Сверхпрочные декоративные бетоны на ВНВ-цементах. Цемент сверхпрочный


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.

tehno-beton.ru

Высокопрочный бетон: состав, свойства и характеристики

На сегодняшний день искусственный стройматериал занимает одно из лидерских мест в строительной отрасли. Современный высокопрочный бетон различных марок несколько отличается от давно привычных нам бетонов. Он обладает гораздо лучшими высокопрочными свойствами, нежели «старые» смеси. Сооружения из высокопрочного бетона выходят крепкими, надежными, способными служить на пользу людям много десятков лет.

Что собой представляет материал?

Высокопрочным бетоном называют тяжелые, мелкозернистые смеси марок М600-М1000, минимальная прочность на сдавливание которых равняется В60 и выше. Применение высокопрочных растворов позволительно для строительства различных уровней сложности. Любой архитектурный проект можно воплотить в реальность при помощи такого стройматериала.

Высокопрочный бетон отлично взаимодействует с крепким армирующим материалом. Их тандем высоко ценится и пользуется широким спросом у мастеров, особенно при возведении железобетонных строений. Наборные железобетонные сооружения возводятся на тяжелых бетонах марок 400-500. Применение стройматериалов больших марок разрешает уменьшить массу строений, сократить диаметр в разрезе, изготовить максимально подходящие по параметрам изделия.

Высокопрочные бетоны, склонные к стремительному застыванию, способны практически в таких же темпах повышать свой уровень крепости. Это позволяет значительно уменьшить время паровой обработки бетонных конструкций при их производстве, а иногда и вовсе отказаться от данной манипуляции.

Низкий уровень деформирования в высокопрочном бетоне при краткосрочных либо довольно продолжительных нагрузках увеличивает твердость конструкционных деталей, способствует уменьшению расползания стройматериала. Высокопрочному бетону свойственна та же интенсивность усадки, что и раствору со средней прочностью.

Составляющие компоненты

От входящих в состав ингредиентов требуется наделить строительную смесь необходимыми свойствами при самых малых расходах сырьевых материалов. Основа состава высокопрочных бетонов состоит из вяжущих веществ, песка, крупных наполнителей.

Вяжущее материалы

Как правило, роль вяжущих компонентов для такого рода бетонов выполняют наиболее активные портландцементы определенной консистенции. Профессионалы советуют использовать вяжущие с густотой 25-26 % и минимальной активностью 500-600. Высокопрочный бетон следует готовить на основе портландцементов с повышенной активностью. Благодаря ускоренным темпам приобретения бетонами прочности нет необходимости в применении разных примесей, убыстряющих застывание раствора.

Песок

Создание высокопрочных строительных смесей не обходится без добавления крупных либо мелких кварцевых полевошпатовых песков. Кристаллики крупных марок песка идут 1,25-5 мм шириной, песчинки мелких сортов — 0,14-0,63 мм. Чтобы строительная смесь лучше ложилась во время стройки, при ее изготовлении мелкого песка добавляют больше, нежели крупного. Но иногда эту пропорцию выравнивают.

Некоторые марки сверхпрочного бетона (вплоть до 800) изготавливаются из чисто крупных либо средних сортов песка. Однако в этом вопросе следует соблюдать рамки, указанные госстандартами.

Крупный заполнитель

Крупным наполнителем в подобных строительных смесях служит щебенка. Крепость на сжатие сего заполнителя при повышенной влажности должна быть минимум в полтора раза больше, нежели у бетонного раствора. Перед использованием щебенку следует отсортировать, очистить от отмучиваемых частиц. Ширина отсортированных песчинок должна варьироваться по фракциям: 5-10, 10-20, 20-40 мм.

Сорт щебня подбирают под нужную ширину бетонного изделия, а также под тип используемой арматуры. Для слабо армированных сооружений с толстыми стенами используют материал с заполнителем, крупность которого составляет до 70 мм. Наполнитель, применяемый при изготовлении высокопрочного состава, должен быть сухим, отвечать всем запросам ГОСТ.

Тонкомолотые добавки

В высокопрочный бетон принято добавлять кремнеземную пыль. Но бетоны, прочность которых составляет C 55/67, C 60/77, могут обойтись без этой силикатной добавки. Кремнеземная пыль появляется при очищении газообразной отработки во время производственных процессов кремния.

Силикатная пыль действует внутри бетонных составов по трем направлениям:

  • заполнение свободных пространств между цементными кристаллами, тем самым наделяя бетонное изделие гораздо большей плотностью;
  • пуццолановое взаимодействие с гашеной известью, обеспечивающее рост прочности цементного раствора;
  • • улучшение взаимной реакции между песком и цементом.

К основным составляющим высокопрочного бетонного раствора могут также добавляться пластификаторы химического происхождения.

Характерные свойства

Современные бетонные смеси с повышенной крепостью обладают массой свойств, положительно сказывающихся на эксплуатации готовой продукции. Мастера отделяют характеристики бетонного раствора от свойств уже готовых монолитов.

Показательные характеристики жидкого раствора

Главными эксплуатационными параметрами бетонной смеси являются:

  • плотность от 1,0 до 1,4;
  • плывучесть с деформацией конуса от 65 до 70 см;
  • содержание всего 1 % кислорода;
  • мизерные показатели расслоения;
  • минимальные сроки поддержания реологических качеств — 3-4 часа.

То, что растворы могут сохранять свои качества на протяжении некоторого времени, дает им большой плюс. Ведь при перевозке дорога от места производства до строительной площадки может длиться не один час. Большую роль играет консистенция раствора. Она должна быть идеально однородной, иначе есть риск расслоения, и как итог, утеря характерных качеств застывшего стройматериала.

Параметры застывших бетонных монолитов

Среди показательных свойств бетонного камня выделяют:

  • прочность на сдавливание, варьирующаяся от 50 до 100 МПа, а также на растягивание во время загибания — минимум 4 МПа;
  • уплотненность и пористость;
  • износостойкость;
  • устойчивость к минусовым температурам минимум F400 и водонепроницаемые способности от W10;
  • впитывание влаги максимум 1 %;
  • малый процент искривления.

К сожалению, повышенная плотность бетонов такого рода из-за высокого давления при взаимодействии с влагой может привести к образованию микроскопических разрывов в материале. Строительную смесь с повышенной плотностью желательно наделить умеренной пористой структурой, которая исполнит роль смягчителя для лишней энергии и напряжения во время тепловыделения при застывании.

Производство сверхпрочного композита

На месте строительства нужно правильные пропорции пластификатора.

Во время изготовления подобных материалов главное – добиться нормальной удобоукладываемости композита на протяжении всего строительного процесса. Достичь этой цели возможно при выполнении следующих условий:

  • непрерывное наблюдение за уровнем влажности наполнителей;
  • соблюдение четких дозировок согласно рецептуре;
  • использование для смешивания высокоскоростных смесительных устройств;
  • четкая последовательность закладки ингредиентов внутрь смесителя, установление положенного времени смешивания для каждого компонента;
  • если бетон покупной, то нужно узнать сроки начала его застывания, сопоставить их со временем, требуемым для перевозки, монтажа стройматериала, и если нужно, домешать в состав веществ, замедляющих твердение;
  • соблюдение правильных добавочных пропорций пластификатора на месте строительства.

Заметим, что для сверхпрочных смесей лучше использовать материалы с повышенной активностью, потому как их несложно перекачивать посредством бетонной помпы. От правильности ухода за бетоном зависит его качество. Материалу следует обеспечивать влажную обработку на протяжении трех суток. Это гарантирует устойчивость готового продукта к различным негативным факторам, а также долгий срок службы.

Дабы не наделать промахов во врем изготовления, монтажа и ухода за композитом, специалисты советуют набросать схему действий, контролирующих все вышеперечисленные процессы. Здесь должны присутствовать такие пункты:

  • контроль от лица производителя стройматериала: отслеживание характеристик и качества сырья, технических способностей, исправности производственного оборудования; выявление характерных параметров готовой смеси и предполагаемых отклонений;
  • контролирование от лица покупателя, использующего бетон;
  • меры при несоответствии желаемым требованиям;
  • выявление ответственных особ.

Области применения

Высокопрочные композиты используются, как правило, в случаях, где есть нужда в снижении размеров и веса сооружения, а также требуется повышение коэффициента прочности конструкции. К этим случаям относятся:

  • постройка многоуровневых конструкций;
  • возведение мостов и иных транспортных сооружений;
  • строительство складов для хранения радиоактивного утильсырья;
  • заливка полов внутри масштабных промышленных сооружений;
  • постройка иных особых объектов.

kladembeton.ru

Сверхпрочные декоративные бетоны на ВНВ-цементах

 

Прочность,морозостойкость и, как следствие, долговечность традиционного портландцементного камня лимитируются несколькими основными причинами:

1. Наиболее опасным является присутствие в цементном камне зон пониженной прочности. Эти зоны состоят, главным образом, из крупных спаянных кристаллов портландита и гидроалюминатов кальция, которые нарушают однородность структуры и легко деформируются под нагрузкой. Причина такой уязвимости – форма новообразований: плоскости скольжения и «карточные домики».  Не трудно догадаться, что чем больше таких «бракованных участков», тем быстрее разрушается весь бетон под воздействием ветра, воды и перепадов температуры.

2. Другая важнейшая причина пониженной прочности - слабая адгезия между цементным камнем и заполнителем. По сути, любой цементный бетон – это всего лишь частицы песка, керамзита или какого-либо другого заполнителя, «склееные» между собой цементом. И качество такой спайки совершенно не зависит от марочной прочности самого цемента! Иными словами, самый лучший цемент может легко превратиться в отвратительного качества бетон, если предварительно не обеспечить условия, при которых цемент наиболее полно проявит свои «клеящие» способности.

3. И, наконец, третий фактор, влияющий на долговечность бетона - крупные поры, большое количество которых вызывает разрушающие напряжения. Определенно, это теже самые зоны неоднородности, но состоящие просто из воздуха, который неконтролируемо распределен по всему объему цементного камня.

Все это, как ни странно, является следствием одного - избыточного содержания воды в бетонной смеси. Не случайно, что по новой Европейской классификации(1993г.) «высококачественными» считаются  бетоны, имеющие водоцементное отношение менее 0,4. На принципе снижения водоцементного отношения основано виборопрессование, где количество воды затворения близко к идеальному для цементных бетонов. Теоретически, должен бы был получиться супербетон с суперхарактеристиками. Но в реальности - присутствует ряд проблем, которые не позволяют реализовать все преимущества от резкого снижения В/Ц и нейтрализуют это достоинство. Мы не будем подробно останавливаться на этих вопросах, посколько технология вибропрессования изначально неприемлема для декоративных бетонов со сложной формой и фактурой…

Снижение содержания воды в растворе обязательно должно сочетаться с высокой однородностью приготавливаемой смеси при максимальной ее текучести. Самый разумный способ снижения показателя В/Ц – это применение новейших модифицирующих добавок, включая гиперпластификаторы. Их использование уменьшает потребление воды на 25-40% и резко повышает все эксплуатационные характеристики бетонов: морозостойкость(до F400-600), прочность(до М600-800), водопоглощение (до 1-2%) и так далее.

Но существует также весьма интересный способ промышленной подготовки портландцементного вяжущего низкой водопотребности, так называемые ВНВ-цементы. Дело в том, что прямое введение в цемент добавок с высоким пластифицирующим эффектом не позволяет полностью реализовать их потенциал. В процессе затворения бетонной смеси значительное количество цемента успевает «нахвататься» избыточного количества воды со всеми вытекающими из этого последствиями. Результатом решения этой проблемы и стало появление ВНВ-вяжущих. ВНВ-вяжущее получают путем тонкого помола обыкновенного цемента вместе со специальными добавками, которые образуют вокруг цементных частиц пленку, препятствующую быстрому насыщению цемента водой. Отсутствие «лишней» воды при сохранении высокой текучести бетонной смеси приводит к следующим результатам:

- микрочастицы цемента плотно прилегают друг к другу и взаимодействуют с образованием мелкокристаллической прочной структуры без проявления «дефектных» участков.

- тонкодисперсная однородная структура цементного теста образует между частицами полифракционного заполнителя очень тонкую пленку, в результате чего адгезия в системе «цемент-заполнитель» резко повышается и бетон становится монолитным.

- объем крупных пор снижается до минимума, что также благотворно влияет на прочностные характеристики и долговечность цементного камня.

К положительным особенностям ВНВ-цемента относится:

- повышенный срок хранения(не менее 3 мес.)

- высокая дисперсность S = 4000-5000кв.см/г (у портландцемента  2800-3000кв.см/г )

- водопотребность на 35-50% ниже, чем у бетонных смесей на портландцементе

- бетонные смеси на ВНВ слабо подвержены расслоению

- ускоренный набор начальной прочности бетона и высокая конечная прочность

- морозостойкость – не менее 500циклов

 

В качестве примера для тротуарной плитки:на основе ВНВ-100 были получены особо прочные бетоны на крупных заполнителях. Прочность на сжатие с гранитным щебнем составляет около 120МПа. А использование щебня из плотного и прочного габбро-диабаза позволило получить бетон из подвижных смесей(ОК=4-6см) прочностью 150-170МПа.

 

С точки зрения малого бизнеса, применение ВНВ-цементов имело бы огромное значение. Ведь таким путем можно легко получать декоративные бетоны очень высокого качества, избежав трудоемкой процедуры оптимизации состава и подбора модифицирующих добавок. Не нужны пластификаторы, гидрофобизаторы, пеногасители и даже армирующие волокна. Достаточно лишь взять уже готовый промышленно-модифицированный «суперцемент» и совместить его с заполнителями и пигментами…

Компания Zikam Stone готовит проект производства белого ВНВ-цемента специально для применения в области вибролитья декоративных бетонов. Рассчеты показывают, что сырьевая себестоимость искусственного камня на ВНВ-вяжущем снизится примерно на 25%, не говоря уже об упрощении производственного процесса. А изготовители тротуарной плитки смогут получать сверхпрочную и долговечную продукцию по элементарной технологической схеме. Мы будем Вам признательны за комментарии и пожелания на этот счет, которые несомненно окажут влияние на принятие окончательного решения по вопросу начала производства декоративного ВНВ-цемента.

 

vogean.com

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/мм2. 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/мм2.

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

 

Обозначение

высокопрочный бетон

сверхпрочный бетон

определение

предел прочности при сжатии > 60 Н/мм2

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

например непроницаемость, сопротивление физическому или химическому воздействию прочность

преимущественные области применения

несущая способность

долговечность

высокая прочность

плотная структура

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 < 0,35. Нижний предел водоцементного отношения определяется в настоящее время степенью достижения достаточной удобоукладываемости бетонной смеси и равен 0,20.

2.2 Цемент

При производстве высокопрочного бетона может использоваться стандартный цемент. До этого времени в Германии применялись, например, портландцементы CEM I 42,5 R, CEM I 52,5 R и CEM I 52,5 N, а также цементы, содержащие гранулированный доменный шлак (CEM II-S, CEM III). Для обеспечения достаточной удобоукладываемости бетонной смеси целесообразно соблюдать низкое водопотребление. Как правило, содержание цемента в бетонной смеси составляет от 350 кг/м3 до 500 кг/м3.

2.3 Зернистый заполнитель

Для высокопрочного бетона характерно уменьшение разницы между прочностью зернистого заполнителя и цементного камня, поэтому в нем по сравнению с обычным бетоном повышается влияние зернистых заполнителей на прочностные характеристики и деформацию. Для получения предела прочности на сжатие, превышающего 100 Н/мм2, необходимо использовать дробленый зернистый заполнитель. Имеется положительный опыт применения базальта, диабаза и мелафира. Кривая гранулометрического состава должна проходить в зоне кривых A и B, причем для фракции зернового состава < 2 мм - ближе к кривой B, а для фракции зернового состава > 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

Марка цемента

s/z

[весовая доля]

f/z

[весовая доля]

CEM I

 

≤ 0,11

 

≤ 3 (0,22 - s/z)

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

 

≤ 3 (0,15 - s/z)

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

Прочность бетона

 

 

C

C

C

C

C

C

C

 

55/67

60/75

60/75

70/85

70/85

80/95

100/115

Содержание цемента при

CEM I 42,5 R

кг/м3

420

340

-

420

-

-

-

CEM I 52,5 R

кг/м3

-

-

-

-

-

450

450

CEM III/A42,5 R

кг/м3

-

-

380

-

450

-

-

Содержание кремнеземной пыли (твердое вещество) s

Содержание летучей смолы f

Содержание воды

Разжижитель

кг/м3

-

30

30

40

40

45

45

кг/м3

-

80

-

-

-

-

100

кг/м3

125

123

125

135

112

126

119

л/м3

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

 

20 л/м3 разжижитель на основе меламина и нафталина

Замедлитель

кг/м3

-

-

-

-

-

да

да

Содержание зернистого заполнителя

0/2 (песок)

кг/м3

650

640

630

630

620

660

830

2/8 (гравий)

кг/м3

420

410

410

405

400

355

-

8/16 (гравий)

кг/м3

790

880

770

765

725

-

-

2/8 (щебень)

кг/м3

-

-

-

-

-

-

480

8/16 (щебень)

кг/м3

-

-

-

-

-

760

770

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

 

032

0,35

0,32

0,32

0,27

0,28

0,26

Растекаемость (добавление разжижителя через 45

a10

см

45.55

~ 45

a45. FM

см

45...55 55...65 45...55

~ 55

a90

см

45.55

~ 45

минут после изготовления смеси)

 

 

 

 

Плотность свежеприготовленной бетонной смеси

кг/дм3

2,41

2,39

2,40

2,41

2,40

2,41

2,48

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

1 d

Н/мм2

30

35

35

40

35

60

65

7 d

Н/мм2

60

75

70

80

75

100

115

28 d

Н/мм2

80

90

90

100

100

125

135

56

Н/мм2

85

95

100

110

115

130

140

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/м2]

Максимально допустимое содержание мелкодисперсной взвеси [кг/м2] при максимальном размере зерна зернистого заполнителя

16 - 63 мм

8 мм

≤ 400

500

500

450

550

550

≥ 500

600

600

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.

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/мм2]

Характеристическая прочность кубика на сжатие fck, cube [Н/мм2]

Средний показатель прочности цилиндра на сжатие fck [Н/мм2]

Средний показатель прочности кубика на сжатие fck, cube [Н/мм2]

C 55/67

C 60/75

C 70/85

C 80/95

C 90/105

C 100/115

 

55

60

70

80

90

100

 

67

75

85

95

105

115

 

63

68

78

88

98

108

fcm = fck + 8

4,2

4,4

4,6

4,8

5,0

5,2

fctm = 2.12 In (1 + fcm/10)

Таблица 6: Частота отбора проб для оценки соответствия высокопрочного бетона
Производство

 

Частота отбора проб

первые 50 м3 продукции

после первых 50 м3

Первичное производство (до получения как минимум 35 результатов)

3 пробы

продукции 1)

1/100 м2 или 1/день производства

Непрерывное производство 2) (когда получено минимум 35 результатов)

 

 

1/200 м2 или 1/день производства

 

1) Отбор проб должен осуществляться на протяжении всего процесса, на каждые 25 м3 должно быть отобрано не более одной пробы 2) Если стандартное отклонение последних результатов превышает 1,37 а, то частоту отбора проб на следующие 35 результатов испытания следует увеличить на количество, необходимое для первичного производства.

Таблица 7: Критерии соответствия прочности высокопрочного бетона на сжатие

Производство

Количеств о n результато в

Критерий 1

Критерий 1

Среднее значение n результато в fcm [Н/мм2]

Каждый отдельный результат испытания fci [Н/мм2]

Первичное производство

3

≥ fck + 5

≥ fck - 5

Непрерывное производство

15

≥ fck + 1,48

δ, δ≥ 5 [ Н/мм2]

≥ 0,9 fck

Таблица 8: Частота проведения испытаний и критерии приемки для результатов испытаний на прочность высокопрочного бетона при сжатии и использовании товарного бетона (должны быть выполнены оба критерия)

Количество отдельных значений

 

Критерий 1 Среднее значение fcm

для n отдельных значений [Н/мм ]

Критерий 1 Каждое отдельное

значение fci [Н/мм2]

Частота проведения испытаний

 

от 3 до 4

≥ fck + 1

≥ fck - 4

≥ fck- 4

требование отсутствует

для каждой партии бетона минимум 3 образца для испытаний

- каждые 50 м3

- каждый день бетонирования

от 5 до 6

≥ fck + 2

> 6

Проверка определяющих свойств свежеприготовленной бетонной смеси и жесткого бетона в процессе бетонирования высокопрочного бетона осуществляется в соответствии с классом контроля 3.

brusshatka.ru


Смотрите также