Определение и краткая история высокопрочного бетона. Высокопрочный бетон состав


Состав смеси высокопрочного бетона

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения высокопрочного бетона и может найти применение в промышленности строительных материалов. Состав сырьевой смеси для получения высокопрочного бетона, содержащий портландцемент, заполнитель, кремнеземсодержащий компонент, гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира и воду, в качестве заполнителя содержит смесь фракций кварцевого песка с размерами частиц от 0,1 до 0,4 мм и 0,4÷1,2 мм, в качестве кремнеземсодержащего компонента - микрокремнезем, состав дополнительно содержит диабазовую муку и дисперсно-армирующий компонент при следующем соотношении компонентов , мас. %: портландцемент 29-33, кварцевый песок фр. 0,4÷1,2 мм 30÷33, кварцевый песок фр. 0,1÷0,4 мм 8÷10, микрокремнезем 8÷10, микронаполнитель 8÷10, дисперсно-армирующий компонент 1,5, пластификатор 1,5÷2, вода 5,5-6,0. Технический результат - повышение прочности, водонепроницаемости и морозостойкости бетона. 3 табл.

 

Изобретение относится к области промышленности строительных материалов, а именно к производству смеси высокопрочного бетона, и может найти применение при возведении и капитальном ремонте различных ответственных конструкций гидротехнических сооружений.

Техническим результатом изобретения является получение особо прочного бетона с высокими физико-механическими свойствами.

Известен состав мелкозернистого с высокой прочностью бетона, содержащего портландцемент, мелкий и крупный заполнитель, кремнеземистый компонент и воду, у которого повышение его плотности и прочности обеспечивается введением в состав смеси пеногасителя гиперпластификатора [патент РФ 2358938]. Недостатком данного технического решения является недостаточно высокая прочность бетона в виду того, что пеногаситель не только снижает воздухововлечение и повышает плотность бетона, но так как он обладает и гидрофобными свойствами, то снижает еще и прочность бетона.

Более близким техническим решением является состав смеси особо прочного бетона, содержащего портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, добавку и воду, где кремнеземсодержащий компонент, представленный золем h5SiO4 с плотностью ρ=1,014 г/см3, характеризуется значением pH=4±0,5 и добавка представлена поликарбоксилатным полимером с плотностью ρ=1,012 г/см3 и pH=6±0,5 [патент РФ 2515665]. Недостатком данного технического решения является невозможность регулирования размера частиц золя в широких пределах. Также золь кремневой кислоты необходимо концентрировать, в результате чего производительность процесса в целом не достаточно высокая.

Техническим результатом изобретения является получение особо прочного бетона с высокими физико-техническими свойствами.

Решение технической задачи достигается тем, что высокая прочность бетона обеспечивается специально подобранным соотношением между компонентами, определенным порядком введения компонентов, получением достаточно пластичной смеси при В/Ц=0,24÷0,28 и уплотнением бетона путем вакуумирования на небольших оборотах рабочего органа.

Состав бетонной смеси для получения высокопрочного бетона включает портландцемент, заполнитель, минеральный микронаполнитель, микрокремнезем, дисперсно-армирующий компонент, гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира и воду, при этом в качестве заполнителя используют смесь фракций кварцевого песка с размерами частиц от 0,1 до 0,4 мм и 0,4÷1,2 мм, в качестве минерального микронаполнителя - диабазовую муку, в качестве дисперсно-армирующего компонента - фибру стальную или базальтовое волокно, бетонная смесь содержит компоненты в соотношении, мас. %:

портландцемент 29÷33
кварцевый песок, фр. 0,4÷1,2 мм 30÷33
кварцевый песок, фр. 0,1÷0,4 мм 8÷10
микрокремнезем 8÷10
диабазовая мука 8÷10
дисперсноармирующий компонент 1,5
гиперпластификатор 1,5÷2
вода 5,5÷6

В бетоносмеситель компоненты смеси загружаются в следующем порядке:

- вода,

- гиперпластификатор,

- фибра стальная или базальтовое волокно,

- портландцемент,

- кварцевый песок, фр. 0,1÷0,4 мм,

- микрокремнезем,

- диабазовая мука,

- кварцевый песок, фр. 0,4÷1,2 мм.

После загрузки в определенном порядке смесь сначала в течение 5÷15 мин перемешивается в смесителе со скоростью вращения рабочего органа до 900 об/мин, а затем вакуумируется при давлении 0,1÷0,3 атм.

С целью достижения высоких физико-механических показателей бетонной смеси уложенный материал подвергают вакуумированию. Для проведения вакуумирования между опалубкой и бетоном устраивают тонкую воздушную полость, в которой при помощи вакуум-насоса создают вакуум. Полость создают прокладкой двух слоев металлической тканой и плетеной сеток, прикрепляемых на внутренней поверхности опалубки.

Чтобы предотвратить унос из бетонной смеси цементных частиц, всю поверхность сетки, обращенную к бетону, покрывают фильтрующей тканью.

Удаленные из бетонной смеси вода и воздух поступают через отверстие в центре вакуумполости в трехходовой кран, далее - в гибкий всасывающий рукав, соединенный с коллектором, затем - в водосборники.

Продолжительность вакуумирования зависит от степени разрежения в вакуумполости, состава, плотности и подвижности бетонной смеси, толщины вакуумированной конструкции. Так, для бетона класса В15 с подвижностью 4-6 см при разрежении 70 кПа, температуре смеси 20°C продолжительность вакуумирования слоев толщиной 10, 20 и 30 см соответственно составляет 10, 25 и 55 мин.

Результаты испытаний формовочной смеси и образцов, изготовленных по разработанной рецептуре и выпиленных из конструкции, приведенные в таблицах 2 и 3, показывают, что поставленная техническая задача получения особо прочного бетона с высокими физико-механическими свойствами решена.

Состав бетонной смеси для получения высокопрочного бетона, содержащий портландцемент, заполнитель, кремнеземсодержащий компонент, гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира и воду, отличающийся тем, что в качестве заполнителя используют смесь фракций кварцевого песка с размерами частиц от 0,1 до 0,4 мм и 0,4÷1,2 мм, в качестве кремнеземсодержащего компонента - микрокремнезем, состав дополнительно содержит диабазовую муку и дисперсно-армирующий компонент, а бетонная смесь содержит компоненты в соотношении, мас. %:

портландцемент 29÷33
кварцевый песок, фр. 0,4÷1,2 мм 30÷33
кварцевый песок, фр. 0,1÷0,4 мм 8÷10
микрокремнезем 8÷10
диабазовая мука 8÷10
дисперсно-армирующий компонент 1,5
гиперпластификатор 1,5÷2
вода 5,5÷6

www.findpatent.ru

Основные принципы создания высокопрочных и особо высокопрочных бетонов

Значениетерминов «высокопрочный», «особо высокопрочный», «суперпрочный» бетон постоянноменялось. В практике строительства зданий и сооружений из железобетона в Россиимаксимальная прочность использованного высокопрочного бетона, по нашим данным,не превышала марки М1000.

Впрактике строительства из железобетона в США, Японии, Канады, Норвегии,Германии используются бетоны с прочностью 120–140 МПа. В лабораториях этихстран разработаны щебеночные и бесщебеночные тонкозернистыереакционно-порошковые бетоны из самоуплотняющихся смесей с прочностью 150–250МПа. Перспективы использования таких бетонов с чрезвычайно высокой прочностьюна растяжение и трещиностойкостью, которая обеспечиваются во всем объемеконструкций за счет использования тонкой и короткой арматуры (геометрическийфактор L/d = 30–60), будут постояннорасширяться. Хотя стоимость таких бетонов в 1,5–1,8 раза выше бетонов классовВ30–50, однако снижение объема бетона в конструкциях в 4–6 раз позволяетэкономить расход всех составляющих бетона в 2–3 раза.

Помимоэтого, во столько же раз снижаются транспортные расходы, значительно снижаетсямасса зданий и сооружений.

ВРоссии особо высокопрочные бетоны пока не востребованы. Нет условий для их полученияхотя есть высокопрочные горные породы, микрокремнезем и эффективныеотечественные и зарубежные супер- и гиперпластификаторы. Горнодобывающаяпромышленность не поставляет мытые высокопрочные заполнители фракции 3–10 или 3–12мм и обогащенные пески. Не освоено производство каменной муки с удельнойповерхностью 300–350 м2/кг. Бетоносмесительные цеха не имеютдостаточного количества расходных бункеров и не оборудованы высокоскоростнымисмесительными агрегатами.

Втеории отсутствует принципы подбора самоуплотняющихся бетонных смесей сраплывом конуса 55–60 см для получения особо высокопрочных фибробетонов. Неизучены необходимые реотехнологические свойства бетонных смесей.

Предложеннаяранее [2, 3] классификация реологических матриц для высокоподвижных и литых бетонныхсмесей, отличающихся различными масштабными уровнями и обеспечивающихминимальное предельное напряжение сдвига, позволяет сформулировать основныепринципы создания высокопрочных (ВПБ) и особо высокопрочных (ОВПБ) бетонов ссупер- и гиперпластификаторами, с каменной мукой и реакционноактивнымидобавками. Оптимальное соотношение компонентов в реологических матрицахбетонных смесей для бетонов общего назначения с каменной мукой с небольшими расходамипортландцемента также приводит к существенному повышению прочности [4].

Введение в бетонную смесь супер- игиперпластификаторов и реакционноактивных пуццолановых добавок микрокремнезема(МК) и микрометакаолина (ММК) — условие необходимое, но недостаточное длясоздания ВПБ и ОВПБ с прочностью 150–200 МПа. Используя суперразжижители вбетонах традиционных составов, обеспечивающих заполнение каркаса бетонамаксимальным количеством щебня, можно увеличить прочность бетона в «тощих»составах на 10–15 %, а в «жирных» — на 25–40 %. Добавляя МК или ММК, можносвязать до 20 % гидролизной извести из алита и белита и повысить прочностьбетона на 20–50 %. В итоге общее увеличение прочности может быть полуторо-двукратным.Используя для бетона М500 экономичный состав с соотношением компонентов Ц:П:Щ =1:1,5:2 при расходе цемента 500 кг с маркой его М550, можно при В/Ц=0,38 получить маркубетона 500. При введении суперпластификатора и снижении расхода воды до 20–25 %можно повысить прочность до 65–75 МПа. При введении МК в количестве 15–20% отмассы портландцемента можно из самоуплотняющихся бетонных смесей достигнутьпрочности бетона 80–100 МПа. Такое значение прочности является предельным длятрадиционных составов бетона. При этом концентрация твердой фазы, вычисляемаякак отношение суммы объемов цемента, песка и щебня к 1 м3 бетона, будеточень высокой и составит 85–89 % при водотвердом отношении бетонной смеси 0,072–0,090.

В статье[5] приводятся результаты испытания высокопрочного бетона, изготовленного сиспользованием ВНВ-100 активностью 92 МПа, мытого гранитного щебня, крупного пескаи МК. Бетон имел к 28 сут. нормального твердения прочность при сжатии всего 86МПа. Это является доказательством того, что дальнейшее повышение прочностиневозможно без кардинального изменения состава и топологической структурыбетона. Новая рецептура и структура высокопрочных бетонов должна увеличить объемреологической водно-дисперсной матрицы (Vдп) первого рода, состоящей из цемента,добавки МК и воды. Эта более объемная матрица должна обеспечить свободноеперемещение частиц песка в водно-дисперсной системе.

Повышениекоэффициента раздвижки зерен песка можно осуществить за счет добавления воды.Но это приводит к расслаиванию бетонной смеси и снижению прочности бетона.

Вбетонах нового поколения объем реологической матрицы необходимо увеличиватьдобавлением к цементу не только МК, но и дисперсных частиц каменной муки микрометрическогомасштабного уровня. При этом замена цемента каменной мукой, как правило, не всостоянии значительно увеличить объем дисперсной реологической матрицы, если истиннаяплотность горной породы незначительно уступает плотности портландцемента. Объемдисперсной матрицы может быть еще меньше, если замещающая некоторую долюцемента каменная мука, будучи более реологически активной в суспензии ссуперпластификатором, чем цементная суспензия, снизит количество воды. В этомслучае мука, обеспечивая более высокую гравитационную растекаемость приминимуме содержания воды, чем цементная суспензия, еще более понизит содержаниеводно-дисперсной системы за счет сокращения объема воды. При значительномдобавлении к цементу мука позволит существенно увеличить объем водно-дисперснойматрицы с высоким водоредуцирующим индексом (ВИ). ВИ большинствапортландцементов в суспензиях составляет 1,6–2,0 и редко выше. Некоторые видыкарбонатных и силицитовых каменных пород имеют ВИ = 2–4, а отдельные оксиды — до4–6. Смеси цемента с некоторыми видами каменной муки обладают синергетическим действием(соразжижением), и их суспензии обеспечивают реологический индекс 2–3, то есть двух-трехкратноеуменьшение количества воды при сохранении текучести с предельным напряжениемсдвига 5–10 Па.

Второйважный для обеспечения «высокой» реологии бетонных смесей для высокопрочных бетоновфактор — увеличение подвижности за счет увеличения объема цементно-водно-песчанойреологической матрицы второго уровня. Онадолжна обеспечить свободное перемещение зерен щебня в цементно-песчаной(растворной) смеси, то есть необходима существенная раздвижка зерен щебня.

Прирасчете состава бетона по методу абсолютных объемов достижение рациональнойреологии обеспечивается увеличением прослойки цементного теста между частицамипеска и прослойки цементно-песчаного раствора между зернами щебня. В формулахрасчета состава бетона это учитывается коэффициентом раздвижки зерен щебня ,который варьирует от 1,1 до 1,5. Сделать коэффициент раздвижки выше 1,5 можноза счет увеличения доли песка или объема цементного теста. В первом случаебетон становится «запесоченным», с пониженной прочностью. Во втором — бетонстановится более дорогим из-за значительного снижения доли щебня, увеличениясодержания цемента.

Длявысокопрочных бетонов повышение количества цемента на 10–20 % свыше 500 кг/м3является неизбежным. Соответственно, необходимо увеличить долю каменной муки, атакже МК или ММК, чтобы уменьшить содержание щебня и песка.

Такимобразом, топологическая структура высокопрочных и особо высокопрочных бетоновпринципиально должна отличаться от структуры бетонов общего назначения марок300–600, имеющих компактную упаковку зерен песка в цементом тесте и зерен щебняв цементно-песчаном растворе. В этой структуре принцип непрерывнойгранулометрии щебня, «незыблемый» для традиционных бетонов, не является обязательным.Иными словами, бетон должен быть с «плавающей» структурой песка и щебня, тоесть малопесчаным и малощебеночным.

Введем в качестве критериальных параметров такойструктуры критерий избытка абсолютного объемовреологической дисперсной матрицы над абсолютным объемомпеска и критерий избытка объема реологической цементно-дисперсно-песчанойматрицы над объемом щебня:

, (1)

, (2)

где— абсолютные объемы цемента,каменной муки, МК, песка, щебня и воды соответственно.

Объемыкомпонентов на 1 м3в рецептуре обычных и высокопрочных бетонов представлены на рис. 1.

Рис. 1. Объемы компонентов на 1 м3 в рецептуреобычного (а) и высокопрочного (б) бетонов

Проведеннымиисследованиями установлено, что если в обычных бетонах варьируется от 1,2 до1,6, — от 1,15 до 1,5, тодля ВПБ и ОВПБ изменяется от 3,0 до3,5, а — от 2,2 до 2,5. Вотдельных высокопрочных бетонах значения этих критериев могут быть еще больше: =3,5–3,9, =3,0–3,5.

В табл.1 представлены расчеты критериев и для ВПБ, ОВПБ ибетонов общего назначения. Составы дисперсно-армированных ВПБ (составы 1–3),изготовленных из бетонной смеси с использованием кварцевой муки и МК с осадкойбольшого конуса (немецкий стандарт) 55–60 мм и прочностные показатели бетоноввзяты из статьи [6]. Состав бетона повышенной прочности (состав 4),изготовленного из бетонной смеси на ВНВ-100 (содержание СП не указывается) с 10% МК от массы цемента, взяты из статьи [5].

№ состава

Расход материалов на 1 м3, кг/л

В/Ц

В/Ц+Д

 бетонной смеси, кг/м3 (без

фибры)

Объемы матриц, л

Rсж, МПа, НУ

Rсж, МПа,ТО

Ц

П

Щ

Добавка (Д)

Ф

В

СП

МК

КМ*

**

**

1

630***

203

433

166,5

867

289

158***

60,8

197

82,2

192

24,6

151

151

8,0

0,24

0,153

2449

3,04

2,33

155-172

182–184

2

580***

188

354

136

711

237

177

73,7

325

125

194

24,9

163

163

9,2

0,28

0,150

2383

527

663,7

3,9

3,53

191–202

3

722***

233

425

163

850

283

181

69,6

118

49

192

24,6

157

157

8,0

0,22

0,154

2430

509

672

3,12

2,37

192–210

4

569****

183

617

233

901

334

57

24

194

194

ВНВ

0,34

0,31

2338

301

634

1,72

1,90

86,0

5

500•

161

620

234

1132

419

180

180

4,0

0,36

341

575

1,46

1,37

69,5

6

450•

145

616

232

1140

422

50•

22

180

180

5,2

0,40

0,36

347

579

1,49

1,37

73,4

7

400

129

600

230

1150

426

200

200

0,50

2350

329

559

1,43

1,31

32,0

8

400

129

692

266

1134

420

168

168

4,0

0,40

2394

303

569

1,14

1,35

38,0

Таблица 1. Сравнение составов высокопрочных и обычных бетонов ианализ реологических матриц

Примечания:

1. Составы бетона с метакаолином приведены в [1].

2. Расчет критериев и выполнен по формулам1 и 2.

3. Составы 1–3и их прочностные показатели приведены в [6].

4. Состав 4и его значение прочности приведены в [5].

Бетон общего назначения (составы 7,8)без и с СП, с увеличением расхода песка на 10 % и без уменьшения расхода щебняна 10%, с уменьшенным расходом воды, в соответствие с ранними рекомендациямиНИИЖБ (для уменьшения расслаиваемости), изготовлены нами.

Какследует из таблицы, все ВПБ [6] имеют высокие значения и за счет значительногодобавления МК и каменной муки (КМ).

В бетонах, изготовленных только с дисперснойдобавкой МК [5] объемы реологических матриц при солидном расходе цемента хоть иувеличились в 1,7–1,9 раз по сравнению с бетонами общего назначения, носущественно ниже, чем должны быть в структуре супербетонов. Таким образом,цемент низкой водопотребности, который обычно обеспечивает в суспензии высокий ВИ(по нашим исследованиям, 2,1–2,5), не в состоянии сделать бетон высокопрочным.Поэтому для достижения высокой прочности бетона на ВНВ его необходимо такжеиспользовать с добавкой каменной муки для создания рациональной топологическойструктуры бетона, а не только обеспечить высокий разжижающий эффект СП вВНВ. Разжижающая способность суперпластификатора в ВНВ высокая, а объема дисперснойфазы для обеспечения свободного перемещения частиц песка и зерен щебня вдостаточном количестве не имеется. Для бетонов высокой прочности болееэффективны не ВНВ-100, а ВНВ-60–70, содержание которых в бетоне должна быть 900–1000кг на 1 м3бетона.

Встатье [1] приведены составы бетонов, один из которых изготовлен с СП (состав5), а другой с СП и метакаолином (состав 6), замещающим 10 % цемента. Какследует из таблицы, замена портландцемента метакаолином позволила повыситьпрочность бетона лишь на 6 % по сравнению с контрольным. Критерии и практически остались натом же уровне, что и в обычном бетоне без СП с прочностью 32 МПа.

Такимобразом, можно сделать следующие выводы.

1. Кардинальноеповышение прочности бетонов с суперпластификаторами от марки 1000 до марки 1500–2000при активности цемента 500–550 достигается рационально подобранным составом имногокомпонентностью бетона, а также за счет рациональной реологии идополнительного синтеза гидросиликатов в капиллярно-пористой структурецементного камня.

2. Улучшениереологии путем существенного разжижения цементно-водной матрицы обеспечивается использованиемэффективных супер- и гиперпластификаторов и значительным водопонижением вбетонных смесях.

3. Использованиеэффективных супер- и гиперпластификаторов для повышения прочности бетоноврационных составов, содержащих 400–500 кг цемента, является условиемнеобходимым, но недостаточным вследствие ограниченного содержанияцементно-водной матрицы, определяющей реологию гравитационного течения щебеночныхбетонных смесей.

4. Увеличениеобъема цементно-водной матрицы, а вместе с ней и прочности, можно достигнутьповышением содержания цемента до 800–1000 кг на 1 м3 бетона. Однакотакие бетоны с пониженным содержанием крупного заполнителя являются сильно усадочными,нетрещиностойкими и недолговечными. Они обладают повышенной ползучестью.

5. Дляувеличения объема тонкодисперсной реологической матрицы в бетонных смесяхнеобходимо добавлять к цементу значительное количество каменной муки, повышаяее долю до 50–70 % и более к массе цемента. Такая матрица, кардинально меняющаясостав и топологическую структуру бетона, превращая бетон в малопесчаный, обеспечитсвободное перемещение частиц песка в минерально-водно-цементной системе.

6. Невсякая каменная мука может быть использована для увеличения объема реологическойматрицы из дисперсных частиц микрометрического уровня. Каменная мука должнабыть реологически активной в суспензии с суперпластификатором и обеспечиватьболее высокую гравитационную растекаемость (текучесть под действиемсобственного веса), чем цементная суспензия. Реологические свойства такойсуспензии должны обеспечивать высокий водоредуцирующий индекс при водопонижениис сохранением текучести.

7. Водоредуцирующийиндекс (ВИ) в пластифицированной суспензии каменной муки, оцениваемый приравной текучести с непластифицированной, равный ВИ=Вн/Вп,где Вн и Вп — водосодержание муки без СП и с СП в % кмассе муки, должен быть не менее 2,0–2,2. Уменьшение расхода воды в большеечисло раз является гарантией достижения высокой объемной концентрации твердойфазы в объеме саморастекающейся бетонной смеси.

8. Высокаяреологическая активность каменной муки должна обеспечивать высокую (болеевысокую) активность смеси «цемент — мука» в их суспензии ссуперпластификатором. При этом возможно как синергетическое усиление эффектадействия суперпластификаторов, так и антагонистическое, приводящее кводосодержанию более высокому, чем по правилу аддитивности. При выборе каменноймуки предпочтение отдается той, которая хорошо сочетается в паре спортландцементом, обеспечивая гравитационное течение в бинарнойводно-минеральной дисперсии с минимальным количеством воды (14–18 %) и наименьшимпределом текучести (5–10 МПа).

9.Реализация более высокой прочности за счет синтеза дополнительного количествагидросиликатов в структуре бетона достигается добавками активного МК, ММК или кислойзолы мультициклонов (с минимальным количеством несгоревших остатков), доля которыхсоставляет 10–30 % и зависит от содержания портландцемента.

10.Высокодисперсные активные добавки не должны иметь открытой пористости в отличиеот природных капиллярно-пористых пуццолановых добавок (трепел, опока, диатомити т. п.). При такой микроструктуре они усиливают реологическую активностьминерально-водно-цементной матрицы за счет размещения частиц нанометрическогомасштабного уровня (100–1000 нм) во вмещающих пустотах портландцемента и мукимикрометрического масштабного уровня. Такое взаимосочетание размеров определяетпринцип оптимальной гранулометриипортландцементно-минерально-микрокремнеземистой порошковой смеси и усиливаютвзвешивающую способность матрицы для частиц песка, исключающей расслоение.

11.Увеличение количества портландцемента для высокопрочных бетонов на 20–30 %, посравнению с общепринятыми расходами 500–600 кг для марок 400–500 неизбежно. Всвязи с этим при расходах цемента 600–700 кг, каменной муки 300–500 кг имикрокремнезема 100–200 кг на 1 м3 бетонной смеси общая массаминерально-портландцементного порошка составит 1000–1100 кг, а песка и щебня — 1200–1300кг. Таким образом, ВПБ и ОВПБ всегда должны быть малопесчаными и малощебеночными,то есть с «плавающей» структурой песка в дисперсной матрице и щебня взернисто-дисперсной матрице.

12.Структура и топология ВПБ и ОВПБ отличается от структуры обычного бетонапревращением доли зернисто-щебеночной компоненты обычных бетонов в дисперснуюкомпоненту ВПБ и ОВПБ. Такое изменение структуры состава бетонной смесиобеспечивает не только значительное снижение сопротивления свободному перемещениючастиц песка и щебня в реологических матрицах с различными масштабнымиуровнями, но и высокую плотность дисперсной матрицы с незначительными усадочнымидеформациями и ползучестью под нагрузкой.

13.Важными критериями состава структуры и топологии бетонных смесей для ВПБ и ОВПБявляются критерии избытка абсолютного объемареологической дисперсной матрицы над объемом песка и избытка — абсолютного объемареологической цементно-минерально-песчанной матрицы над объемом щебня . При этом должен находится впределах 3,0–3,5 , а — 2,3–2,5. В бетонахвысокой прочности с содержанием МК до 30–35 %, подвергаемых продолжительнойтепловой обработке, может повышаться до3,8–4,0, — до 3,0–3,5.

14.Каменная мука для изготовления ВПБ и ОВПБ должна изготавливаться из прочных иплотных горных пород для исключения капиллярного поглощения раствора СП иобезвоживания бетонной смеси в процессе ее приготовления и укладки.

15.Щебень для изготовления бетонов должен обладать высокой прочностью.Предпочтительна фракция щебня 3–10 или 3–12 мм с минимальным количествомлещадных и игловатых частиц.

16.Приготовление качественных бетонных смесей связано с правильно выбраннойпроцедурой смешения компонентов и высокоинтенсивным перемешиванием компонентов.Для уменьшения энергии на перемешивание целесообразно использовать смесители спеременной скоростью вращения и специальных лопастей малого диаметра. Длямикрооднородного смешивания компонентов бетонной смеси целесообразноиспользовать бетоносмесители немецкой формы «Eirich».

17. Саморастекающаяся и самоуплотняющаяся бетоннаясмесь для ВПБ и ОВПБ обладает после укладки и начального твердения высокойаутогенной усадкой, величина которой может достигать 0,8–1,0 мм/м и более.Причина ее связана не с испарением воды, а с повышенной химической контракцией иконтракцией, связанной с более плотной адсорбцией молекул воды на частицахдисперсной фазы, содержание которой значительно выше, чем в обычных бетонах.Этот процесс определяет формирование высокой плотности и прочности.

18.В процессе интенсивного перемешивания бетонной смеси с суперпластификаторомнеизбежно вовлечение пузырьков воздуха. После укладки бетонной смеси воздушныепузырьки частично удаляются из объема под действием сил Архимеда. В связи сбыстрым образованием в поверхности изделий, контактирующих с воздухом, плотногослоя необходимо покрывать изделие пленкой, препятствующей испарению воды и немешающей удалению пузырьков воздуха.

19.Отформованные изделия из бетонных смесей для ВПБ и ОВПБ в большей степени нуждаютсяв защите от обезвоживания в связи с малым содержанием воды.

20. Для получения пропаренных изделий с болеевысокой прочностью (200–250 МПа) долю МК можно увеличить до 30 % и использоватькварцевую муку. В этом случае могут быть использованы жесткие режимы тепловойобработки (до 90–95 °С) с большой продолжительностью изотермии (до 24–36 ч).

21. Высокая прочность на осевое сжатие ВПБ и ОВПБ(а вместе с ней и высокая хрупкость и непропорционально низкая прочность наосевое растяжение) открывает широкие возможности для дисперсного армированиятаких бетонов короткой и тонкой высокопрочной арматурой при низких объемныхстепенях армирования. Это позволяет получать ВПБ и ОВПБ с прочностью на осевоерастяжение 10–12 МПа и на растяжение при изгибе 20–40 МПа.

Литература:

1. ДворкинЛ. И., Лушникова Н. В. Свойства высокопрочных бетонов с добавкой метакаолина //Химические и минеральные добавки в бетон. — Харьков: Колорит, 2005. — С. 78–83.

2. КалашниковВ. И. Через рациональную реологию — в будущее бетонов — 1. Тонкодисперсныереологические матрицы и порошковые бетоны нового поколения // Технологиибетонов. — 2007. — № 5. — С. 8–10.

3. КалашниковВ. И. Через рациональную реологию — в будущее бетонов — 2. Виды реологическихматриц в бетонной смеси, стратегия повышения прочности бетона нового поколения// Технологии бетонов. — 2007. — № 6. — С. 8–11.

4. КалашниковВ. И. Через рациональную реологию — в будущее бетонов — 3. От высокопрочных иособовысокопрочных бетонов будущего к суперпластифицированным бетонам общегоназначения настоящего // Технологии бетонов. — 2008. — № 1. — С. 22–26.

5. ФаликманВ. Р., Калашников О. О. «Внутренний уход» за особовысокопрочными быстротвердеющимибетонами // Технологии бетонов. — 2006. — № 5. — С. 46–47.

6. Schmidt M. et al. Ultra-Hochfester Beton: Perspektive fur die Betonfertigteilingindustrial // Betonwerk+Fertigtal-Technik. — 2003. — № 3. — S. 16–29.

www.allbeton.ru

Высокопрочный бетон — реферат

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Восточно-Сибирский государственный  университет технологий и управления

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

Высокопрочный бетон

 

 

 

 

 

 

                                                                                       Выполнил: студент М313

                                                                                                            Миняева А.А.

                                                                                      Проверил: преподватель

                                                                                                           Балханова Е.Д.

 

 

 

 

 

 

г. Улан – Удэ

2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 3

1  ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КРАТКАЯ ИСТОРИЯ

ВЫСОКОПРОЧНОГО БЕТОНА 4-5

2  МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ 

    ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ  БЕТОНА 6-8

3  СОСТАВ 9

4  ПРОИЗВОДСТВО И ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА 10-11

5  ПРОЦЕСС ЗАТВЕРДЕВАНИЯ БЕТОНА,

   АУТОГЕННАЯ УСАДКА 12-13

6  МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 14

7  НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ БЕТОНА 15-18

8 ДОЛГОВЕЧНОСТЬ 19

9  ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ

    В СТРОИТЕЛЬСТВЕ 20-21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Для повышения технологической обеспеченности проектных решений применяются бетоны нового поколения с высокими технологическими и эксплуатационными свойствами, с гарантированными показателями качества, которым отводится важная роль в сложных инженерных сооружениях XXI века.

Имеются в виду бетоны с высокими эксплуатационными свойствами, так называемые «High Perfomance Concrete», которые  уже сегодня востребованы не только необходимостью выдерживать возрастающие воздействия природного и особенно техногенного характера, но и новыми эстетическими требованиями, предъявляемыми к современным инженерным сооружениям.

Сегодня концепцию бетонов  с высокими эксплуатационными свойствами можно изложить следующим образом:

а) доступная технология производства бетонных смесей и бетонов с широким диапазоном свойств, основанная на использовании сложившейся производственной базы и традиционных материалов;

б) высокие физико-технические  характеристики бетонов – высокая  прочность, низкая проницаемость для  воды и газов, низкая усадка и ползучесть, повышенная коррозионная стойкость и долговечность, т.е. свойства, сочетание которых или преобладание одного из которых обеспечивает высокую надежность конструкций при любых условиях эксплуатации.

Такой подход вполне обоснован:

  • с одной стороны, бетон должен сохранить все преимущества, сделавшие его основным конструкционным материалом строительства, т.е. изготовляться главным образом на основе местных ресурсов в непосредственной близости от стройплощадок, с небольшими трудозатратами как при приготовлении смесей, так и при бетонировании конструкций;
  • с другой стороны, он должен обладать достаточным потенциалом,

чтобы воспринимать без  «вторичной» защиты повышенные физико-механические нагрузки при эксплуатации конструкций  в различных, в том

числе в сильно агрессивных, средах.

За короткий срок в  России было основано массовое производство бетонов нового поколения – высокой  прочности, низкой проницаемости, повышенной коррозионной стойкости и морозостойкости. Достаточно отметить, что за последние 10 лет в РФ возведено более 750 тыс.м3 железобетонных конструкций, из которых 250 тыс.м3 – из высокопрочного бетона классов В50-В60 и выше.

1  ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО БЕТОНА

Сегодня в странах  ЕС к высокопрочным принято относить бетоны с прочностью на сжатие от 60 до 130 МПа. Уменьшив размер зерен заполнителя до 600 мкм и менее и понизив В/Ц отношение до 0,15, можно достичь прочности бетона значительно выше 200 МПа. В таком случае говорят о ультравысокопрочных бетонах (UHPS).

Стремление получить бетон с возможно более высокой прочностью присуще строительной науке с момента ее основания. Но впервые термин «высокопрочный бетон» был введен в 1929 г. в Америке, где для высотного строительства исследовались новые составы бетонов и где в лабораторных условиях еще в 30-е годы были получены бетоны, прочность на сжатие которых достигала 130 МПа. В Европе, в частности в ФРГ, первые высокопрочные бетоны были получены в 40-е годы, опять же в лабораторных условиях. И если в 1966 г. была достигнута прочность 140 МПа в лаборатории, то в 1988 г. уже в промышленных условиях производились тюбинги из бетона В85.

Первые высокопрочные  бетоны получали, применяя жесткие  смеси, особые способы уплотнения, автоклавное  твердение. Поскольку было установлено, что в бетоне самым слабым элементом является цементный камень, прочность которого напрямую зависит от водоцементного отношения, то понизить это отношение сколько возможно представлялось вполне естественным стремлением. При В/Ц=0,4 можно исходить из того, что вся вода будет вовлечена в реакцию гидратации цемента, что воспрепятствует образованию капиллярных пор в цементном камне. При дальнейшем понижении В/Ц отношения не вступивший в реакцию «излишний» цемент служит высокопрочным микрозернистым наполнителем, что еще больше повышает прочность бетона. Однако такая «полусухая» смесь в условиях стройплощадки не поддается обработке, и, чтобы повысить удобоукладываемость смеси, приходится добавлять «лишнюю» воду.

Два решающих фактора  привели к применению в 70-е годы ВБ в строительстве. Во-первых, это открытие в Японии и ФРГ того явления, что при добавлении в бетонную смесь органических соединений на основе нафталинформальдегида или меламинформальдегида значительно повышают ее подвижность. Во-вторых, была открыта кремнеземная пыль (микрокремнезем) как добавка в бетон. Частички этой пыли, имея размер в 30–100 раз меньший, чем у зерен цемента, заполняют пространство между этими зернами. Этим достигается высокая плотность цементного камня и контактной зоны. К тому же кремнеземная пыль вступает в пуццолановую реакцию с окисью кальция, которая имеет невысокую механическую прочность. Получаемые в результате реакции кальциясиликатогидраты дополнительно повышают прочность цементного камня.

В последнее время  открыты новые высокоэффективные  синтетические пластификаторы, а наряду с кремнеземной пылью широко применяется зола-унос и доменные шлаки. Разработанные на сегодняшний день составы позволяют понизить В/Ц отношение до 0,3–0,25 и получать в промышленных условиях бетоны прочностью на сжатие свыше 140 МПа. Накопленный опыт применения ВБ в строительстве позволил странам ЕС создать нормативную базу для производства и применения бетонов прочностью на сжатие до 130 МПа.

В России бетоны особо  высокой прочностью недостаточно востребованы. Средние прочности бетонов, применяемые в России, почти вдвое ниже, чем в США, и на 30-50% ниже, чем в Европейских странах. Для строительства зданий и сооружений в России максимальная прочность бетона, определяемая его классом в соответствии со СНиП 2.03.01-84, составляет - В60. Новая редакция ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые» устанавливает максимальный класс бетона В80, что соответствует ближайшей марке по прочности M 1000. Эффективные конструкции из высокопрочных бетонов составляют в России 0,5% от общего объема, в США более 1,0% от общего объема, в Норвегии более 10%. В последние годы рядом институтов и организаций проводятся интенсивные исследования и разработки, направленные на расширение использования высокопрочного бетона, в частности на основе вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), а также путем использования эффективных суперпластификаторов и ультрадисперсных наполнителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА

К материалам, используемым для приготовления высокопрочного бетона, предъявляются повышенные требования, обеспечивающие получение бетона нужной прочности при максимально возможной экономии цемента.

Цемент. 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 32Мпа.

При выборе цемента следует  также обратить внимание на следующее:

• совместимость цемента и пластификатора;

• водопотребление или  тонкость помола;

• характер нарастания прочности  и желаемое значение конечной прочности;

• характер выделения  тепла в процессе гидратации с  учетом размеров строительной конструкции.

Высокопрочные бетоны наиболее целесообразно приготовлять на высокоактивных портландцементах (ВПЦ). Достаточно быстрое нарастание прочности в раннем возрасте позволяет сократить до минимума использование различного рода ускорителей твердения бетона.

На практике отлично  проявили себя цементы класса CEM I 42,5 R, особенно те, которые отличаются низким содержанием трикальция алюмината (C3A). Как показывает опыт, в случае производства крупногабаритных элементов или при повышенной температуре окружающей среды целесообразно скомбинировать портландцемент и шлакоцемент, заменив также одну часть портландцемента на золу-унос каменного угля.

Песок. Для приготовления  высокопрочного бетона используются природные, искусственные (или их смеси) фракционированные кварцевополевошпатовые пески, поставляемые в виде двух фракций — крупной (размерами зерен от 1,25 до 5 мм) и мелкой (размерами зерен от 1,4 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% но 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, т. е. нормальная густота больше 26%, а водоцементное отношение меньше 0,33, кривая просеивания должна находиться у верхней границы области, рекомендуемой ГОСТ. Такой песок следует фракционировать, отделяя частицы мельче 0,3 мм. Применять пески, зерновой состав которых не отвечает указанным требованиям, допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Крупный заполнитель. В качестве крупного заполнителя в высокопрочных бетонах применяют щебень, получаемый дроблением прочных плотных горных пород (граниты, диабазы, кремнистые известняки), после дробления которых получаются зерна с шероховатой поверхностью. Не следует применять гравий или щебень с гладкой поверхностью (получаемый при дроблении кварцитов, сиенитов, известняков мраморной структуры). Прочность щебня при сжатии в насыщенном водой состоянии, согласно ГОСТу, 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 необходимо применять чистым (не содержащим отмучиваемых частиц) и фракционированным. Размеры фракций принимаются 5—10, 10—20 и 20—40 мм.

Наибольшую крупность  щебня обычно выбирают в зависимости от размеров поперечного сечения элемента и особенностей армирования конструкции. Для изготовления слабоармированных, толстостенных конструкций можно применять щебень с максимальной крупностью до 70 мм. На рисунке 1 показана кривая гранулометрического состава. Размер самого крупного зерна составляет 16 мм.

Заполнители, используемые для приготовления высокопрочного бетона, должны быть сухими. В остальном крупный заполнитель должен отвечать требованиям ГОСТа.

Добавки. В качестве минеральных  добавок при производстве высокопрочных  бетонов используются: микрокремнезем, зола-унос каменного угля, метакаолин, нанокремнезем (кремневая кислота) и каменная мука (кварцевая и известняковая мука). Микрокремнезем имеет в данном контексте особое значение: сферические частицы микрокремнезема диаметром примерно 0,2 микрометра заполняют пустоты между частицами цемента и усиливают сцепление между зернами заполнителя и цементным камнем за счет разрушения низкопрочных кристаллов портландита (пуццолановая реакция).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Кривая гранулометрического состава заполнителей для производства высокопрочных бетонов

Обязательным условием при изготовлении высокопрочных  бетонов является использование  пластификаторов в качестве химических добавок. В недавнем прошлом особой популярностью пользовались пластификаторы на основе сульфонатов нафталина и меламина (действие осуществляется за счет электростатического отталкивания одинаково заряженных ионов на поверхности частицы, а также за счет уменьшения поверхностного натяжения воды).

 В последние годы  все большее применение находят  эфиры поликарбоксилата, которые наряду с вышеназванными эффектами обладают дополнительным преимуществом: структуры макромолекул полимера, которые скапливаются на поверхности частицы, фактически берут на себя функцию распорок. В данном случае речь идет о пространственной (стерической) стабилизации. По сравнению с другими реагентами, даже минимальная доза продуктов на основе эфиров поликарбоксилата обеспечивает адекватное разжижающее действие и продлевает сроки удобоукладываемости бетонной смеси. При этом необходимо учитывать замедление гидратации цемента.

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

referat911.ru

Высокопрочный бетон

Изобретение относится к составу высокопрочного бетона и может быть использовано для изготовления изделий в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения. Технический результат - увеличение трещиностойкости, а также повышение морозостойкости бетона. Высокопрочный бетон содержит, мас.%: портландцемент 22,40-28,30, песок 23,60-26,00, щебень 36,40-39,60, золь берлинской лазури с плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3 - 0,06-0,08, вода 11,64-11,92. 1 табл.

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона [Ю.М.Баженов. Технология бетона. Издательство Ассоциации строительных вузов [АСВ], Москва, 2002 г., с.377], содержащая портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, песок, щебень, силикатную муку, добавку и воду.

Недостатком данного технического решения является пониженная трещиностойкость и морозостойкость.

Известна сырьевая смесь для изготовления высокопрочного бетона [RU, №2256629, С04В 28/04, 20.07.2005 г.], содержащая портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты Н2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5...6, добавку «ДЭЯ-М» и воду.

Недостатком данного технического решения является недостаточная трещиностойкость и морозостойкость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является высокопрочный бетон [RU, №2256630, С04В 28/04, 20.07.2005 г.], содержащий портландцемент, песок, щебень, кремнеземсодержащий компонент, представленный золем кремниевой кислоты Н2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5...6, добавку - калий железистосинеродистый K4Fe(CN)6 и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Портландцемент43,58-47,08
Песок14,43-15,69
Щебень25,70-27,84
Кремнеземсодержащий компонент,
представленный золем кремниевой кислоты
Н2SiO3 с плотностью ρ=1,014 г/см3, рН 5...60,25-0,27
Добавка - калий железистосинеродистый K4Fe(CN)60,44-0,47
Вода12,10-12,15

Недостатком данного технического решения является недостаточная трещиностойкость, а также пониженная морозостойкость.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание высокопрочного бетона с повышенной трещиностойкостью и повышенным значением морозостойкости.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочный бетон содержит портландцемент, песок, щебень, добавку и воду. Новым, по сравнению с высокопрочным бетоном, выбранным за прототип, является то, что добавка представлена золем берлинской лазури, характеризуемым плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент22,40-28,30
Песок23,60-26,00
Щебень36,40-39,60
Золь берлинской лазури,
характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3,
pH 4,7...5,30,06-0,08
Вода11,64-11,92

Золь берлинской лазури, характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3, в твердеющей системе будет способствовать повышению гидратационной активности цемента. Это происходит благодаря введению в систему структурного элемента, характеризуемого повышенной внутренней и внешней поверхностной энергией, что подтверждено данными физико-химических исследований (рентгенофазовый анализ и дифференциально-термический анализ), с образованием тоберморитоподобных гидросиликатов типа CSH (I) d/n=3,07; 2,80; 1,83 и гидросиликатов, представленных гиллебрандитом 2CaO·SiO2·h3O d/n=12,60; 3,34; 2,92, которые имеют слоистую и волокнистую структуру. По данным дифференциально-термического анализа эндоэффект в области температур ≈520°С. Эта реакция, характерная для разложения Са(ОН)2, сопровождается большей на 17 отн.% потерей массы у активированного цемента, по сравнению с контрольным бездобавочным составом, что подтверждает большую степень гидратации активированного цемента.

Присутствие указанных минералов способствует повышению прочности бетона, и особенно прочности при изгибе, что и обеспечивает повышение трещиностойкости камня, которое оценивается отношением Rизг/Rсж, а также повышенное количество образующихся гидратных новообразований способствует уплотнению структуры камня и, как следствие, повышению морозостойкости бетона.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемый высокопрочный бетон не известен и данное техническое решение обладает мировой новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство в присутствии золя берлинской лазури, характеризуемого плотностью ρ=1,013 г/см3, рН=4,7...5,3, а именно, увеличивает трещиностойкость материала на 23% до значения Rизг./Rсж=0,21, а также повышает морозостойкость материала в два раза до значения 600 циклов, по сравнению с контрольным бездобавочным составом.

Смесь, включающая портландцемент, песок, щебень и добавку, представленную золем берлинской лазури, характеризуемым плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3, обеспечила получение высокопрочного бетона, характеризуемого повышенным значением трещиностойкости и морозостойкости.

По мнению заявителя и авторов, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Готовят сырьевую смесь золь берлинской лазури, характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3, следующим образом:

0,1 см3 насыщенного на холоде раствора FeCl3 вводят в 100 см3 воды. В разбавленный раствор вводят при взбалтывании 1 каплю 20%-ного раствора К4[Fe(CN)6]. Образуется золь берлинской лазури (хлорид гексоцианоферрата железа (III)) синего цвета.

Отдозированный золь берлинской лазури (хлорид гексоцианоферрата железа (III)) {mFe4[Fe(CN)6]·nFe3+(3n-x)Cl-}x+...×Cl- [М.С.Барвинок, Т.Ф.Гарбудова «Коллоиды» Л., ЛИИЖТ, 1970. - 16 с.; Н.В.Коровин «Общая химия» М., «Высшая школа», 2000. - 558 с.] помещают в отдозированную воду. Отдозированные компоненты сырьевой смеси: портландцемент М400, песок - Мкр.=2,1, щебень фр. 5-10 мм и воду, содержащую отдозированную добавку - золь берлинской лазури, помещают в бетоносмеситель, где осуществляется перемешивание компонентов и приготовление бетонной смеси, из которой изготавливают требуемые бетонные изделия и образцы для контроля качества по параметрам трещиностойкости и морозостойкости.

Твердение бетона осуществлялось в нормальных условиях и результаты испытаний, согласно ГОСТ 10180-90 «Методы определения прочности по контрольным образцам», ГОСТ 10060.0-95 «Методы определения морозостойкости», представлены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый высокопрочный бетон по данному изобретению характеризуется повышенной трещиностойкостью материала на 23% до значения Rизг./Rсж=0,21, а также повышенной морозостойкостью материала в два раза до значения 600 циклов по сравнению с контрольным бездобавочным составом.

Высокопрочный бетон, включающий портландцемент, песок, щебень, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве добавки использован золь берлинской лазури, характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3, рН 4,7...5,3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент22,40-28,30
Песок23,60-26,00
Щебень36,40-39,60
Золь берлинской лазури,
характеризуемый плотностью ρ=1,013 г/см3,
рН 4,7...5,30,06-0,08
Вода11,64-11,92

www.findpatent.ru

Высокопрочный бетон: состав, свойства и характеристики

Довольно распространенным материалом в настоящее время является бетон. Его используют при производстве различных работ, от обычных ремонтов в квартирах, заканчивая капитальным строительством. На этапе планирования, подбора материалов, расчета их количества, приходится задаваться вопросом: сколько весит куб бетона. Попробуем разобраться в том, как это сделать правильно и от чего зависит этот параметр.

Бетон востребован во всех видах строительства

Общие сведения, характеристики бетона

На самом деле понятие «вес» для этого сырья не имеет под собой каких-то точных цифр. Это связано с тем, что строительный материал такого плана состоит из разных составляющих, которые значительно отличаются по весу. В качестве компонентов могут применяться:

Керамзит используют как наполнитель при изготовлении бетона

При изначально равных условиях вес двух растворов может сильно отличаться. На массу оказывает влияние даже размер гранул наполнителя. Чем крупнее фракция, тем вес меньше, поскольку при замешивании образуется больше пустот.

Марка бетона и класс бетона. Таблица параметров бетона. Бетон в современном строительстве. Классификация видов бетона. Таблица соответствия марок и классов бетона. Показатели морозостойкости.

В то же время информация о том, сколько весит куб бетона, строителям просто необходима. На основе этих цифр определяется область применения материала. Ее используют при определении вида фундамента для различных грунтов, а также при расчете других несущих конструкций (стен, перекрытий).

Строителям важно знать вес бетона

Важно! Данные о том, сколько весит бетонное изделие, могут пригодиться не только при постройке, но и во время сноса зданий.

Виды бетонов

В зависимости от долевого соотношения сырья и конечной массы, бетоны делятся на несколько типов. Выделяют тяжелые и особо тяжелые материалы, легкие и сверхлегкие. Для каждого отдельного вида на рынке зарезервирована своя собственная ниша.

В зависимости от наполнителей, бетоны делятся на разные виды

Тяжелые, сверхтяжелые бетоны

Тяжелые бетоны, имеющие в своем составе твердые каменные породы, применяют для создания оснований зданий, фундаментов и прочих подобных конструкций. Однако, при замешивании раствора, долевое соотношение его составляющих может меняться, поэтому с точностью сказать, сколько весит куб бетона практически невозможно. Обычно эта цифра варьируется в пределах: 1900-2500 кг/м³.

Особо тяжеловесные материалы применяются сравнительно редко. В состав такого материала могут добавлять гематит, барит и даже чугунные и железно-рудные элементы. Также для производства используется цемент наивысших марок, что значительно влияет на цену всей конструкции. Для строительства частных домов и квартир их использование нерационально. Особо тяжелые варианты подойдут при постройке крупных промышленных зданий. Средний вес куба сверхтяжелого бетона может варьироваться от 2500 до 3000 кг.

Стационарный завод по изготовлению бетона

Легкие, сверхлегкие бетоны

Подобные материалы отличаются от своих тяжеловесных собратьев более пористой текстурой. Благодаря этому вес куба составляет 500 – 1900 кг. Их применение ограничивается облегченными перегородками и стенами небольших строений. А сколько весит куб бетона сверхлегкого варианта? Использование следующих компонентов: вермикулит, перлит, позволяет значительно снизить массу. Поэтому сверхлегкий вариант может весить менее 500 кг.

К особо легким бетонам можно отнести пенобетон или газобетон. Уменьшение массы в этом случае происходит за счет объемной, ячеистой структуры. Это достойные конкуренты обычным составам, имеющие последнее время серьезную популярность.

Пористая структура лёгкого бетона

Важно! Применение газобетона возможно и при создании несущих конструкций, при условии, что нагрузка на них не будет слишком велика.

Сколько весит куб бетона?

Некоторые характеристики бетонов можно уточнить, открыв в СНиП 11-3. В таблице указан вес материала в зависимости от типа составляющих:

Это приблизительные показатели, но именно их профессиональные строители используют для определения общего веса. Более точные данные получить практически невозможно. Дополнительно застройщики высчитывают вес 1 кубического метра в зависимости от марки цемента. Для тяжелых материалов эти данные будут выглядеть так:

Как видно, вес бетона зависит от многочисленных факторов. Поэтому точного до 1 кг значения рассчитать никто не сможет. Вполне достаточно при необходимых расчетах использовать приблизительные цифры, чтобы определить вес будущего сооружения.

Сколько весит куб песка: расчет материала для строительных работ

Марка бетона и класс бетона. Таблица параметров бетона

Грунтовка для стен под обои: состав, виды и их характеристики

Как выбрать биотуалет для дачи. Основные характеристики и устройство

Таблица «Пропорции бетона на 1м3». Качественные бетонные смеси

Сколько стоит фундамент под стоящий дом: расчет, стоимость и порядок работ

Источники: http://remoo.ru/materialy/skolko-vesit-kub-betona-osnovnyie-harakteristiki-i-sostav/

remont-bb.ru

Определение и краткая история высокопрочного бетона. Современные возможности получения бетонов высокой прочности

Похожие главы из других работ:

Анализ работы технологического комплекса статистическими методами контроля и оценки прочности бетона с учетом его однородности

1. Определение коэффициента вариации бетона

В результате всех проделанных выше вычислений мы можем рассчитать коэффициенты вариации прочности бетона для каждой партии. Расчет коэффициента вариации прочности бетона. Расчет производится по формуле: Ут=8т/К.т*100%, т.е...

Архитектура как вид искусства

1.2 Краткая история архитектуры

Первые свидетельства об истоках искусства архитектуры доходят до нас из глубины веков. В доисторический период начинают возникать примитивные жилые здания - землянки, шалаши, общинные и свайные постройки, культовые сооружения...

Железобетон

История бетона

Римляне материал, подобный бетону, называли по-разному. Так, литую кладку с каменным заполнителем они именовали греческим словом "эмплектон" (emplekton). Встречается также слово "рудус" (rudus). Однако чаще всего при обозначении таких слов, как раствор...

Завод крупнопанельного домостроения по выпуску домов серии 111-97. П=70 тыс.м2 общей площади в год

4.2 Определение расхода компонентов бетона / состав бетона/

1. Тяжёлый бетон. Расход компонентов бетона: воды, цемента, мелкого и крупного заполнителей определяют предварительным расчетом состава бетона по соответствующим методикам. Расчёт состава бетона...

Завод крупнопанельного домостроения по выпуску домов серии 111-97. П=70 тыс.м2 общей площади в год

4.3 Определение усредненно-условного состава бетона

Таблица 4.1 Результаты расчёта состава бетона. Вид бетона Марка бетона Предельная крупность заполнителя, мм ОК, см Расходы материалов, кг/л на м3 бетона Вода Цемент Щебень Песок Доля бетона в общем составе...

Завод по производству железобетонных изделий для промышленного строительства

4.2 Определение расхода компонентов бетона /состав бетона/

Расчет состава тяжелого бетона на плотных заполнителях Для получения наиболее экономичного бетона по расходу цемента рекомендуется принимать марку цемента в зависимости от требуемой марки бетона по таблице 9 Таблица 9 Зависимость марки...

История создания бетона

Глава 1. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БЕТОНА

Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем сегодня, а, как большинство строительных материалов...

Метрология: история, организация, нормативные документы

3. Краткая история метрологии

Метрология как область практической деятельности зародилась в древности. На всем пути развития человеческого общества измерения были основой отношения людей между собой, с окружающими предметами, природой...

Научно-технический анализ методической литературы по технологии изготовления каминов

1.1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ О МАТЕРИАЛЕ

Как следует из Большой Советской Энциклопедии, «строительный кирпич - искусственный камень правильной формы, сформированный из минеральных материалов и приобретающий камнеподобные свойства после обжига или обработки паром...

Организация работы жилищного ремонтно-эксплуатационного участка

Наименование организации, её организационно-правовая форма, краткая история создания

Муниципальное унитарное предприятие «Ремонтно-эксплуатационный участок - 7» г. Кумертау Республики Башкортостан, является право приемником в части прав и обязанностей реорганизованного муниципального предприятия «Коммунальник»...

Основные современные тенденции совершенствования конструктивных решений зданий

1. Краткая история развития совершенствования строительных технологий

строительство современный коттедж В XIX -- начале XX вв. конструктивные решения зданий и сооружений также изменяются по мере повышения уровня технического развития в стране, более глубокого изучения свойств традиционных материалов...

Подбор состава высокопрочного бетона

2. Подбор состава высокопрочного бетона

...

Проектирование декоративного фонтана

1.1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ОБ АКВАКУЛЬТУРЕ

По-видимому, реальным началом аквакультуры, как таковой, нужно считать 1841 год, когда у себя дома, английский ученый Х.Уард установил 100-литровый аквариум, в котором жили золотые и серебристые караси. Еще один англичанин, Е.Ланкастер...

Проектирование состава тяжёлого бетона

1.1 Определение требуемой прочности бетона

Требуемая прочность бетона в промежуточном или проектном возрастах при нормировании по классам - , МПа, определяется по формуле , (1.1) где - коэффициент требуемой прочности...

Способы обследования и методы оценки технического состояния зданий и сооружений

1.8. Определение прочности бетона

Фактическая величина прочности бетона и ее соответствие прочности при детальном обследовании конструкций определяется: -испытанием образцов (кернов)...

arh.bobrodobro.ru

Высокопрочный бетон, марки, состав и применение

Бетонные смеси относятся к категории самых используемых в строительстве материалов. Это влечет за собой постоянную работу по совершенствованию композитного состава и качества входящих в него составляющих. Несколько лет назад в разряд особо прочных искусственных камней входили материалы класса В30, но сегодня это положение поменялось самым кардинальным образом.

Высокопрочный бетонСовременный высокопрочный бетон по своим характеристикам и технологическим свойствам существенно отличается от классических смесей для изготовления бетонного камня. Его параметры отличаются не только по прочности, но и по целому ряду других характеристик. При этом сегодня существует несколько различных видов высокопрочных композитных материалов применяемых в монолитном строительстве.

Особенности современных бетонных составов

Еще в советское время стандартная номенклатура строительных материалов предусматривала возможность изготовления высокопрочных бетонов соответствующих классов от В40 до В60. Их применяли в строительстве особо ответственных конструкций и элементов мостов, плотин, железнодорожных шпал и других. Однако отличительной характеристикой этих составов являлась их высокая жесткость и низкая способность к качественной укладке.

Современные композитные смеси повышенной прочности отличаются не только высокой устойчивостью к механическим и весовым нагрузкам, но и прекрасным уровнем технологичности при укладке в монолитную конструкцию. Очень хорошая подвижность и способность материалов к самоуплотнению позволяет отказаться от использования вибрационного оборудования и уменьшить необходимое количество рабочих на строительной площадке.

Способность сверхпрочного бетона к самостоятельному уплотнению при укладке

При получении новых сортов бетона изготовители строительных материалов получают уникальную структуру искусственного камня благодаря применению технологии непрерывной гранулометрии всех составляющих компонентов.

Точно подобранные фракции наполнителей размером не более 20 мм и специально обработанных для получения особой формы, позволяют получить особое активное строение материала, способного перетекать и уплотняться под собственным весом. За счет этих свойств такие смеси получили обобщающее название самоуплотняющихся бетонов (СУБ).

Сочетание высококачественных портландцементов тонкого пола, активных добавок из минерального сырья и мелких обработанных наполнителей такая система при укладке остается максимально стабильной и удобной в работе. Однако следует заметить что подбор и сортировка составляющих компонентов достаточно сложные в технологическом плане. Поэтому такие сбалансированные системы довольно дороги и используются только после соответствующего экономического обоснования.

Технология приготовления композитных составов

Изготовление высокопрочных бетонов отличается от классических способов использованием более сложных механизмов и особыми требованиями к составляющим компонентам. Перемешивание смесей происходит в скоростных смесителях с двумя вращающимися валками, конструкция которых позволяет перетирать и измельчать частицы крупных фракций.

Большое внимание уделяется точности дозирования входящих в состав компонентов. В результате в место трех классических бункеров для цемента, песка и щебня в производстве по новой технологии их количество может возрасти до восьми. Кроме этого во время производства особо прочного бетона производится непрерывный контроль влажности исходного сырья. Изменение количества влаги может унизить марку материала или ухудшить показатели удобной укладываемости. Все это приводит к усложнению процесса и удорожанию оборудования.

В процессе приготовления смеси вначале перемешивают цемент, наполнители самых мелких фракций и минеральные добавки. После этого добавляют воду с модификаторами химического состава и песок. Последним добавляется щебень, и итоговое перемешивание продолжается не менее дух минут. Только точное соблюдение пропорции и порядка технологии позволяет получать композитные смеси заданной прочности.

Технические характеристики

Качественные показатели бетона нового поколения подразделяют на два блока. В первый входят данные говорящие о характеристиках, влияющих на выполнение укладки приготовленного материала, а во второй механические качества застывшего бетонного камня. Зерновой состав крупного и мелкого заполнителей после фракционирования должен отвечать требованиям ГОсТ 31914-2012 “Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества”.

Определяющие параметры композитной смеси

Основными показателями для оценки качества приготовленного бетона являются:

  • подвижность конуса на расплыв не менее 65 см;
  • коэффициент самоуплотнения не менее 1,0;
  • время сохранения пластических качеств и начала процесса гидратации не менее 4 часа;
  • содержание воздуха не более 1%;
  • минимально возможное расслаивание во время транспортировки.

Так же важным показателем является однородность приготовленной смеси, ее влажность и текучесть.

Характеристики бетона после полного твердения

В этом блоке к основным показателям относят:

  • класс бетона В50-100, обеспечивающий предельную прочность сжатия от 50 до 100 МПа;
  • морозостойкость более 400 циклов замораживания и оттаивания;
  • водопроницаемость не менее W10;
  • плотную структуру камня и низкую истираемость;
  • водопоглощение не более 1%.

Процесс гидратации при твердении такого бетона сопровождается довольно большим выделением тепла. В плотных материалах эта энергия просто не может выйти наружу и в структуре камня могут образовываться трещины. Для того чтобы избежать этого в состав добавляют специальные химические вещества способствующие созданию мелкопористой структуры, которая играет роль поглощающего буфера при возникновении внутренних напряжений в материале.

Применение особо прочного бетона

Бетонные композитные смеси нового поколения отличаются от классических марок более высокой стоимостью. Поэтому их применение должно быть основано на проведении технико-экономических расчетов. Столь высокие прочностные показатели не требуются в массовом типовом строительстве, и поэтому вопрос применения этих материалов возникает не часто.

Наиболее часто высокопрочный бетон применяют при строительстве высотных зданий, мостов, гидротехнических сооружений, энергетических установок и конструкций сложной геометрической формы. Еще не так давно высотные здания возводились из металла, поскольку железобетонные конструкции были неспособны выдерживать вес нескольких десятков этажей. Современные композитные материалы позволяют в значительной степени уменьшить металлоемкость строительных конструкций и обеспечить необходимую прочность и надежность.

Ponte Sheikh Zayed

Ponte Sheikh Zayed

Его применяют для возведения мостовых пролетов большой длины, уменьшая количество несущих опор и ускоряя сроки выполнения проекта. Применение новых композитных материалов обычно направлено на решение сложных инженерных задач и редко встречается в традиционных способах строительства.

Видео обзор материала

vremya-stroiki.net