Самоуплотняющийся бетон

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

Где применяется СУБ?

Эксплуатационные характеристики и состав допускают применение самоуплотняющегося бетона в различных сферах строительства. Отличающиеся по подвижности и вязкости составы применяются для заливки конструкций сложной формы, в том числе, с густым армированием, вертикальных бетонных элементов зданий и сооружений. Согласно строительным нормам СУБ применяется:

• для производства сборных железобетонных элементов и конструкций;
• при возведении конструкций для гидротехнических сооружений;
• для ремонта и реставрации объектов, в том числе, с применением торкретирования;
• при устройстве прочного пола без швов, рассчитанного на высокие нагрузки;
• для получения прочных поверхностей, не требующих дополнительной обработки;
• при заливке элементов с густой армирующей сеткой;
• при строительстве зданий и сооружений, к прочности которых предъявляются повышенные требования;
• для производства кирпича лего;
• для тонких и прочных элементов с минимальной массой – перестенков, элементов ограждений.

Общие сведения

Затвердевшие самоуплотняющиеся бетоны (СУБ) по своим свойствам ненамного отличаются от традиционных тяжелых марок. Их укладка производиться без применения вибраторов, а эксплуатационные характеристики конструкций, изготовленных по такому способу, сравнимы со свойствами сооружений из высокопрочных материалов, полученных с применением специального оборудования.

Свойства

Измерение подвижности СУБС — расплыв конуса

Главной отличительной чертой самоуплотняющихся бетонов является отсутствие расслоения при высокой подвижности смеси. Низкие показатели водоцементного отношения при введении в состав самоуплотняющегося бетона высокоэффективных гиперпластификаторов гарантируют существенное увеличение плотности цементного раствора.

Однако плотность суспензии, даже в случае предельного снижения водоцементного отношения, не является основной причиной такой однородности.

В качестве основного фактора нерасслаиваемости растворов следует рассматривать их высокую вязкость и сопротивление сдвигу. Такое сочетание реологических свойств материала в момент его укладки в опалубку обеспечивает легкий выход, вовлеченного при производстве смесей воздуха.

Бетоны самоуплотняющиеся показатели удобоукладываемости

Для регулирования вязкости и седиментационных явлений, в состав СУБ могут вводиться загустители на основе следующих модифицирующих добавок:

• целлюлозы;
• полиэтиленгликоля;
• гидролизованного крахмала;
• природных биополимеров и пр.

Оптимальный состав самоуплотняющегося бетона:

• портландцемент (20%);
• песок (32%);
• щебень (30%);
• пластифицирующие добавки (1%);
• вода (7%).

Самоуплотняющийся бетон состав

Характеристики

Поликарбоксилат — обязательный компонент, который используется при изготовлении самоуплотняющего материала.

Качество и характерные особенности разных видов бетона зависят от используемых во время приготовления раствора добавок. Состав самоуплотняющихся бетонов различается в зависимости от производителя, но поликарбоксилат — незаменимый компонент для его приготовления. Во многом этот комплексный полимерный модификатор обеспечивает уникальные свойства готового продукта.

Самоуплотняющийся бетон имеет следующие характеристики:

• водоцементное отношение ― 0,38—0,4;
• удобоукладываемость ― до 70 см;
• прочность на сжатие ― до 100 МПа;
• параметр эластичности ― 30—36 ГПа;
• уровень воздуха ― не выше 6%.

Свойства СУБ

Благодаря специфической рецептуре и полученным характеристикам, самоуплотняющиеся бетоны отличаются высокой прочностью на сжатие и растяжение. Кроме этого, раствор обладает следующими качествами:

• Ползучесть. Это свойство обуславливается рядом применяемых добавок, но не превышает допустимых значений.
• Адгезия. Бетон хорошо сцепляется с арматурными каркасами.
• Усадка. То, как будет садиться раствор, зависит от объема, применяемого при приготовлении раствора клея. В самоуплотняющихся бетонах цементного клея примерно столько же, сколько в классических смесях.
• Упругость. Этот показатель зависит от пропорции сухих добавок разных фракций. Традиционные цементно-песчаные смеси на 15% более упругие, чем самоуплотняющиеся бетоны.

Как транспортировать смеси?

Так как крупных пор в ЖБИ из самоуплотняющегося бетона нет, вода не попадает в глубокие слои конструкции, что значительно снижает вероятность коррозии арматурного каркаса.

Если готовая смесь транспортируется дольше одного часа, то необходимо применять автомиксер.

Все бетонные смеси требуют соблюдения правил перевозки. В противном случае начинается сегрегация ― процесс расслоения. Несмотря на то, что самоуплотняющийся бетон расслаивается хуже, чем обычные смеси, при неправильной перевозке он также может подвергнуться этому дефекту. Чтобы не допустить снижение качества материала, рекомендуется придерживаться следующих правил:

• При необходимости перевозки раствора дольше 1-го часа важно использовать автомиксер. Без бетономешалки в растворе образуется осадок.
• Избегать размещения раствора и резервуара с ним на солнце. Из-за нагрева бетон меняет консистенцию.
• По прибытии смеси на место строительства добавить в нее разжижитель.
• Материал применять без промедлений, перекачка раствора осуществляется непрерывно.

Как проводится укладка?

Самоуплотняющиеся смеси укладывают так же, как и другие цементные растворы. Чтобы не допустить снижения качества материала, важно придерживаться следующих рекомендаций:

• Нельзя укладывать смесь в опалубку, если в ней вода. В противном случае раствор расслоится.
• До укладки смесь прокачивается через рукав, чтобы из нее вышел воздух. Если строительство проводится без использования насоса, путь раствора по рукаву делают искусственно.
• Во время работы нельзя допускать остановок дольше чем на 30 минут. Даже из-за коротких пауз слои бетона могут не смешиваться.

Важно следить за природным выведением воздуха из опалубков. Для этого в высокие узкие колонны смесь запрещено сливать с большой высоты. Рекомендуется спустить рукав в сам опалубок, и подтягивать его вверх по мере наполнения формы раствором. Чем ниже высота, с которой смесь попадает в опалубки, тем меньше воздуха в ней растворится. Дополнительно уплотнять этот вид цементной смеси не нужно.

Преимущества и недостатки СУБ

Если сравнивать самоуплотняющийся бетон с традиционными составами, то СУБ обладает следующими преимуществами:

• Монтаж высокопрочных бетонных конструкций производится быстрее.
• Дефекты, вызванные неправильным уплотнением бетонной смеси, сводятся к нулю.
• Становится возможным монтаж различных конструкций сложной формы с любой геометрией.
• Для СУБ используются менее громоздкие и тяжелые опалубки (не требуется вибрирования бетона).
• При использовании самоуплотняющегося бетона достигается наилучшее сцепление смеси с арматурой.

• Раствор не расслаивается.
• СУБ обладает шумо- и виброизоляционными свойствами.
• Уплотняющийся состав способен проникать в труднодоступные участки конструкции.
• Цементно-песчаная смесь может подаваться через низ опалубки.
• Смеси обладают пониженным отношением водонепроницаемости. Согласно ГОСТ 7473-2010 этот показатель составляет не более 0,4.
• Показатель удобоукладываемости раствора составляет 70 см.

Из недостатков СУБ можно выделить только его высокую стоимость и повышенных коэффициент ползучести.

Чтобы самостоятельно изготовить самоуплотняющийся бетон необходимо ознакомиться с видами СУБ по типу его применения.

Сферы применения

Определение

В предыдущих статьях мы рассматривали особенности уплотнения бетонной смеси. Также приводись рекомендации по выбору вибраторов. Но есть решение, внедрение которого делает такую информацию ненужной. Материалом нового поколения считается самоуплотняющийся бетон.

Вышедший на рынок еще в 1988 году, он только в 2003 стал регламентироваться директивой о железобетоне. Это позволяет применять смесь без согласования процесса в органах строительного надзора. В связи с этим нововведение требует более пристального внимания.

Стандартный состав рассматриваемого материала разработан по методике профессора Окамуры. Основой инновационной разработки стало повышение вхождения пылевидных частиц в состав смеси. По первоначальной рецептуре объем крупного заполнителя не должен превышать 50% от исходной массы. В то же время песка в растворе должно быть 40% от общей массы компонентов.

Стандартный набор составляющих самоуплотняющейся смеси в кг/м3 такой:

• цемент – 350;
• пыль известняка или зольные отходы – 200;
• вода – 170-180;
• песок с фракцией 0-2 – 650;
• щебень фракцией 2-20 – 950;
• суперпластификатор – 2-4.

Последние добавляются в раствор для повышения свойств:

• удобоукладываемости;
• пластичности;
• водоотталкивания;

В зависимости от необходимых характеристик вводятся загустители или разжижители.

В растворе обязательно присутствие минералов с повышенной впитываемостью поверхности. Они регулируют водосодержание смеси, не давая жидкости быстро испариться.

Применение смеси зависит от ее вида. Пластичность раствора обуславливает условия применения в тех или иных конструкциях. Рассмотрим основные виды данного материала.

1. Высокая подвижность бетонной смеси определяется показателем SF и определенным цифровым значением:

• 1 – применяется в слабоармированных изделиях и изделиях, исключающих наличие арматуры;
• 2 – самый распространенный вариант для стандартных ж/б изделий;
• 3 – применяется для заливки изделий с повышенным шагом арматуры, чаще всего используемым для вертикальных строений. Также такая смесь применяется при торкретировании, устройстве изделий произвольной формы и нанесении бетонной смеси на поверхность тонким слоем;

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Покрывало на 2 спальную кровать – размеры пледа для двуспальной

2. По вязкости различают два вида смеси:

• VS1/VF1 – используется в изделиях с высокими требованиями к гладкости поверхности. Дальнейшая обработка такой поверхности не требуется;
• VS2/VF2 – вязкость такой массы выше. Она применяется для использования на площадках, удаленных от места приготовления смеси. Раствор имеет меньшие показатели расслаиваемости, текучести.

3. По легкости формирования смесь бывает:

• РА1 – для заливки вертикальных изделий с шагом армирования от 80 до 100 мм;
• РА2 – для вертикальных сооружений с шагом армирования от 60 до 80 мм;

4. Параметры раслаиваемости зависят от дальности транспортировки и шага армирования:

• при расстоянии между стержнями меньше 80 мм и удаленности объекта не более 5 м используют смесь SR1;
• если стрежни расположены на удалении более 80 мм и удаленность заливки превышает 5 м, применяется смесь SR2.

Различные конструкции и объекты требуют разницы в составе и входящих компонентах. Из этого следуют отличия как в ценовом сегменте, так и в параметрах смеси.

Жесткий самоуплотняющийся бетон практически не отличается от обычного. Различие состоит только в долгом сохранении смесью характеристик свежеприготовленного состава.

Благодаря свойствам материал применяется при наружном бетонировании.

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

Применение:

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

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

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

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

Популярное

ПИР плита — современный утеплитель для дома

Производство и транспортировка

Завод по производству бетона

Приготовление самоуплотняющихся смесей требует наличия высококвалифицированного персонала и специализированного оборудования, что не позволяет осуществлять его производство на строительной площадке своими руками. В этом можно убедиться, прочитав представленные ниже рекомендации и требования, предъявляемые к производителям данного материала.

Транспортировка бетона

Инструкция и технологические требования, применяемые при производстве и транспортировке товарных самоуплотняющихся смесей:

• Предельная точность дозирования материалов перед подачей в смесительную установку.
• Сушка и контроль влажности мелких и крупных заполнителей.
• Использование дополнительной воды только в соответствии с техническими условиями, предусмотренными для данной марки бетона.
• Полная выгрузка барабана смесительной установки или емкости автобетоносмесителя, с последующей тщательной промывкой резервуаров.
• Строго соблюдать правила транспортировки. Учитывать погодные условия, температуру воздуха — все это может нарушить состояние и проектный состав транспортируемого бетона.
• Если технологической инструкцией предусмотрено, или возникла необходимость, дополнительного добавления разжижающих присадок на строительной площадке, необходимо строго придерживаться рекомендаций производителя бетона, чтобы не нарушить проектных показателей вязкости и растекаемости.
• Транспортировка бетона на строительную площадку должна осуществляться только сертифицированным автотранспортом, прошедшим приемочные испытания.

Сертифицированный транспорт

Классификация и области применения разных видов СУБ

Современные бетонные составы классифицируются исходя из области их применения:

• Высокоподвижные. Применяются для: не армированных или слабо армированных построек (SF1); стандартных сооружений (SF2); вертикальных элементов, сильно армированных построек и для конструкций со сложной геометрией (SF3). Также этой маркировкой обозначается степень растекания смесей: SF1 – от 55 до 65 см; SF2 – в пределах 66-75 см; SF3 – порядка 76-83 см.
• Вязкие. Такие смеси маркируются буквами VS/VF. Первый параметр обозначает отрезок времени, за которое раствор, подаваемый из стандартного конуса, растекается до 50 см (VS1 – до 2 секунд, VS2 – больше 2 секунд). VF – обозначает период, за который СУБ проходит через V-образную воронку (VF1 – меньше 8 секунд, VF2 – 9-25 секунд). Исходя из этого, есть смеси, которые подходят для конструкций, не требующих отделки (VS1/VF1) и составы, повышающие тиксотропность, использующиеся при постройке конструкций слабой прочности (VS2/VF2).

• Легко формируемые. Эти составы применяют для построек с шагом армирования 80÷100 мм (РА1) и для бетонных оснований с шагом 60÷80 мм (РА2).
• Устойчивыми к расслоению. СУБ для вертикальных железобетонных конструкций с шагом менее 80 мм, а также для высотных элементов и профилей (тонкостенных) с шагом более 80 мм. Параметр однородности определяется в процессе испытания смеси при помощи сита (SR1 – до 20%, SR2 – до 15%).

Полезно! Прочностные показатели у самоуплотняющегося бетона такие же, как у обычной смеси (В30, В40 и так далее).

Для изготовления такой смеси, необходимо также уточнить характеристики СУБ и компоненты, входящие в его состав.

Расчет состава бетона

СУБС характеризуется следующими показателями:

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

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

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

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

Классификация

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

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

Мелкодисперсный заполнитель

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

Это:

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

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

Объем мелкодисперсной взвеси в СУБ

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

Стабилизирующие добавки

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

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

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

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

Бетон самоуплотняющийся — применение

Транспортировка

Самоуплотняющийся бетон, как и любая цементная смесь, требует правильных условий перевозки. Дело в том, что СУБ не является исключением и также подвержен процессам расслоения (сегрегации), из-за чего часть его свойств теряется, и готовые изделия получаются худшего качества.

Чтобы этого не происходило, нужно учесть, что:

• При транспортировке более 1 часа без использования бетономешалки, в смеси образуется осадок. Поэтому СУБ, как и обычный бетон, должен перевозиться только при помощи автомиксеров.
• Погодные условия оказывают пагубное влияние на раствор. Если бетонный раствор будет долгое время открыт под прямыми солнечными лучами, это приведет к повышению температуры смеси, что, в конечном счете, скажется на консистенции бетона.
• После доставки раствора на строительную площадку в смесь необходимо добавить разжижитель, тогда бетон приобретет оптимальную консистенцию.

Особенности укладки СУБ

В процессе укладки СУБ необходимо учесть следующие нюансы:

• Перед тем, как заливать самоуплотняющийся бетон, убедитесь, что в опалубке нет жидкости. Если в ней будет хотя бы незначительное содержание воды, то свойства состава могут измениться, что приведет к расслаиванию бетона.
• В процессе укладки, нужно постоянно перемешивать СУБ (если состав загустел, добавьте разжижитель).
• Длина трубопровода для подачи раствора на рабочее место, не должна быть более 200 м. Если смесь будет идти слишком долго, она может стать неоднородной.

• Бетонный раствор не нужно дополнительно уплотнять.
• Если вы заливаете бетонную смесь в форму для узкой колонны или в другую опалубку с плохим отведением воздуха, то раствор не рекомендуется сбрасывать с большой высоты. Лучше опустить строительный рукав как можно ниже в опалубку и поднимать его по мере заполнения формы. Чем меньше будет высота, тем меньше воздуха попадет в бетонную толщу.

Определение

Бетон самоуплотняющийся является материалом, который уплотняется под тяжестью своего веса, при этом полностью заполняет опалубку даже в тех местах, где густо уложена арматура. Имеет популярность бетон СУБ при монтаже сборного железобетона, при возведении прочных полов без швов и для торкрет-бетонирования. Разновидность самоуплотняющегося цементно-песчаного раствора:

• высокоподвижный;
• вязкий;
• легко формируемый;
• устойчивый к расслоению.

Применение и особенности укладки

Самоуплотняющийся бетон применяют в следующих сферах строительства:

• при сооружении гидротехнических конструкций;
• для изготовления сборного железобетона;
• при строительстве монолитных полов без швов;
• для усиления зданий и сооружений;
• для конструкций с качественной поверхностью, на которой не требуется дополнительная обработка;
• при возведении конструкций, которые состоят из большого количества арматуры;
• используется материал при строительстве ограждений или тонких стен, когда требуется минимальный вес перекрытий.

Укладывая самоуплотняющийся бетон, следует учитывать некоторые особенности:

• большое количество суперпластификаторов в растворе замедляет схватывание уложенной смеси;
• в процессе перевозки цементной жидкости с возможностью самоуплотняться на протяжении часа и более, эффективность суперпластификатора снижается, а значит, снижается подвижность раствора;
• при подаче раствора с особенным свойством самостоятельно уплотняться по трубопроводу к рабочему участку, расстояние, которое превышает двести метров, образуются расслоения и неоднородное состояние готового изделия;
• из-за возможных расслоений и неоднородных состояний изделий время на работы увеличивается, качество ухудшается, и снижаются прочностные характеристики готовой смеси;
• начиная укладку раствора, следует проверить опалубку на наличие в ней жидкости и при необходимости удалить ее, так как даже малейшее количество лишней воды способно привести к расслоению и снизить свойства бетона;
• в процессе укладки важно соблюдать беспрерывное бетонирование;
• бетонный раствор с возможностью самостоятельно уплотняться не нуждается в дополнительном уплотнении;
• при снижении необходимых качественных характеристик цементно-песчаной смеси его восстанавливают специальными разжижителями, которые добавляют в строительный раствор.

Для улучшения качества цементно-песчаной смеси с возможностью самоуплотняться используют следующие внедрения, которые включают в себя:

• использование песка, щебня мелких фракций позволяет изготовить бетон высокой прочности;
• применение ультра- и микродисперсного наполнителя увеличивает прочность, коррозиестойкость и снижает образование трещин материала.

Диагностика

Нормативы с указанием классификации и описанием методов диагностики бетонных смесей с самоуплотнением имеются только в Европе. Чтобы диагностировать удобоукладываемость и текучесть бетонной жидкости, используют реологический метод, который представляет собой науку о деформациях и текучести вещества. Научные исследования включают в себя диагностирование цементно-песчаной смеси с возможностью самоуплотняться по следующим параметрам:

• подвижность раствора;
• вязкость;
• характеристики качества;
• расслаивание;
• водоотведение;
• прочностные характеристики;
• удобоукладываемость.

Для анализа изучаемых параметров применяли математическое планирование эксперимента на основе следующих факторов:

• дозировка пластификаторов в бетонную смесь – 0,8 %, 1%, 1,3% от массы цемента;
• дозировка стабилизаторов в бетонную смесь – 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,3%.

Исследовали образцы цемента с размерами 10х10х10 см. После изготовления смеси для каждого типа определяли удобоукладываемость и выдерживали в помещении с оптимальным температурным режимом и влажностью, проверяли прочность бетона на первые сутки, третьи, седьмые и спустя две недели и месяц. Данные заносятся в таблицу и проводится анализ, с помощью которого определяют водоотделение и расслаивание цементной консистенции.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...