 МПа; 

долговечностью и коррозионной стойкостью в агрессивных средах. 
Проектирование предварительного состава модифицированного мелкозернистого бетона 
приведено ниже. 
Расчет состава бетонной смеси производился по методу абсолютных объемов. Согласно этому 
методу расход всех компонентов бетонной смеси должен быть таким, чтобы сумма их абсолютных 
объемов составляла 1000 л., т.е. 1 м
3 
(при этом учитывается объем вовлеченного воздуха или его 
относительное количество в процентах по объему) [6, 67, 70]:
ц
П
ЗУ
зрш
С388
ПТП
Ц
П
ЗУ ЗРШ С388 ПТВ
В ВВ 1000,





 







(3.1) 
где: Ц, П, ЗУ, ЗРШ, С388, ПТВ, В - соответственно, расходы цемента, песка, золы-уноса, золы 
рисовой шелухи, суперпластификатора ACE
388, полипропиленовых тонкодисперсных 
волокон и воды, кг. (свойства использованных сырьевых материалов представлены в