Высокопрочный бетон (сверхпрочный, высокой прочности)

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

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

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

Особенности композита

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

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

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

Способность к самостоятельному уплотнению

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

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

Сферы применения

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

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

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

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

Основные характеристики

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

Показатели бетонной смеси

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

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

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

Параметры готового камня

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

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

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

Производство композита

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

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

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

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

Высокопрочный бетон (высокой прочности, сверхпрочный): применение, преимущества и недостатки

Физические и механические возможности бетона высокой прочности недостижимы для традиционных материалов прошлого. Его использование позволяет создавать долговечные устойчивые конструкции при относительно небольшом весе.

Бетон высокой прочности

Растущие потребности строительства заставили модифицировать бетонные смеси.

Высокопрочный бетон с пределом прочности при сжатии В60 обладает:

  • повышенной надежностью;
  • возросшим размахом бетонных конструкций любой формы;
  • повышенной износостойкостью;
  • увеличенной грузоподъемностью;
  • устойчивостью к агрессивной среде;
  • долговечностью;
  • морозостойкостью.

Прочность на растяжение материала составляет 10% от прочности на сжатие. К преимуществам инновационного материала можно отнести и снижение на 30% его расхода по сравнению с существовавшим ранее. Использование цемента при этом уменьшилось до 450-600 кг/м³. Большинство высокопрочных бетонов являются водонепроницаемыми.

Сверхпрочный бетон (марка C 100/115 по европейским стандартам) не только выдерживает различные механические нагрузки. В его составе — высокотехнологичная смесь, позволяющая создавать конструкции любой геометрии.

Легкость укладки способствует уменьшению численности рабочих на стройке. Суперпрочный материал способен самоуплотняться, что в ходе строительства делает ненужными вибраторы.

Нормативно такая бетонная смесь не регламентирована. Однако в условиях лаборатории под воздействием тепла и давления достигнуто значение прочности на сжатие до 800 Н/мм (единица измерения момента силы).

Европейская классификация бетона

Европейский бетонный стандарт EN-206-1:2000 вводился с переходными периодами в зависимости от конкретики стран.

Сегодня применяется стандарт PN-EN-206+A1:2016-12. Классы прочности маркируются буквой С и цифрами: от C 8/10 до C 100/115.

Первое число указывает на характерную прочность материала на сжатие, выявленную на цилиндрах (например, в Великобритании, Франции). Второе — демонстрирует механопрочность, полученную с помощью кубических образцов (Польша, Германия).

Высокопрочный класс определяется как плотные бетоны с характерной прочностью выше C55. В Европе разработаны нормы для материалов класса прочности до C100.

Бетоны с легким заполнителем можно изготавливать как высокопрочные. Европейские нормы отводят им классы прочности от LC55 до LC80.

Европейский стандарт учитывает также степень воздействия, как связанного, так и не связанного с нагрузкой.

Классификация воздействий учитывает конкретику условий использования бетона, мер защиты, покрытий для металла и арматуры:

  • X0 — нет риска коррозии и химической агрессии;
  • XC1-4 — коррозия, вызванная карбонизацией;
  • XD1-4 — коррозия из-за хлоридов;
  • XS1-3 — коррозия, вызванная хлоридами морской воды;
  • XF1-4 — агрессивный эффект замораживания/оттаивания;
  • XA1-3 — химическое воздействие;
  • XM1-3 — агрессия от истирания.

Стандарт регламентирует нормы для тяжелого, сверхтяжелого и легкого стройматериала, произведенного без воздухововлекающих и газообразующих заполнителей. Не учтены в классификации крупнопористый и жаростойкий материал и бетонная смесь плотностью менее 800 кг/м³.

Состав

Возрастающие требования строительной отрасли обусловили проведение модификации бетона. Основа процесса — оптимизация состава цементного теста, повышающая прочность материала.

Высокопрочные бетоны производят, используя:

  1. Вяжущие компоненты . Это пластифицированный, гидрофобный или простой портландцемент. При создании основы важны: густота цементной массы (25-26%) и активность (не ниже 500-600). Высокоактивные портландцементы ускоряют нарастание твердости и сокращают потребность в средствах для схватывания материала.
  2. Сопутствующие заполнители . Это грубые или мелкие фракции магматических пород и искусственных примесей:
    • стандартизированная добавка — микрокремнезем — побочный продукт производства кремния и ферросилиция;
    • пуццолановые премиксы: вулканический пепел, пемза, туф;
    • фракции клинкера, керамзита, шамота, шлака (с содержанием оксида кальция менее 40%).
  3. Водный компонент . Допустимо применение водопроводной воды и из природных водоемов при pH не ниже 4. Запрещено использовать:
    • воду с большой концентрацией хлорида натрия, а также других солей натрия, кальция и магния;
    • болотные, канализационные, сточные бытовые и промышленные воды.
Читайте также:  Газобетон своими руками в домашних условиях: технология

Микрогранулы примесей в сотни раз меньше цементных. Они меняют свойства материала, заполняя пространство между его частицами, усиливают сцепление и увеличивают прочность бетона. Размер гранул в конкретике применения должен соответствовать ГОСТ. Инертный сыпучий агрегат составляет около 80% веса бетона и 70-75% его объема.

Кроме основных компонентов для создания высокопрочных бетонов применяются водные примеси (пластификация), разжижающие добавки, примеси для аэрации и ускорения затвердения.

Технология производства сверхпрочного бетона своими руками

По желанию строители могут изготовить бетонный раствор своими руками, при этом необязательно иметь профессиональные навыки. Но приготовление сверхпрочного бетона все-таки требует определенных знаний в строительстве, поскольку такого качества раствор обычно используют для возведения ответственных элементов здания: фундамента, стен, крыши, стяжки пола. Актуально собственноручное замешивание бетона в случае, когда требуется небольшое количество рабочей смеси, например, при необходимости залить ступеньки для лестницы либо вывести дорожку во дворе.

Маркирование

В зависимости от прочностных характеристик определяется марка бетонного раствора.

Так, не слишком прочный маркируется М100 и применяется для укладки дорожного полотна. Смесь с цифровым показателем «150» пригодна для заливки промышленного бетонного пола и стяжки. Чаще в строительной сфере применяется бетон марки М200. Это отличное решение для формирования несущих конструкций. Такой раствор имеет прекрасное соотношение прочности и стоимости, что делает его популярным как в частном, так и в крупномасштабном строительстве. Хорошей прочностью отличается бетон марки 250, на основе которого застройщики часто возводят фундаменты.

Материал более высоких марок целесообразно использовать при производстве балок.

А вот для возведения сложных конструкций строители прибегают к высокопрочным маркам бетона, например, М350. С его помощью строят балки, на которых приходится повышенная степень нагрузки, а также здания спецназначения на промышленных предприятиях. Существуют и еще крепче бетоны — М450 и 500, которые нашли применение при возведении мостовых конструкций, гидротехнических сооружений и прочих конструкций со спецтребованиями.

Что входит в состав?

В качестве основы

Основным компонентом бетона выступает цемент. Он связывает остальные составляющие воедино и определяет технические свойства готового раствора. Так, частным строителям подойдет цемент М500 либо портландцемент, который обладает прекрасной адгезией и лучше подходит для строительства при низких температурах. Чтобы приготовить сверхпрочный бетон, цемент потребуется сухой и сыпучий. Категорически не рекомендуется брать немаркированный, отсыревший либо уцененный материал.

Песок для такого материала не должен быть слишком мелкий.

Еще одним немаловажным ингредиентом является песок. Для изготовления сверхпрочного раствора нужно подготовить фракцию >1 мм и лучше, если песчинки будут равномерными с разностью в размере не более 2 мм. Перед добавлением песка, его очищают от строительного мусора, скопления различных частей отмерших растений и прочих посторонних примесей, которые со временем пагубно сказываются на прочности бетонной смеси. Опытные строители предпочитают использовать речной песок.

Отличным заполнителем сверхпрочного бетонного раствора считается щебень или гравий. Если нужно сделать легкий бетон своими руками, то в качестве заполнителя лучше выбирать керамзит. При самостоятельном замешивании раствора рекомендуется взять заполнитель различных фракций, а чтобы повысить прочность бетона, то потребуется уделить внимание утрамбовке смеси. Завершающим компонентом раствора является вода. Для приготовления высококачественной рабочей смеси потребуется только чистая, питьевая вода.

Специальные добавки

При изготовлении сверхпрочного бетонного раствора многие строители используют вспомогательные компоненты, в числе которых:

Полипропиленовые волокна помогут сделать материал более крепким.

  • Пластификаторы. С их помощью бетон становится более вязким и текучим, что помогает быстрее и максимально полностью заполнить все пустоты. Это существенно ускоряет строительные работы и улучшает конечный результат.
  • Армирующие элементы. Сделают бетонный раствор прочнее различные армирующие вещества, например, ПВХ волокно или полипропиленовый материал.
  • Гидроуплонители. Делают рабочую смесь стойкой к воздействию излишка влаги.
  • Антиморозные добавки. Чтобы минусовые температуры не отражались на качестве бетона, при изготовлении массы своими руками нужно использовать специальные примеси, повышающие качество раствора и способности противостоять морозам.

Как сделать своими руками: технология

Чтобы сделать бетон марки 200 и выше, понадобится следующий инвентарь и материалы:

Необходимый инвентарь для работы должен включать и бетоносмеситель.

  • песок;
  • цемент;
  • щебень;
  • спецдобавки;
  • строительный уровень;
  • бетономешалка;
  • лопата;
  • ведра.

Подготовив необходимые компоненты для высокопрочного бетона, приступают к замесу. Размешать компоненты своими руками будет сложно, поэтому лучше воспользоваться бетоносмесителем. В агрегат выливают воду, всыпают сначала цемент, перемешивают и добавляют остальные составляющие или же, наоборот, погружают в бетономешалку сухие ингредиенты и заливают водой. На последнем этапе высыпают пластификатор и тщательно размешивают раствор до однородной структуры. Пропорции для прочного бетона на 1 куб:

  • 1 доля цемента М 500—300 кг;
  • 2 ч. песка — 600—700 кг;
  • 2 части щебенки — 1100—1200 кг;
  • 0,7 ч. воды — 150—170 л.

Опытные застройщики рекомендуют добавлять в процессе изготовления сверхпрочного бетонного раствора всевозможные добавки, например, моющее средство для посуды «Фейри» (1 ч. л. на ведро). Этот неспецифический для строительства компонент улучшает подвижность рабочей смеси и за счет того, что позволяет уменьшить количество воды, повышает прочность бетона.

Всё про бетон

Высокопрочный бетон

Высокопрочный бетон

Высокопрочный бетон

Высокопрочный бетон – тяжелый или мелкозернистый бетон классов по прочности на сжатие В60 и выше, приготовленный с применением вяжущего на основе портландцемента. Строительство из высокопрочных бетонов позволяет как заказчику, так и строителю не ограничивать себя сложностью архитектурных решений. В сочетании с прочной арматурой он занимает немаловажную роль в современном строительстве, особенно в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Сборные конструкции из предварительно напряженного железобетона изготовляют преимущественно из тяжелых бетонов марок 400 — 500. Использование бетонов более высоких марок позволяет снизить собственный вес конструкций, уменьшить площадь их сечения, создать более рациональные конструктивные формы элементов.

Высокопрочный бетон, обладающий повышенной скоростью твердения, набирает прочность в сравнительно короткие сроки. По этой причине можно сократить продолжительность пропаривания изделий из таких бетонов при заводском изготовлении, а в некоторых случаях отказаться от тепловлажностной обработки. Пониженная деформативность высокопрочного бетона под кратковременной и длительной нагрузками улучшает жесткость элементов конструкции и позволяет уменьшить потери предварительного натяжения от ползучести бетона. Усадка высокопрочного бетона, как правило, не превышает в сопоставимых условиях аналогичных деформаций бетона обычной прочности.

Состав высокопрочного бетона

К материалам, используемым для производства высокопрочного бетона, предъявляются повышенные требования, обеспечивающие получение бетоном нужных свойств при минимальных затратах сырья. Подбор состава бетона может корректироваться химическими добавками (наиболее эффективны пластификаторы).

Вяжущее высокопрочного бетона

В качестве вяжущего применяют пластифицированный, гидрофобный или обычный портландцементы, которые должны иметь наибольшую возможную активность и наименьшую нормальную густоту. Рекомендуются цементы, у которых нормальная густота цементного теста не более 25 — 26% и активность не ниже 500 — 600.

Высокопрочные бетоны наиболее целесообразно приготовлять на высокоактивных портландцементах (ВПЦ), которые выпускаются в настоящее время отечественной цементной промышленностью. Достаточно быстрое нарастание прочности в раннем возрасте позволяет сократить до минимума использование различного рода ускорителей твердения бетона.

Песок в высокопрочном бетоне

В производстве высокопрочного бетона используются природные, искусственные (или их смеси) фракционированные кварц-полевошпатовые пески, поставляемые в виде двух фракций — крупной (размерами зерен от 1,25 до 5 мм) и мелкой (размерами зерен от 0,14 до 0,63 мм). Зерновой состав крупного и мелкого заполнителей после фракционирования должен отвечать требованиям ГОСТ.

В крупной фракции наличие зерен более 5 мм, а в мелкой менее 0,14 мм не допускается, при этом содержание отмучиваемых примесей в песке не должно превышать 1% по весу.

Исходя из условий получения бетонной смеси с наилучшей удобоукладываемостью соотношение крупной и мелкой фракций песка выбирают в пределах: крупной – 20 — 50% и мелкой – 80 — 50% по весу.

Для приготовления высокопрочных бетонов марок до 800 включительно можно применять чистые крупно- или среднезернистые пески природной гранулометрии (без фракционирования) при условии, если кривая просеивания находится в пределах области, рекомендуемой ГОСТ. В случаях, когда вязкость применяемого цементного теста велика (нормальная густота Кнг > 26%, а В/Ц Крупный заполнитель

В качестве крупного заполнителя в высокопрочных бетонах применяют щебень, получаемый дроблением прочных плотных горных пород. Прочность щебня при сжатии в насыщенном водой состоянии должна превышать прочность бетона не менее чем в полтора раза.

Допускается применять щебень пониженной прочности, но не ниже прочности бетона. В этом случае его следует испытывать в бетоне и использовать после соответствующего технико-экономического обоснования.

Щебень должен быть чистым, не содержащим отмучиваемых частиц и фракционированным. Размеры фракций принимаются 5 — 10, 10 — 20 и 20 — 40 мм.

Наибольшую крупность щебня выбирают в зависимости от размеров поперечного сечения элемента конструкции и особенностей её армирования. Для изготовления слабоармированных, толстостенных конструкций можно применять щебень с крупностью до 70 мм.

Читайте также:  Бетон м200 (200, в15): состав, пропорции

Заполнители, используемые для приготовления высокопрочного бетона, должны быть сухими и соответствовать требованиям ГОСТа.

Вы смотрели: Высокопрочный бетон

Брусчатка и тротуарная плитка


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

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

Высокопрочный бетон, сверхпрочный бетон

1. Уровень развития и нормативные документы

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

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

Таблица 1: Определение высокопрочного и сверхпрочного бетона

предел прочности при сжатии > 60 Н/мм 2

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

например непроницаемость, сопротивление физическому или химическому воздействию прочность

преимущественные области применения

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

2.Основные положения по выбору исходных веществ

2.1 Водоцементное отношение

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

2.4 Тонкомолотые добавки

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

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

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

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

не допустимо использование кремнеземной пыли в качестве тонкомолотой добавки

≤ 0,15 для CEM II/A-D

не допустимо общее использование летучей золы и кремнеземной пыли

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

2.5 Добавки

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

2.6 Состав бетонной смеси

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

Рис. 1: Взаимосвязь предела прочности на сжатие и эквивалентного водоцементного отношения в высокопрочном бетоне
Таблица 3: Исходные данные по составу бетонной смеси

Содержание цемента при

Содержание кремнеземной пыли (твердое вещество) s

Содержание летучей смолы f

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

20 л/м3 разжижитель на основе меламина и нафталина

Содержание
зернистого
заполнителя

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

Растекаемость (добавление разжижителя через 45

45. 55
55. 65
45. 55

минут после изготовления смеси)

Плотность свежеприготовленной бетонной смеси

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

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

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

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

Содержание
цемента 1)
[кг/м 2 ]

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

3. Производство и укладка бетона

3.1 Дозировка и смешивание

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

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

3.2 Укладка

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

Читайте также:  Товарный бетон - что это такое, где применяют?
3.3 Выдерживание бетона

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

3.4 Обеспечение качества

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

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

Класс прочности бетона

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

Характеристическая прочность кубика на сжатие fck, cube [Н/мм 2 ]

Средний показатель прочности цилиндра на сжатие fck [Н/мм 2 ]

Средний показатель прочности кубика на сжатие
fck, cube
[Н/мм 2 ]

ГЛАВА 11. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА РАЗНЫХ ВИДОВ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА

В современных условиях возможно получать высокопрочные бетоны с прочностью 50. 100 МПа и особо высокопрочные с прочностью более 100 МПа. На практике более широкое применение получили высокопрочные бетоны с прочностью 50 . 80 МПа. Для получения высокой прочности необходимо создать особоплотную, прочную и монолитную структуру бетона. Этого можно достигнуть при выполнении ряда условий, вытекающих из физических основ структурообразования бетона: 1) применением высокопрочных цементов и заполнителей; 2) предельно низким водоцементным отношением; 3) высоким предельно допустимым расходом цемента; 4) применением суперпластификаторов и комплексных добавок, способствующих получению плотной структуры бетона; 5) особо тщательным перемешиванием и уплотнением бетонной смеси, 6) созданием наиболее благоприятных условий твердения бетона.

Для высокопрочных бетонов следует принять цементы активностью >50 МПа желательно с низкими значениями нормальной густоты. В зависимости от назначения бетона для его приготовления целесообразно использовать цемент определенного минералогического состава. При изготовлении сборных железобетонных изделий небольших и средних размеров применяют высокопрочные тонкомолотые портландцементы с повышенным содержанием C3S и С3А и быстротвердеющие цементы Для массивных изделий и конструкций, изготовляемых на полигонах без тепловой обработки, рекомендуется применять цементы с пониженным содержанием СзА и ограниченным содержанием C3S (менее 50%), лучше всего белитовые. Такие цементы твердеют в течение длительного срока, обеспечивая высокую конечную прочность бетона. В первые сутки твердения тепловыделение и усадка цемента небольшие и соответственно объемные деформации и вредные собственные напряжения и в бетоне также невелики. Для обеспечения более равномерного твердения могут также использоваться пластификаторы и замедлители твердения

Заполнители для высокопрочного бетона должны быть чистыми и обладать хорошим зерновым составом и малой пустотностью, не содержать по возможности слабых зерен. Предел прочности крупного заполнителя должен быть на 20 % выше заданной прочности бетона.

С повышением прочности бетона влияние заполнителя на структуру бетона и результаты испытаний постепенно увеличиваются. Для каждого заполнителя имеется предельное значение прочности бетона, выше которого на данном заполнителе получить бетон трудно и экономически невыгодно, так как незначительное повышение прочности бетона сопровождается значительным увеличением расхода цемента. Обычно этот предел наступает, когда прочность на растяжение бетона приближается к прочности заполнителя. Для особо высокопрочных бетонов применяют заполнители повышенной прочности из диабаза и базальта.

Высокая плотность и прочность бетона достигаются применением предельно низкого водоцементного отношения. Однако с уменьшением В/Ц повышается вязкость цементного теста, ухудшаются условия приготовления и уплотнения бетонной смеси, увеличивается воздухововлечение. В результате нарушается прямолинейная зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения и после достижения определенных значений В/Ц дальнейшее его снижение практически мало способствует повышению прочности бетона.

Дли получения высокопрочных бетонов необходимо применять более низкие В/Ц, что требует использования специальных приемов, позволяющих плотно укладывать бетонные смеси в этом случае. К таким приемам относится применение суперпластификаторов или комплексных добавок, содержащих повышенную дозу пластификатора, ускорителя твердения и анти- воздухововлекающий компонент, либо использование особо интенсивных способов уплотнения бетонной смеси, например прессования или роликового проката. В результате достигается высокая плотность и прочность бетона При применении суперпластификаторов прямолинейная зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения сохраняется до Ц/В = 4 и определять В/Ц высокопрочного бетона можно по формуле.

Существенное значение для технологии бетона имеет тот факт, что при низких В/Ц нарушается закон постоянства водопотребности бетонной смеси, т. е. при увеличении расхода цемента свыше 400 кг/м3 приходится для получения равноподвижных смесей увеличивать одновременно и рас ход воды, чтобы компенсировать резкое повышение вязкости цементного теста. Соответственно возрастает расход цемента, что приводит к ухудшению структуры бетона, увеличению тепловыделения и усадки, к росту вредных внутренних напряжений и деструктивных явлений. В результате снижается эффективность использования цемента.

Для гарантированного получения плотной и прочной структуры расход цемента в высокопрочном бетоне ограничивают: для сборных железобетонных изделий малых и средних размеров максимально допустимый расход цемента 550 кг/м3, для изделий большой массивности — 450 кг/м3. В высокопрочных бетонах следует особо уделять внимание снижению расхода цемента, так как при прочих равных условиях это способствует получению более плотной и менее дефектной структуры бетона и повышению его прочности. Для снижения расхода цемента используют 1) применение более высокопрочных цементов, повышение их активности механическим или химическим путем (домол с добавкой 2 . 3 % гипса или с комплексной добавкой на основе суперпластификаторов по удельной поверхности 4000 . 5000 см2, ак- тивациг в специальных установках, введение крентов); 2) применение специально подобранной смеси заполнителей с минимальной пустотностью и водопотребностыо; 3) введение в бетонную смесь суперпластификаторов и комплексных добавок; I) назначение класса бетона, если это возможно, по его прочности в большем возрасте, чем 28 сут.

Введение суперпластификаторов особенно эффективно снижает расходы цемента, так как этому способствуют не только резкое ювышенцр подвижности и улучшение уплотняемости бетонной смеси, но и тот факт, что в этом случае постоянство водопотребности сохраняется при высоких расходах цемента (до 550 кг/м3), г. е. в этом случае не требуется дополнительного расхода цедента для компенсации повышенной вязкости бетонной смеси. В результате повышается эффективность использования цемента а высокопрочных бетонах.

Наилучшими условиями для твердения высокопрочного бетона являются нормальные (температура 20 . 25°С, влажность 100%). С повышением температуры и особенно при тепловой обработке в твердеющем бетоне возникают градиенты температуры и влажности, приводящие к миграции влаги, к температурно-влажностным деформациям и неравномерной усадке цементного камня. В результате увеличиваются деструктивные явления, поэтому при применении для ускорения твердения высокопрочного бетона тепловой обработки необходимо применять более длительную предварительную выдержку, очень мягкие режимы : постепенным подъемом и спуском температуры, снижать температуру прогрева до 50 . 60°С, обеспечивать высокую влажность среды. Не следует назначать слишком длительных режимов прогрева, ограничивая его продолжительность моментом, когда прочность бетона достигнет 50 . 70 % его класса. В этом случае высокопрочные бетоны удовлетворительно твердеют в дальнейшем. Оптимальные режимы прогрева назначают по результатам предварительных опытов.

При соблюдении рассмотренных условий прочность бетона может превысить марку цемента в 1,5 . 1,7 раза. Применение высокопрочного бетона позволяет сократить массу и материалоемкость железобетонных изделий.

Добавить комментарий