Стойкость базальтового фиброволокна в щелочной среде гидратирующих цементных систем

Abstract

В статье представлены исследования, направленные на обоснование возможности применения базальтовой фибры в качестве дисперсного армирования в цементных системах на основе расширяющихся вяжущих с высокой энергией расширения (напрягающих цементах). Исследована щелочестойкость базальтовой фибры по ускоренной методике путем четырехчасовой выдержки в насыщенном растворе Ca(OH)2 при температуре t=95°С, позволяющей сымитировать процесс эксплуатации в течение 10 лет в среде цементного камня. Прочность на растяжение при изгибе цементных образцов с базальтовой фиброй, подвергнутой обработке по ускоренной методике, предложена как один из критериев оценки качества щелочестойкости фибры. Применение НЦ на основе портландцемента и расширяющейся добавки, состоящей из смеси высокоактивного метакаолина и природного гипса, позволяющего снизить рН среды со значений ≈12,13 до значений ≈11,25, является альтернативным способом снижения щелочности гидратирующей среды как наиболее благоприятной для нахождения базальтового волокна. Проведен ряд экспериментальных исследований по определению прочностных показателей и собственных деформаций армированного базальтовым волокном напрягающего цемента. В ходе экспериментально-теоретических исследований выявлено, что базальтовое волокно обладает высокой щелочестойкостью. Введение базальтовой фибры в количестве 5% от массы вяжущего позволяет повысить прочность на сжатие НЦ на 35%, прочность на растяжение при изгибе на 68%, при этом собственные деформации соответствуют 0,22% свободного расширения и 2,74 МПа самонапряжения.= The paper presents studies aimed at substantiating the possibility of using basalt fiber as dispersed reinforcement in cement systems based on expanding binders with high energy of expansion (stressing cements). Alkalinity resistance of basalt fiber by the accelerated method by a four-hour exposure in a saturated solution of Ca(OH)2 at temperature t=95°С, which allows simulating the operation process within 10 years in the environment of the cement stone, has been investigated. Tensile strength of cement samples with basalt fiber treated by the accelerated method has been proposed as one of the criteria for estimating the quality of alkali-resistant fiber. The application of NC on a Portland cement base and expanding additive consisting of a mixture of highly reactive metakaolin and natural gypsum allowing a decrease in pH of the medium from values ≈12.13 to ≈11.25 is an alternative way of reducing the alkalinity of hydrating medium as the most favorable for basalt fiber location. A number of experimental studies have been conducted to determine the strength properties and self-strains of basalt fiber-reinforced selfs-tressing cement. Experimental and theoretical studies have revealed that basalt fiber has high alkali resistance. The introduction of basalt fiber in an amount of 5% of the binder mass makes it possible to increase compressive strength of the SSC by 35%, tensile strength at bending by 68%, with self-strain corresponding to 0.22% of free expansion and 2.74 MPa of self-stressing, respectively.