Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристика самоуплотняющегося бетона

Характеристика самоуплотняющегося бетона

Бетон представляет собой смесь из цемента песка, воды и различных добавок, которые улучшают свойства раствора. Бетонам присущи следующие качественные характеристики: прочность, надежность и долголетие. На первый взгляд кажется, что цементно-песчаная смесь обладает всеми преимуществами, необходимыми для строительства различных зданий и сооружений, однако строительные проекты не стоят на месте и всячески пытаются улучшить требования к бетону. Так вот одним из требований было достичь максимального набора прочности за короткое время, чтобы при этом использовалось меньше трудовых затрат. Спустя несколько десятков лет разработали материал, который заполняет опалубку без наружных воздействий, и назвали его – самоуплотняющийся бетон.

Чем отличается состав самоуплотняющихся смесей?

При повышении в растворе количества суперпластификаторов замедляется процесс застывания бетона.

Самоуплотняющаяся смесь не расслаивается при значительной подвижности раствора, обладает высокой плотностью и однородностью. Эти характеристики обеспечивают специфический состав бетона. Для корректировки показателей вязкости применяют загустители на основе следующих компонентов:

  • целлюлоза;
  • полиэтиленгликоль;
  • гидролизованный крахмал;
  • природные биополимеры.

Состав самоуплотняющегося бетона представлен в таблице:

КомпонентКоличество, кг/м³ (японская рецептура)Количество, кг/м³ (европейская рецептура)
Портландцемент350280
Песок650865
Вода170―180190
Щебень950750
Пластифицирующие компоненты2―44
Молотый известняк200245

Бетон,
который течет
и уплотняется сам

Используя устаревшие материалы и методы возведения зданий и сооружений, а также неквалифицированный персонал, невозможно обеспечить технический прогресс в строительстве.

Что же делать? Как же обеспечить у нас в современных условиях надлежащее качество строительства? Ответ прост: только благодаря использованию новых технологий и современных строительных материалов, а также благодаря постоянному контролю качества исходного сырья и материалов (прежде всего бетонной смеси и ее компонентов) можно обеспечить в современных условиях высокое качество строительства. Необходимо срочно наверстывать упущенное, осваивать работу с новыми материалами и современным оборудованием, уделять внимание повышению квалификации персонала, начиная уже со студенческой аудитории.

В России почти половина зданий строится на основе монолитного и сборно-монолитного способа. Установка арматурных каркасов и опалубки, доставка, укладка и уплотнение бетонной смеси с последующим уходом за ней являются сейчас основными компонентами процесса возведения зданий и сооружений. А можно ли сейчас у нас упростить и удешевить этот процесс без ущерба для качества строительства, например: исключив процесс вибрирования бетонной смеси? Ответ прост: можно, за счет использования самоуплотняющегося бетона, который уже около 25 лет успешно используется на строительных площадках во всем мире.

Самоуплотняющийся бетон — это бетон, который без воздействия на него дополнительной внешней уплотняющей энергии, самостоятельно под воздействием собственной массы течет, освобождается от содержащегося в нем воздуха и полностью заполняет пространство между арматурными стержнями и опалубкой. Самоуплотняющийся бетон содержиттакой же остаточный объем пор, как и «вибрированный» бетон.

История и исследования самоуплотняющегося бетона

История самоуплотняющегося бетона началась в Японии в 1990 году. Там профессором Хайимой Окамурой было создано и внедрено в практику новое поколение добавок к бетону, а именно высокоэффективные добавки для улучшения текучести на базе полиакрилата и поликарбоксилата. Ему удалось создать бетон, имеющий высокую пластичность и низкое содержание воды. Кроме Окамуры в создании и развитии самоуплотняющегося бетона принимали участие профессора К. Маекава и Кацумаса Озава.

Благодаря уникальным свойствам и преимуществам этого бетона он быстро распространился в направлении Западной Европы. Вначале этот бетон использовался на предприятиях, производивших готовые железобетонные изделия. Затем самоуплотняющийся бетон начинает активно использоваться в качестве так называемого «транспортного бетона», т.е. бетона, который доставляется и укладывается непосредственно на строительной площадке.

Дальнейшие активное развитие и изучение свойств самоуплотняющегося бетона происходило в Германии. Так, в Институте строительных исследований в городе Аахен (Германия) в 2000 и 2001 годах под руководством профессора Вольфганга Брамесхубера по заказу фирмы «DyckerhoffBetonGmbH» после тщательного изучения его свойств, были созданы первые предпосылки для официального допуска и распространения этого материала по всей Европе. Исследования, проведенные в Аахене, показали, что прочность на сжатие самоуплотняющегося бетона, как правило, выше, чем у обычного «вибрируемого» бетона, а прочность на раскалывание, статический модуль упругости, усадка и ползучесть самоуплотняющегося бетона была такой же. Кроме того, этот материал обладал прекрасными свойствами по водонепроницаемости и, таким образом, был официально допущен и рекомендован для использования при сооружении водонепроницаемых сооружений. Материал получил название «DyckerhoffLiquidur» и стал активно распространяться по строительным площадкам Европы вследствие своих уникальных свойств.

Последним шагом по расширению распространения самоуплотняющегося бетона в Западной Европе было издание в Берлине «Немецким комитетом по железобетону» в ноябре 2003 года нормативного документа «DAfStb-Richtlinie Selbsverdichtender Beton (SVB-Richtlinie)». В этом нормативном документе на 41 странице подробно изложены термины и связи с другими европейскими нормативными документами, а также методы диагностики самоуплотняющегося бетона. Таким образом, после выхода этого нормативного документа самоуплотняющийся бетон официально допущен и разрешен к использованию в Европе, без необходимости каких либо дополнительных разрешений, согласований и допусков.

Читать еще:  Какая теплопроводность газобетона — определяем толщину стены

С 2003 года немецкий производитель лабораторного оборудования — компания TESTING Bluhm&Feuerherdt GmbH начала серийно производить и поставлять своим клиентам необходимое лабораторное оборудование для диагностики СУБа. Методы испытания самоуплотняющегося бетона в строительной лаборатории на русском языке подробно описаны в монографии автора данной статьи: “Европейские методы физико-механических испытаний бетона”, вышедшей в Харькове в 2010 году.

Состав самоуплотняющегося бетона

Состав компонентов смеси для приготовления самоуплотняющегося бетона осуществляется, как правило, по японскому методу, разработанному профессором Окамурой. Концепция этой рецептуры базируется на повышении доли мелких пылевидных частиц. Рецептуры самоуплотняющегося бетона по профессору Окамуре базируются на следующих граничных условиях:

  • насыпной объем заполнителя крупной фракции должен быть не более 50% объема бетона;
  • объемная часть песка в растворе должена составлять 40%.

При оптимизации состава самоуплотняющегося бетона возникают, как правило, следующие вопросы:

  • Каким образом подобрать оптимальное количество песка?
  • Действительно ли необходимо большое количество цемента?
  • Какое влияние оказывают различные наполнители смеси (зольная пыль и молотый известняк)?
  • Какое количество крупной фракции заполнителя можно использовать?

Состав и виды самоуплотняющегося бетона постоянно развиваются. Так, к примеру, в 2003 году в Германии был получен допуск на использование легкого самоуплотняющегося бетона. Несмотря на низкую плотность в незатворенном состоянии, равную 1,38 кг/дм 3 , этот бетон обладает прекрасной подвижностью и способностью самоуплотняться. Механические свойства этого бетона аналогичны свойствам обычного бетона.

Свойства самоуплотняющегося бетона

Анализ самых последних исследований, проведенных в Японии, Германии и Швеции, дает возможность представить свойства самоуплотняющегося бетона. В своем большинстве они во многом совпадают со свойствами обычного бетона. Путем комбинирования компонентов самоуплотняющийся бетон может быть запроектирован как бетон с обычной прочностью, так и как высокопрочный бетон.

Прочность на сжатие

При аналогичном содержании цемента и водоцементном соотношении самоуплотняющийся бетон обладает более высокой прочностью на сжатие за счет более плотного состава смеси.

Прочность на растяжение

При аналогичных показателях по прочности на сжатие самоуплотняющийся бетон имеет незначительно более высокую прочность на растяжение по сравнению с обычным бетоном.

Связь бетон/арматура

Вследствие того, что самоуплотняющийся бетон обладает хорошей подвижностью и сцеплением между отдельными частицами, он обладает хорошими свойствами образования плотного соединения с арматурными стержнями. При этом расположение арматуры (верхний или нижний ряд стержней) не имеет никакого значения.

Модуль упругости

Модуль упругости самоуплотняющегося бетона примерно на 15% ниже, чем у обычного бетона. Это связано с повышенным содержанием мелких пылевидных частиц в бетонной смеси и пониженным содержанием крупной фракции заполнителя по сравнению с обычным бетоном.

Усадка

Усадка бетона всегда связана с количеством цементного теста в бетоне. Так как содержание цементного теста у самоуплотняющегося бетона незначительно отличается от обычного, то оба бетона имеют примерно одинаковую усадку.

Качество поверхности

Поверхность самоуплотняющегося бетона до мельчайших подробностей повторяет поверхность опалубки. Таким образом, при использовании современных видов опалубок можно сразу получить идеально гладкую и ровную поверхность.

Преимущества самоуплотняющегося бетона

Преимущества самоуплотняющегося бетона по сравнению с другими традиционными видами бетона можно условно разделить по группам и представить следующим образом:

Для заказчика: более высокая безопасность капиталовложений за счет:

  • создания строительных конструкций, имеющих высокую прочность и в которых исключены дефекты, вызванные с ошибками при уплотнении бетонной смеси,
  • сокращения продолжительности строительства.

Для архитектора: более широкий выбор форм конструкций и возможности приданию конструкции определенного заданного внешнего вида за счет:

  • особой гладкой и плотной наружной поверхности бетона, которая в точности повторяет форму и поверхность опалубки,
  • опалубки различной формы и структуры,
  • возможности создания любой геометрии бетонируемой конструкции.

Для проектировщика: свободный выбор геометрии конструкций, обеспечения ее долговечной эксплуатации и упрощение разработки проекта производства работ за счет:

  • упрощения работ по бетонированию (отпадает необходимость в уплотнении),
  • возможности более плотного расположения арматурных стержней,
  • плотного сцепления арматуры с бетоном и проникновению бетона в самые труднодоступные места в опалубке,
  • возможности подачи бетона непосредственно через опалубку, например, через отверстие в нижней ее части,
  • более простой и менее массивной конструкции опалубки (из-за отсутствия процесса вибрирования бетона на опалубку не воздействуют дополнительные динамические и статические нагрузки).

Для строительной фирмы, выполняющей работы на площадке: более безопасное ведение строительных работ и сокращение затрат на зарплату персонала за счет:

  • возможности укладки за смену большего объема бетона,
  • отсутствия необходимости уплотнения бетона и за счет этого исключения ошибок, которые могли бы возникнуть при его уплотнении,
  • возможности работы персонала в более безопасных условиях при бетонировании,
  • самостоятельного растекания бетонной смеси по всей конструкции,
  • исключения возможности расслоения бетонной смеси,
  • отсутствия шума и вибрации, негативно воздействующих как на персонал, так и на проживающих рядом со строительной площадкой людей.
Читать еще:  Гараж из шпал своими руками

Экономичность и перспективы использования самоуплотняющегося бетона

Проанализировать экономичность самоуплотняющегося бетона можно на основе уже имеющегося европейского опыта использования этого вида бетона. К примеру, в Германии в литературе можно найти следующие данные:

Если сравнивать цены, то самоуплотняющийся бетон вследствие своего модифицированного состава и стоимости отдельных компонентов бетонной смеси дороже обычного бетона аналогичного вида. Разница в цене составляет от 13 до 18 Евро за 1 кубический метр. Эта удорожание бетона компенсируется экономией средств при его укладке и благодаря целой группе других преимуществ этого бетона (см. предыдущий раздел).

Анализ работ по бетонированию в Германии показал, что за счет того, что отпадает необходимость в уплотнении бетонной смеси на строительной площадке, экономия средств за счет использования самоуплотняющегося бетона при бетонировании отдельных строительных конструкций может составлять от 3 до 6 Евро за конструкцию. Кроме того, необходимость уплотнения бетона, например, при бетонировании колонн и опор, вызывает необходимость частых перерывов при подаче бетонной смеси, а при использовании самоуплотняющегося бетона такие перерывы исключены.

Олег Болотских,

доцент кафедры Технологии строительного производства и строительных материалов Харьковского НациональногоУниверситета городского хозяйства им. А. Н. Бекетова, доктор-инженер; e-mail: bolotskich@ukr.net

Этот материал опубликован в сентябрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.

Как тестируется

Для проверки пластичности материала используются несколько способов. Применение конуса позволяет проверить подвижность. Индекс визуальной сохраняемости показывает сопротивление подвижности. С помощью конуса также проводят тестирование вязкости смеси.

Механические характеристики самоуплотняющегося раствора почти аналогичны обычному с той же прочностью на сжатие.

Так, например, в ходе изучения поведения самоуплотняющегося бетона, подвергающегося сдвиговым нагрузкам, было установлено, что снижение (на 12%) эффекта зацепления не повлияло на безопасность применения расчетных формул, которые обеспечивают коэффициенты безопасности, значительно превышающие установленные действующими нормами. Значение модуля деформации зависит от количества содержащихся в нем заполнителей, так как модуль деформации заполнителей в четыре-десять раз выше, чем у цемента ( 6000 — 25000 МПа). Поскольку самоуплотняющийся бетон имеет меньшее количество заполнителей (песок + гравий) размером более 4 мм, чем обычный бетон с тем же сопротивлением давлению, применение обычной рецептуры для определения модуля деформации, как правило, дает более высокие показатели, чем те, которые получены в ходе испытаний. Расчетные значения завышают от 7% до 15% показатель упругости деформации. Эта погрешность не очень важна и сопоставима с диапазоном точности той же формулы, что и для цементного раствора.

Состав

Раствор для самоуплотняющегося бетона состоит из следующих компонентов (из расчета на 1 м3):

  • вода (170 -180 кг);
  • портландцемент (530 кг);
  • песок (650 кг);
  • мелкий щебень (950 кг);
  • пластификатор (3-4 кг);
  • зольная пыль(заполнитель) (200 кг).

Это стандартный расчет состава бетона. Однако кроме этих компонентов в него могут добавлять различные химические модификаторы и наполнители, повышающие адгезию и снижающие риск образования трещин при усадке.

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.

Расчет состава бетона

СУБС характеризуется следующими показателями:

  • низкое водоцементное соотношение (0,38–0,4);
  • высокий показатель удобоукладываемости (до 70%);
  • отсутствие в структуре крупных пор и капилляров;
  • прочность на сжатие В60–В80, но может доходить и до 100Мпа;
  • модуль эластичности — в границах 30–36 ГПа;
  • содержание пузырьков воздуха не более 6 %;
  • подвижность П5;
  • морозостойкость F400;
  • водонепроницаемость W62 и выше;
Читать еще:  Как получают и используют доменный шлак

В результате имеем следующие преимущества СУБ в сравнении с классическими бетонами:

  1. Высокая подвижность, нерасслаиваемость даже в условиях длительной транспортировки материала.
  2. Отказ от использования вибраторов.
  3. Высокая прочность конструкций и идеальное качество поверхности готовых изделий.
  4. Возможность укладки в тонкостенные густоармированные конструкции сложной геометрической формы.
  5. Значительное сокращение сроков строительства.
  6. Цена производства соизмерима с затратами на производство стандартных тяжелых смесей, а если проанализировать экономический эффект от применения данного вида материала, то и ниже.

Внимание! СУБ очень чувствителен к выбору рецептуры приготовления, поэтому, необходимо тщательно контролировать гранулометрический состав крупных и мелких заполнителей и, помимо этого, все применяемые в строительстве самоуплотняющиеся бетонные смеси должны соответствовать ГОСТ 7473-2010.

Классификация

В зависимости от метода обеспечения устойчивости к водоотделению и расслаиванию, выделяют два базисных типа самоуплотняющихся растворов:

  • мелкодисперсный тип — существенное увеличение объема мелкодисперсной фракции в сравнении с обычным бетоном;
  • стабилизаторный вид — изготовление растворов с использованием стабилизирующих добавок.

Мелкодисперсные заполнители повышают стойкость самоуплотняющихся смесей к расслаиванию и понижают блокировку движения бетонного раствора при его протекании в густоармированных конструкциях.

  • гранулированный доменный шлак;
  • известняковые порошки;
  • зола-унос;
  • кремнистые уносы.

Подсказки: применение мелкодисперсного заполнителя повышает коррозийную стойкость бетона и снижает возможность образования усадочных трещин в процессе твердения смесей в опалубке.

Стабилизирующие добавки позволяют достичь оптимальной вязкости, обеспечивая, при этом, идеальный баланс между стойкостью к расслаиванию и подвижностью — противоположными свойствами, возникающими в момент добавления воды.

При введении стабилизирующего модификатора на поверхности цементных зерен образуется стойкий микрогель, который обеспечивает образование «несущего каркаса» в цементном тесте и препятствует расслаиванию. При этом, образующийся структурный скелет позволяет заполнителю (щебень, песок) свободно передвигаться, тем самым, не нарушая удобоукладываемости раствора.

В международной практике, согласно показателей качества, принята следующая классификация самоуплотняющихся составов:

  • SF1–SF3 — классы по значению удобоукладываемости (расплыв конуса);
  • VS1–VS2 — классы по вязкости, метод Т500 (время, необходимое для растекания стандартного бетонного конуса по окружности диаметром 500 мм);
  • VF1–VF2 — классы по вязкости, учитываемые время истечения материала сквозь V–образную воронку;
  • РА1–РА2 — классы, исследующие возможность самоуплотняющейся суспензии проходить препятствия (сопротивление арматуры) в L–образном резервуаре;
  • SR1–SR2 — классы по стойкости к расслаиванию, исследуемые величину расслаивания методом сит.

На основании показателей вышеперечисленных способов испытаний определяется назначение и сферы применения самоуплотняющихся смесей (см. таблица ниже).

Где может использоваться

Конечно же, иногда самоуплотняющиеся смеси могут применяться для заливки разного рода конструкций и в частном домостроении. Но сегодня такой бетон используется в большинстве случаев все же строительными организациями.

Материал этот для России еще достаточно новый. На настоящий момент даже пока не разработано отечественной классификации такого средства. Ориентируются строители в РФ при применении самоуплотняющихся бетонов на евронормы. Однако некоторые документы, регламентирующие использование этого материала, и ГОСТы в отношении него созданы у нас в стране уже и сегодня.

Относится это, к примеру, к сфере применения самоуплотняющихся бетонов. Согласно нормативам СНиП, в промышленном строительстве такие смеси допускается и рекомендуется применять:

при производстве сборных железобетонных конструкций;

при возведении гидротехнических сооружений;

при заливке конструкций, к прочности которых предъявляются особые требования;

для заливки объектов сложной архитектурной формы;

при производстве кирпича лего;

для возведения конструкций, имеющих малую толщину (ограждений, простенков и пр.).

Также такие смеси очень часто применяются для заливки прочных бесшовных полов в том случае, если они в последующем будут подвергаться серьезным нагрузкам (в цехах с тяжелыми станками и оборудованием, в гаражах спецтехники и т. д).

Очень часто самоуплотняющийся бетон используется и в реставрационных работах. Применяют его в данном случае, к примеру, при торкретировании.

Сферы применения

Благодаря свойствам материал применяется при наружном бетонировании.

Также его рекомендуется использовать для изготовления элементов сложной геометрии, или конструкций, в которых арматура настолько плотная, что препятствует или затрудняет действие вибрационного оборудования для уплотнения.

Применение:

  • используется при строительстве ограждений или тонких стен;
  • для усиления домов;
  • при возведении гидротехнических конструкций;
  • при строительстве полов без швов.

    Самым известным сооружением является подвесной мост Акаси-Кайке в Кобе, который был открыт в 1998 году, и имел самый большой свободный пролет между опорами в мире — 1,991 метра.

    Среди работ, построенных из этого вида бетона, выделяется мост-павильон на Экспо 2008 в Сарагосе. Британско-иранский архитектор Заха Хадид спроектировал горизонтальное здание, расположенное на реке Эбро.

    Самоуплотняющийся бетон — это цементно-песчаный раствор с добавлением пластификаторов. Чтобы свойства материала сохранились надолго, необходимо соблюдать правила укладки раствора.

  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector