Приготовление бетона: особенности сверхпрочных изделий

Приготовление бетона: особенности процесса

Историки утверждают, что материал, напоминающий бетон, был известен еще древним римлянам. В состав древней бетонной смеси в качестве вяжущего вещества входили гипс или известь, а в качестве заполнителя использовался гравий. Приготовление бетона того времени основывалось именно на этих материалах.

Благодаря мягкому климату Средиземноморья некоторые древнеримские сооружения сохранились до наших дней, хотя приготовление и транспортирование бетонной смеси к месту строительства в те времена было немалой проблемой: она застывала слишком быстро, а готовить ее на месте не всегда представлялось возможным.

Новейшие технологии и материалы сделали бетон незаменимым универсальным строительным материалом, а его изготовление – рутинным промышленным процессом.

Для контроля удобоукладываемости бетона применяются специальные методы определения жесткости бетонной смеси (то есть ее способности заполнять нужные формы).

Какие бывают бетоны?

В зависимости от плотности бетонные смеси можно подразделить на несколько групп:

  • Особо тяжелые (их плотность > 2500 кг/м3, применяются в изготовлении специальных защитных сооружений);
  • Тяжелые, или товарные (1800-2500 кг/м3, в промышленном и индивидуальном строительстве товарные бетоны мспользуют для заливки фундамента, их используют при возведении стен и т. п. Именно о них пойдет речь в нашей статье;
  • Легкие (500-1800 кг/м3 , это шлако-, пемзо- и керамзитобетон, пригоден для возведения внутренних перегородок в зданиях);
  • Особо легкие (< 500 кг/м3; пено- и газобетон, пеносиликат – так называемые утеплители и изоляторы, применяются для утепления фасадов и т. п).

Секреты строительной «кулинарии»

При перевозке бетонной смеси должна поддерживаться нужная температура

Вы умеете делать вареники? Казалось бы, что может быть проще того, чем приготовить пресное тесто: мука, вода, соль.

Точно так же зависит от соблюдения рецептуры и правильного перемешивания и качество бетона, поэтому предлагаем вам очень краткое методическое пособие по приготовлению бетона в домашних условиях.

К примеру, знаете ли вы, что такое определение необходимой жесткости бетонной смеси и зачем оно проводится?

Цемент для смеси

Цемента в смеси должно быть достаточно, чтобы плотно заполнить пространство между гранулами щебня.

Но и недосыпание нормы не пойдет на пользу бетонной смеси – в этом случае частицы заполнителя вместо того чтобы равномерно облекаться вяжущим веществом «склеятся» друг с другом отдельными точками. Бетон получится пористым и водопроницаемым.

Никто не сомневается, что продукты для приготовления теста должны быть свежими, но точно так же, как испорченная мука сведет на нет все усилия хозяйки по приготовлению теста, «залежалый» купленный по дешевке цемент скомкается и может настолько испортить бетонный раствор, что исправление строительных дефектов сведет на нет всю кажущуюся «экономию».

Как не попасть впросак при покупке цемента? Читать этикетки и маркировку на мешках особого смысла нет: на мешках с поддельным цементом может быть обозначено что угодно. Просто приобретайте продукцию в проверенных местах или у продавцов, которым вы доверяете.

Заполнитель для смеси

Прочность и долговечность бетона в немалой степени зависит от прочности и чистоты заполнителя.

Прочность бетона снижают:

  • Глина или ил (в бетоне с неотмытым заполнителем со следами ила или глины могут образоваться усадочные трещины);
  • Древесная стружка, щепки, кирпичная крошка, куски снега и льда, органические вещества.

Одна из важнейших составляющих бетона – вода.

Поверхность бетона во время схватывания и твердения должна быть влажной, иначе он «перегорит» и не достигнет расчетной прочности. Такой бетон не годится ни для фундамента, ни для стен.

Воды в бетонной смеси для фундамента должно быть в меру! Существуют определенные приборы для определения жесткости (текучести) бетонной смеси, которые позволяют просчитать необходимое соотношение в ней воды и цемента.

Добавки в смесь

Обычно при приготовлении бетонов в смесь вводят различные специальные вещества (добавки), которые придают ему водостойкость, износостойкость и другие полезные свойства. Добавки бывают:

  • Разжижающие (суперпластификаторы). Они дают возможность уменьшить количество воды; получившаяся смесь лучше обрабатывается, становится более прочной, водоустойчивой и не боится мороза;
  • Ускоряюшие затвердевание раствора;
  • Позволяющие вести строительные работы в любую погоду (от +35°С до –5-10°С);
  • Не дающие бетону быстро твердеть в жаркое время года;
  • Аэрирующие (они увеличивают морозостойкость и не дают затвердевшему бетону набирать влагу).

Большинство добавок производятся в жидком виде и реализуются в пластиковых бутылях, на которых указаны их свойства, количество и дозировка. Добавки обычно составляют не более 2 % от массы цемента.

Стоит учесть, что применять добавки нужно умеючи, а как раз таких специфических знаний часто не хватает индивидуальным застройщикам. К примеру, в состав добавок, ускоряющих затвердение и повышающих устойчивость к морозу и водонепроницаемость, входит хлористый кальций.

Однако его передозировка действует на бетон так же, как соль на дорогах на кузова автомобилей: там, где соли кальция соприкасаются с арматурой, она начинает ржаветь. Специалисты же добавляют в бетонную смесь вещества, препятствующие коррозии (ингибиторы).

Перемешиваем…

Приготовление бетонной смеси своими руками

В результате перемешивания бетонная смесь для фундамента должна получиться как можно более однородной: в ее объеме должны быть равномерно распределены гранулы заполнителя, облеченные вяжущим веществом – цементом.

Недомешанная смесь получится неоднородной, а если месить бетонное тесто слишком долго, она может расслоиться.

В промышленных условиях точность дозировки обеспечивают специальные автоматические и полуавтоматические дозаторы (отклонение не более ±1 % по массе для цемента и воды и не более ±2 % для заполнителей). В автоматическом режиме происходит и перемешивание смеси.

Учет и контроль

Так вот, об определении жесткости бетонной смеси…

Дело в том, что качество бетонного теста и соответственно прочность и долговечность бетонных конструкций зависят не только от качества исходных материалов и соблюдения технологий, но и и от правильного подбора состава смеси, ее подвижности (жесткости, текучести), которую при промышленном изготовлении можно запрограммировать заранее.

Приготовление бетонов происходит с нарушением пропорций. Например, в полевых условиях определение жесткости бетонной смеси невозможно, а для облегчения укладки в бетон просто добавляют воды. Результат – нарушается водоцементное соотношение в смеси, и готовый бетон оказывается менее прочным, чем нужно для фундамента или для стен.

Кладете на землю лист железа, а если его нет – обычной фанеры или линолеума. Можно просто на землю насыпать горкой 6 ведер песка. В верхушке делаете углубление, добавляете 2 ведра цемента.

Хорошенько перемешиваете. Опять делаете горку с «кратером» и в него аккуратно льете воду, чтобы не растеклась. Снова перемешиваете лопатой. Теперь нужно всыпать щебня или гравия и опять хорошо перемешать.

Бетон для фундамента готов, подставляйте ведра!

Бетонная смесь нужна почти в каждом этапе строительства дома

Но какой бетон? Тут ведь не то что определение жесткости бетонной смеси не проведешь, но и песок-гравий, хранимые до поры до времени в укромном углу сада, могут оказаться второсортными.
Бетонный завод в корыте – зачем это нужно?

Часто случается так, что самостоятельно изготовленные бетонные конструкции вокруг дома к весне начинают разрушаться, а «промышленный» бетон, привезенный с ЖБИ, стоит как ни чем ни бывало…
Люди знающие утверждают, что самостоятельное изготовление бетона имеет смысл лишь в некоторых случаях:

  • Бетона требуется немного (до 2 м3). К примеру, залить несколько небольших железобетонных конструкций, стяжек, ступеней лестниц, дорожек и т. п. Минимальный объем доставки миксером заводской бетонной смеси – 4-5 м3, а доставка меньшего объема экономически не выгодна;
  • Бетонные работы на вашем участке ведутся с большими перерывами (заливка сложных многоярусных конструкций, отдельных ригелей или свайно-ригельного фундамента);
  • Стройплощадка находится в таком месте, что к ней сложно или невозможно подъехать, или дорога не пригодна для проезда тяжелой техники;
  • Стройка расположена слишком далеко от бетонного завода.

Вы не доверяете продавцам (вдруг в бетонной смеси вместо гранитной крошки окажется известняк или порода, и через несколько лет бетон начнет расслаиваться).

Но вот ради экономии самостоятельное приготовление бетонов не годится: сэкономить у вас вряд ли получится. Два кубометра вы, конечно, замесите, а если нужно больше? Двое наемных рабочих за день замесят 3-4 куба бетона, но не бесплатно.

К тому же не стоит полагаться на «ум, честь, совесть» и профессионализм сомнительной «недорогой» бригады шабашников.

Даже если вы разбираетесь в строительных технологиях и знаете, что такое определение жесткости бетонной смеси, вам будет сложно контролировать каждый этап работы, и весной окажется, что деньги потрачены, а результат, мягко говоря, оставляет желать лучшего.

И тогда вам не помогут никакие методические пособия по приготовлению бетонных смесей.

Впрочем, небольшую компактную бетономешалку можно взять в аренду на время строительства. Если же вы собираетесь строить дома себе-сыну-дочери-внукам, то простейшая бетономешалка не только довольно быстро окупится, но и поможет избежать многих проблем с качеством.

Рецепты от бывалых

Для приготовления одного кубометра готовой бетонной смеси потребуется (в кг):

  • Цемент (500Д0): 320;
  • Песок речной (модуль крупности Мкр = 2,6): 610;
  • Щебень (Гравий 5-20 мм): 1250;
  • Вода: 1250.

Рассчитанная по составу бетонная смесь должна состоять (по массе) на 8-15 % из цемента и на 80-85 % из заполнителей.

Для приготовления одного кубометра готовой бетонной смеси потребуется (в кг):

  • Цемент (М500): 300-350 кг (1/4 куба);
  • Песок (0,14-5 мм): 600-700 кг (1/2 куба). В нем не должно быть крупных зерен > 10 мм и частиц < 0,14 мм;
  • Щебень (гравий 5-70 мм): 1100-1200 кг. При бетонировании массивных конструкций размер щебня можно увеличить до 15 см;
  • Вода: 150-180 литров.

А эти несколько несложных правил помогут вам уменьшить недостатки кустарно изготовленного бетона:

  • Цемент нужно заранее смешать с песком, чтобы он не комковался (можно рискнуть использовать даже лежалый цемент), и только потом добавлять воду;
  • Песок лучше брать речной, он не испачкан глиной, а это особенно важно при бетонировании в зимнее время. Не растворенные в воде комки глины при минусовых температурах замерзают и скалывают куски бетона, и весной его поверхность будет выглядеть так, словно по ней прошлась пулеметная очередь;
  • Щебень должен быть мытым;
  • Не экономьте на заполнителе! Гранитный и гравийный щебень стоит дорого, но его цена вполне оправдана: прочный строительный материал, изготовленный на его основе, не боится воды и морозов. Дешевый известняковый или доломитовый щебень допускается лишь при изготовления бетона для заливки незначительных конструкций;
  • Для затворения бетона не используйте колодезную или грунтовую воду, она может содержать различные примеси. В холодное время года воду для изготовления смеси стоит подогревать до 40-60 градусов.

Несколько секретов напоследок:

  • Для придания бетону пластичности используйте ПВА (дисперсию): один стакан на ведро раствора (развести в воде для затворения). Кроме незначительного снижения твердости такая добавка замедляет схватывание раствора и его высушивание;
  • Добавьте в воду для затворения бетона жидкое стекло (0,5-2 л на 10-литровое ведро). Раствор легко перемешивать, он получается пластичным и не пористым при застывании. Цемента в этом случае нужно брать на 10-20% больше нормы. Раствор нужно мешать в бетономешалке не меньше 20 минут;
  • «Fairy» (вы не ошиблись, оно самое – средство для мытья посуды!). Хватит всего чайной ложки на ведро воды. Добавка улучшает подвижность смеси, а значит воды в нее нужно вливать меньше, и бетон будет прочнее.

Кто знает, возможно, именно вам удастся придумать и проверить на собственном опыте новые методики улучшения качества самостоятельно изготовленного бетона? И вы напишете свое собственное методическое пособие по приготовлению особых бетонных смесей. А если бы еще кто-нибудь придумал простой способ определения жесткости бетонной смеси! Что-то вроде спиртометра: сунул в раствор, и сразу все понятно….

Источник: http://yegorka.com/prigotovlenie-betona-osobennosti-processa.html

Высокопрочный бетон: особенности, характеристики и изготовление

Искусственные строительные материалы прочно вошли в современную строительную отрасль.

Яркий тому пример – высокопрочный бетон, отличающийся от традиционных цементных составов техническими и эксплуатационными характеристиками.

Изделия из этого материала получаются в разы прочнее, в сравнении с теми, которые изготавливаются из «старых» смесей.

Сооружения отличаются надёжностью, качеством и продолжительным сроком эксплуатации.

Особенности высокопрочного материала

Под понятием высокопрочного бетона подразумеваются в первую очередь мелкозернистые и тяжелые составы М600-1000.

Что касается минимального значения прочности на сдавливание, то оно составляет В60, а в некоторых случаях и выше. Высокопрочные составы используются в различных отраслях строительства, независимо от сложности объекта.

Рассматриваемый материал позволяет возвести архитектурную конструкцию любого уровня сложности.

В составе высокопрочного бетона присутствуют вещества, эффективно взаимодействующие с надёжными армирующими основами. Это сочетание материалов пользуется огромной популярностью у опытных мастеров, специализирующихся на сооружении железобетонных построек.

Железобетонные объекты наборного типа сооружаются на основе бетонов марок М400-500.

Использование более качественных материалов позволит уменьшить итоговую массу постройки, а также уменьшить диаметр разреза.

Читайте также:  Нагель по бетону: как пользоваться, фото и видео

Благодаря такому подходу получаются изделия с подходящими характеристиками и параметрами.

Особенность высокопрочных бетонов состоит в том, что они быстро застывают, благодаря чему повышаются их прочностные характеристики. В такой способ удается сократить продолжительность паровой обработки уже готовых изделий из высокопрочных цементов. В ряде случаев от нее и полностью отказываются.

Небольшое значение деформирования высокопрочных бетонов характерно, как для продолжительных по времени, так и краткосрочных нагрузках. При таком воздействии прочность конструкционных элементов стремительно увеличивается.

Необходимо понимать, что для высокопрочного бетона характерна такая же усадка, что и для цементов средней прочности.

Основные ингредиенты для подготовки высокопрочного бетона

Компоненты строительной смеси определяют характеристики и свойства готового материала. К их подбору важно подходить ответственно и взвешенно. В составе высокопрочных бетонов присутствуют песок, вяжущие соединения и крупнозернистые наполнители.

Песок

Мелкозернистый полевошпатовый кварцевый песок включают в состав высокопрочных бетонов. В некоторых случаях показано применение крупнозернистых ингредиентов. Крупные песчаные компоненты кристаллической структуры имеют размеры от 1.2 до 5 мм в ширину. Более мелкие решения – от 0.14 до 0.65 мм.

Для более качественной укладки строительных смесей применяют преимущественно мелкозернистый песок, в итоговом составе он преобладает над крупным.

Для подготовки некоторых марок сверхпрочного бетона требуется только средние и ли крупные песчаные сорта.

Впрочем, при этом необходимо придерживаться рекомендаций, указанных производителем.

Вяжущие соединения Если говорить о вяжущих компонентах, то в высокопрочных марках бетона, их роль делегируется активным портландцементам заданной консистенции. Опытные мастера рекомендуют пользоваться вяжущими соединениями со значением густоты до 25%, и минимальным уровнем активности от 500 до 600.

Высокопрочный бетон подготавливают с использованием активных портландцементов. За счёт того, что состав быстро приобретает заданный производителем прочностные характеристики, ему не требуется никаких дополнительных пластификторов и добавок.

Крупнозернистые заполнители В качестве крупнозернистого заполнителя для высокопрочных бетонов традиционно отдается предпочтение щебенке. Прочность на сжатие у рассматриваемого состава зачастую в 1.5-2 раза выше, в сравнении с традиционными бетонными растворами. Предварительно щебенку тщательным образом сортируют, удаляют мелкие отмучиваемые частички. В зависимости от фракций, ширина отдельных песчинок варьируется от 2 до 4 см, от 1 до 2 см, а также от 0.5 до 1 см.

Ширина высокопрочного бетонного изделия влияет на тип и сорт применяемого щебня. Влияет он и на тип арматуры. Если речь идёт о слабо армированных объектах, у которых толстые стенки, применяют главным образом добавки с заполнителем, при этом размеры частичек не превышают 7 см. Используемый для производства высокопрочных составов должен оставаться сухим.

Тонкомолотые ингредиенты Кремнеземная пыль – важный ингредиент высокопрочных бетонов. Впрочем, если необходимо изготовить составы, прочность которых соответствует стандартам C 55/67 и C 60/77, зачастую обходятся без соответствующих силикатных соединений. Что касается кремнеземной пыли, то она образуется посредством очистки газообразных веществ, образующихся в процессе изготовления кремния.

Принцип действия силикатной пыли в высокопрочных бетонах:

  • повышается интенсивность и скорость протекания реакций между цементной смесью и песком;
  • пуццолановое взаимодействие с частичками гашенной извести, за счёт чего гарантируется прирост в прочности готового состава;
  • бетонные составы приобретают большую плотность, поскольку свободное пространство между соседними кристаллами активно заполняется.

В некоторых случаях в состав высокопрочных бетонов вносят специализированные химические пластификаторы.

Свойства и характеристики высокопрочных бетонов

Высокопрочные бетоны отличаются огромным количеством положительных характеристик, которые способствуют более продолжительной эксплуатации готового изделия. Опытные мастера научились отличать параметры и характеристики цементного состава от уже готовых монолитных ингредиентов.

Характеристики жидких бетонных растворов
Высокопрочные бетонные смеси могут похвастаться несколькими эксплуатационными параметрами, среди которых необходимо отметить:

  • минимальное значение структурного расслоения;
  • в составе концентрация кислорода не превышает 1%;
  • деформационная плывучесть конуса варьируется от 60 до 70 см;
  • структурная плотность варьируется от 1 до 1.4;
  • реологические свойства поддерживаются в течение 2.5-4 часов.

Отличительная черта высокопрочных бетонов – их эксплуатационные характеристики и свойства сохраняются в течение продолжительного периода времени. Это крайне важно, поскольку цемент могут транспортировать к строительной площадке в течение 2-4 часов. В значительной степени это зависит от консистенции подготовленного раствора. Смесь должна сохранять свою однородную структуру, в противном случае существует высокая опасность расслоения материала.

Застывшие бетонные монолиты и их параметры

Положительные характеристики бетонного камня:

  • минимальное значение искривления;
  • высокая износоустойчивость;
  • пористая и уплотненная структура;
  • значение прочности на сдавливание составляет 50-100 Мпа;
  • износоустойчивость.

Необходимо отметить: высокая плотность бетонов из-за выраженного давления при контакте с влагой может спровоцировать возникновение микроскопических трещин в основании материала. Строительный состав в виде высокопрочного бетона предпочтительнее наполнять специализированными пористыми структурами. В такой способ можно сформировать смягчитель, посредством которого нивелируется избыточное напряжение, возникающее в процессе застывания.

Производство высокопрочного бетона

Главная особенность производства высокопрочного бетона – реализовать естественную удобоукладываемость композитного материала в течение всего периода строительных работ. Достигается это только при условии соблюдения ряда предписаний и условий:

  • для соединения компонентов необходимо применять высокоскоростные смесительные приборы и устройства;
  • постоянный контроль уровня влажности внутри используемых наполнителей;
  • при использовании покупного бетона важно сопоставить сроки его застывания с периодом, необходимым для транспортировки;
  • четкое соблюдение рекомендуемых дозировок;
  • ингредиенты закладывают в чёткой последовательности, указанной в рецептуре.

Технология производства высокопрочных бетонов предполагает использование ингредиентов с высокой активностью, поскольку их без проблем можно транспортировать бетонной помпой. Качество высокопрочного бетона напрямую зависит от качества и своевременности ухода за итоговым изделием. Материал обрабатывают влажным составом в первые 3 суток.

За счёт этого обеспечивается высокая устойчивость подготовленного продукта к разрушающим внешним факторам.

Дабы нивелировать вероятность приготовления неподходящего композитного состава, профессионалы рекомендуют согласовать определенный перечень действий, посредством которых регламентируются перечисленные действия и рекомендации.

В обязательном порядке включают следующие пункты:

  • со стороны производителя строительных материалов и компонентов в обязательном порядке осуществляется контроль: качества сырьевой базы, их характеристик, работоспособности приборов и применяемого оборудования, контроль за отклонениями в готовых смесях;
  • определение ответственных сотрудников;
  • определение мер при обнаружении фактов несоответствия необходимым требованиям.

Область применения высокопрочных бетонов Композитные высокопрочные бетоны применяются для производства объектов, у которых необходимо уменьшить вес постройки или сократить ее физические размеры. Их использование показано для повышения прочностных характеристик объекта.

Применение высокопрочных бетонов целесообразно в следующих случаях:

  • заливка цементом полов в объектах промышленного типа;
  • сооружение складских помещений для хранения радиоактивных отходов;
  • формирование транспортных объектов и мостов;
  • возведение многоуровневых построек.

В целом высокопрочные бетоны являются популярным и востребованным строительным материалом.

Источник: http://www.xn--e1aggfyi9a.xn--p1ai/articles/materialy-i-tehnologii-v-stroitelstve/vysokoprochnyy-beton-tehnologiya-proizvodstva-i-osobennosti

Приготовление бетонных смесей при производстве высокопрочных бетонов

Бетон является сложным композиционным материалом, потенциальные возможности которого до настоящего времени используются не в полном объеме.

Производителей бетона и изделий на его основе прежде всего интересует проблема получения прочного бетона при минимальном расходе цемента, и для ее решения постоянно совершенствуются расчетно-экспериментальные методы подбора состава бетонной смеси, используются различные добавки, ускоряющие твердение цемента, суперпластификаторы, добавки микрокремнезема и многое другое.

Вместе с тем сама технология изготовления бетона остается незыблемой и состоит из операций дозирования компонентов бетонной смеси, перемешивания их в бетоносмесителе и приготовления бетонной смеси, формования изделий и их тепловлажностной обработки.

Из всех этих операций наименее изученной является операция приготовления бетонной смеси, и на многих предприятиях ее осуществляют путем увлажнения и перемешивания смеси цемента, крупного и мелкого заполнителей в бетоносмесителях.

Поэтому многие исследователи считают, что введение дополнительных операций предварительной обработки и подготовки таких компонентов бетонной смеси, как цемент и мелкий заполнитель перед окончательным перемешиванием позволит существенно повысить прочность бетона.

В научно-популярной литературе по бетоноведению изготовителями различных вихревых смесителей и измельчителей настойчиво пропагандируется идея по дополнительному помолу цемента с обязательством значительного увеличения марки бетона. Следует отметить, что такие утверждения базируются на весьма поверхностном понимании роли зернового состава цемента в бетоне, и предприятия, которые приобрели такие установки, убедились в бесперспективности их использования.

В патентной и технической литературе приводится большое количество новых способов приготовления бетонных смесей, которые можно разделить на две группы. К первой группе относятся способы, в которых предлагается изменять последовательность подачи компонентов смеси, добавок и воды в бетоносмеситель при его работе.

Эти способы позволяют достичь повышения прочности бетона, но по сути они не отличаются от распространенного способа, а эффект повышения прочности достигается в основном за счет использования суперпластификаторов и других добавок.

Ко второй группе относятся способы, включающие предварительно активацию цемента путем совместного помола его в шаровой мельнице с небольшим количеством сухого песка.

Такие способы также не приводят к существенному увеличению прочности бетона, и повысить его эффективность можно только при совместном помоле всего расчетного количества песка и цемента. Однако при использовании в качестве помольного оборудования шаровых мельниц возникают проблемы сушки песка и увеличения энергозатрат на помол смеси.

Цель настоящего доклада — исследование способа приготовления бетонной смеси, по которому смешение компонентов осуществляется в следующей последовательности: сначала перемешиваются расчетные количества портландцемента и кварцевого песка с естественной влажностью 3–5 % в центробежном смесителе роторного типа в течение 1–2 мин, после чего полученная сыпучая цементно-песчаная смесь с конечной влажностью 5–8 % (дополнительное увлажнение) поступает в бетоносмеситель, в который подается крупный заполнитель и остальное количество воды для совместного перемешивания всех компонентов бетонной смеси расчетного состава в течение 3–4 мин.

Сущность этого способа заключается в том, что при поступлении цементно-песчаной смеси в смеситель формируются два взаимонаправленных потока смеси, движущихся в слое толщиной 10–20 см навстречу друг другу со скоростью 35–40 м/с, в котором частицы цемента и песка соударяются на скорости 70–80 м/с и измельчаются до более тонкого состояния.

В составе цементно-песчаных смесей для рядовых бетонов соотношение между цементом (Ц) и песком (П) колеблется в пределах Ц : П = (26:74) ч (45:55) % (мас.) с преобладанием песка в смеси.

Частицы кварцевого песка обладают более высокой твердостью, и поэтому при скоростном смешении цементно-песчаной смеси они выполняют роль абразивных мелющих тел.

Весьма важно, что при контактевлажного песка и цемента вода начинает интенсивно взаимодействовать с частицами цемента, образовывая в поверхностном слое цементных частиц первичные продукты гидратации — гидрооксид кальция, гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. За счет этого взаимодействия происходят аморфизация и дополнительное диспергирование поверхностного слоя частиц цемента, который легко сдирается частицами песка и образует в цементно-песчаной смеси фракцию высокоактивных частиц нанодисперсного размера.

При интенсивном механическом воздействии на цементно-песчаную смесь происходит также удаление адсорбированного воздуха с поверхности частиц и замещение его пленкой воды толщиной в несколько молекул воды, особенно на свежеобразованных плоскостях разрушения частиц.

На этих пленках происходит конденсация преимущественно нанодисперсных частиц продуктов гидратации цемента за счет адгезионного взаимодействия и достигается весьма равномерное распределение цемента и воды на поверхности частиц песка во всех микрообъемах цементно-песчаной смеси.

Проверку вышеизложенных подходов при приготовлении бетонной смеси проводили с использованием портландцемента Топкинского завода марки 500Д0 (ГОСТ 10178-85), гравия фракции 5–20 мм (ГОСТ 82690-97), песка для строительных работ с модулем крупности Мкр = 2,6 (ГОСТ 8736-93) и воды.

Компонентный состав бетона рассчитан на получение подвижной бетонной смеси с осадкой конуса ОК = 5–11 см и марки пескобетона 300.

Мелкий заполнитель с естественной влажностью 3,5 % (абс.) и портландцемент подавали в смеситель и перемешивали в течение 1 или 2 минут.

В процессе перемешивания смесь дополнительно увлажнялась до 8 % с целью достижения наиболее полного смачивания всех частиц смеси пленкой воды.

Увлажнение смеси более 8 % нежелательно, так как при этом уменьшается сыпучесть смеси и увеличивается ее налипание на рабочие органы смесителя.

Далее цементно-песчаная смесь подавалась в бетоносмеситель и перемешивалась с гравием и остаточным количеством воды в течение 3–5 мин до получения однородной бетонной смеси; из смеси формовали образцы-кубы размером 10Ч10Ч10 см, у которых определялась прочность при сжатии после пропариванияпо режиму 2 + 7 + 3 ч и после твердения в воздушно-влажных условиях в течение 28 суток.

Для объективности сравнения результатов готовилась бетонная смесь при одновременном смешении в бетоносмесителе всех компонентов, а также смесь с цементом, предварительно измельченным в присутствии 3 % кварцевого песка до удельной поверхности 4900 см2/г. Составы бетонных смесей и результаты испытаний, представленные в таблице, подтверждают целесообразность предварительного смешения влажного песка с цементом.

Интенсивное и концентрированное механическое воздействие на цементно-песчаную смесь, содержащую небольшое количество воды, сопровождается быстрым ростом температуры смеси до 45–50 °С

Таблица №1: Составы бетонных смесей и результаты испытаний бетона.

в течение одно– двухминутного перемешивания, что свидетельствует об интенсификации процессов гидратации цемента.

Предварительное и равномерное распределение влаги в цементно-песчаной смеси увеличивает скорость смачивания и распространения оставшейся воды при перемешивании всех компонентов бетонной смеси и позволяет практически в два раза сократить время перемешивания в бетоносмесителе.

Читайте также:  Пенобетон: размеры, свойства, технические характеристики

Однородная, практически дегазированная цементно-песчаная смесь позволяет сформировать в процессе уплотнения плотную и прочную цементно-песчаную матрицу в составе бетона.

Анализ поверхностей разрушения бетонных образцов показывает, что их разрушение происходит не только по цементно-песчаной матрице, но и по зернам крупного заполнителя. Использование более прочного заполнителя позволит увеличить прочность бетона. Из данных табл. 1 следует, что использование предварительного смешения влажного песка с цементом позволяет увеличить прочность рядового бетона на 59–77 % без применения каких-либо добавок.

Снижение расхода цемента на 15 % (состав 5) приводит к уменьшению прочности бетона, тем не менее она достаточно высока (44,3 МПа). Предварительное смешение цемента с песком позволит более эффективно использовать лежалые цементы.

Изготовление высокопрочных бетонов требует повышенного расхода цемента, который необходимо равномерно распределить в бетонной смеси.

Предварительное смешение цемента с увлажненным песком позволяет наиболее эффективно решить эту проблему и приготовить пластичную однородную бетонную смесь без использования суперпластификаторов.

Если же в состав бетонной смеси вводится суперпластификатор либо другие добавки в виде порошков или растворов солей, то все эти добавки лучше всего вводить при предварительном перемешивании песка и цемента.

Таким образом, предварительное смешение расчетных количеств цемента и песка с небольшой влажностью в интенсивном смесителе непосредственно перед приготовлением бетонной смеси открывает новые возможности в технологии бетонов, особенно высокопрочных.

См. далее по теме:

Применение пескобетона.

Источник: https://www.VosCem.ru/articles/cement/beton/

Свойства и технология высокопрочного бетона

Современное производство строительных материалов

Высокопрочный бетон марок от М600 до М1000 получают на основе высокопрочного портландцемента, щебня не ниже М1200-М1400 и промытого песка. Малоподвижные и жесткие смеси готовят с низкими В/Ц = 0,27-0,45 в бетоносмесителях принудительного действия (так, турбинных).

При формовании изделий и конструкций для плотной укладки этих смесей используется интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование, сильное прессование. Гораздо облегчают уплотнение суперпластификаторы, не понижающие прочности бетона. Высокопрочные бетоны, будто правило, быстро твердеют.

Тем не менее, для ускоренного достижения отпускной прочности бетона в изделиях требуется тепловая обработка, применение которой может проводиться по сокращенному режиму.

Новые современные особо быстротвердеющие цементы дают возможность стать без тепловой обработки, поскольку бетон достигает нужной прочности в «естественных» условиях затвердевания при температуре от 20 до 25°С.

Вот приведен список проектных марок тяжелого бетона по прочности на осевое растяжение: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40. Высокое сопротивление растяжению требуется для дорожных, аэродромных, гидротехнических и других специальных бетонов. Тяжкий прочный бетон неплохо сопротивляется поверхностному износу.

Это в особенности важно важно для цементно-бетонных дорог и полов промышленных зданий. Хорошие защитные свойства бетонов против радиоактивных излучений предопределяют их широкое применение в конструкциях биологической защиты атомных реакторов! Проектные марки тяжелого бетона по морозостойкости: 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400 и 500

Технология производства бетона – «сверх высокопрочный бетон» универсальна и ошибкоустойчива и даёт возможность изготавливать разные классы бетона – будто легкие, так и тяжелые, довольно поэкспериментировать с видами заполнителя и пропорциями заполняющего материала.

Благодаря технологии «Сверх высокопрочный бетон», подлинно можно создать создание искусства.

Если Вам потребуется получить изделие с абсолютным глянцем или же Вы пожелаете добиться эффекта шлифованного камня, однако с необработанными краями, формы «Стройтехник» позволит Вам сделать это! Технология колеровки уникальна и не трудоёмка, этак как не требует никаких специальных приспособлений и последующей доработки изделия.

Кроме того, «сверх высокопрочный бетон» имеет весьма высокие физико-технические характеристики – высокая морозостойкость, практически нулевые истираемость и водопоглощение, высокие газонепроницаемость и сопротивляемость проникновению хлоридов. Это лишь отдельный из многочисленных плюсов сверх высокопрочного бетона.

Самое главное совершенство данного метода производства бетона – использование обычных дешевых компонентов, применяемых в производстве простого бетона. Это значит, что сырье никогда в жизни не будет для вас дефицитом в любом регионе. Однако и это еще не от мала до велика. Задумайтесь, какие оригинальнейшие декоративно-оградительные конструкции, какие удивительные виды мощения, какие необычные малые архитектурные формы можно создать с помощью сверх высокопрочного бетона.

Сверх высокопрочный бетон — новейший материал класса модифицированных бетонов. Высочайшие показатели физико-механических свойств, подтвержденные результатами испытаний, позволяют использовать Сверх высокопрочный бетон для производства тротуарной плитки, фасадных облицовочных изделий, заборов, бордюров и др. малых архитектурных форм исключительного качества и красоты.

Декоративные свойства Сверх высокопрочного бетона Декоративные свойства Бетона других производителей Приведем Вам результаты физико-механических испытаний изделий из Сверх прочного бетона: • Прочность при сжатии от 700 кг/см2 • Прочность на растяжение при изгибе от 70 кг/см2 • Морозостойкость не менее 700 циклов (F700) (Замораживание при -20° С и оттаивание в воде при +20° С) • Водопоглощение 0, 3%

• Истираемость менее 0, 2 г/см2

Гипсовые вяжущие материалы, воздушные вяжущие материалы, получаемые на основе полуводного сульфата кальция либо безводного сульфата кальция (ангидритовые вяжущие). По условиям термической обработки, а также по скорости схватывания и твердения гипсовые вяжущие материалы делятся на 2 …

Кровельные и гидроизоляционные материалы на битумной основе

Материалы, предназначенные для предохранения конструкций и инженерных сооружений от действия воды, называют гидроизоляционными. В зависимости от применяемого вяжущего гидроизоляционные мате-риалы подразделяют на битумные, дегтевые и полимерные. По способу нанесения их …

Органо-минеральные добавки

Комплексные добавки, получаемые при объединении активных минеральных компонентов и органических модификаторов, называют органоминеральными добавками (ОМД). Использование органоминеральных добавок в бетонах произвело революцию в строительном производстве. Бетоны, в состав которых могут …

Источник: https://msd.com.ua/sovremennoe-proizvodstvo-stroitelnyx-materialov/svojstva-i-texnologiya-vysokoprochnogo-betona/

Эффективные бетоны нового поколения

Карта энциклопедии

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.

Источник: https://www.eremont.ru/enc/materials/beton/proch_beton.html

Сверхпрочный бетон — технология

Благодаря своим превосходным свойствам — отличному соотношению прочности к объемной плотности, высокой плотности и долговечности — высокопрочный бетон все чаще используется для решения различных практических задач строительства. В последние годы высокопрочный бетон был включен в нормативные строительные документы Германии и Европы с присвоением класса прочности до C100, что заложило прочную основу для применения подобных бетонов.

С точки зрения современной технологии, производство высокопрочного бетона сегодня не представляет принципиальных трудностей.

Тем не менее непременное достижение проектных качеств свежего и затвердевшего бетона, а также выбор технологически и экономически оптимального состава бетона требуют серьезной научной и практической подготовки.

Еще в большей степени это относится к производству и применению сверхпрочного бетона — сверхкоррозионностойкого плотного материала, прочность на сжатие которого превышает 150 МПа. В данной статье рассматривается технология изготовления высокопрочных и сверхпрочных бетонов и представляются основные сферы их применения.

Классы прочности и основные принципы производства

Читайте также:  Термометр для бетона: электронный, лазерный, цифровой

Под высокопрочным бетоном мы понимаем плотные бетоны класса прочности выше C55 (данная цифра обозначает характерную прочность на сжатие выдержанного в воде бетонного цилиндра высотой 300 мм и диаметром 150 мм в возрасте 28 дней).

В Германии и Европе разработаны стандарты для бетонов класса прочности до C100 [1, 2]. Бетон на легком заполнителе также возможно изготавливать как высокопрочный бетон.

Немецкие и европейские нормы предусматривают классы прочности от LC55 до LC80.

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.

На рисунке 1 показана принципиальная зависимость между пористостью и прочностью на сжатие цементного камня [3].

При минимальном отношении В/Ц и, следовательно, низком содержании воды в смеси удобоукладываемость бетона в реальных условиях достигается лишь за счет увеличения содержания вяжущего и особенно за счет добавления пластификатора.

Зерна заполнителя должны обладать высокой прочностью и по возможности высоким модулем упругости. Также необходимо очень хорошее сцепление между зернами заполнителя и матрицей цементного камня. В данном случае превосходный результат достигается за счет добавления пуццолановых вяжущих.

Исходные материалы, рецептура и производство

В качестве вяжущих могут употребляться в принципе все стандартные типы цементов. При выборе цемента следует обратить внимание на следующие позиции: — 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, необходимо использовать портландцемент (CEM I). На практике отлично проявили себя цементы класса CEM I 42,5 R, особенно те, которые отличаются низким содержанием трикальция алюмината (C3A).

Как показывает опыт, в случае производства крупногабаритных элементов или при повышенной температуре окружающей среды целесообразно скомбинировать портландцемент и шлакоцемент, заменив также одну часть портландцемента на золу-унос каменного угля.

Заполнители должны отвечать требованиям соответствующих норм (в Германии: DIN 4226 4.). Важную роль играют прочность, водопоглощение (форма зерна, гранулометрический состав) и химическая активность (предотвращение щелочных реакций). Чтобы уверенно выйти на прочность выше100 Н/куб.

мм, рекомендуется применять мелкий базальтовый, габбровый или гранитный щебень.

Кривая гранулометрического состава должна проходить между эталонными кривыми просеивания A и B в соответствии с нормой DIN 1045-2 [1] и обладать как можно более низким содержанием мелкодисперсных частиц (< 0,125 мм) и мелкозернистого песка (от 0,125 до 0,25 мм). Диаметр самого крупного зерна должен колебаться в пределах от 8 до 16 мм (рис. 2).

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).

Микрокремнезем имеет в данном контексте особое значение: сферические частицы микрокремнезема диаметром примерно 0,2 микрометра заполняют пустоты между частицами цемента и усиливают сцепление между зернами заполнителя и цементным камнем за счет разрушения низкопрочных кристаллов портландита (пуццолановая реакция).

Обязательным условием при изготовлении высокопрочных бетонов является использование пластификаторов в качестве химических добавок.

В недавнем прошлом особой популярностью пользовались пластификаторы на основе сульфонатов нафталина и меламина (действие осуществляется за счет электростатического отталкивания одинаково заряженных ионов на поверхности частицы, а также за счет уменьшения поверхностного натяжения воды).

В последние годы все большее применение находят эфиры поликарбоксилата, которые наряду с вышеназванными эффектами обладают дополнительным преимуществом: структуры макромолекул полимера, которые скапливаются на поверхности частицы, фактически берут на себя функцию распорок.

В данном случае речь идет о пространственной (стерической) стабилизации. По сравнению с другими реагентами, даже минимальная доза продуктов на основе эфиров поликарбоксилата обеспечивает адекватное разжижающее действие и продлевает сроки удобоукладываемости бетонной смеси. При этом необходимо учитывать замедление гидратации цемента.

Как правило, эффективность или совместимость пластификатора с цементом и тонкодисперсными компонентами бетонной смеси, а также дозировка испытываются в ходе соответствующих экспертиз.

Состав

Состав смеси для высокопрочных бетонов определяется в соответствии с областью применения и подвергается специальной проверке. В таблице приводятся образцы составов смесей для бетонов класса прочности C70 и C80.

Производство и обеспечение качества

Главной задачей при производстве высокопрочных бетонных смесей является обеспечение достаточной удобоукладываемости бетонной смеси в течение периода, предусмотренного строительной практикой.

Для этого необходимы: — постоянный контроль влажности заполнителей; — высокая точность дозировки; — использование смесителей, отличающихся высокой интенсивностью смешивания; — определение последовательности загрузки компонентов смеси и соответствующей продолжительности смешивания; — при работе с товарным бетоном необходимо учитывать время, необходимое для транспортировки и укладки бетона, и соотносить его с началом твердения; при необходимости следует добавить замедлитель;

— определение правил дополнительной дозировки пластификатора на строительной площадке.

Удобоукладываемость бетона проверяется в ходе соответствующих испытаний в реальных условиях (смешивание, транспортировка, укладка, последующий уход за бетоном). Для высокопрочных бетонов в особенности рекомендуются высокоподвижные смеси (осадка конуса с применением шокового воздействия 50… 65 см), поскольку они легко поддаются перекачке бетононасосом.

Уход оказывает значительное влияние на качество бетона. Предпочтение следует отдавать влажностной обработке. В условиях высоких требований к непроницаемости и долговечности элементов конструкции продолжительность ухода должна составлять не менее трех дней.

Чтобы избежать ошибок при производстве, укладке и уходе за бетоном, необходимо составить план контроля качества (ср.

DIN 10452 [1], приложение H), который включает: — контроль со стороны производителя бетона (выработка требований к исходным материалам, техническому оборудованию, характеристикам бетонной смеси и затвердевшего бетона; разработка заданных параметров и допустимых отклонений); — контроль со стороны потребителя бетона; — действия в случае недопустимых отклонений от требований (например, отказ от приема бетона);

— определение ответственных лиц.

Процесс затвердевания бетона, аутогенная усадка

Благодаря относительно высокому содержанию цемента, использованию микрокремнезема и низкому водоцементному отношению высокопрочные бетоны при затвердевании развивают следующие качества (в сравнении с традиционными бетонами): — более быстрое нарастание температуры в строительной конструкции; — повышенная скорость потребления и связывания воды в процессе гидратации;

— ускоренное нарастание прочности в первые дни.

Недостатком подобных бетонов по сравнению с традиционными бетонами является их более интенсивная аутогенная усадка. Понятием «аутогенная усадка» мы обозначаем изменение объема, которое под влиянием изотермических условий происходит в бетонном образце, помещенном в герметичное пространство.

Она является результатом химической усадки и, в общих чертах, ассоциируется с «внутренним высыханием» цементного камня (при отношении В/Ц ниже 0,4 содержание воды недостаточно для обеспечения полноценной гидратации цемента). Аутогенная усадка уже впервые дни после бетонирования может привести к возникновению сильного напряжения на растяжение и, следовательно, к трещинообразованию.

В отличие от сухой усадки аутогенную усадку невозможно уменьшить путем внешнего ухода за бетоном.

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.

Перспективным представляется использование полимеров (SAP), обладающих высокой абсорбирующей способностью и играющих роль накопителей.

Полимеры SAP добавляются в бетон в виде порошка и в процессе перемешивания поглощают воду, образуя, таким образом, микроскопические водяные поры.

Впервые полимеры SAP были применены для внутреннего ухода в 2006 г. при возведении павильона FIFA к чемпионату мира в Кайзерслаутерне. Сооружение представляет собой филигранную конструкцию из самоуплотняющегося армированного фиброй бетона с прочностью на сжатие цилиндра 145 [6].

На рисунке 3 показаны графические изображения аутогенных усадочных деформаций с момента окончательного схватывания бетона с добавлением SAP и без него.

Внутренний уход позволил значительно сократить аутогенную усадку, не оказав при этом негативного воздействия на удобоукладываемость бетона (осадка конуса — 780 мм), а также его прочность на сжатие и на изгиб.

Механические свойства

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.

Нарастание прочности на растяжение и модуля упругости по времени происходит еще быстрее, чем рост прочности на сжатие. Соответственно повышению класса прочности бетона на сжатие уменьшается прирост прочности бетона на растяжение.

Высокопрочные бетоны отличаются большей хрупкостью по сравнению с традиционными бетонами [7], 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.

Процессы, которые с течением времени вызывают деформации бетонов обычной прочности, как правило, также характерны для высокопрочных бетонов, однако с некоторыми отличиями: — уменьшение деформации ползучести; — уменьшение влияния толщины строительной конструкции и относительной влажности воздуха окружающей среды; — сокращение сухой усадки (за счет выделения влаги в окружающую среду);

— увеличение аутогенной усадки вследствие внутреннего высыхания.

В опубликованном докладе Международной федерации по бетону fib освещается текущее положение дел в области исследований механических характеристик высокопрочного бетона.

Долговечность

Благодаря малому объему капиллярных пор скорость проникновения жидких и газообразных веществ в высокопрочный бетон значительно ниже аналогичных показателей бетонов обычной прочности.

Следовательно, от подобных бетонов мы можем ожидать как значительно более низких темпов проникновения агрессивных сред (что является преимуществом с точки зрения коррозионной защиты арматуры), так и более высокой устойчивости к химическому воздействию, среди прочего, антигололедных реагентов (технической соли), а также при износе.

При оценке долговечности высокопрочных бетонов прогнозирование образования трещин, возникающих на поверхности бетона или в матрице вследствие, например, аутогенной усадки, до сих пор представляется проблематичным.

Судить о подобных трещинах мы можем, например, по измерениям проницаемости кромочных зон бетона. При определении глубины карбонизации высокопрочных бетонов максимальный уровень карбонизации также зафиксирован в зонах трещинообразования.

При пожаре высокопрочные бетоны в отличие от бетонов обычной прочности значительно теряют в прочности уже при температуре ниже 300 0C. Если конструкции из высокопрочного бетона усилены стальной арматурой, период огнестойкости определяется, в основном, началом откалывания бетонного слоя поверх арматуры.

С увеличением плотности цементной матрицы затрудняется процесс выхода водяного пара, возникшего в результате нагревания.

Из-за высокого внутреннего давления увеличивается опасность взрывоподобного скалывания бетонного слоя.

Данную проблему можно решить путем добавления полипропиленовой фибры, которая при температурах около 150–170 0C начинает плавиться, образуя каналы, благодаря которым давление пара понижается.

Сверхпрочные бетоны

Интересной разработкой является так называемый сверхэффективный бетон (UHPC = Ultra High Performance Concrete), прочность которого колеблется в пределах 150 МПа и 250 МПа.

Данный бетон позволяет создавать конструкции и сооружения, отличающиеся одновременно как высокой несущей способностью, так и тонкостью контуров и долговечностью.

Помимо правил производства высокопрочных бетонов для изготовления UHPC были разработаны следующие технологические требования: — дальнейшее сокращение водоцементного отношения до В/Ц = 0,2; — непременное использование микрокремнезема и пластификатора; — оптимизация плотности упаковки зерен заполнителя вплоть до нановеличин; — ограничение максимального размера крупнейших зерен до 8 мм, как правило, до 2 мм; — использование заполнителей из горных пород повышенной прочности; — в некоторых случаях затвердевание в условиях повышенного давления (примерно до 500 бар) и повышенной температуры (до 250 0C).

С целью сокращения взрывоопасного скалывания материала и повышения его прочности на растяжение или на изгиб добавляют, как правило, от 1,5 до 2,5% от объема мелкой стальной фибры. Обзор данной новой технологии вы можете найти, например, в сборнике [8].

Сферы применения

Применение высокопрочных бетонов предлагает следующие преимущества:

— уменьшение габаритов опалубки для колонн, балок и стеновых элементов; — уменьшение строительной толщины или увеличение несущей способности конструкций, работающих на изгиб; — создание более изящных контуров при увеличении длины пролетов конструкций, работающих на изгиб (большепролетные мосты); — одинаковые размеры опалубки в условиях заводского производства колонн, рассчитанных на различную нагрузку, или для производства колонн для всех этажей при монолитном строительстве (высокопрочный бетон на нижних этажах); — сокращение расхода бетона и арматуры и, соответственно, транспортировочной и монтажной массы, более высокая начальная прочность, более ранняя распалубка и предварительное обжатие, что обеспечивает возможность более ранней эксплуатации элемента; — более высокая плотность, водо- и газонепроницаемость за счет низкого содержания капиллярных пор; — более высокая износостойкость; — повышенная коррозионная защита арматуры за счет чрезвычайно медленного распространения карбонизации;

— повышенная стойкость к химически активным веществам.

До сих пор основными областями применения высокопрочных бетонов являлись: — высотное строительство, возведение мостов; — непроницаемые для жидкостей резервуары/поверхности в установках для хранения, дозирования и транспортировки экологически опасных жидкостей; — облицовка водоочистных установок; — промышленные напольные покрытия;

— бетон для несгораемых сейфов.

Источник: http://xn--80akmhpjchgd2i.xn--p1ai/sverxprochnyj-beton/texnologiya.html

Ссылка на основную публикацию