Технология современного бетона. Современный бетон


Технология современного бетона

 

В настоящее время наблюдается тенденция оживления строительной деятельности в регионах России. Эффективное функционирование предприятий стройиндустрии во многом зависит от технического уровня производства, процесса обновления основных производственных фондов и, как следствие, от возможности создания конкурентоспособной продукции на рынке строительных материалов. Появляется необходимость в реконструкции существующих производств сборного железобетона и строительства новых заводов товарного бетона. Современная бетонная технология в сильной степени ориентирована на монолитное домостроение, которое развивается стремительными темпами. В связи с развитием монолитного строительства и повышением требований к качеству товарного бетона появилась необходимость новых технологических решений. От того, как будет оснащена бетоносмесительная установка, зависят конкурентные преимущества производителя бетона, его устойчивая позиция на рынке и, следовательно, выбор заказчика в его пользу. Какой же бетон требуется рынку? Во-первых — качественный, во-вторых —относительно дешевый, в-третьих — сохраняющий свои свойства при перевозке. В настоящее время в проектах зданий и сооружений из монолитного бетона, при строительстве высотных зданий все чаще применяют бетоны высокого класса, до В45-В60, для которых помимо прочности необходимо обеспечить и другие параметры, в том числе: - морозостойкость, водонепроницаемость; - сохраняемость требуемой бетонной подвижности во время транспортирования и укладки; - обеспечение набора необходимой прочности при зимнем бетонировании; - регулирование температуры твердения бетона.

Перечисленные свойства бетона, связанные с современной технологией бетонных работ, не могут быть достигнуты без бетонных добавок, а многие строительные задачи могут решаться только при их использовании. Одной из проблем, с которой столкнулись строители при переходе на монолитное домостроение, стала проблема доставки бетона от изготовителя до потребителя с сохранением необходимых свойств. Сегодня транспортирование бетона производится автобетоносмесителем, обеспечивающим постоянное перемешивание. Повышение сохраняемости смеси достигается использованием химических добавок-модификаторов с применением технологии их введения на БСУ. При выборе поставщика бетона заказчик обращает внимание на его способность управлять свойствами бетона. К примеру, при укладке бетона бетононасосом на требуемую высоту должна сохраняться подвижность смеси. Не менее важно для заказчика, чтобы через сутки-двое после того, как бетон уложен, уже можно было снимать опалубку. Если же бетон твердеет медленно, то количество используемой опалубки приходится увеличивать пропорционально удлинению времени твердения бетона, что значительно удорожает строительство. То есть бетон должен успевать набрать необходимый уровень прочности за относительно короткое время. Чтобы решить задачи, поставленные перед производителем бетона современной технологией, необходимо использование бетонных добавок. В зависимости от вида используемой добавки могут целенаправленно изменяться как свойства бетонной смеси, например характеристика схватывания и удобоукладываемость, так и свойства застывшего бетона, например прочность и долговечность. Применение добавок позволяет существенно (до 15%) экономить цемент — самый дорогостоящий компонент бетонной смеси. Кроме уже перечисленных проблем добавки позволяют решать еще целый ряд вопросов, часто возникающих у строителей. Например, проблему зимнего строительства можно решить применением специальных противоморозных добавок. Управление свойствами бетона с помощью добавок-модификаторов — довольно сложная задача, которая сегодня может решаться только квалифицированными технологами предприятий-производителей. Современная технология бетона налагает определенные требования к составу оборудования (3–4 линии дозирования и хранения добавок), точности систем дозирования и автоматизации технологических процессов. Причем автоматизированное управление технологическим процессом приготовления бетона играет доминирующую роль при регулировании свойств бетонной смеси. Не случайно серьезные заказчики отдают предпочтение тем бетоносмесительным установкам (БСУ), технологический процесс на которых автоматизирован. Действительно, вручную невозможно синхронное управление тремя-четырьмя линиями добавок при точности дозирования не хуже 2%. Кроме того, если добавка, которую в соответствии с технологией нужно ввести в бетон, составляет по объему менее 2%, то перемешать ее однородно в смесителе невозможно. Поэтому для таких добавок в технологическом оборудовании должно быть предусмотрено предварительное перемешивание в реальном времени приготовления смеси, т. е. введение добавки в воду, если они водорастворимые, или в песок, если это, например, красящий пигмент. Качество перемешивания смеси в смесителе является определяющим фактором, влияющим на однородность смеси. Повышение однородности смеси существенно (до 10%) увеличивает прочность бетона. Для этого применяют современные смесители с активаторами — планетарные и двухвальные. В отечественных смесителях можно улучшить качество перемешивания небольшими конструктивными изменениями и технологическими приемами. Так, применяемая в отечественной практике разовая либо струйная подача воды в смеситель — одна из основных причин снижения однородности бетонной смеси. Поэтому подача воды под давлением в процессе перемешивания смеси из многих точек по периметру смесителя и увеличение времени подачи позволяют равномерно ввести в воду бетонную смесь. От того, в какой последовательности и по какой схеме загружаются составляющие бетонной смеси в смеситель, также зависит и однородность перемешивания, и возможность экономии цемента. Очевидно, что реализация этого технологического приема существенно зависит от степени автоматизации технологического процесса, характеристик смесителя, жесткости бетонной смеси, вида заполнителей и цемента. Поэтому технологу БСУ целесо-образно оценить влияние этого фактора на гомогенность смесей, время перемешивания и включить оптимальную схему последовательности загрузки смесителя в алгоритм работы линии. Есть еще одна особенность современной отечественной технологии. За рубежом в технологическом процессе, как правило, используются только мытые, сухие, фракционированные заполнители. В отечественной практике подготовка заполнителей обычно не проводится, так как практически невозможно получить заполнители требуемого качества с карьера. Если сегодня лаборатория завода на входном контроле выполнит требования ГОСТа по заполнителям, то завод останется без материалов. Переход карьеров в руки множества мелких собственников, не имеющих возможности создания там обогатительной фабрики, приводит к выпуску сырья низкого качества, не отвечающего НТД. Оптимальным путем получения надежных параметров запроектированного бетона является применение узлов стабилизации зернового состава непосредственно на БСУ. В состав обязательного технологического оборудования БСУ должен быть включен узел рассева щебня по фракциям и узел рассева песка (пескосеялка), так как в основном на БСУ используется речной или карьерный песок, не подвергавшийся переработке. При некачественных заполнителях приходится платить повышенным расходом цемента (10–20%) за нестабильность технологического процесса, вызванную изменением гранулометрического состава и загрязненностью заполнителей от замеса к замесу. БСУ должен включать 3–4 бункера для разных фракций щебня, 2 бункера песка и автоматизированную дозировку отдельных фракций, что позволяет получать качественные бетонные смеси. Без дополнительных процессов по подготовке заполнителей даже на самом лучшем бетоносмесительном комплексе с импортным смесителем-активатором не удастся достичь качества бетона, получаемого на подготовленных заполнителях. Включение в технологию этапа подготовки заполнителей, автоматизация технологического процесса с алгоритмами обратной связи и оптимальных схем введения цемента, заполнителей, воды и химдобавок позволят получить качество бетонных смесей, производимых на лучших зарубежных бетоносмесительных комплексах.

Наименование издания: Журнал "Строй-профиль"

Автор: А.Г. Бублиевский

vogean.com

Технология современного бетона

 

В настоящее время наблюдается тенденция оживления строительной деятельности в регионах России. Эффективное функционирование предприятий стройиндустрии во многом зависит от технического уровня производства, процесса обновления основных производственных фондов и, как следствие, от возможности создания конкурентоспособной продукции на рынке строительных материалов. Появляется необходимость в реконструкции существующих производств сборного железобетона и строительства новых заводов товарного бетона. Современная бетонная технология в сильной степени ориентирована на монолитное домостроение, которое развивается стремительными темпами. В связи с развитием монолитного строительства и повышением требований к качеству товарного бетона появилась необходимость новых технологических решений. От того, как будет оснащена бетоносмесительная установка, зависят конкурентные преимущества производителя бетона, его устойчивая позиция на рынке и, следовательно, выбор заказчика в его пользу. Какой же бетон требуется рынку? Во-первых — качественный, во-вторых —относительно дешевый, в-третьих — сохраняющий свои свойства при перевозке. В настоящее время в проектах зданий и сооружений из монолитного бетона, при строительстве высотных зданий все чаще применяют бетоны высокого класса, до В45-В60, для которых помимо прочности необходимо обеспечить и другие параметры, в том числе: - морозостойкость, водонепроницаемость; - сохраняемость требуемой бетонной подвижности во время транспортирования и укладки; - обеспечение набора необходимой прочности при зимнем бетонировании; - регулирование температуры твердения бетона.

Перечисленные свойства бетона, связанные с современной технологией бетонных работ, не могут быть достигнуты без бетонных добавок, а многие строительные задачи могут решаться только при их использовании. Одной из проблем, с которой столкнулись строители при переходе на монолитное домостроение, стала проблема доставки бетона от изготовителя до потребителя с сохранением необходимых свойств. Сегодня транспортирование бетона производится автобетоносмесителем, обеспечивающим постоянное перемешивание. Повышение сохраняемости смеси достигается использованием химических добавок-модификаторов с применением технологии их введения на БСУ. При выборе поставщика бетона заказчик обращает внимание на его способность управлять свойствами бетона. К примеру, при укладке бетона бетононасосом на требуемую высоту должна сохраняться подвижность смеси. Не менее важно для заказчика, чтобы через сутки-двое после того, как бетон уложен, уже можно было снимать опалубку. Если же бетон твердеет медленно, то количество используемой опалубки приходится увеличивать пропорционально удлинению времени твердения бетона, что значительно удорожает строительство. То есть бетон должен успевать набрать необходимый уровень прочности за относительно короткое время. Чтобы решить задачи, поставленные перед производителем бетона современной технологией, необходимо использование бетонных добавок. В зависимости от вида используемой добавки могут целенаправленно изменяться как свойства бетонной смеси, например характеристика схватывания и удобоукладываемость, так и свойства застывшего бетона, например прочность и долговечность. Применение добавок позволяет существенно (до 15%) экономить цемент — самый дорогостоящий компонент бетонной смеси. Кроме уже перечисленных проблем добавки позволяют решать еще целый ряд вопросов, часто возникающих у строителей. Например, проблему зимнего строительства можно решить применением специальных противоморозных добавок. Управление свойствами бетона с помощью добавок-модификаторов — довольно сложная задача, которая сегодня может решаться только квалифицированными технологами предприятий-производителей. Современная технология бетона налагает определенные требования к составу оборудования (3–4 линии дозирования и хранения добавок), точности систем дозирования и автоматизации технологических процессов. Причем автоматизированное управление технологическим процессом приготовления бетона играет доминирующую роль при регулировании свойств бетонной смеси. Не случайно серьезные заказчики отдают предпочтение тем бетоносмесительным установкам (БСУ), технологический процесс на которых автоматизирован. Действительно, вручную невозможно синхронное управление тремя-четырьмя линиями добавок при точности дозирования не хуже 2%. Кроме того, если добавка, которую в соответствии с технологией нужно ввести в бетон, составляет по объему менее 2%, то перемешать ее однородно в смесителе невозможно. Поэтому для таких добавок в технологическом оборудовании должно быть предусмотрено предварительное перемешивание в реальном времени приготовления смеси, т. е. введение добавки в воду, если они водорастворимые, или в песок, если это, например, красящий пигмент. Качество перемешивания смеси в смесителе является определяющим фактором, влияющим на однородность смеси. Повышение однородности смеси существенно (до 10%) увеличивает прочность бетона. Для этого применяют современные смесители с активаторами — планетарные и двухвальные. В отечественных смесителях можно улучшить качество перемешивания небольшими конструктивными изменениями и технологическими приемами. Так, применяемая в отечественной практике разовая либо струйная подача воды в смеситель — одна из основных причин снижения однородности бетонной смеси. Поэтому подача воды под давлением в процессе перемешивания смеси из многих точек по периметру смесителя и увеличение времени подачи позволяют равномерно ввести в воду бетонную смесь. От того, в какой последовательности и по какой схеме загружаются составляющие бетонной смеси в смеситель, также зависит и однородность перемешивания, и возможность экономии цемента. Очевидно, что реализация этого технологического приема существенно зависит от степени автоматизации технологического процесса, характеристик смесителя, жесткости бетонной смеси, вида заполнителей и цемента. Поэтому технологу БСУ целесо-образно оценить влияние этого фактора на гомогенность смесей, время перемешивания и включить оптимальную схему последовательности загрузки смесителя в алгоритм работы линии. Есть еще одна особенность современной отечественной технологии. За рубежом в технологическом процессе, как правило, используются только мытые, сухие, фракционированные заполнители. В отечественной практике подготовка заполнителей обычно не проводится, так как практически невозможно получить заполнители требуемого качества с карьера. Если сегодня лаборатория завода на входном контроле выполнит требования ГОСТа по заполнителям, то завод останется без материалов. Переход карьеров в руки множества мелких собственников, не имеющих возможности создания там обогатительной фабрики, приводит к выпуску сырья низкого качества, не отвечающего НТД. Оптимальным путем получения надежных параметров запроектированного бетона является применение узлов стабилизации зернового состава непосредственно на БСУ. В состав обязательного технологического оборудования БСУ должен быть включен узел рассева щебня по фракциям и узел рассева песка (пескосеялка), так как в основном на БСУ используется речной или карьерный песок, не подвергавшийся переработке. При некачественных заполнителях приходится платить повышенным расходом цемента (10–20%) за нестабильность технологического процесса, вызванную изменением гранулометрического состава и загрязненностью заполнителей от замеса к замесу. БСУ должен включать 3–4 бункера для разных фракций щебня, 2 бункера песка и автоматизированную дозировку отдельных фракций, что позволяет получать качественные бетонные смеси. Без дополнительных процессов по подготовке заполнителей даже на самом лучшем бетоносмесительном комплексе с импортным смесителем-активатором не удастся достичь качества бетона, получаемого на подготовленных заполнителях. Включение в технологию этапа подготовки заполнителей, автоматизация технологического процесса с алгоритмами обратной связи и оптимальных схем введения цемента, заполнителей, воды и химдобавок позволят получить качество бетонных смесей, производимых на лучших зарубежных бетоносмесительных комплексах.

Наименование издания: Журнал "Строй-профиль"

Автор: А.Г. Бублиевский

www.vogean.com

СОВРЕМЕННЫЕ БЕТОНЫ

Одна из актуальнейших проблем современного бетоноведения - применение и совершенствование нового поколения бетонов, получивших в мировом научном сообществе название "High Performance Concrete". 

Появление таких бетонов открыло новую эру в строительстве. Их уникальные свойства: высокая прочность и коррозионная стойкость, водонепроницаемость и морозостойкость, регулируемая деформативность - позволили реализовать такие строительные проекты, о которых еще сравнительно недавно трудно было даже мечтать. Достаточно упомянуть мост через пролив Акаси в Японии с центральным пролетом в 1990 м, туннель под Ла-Маншем, 125-этажный небоскреб высотой 610 м в Чикаго и т. п.  

Высококачественные бетоны обеспечивают высокие гарантированные параметры эксплуатационной надежности зданий и сооружений в условиях сложных воздействий окружающей среды и нагрузок, значительно сокращают сроки строительства и уменьшают инвестиционные риски. Все это крайне важно для страховых компаний и других финансовых участников, вовлеченных в процесс современного строительства. 

Широкая номенклатура созданных учеными и специалистами эффективных материалов и выявленных технологических приемов позволили в 80-90-х годах с использованием опытных, опытно-промышленных установок и стендов, а также в условиях промышленного производства отработать принципиально новые эффективные технологические схемы получения новых видов бетонов с широким диапазоном эксплуатационных характеристик за счет варьирования в широких пределах вида сырьевых материалов (вяжущих и заполнителей), разновидностей, способа и стадии введения химических модификаторов и активных минеральных добавок, оптимизации состава многокомпонентного бетона и целенаправленного управления технологией. 

В российском бетоноведении под высококачественными бетонами понимают легко укладываемые бетоны на гидравлических вяжущих, сочетающие высокие показатели прочностных свойств (классы по прочности на сжатие от В 40 и выше до В 90, что соответствует маркам по прочности М600-М1200 и более) и темпов твердения (прочность в возрасте суток естественного твердения не менее 25-30 МПа) с требуемыми показателями строительно-технических свойств, в том числе: 

·          - водонепроницаемость W 12 и выше; 

·          - морозостойкость F 400 и выше; 

·          - истираемость не более 0,3-0,4 г/см2; 

·          - водопоглощение 1-2,5 мас %; 

·          - высокая сопротивляемость проникновению хлоридов; 

·          - высокая газонепроницаемость; 

·          - регулируемые показатели деформативности (в том числе компенсация усадки бетона в возрасте 14-28 сут естественного твердения).  

Впервые в отечественной практике строительства были получены и применены высокопрочные и быстротвердеющие бетоны с прочностью на сжатие до 200 МПа, сочетающие высокие показатели морозостойкости (F 1000 и выше) и водонепроницаемости (W 20 и более) со стабильностью объема и повышенной стойкостью к различным агрессивным воздействиям и высокими декоративными свойствами. Разрабатывались данные бетоны специалистами НИИЖБа совместно с привлеченными организациями. 

В 1985-1998 гг. разработаны: 

- теоретические основы получения эффективных высококачественных бетонов различного назначения и повышения эксплуатационной надежности путем управляемого структурообразования на всех этапах производства за счет использования композиционных вяжущих веществ, применения комплексных химических модификаторов и активных минеральных компонентов; 

- полифункциональные химические модификаторы бетона различного назначения (суперпластификаторы, пластификаторы, регуляторы твердения и структуры бетона и др.), оптимизированы составы и условия их применения в зависимости от требуемого технического эффекта и способа введения, в том числе при приготовлении бетонных смесей или на стадии получения композиционных вяжущих; 

- составы, технология применения широкой гаммы активных минеральных компонентов, в том числе конденсированного микрокремнезема и расширяющих добавок, используемых как при приготовлении бетонных смесей, так и при получении композиционных вяжущих и предназначенных для снижения расхода клинкерного компонента, повышения прочностных характеристик и коррозионной стойкости бетонов, повышения их водостойкости и трещиностойкости, компенсации усадочных деформаций и регулирования процессов структурообразования; 

- составы и технология получения композиционных вяжущих, предусматривающая механохимическую активацию компонентов в присутствии полифункциональных модификаторов и минеральных добавок с целью придания цементному камню специальных свойств: высокой прочности (от 60 до 120 МПа), ускоренных темпов твердения, высоких показателей по морозостойкости, сульфатостойкости, отсутствия деформаций усадки и др. 

Впечатляет перечень объектов, на которых были применены высококачественные бетоны. Так, например, созданы промышленные образцы технологических комплексов, осуществлено опытное и опытно-промышленное внедрение, а также промышленное освоение различных видов бетонов, в том числе при изготовлении мостовых строений и монолитных конструкций транспортных сооружений из бетонов с повышенными эксплуатационными характеристиками (Московская кольцевая автодорога, транспортный туннель на Кутузовском проспекте, шумозащитные стены автострад и др.), в строительстве торгового комплекса "Смоленский Пассаж", современных офисных зданий (СДМ-Банк), жилых комплексов в Кунцево и Митино, при возведении памятника Петру I (фундаментная плита) и воссоздании горельефов Храма Христа Спасителя из архитектурного бетона, декоративных плитных изделий из высокопрочных бетонов, при производстве сборных железобетонных конструкций специальной и общестроительной номенклатуры по беспропарочной технологии с использованием композиционных вяжущих на заводе ЖБИ-100 (г. Иваново) и промышленном комбинате № 81 (г. Самара), при изготовлении объемно-каркасных модулей для многоэтажных зданий из бетонов с комплексными модификаторами на промышленном комбинате № 55 (Московская обл.). Высококачественные бетоны широко применяются при строительстве монолитных и сборно-монолитных специальных сооружений, покрытий аэродромов, взлетно-посадочных полос, монолитных конструкций стартовых комплексов для космических систем и других специальных объектов. 

Следует подчеркнуть, что разработанная технология позволяет быстро осуществить диверсификацию производства и перейти на выпуск социально значимой продукции, что позволит обеспечить безопасность зданий и сооружений, повысить их архитектурную выразительность. 

За 1985-1998 гг. в строительстве различных гражданских объектов и специальных сооружений с использованием новых бетонов изготовлено и применено более 1 млн м2 железобетонных конструкций и монолитного железобетона.  

Экономический эффект разработки ученых определяется снижением материалоемкости, уменьшением энерго- и трудозатрат и применением техногенных отходов, значительным увеличением долговечности, и, как следствие, увеличением срока межремонтной эксплуатации и снижением эксплуатационных расходов, связанных с функционированием зданий и сооружений и с проведением ремонтных работ, что стало возможным благодаря обеспечению высоких, ранее недостижимых показателей эксплуатационной надежности бетона. 

Представляется, что начатый рядом российских организаций комплекс работ имеет хорошую ближайшую перспективу. Развитие транспортного строительства, освоение новых месторождений нефти и газа, в том числе на морских шельфах в условиях воздействия соленых вод, волновых и ветровых нагрузок, увеличение объемов использования подземных пространств и строительство подземных "мини-городов", архитектурный железобетон - вот неполный, но весьма характерный перечень рациональных областей применения новых бетонов. 

Л.Ю. Латышева, С.В. Смирнов 

stroialfa.narod.ru


Смотрите также