Самоуплотняющийся бетон: особенности состава, фото

Основы технологии самоуплотняющегося бетона

В работе рассмотрены основы получения бетонных смесей с высокой удобоукладываемостью. Показано, что эффект самоуплотнения бетонной смеси достигается за счет совместного использования высокоэффективных суперпластификаторов и минеральных добавок.

Ключевые слова:самоуплотняющийся бетон, суперпластификатор, минеральная добавка, тонкий заполнитель.

Самоуплотняющийся бетон (по международной терминологии — Self-Compacting Concrete [SCC]) является одной из современных разновидностей бетона, бурно развивающегося в последние десятилетия.

Этот бетон способен уплотняться практически без внешнего воздействия под действием собственного веса, полностью заполняя форму и уплотняясь даже в густоармированных конструкциях.

Самоуплотняющиеся бетоны имеют расплыв стандартного конуса 50…80 см, их применение обеспечивает качественное уплотнение бетонной смеси и высокие темпы набора прочности.

Концепция самоуплотняющегося бетона была разработана японскими специалистами [1] в конце 80 годов. Основным мотивом для создания этой разновидности бетона стало получение высококачественного материала, не требующего значительных трудозатрат для укладки бетонной смеси в опалубку [2].

Этот фактор сыграл основную роль для быстрого развития технологии самоуплотняющихся бетонов в начале 90 годов ХХ века не только в Японии, но и других промышленно развитых странах — США, Швеции, Германии, Франции, которые испытывали дефицит квалифицированной рабочей силы в строительной отрасли.

В последние годы и в России, в связи с подъемом строительной отрасли, проявляется интерес к самоуплотняющемуся бетону. Этот материал применяется на строительстве отдельных объектов.

Очевидно, что широкое распространение передового опыта мировой строительной практики приведет в будущем к более широкому применению самоуплотняющихся бетонов и увеличению объемов их производства.

В связи с этим актуальны исследования факторов определяющих свойства самоуплотняющихся бетонов.

Важнейшей предпосылкой создания самоуплотняющегося бетона является разработка и широкое внедрение в технологию бетона одной из наиболее эффективных групп химических добавок — суперпластификаторов (СП).

Понимание того, что эти добавки смогут в значительной степени изменить технологию бетона и позволят создать новые разновидности бетона пришло к специалистам не сразу.

Полное использование потенциала СП стало возможным только после системных исследований этих модификаторов бетона и анализа практического опыта их применения.

Принципиальным изменением в представлениях специалистов, занимающихся производством бетона, было осознание того, что «сэкономленный» цемент при введении в состав бетона высокоэффективных СП должен замещаться не крупным и мелким заполнителем, а активными или инертными минеральными добавками [3]. Понимание этой особенности бетонов с добавкой СП, наряду с созданием более совершенных добавок, стало основой создания самоуплотняющегося бетона.

Развитие технологии бетонных смесей с высокой удобоукладываемостью происходило за счет использования различных факторов:

—          применение полифракционного заполнителя с оптимальным гранулометрическим составом;

—          использование микро- и ультрадисперсного минеральных добавок (микрокремнезема, золы ТЭС, тонкомолотых шлаков и др.) для повышения прочности и коррозионной стойкости материала;

—          управление реологией высокоподвижных бетонных смесей;

—          создание новых видов химических модификаторов, регуляторов свойств бетона.

В 1986 году проф. Окамура [4] при разработке высокоподвижного бетона обобщил опыт, накопленный в указанных областях, предложил концепцию новой разновидности бетона, который он предложил назвать «самоуплотняющийся бетон».

Важной отличительной чертой современных самоуплотняющихся бетонов в сравнении с литыми бетонными смесями прошлого является отсутствие водоотделения и расслоения при высокой текучести смеси.

Низкое водоцементное отношение цементного теста при введении в состав смеси высокоэффективных гиперпластификаторов обеспечивает значительное повышение плотности цементно-водной суспензии. Однако плотность суспензии, даже в случае предельного снижения водоцементного отношения не достигает плотности заполнителя — 2500…2700 кг (рис. 1).

Это обстоятельство свидетельствует в пользу того, что повышение плотности цементного теста является только дополнительным фактором, снижающим склонность бетонной смеси к расслоению.

Рис. 1. Влияние водоцементного отношения и доли замещения цемента с плотностью 3100 кг/м3 минеральной добавкой, имеющей плотность 2700 кг/м3 на плотность цементного теста

В качестве основного фактора, обеспечивающего нерасслаиваемость смеси, следует рассматривать высокую вязкость цементной суспензии, которая при этом имеет низкое предельное напряжением сдвига.

Такое сочетание основных реологических характеристик цементного теста обеспечивает выход из бетонной смеси воздуха, который был в нее вовлечен при перемешивании.

Для снижения седиментационных явлений в бетонную смесь могут вводиться загущающие добавки на основе модифицированной целлюлозы, гидролизованного крахмала, полиэтиленгликоля, природных биполимеров и др. [5].

Основная задача, которая должна быть решена при проектировании состава самоуплотняющегося бетона — обеспечение достаточно высокой раздвижки зерен крупного и мелкого заполнителя.

В противном случае при введении в бетонную смесь высокоэффективных СП будет наблюдаться сегрегация смеси, которая при определении подвижности с помощью стандартного конуса проявится в виде «эффекта сомбреро» — вытекание из бетонной смеси растворной составляющей, а из растворной составляющей — «цементного молока». При этом бетонная смесь принимает форму, напоминающую сомбреро (рис. 2а).

Рис. 2. Определение удобоукладываемости высокоподвижной бетонной смеси с избыточным (а) и оптимальным (б) содержанием заполнителя. Обозначения: 1 — бетонная смесь с повышенным содержанием крупного заполнителя; 2 — бетонная смесь с повышенным содержанием растворной составляющей; 3 — «цементное молоко»; 4 — однородная бетонная смесь

Необходимая раздвижка зерен заполнителя достигается за счет введения в состав бетона тонкого наполнителя, сопоставимого по дисперсности с вяжущим. Количество этого компонента сопоставимо с расходом вяжущего цемента.

Значительное разбавление цемента инертным материалом не приводит к значительной потери прочности в связи со значительно более низким, чем в традиционных бетонах, водоцементным отношением.

Введение в состав бетона с высокой удобоукладываемостью значительных объемов инертных или активных минеральных добавок позволяет получить высокоподвижную, но стойкую к сегрегации бетонную смесь.

В настоящее время теория проектирования составов самоуплотняющихся бетонов еще не разработана. Реологические свойства этих бетонов очень чувствительны к соотношению компонентов и их свойствам. Поэтому подбор состава ведется опытным путем.

На первом этапе подбирают вид и расход СП, а также минеральной добавки и водоцементного отношения для получения цементного теста с достаточной текучестью. На втором и третьем этапе последовательно подбирают расход крупного и мелкого заполнителя для получения бетонной смеси с расплавом смеси не ниже 50 см.

При оценке реологических свойств самоуплотняющейся бетонной смеси необходимо в обязательном порядке определять ее стойкость к расслоению.

Самоуплотняющийся бетон — материал с уникальными технико-строительными свойствами.

Его получение возможно благодаря синергизму совместного использования высокоэффективных суперпластификаторов (гипрерпластификаторов) с активными или инертными минеральными добавками.

Для широкого применения этих бетонов необходимо создание новой производственной базы, позволяющей на более высоком уровне осуществлять подготовку сырьевых материалов и точно выдерживать их рецептуру.

Литература:

Источник: https://moluch.ru/archive/86/16436/

Особенности проектирования и подбора состава самоуплотняющегося бетона

Материалы, используемые для приготовления самоуплотняющихся бетонов (СУБ), не имеют принципиальных отличий от материалов, используемых в «обычных», традиционных бетонах. Однако сам процесс проектирования состава самоуплотняющегося бетона имеет ряд существенных особенностей.

Вяжущие для СУБ

При выборе цементов в случае проектирования составов бетонов следует отдавать предпочтение цементам с наименьшим водоотделением. Некоторые производимые в России цементы требуют значительной корректировки по параметру водоотделения с помощью увеличения дозировки стабилизирующих компонентов. В общем случае марка по прочности выбираемого вяжущего не имеет определяющего значения.

Водоцементное отношение в составе СУБ

Для любой бетонной смеси в первую очередь важно установить необходимое количество воды затворения. Для этого существует термин водоцементное отношение (В/Ц), который показывает отношение массы воды затворения к массе цемента. От количества воды в смеси зависит ее пластичность и прочность бетона после застывания.

Чтобы достичь высоких физико-технических характеристик СУБ, необходимо снизить количество воды, требуемой для обеспечения подвижности цементного теста. Но при этом удобоукладываемость должна сохраняться.

Для этого вводят разжижающие бетонную смесь пластифицирующие добавки.

Высокая чувствительность самоуплотняющихся бетонных смесей к количеству воды затворения делает актуальным вопросы стабилизации водоцементного отношения.

В настоящее время можно добиться самоуплотнения при достаточно низком В/Ц, максимально оно может быть снижено до 22-27 %. Такое снижение может быть достигнуто за счёт применения нового поколения пластифицирующих добавок на основе поликарбоксилатных эфиров.

Вид расплывшейся смеси

Крупный и мелкий заполнитель и их соотношение в СУБ

Для создания СУБа необходимо правильно подобрать гранулометрию заполнителя, обязательно использовать тонкий наполнитель (каменная мука), иногда золу уноса и микрокремнезем. В отличие от российских рекомендаций по раздельному учету щебня и песка (причем песок различается только по модулю крупности), необходимо строить совместную кривую.

Идеальная гранулометрическая кривая заполнителя СУБа

Заполнители являются важной составной частью бетона и обычно занимают до 80% его объема.

От вида и свойств заполнителей зависят строительно-технические  характеристики бетона, его эксплуатационная стойкость.

Влияют заполнители также на технологию изделий из бетона и железобетона, а кроме того на их стоимость. Заполнители для бетона весьма разнообразны по составу, происхождению, свойствам и назначению.

В самоуплотняющемся бетоне заполнитель необходим для создания высоких прочностных и технических свойств.

При проектировании состава бетона необходимо учитывать соотношение крупного и мелкого заполнителей.

Причём, малое количество крупного заполнителя значительно уменьшает вероятность возникновения видимых дефектов в возведённых из самоуплотняющегося бетона сложных архитектурных форм и объектов.

Основное отличие СУБ от состава обычных тяжелых бетонов – изменение соотношения крупного и мелкого заполнителя (увеличение содержания песка) и обязательное наличие в составе бетона мелкодисперсного наполнителя.

Крупный и мелкий заполнители в СУБах  должны сочетаться таким образом, чтобы самоуплотнение могло бы быть достигнуто легко, за счёт регулировки только водо – твёрдого (порошкового) отношения и дозировки пластификаторов.

Содержание крупного заполнителя в бетоне может быть установлено в 50% от общего объема, мелкого заполнителя – в 40% от объема растворной части.

Использование наполнителей в СУБ и их разновидности

Помимо выбора гранулометрического состава заполнителей широкое распространение получило использование в составах бетонов различных инертных и активных микронаполнителей.

В составе бетонов микронаполнитель может проявлять себя как инертный материал либо как компонент, обладающий скрытой гидравлической активностью. К активным микронаполнителям (реагирующим с продуктами гидратации цемента), относят различные пуццоланы (туф, трепел, опока), микрокремнезем, кислые золы и т.д., а к инертным — известняки, доломиты, пылевидный кварц и т.

д. Гранулометрический состав, форма частиц и водопоглощение минеральных наполнителей могут влиять на водопотребность и, следовательно, на стабильность показателей бетона при использовании в производстве. В России нашли широкое применение минеральные наполнители на основе карбоната кальция, которые придают смеси отличные реологические свойства и хорошее качество.

Предпочтительно следует применять наполнитель дисперсностью менее 0,125 мм, желательно, чтобы не менее 70% микронаполнителя проходило через сито с размером отверстий 0,063 мм.

Специально молотые наполнители имеют более стабильный гранулометрический состав от партии к партии, что облегчает контроль водопотребности и делает их применение особенно подходящим для СУБ по сравнению с другими материалами.

В соответствии с EN 206 при введении тонкого заполнителя (золы и кремнезема) на смену В/Ц отношения приходит понятие «водовяжущее отношение», т.е. отношение количества воды к сумме количества цемента и тонкого заполнителя.

Максимальное содержание золы-уноса и микрокремнезема, которое учитывается как заменитель при определении В/Ц, не должно превышать 0,33 и 0,11 от массы цемента.

Если вводится большое количество, то излишек следует рассматривать как инертную добавку, не учитывая при определении расхода цемента или минимального содержания цемента.

Читайте также:  Сколько цемента в 1 кубе бетона: какое количество мешков потребуется

Особенности расчета состава СУБ

При расчете состава самоуплотняющихся бетонов необходимо придерживаться следующих принципов:

  • Суммарный объем микрочастиц (цемент + тонкодисперсный наполнитель) должен составлять 170-200 л/м3.
  • Объемное соотношение между водой затворения и микрочастицами должно находиться в интервале 0,85-1,2 (желательно ближе к 1).
  • Расход крупного заполнителя не должен превышать 340 л/м3, желательно применять заполнитель с максимальным размером 10-15 мм.
  • При использовании фракции 5-20 мм желательно, чтобы содержание фракции 10-20 мм не превышало 40%.
  • Применение крупного заполнителя с другим соотношением фракций допускается при условии обеспечения нерасслаиваемости бетонной смеси и корректировке расхода цемента.
  • Содержание песка в смеси заполнителей должно составлять 50-60%.

Таким образом, особенностью проектирования составов СУБов является применение пластифицирующих добавок нового поколения-поликарбоксилатов, а также подбор не только мелкого и крупного заполнителя, но и микронаполнителя взамен доли вяжущего.

Нажмите, чтобы отменить ответ.

Источник: http://st-blog.ru/beton-i-zhbi/osobennosti-proektirovaniya-i-podbora-sostava-samouplotnyayushhegosya-betona

Самоуплотняющийся бетон — состав и особенности укладки

Требования к бетону постоянно повышаются. Это касается набора прочности за минимальное время, поскольку этот показатель влияет на скорость строительства. Для этого разработали самоуплотняющийся бетон – материал, заполняющий опалубку без всяких посторонних воздействий. Этот материал уплотняется под воздействием гравитации, даже в местах с густым армированием.

Где применяется СУБ?

Эксплуатационные характеристики и состав допускают применение самоуплотняющегося бетона в различных сферах строительства. Отличающиеся по подвижности и вязкости составы применяются для заливки конструкций сложной формы, в том числе, с густым армированием, вертикальных бетонных элементов зданий и сооружений. Согласно строительным нормам СУБ применяется:

  • для производства сборных железобетонных элементов и конструкций;
  • при возведении конструкций для гидротехнических сооружений;
  • для ремонта и реставрации объектов, в том числе, с применением торкретирования;
  • при устройстве прочного пола без швов, рассчитанного на высокие нагрузки;
  • для получения прочных поверхностей, не требующих дополнительной обработки;
  • при заливке элементов с густой армирующей сеткой;
  • при строительстве зданий и сооружений, к прочности которых предъявляются повышенные требования;
  • для производства кирпича лего;
  • для тонких и прочных элементов с минимальной массой – перестенков, элементов ограждений.

Преимущества и недостатки

Самоуплотняющийся бетон улучшает свойства бетонных конструкций, повышает качество их поверхности, ускоряет строительство. Это достигается благодаря следующим достоинствам материала:

  • равномерное уплотнение монолита без дефектов внутри;
  • четкая идентификация формы опалубки и бетонной поверхности за счет получения гладкой поверхности;
  • простота получения прочных элементов различной геометрической формы;
  • уменьшение человеко-часов для укладки одинаковых объемов со стандартных растворов, что удешевляет строительство;
  • высокая степень адгезии с арматурой повышает качество железобетонов;
  • полное заполнение опалубки даже в труднодоступных местах, создание идеальных поверхностей за счет частиц мелкой фракции, расположенных сверху;
  • отсутствие потребности в дополнительном оборудовании на уплотнение монолита в опалубке;
  • повышенная прочность на сжатие и плотность состава;
  • при отвердевании раствор не расслаивается, поэтому монолит всегда имеет заданные характеристики;
  • долговечность и приятный внешний вид конструкций;
  • относительная простота и безопасность изготовления, легкость транспортировки и заливки.

Самоуплотняющемуся бетону свойственны и недостатки, затрудняющие его применение. Качество компонентов и добавление специальных заполнителей приводит к тому, что куб такого материала стоит дорого, что учитывается при большом объеме. Высокий показатель текучести, что иногда затрудняет его укладку.

Состав самоуплотняющегося бетона

При производстве самоуплотняющегося бетона важно получить смесь с высокой пластичностью и подвижностью при минимальном количестве воды. Впервые такой состав был разработан в 1990 году японским специалистом Хиро Окамурой.

Со временем его адаптировали к различным климатическим условиям, в результате чего он видоизменялся и модернизировался. Сейчас расчет состава самоуплотняющегося бетона производится по европейской рецептуре.

Для производства одного кубического метра материала, берутся такие компоненты по массовым долям:

  • портландцемент со сниженным показателем тепловыделения – 280 кг;
  • мелко перемолотый известняк – 245 кг;
  • щебень мелкой фракции – 750 кг;
  • чистый песок – 865 кг;
  • пластификатор – 4 кг;
  • вода без примесей – 190 кг.

В смесь допускается добавка и других современных компонентов, способных повысить ее эластичные свойства не в ущерб прочности и устойчивости к агрессивным воздействиям. Иногда допускается засыпка крупной фракции щебня, которая не мешает раствору самоуплотняться, средняя фракция при изготовлении такого бетона не используется.

В качестве пластифицирующей добавки полимер поликарбоксилат, маркированный РС или РСЕ. Этот компонент посылает частицам цемента отрицательный электрический заряд, в результате чего они отталкиваются друг от друга. Это приводит к тому, что раствор проникает в любые пустоты и эффективно уплотняется.

Применяют и другие пластифицирующие добавки для бетона – на основе сульфонафталина, формальдегида, сульфомеланина.

При изготовлении самоуплотняющегося бетона необходимо четко рассчитывать количество суперпластификаторов, чтобы процесс затвердевания не затягивался. Их количество должно быть в пределах от 0,8 до 1,3% от общего количества раствора.

При использовании щебня крупной фракции его доля составляет около половины объема раствора. Содержание диоксида кремния (чистого песка) должно находиться в пределах 40% от массы состава, а стабилизирующих компонентов до 0,3% от объема.

Особенности укладки

Правильная укладка самоуплотняющегося бетона зависит от подбора компонентов и условий транспортировки. Перевозить его можно только в автомиксере, чтобы не образовался осадок.

Необходимо избегать длительного воздействия солнечных лучей, поскольку это снижает качество монолита.

Доставленную смесь нужно дополнительно разжижать при помощи водного раствора пластификатора, чтобы получить оптимальные физико-химические свойства.

Для укладки СУБ подготавливается опалубка, делается армирование согласно проекту. Нужно обратить внимание на то, чтобы в ней не было никакой воды. Она существенно меняет свойства состава, и он расслаивается, теряя свои характеристики.

Подавая самоуплотняющийся бетон в опалубку его необходимо постоянно перемешивать. Если в процессе работы раствор густеет, его разжижают при помощи водного раствора пластификатора. Особое внимание требуется обращать на систему подачи СУБ.

Бетононасос не должен находиться дальше 200 м, если он расположен на значительном удалении, при подаче смесь становится неоднородной, поэтому качество бетона снижается.

После укладки самоуплотняющийся бетон не нужно трогать, он сам проникнет в самые труднодоступные места, вытесняет воздух и посторонние включения.

Этот материал часто применяется для заливки вертикальных конструкций, таких как колонны. Чтобы не образовывалось лишнего воздуха, смесь не заливают с большой высоты. Для этого рукав опускается непосредственно к поверхности, это сохраняет однородность смеси и повышает качество самоуплотняющегося бетона.

СУБ – материал, который набирает популярность за счет своей технологичности и простоты применения. Он прочен и долговечен, невосприимчив к влаге, агрессивным средам.

Не разрушается при перепадах температур и под ультрафиолетовым излучением. Его использование позволяет сэкономить на трудозатратах, оборудовании для уплотнения, скорости выполнения работ.

Поэтому, несмотря на сравнительно высокую стоимость этой смеси, ее применение полностью оправдано.

Сегодня можно заказать самоуплотняющийся бетон с заданными свойствами, который будет доставлен непосредственно на строительную площадку. При потребности в небольших объемах в частном строительстве его можно изготовить самостоятельно, зная рецептуру. Для этого не нужно никакого специального оборудования, достаточно того, что используется для приготовления стандартных бетонных растворов.

Источник: https://betonpro100.ru/vidy/samouplotnyayushhijsya-beton

Самоуплотняющийся бетон – эффективный инструмент в решении задач строительства

Посмотреть все статьи

Самоуплотняющийся бетон представляет собой материал, который способенуплотняться под действием собственного веса, полностью заполняя форму даже в густоармированных конструкциях. Он находит все более широкое применение.

Перспективным является его использование для производства сборного железобетона, устройства монолитных высокопрочных бесшовных полов, торкретбетонирования, реставрации и усиления конструкций.

Чем же самоуплотняющийся бетон отличается от традиционно применяемого?…

Особо высокопрочные бетоны, модифицированные добавками-суперпластификаторами, начали применять в конце 60-х — начале 70-х годов прошлого века. В частности, в 1970 году такой бетон использовался для строительства нефтяных платформ в Северном море норвежскими и британскими специалистами.

Опыт применения подобного материала показал преимущества введения суперпластификаторов в бетонную смесь, однако был замечен и ряд ограничений в работе с ним. Во-первых, большинство суперпластификаторов, особенно при больших дозировках, способны замедлять схватывание бетонной смеси.

Во-вторых, при ее транспортировке в течение 60–90 минут эффект от действия добавки снижается, то есть уменьшается подвижность. В-третьих, подача смеси по трубопроводу к месту укладки на расстояние свыше 200–250 метров стимулирует расслоение и создает неоднородность в готовом изделии.

В результате время выполнения работ по бетонированию возрастает, ухудшается качество поверхности изделий, снижается прочность.

Появление новых амбициозных проектов в сфере строительства (таких, как протяженные подвесные мосты в Японии и Китае, комплексы крупных гидротехнических и транспортных сооружений в Голландии и ряд других) повысило требования к особо высокопрочным бетонам.

При возведении таких конструкций было необходимо использование литых смесей в большом объеме. А зачастую участки бетонирования находились на большом расстоянии от места производства бетона и даже на значительном удалении от побережья (на воде).

Кроме этого, еще одной необходимостью было сокращение времени и трудозатрат на уплотнение бетонной смеси, а также повышенный набор прочности в ранние сроки.

Решению указанных задач способствовали теоретические исследования и практические внедрения, направленные на

— применение мультифракционного заполнителя для получения высокопрочного бетона;

— введение микро- и ультрадисперсного наполнителя для повышения прочности, коррозионной и трещиностойкости материала;

— управление реологией высокоподвижных бетонных смесей;

— создание новых видов химических модификаторов, регуляторов свойств бетона.

В 1986 году проф. Окамура [см. Okamura H., Ouchi M. Self-Compacting Concrete // Advanced Concrete Technology, 2003, Vol. 1, No. 1] при разработке высокопрочного бетона обобщил опыт, накопленный в указанных областях, предложив называть получаемый материал “самоуплотняющийся бетон”.

Самоуплотняющийся бетон — Self-Compacting Concrete (SCC) — способенуплотняться под действием собственного веса, полностью заполняя форму даже в густоармированных конструкциях. Первая международная конференция по изучению его свойств прошла в 1998 году с участием 150 ученых и инженеров из 15 стран.

Высокая эффективность нового материала способствовала созданию рабочей группы специалистов RILEM (1996 г.) из 8 стран для разработки рекомендаций по использованию самоуплотняющихся бетонов.

В 2004 году организован технический комитет 205-DSC “Долговечность самоуплотняющегося бетона”, председателем которого является проф. Шуттер. В работе этого комитета задействованы 25 лабораторий из 14 стран. В результате исследований была разработана классификация самоуплотняющихся бетонов [см.

Читайте также:  Расчет материалов фундаментной плиты

EFNARC: Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete. Farnham, February 2002], определяющая их назначение и области применения.

Таблица 1

Классификация бетонных смесей для производства самоуплотняющихся бетонов

Наименование бетонной смеси Обозначение Назначение и области применения самоуплотняющихся бетонов
Высокоподвижная(Flowability Slump-flow) SF1(550…650 мм) Неармированные или низкоармированные бетонные конструкции – плиты перекрытий, трубопроводы, облицовки туннелей, фундаментов.
SF2(660…750 мм) Большинство обычных сооружений – колонны, стены.
SF3(760…850 мм) Вертикальные элементы, густоармированные конструкции сложных форм, торкретирование.
Вязкая(Viscosity) VS1/VF1(вязкость менее8 секунд) Конструкции и изделия, к которым предъявляются высокие требования по качеству поверхности и не требующие дополнительной обработки.
VS2/VF2(вязкость9…25 секунд) Конструкции невысокого класса прочности. Ввиду повышенной расслаиваемости тиксотропные свойства быстро изменяются за небольшой промежуток времени, что ограничивает расстояние транспортировки.
Легкоформуемая (Passing ability) PA 1 Вертикальные сооружения, домостроение, конструкции, армированные с шагом от 80 до 100 мм.
PA 2 Инженерные сооружения, армированные с шагом от 60 до 80 мм.
Устойчивая к расслоению (Segregation resistance) SR1(расслаиваемость не более 20%) Высотные элементы, за исключением тонких балок, вертикальные сооружения, армированные с шагом до 80 мм. Максимальное расстояние транспортировки менее 5 метров.
SR2(расслаиваемость не более 15%) Стены и тонкостенные профили, армированные с шагом свыше 80 мм. Максимальное расстояние транспортировки более 5 метров.

В 1980-е годы начали разрабатывать большепролетные подвесные железобетонные мосты, размеры которых должны были стать рекордными. Самый длинный мост — Акаши Кайкё — был открыт в апреле 1998 года в Японии. Он соединяет друг с другом острова Хонсю и Сикоку.

Мост имеет три пролета: центральный, длиной 1991 метр, и две секции по 960 метров. Общая его длина составляет 3911 метров. К началу работы над этим проектом физические лимиты существующих материалов были исчерпаны.

Поэтому новый ультра высокопрочный самоуплотняющийся бетон оказался востребованным и позволил увеличить нагрузку и пролет моста.

Для бетонирования только одной опалубки фундамента этого сооружения потребовалось 256000 м3бетонной смеси, в то время как высота пилонов на побережье приближается к высоте Эйфелевой башни и достигает 283 метров. Конструкция моста выдерживает скорость ветра до 80 метров в секунду и сейсмическую активность до 8,5 баллов по шкале Рихтера.

В конце прошлого века производство самоуплотняющихся бетонов стало значительно возрастать. В Японии при возведении стен крупного водохранилища в июне 1998 года благодаря самоуплотняющемуся бетону удалось сократить сроки строительства с 22 запланированных месяцев до 18, при этом количество рабочих уменьшилось со 150 до 50.

Самоуплотняющийся бетон применялся и в Швеции при строительстве прибрежной линии с запада на восток в южной части Стокгольма. Это несколько переходов с мостами, земляными насыпями, туннелями и бетонными конструкциями, общей протяженностью 16,6 км.

Причем сооружения должны выдерживать воздействие грунтовых минерализованных и морских соленых вод, а также циклические замораживания и оттаивания. Стоимость проекта составила 800 миллионов долларов.

Таблица 2

Состав бетонной смеси для самоуплотняющихся бетонов

Компоненты бетонной смеси Расход составляющих на 1 м3 бетонной смеси
Япония
Вода, кг 175
Портландцемент с пониженным тепловыделением, кг 530
Зола, кг 70
Мелкий заполнитель, кг 751
Крупный заполнитель, кг 789
Добавка суперпластификатор, кг 9
Европейский Союз
Вода, кг 190
Портландцемент, кг 280
Известковый наполнитель, кг 245
Мелкий заполнитель, кг 865
Крупный заполнитель, кг 750
Добавка суперпластификатор, кг 4,2
США
Вода, кг 180
Портландцемент, кг 357
Гранулированный шлак, кг 119
Мелкий заполнитель, кг 936
Крупный заполнитель, кг 684
Добавка суперпластификатор, мл 2500
Индия
Вода, кг 163
Цемент, кг 330
Зола высококальциевая, кг 150
Крупный заполнитель 10 мм, кг 309
Крупный заполнитель 20 мм, кг 455
Мелкий заполнитель, кг 917
Добавка суперпластификатор, мл 2400

Еще одним примером служит высокоскоростная эстакада в Мумбаи длиной 2,32 км с шириной полосы проезжей части 16,2 м. При ее строительстве впервые в Индии использовался высокопрочный самоуплотняющийся бетон с микрокремнеземом.

Проектная прочность составляла 75 МПа, подвижность бетонной смеси достигала 70 см [см. Mullick A.K. High Performance Concrete in India – Development, Practices and Standardization // Indian Concrete Journal, 2005, Vol. 6 (2)].

Этот вид бетона также применяли при возведении атомной электростанции, строительстве мостов и туннелей метрополитенов в других городах страны.

Для достижения высоких эксплуатационных характеристик самоуплотняющихся бетонов предъявляются очень жесткие требования к производственным материалам. Крупность мелкого заполнителя составляет не более 0,125 мм, причем 70 % из них размером 0,063 мм.

Крупный заполнитель обязательно фракционируют по размерам 10–16 мм и 16–20 мм. Также допускается применение неорганических материалов с высокой удельной поверхностью, которые увеличивают водоудерживающую способность смеси (белая сажа, молотый асбест, бентониты).

Например, 20 кг активного кремнезема заменяют 60 кг цемента и обеспечивают равнозначную прочность, причем в ранние строки твердения прочность увеличивается, так же как трещиностойкость и водонепроницаемость бетона [см. M. Collepardi.

Admixtures-Enhancing concrete performance // 6th International Congress, Global Construction, Ultimate Concrete Opportunities, Dundee, U.K. – 5-7 July 2005].

Рис. 1. Кинетика роста прочности самоуплотняющего бетона

в начальные сроки твердения

Важной составной частью самоуплотняющихся бетонов является полимер нового поколения — поликарбоксилат — высокоэффективный комплексный химический модификатор, появившийся в 1990-х годах и обозначаемый PC или PCE.

Действие пластификаторов нового типа основано на совокупности электростатического и пространственного эффекта, который достигается с помощью боковых гидрофобных полиэфирных цепей молекулы поликарбоксилатного эфира.

За счет этого продолжительность пластифицирующего действия поликарбоксилатов в 3–4 раза больше по сравнению с сульфомеланиновыми, сульфонафталиновыми формальдегидами или лигносульфонатами.

Указанная способность позволяет не только повысить подвижность раствора в ранние сроки, но и сохранять ее в течение большего периода времени, что положительно сказывается на сроках транспортировки бетонных смесей с заводов к местам строительства.

Механизм действия нового суперпластификатора заключается в том, что частицы поликарбоксилатов адсорбируются на поверхности цементных зерен и сообщают им отрицательный заряд. В результате цементные зерна взаимно отталкиваются и приводят в движение цементный раствор (рис. 2).

Только небольшая часть цементного зерна покрыта полимером, и свободной поверхности флокулы цемента достаточно для доступа воды и протекания реакции гидратации. Отметим, что структуры полимеров различаются по длине основной цепи, длине боковых цепей, количеству боковых цепей и ионному заряду.

Поэтому свойствами данных полимеров можно управлять, изменяя молекулярную структуру и направленно воздействуя на свойства бетона.

Рис. 2. Механизм действия добавки поликарбоксилата

Проектировщики ставят своей задачей возможно более длительную эксплуатацию строительных сооружений. Например, расчетный срок службы моста Акаши Кайкё составляет 200 лет.

Бетон фундаментов и опор пилонов подвержен воздействию не только нагрузке от самого моста и транспорта, движущегося по нему, но и агрессивных компонентов, растворенных в морской воде.

Последние, особенно сульфат ионы, способствует развитию коррозии.

Повышенная плотность материала, отсутствие в его структуре крупных пор и капилляров препятствуют проникновению агрессивной среды вглубь бетона, снижая риск развития процессов коррозии. По расчетам [см. Min D., Minshu T.

Formation and expansion of ettringite crystals // Cement and concrete research, 1994, 24-(1)], кристаллизационное давление эттрингита в порах способно достигать значений 54 МПа.

Кроме того, проектная прочность зачастую превышает 100 МПа, соответственно, напряжений, возникающих от образования экспансивных фаз, недостаточно для начала трещинообразования.

 Однако трещинообразование в самоуплотняющемся бетоне может развиваться не под воздействием агрессивной среды, а за счет термических напряжений, так как при возведении крупных сооружений объемы формуемых монолитных конструкций зачастую составляют десятки и даже тысячи кубических метров.

Известно, что в течение небольшого промежутка времени вследствие экзотермического эффекта температура бетона значительно возрастает и может превысить температуру окружающей среды. При этом для 1 м3 бетона разница температур между наружными и внутренними слоями может достигать 6–8 С.

Благодаря явлению тепловыделения в результате протекания реакций гидратации цемента изменяется температурное поле в изделии, возникают дополнительные внутренние напряжения, представляющие опасность для еще не сформировавшейся структуры материала.

Авторами с помощью разработанной методики расчета температурных полей в бетоне проведена оценка и определено, как будет изменяться температура по сечению материала в зависимости от объема формовки (рис. 3).

Рис. 3. Кинетика изменения температуры внутренних слоев и наружной поверхности бетона в процессе гидратации цемента

Также повышению температуры бетонный смеси, а, следовательно, и риску появления сети трещин, способствует разогрев при ее транспортировке от создаваемого трения о стенки трубопровода.

При увеличении температуры окружающей среды этот эффект значительно усиливается и приводит, в конечном счете, к ухудшению качества поверхности бетонных изделий, нарушению их структуры, долговечности и коррозионной стойкости.

Для снижения внутренних напряжений и, соответственно, риска трещинообразования рекомендуется использовать вяжущие вещества с низким тепловыделением, незначительным содержанием щелочей, сульфатостойкий или шлакопортландцемент.

Самоуплотняющийся бетон находит все более широкое применение. Перспективным является его использование для производства сборного железобетона, устройства монолитных высокопрочных бесшовных полов, торкретбетонирования, реставрации и усиления конструкций.

С одной стороны, распространение самоуплотняющихся бетонов ограничивается дороговизной добавок поликарбоксилатов. Однако использование этого материала позволяет отказаться от виброуплотнения, что в свою очередь уменьшает энергозатраты и экономит время, улучшая санитарно-гигиенические условия труда работающих.

Безвибрационная технология настолько снижает уровень шумового воздействия на человека и окружающую среду, что заводы железобетонных изделий можно размещать в урбанизированных городских районах.

В начале статьи мы поставили вопрос: что такое самоуплотняющийся бетон и в чем его отличие от классического бетона? Рецептура самоуплотняющегося бетона отличается не только вводом добавок нового поколения (поликарбоксилатов). Ее проектирование требует оптимизации гранулометрического состава и внедрения микронаполнителей.

Следовательно, прогнозирование свойств получаемых изделий ставит сложную задачу перед исследователями в области бетоноведения.

Улучшение показателей качества может быть достигнуто за счет применения математических моделей, учитывающих и описывающих реологию литых смесей, оптимальное распределение заполнителей в структуре материала, а также аппроксимационных статистических зависимостей, оценивающих влияние микронаполнителей на эксплуатационные характеристики сооружений. Таким образом, формируется системный подход к определению показателей качества бетона, позволяющий прогнозировать и направленно регулировать его свойства в зависимости от целей и задач, решаемых строителями и технологами.

Читайте также:  Проникающая гидроизоляция для бетона: гидроизоляционные материалы

С. М. Базанов, М. В. Торопова,

Ивановская государственная академия архитектуры и строительства

Источник: http://www.ibeton.ru/a195.php

Суб — самоуплотняющийся бетон

Внимание!
Вы находитесь на странице эксклюзивного перевода американского руководства по бетонированию «Бетон на практике».

е
Если вас интересуют не теоретические вопросы, а приобретение самоуплотняющегося бетона — рекомендуем оставить запрос или связаться по телефону (+7495-589-52-48), потому что в прайс-листах он обычно не присутствует.

Что такое самоуплотняющийся бетон?

Самоуплотняющийся бетон (СУБ, в англоязычной литературе — SCC) — это высокоподвижный, нерасслаивающийся бетон, который растекается по котловану, заполняет опалубку и обволакивает арматуру без каких-либо механических усилий. Подвижность СУБ измеряется в терминах растекаемости с  помощью теста ASTM C 143.

Растекаемость (подвижность) СУБ обычно колеблется от 45,5 до 81 см в зависимости от требований проекта.

Вязкость, которая визуально определяется как скорость растекания смеси — это важная характеристика пластичного СУБ, которая может быть проконтролирована на этапе замеса, чтобы подойти под конкретный тип возводимого объекта.

Почему используется суб?

Некоторые преимущества использования СУБ:

  1. Может быть уложен быстрее, без механического вибрирования и с меньшим выравниванием, что выливается в экономии затрат на заливку (составители рекомендации упускают из вида, что самоуплотняющийся бетон может съесть всю эту экономию за счёт своей более высокой стоимости — прим. перев.) 
  2. Улучшенная и более однородная архитектурная поверхность с минимумом исправительных работ или вовсе без них.
  3. Легкость заполнения загражденных и труднодоступных областей. Недоступная при использовании обычного бетона возможность создать структурные и архитектурные формы и поверхности.
  4. Повышенное обволакивание арматуры и улучшенная прочность взаимодействия с ней.
  5. Повышенная способность к прокачиванию.
  6. Повышенная равномерность залитого бетона за счет уменьшения ручной работы по выравниванию.
  7. Уменьшение затрат на рабочих.
  8. Ускорение строительства и, как следствие, экономия затрат.
  9. Более короткий период оборота миксера позволяет заводу более эффективно обслуживать объект.
  10. Уменьшение или отказ от вибрирования, позволяющее избежать или уменьшить уровень шума, что увеличивает продолжительность рабочего дня в городской застройке.
  11. Минимизация перемещения миксеров и насосов по стройплощадке.
  12. Увеличение уровня безопасности на стройплощадке из-за отказа от уплотнения.

Как изготавливается суб?

У самоуплотняющегося бетона в его пластичном состоянии есть 2 важные характеристики: растекаемость и сохраняемость. Высокая растекаемость обычно достигается добавлением заменяющих воду добавок (HRWR), и уменьшением объема воды в смеси.

Сохраняемость, или сопротивление расслоению пластичной бетонной смеси достигается увеличением объема мелкого заполнителя в смеси (через увеличение содержания цементирующего компонента или использованием минеральных заполнитей) и с помощью добавок для увеличения вязкости.

Такие добавки особенно полезны, когда соотношение заполнителей нельзя поменять. Надлежащее распределение заполнителей в смеси позволяет достичь самоуплотняющихся характеристик с меньшим расходом вяжущего или добавок.

Хотя СУБ можно замесить на заполнителях крупностью до 38 мм, ее легче сделать и контролировать с меньшим размером заполнителей. Контроль влажных заполнителей критически важен для получения качественной смеси.

СУБ обычно имеют относительно больше (цементного) теста, меньше крупного заполнителя и больше мелкого заполнителя, чем обычная смесь (таким образом, смесь можно назвать жирным бетоном — прим. перев.)

Важно обеспечить растекаемость смеси при ее выгрузке на строительной площадке.

Высокая температура, длинное плечо доставки и задержки на стройплощадке могут вызвать снижение растекаемости, что нивелирует преимущества использования СУБ.

Добавление воды на стройплощадке не всегда возвращает утраченную растекаемость, но может вызвать проблемы с сохраняемостью смеси (не говоря о проблемах с прочностью — прим. перев.)

Из-за потенциальной утечки смеси не рекомендуется перевозить СУБ высокой растекаемости в полностью загруженных миксерах. Если это всё-таки необходимо сделать, лучше перевозить смесь уменьшенной растекаемости и добавить заменяющие воду добавки (HRWR) непосредственно на стройплощадке.

Нужно быть осторожным, чтобы удержать сохраняемость смеси и минимизировать забивание стрелы насоса при прокачке и укладке в труднодоступные места. Опалубка должна выдерживать высокое давление смеси. В более высоких элементах СУБ может быть размещен в подъемниках.

Как только бетон залит, он не должен расслаиваться или выделять воду.

По аналогии с обычными смесями, для самоуплотняющегося бетона могут использоваться специальные добавки для достижения определенных характеристик в проектном возрасте. Если самоуплотняющаяся смесь спроектирована с увеличенным вяжущим или мелким заполнителем, может возникнуть увеличение в объеме усадки.

Как тестировать суб?

Для проверки пластичных свойств СУБ есть несколько процедур. Тест на растекаемость, с использованием обычного конуса, является самым популярным «полевым» тестом, зафиксированном ASTM (Американским Обществом Тестирования и Материалов). Конус наполняется бетоном без уплотнения, поднимается, и измеряется расплыв.

Расплыв может составлять от 45 до 81 см. Сопротивление расслаиванию может быть проверено с помощью индекса визуальной сохраняемости (VSI). Это измерение проводится на базе, наблюдается ли вода на верхнем слое или скученность в центре.

Значения индекса изменяются от 0 для высокосохраняемого состояния до 3 для неприемлемой сохраняемости.

Вязкость смеси может быть измерена при тестировании растекаемости с помощью конуса. Для этого нужно измерить время, которое требуется смеси для растекания на 50 см с момента поднятия конуса.

Это называется измерением Т50  и обычно имеет значение от 2 до 10 секунд (правда, не понятно, какое значение у самоуплотняющейся смеси со вполне допустимым значением расплыва от 45 до 50 см — прим. перев.).

Более высокое значение Т50 означает более вязкую смесь, более подходящую для объектов с усиленным армированием и глубоких котлованов. Меньшие значениеТ50 подходят для случаев, когда требуется растекание смеси на большое расстояние по горизонтали без препятствий.

Для предварительной оценки смеси используются тесты U-box и L-box, когда бетон заливается в одну часть коробки, а затем открывается перегородка, и измеряется способность бетона заполнить вторую часть коробки, содержащую арматуру.

Вариантом теста с конусом является J-ring, когда вокруг конуса размещают армированную структуру, и с поднятием конуса измеряется способность СУБ растекаться без расслоения. Все эти тесты измеряют способность СУБ преодолевать густое армирование.

Другой стандартный тест — это колонный тест, в котором измеряется содержание крупного заполнителя на разной высоте залитой колонны как показатель сохраняемости (сопротивления расслоению).

Как заказывать и уточнять характеристики суб?

При заказе и/или уточнении характеристик СУБ следует принять во внимание конечную сферу применения бетона. Производители бетона обычно имеют разработанные пропорции в зависимости от применения. Требуемая растекаемость основывается на типе конструкции, способе заливки, сложности конфигурации опалубки и армирования.

Комитет ACI 237 завершает составление документа, в котором будут подготовлены рекомендации к расплыву смеси в зависимости от конечного применения. Это позволит достичь самоуплотняемости легко, с требуемой сохраняемостью смеси и по минимальной стоимости.

Требования к затвердевшему бетону должны составляться профессионалом на основании требований по нагрузке к структуре. В большинстве случаев, требования по прочности совпадают с требованиями к обычному бетону.

В зависимости от требований к каждому конкретному проекту, конкретные требования к СУБ могут выдвигаться только после того, как четко определены требования к бетону в пластичном и затвердевшем состоянии.

Дополнительная информация

Узнать, как работают противоморозные добавки или что нужно для заливки бетона бетононасосом, можно в разделе «Вопросы и ответы». А нормативные требования к бетону тяжелому — в гост 26633-91 (точнее — в его актуализированной версии, ГОСТ 26633-2012).

Источник: http://m350.ru/faq/cip/37/

Новый вид бетон — самоуплотняющийся

Самоуплотняющийся бетон появился недавно. Его разработкой занимались многие крупные ученые, старавшиеся изменить традиционный строительный материал. Им удалось добиться результата, который сегодня применяется и в Европе, и в Америке, и в России. Его особенности и состав стоит обсудить, чтобы понять, зачем производители постоянно увеличивают его объемы.

Особенности самоуплотняющегося бетона

Самоуплотняющаяся смесь отлично подходит для выполнения различных работ. Она создавалась исключительно для получения состава, способного к деформации без механического воздействия. Какие основные особенности выделяют этот вид бетона?

  • Свободное заполнение объема;
  • Плотное охватывание армирования.

Заказывая большой объем бетона на заводе, человек должен заранее знать его особенности. Подробное описание позволит познакомиться с ними, чтобы сделать правильный выбор.

Свободное заполнение объема

Применение добавок гарантирует заполнение любого объема. Теперь для этого не придется использовать виброрейки или другое механическое воздействие.

Под своим весом строительный материал равномерно распределяется даже в закрытой емкости, плотно прилегая к стенкам.

За счет этого обеспечивается максимальная прочность, ведь самоуплотнение исключает появление пустот внутри готовой конструкции.

Плотное охватывание армирования

Использование толстого армирования часто затрудняло заливку фундамента большой площади. Для этого приходилось применять специальное оборудование, обеспечивающее равномерное заполнение по всему объему.

Самоуплотняющийся бетон расширил горизонты доступных работ.

Теперь можно работать с автобетононасосом, который свободно заливает смесь, а она под собственным весом плотно прилегает к арматуре, независимо от ее размера.

Как изготавливают самоуплотняющийся бетон?

Некоторые заказчики полагают, что самоуплотняемость строительной смеси достигается за счет добавок. Они ошибаются, так как главным секретом является соотношение исходных компонентов, а дополнительные вещества требуются только для повышения текучести. Посредством изменения процентного содержания производитель добивается нужных показателей. Отличным примером является процент заполнителя:

  • Мелкий заполнитель (до 0,63 мм) – 70%;
  • Крупный заполнитель (до 15 см) – 30%.

Такое соотношение дает хорошие физические свойства, обеспечивающие самоуплотнение. Если же говорить о добавках, они применятся для повышения текучести. Так, после их использования товарный бетон М350 обретает оседающую текучесть от 55 до 85 см. В результате чего не нужно применять специальное оборудование или тратить время на длительное ожидание застывания.

Самоуплотняющийся бетон – открытие нового времени. Сейчас его нужно брать в расчет при возведении крупномасштабных объектов. Его повышенная прочность и возможность создания сложных конструкций с минимальными затратами даст дополнительные преимущества в выполнении проектов.

Источник: https://BetoPlus.ru/samouplotnausijsa-beton

Ссылка на основную публикацию