Сверхпрочный бетон нового поколения

Чем высокопрочный бетон отличается от обычного? Особенности материала и сфера применения

Искусственный камень давно стал одним из самых распространенных материалов в строительстве. Несмотря на многообразие видов бетона, развитие и совершенствование композита происходит постоянно. Еще пару десятилетий назад высокопрочным считался бетон с классом В30, но в наши дни этот материал уже относится к рядовым. Современный высокопрочный бетон сочетает широкий спектр свойств, существенно отличающих его от классического искусственного камня.

Параметры такого материала уникальны и не описываются лишь высокими значениями прочности. Фактически подобный композит призван решать сразу несколько сложнейших технологических задач, именно поэтому понятие высокопрочного бетона объединяет несколько видов материалов и целый ряд характеристик.

Особенности композита

Получение высоких классов по прочности давно уже не считается сложной задачей. В номенклатуре многих советских заводов по производству железобетонных изделий и конструкций существовали подборы составов для классов В40, В45, В50 и даже В60. Такие бетоны использовались для производства конструкций, испытывающих существенные динамические нагрузки, например, шпал или мостовых пролетов. Но главной особенностью и свойством подобных материалов являлась низкая технологичность на этапе работы со смесью, ведь ее удобоукладываемость характеризовалась жесткостью на уровне Ж3 и выше.

Сверхпрочный бетон нового поколения представляет собой не просто материал с высокой стойкостью к различным механическим нагрузкам, но и высокотехнологичную смесь. Укладка такого материала в конструкцию любой геометрии не только не усложняется, но и позволяет сократить количество задействованных рабочих.

Высокая подвижность и плотная структура смеси обеспечивают способность самоуплотнения, что позволяет работать с материалом без применения вибраторов.

Способность к самостоятельному уплотнению

Именно свойства бетонной смеси существенно отличают камень высокой прочности, востребованный в строительной отрасли в настоящее время. За счет способности к самостоятельному заполнению формы и уплотнению он получил название самоуплотняющегося или СУБ.

Подобные свойства достигаются за счет создания уникальной структуры, предполагающей непрерывную гранулометрию всех компонентов. Фактически размер частиц в теле бетона изменяется от 5 мкм до 20 мм без разрывов, что позволяет получить так называемую реологически активную матрицу, способную течь и уплотняться под собственным весом. Благодаря сочетанию вяжущего, активных и инертных минеральных добавок, мелкого заполнителя различной крупности, система остается стабильной. Но подбор состава высокопрочного искусственного камня сложен, ведь создать сбалансированную систему из такого количества компонентов непросто.

Сферы применения

Подобный материал обладает весьма высокой себестоимостью, что существенно ограничивает область его использования. Кроме того, потенциал столь прочного бетона мало востребован в рядовых проектах и массовом строительстве.

Основной сферой применения сверхпрочного композита являются сложные по геометрии проекты или высотные здания. Раньше считалось, что бетон не способен выдерживать нагрузки при возведении сооружений в сотни этажей. Классический искусственный камень в основании здания и на первых его этажах разрушался из-за слишком большой нагрузки. Именно поэтому небоскребы возводили из металла и стекла.

Но современные сверхпрочные композиты способны не только выдержать такую нагрузку, но и позволяют сократить толщину всех несущих конструкций, что уменьшает общий вес здания. Именно поэтому высокопрочный бетон широко применяется при возведении современных высотных зданий. Его часто используют при заливке конструкций сложной геометрии, которые раньше собирались из нескольких элементов. Такой бетон часто применяют для изготовления мостовых пролетов большой длины.

Фактически подобный композит направлен на решение сложных архитектурных или инженерных задач и редко используется в массовом строительстве.

Основные характеристики

Сверхпрочный бетон нового поколения отличается широким набором свойств, поэтому чаще всего их делят на два блока.

Показатели бетонной смеси

К первому относят параметры бетонной смеси, среди которых основными считаются:

  • подвижность с расплывом конуса на уровне 65 – 70 см;
  • коэффициент уплотнения 1,0 – 1,4;
  • время сохранения реологических свойств не менее 3 – 4 часов;
  • минимальная расслаиваемость;
  • воздухосодержание не более 1%.

Способность смеси сохранять свои свойства во времени крайне важна, ведь транспортировка материала от завода до объекта может занять пару часов. Не менее важно обеспечить однородность смеси, ведь расслоение приведет к полной потере свойств затвердевшего бетона.

Параметры готового камня

Ко второму блоку относят характеристики уже затвердевшего композита. К основным среди них можно отнести:

  • прочность на сжатие в диапазоне 50 – 100 МПа и на растяжение при изгибе не менее 4 МПа;
  • плотность и поровую структуру;
  • низкую истираемость;
  • морозостойкость от F400 и водонепроницаемость от W10;
  • водополгощение не более 1%;
  • небольшой модуль сдвига.

С учетом способности смеси такого бетона к образованию максимально плотного тела возникает опасность возникновения микротрещин из-за чрезмерных напряжений во время гидратации. Процесс твердения бетона сопровождается выделением большого количества тепла, а в материале столь плотной структуры этот избыток энергии просто некуда деть. Именно поэтому важно обеспечить адекватную поровую структуру, которая будет работать буфером для избытка энергии и напряжений.

Производство композита

Изготовление высокопрочного бетона по сравнению с обычным тяжелым раствором отличается большей сложностью. Во-первых, для обеспечения качественного смешения компонентов необходимо использовать современные двухвалковые скоростные смесители, способные фактически перетирать смесь сырьевых компонентов.

Во-вторых, чтобы обеспечить все свойства материала требуется соблюдать точное дозирование компонентов и очередность их загрузки. В результате вместо классических 3 – 4 бункеров требуется 6 – 8, что увеличивает стоимость установки. Любое колебание во влажности материалов приводит к выпуску брака, поэтому линии подачи песка и щебня оборудуются специальными датчиками влажности для постоянной корректировки расхода воды.

При изготовлении смеси сначала смешиваются материалы малых фракций, например, цемент, минеральная добавка и микронаполнитель. Затем добавляется песок, вода с химическими модификаторами и крупный заполнитель. Время перемешивания увеличивается в 2 – 3 раза и составляет не менее 1,5 – 2 минут.

Только строгое соблюдение производственной дисциплины позволяет получить композит заданных свойств и параметров.

Эффективные бетоны нового поколения

Бетон – один из древнейших строительных материалов. Его получают из смеси вяжущего вещества, заполнителей и специальных добавок с водой после ее формирования и твердения. Из него строили сооружения еще в Египте, Китае, Индии, Древнем Риме, начиная с 3600 г. до н.э. Однако для массового строительства бетон и железобетон стали использоваться только во второй половине XIX в. после получения портландцемента, ставшего основным вяжущим веществом для бетонных и железобетонных конструкций.

Основной тенденцией в строительстве является использование бетона с высоким пределом прочности при сжатии. В настоящее время высокопрочным считается бетон, предел прочности при сжатии которого находится выше общепринятого уровня и составляет более 60 Н/мм2. При применении обычных исходных веществ и способов укладки создаются строительные конструкции с пределом прочности при сжатии до 150 Н/мм. В наши дни ведется разработка строительных растворов и бетонов с пределом прочности до 800 Н/мм2.

Благодаря отличному соотношению прочности к объемной плотности, высокой плотности и долговечности высокопрочный бетон все чаще используется для решения различных практических задач строительства (производства неармированного бетона, железобетона и предварительно напряженного бетона).

Высокопрочным бетоном называют плотные бетоны класса прочности от C 55/67 до C 100/115, а также легкий высокопрочный бетон с классами прочности от LC 55/60 до LC 80/88.

Для производства высокопрочного бетона водоцементное отношение (отношение В/Ц) должно быть значительно ниже 0,4, за счет чего уменьшается пористость и повышается прочность матрицы цементного камня. При минимальном отношении В/Ц и низком содержании воды в смеси удобоукладываемость бетона в реальных условиях достигается лишь за счет увеличения содержания вяжущего и особенно за счет добавления пластификатора. Нижний предел водоцементного отношения определяется в настоящее время степенью достижения достаточной удобоукладываемости бетонной смеси и равен 0,20.

Зерна заполнителя должны обладать высокой прочностью и модулем упругости. Также необходимо очень хорошее сцепление между зернами заполнителя и матрицей цементного камня. Результат достигается за счет добавления пуццолановых вяжущих. Имеется положительный опыт применения базальта, диабаза и мелафира.

В качестве вяжущих могут употребляться все стандартные типы цементов. При выборе цемента следует обратить внимание на совместимость цемента и пластификатора; водопотребление или тонкость помола; характер нарастания прочности и желаемое значение конечной прочности; характер выделения тепла в процессе гидратации с учетом размеров строительной конструкции.

Чтобы получить высокую начальную прочность, используют портландцемент (допустимо и стандартный цемент). При производстве крупногабаритных элементов или при повышенной температуре окружающей среды целесообразно скомбинировать портландцемент и шлакоцемент, заменив также одну часть портландцемента на золу-унос каменного угля. Чтобы выйти на прочность выше 100 Н/куб. мм, рекомендуется применять мелкий базальтовый, габбровый или гранитный щебень. Для обеспечения достаточной удобоукладываемости бетонной смеси целесообразно соблюдать низкое водопотребление. Как правило, содержание цемента в бетонной смеси составляет от 350 кг/м3 до 500 кг/м3.

В качестве минеральных добавок при производстве высокопрочных бетонов используются микрокремнезем, зола-унос каменного угля, метакаолин, нанокремнезем (кремневая кислота) и каменная мука (кварцевая и известняковая мука).

Обязательным условием при изготовлении высокопрочных бетонов является использование пластификаторов в качестве химических добавок, в этой роли последнее время находят применение эфиры поликарбоксилата.

Главной задачей при производстве высокопрочных бетонных смесей является обеспечение достаточной удобоукладываемости бетонной смеси. Удобоукладываемость бетона проверяется в ходе соответствующих испытаний в реальных условиях (смешивание, транспортировка, укладка, последующий уход за бетоном). Для высокопрочных бетонов рекомендуются высокоподвижные смеси, они легко поддаются перекачке бетононасосом.

Благодаря относительно высокому содержанию цемента, использованию микрокремнезема и низкому водоцементному отношению высокопрочные бетоны при затвердевании характеризуются (в сравнении с традиционными бетонами): более быстрым нарастанием температуры в строительной конструкции; повышенной скоростью потребления и связывания воды в процессе гидратации; ускоренным нарастанием прочности в первые дни.

Недостатком подобных бетонов по сравнению с традиционными бетонами является их более интенсивная аутогенная усадка, которая становится причиной повышенной склонности к трещинообразованию. Наиболее эффективным средством борьбы с трещинообразованием в высокопрочных бетонах, вызванным аутогенной усадкой, является внутренний уход путем введения равномерно распределенных по всему объему бетона микровключений, содержащих свободную воду.

Высокопрочные бетоны значительно быстрее набирают прочность, чем традиционные бетоны. Причиной этому служит низкое водоцементное отношение, а также более активное выделение тепла вследствие быстрой гидратации и высокого содержания цемента.

При укладке, если в бетонную смесь не добавлялся замедлитель, то следует рассчитывать на более быстрое схватывание высокопрочного бетона по сравнению с бетоном обычной прочности. Укладка высокопрочного бетона в скользящую или подъемно-передвижную опалубку возможна в том случае, если свежеприготовленная бетонная смесь имеет низкую вязкость.

Высокопрочные бетоны отличаются большей хрупкостью по сравнению с традиционными бетонами, что обусловлено их более гомогенной структурой в отличие от бетонов обычной прочности. Трещины быстро распространяются по всей структуре, что приводит к образованию плоскостных изломов и к растрескиванию зерен заполнителя.

Рекомендуемое время выдерживания внутренних строительных элементов составляет минимум 2 дня, наружных — 3 дня. Благоприятно на качестве бетона сказывается выдерживание с подводом воды, результате низкого водоцементного отношения, что может привести к образованию микротрещин. Мероприятия по выдерживанию бетона необходимо начинать проводить сразу же после его уплотнения.

Для высокопрочных бетонов характерны более низкие темпы проникновения агрессивных сред (что является преимуществом с точки зрения коррозионной защиты арматуры), и более высокая устойчивость к химическому воздействию.

Сверхэффективный (сверхпрочный) бетон имеет прочность в пределах 150-250 МПа и позволяет создавать конструкции и сооружения, отличающиеся высокой несущей способностью, тонкостью контуров и долговечностью. Термин «сверхпрочный бетон» указывает на то, что при различном использовании критерии долговечности имеют первостепенное значение и, соответственно, представляют интерес для определения прочности.

Применение высокопрочных бетонов позволяет уменьшить габариты опалубки для колонн, балок и стеновых элементов; снизить строительную толщину или увеличиить несущую способность конструкций, работающих на изгиб; создавать более изящные контуры при увеличении длины пролетов конструкций, работающих на изгиб (большепролетные мосты); сократить расходы бетона и арматуры; получить более высокую плотность, водо- и газонепроницаемость, износостойкость, стойкость к химически активным веществам, повысить коррозионную защиту арматуры.

Высокопрочные бетоны применяются при высотном строительстве, возведении мостов, облицовке водоочистных установок, устройстве промышленных напольных покрытий.

Читать еще:  Глубина погружения сваи от одного удара называется

БЕТОНЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ч.1

В.И. Калашников,

С.В. Ананьев,

Ю.С. Кузнецов,

В.Л. Хвастунов,

М.Н. Мороз

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

бетоны нового поколения с низким удельным расходом

цемента на единицу прочности

1. Малоцементные пластифицированные бетоны с оптимальным соотношением молотых, очень мелких и средних песков в реологической матрице

Прогресс в технике высокопрочного бетона 70-80 г.г. ХХ века с прочностью на сжатие 50-70 МПа из жестких бетонных смесей переместился в область особовысокопрочных и сверхпрочных бетонов с прочностью на сжатие 100-200 МПа из нерасслаивающихся жидкотекучих бетонных смесей, с уменьшением предела текучести на 4-5 порядков по сравнению с уплотненными жесткими смесями. Этому способствовали три революционных этапа в эволюции бетона: изобретение супер- и гиперпластификаторов (СП и ГП), тонкой и прочной фибры и плотных микропуццоланических добавок – микрокремнеземов (МК). Наиболее важное преимущество таких бетонов состоит в достижении ими прочности, превышающей в 1,5-1,6 раза прочность цементного камня из литой суперпластифицированной цементной суспензии с гиперпластификатором. Достижение низкой пористости, высокой прочности, равной 140-150 МПа, с обеспечением значительной трещиностойкости, малой усадки (хотя расход цемента достигает 600-700 кг/м 3 ) такого композиционного материала, в котором отсутствует свободная известь, открывает значительные перспективы для производства малоцементных щебеночных бетонов марок 200-500 с использованием принципов создания высокопрочных бетонов. Это чрезвычайно актуально для России, в которой высокопрочные и особовысокопрочные бетоны классов В100-120, практически не востребованы.

Мы считаем, что четвертым революционным этапом в технологии высокопрочных бетонов, являются реакционно-активные и реологически-активные минеральные порошки, в частности, каменная мука из молотых горных пород, без наличия которой в структуре реологической матрицы невозможно получение бетонов класса В120-150 и более из самоуплотняющихся бетонных смесей. Некоторые материаловеды не соглашаются с таким категоричным утверждением, но без каменной муки эффективные бетоны не будут изготавливаться в будущем вообще.

Это касается и бетонов, изготавливаемых из малопластичных, полужестких и жестких смесей для заводской технологии производства сборного железобетона. В бетонах повышенных марок до М600 и рядовых менее М400, по нашим исследованиям, содержание каменной муки доходит до 100% и более от массы цемента, а по объему – 110-120% с уменьшением расхода цемента до 150-200 кг/м 3 . Каменная мука или просто минеральные дисперсные наполнители издавна добавлялись в цементы и бетоны в количестве 10-30% при замене цемента без снижения прочности бетона и для улучшения отдельных свойств последнего. В высокопрочных бетонах с гиперпластификаторами при малых расходах цемента каменная мука добавляется нами к цементу в соотношении по массе 1:1,75÷1:2, а по абсолютному объему 1:2-1:2,5. Это уже не добавка, а преобладающий составной компонент вяжущего, определяющий реологию бетонов с СП и водоредуцирующий эффект в них. Важным реологическим компонентом щебеночных бетонов является очень мелкий песок фракции 0,1-0,6 мм, который заполняет пустоты в среднем или крупном песке. В бетонах без СП и ГП каменная мука и очень мелкий песок в таком количестве существенно понижают их прочностные показатели. Без каменной муки в пластифицированных бетонах невозможно новое качественное и количественное изменение структуры и значительный «скачок» прочности их.

Сухие реакционно-порошковые смеси, состоящие из цемента, МК, каменной муки и очень мелкого песка, из которых можно изготавливать высокопрочные (ВПБ) и особовысокопрочные бетоны (ОВБ), согласно нашим исследованиям [1], безусловно, в будущем станут бетонами нового поколения, когда материаловеды освоят технологию их производства, а конструкторы – методы их применения в конструкциях. Если говорить о настоящем времени, то сухие реакционно-порошковые бетонные смеси (СРПБС) – это не просто готовые смеси для высокопрочных бетонов, это самый эффективный вид композиционного вяжущего (цементирующая связка) для различного вида бетонов. В наибольшей степени, это композиционное вяжущее необходимо для бетонов марок М100-М600, производство которых в России достигает 98%. Можно с уверенностью утверждать, что в будущем цементное вяжущее будет заменяться на более прочное, более трещиностойкое сухое реакционно-порошковое вяжущее (СРПВ), исходя из целого ряда позитивных факторов. Сферы применения СРПБС и результаты использования их изложены в [1]. Однако, более поздние экспериментальные работы кафедры ТБКиВ позволили получить за счет изменения рецептуры уникальные бетоны нового поколения с высокими технико-экономическими показателями без использования нанометрических частиц микрокремнезема. Необходимо отметить, что мы не обнаружили сообщений ни в отечественной, ни в иностранной литературе о подобных бетонах.

В связи с этим не следует искать прорывных технологий в производстве бетона, в виде нанотехнологий. Прорывные микротехнологии бетонов уже «лежат на поверхности» с наивысшей технико-экономической эффективностью за всю историю развития бетона и дожидаются своей реализации.

Очень будет жаль тех материальных средств, потраченных на «прорывные нанотехнологии» для модификации наночастицами высокодефектных (макродефектных) бетонов «пробивными» специалистами, оставив вне внимания разработанные технологии малодефектных (нано- и микродефектных) высокопрочных, особовысокопрочных бетонов с повышенными расходами цементов и рядовых бетонов марок 200-500 с расходами цемента 150-210 кг/м 3 с использованием основных революционных достижений в эволюции бетонов.

Если говорить о выборе базового материала, следуя ТЭО нанотехнологий, рассмотренного в работе [2], то для бетонов базовой оценкой являются реакционно-порошковые и щебеночные бетоны нового поколения классов В120-150 с каменной мукой, плотными пуццоланическими добавками и с СП и ГП. Для цементов базовой оценкой их прочности в тесте нормальной густоты являются цементные реакционно-порошковые смеси для порошковых бетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности, равным 3-5 кг/МПа, водопоглощением по массе 0,5-1,0%!, морозостойкостью более 1000 циклов.

Строящиеся цементные заводы должны своевременно изменить свои приоритеты и не только производить портландцемент для широкого потребителя в больших объемах, но и запланировать производство СРПБС с установкой помольных линий. В структуре цементного завода для этого имеется все необходимое: сушильное оборудование, отходящие газы, помольное оборудование, силосные склады, упаковочные линии.

Сухие реакционно-порошковые смеси должны изготавливаться, как минимум, четырехкомпонентными: цемент, гиперпластификатор, дисперсный молотый наполнитель в виде каменной муки, тонкозернистый песок. В отдельных случаях должен использоваться микрокремнезем в количестве 5-25% к массе цемента.

Чем обусловлена высокая эффективность СРПБС по сравнению с портландцементами, даже высоких марок М550-600 Д0, которые практически не выпускаются в России? Во-первых, в обеспечении высокой текучести и взвешивающей способности, позволяющей не расслаиваться щебеночным бетонам. Во-вторых – в сбалансированности состава, при котором портландит силикатных клинкерных минералов связывается микрокремнеземом тончайшими частицами кремнеземсодержащих реакционно-активных горных пород. При этом «балластный» гидроксид кальция замещается в порах цементного камня высокопрочными гидросиликатами кальция.

Выбор молотого кварцевого песка или горных пород, содержащих кварц или кремнеземсодержащие стекла, наиболее желателен. Тончайшие частицы таких пород связываются с известью в ранние сроки, а более крупные – в поздние сроки твердения, что снижает долю стехиометрически необходимого микрокремнезема или вообще способствуют исключению его. Крупнокристаллический портландит превращается в нанометрический гидросиликат кальция. Молотые известняки, обладающие реологической активностью, но не реагирующие с известью, менее предпочтительны, особенно, для высокопрочных бетонов.

Химико-минералогический диапазон состава, используемой каменной муки, достаточно широк и требование сочетания в ней реакционно-химической и реологической активности может быть необязательным. Для бетонов марок М800-1000, мука может быть лишь реологически активной, например, из плотных и прочных известняков, доломитизированных известняков или доломитов. Для бетонов более высоких марок, хорошее сочетание реакционно-химической и реологической активности, выявлено нами в базальтовой, кварцево-дацитовой, гранитной, андезитовой муке и в ряде других молотых горных пород. Особое положение в ряду активностей занимает молотый кварцевый песок (наиболее распространенная порода во многих регионах), который в индивидуальном виде не обладает реологической активностью, но кардинально повышает ее в смеси с цементом в суспензиях с СП. Реологическая активность молотого кварцевого песка и других кислых пород «пробуждается» в смеси с цементом или с известью в результате перезарядки поверхности с отрицательной на положительную. Механизм перезарядки поверхности дисперсного кварца катионом кальция был выявлен нами в 80-х годах. Поэтому разработанная нами методика тестирования реологической активности каменной муки, предусматривает сравнение текучестей пластифицированных цементной суспензии и суспензий смешанного порошка из муки и цемента, взятых в соотношении 1:1÷1:2, при одинаковых дозировках гиперпластификатора. При этом определяется количество воды затворения.

Показателем реологической активности является водоредуцирующий эффект, вычисленный по водосодержанию контрольного и пластифицированных составов при одинаковых текучестях или одинаковых расплывах смеси из конуса Хагерманна (расплыв 25-30 см) или из цилиндра диаметром 50 мм и высотой 50 мм (расплыв 150±10 мм). Более высокий водоредуцирующий эффект суспензии на основе смеси цемента и муки по сравнению с цементной, является основным критерием, обеспечивающим получение высокопрочных бетонов. При этом суспензии должны обладать тиксотропным ресурсом продолжительного растекания (установленного нами в 80-х годах), не образовывать на поверхности розлива выступов и впадин, а капли суспензии, нанесенные на поверхность розлива, должны втягиваться в объемную фазу без образования полусферических или шаровых сегментных выступов [3].

Высокопрочные щебеночные бетоны М1000-М1500 получены нами из пластичных и жестких бетонных смесей. Более перспективно использование сухой реакционно-порошковой смеси для получения бетонов как высоких, так и низких марок.

Как указано выше в России 98-99% выпускаемых бетонов имеют марку до М500. Удельный расход цемента (Цуд) на единицу прочности в них более 8-10 кг/МПа. При изготовлении «тощих» бетонов на мелких песках Цуд достигает 10-12 кг и никакие гиперпластификаторы в этом случае не снижают его. В разработанных нами бетонах Цуд не превышает 4,5-5,0 кг/МПа и понижается до 3,5 !

При производстве бетонов для заводской технологии сборного железобетона то соотношение компонентов в бетонных смесях, уплотняемых механическими способами различной интенсивности, должно радикально меняться в сравнении с соотношением компонентов в высокопрочных самоуплотняющихся бетонах (рис. 1).

Рис. 1 Концепция формирования составов высокоэффективных бетонов

от сверхпрочных самоуплотняющихся до рядовых с различной интенсивностью механического уплотнения

Концепция формирования состава при переходе от самоуплотняющихся сверхпрочных бетонов до высокоэффективных с более низкой прочностью заключается в трансформации реологических матриц, обеспечивающих рациональную реологию каждого состава. При этом микродисперсные и тонкозернистые компоненты реологической матрицы – каменная мука и очень мелкий песок замещают цемент по мере его уменьшения. При такой трансформации можно получать бетоны с низким удельным расходом цемента на единицу прочности.

Приведем несколько примеров реализации принципов создания таких бетонов нового поколения.

Для изготовления бетонов общестроительного назначения марок 250-600 использовали СРПБС, включающую портландцемент Вольский М500 ДО, наиболее эффективный по нашему мнению, поликарбоксилатный гиперпластификатор Melflux 1641 F , молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 3300 см 2 /г, мелкий кварцевый песок фракции 0,16-0,63 мм и Новокузнецкий гранулированный микрокремнезем. В качестве заполнителей добавляли средний Красноярский полевошпатовый намывной песок и доломитизированный щебень с прочностью по дробимости Д800-1000 или диабазовый щебень с Д1400 фракции 5-10 мм.

Результаты испытания бетонов приведены в таблице 1.

Как следует из табл. 1, фактические показатели прочности с учетом пересчета прочности на базовые образцы-кубы 150×150×150 мм соответствовали маркам М500-М600. Отечественная промышленная практика (а, возможно, и зарубежная) не имела прецедентов получения таких бетонов при расходе портландцемента 236 кг/м 3 из пластичной марки П-1 и жесткой марки Ж-1. Характерно то, что снижение дозировки ГП и замена щебня увеличили плотность бетона и повысили прочность на 26%. При этом, предложенные нами [4] безразмерные реологические критерии: избытка абсолютного объема цементно-водно-дисперсной матрицы с МК над абсолютным объемом очень мелкого песка , избытка абсолютного объема цементно-водно-дисперсно зернистой матрицы над абсолютным объемом песка заполнителя (среднего песка) и избытка объема цементно-водно-дисперсно-песчаной, т.е. растворной матрицы над объемом щебня – , были очень высокими.

Вторая серия бетонов была изготовлена с минимальными расходами цемента 150 и 180 кг/м 3 .

Использовались сырьевые составы, аналогичные составу №1 (табл. 1). Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Как следует из результатов в бетоне с расходом цемента 150 кг/м 3 прочность составила 33,6 МПа, что соответствует марке М300, а в бетоне с расходом цемента 180 кг/м 3 – М400. Удельные расходы цемента на единицу прочности, соответственно, были равны 4,46 и 4,18 кг.

Из анализа приведенных в табл. 1 и 2 результатов, а также из результатов испытания 12 составов бетонов с марками по прочности на сжатие М700-М1200 была выявлена закономерность: с уменьшением содержания цемента доля молотого песка должна быть соизмерима с расходом портландцемента и их массовое соотношение должно приближаться к единице, а отношение очень мелкого песка фр. 0,16-0,63 мм к цементу – к 2,5-3,5.

Читать еще:  Армирование монолитных стен снип

Составы бетонов, прочностные показатели, рецептурные и реологические параметры

Современные высокопрочные бетоны нового поколения

Современные высокопрочные бетоны нового поколения

Прежде чем говорить о высокопроных бетонах, необходимо уточнить термин «бетоны нового поколения». Вне сомнения то, что за рубежом появилось значительное количество бетонов нового поколения со звучными названиями, определяющими функциональность бетонных смесей или бетонов. Детальное продуманное объяснение их дано в замечательной статье профессора А.В. Ушерова-Маршака [1]. Оставляя пока общеизвестные бетоны, со значительным набором функций, а именно High Performance Concrete – высокофункциональный бетон и аналог их Defined Performance Concrete (с заданной функциональностью) приведём [1] Smart Materials Concrete («умные» бетоны), Self-regulated Concrete (саморегулируемые бетоны), Self Compacting Concrete (самоуплотняющиеся бетоны), Self Healing Concrete (самозалечивающиеся бетоны), Self Cleaning Concrete (самоочищающиеся бетоны), Self Sensing Concrete (самодиагностирующиеся бетоны). Но большинство исследователей связывают термин «бетоны нового поколения» с достижением конструкционных свойств с высокой и сверхвысокой прочностью бетонов. Это, безусловно, правильно и мы знаем эволюцию роста прочности бетона во времени с медленным ростом до 1980-1990 г. и прогрессирующим увеличением прочности бетонов с появлением эффективных СП. Это более доходчиво можно проиллюстрировать на рис 1.

Впервые высокая и сверхвысокая прочность 150-200 МПа была достигнута в 1994-1995 г.г. по рецептуре дисперсно-тонкозернистых реакционно-порошковых бетонов (RPC) и фибробетонов с большим количеством микрокремнезема Richard P, and Cheyrezy M. [2] с использованием поликарбоксилатных СП, а позднее Bouydues (1997 г), Matte V. (1999 г.) [3] и Staquet S. (2000 г.) [4]. Содержание цемента на 1 м 3 бетона составляла от 550 до 950 кг, микрокремнезема – от 200 до 250 кг на 1 м 3 , а содержание фибры в фибробетонах – от 2 до 3 % от объема цемента.

Рис. 1. Динамика роста прочности бетона и его производство в мире с ростом численности населения [5]

Поэтому бетонами нового поколения, с одной стороны можно называть те бетоны, в которых достигается 3-4 кратное (120-200 МПа) превышение прочности традиционных прочных бетонов (40-50 МПа).

В соответствии с нашими исследованиями необходимо дополнить эту новизну всеобъемлющим техническим, экономическим и экологическим показателем – удельным расходом цемента на единицу прочности при сжатии, который должен не превышать 5-6 кг/МПа (=). Этот показатель, к сожалению, не используется учёными-бетоноведами, а он является важнейшим для оценки прогресса техники и бетонов. При этом как высокопрочные и сверхвысокопрочные (RPC), так и песчаные и щебеночные бетоны могут быть самоуплотняющимися, быстротвердеющими, саморегулируемыми, высокоморозостойкими, высоководонепроницаемыми, так как все эти функциональные свойства заложены при проектировании бетонных смесей.

Но в соответствие нашими представлениями бетонами нового поколения необходимо считать не только высокопрочные и сверхпрочные бетоны, но и экономически эффективные современные бетоны общестроительного назначения с традиционной прочностью 15-60 МПа, которые изготовлены из высокопластичных или самоуплотняющихся бетонных смесей при 2-3 кратном снижении расхода цемента с удельным расходом цемента более 6-7 кг/МПа.

Второе, наиболее важное для реализации бетонов нового поколения – как получить высокопрочные и сверхвысокопрочные бетоны с прочностью на сжатие 100-200 МПа высокая экономическая эффективность которых с использованием высокого содержания МК и других наносиликатов пока не бесспорно. Также стоит задача: как получить высокоэкономичные бетоны общестроительного назначения с традиционной прочностью (прочность – 15-60 МПа) и с повышенной прочностью (от 60 до 100 МПа). Это актуально потому, что переход на высокопрочные и сверхпрочные бетоны будет не быстрым, а бетоны с прочностью 15-60 МПа нового поколения будут востребованы постоянно. Известная концептуальная парадигма, которая следует из тезиса В.Г. Батракова: «Добавки – ключ к решению технологической проблемы», на которую ссылается А.В. Ушеров-Маршак, без сомнения, правомерна. Но, если ориентироваться на химические минеральные и органические добавки, широко используемые с 1980 года, то с помощью их, и особенно главнейших из них – суперпластификаторы – проблему не решить. Если обратиться к реакционно-активным пуццоланическим добавкам – микрокремнезему (микрокремнезем (silica fume), аэросил (fumed silica), осажденный микрокремнезем (pracipited silica), дисперсии коллоидного кремнезема (colloidal silica)), то использование микрокремнезема уже позволило в России осуществить строительство комплекса «Москва-Сити» из бетона с прочностью 100-110 МПа. Существенное удорожание бетона с 20-25 % МК не позволяет надеяться на повсеместное применение в России таких бетонов.

Причина в опоздании с разработкой и внедрением бетонов нового поколения состоит в том, что бетоноведы не воспользовались революционным этапом 1970-1980 г.г. на эволюционном пути изменения рецептуры бетонов с появлением суперпластификаторов, с правильным использованием их в щебеночных и песчаных бетонах. Суперпластификаторы начали применять в бетонах старого поколения с рецептурой сухих компонентов «цемент-песок-щебень» и «цемент-песок». А суперпластификатор не пластифицируют щебень и песок в воде, он пластифицирует только микрочастицы цемента, а количество цемента в бетонах не превышает 400-500 кг на 1 м 3 , а песка и щебня 1700-1800 кг на 1 м 3 . Поэтому к цементу стали добавлять микрокремнезем. Но рецептуру сухих компонентов бетона с микрокремнеземом в количестве 5-15% мы относим к рецептуре переходного поколения (рис. 2).

Рис. 2. Эволюция развития составов цементных бетонов [6]

1. Бетоны старого поколения – это бетоны, имеющие состав 1840 г.: «цемент-песок-щебень-вода». Прочность бетона в строительстве за длительный период до 1970 г возросла от марки М100 до М 600 только за счет роста прочности цемента, использования качественных заполнителей, оптимального подбора состава бетонной смеси и методов интенсивного уплотнения жестких бетонных смесей. Гранитный, известняковый и другие прочные заполнители из горных пород, песок и вода остались теми же, как и 200 и сотни лет назад.

Использование мытых песка и щебня, применения старых пластифицирующих добавок и интенсивного уплотнения в научных лабораториях удавалось получать бетоны с прочностью до 70-80 МПа. Естественно, что наука о бетоне не «стояла на месте» «Бетоноведение» постоянно развивалось, и за рубежом, и в России, внедрялись новые технологии производства железобетонных изделий и конструкций. Прочности бетона, равной 400-500 кг/см 3 (40-50 МПа) вполне хватало. Для изготовления бетонов с более высокой прочностью 600-700 кг/см 2 использовали мытый прочный заполнитель и песок. Но обязательным условием было интенсивное вибрационное уплотнение железобетонных конструкций, вибрирование с пригрузом, виброгидропрессование, центрифугирование и др. Нельзя из литой бетонной смеси при расходе цемента 500 кг на 1 м 3 бетона изготовить бетон старого поколения с расходом цемента 100 кг/м 3 из бетонной семи любой консистенции с прочностью М500. Хотя в бетонах старого поколения широко использовалось направление «Химизации бетонов» и использование химических добавок – ускорителей, противоморозных, гидрофобных и пластифицирующих, модифицированных отходов целлюлозно-бумажной и других промышленных модифицированных отходов, но эти добавки не позволяли радикально сократить расход цемента или повысить прочность.

И хотя за этот длительный период были созданы быстротвердеющие тонкомолотые цементы, пуццолановые и шлакопортландцементы и ряд других, но бетоны выпускались, в основном, с марками до М500.

2. Бетоны переходного поколения получили свое развитие зарубежом с 1970 г. с изобретением высокоэффективных суперпластификаторов (СП) на нафталиновой и меламиновой основах, синтезированных в Японии. Бетоны стали пятикомпонентными: «цемент-песок-щебень-вода-СП». В России появился аналогичный суперпластификатор С-3, который в основном заполняет рынок СП и в настоящее время в виде различных модификаций, имеющих одну и ту же пластифицирующую основу («Полипласт», «Суперпласт» и др.). Бетонные смеси стали более пластичными при меньшем содержании воды, что привело к повышению прочности на 10-35% в зависимости от расхода цемента. Появилась возможность экономить в бетонах портландцемент в количестве 5-10% в «тощих» малоцементных бетонах и до 20-25% в жирных бетонах с расходом цемента до 500-600 кг на 1 м 3 бетона. Но кардинального преобразования структуры бетона, 2-3 кратного снижения расхода цемента и 2-3 кратного увеличения прочности с 20 до 50 МПа, от 50 до 100 МПа и более. Такому технико-экономическому улучшению мешала трехкомпонентная рецептура сухих компонентов – «цемент-песок-щебень», «законсервированная» с 1840 г. в передовых странах до 1995 г., а в России и по настоящее время. Трудно осознать тот факт, что на фоне огромных революционных преобразований в технике и в технологиях, свершившихся в мире за 150 лет, состав сухих компонентов в щебеночном бетоне не изменился. Не изменился он и в песчаных бетонах составами «цемент-песок-СП-вода», являющихся по существу не бетонами, а цементно-песчаным раствором с большим количеством воды для кирпичной кладки, наливных полов. Хотя сухие строительные смеси кардинально изменили состав растворов, в котором могут быть до 8-10 компонентов. Но при этом в задачи сухих смесей входило не увеличение прочности цементно-песчаных композиций до 100-120 МПа и других конструкционных свойств композитов, а расширения других функций.

К бетонам переходного поколения можно отнести и бетоны с добавлением некоторых реакционно-активных компонентов, производимых в достаточных объемах за рубежом, кроме отечественного микрокремнезема – отхода от производства ферросилиция, дегидратированного каолина. Их них получили развитие: микрокремнезем (silica fume), аэросил (fumed silica), осажденный микрокремнезем (pracipited silica), дисперсии коллоидного кремнезема (colloidal silica). С добавлением к бетону старого поколения размолотого микрокремнезема (иногда с золой) и с сухим суперпластификатором С-3 (добавка МБС), было осуществлено строительство комплекса «Москва-Сити». Бетон имел прочность 100-110 МПа. Но стоимость добавки БМС доходила до 18-22 тыс. руб. за тонну. Москва могла себе позволить удорожание 1 м 3 бетонной смеси от 1000 до 2000 тыс. руб. при строительстве уникальных высотных зданий. Производство ферросилиция в России может обеспечить выход микрокремнезема 150 тыс. тонн. Если его использовать в высокопрочных бетонах с расходом цемента 400-500 кг/м 3 , то даже при малой 10%-ой добавке от массы цемента можно обеспечить изготовление бетона в объеме 3-3,5 млн. м 3 в год. Это около 3-5% от годового производства бетона. Таким образом, ни микрокремнезем, ни другие, указанные выше разновидности «silica» не в состоянии решить проблему создания экономичных бетонов нового поколения, от обычных до сверхпрочных бетонов нового поколения. Необходимо кардинальное изменение рецептуры бетонов за счет недорогих, «лежащих на земле» компонентов. За счет их можно будет выпускать бетоны с расходом цемента 300-400 кг/м 3 не с маркой М400-М500, а с прочностью 100-150 МПа, а бетоны с расходом цемента 200-250 кг/м 3 не с маркой М200-М300, а с М500-М600. При этом бетонные смеси будут не жесткими, а высокопластичными и самоуплотняющимися. Это будут бетоны нового поколения.

3. Щебеночные бетоны нового поколения содержат не 3-4 сухих компонента, а 7-8 (рис. 2). Это многокомпонентный бетон, включающий 7-8 компонентов «цемент – каменная мука – очень тонкий песок – песок-заполнитель – щебень + суперпластификатор – микрокремнезем – вода». Но, с учетом дефицита и дороговизны микрокремнезема, бетоны можно изготавливать без МК, с понижением прочности на 10-20 % в зависимости и от дозировки МК. Так вместо марки М600 получается марка М450-500, вместо М1200 – марка М1000. Кроме того, должны использоваться суперпластификаторы нового поколения на поликарбоксилатной основе (производители г. Новозыбков (Брянская область), г. Коломна (Московская область)). Таким образом, главными новыми дополнительными компонентами, превращающими бетоны старого и переходного поколения, являются два порошка, один дисперсный (каменная мука), другой – тонкозернистый, очень тонкий песок фракции 0,1-0,5 мм (0,16-0,63 мм). Эти бетоны названы нами порошково-активированными из-за большого количества порошкообразного компонента – каменной муки и тонкозернистого песка, а бетонные смеси – суспензионно-наполненными. Учитывая, что дисперсные и тонкозернистый компонент находится в микрометрическом масштабном диапазоне от 1 до 100 мкм, технологию бетонов нового поколения мы назвали микротехнологией, в отличие от нанотехнологии бетонов, предложенных различными исследователями. Мы не отрицаем реальных нанотехнологий с использованием микрокремнезема и других нанокремнеземов, особенно, с использованием большого количества таких добавок. Но в связи с тем, что по микротехнологиям с использованием природных компонентов мы получаем бетоны с высокой и со сверхвысокой прочностью, будущее за микротехнологиями с возможным добавлением наночастиц и в основном, только верхнего (грубого) нанометрического масштабного уровня – 100-1000 нм.

Читать еще:  Можно ли делать свайно винтовой фундамент зимой

Если горная порода, из которой изготовлена каменная мука, имеет прочность более высокую, чем клинкерные частицы цемента, то она в соответствии с нашими воззрениями, не должна понижать прочность цементно-минерального камня по сравнению с цементным, даже при соотношении «цемент-каменная мука» при условии равной дисперсности. На рисунке 3 показана топология расположения цементных частиц и частиц минеральной муки.

В таблице 1 представлены результаты испытания самоуплотняющегося мелкозернистого бетона порошково-активированного бетона нового поколения.

В таблице 2 представлены результаты испытания самоуплотняющейся бетонной смеси и физико-технические свойства порошково-активированного щебеночного бетона с расходом цемента 305 кг/м 3 (122 МПа).

В таблице 3 представлены результаты испытания самоуплотняющейся бетонной смеси и физико-технические свойства порошково-активированного песчаного бетона (состав ПАПБ-171) с расходом цемента 391,5 кг/м 3 (116 МПа).

Рис. 3 Омоноличивание минеральных частиц

цементирующими продуктами гидратации цемента

Реотехнологические свойства бетонной смеси и прочностные показатели самоуплотняющегося мелкозернистого бетона нового поколения

Брусчатка и тротуарная плитка


ООО «Арена»
г. Ижевск, ул. Маяковского 13
Email: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Телефон: (3412) 51-22-73
Факс: (3412) 51-22-73

Высокопрочный бетон, сверхпрочный бетон

1. Уровень развития и нормативные документы

Основной тенденцией в строительстве является использование бетона с высоким пределом прочности при сжатии. В настоящее время высокопрочным считается бетон, предел прочности при сжатии которого находится выше общепринятого уровня и составляет более 60 Н/мм 2 . При применении обычных исходных веществ и способов укладки создаются строительные конструкции с пределом прочности при сжатии до 150 Н/мм . В наши дни ведется разработка строительных растворов и бетонов с пределом прочности до 800 Н/мм 2 .

Термин «сверхпрочный бетон» указывает на то, что при различном использовании критерии долговечности имеют первостепенное значение и, соответственно, представляют интерес для определения прочности, смотри таблицу 1. Так как сопротивление бетона внешним воздействиям в значительной степени определяется особо плотной структурой, то с точки зрения бетонной технологии, как правило, нет различия между высокопрочным и сверхпрочным бетоном. Иногда понятие «сверхпрочный бетон» используется в отношении других бетонов, состав и свойствам которых не соответствуют общепринятым стандартам, например, самоуплотняющийся бетон. Эти виды бетона в спецификации не рассматриваются. Во внимание принимается обычный высокопрочный бетон с классами прочности от C 55/67 до C 100/115, а также легкий высокопрочный бетон с классами прочности от LC 55/60 до LC 80/88. В рамках стандарта высокопрочный бетон может использоваться для производства неармированного бетона, железобетона и предварительно напряженного бетона. Для использования бетона классов

Таблица 1: Определение высокопрочного и сверхпрочного бетона

предел прочности при сжатии > 60 Н/мм 2

бетоны, разработанные в соответствии со специальными высокими требованиями к использованию,

например непроницаемость, сопротивление физическому или химическому воздействию прочность

преимущественные области применения

прочности C 90/105, C 100/115, LC 70/77 и LC 80/88 требуются общие допуски строительного надзора, а в отдельных случаях разрешения. Новое поколение норм пришло на смену директиве по высокопрочному бетону, которая дополнила стандарт DIN 1045:1988 для обычного бетона классами прочности с B 65 по B 115. Для переходного периода до конца 2004 года, определенного строительным надзором, могут использоваться на выбор как старые, так и новые поколения норм и стандартов.

2.Основные положения по выбору исходных веществ

2.1 Водоцементное отношение

При производстве высокопрочного бетона учитывается коэффициент водоцементного отношения 2 мм — ближе к кривой A. При этом содержание мелкодисперсной взвеси в зернистом заполнителе должно быть низким. По причине отсутствия продолжительного опыта в стандарте [2] определено использование зернистого заполнителя в отношении щелочных реакций.

2.4 Тонкомолотые добавки

Типичным отличием высокопрочного бетона от бетона обычной прочности наряду с низким водоцементным отношением является добавление силикатной пыли s (называемой также кремнеземная пыль и микросилика). Однако бетон с классом прочности C 55/67 и C 60/77 может производиться и без добавления кремнеземной пыли. Кремнеземная пыль, средний размер частиц которой соответствует одной десятой среднего размера частиц цемента, представляет собой побочный продукт, образующийся в процессе очистки отработанных газов при производстве кремния и феррокремния. Использование кремнезема в бетоне регулируется общими допусками, выданными органами строительного надзора, или европейскими техническими допусками. В рамках Европейской стандартизации допуск заменяется стандартом DIN EN 13263. Действие кремнеземной пыли в бетоне основывается на трех эффектах: заполнение объема пор между частицами цемента, цементный камень приобретает более плотную структуру,
— пуццолановая реакция с гидроксидом кальция, повышающая прочность цемента,
— улучшение связи между зернистым заполнителем и цементным камнем.

Таблица 2: Общие правила использования кремнеземной пыли s и летучей золы f

CEM II-S
CEM II-T
CEM II/A-LL CEM III/A

цемент с
кремнеземной
пылью в
качестве
основного
компонента
все другие марки цемента

не допустимо использование кремнеземной пыли в качестве тонкомолотой добавки

≤ 0,15 для CEM II/A-D

не допустимо общее использование летучей золы и кремнеземной пыли

Максимальное количество добавляемой кремнеземной пыли, необходимое для обеспечения долговечности бетона (антикоррозионная защита арматуры), составляет 11 % от массы цемента. При производстве бетона возможно одновременное использование кремнеземной пыли и летучей золы, однако при этом ограничено их количество, см. таблицу 2.
Кремнеземная пыль используется в виде порошка (спрессованная, непрессованная) и в виде суспензии. По причине легкости и удобства в использовании применяется, как правило, суспензия кремнеземной пыли, например, в пропорции 50 % твердого вещества и 50 % воды. Бетон, в состав которого входит кремнеземная пыль, имеет темный цвет. Светлый высокопрочный бетон производится при добавлении кремнеземной кислоты (наносилика) или метакаолина. Кремнеземная кислота может использоваться в качестве добавки в бетон (стабилизатор).

2.5 Добавки

Укладка бетона с очень низкой теплотой гидратации не возможна без добавления пластификаторов или разжижителей. Надежная укладка бетонной смеси на строительной площадке предполагает мягкую, в лучшем случае текучую консистенцию (например, F4, F5). При снижающемся водоцементном отношении повышается количество добавляемых веществ. Имеется положительный опыт использования разжижителей на основе поликарбоксилата или на основе комбинации смол из нафталина и меламина. Для обеспечения достаточного времени укладки в бетонную смесь целесообразно добавлять замедлитель.
Количество добавляемых добавок необходимо ограничивать
— до 70 г/кг, соответственно до 70 мл/кг цемента при дозировании разжижителя и
— до 80 г/кг, соответственно до 80 мл/кг цемента при дозировке нескольких видов добавок.

2.6 Состав бетонной смеси

Во время производства высокопрочного бетона необходимо проводить контроль предусмотренных исходных веществ (вид, производитель, место добычи). При этом следует учитывать добавление разжижителей на строительной площадке.
В большинстве случаев проектирование высокопрочного бетона осуществляется на основании уже созданных бетонных смесей. В таблице 3 представлены составы бетонных смесей с различными классами прочности, дающими представление об исходных данных для предварительных исследований или первичных испытаний. В зависимости от исходных веществ в значительной степени меняется состав бетонной смеси.

Таблица 3: Исходные данные по составу бетонной смеси

Содержание цемента при

Содержание кремнеземной пыли (твердое вещество) s

Содержание летучей смолы f

от 4 л/м3 до 10 л/м3 поликарбоксилат, от 10 л/м3 до

20 л/м3 разжижитель на основе меламина и нафталина

Содержание
зернистого
заполнителя

Эквивалентное водоцементное отношение (w/z)eq согласно уравнению (1)

Растекаемость (добавление разжижителя через 45

45. 55
55. 65
45. 55

минут после изготовления смеси)

Плотность свежеприготовленной бетонной смеси

Предел прочности при сжатии (кубик с длиной ребра 150 мм, выдерживание в воде)

Для определения необходимого эквивалентного водоцементного отношения можно использовать рис. 1, при этом учитывается влияние добавок на прочностные характеристики:

Высокое содержание мелкодисперсной взвеси ведет к образованию клейких бетонов,
плохо подвергаемых укладке, и оказывает отрицательное влияние на характеристики бетона при деформации. Поэтому в высокопрочных бетонах ограничено максимально допустимое содержание мелкодисперсной взвеси и мелкого песка, таблица 4.

Таблица 4: Максимально допустимое содержание мелкодисперсной взвеси в высокопрочном и легком бетоне

Содержание
цемента 1)
[кг/м 2 ]

Максимально допустимое содержание мелкодисперсной взвеси [кг/м 2 ] при максимальном размере зерна зернистого заполнителя

3. Производство и укладка бетона

3.1 Дозировка и смешивание

Дополнительный процесс дозирования заключается в добавлении суспензии кремнеземной пыли. Она поставляется, например, в контейнере объемом 1 м3 и должна храниться в условиях, защищающих ее от замерзания. При хранении свыше 7 дней может потребоваться гомогенизация. Вязкая, клейкая консистенция свежеприготовленной бетонной смеси требует повышенной интенсивности смешивания. В зависимости от состава бетонной смеси и вида смесителя время смешивания после добавления всех исходных веществ составляет от 60 (для легкого бетона от 90) до 180 с. Для оптимальной гомогенизации мелких веществ наиболее благоприятной оказывается следующая последовательность дозирования: зернистый заполнитель, вода, а затем летучая зола и суспензия кремнеземной пыли. Для получения оптимального эффекта от добавок их необходимо добавлять после воды и кремнеземной пыли. Последовательность и время смешивания определены в соответствующей инструкции.

При производстве высокопрочного бетона из-за клейкой консистенции смеси может потребоваться дополнительная очистка смесителя. Смешивание с подачей пара не допустимо.
В товарный бетон и бетон, транспортировка которого осуществляется на дальние расстояния, для достижения мягкой или текучей консистенции, удобной для укладки, разжижитель часто добавляют на строительной площадке. Разжижитель должен равномерно распределяться в барабане бетоносмесителя, например, с помощью распылительной трубки. Минимальное время смешивания составляет 1 мин/м3 бетона, но не менее 5 мин. Перед наполнением бетоносмеситель необходимо освободить от оставшейся промывочной воды. О времени бетонирования завод товарного бетона необходимо проинформировать как минимум за два дня до начала работ, чтобы приготовить исходные вещества, приборы и оборудование.

3.2 Укладка

При укладке высокопрочный бетон проявляет нетипичные свойства. Поэтому на стройке
— укладкой смеси должны руководить работники (начальник строительного участка, бригадир), имевшие опыт работы по укладке бетона марки > C 30/37 и
— перед каждым этапом бетонирования необходимо проводить инструктаж работников строительного участка (данные необходимо документировать).
Целесообразной, и, как правило, необходимой, является проверка на практике свойств бетона в отношении пригодности к перекачке и удобоукладываемости, проводимая персоналом строительной площадки на предусмотренном для этого оборудовании. В частности, необходимо согласовать обработку поверхности плоских строительных деталей (затирка поверхности, создание уклона, профилирование и т.д.). Подача высокопрочного бетона может осуществляться как с помощью бадьи, так и с помощью насоса, если использование того или иного способа было определено при проведении испытаний по укладке. Если в бетонную смесь не добавлялся замедлитель, то следует рассчитывать на более быстрое схватывание высокопрочного бетона по сравнению с бетоном обычной прочности. Укладка высокопрочного бетона в скользящую или подъемно-передвижную опалубку возможна в том случае, если свежеприготовленная бетонная смесь имеет низкую вязкость. При снижении водоцементного отношения и повышении содержания кремнеземной пыли увеличивается энергия уплотнения, необходимая для удаления воздуха из бетона. Расстояния между местами погружения внутреннего вибратора должны быть равны пятикратному диаметру булавы и составлять от 30 до 50 см.

3.3 Выдерживание бетона

Использование минимального времени выдерживания бетона согласно 1045-3:2001 означает, что во многих случаях уже после первого дня данный этап в процессе бетонирования может быть закончен. Вследствие короткого времени выдерживания высокопрочный бетон в зоне поверхности не достигает полной эффективности. Рекомендуемое время выдерживания внутренних строительных элементов составляет как минимум 2 дня, а наружных — 3 дня. Благоприятно на качестве бетона сказывается выдерживание с подводом воды,
результате низкого водоцементного отношения, что может привести к образованию микротрещин. Мероприятия по выдерживанию бетона необходимо начинать проводить сразу же после его уплотнения.

3.4 Обеспечение качества

При производстве высокопрочного бетона стандартами DIN EN 206-1:2001 и DIN 1045-2:2001 [1, 2] устанавливаются высокие требования к контролю продукции. Для непрерывного обеспечения качества продукции необходимо составить план обеспечения качества, который будет включать в себя следующую информацию:
• поставка исходных веществ,
• производство и транспортировка бетона,
• обработка бетона на строительной площадке или на заводе готовых конструкций,
• действия при отклонении от заданного плана,
• определение предельных значений наконец, секции бетонирования и личную ответственность.
позволяющее избежать его высыхания в

Таблица 5: Классы прочности высокопрочного бетона (Образцы: цилиндр (0 150 мм, высота 300 мм) или кубик (длина ребра 150 мм, выдерживание в соответствии с EN 12390-2))

Класс прочности бетона

Характеристическая прочность цилиндра на сжатие
fck
[Н/мм 2 ]

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector