Самоуплотняющийся бетон: области применения и преимущества

Бетон,
который течет
и уплотняется сам

Используя устаревшие материалы и методы возведения зданий и сооружений, а также неквалифицированный персонал, невозможно обеспечить технический прогресс в строительстве.

Что же делать? Как же обеспечить у нас в современных условиях надлежащее качество строительства? Ответ прост: только благодаря использованию новых технологий и современных строительных материалов, а также благодаря постоянному контролю качества исходного сырья и материалов (прежде всего бетонной смеси и ее компонентов) можно обеспечить в современных условиях высокое качество строительства. Необходимо срочно наверстывать упущенное, осваивать работу с новыми материалами и современным оборудованием, уделять внимание повышению квалификации персонала, начиная уже со студенческой аудитории.

В России почти половина зданий строится на основе монолитного и сборно-монолитного способа. Установка арматурных каркасов и опалубки, доставка, укладка и уплотнение бетонной смеси с последующим уходом за ней являются сейчас основными компонентами процесса возведения зданий и сооружений. А можно ли сейчас у нас упростить и удешевить этот процесс без ущерба для качества строительства, например: исключив процесс вибрирования бетонной смеси? Ответ прост: можно, за счет использования самоуплотняющегося бетона, который уже около 25 лет успешно используется на строительных площадках во всем мире.

Самоуплотняющийся бетон — это бетон, который без воздействия на него дополнительной внешней уплотняющей энергии, самостоятельно под воздействием собственной массы течет, освобождается от содержащегося в нем воздуха и полностью заполняет пространство между арматурными стержнями и опалубкой. Самоуплотняющийся бетон содержиттакой же остаточный объем пор, как и «вибрированный» бетон.

История и исследования самоуплотняющегося бетона

История самоуплотняющегося бетона началась в Японии в 1990 году. Там профессором Хайимой Окамурой было создано и внедрено в практику новое поколение добавок к бетону, а именно высокоэффективные добавки для улучшения текучести на базе полиакрилата и поликарбоксилата. Ему удалось создать бетон, имеющий высокую пластичность и низкое содержание воды. Кроме Окамуры в создании и развитии самоуплотняющегося бетона принимали участие профессора К. Маекава и Кацумаса Озава.

Благодаря уникальным свойствам и преимуществам этого бетона он быстро распространился в направлении Западной Европы. Вначале этот бетон использовался на предприятиях, производивших готовые железобетонные изделия. Затем самоуплотняющийся бетон начинает активно использоваться в качестве так называемого «транспортного бетона», т.е. бетона, который доставляется и укладывается непосредственно на строительной площадке.

Дальнейшие активное развитие и изучение свойств самоуплотняющегося бетона происходило в Германии. Так, в Институте строительных исследований в городе Аахен (Германия) в 2000 и 2001 годах под руководством профессора Вольфганга Брамесхубера по заказу фирмы «DyckerhoffBetonGmbH» после тщательного изучения его свойств, были созданы первые предпосылки для официального допуска и распространения этого материала по всей Европе. Исследования, проведенные в Аахене, показали, что прочность на сжатие самоуплотняющегося бетона, как правило, выше, чем у обычного «вибрируемого» бетона, а прочность на раскалывание, статический модуль упругости, усадка и ползучесть самоуплотняющегося бетона была такой же. Кроме того, этот материал обладал прекрасными свойствами по водонепроницаемости и, таким образом, был официально допущен и рекомендован для использования при сооружении водонепроницаемых сооружений. Материал получил название «DyckerhoffLiquidur» и стал активно распространяться по строительным площадкам Европы вследствие своих уникальных свойств.

Последним шагом по расширению распространения самоуплотняющегося бетона в Западной Европе было издание в Берлине «Немецким комитетом по железобетону» в ноябре 2003 года нормативного документа «DAfStb-Richtlinie Selbsverdichtender Beton (SVB-Richtlinie)». В этом нормативном документе на 41 странице подробно изложены термины и связи с другими европейскими нормативными документами, а также методы диагностики самоуплотняющегося бетона. Таким образом, после выхода этого нормативного документа самоуплотняющийся бетон официально допущен и разрешен к использованию в Европе, без необходимости каких либо дополнительных разрешений, согласований и допусков.

С 2003 года немецкий производитель лабораторного оборудования — компания TESTING Bluhm&Feuerherdt GmbH начала серийно производить и поставлять своим клиентам необходимое лабораторное оборудование для диагностики СУБа. Методы испытания самоуплотняющегося бетона в строительной лаборатории на русском языке подробно описаны в монографии автора данной статьи: “Европейские методы физико-механических испытаний бетона”, вышедшей в Харькове в 2010 году.

Состав самоуплотняющегося бетона

Состав компонентов смеси для приготовления самоуплотняющегося бетона осуществляется, как правило, по японскому методу, разработанному профессором Окамурой. Концепция этой рецептуры базируется на повышении доли мелких пылевидных частиц. Рецептуры самоуплотняющегося бетона по профессору Окамуре базируются на следующих граничных условиях:

• насыпной объем заполнителя крупной фракции должен быть не более 50% объема бетона;
• объемная часть песка в растворе должена составлять 40%.

При оптимизации состава самоуплотняющегося бетона возникают, как правило, следующие вопросы:

• Каким образом подобрать оптимальное количество песка?
• Действительно ли необходимо большое количество цемента?
• Какое влияние оказывают различные наполнители смеси (зольная пыль и молотый известняк)?
• Какое количество крупной фракции заполнителя можно использовать?

Состав и виды самоуплотняющегося бетона постоянно развиваются. Так, к примеру, в 2003 году в Германии был получен допуск на использование легкого самоуплотняющегося бетона. Несмотря на низкую плотность в незатворенном состоянии, равную 1,38 кг/дм 3 , этот бетон обладает прекрасной подвижностью и способностью самоуплотняться. Механические свойства этого бетона аналогичны свойствам обычного бетона.

Свойства самоуплотняющегося бетона

Анализ самых последних исследований, проведенных в Японии, Германии и Швеции, дает возможность представить свойства самоуплотняющегося бетона. В своем большинстве они во многом совпадают со свойствами обычного бетона. Путем комбинирования компонентов самоуплотняющийся бетон может быть запроектирован как бетон с обычной прочностью, так и как высокопрочный бетон.

Прочность на сжатие

При аналогичном содержании цемента и водоцементном соотношении самоуплотняющийся бетон обладает более высокой прочностью на сжатие за счет более плотного состава смеси.

Прочность на растяжение

При аналогичных показателях по прочности на сжатие самоуплотняющийся бетон имеет незначительно более высокую прочность на растяжение по сравнению с обычным бетоном.

Связь бетон/арматура

Вследствие того, что самоуплотняющийся бетон обладает хорошей подвижностью и сцеплением между отдельными частицами, он обладает хорошими свойствами образования плотного соединения с арматурными стержнями. При этом расположение арматуры (верхний или нижний ряд стержней) не имеет никакого значения.

Модуль упругости

Модуль упругости самоуплотняющегося бетона примерно на 15% ниже, чем у обычного бетона. Это связано с повышенным содержанием мелких пылевидных частиц в бетонной смеси и пониженным содержанием крупной фракции заполнителя по сравнению с обычным бетоном.

Усадка

Усадка бетона всегда связана с количеством цементного теста в бетоне. Так как содержание цементного теста у самоуплотняющегося бетона незначительно отличается от обычного, то оба бетона имеют примерно одинаковую усадку.

Качество поверхности

Поверхность самоуплотняющегося бетона до мельчайших подробностей повторяет поверхность опалубки. Таким образом, при использовании современных видов опалубок можно сразу получить идеально гладкую и ровную поверхность.

Преимущества самоуплотняющегося бетона

Преимущества самоуплотняющегося бетона по сравнению с другими традиционными видами бетона можно условно разделить по группам и представить следующим образом:

Для заказчика: более высокая безопасность капиталовложений за счет:

• создания строительных конструкций, имеющих высокую прочность и в которых исключены дефекты, вызванные с ошибками при уплотнении бетонной смеси,
• сокращения продолжительности строительства.

Для архитектора: более широкий выбор форм конструкций и возможности приданию конструкции определенного заданного внешнего вида за счет:

• особой гладкой и плотной наружной поверхности бетона, которая в точности повторяет форму и поверхность опалубки,
• опалубки различной формы и структуры,
• возможности создания любой геометрии бетонируемой конструкции.

Для проектировщика: свободный выбор геометрии конструкций, обеспечения ее долговечной эксплуатации и упрощение разработки проекта производства работ за счет:

• упрощения работ по бетонированию (отпадает необходимость в уплотнении),
• возможности более плотного расположения арматурных стержней,
• плотного сцепления арматуры с бетоном и проникновению бетона в самые труднодоступные места в опалубке,
• возможности подачи бетона непосредственно через опалубку, например, через отверстие в нижней ее части,
• более простой и менее массивной конструкции опалубки (из-за отсутствия процесса вибрирования бетона на опалубку не воздействуют дополнительные динамические и статические нагрузки).

Для строительной фирмы, выполняющей работы на площадке: более безопасное ведение строительных работ и сокращение затрат на зарплату персонала за счет:

• возможности укладки за смену большего объема бетона,
• отсутствия необходимости уплотнения бетона и за счет этого исключения ошибок, которые могли бы возникнуть при его уплотнении,
• возможности работы персонала в более безопасных условиях при бетонировании,
• самостоятельного растекания бетонной смеси по всей конструкции,
• исключения возможности расслоения бетонной смеси,
• отсутствия шума и вибрации, негативно воздействующих как на персонал, так и на проживающих рядом со строительной площадкой людей.

Экономичность и перспективы использования самоуплотняющегося бетона

Проанализировать экономичность самоуплотняющегося бетона можно на основе уже имеющегося европейского опыта использования этого вида бетона. К примеру, в Германии в литературе можно найти следующие данные:

Если сравнивать цены, то самоуплотняющийся бетон вследствие своего модифицированного состава и стоимости отдельных компонентов бетонной смеси дороже обычного бетона аналогичного вида. Разница в цене составляет от 13 до 18 Евро за 1 кубический метр. Эта удорожание бетона компенсируется экономией средств при его укладке и благодаря целой группе других преимуществ этого бетона (см. предыдущий раздел).

Анализ работ по бетонированию в Германии показал, что за счет того, что отпадает необходимость в уплотнении бетонной смеси на строительной площадке, экономия средств за счет использования самоуплотняющегося бетона при бетонировании отдельных строительных конструкций может составлять от 3 до 6 Евро за конструкцию. Кроме того, необходимость уплотнения бетона, например, при бетонировании колонн и опор, вызывает необходимость частых перерывов при подаче бетонной смеси, а при использовании самоуплотняющегося бетона такие перерывы исключены.

Олег Болотских,

доцент кафедры Технологии строительного производства и строительных материалов Харьковского НациональногоУниверситета городского хозяйства им. А. Н. Бекетова, доктор-инженер; e-mail: bolotskich@ukr.net

Этот материал опубликован в сентябрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.

Самоуплотняющийся бетон: области применения и преимущества

Автор статьи: Светлана Раммер.

При строительстве крупномасштабных проектов всегда возникают свои трудности, а требования к свойствам применяемых материалов особо высоки. Архитектурные изыски в современных проектируемых конструкциях усложняют выполнение работ, часто строители не укладываются в срок. Некоторые объекты требуют особых эксплуатационных характеристик используемых материалов, например повышенной прочности, пластичности или подвижности. Также любой строитель оценит преимущества работы, позволяющей значительно сэкономить. Целый ряд проблем помогает решить применение самоуплотняющегося бетона.

Впервые применение особо прочных бетонных смесей началось в 60-70х годах, в бетон стали добавлять специальные модифицированные добавки — суперпластификаторы. Введение модифицированных веществ позволило получить бетон высокой прочности, однако потянуло за собой ряд ограничений в применении. Так, суперпластификаторы снижали время застывания бетона, особенно если вводились в больших долях. К тому же после транспортировки бетонной смеси в течение полутора часов начинала снижаться его подвижность, по сути сам эффект от добавок. Также по сравнению с обычным бетоном возникали проблемы при проведении работ в труднодоступных местах, так, при подаче бетонной смеси по трубопроводам длиной свыше четверти километра из-за возникающего расслоения нарушалась однородность, а следовательно, качество и прочность готового продукта.
Но зачастую строительство крупных объектов, таких как подвесные мосты или гидротехнические сооружения, требовало больших объемов бетона высокой прочности, а в условиях отдаленности от мест изготовления смесей невозможно было оперативно доставлять бетон, чтобы избежать потери его качества. К тому же технический прогресс и повышенный уровень важности строящихся объектов требовал от изготовителей бетонных смесей улучшений характеристик продукта, таких как скорость схватывания, большая прочность, трудозатраты на уплотнение. Приходилось проводить исследования с использованием в составе бетонных смесей других модифицированных составляющих и создавать совершенно новые добавки.
В 1986 году одним японским профессором были проведены собственные разработки в области улучшения свойств бетона, он собрал воедино весь имеющийся исследовательский опыт и получил совершенно новый материал, который предложил называть «самоуплотняющимся бетоном». Инновационный продукт был воспринят на ура, стали проводиться конференции, на которых подробно изучались его свойства, организовывались технические комитеты и рабочие группы из специалистов разных стран, занимающиеся разработкой классификаций самоуплотняющегося бетона (СУБ). В 2002 году была окончательно утверждена классификация, по которой определялись области применения и назначение видов бетонных смесей.
Самоуплотняющийся бетон все чаще и чаще используется в различных областях – от реставрации и усиления конструкций до производства железобетона и высокопрочных бесшовных монолитных полов. Главным отличительным свойством СУБ является способность полностью заполнять рабочее пространство даже с очень густым армированием и застывать, уплотняясь под собственным весом. Эта способность позволяет отказаться от вибрационных технологий для уплотнения бетонной массы, а значит, рабочий процесс отличается низким уровнем шума и малыми время- и энергозатратами.
При производстве СУБ самым главным является правильный подбор заполнителей, которые, кстати говоря, и определяют высокую стоимость бетонных смесей, очень важно соблюсти нужный состав крупных и мелких гранул. Основными составляющими являются поликарбоксилаты, после изобретения которых тем самым профессором Окамара производство СУБ стало возможным. Поликарбоксилаты относятся к гиперпластификаторам и существенно отличаются от применяемых ранее суперпластификаторов на основе меламиновых или нафталинформалдегидных соединений, их эффективность куда более высока.
Рецептура и процентное соотношение составляющих самоуплотняющихся бетонных смесей отличаются у производителей различных стран, все зависит от используемых материалов и конечного назначения СУБ.
Чем же самоуплотняющийся бетон лучше обычного в применении, и на какие подводные камни можно наткнуться при его использовании? Неоспоримыми преимуществами являются:
• высокие показатели физических и технических характеристик, которые обеспечивают его прочность и долговечность;
• изначально прочность бетона, его подвижность и пластичность очень высоки, отсутствует расслаиваемость, эти свойства сохраняются достаточно долго и не меняются при транспортировке;
• получаемые бетонируемые поверхности отличаются отличным качеством и высокой плотностью, при этом минимальными дефектами и возможностью образования пустот;
• самоуплотняющуюся бетонную смесь можно использовать для заливки сложных конструкций инновационной архитектуры с густым армированием, трудным доступом или длинных узких форм;
• использование СУБ позволяет обходиться без применения вибрации при укладке, а значит, экономить на электричестве;
• необходимость в высококвалифицированной рабочей силе сокращается, снижаются и сами трудозатраты;
• экономится время и тем самым сокращаются сроки строительства;
• использование СУБ позволяет уменьшить износ оборудования, а значит, экономит затраты на амортизацию;
• применение СУБ означает ведение бесшумного и наиболее безопасного строительства.

Конечно, даже у такого, казалось бы, идеального материала имеются и свои недостатки:
• при работе с СУБ следует учитывать температурный режим, температура обязательно должна быть выше нуля;
• особо длительная транспортировка бетонной смеси все же может привести к расслоению, необходимо учитывать этот фактор, если хочется избежать нарушения стабильности материала;
• подвижность бетонной смеси может уменьшиться при задержке в укладочных работах, поэтому необходимо четко организовывать рабочий процесс, вообще работа с СУБ требует большего опыта и тщательности ухода;
• при проектировке и установке опалубки стоит учитывать усиленное давление смеси по сравнению с обычным бетоном, а значит, и опалубка должна быть прочнее;
• стоимость СУБ как материала намного выше, чем обычного бетона, за счет дорогих модифицированных добавок в составе.

В целом изобретение самоуплотняющегося бетона, конечно же, является технологическим рывком в области производства и применения бетона, но процентная доля от общего производства и использования на сегодняшний день не превышает 10%. Все же бетон с модифицированными добавками явно не используется повсеместно, а лишь в случаях, где необходима особая прочность материала и высока сложность работы с обычным бетоном. Во всех остальных случаях со своей ролью прекрасно справляется и литой бетон хорошего качества, который вряд ли когда-нибудь потеряет свое законное место среди строительных материалов.

«Промышленные страницы Сибири» №6-7 (90) июнь-июль 2014 г.

Самоуплотняющийся бетон — изучаем внимательно

Опубликовано Артём в 18.07.2019 18.07.2019

Требования к бетону постоянно повышаются. Это касается набора прочности за минимальное время, поскольку этот показатель влияет на скорость строительства. Для этого разработали самоуплотняющийся бетон – материал, заполняющий опалубку без всяких посторонних воздействий. Этот материал уплотняется под воздействием гравитации, даже в местах с густым армированием.

Определение

Что такое самоуплотняющийся бетон?

Многие задаются вопросом, что такое самоуплотняющийся бетон и каковы его свойства? СУБ (самоуплотняющиеся бетоны) — это инновационный строительный материал, который проседает и уплотняется под воздействием собственной массы и гравитации, при этом заполняется практически все пространство опалубки даже если на поверхности уложена мелкоячеистая армирующая решетка в несколько слоев. Применяется СУБ при производстве железобетона (особенно если в составе бетона большое количество арматуры) при создании прочных бесшовных полов и перекрытий, а также в торкрет-бетонировании. Бетонная масса обладает высокой подвижностью, густотой и вязкостью, поэтому с ней легко и удобно работать.

Транспортировка

Жидкие бетоны транспортируют автобетоносмесителями, которые должны обеспечивать побуждение, сохранение свойств во время перевозки. С момента загрузки до полной разгрузки для исключения самоуплотнения раствор перемешивают.

В зимних условиях барабаны миксеров утепляют.

Время транспортирования — не более 2 часов.

Не рекомендуется транспортирование продукции на расстояние свыше 50 км. Не допускается использовать для перевозки автосамосвалы.

Общая характеристика

Материал выпускают по отраслевой технической документации. Разработки основаны на требованиях действующих стандартов, международного документа «Европейское руководство по самоуплотняющемуся бетону». Порядок испытания на расплыв устанавливает ГОСТ Р 58002-2017.

Состав

Составляющие готовой продукции должны обеспечивать получение бетонного камня со стандартными или заданными свойствами. Компоненты подбирают с учетом вида возводимого элемента, способа укладки, конфигурации арматурного каркаса. При составлении рецепта выдерживают следующие параметры:

• повышенный расход цемента;
• низкое водоцементное отношение;
• пониженная массовая доля крупного заполнителя.

Цемент выбирают исходя из прочностных характеристик монолита. Не допускается применение вяжущих «лежалых», с признаками ложного схватывания.

Щебень подбирают учетом шага арматуры. Размер зерен – не более 0,25 от меньшего расстояния между стержнями.

Песок должен иметь окатанную форму частиц, которая способствует текучести, снижению вязкости теста.

К минеральным добавкам-микронаполнителям относятся:

• инертные — пылевидный кварц, известняки;
• пуццолановые — зола уноса, микрокремнезем;
• гидравлические — доменный шлак в гранулах.

Они уменьшают расход цемента, придают смеси:

1. однородность;
2. связность;
3. понижение чувствительности к изменению водосодержания;
4. устойчивость к расслоению.

Наряду с минеральными компонентами в тесто вводят фибру. Стальное волокно заменяет армирование. Полимерное, базальтовое снижают расслаиваемость, ограничивают усадку, повышают трещиностойкость.

Основные химические добавки — пластификаторы на базе полимеров поликарбоксилата и полиакрилата. Они отвечают за уменьшение водоцементного отношения, подвижность, жизнеспособность смеси при транспортировании. Модификаторы вязкости снижают чувствительность к изменениям количества влаги. Пеногасители контролирую воздухововлечение и плотность.

Примерное соотношение компонентов смеси, кг/м3:

1. мелкодисперсная составляющая, включая цемент, минеральную добавку, пылевидные частицы заполнителя — 450 – 600;
2. вода — 150 – 210;
3. крупный заполнитель — 750 – 1000;
4. мелкий заполнитель — 50% от общего веса заполнителя в зависимости от расхода других материалов;
5. пластификатор 2 – 4.

Водоцементное отношение — 0,5.

Показатели качества

Европейские нормативы подразделяют составы на следующие типы и классы:

1. Высокоподвижные. Классы по удобоукладываемости SF1, SF2, SF3;
2. Вязкие. Классы по вязкости VS1, VS2 и VF1, VF2 на расплыв стандартного конуса до диаметра 500 мм и времени прохождения через V — образную воронку;
3. Легкоформируемые. Классы РА1, РА2 по способности преодолевать сопротивление арматуры;
4. Устойчивые к расслаиванию. Классы SR1, SR2 по устойчивости к расслаиванию, %.

При производстве самоуплотняющийся бетон оценивают по следующим показателям:

• подвижность;
• вязкость;
• сохраняемость;
• плотность;
• способность к расслаиванию и воздухововлечению.

Сохраняемость товарной смеси — 180 минут.

Недостатки

В самоуплотняющемся бетоне присутствуют следующие недостатки:

• дороговизна;
• высокий коэффициент ползучести, который присутствует в самоуплотняющейся смеси.

Свойства и состав самоуплотняющегося бетона

Благодаря комбинированию разных компонентов, можно получить строительную смесь, отвечающую следующим требованиям:

• эластичность – 30÷36 ГПА;
• прочность на сжатие – 40÷80 Мпа (через 4 недели), 55÷100 Мпа (через 13 недель);
• усадка – 600÷800;
• соотношение связующего вещества и воды – 40/25%;
• Объем воздуха – 4,5÷6%.

Для самостоятельного приготовления самоуплотняющегося бетона по стандартной рецептуре, разработанной Хиро Окамура, потребуется:

Также существует европейская рецептура, согласно которой, для приготовления бетонного раствора потребуется:

Полезно! Объемное содержание компонентов можно менять, в зависимости от типа постройки и его предназначения.

Также в бетонную смесь добавляют различные регуляторы, химические модификаторы, ультрадисперсные заполнители и прочие компоненты, способствующие повышению устойчивости и эластичности готового состава. Чаще всего в качестве добавки используют поликарбоксилат (РС или РСЕ) – полимерный компонент, который отвечает за адсорбцию на поверхности бетонных зерен. Это вещество «посылает» смеси отрицательный заряд, благодаря которому зерна цемента начинают отталкиваться друг от друга. В конечном счете, происходит движение частиц и смесь уплотняется.

Полезно! Поликарбосилат в 3-4 раза превосходит сульфомеланин, сульфонафталин и формальдегид по продолжительности пластифицирующего действия.

Стоит учитывать несколько важных нюансов:

1. Если вы используете заполнитель крупной фракции, то его объем должен составлять не более 50% от объема бетонной смеси.
2. Объем песка должен быть в пределах 40% от общей массы.
3. Объем пластификаторов должен составлять не менее 0,8%, но не более 1,3%.
4. Количество стабилизаторов не должно превышать 0,3% от общего объема цементной смеси.

Важно! Если в смеси будет слишком много суперпластификаторов, то схватывание раствора сильно замедлится.

Но, приготовление СУБ – это полдела, нужно также учесть особенности его транспортировки и укладки.

Состав самоуплотняющегося бетона

При производстве самоуплотняющегося бетона важно получить смесь с высокой пластичностью и подвижностью при минимальном количестве воды. Впервые такой состав был разработан в 1990 году японским специалистом Хиро Окамурой. Со временем его адаптировали к различным климатическим условиям, в результате чего он видоизменялся и модернизировался. Сейчас расчет состава самоуплотняющегося бетона производится по европейской рецептуре. Для производства одного кубического метра материала, берутся такие компоненты по массовым долям:

• портландцемент со сниженным показателем тепловыделения – 280 кг;
• мелко перемолотый известняк – 245 кг;
• щебень мелкой фракции – 750 кг;
• чистый песок – 865 кг;
• пластификатор – 4 кг;
• вода без примесей – 190 кг.

В смесь допускается добавка и других современных компонентов, способных повысить ее эластичные свойства не в ущерб прочности и устойчивости к агрессивным воздействиям. Иногда допускается засыпка крупной фракции щебня, которая не мешает раствору самоуплотняться, средняя фракция при изготовлении такого бетона не используется. В качестве пластифицирующей добавки полимер поликарбоксилат, маркированный РС или РСЕ. Этот компонент посылает частицам цемента отрицательный электрический заряд, в результате чего они отталкиваются друг от друга. Это приводит к тому, что раствор проникает в любые пустоты и эффективно уплотняется. Применяют и другие пластифицирующие добавки для бетона – на основе сульфонафталина, формальдегида, сульфомеланина.

При изготовлении самоуплотняющегося бетона необходимо четко рассчитывать количество суперпластификаторов, чтобы процесс затвердевания не затягивался. Их количество должно быть в пределах от 0,8 до 1,3% от общего количества раствора. При использовании щебня крупной фракции его доля составляет около половины объема раствора. Содержание диоксида кремния (чистого песка) должно находиться в пределах 40% от массы состава, а стабилизирующих компонентов до 0,3% от объема.

Применение и особенности укладки

СУБ применяется при строительстве различных объектов, в частности для постройки гидротехнических конструкций (пирсы, портовые здания, волнорезы, дамбы ГЭС).

Данный материал также широко используется в следующих сферах:

1. При производстве сборных армированных железобетонных элементов и конструкций.
2. Для возведения монолитных бесшовных полов.
3. Для укрепления и усиления зданий и опорных конструкций.
4. При возведении объектов, для которых необходима изначально высококачественная ровная поверхность, не требующая дополнительной обработки (например, взлетно-посадочная полоса).
5. При строительстве из бетона различных конструкций с высоким содержанием армирующих элементов.
6. Для возведения ограждений или тонкостенных помещений (например, когда в здании необходим минимальный вес несущих и опорных перекрытий).

При укладке самоуплотняющегося бетона стоит помнить о некоторых особенностях и нюансах использования этого материала. Так, например, из-за повышенного содержания суперпластификаторов значительно увеличивается время схватывания бетонной смеси. Самоуплотняющиеся бетоны при перевозке в бетономешалке более одного часа начинает терять свойство самоуплотнения, пластификаторы также негативно воспринимают длительную перевозку и вследствие этого теряется подвижность раствора. Профессионалы рекомендуют не экономить и изготавливать СУБ непосредственно на месте строительства.

При транспортировке бетона по трубопроводу длиной более 200 метров к рабочему участку могут появляться расслоения и как следствие неоднородность массы. Данный момент также стоит учитывать особенно тщательно и постараться по возможности избежать использования при заливке длинных подающих трубопроводов. Наличие неоднородного состава и расслоений может негативно сказаться на конечном результате и существенно понизить физико-механические показатели готовой конструкции.

Перед заливкой самоуплотняющимся бетоном опалубки необходимо убедиться в отсутствии жидкости, поскольку даже небольшой объем воды может нарушить состав. Если вода есть, то стоит ее удалить, причем желательно чтобы поверхность вообще была сухой, это значительно улучшит коэффициент адгезии. При заливке СУБ важно чтобы все компоненты подавались непрерывно, в противном случае возможно нарушение однородности и снижение качества конечного результата. Какое-то время раствор нельзя трогать, поскольку он не нуждается в уплотнении, а какие-либо манипуляции могут нарушить однородность и создать неровности поверхности после застывания.

Важно: Если в процессе перевозки или хранения самоуплотняющаяся смесь потеряла часть своих качественных характеристик и загустела, их можно восстановить специальными химическими разжижителями, которые подаются непосредственно в бетономешалку и перемешиваются до придания массе однородности и восстановления первоначальных свойств.

Для улучшения качественных характеристик бетона класса-В15 в процессе приготовления рабочей смеси можно использовать следующие добавки:

• песок и щебень более мелких фракций – при их использовании значительно повышается прочность, однако вязкость также увеличивается (так как площадь поверхности частиц мелкой фракции в общей сумме значительно больше нежели крупной;
• добавление в смесь микро- и ультрадисперсного наполнителя также существенно повышает прочность снижает риск образования коррозии на арматуре и появления трещин в процессе усадки и последующей эксплуатации.

Кол-во блоков: 13 | Общее кол-во символов: 15936
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

Самоуплотняющийся бетон

Самоуплотняющийся бетон — бетон, имеющий способность заполнять форму даже в густоармированных конструкциях за счет уплотнения под воздействием своего веса.

Характеристики и преимущества

Раствор для самоуплотняющегося бетона имеет свойство большой удобоукладываемости (до 70 см), характеризуясь сравнительно небольшим соотношением воды и цемента (0,38…0,4). Материал получается достаточно прочный (примерно 100 МПа). Сведен к минимуму риск появления коррозии ввиду хорошей плотности материала. Полимер поликарбоксилат является главной частью в составе и работает следующим образом. Он поглощается поверхностью цементных зерен, передается отрицательный заряд. По этой причине зерна отталкиваются друг от друга, таким образом заставляя двигаться раствор и минеральные элементы. Эффект пластификации может усиливаться периодическим перемешиванием.

Достоинства бетона данного вида — это низкий уровень шума, уменьшение времени строительства, возможность длительной перевозки смеси, качественные поверхности изделий, нет необходимости в применении виброуплотнителя. В связи с этим уменьшены затраты электроэнергии, а благодаря отсутствию шума появилась возможность расположения заводов железобетонной продукции в городах.

Немного истории

В конце 60-х — начале 70-х годов стали использовать высокопрочные бетоны, которые были усовершенствованы добавками-супер-пластификаторами. Так например, в 1970 году они применялись для постройки нефтяных платформ в Северном море. Использование бетона с суперпластификаторами продемонстрировало свои преимущества, но и были выявлены недостатки при работе с ним. Если трубопровод, по которому подается смесь, длиннее 200 метров, то появляется расслоение смеси и неоднородность в конечном изделии.

Также при добавлении большинства суперпластификаторов при больших дозировках возможно замедление схватывания смеси. И при перевозке за 60-90 минут воздействие добавки уменьшается, а, значит, уменьшается подвижность. Из всего вышесказанного становится ясно, что время выполнения работ увеличивается, становится хуже прочность и качество поверхности изделия.

Для устранения недостатков были применены теоретические изыскания и практические разработки:

1. добавление микро- и ультрадисперсного заполнителя для увеличения прочности, защиты от коррозии и трещин материала.
2. использование мультифракционного наполнителя для получения высокой прочности.
3. для регулирования свойств были созданы новейшие виды химических модификаторов.

В 1986 после обобщения накопленного опыта профессор Окамура назвал свою разработку «самоуплотняющийся бетон».

В 1996 году была сформирована группа RILEM, состоящая из экспертов из десятка стран, для создания инструкции по эксплуатации ввиду их высокой эффективности.

В 1998 году состоялась первая интернациональная конференция для исследования его характеристик при содействии 150 научных работников и инженеров из разных государств.

В 2004 году создан комитет 205-DSC, во главе с профессором Шуттером, для создания классификации видов, необходимая для установления назначения и области применения. При функционировании этого комитета было использовано 25 лабораторий из различных стран.

Самоуплотняющийся бетон — преимущества и недостатки

Самоуплотняющийся бетон – это бетон, который движется и распространяется в опалубке самостоятельно без использования спецтехники. Уплотнение происходит под весом самого бетона. Достоинство бетона в его более высокой производительности при укладке. Он гораздо плотнее, и при его применении остаётся меньше заметных пор и пустых полостей в текстуре, что делает его очень привлекательным. Это поднимает качество стройки и дает возможность использовать его в условиях высокой сырости.

Самоуплотняющийся бетон в Балаково подвижен и пластичен, что позволяет, использовать его не ограничиваясь выбором геометрических форм.

Стало возможным применение бетона в местах, где простой бетон со своей задачей, мог, не стравится. Например, в густоармированных системах. Данный тип бетона идеально подходит для бетонирования дамб, запрудов, мостов и т. д. Его применяют в местах, где для людей обстановка работы не безопасна.

При приготовлении бетонной консистенции в равных соотношениях один к одному с водой, прочность бетона по сравнению с обычным цементом, гораздо более высокий. Данный вид бетона финансово менее затратный. Так как его применение не требует большой рабочей силы, а также применение вибро установок, а значит, экономится электроэнергия.

Высокая результативность последнего стройматериала обширно применяется в возведении больших пролётных железобетонных мостов. Приготовить бетонный состав можно прямо на участке. Конструкции моста, закреплённые бетонной смесью, могут выстоять при урагане до 178 км в час и при землетрясении с мощностью до восьми с половиной баллов по шкале Рихтера.

— повышение качества структурной целостности;

— большая маневренность и плавность смеси;

— стойкость и прочность;

— повышенная уплотнённость, минимум пустот и изъянов;

— уменьшение финансовых затрат и убавление рабочей силы;

— сокращение сроков строительства;

— наиболее безопасное проведение строительных работ;

— возможность применения бетона при возведении инновационной архитектуры;

Использование самоуплотняющегося бетона следует реализовывать с учётом влияния следующих факторов:

— при плюсовой температуре окружающей среды;

— при длительной перевозке есть опасность расслоения рабочей смеси;

— заминки при работе могут сказаться на подвижности рабочей смеси;

— форма должна быть спроектирована с расчётом более сильного, высокого давления консистенции, чем у обычной смеси;

— модуль упругости приблизительно на 15% слабее обычного;

— цена выше, чем у простого бетона, по причине присутствия модифицированного состава.

Особенности укладки самоуплотняющегося бетона:

— использование суперпластификаторов в большом количестве рабочего состава может замедлить сцепление уложенной смеси;

— при перевозке цементной жидкости с перспективой самоуплотняться в течении часа и более, производительность суперпластификатора понижается, а значит, уменьшится подвижность состава;

— при подаче состава по трубопроводу на протяжение более чем на двести метров раствор может расслоиться, и готовая работа будет неоднородной;

— укладывая состав, следует следить, чтобы не было излишней воды, иначе раствор может расслоиться;

— укладывание бетона должно быть беспрерывным.

Самоуплотняющийся бетон: характеристики, технология

Самоуплотняющийся бетон — это рационально подобранный состав компонентов, в результате чего получаются вязкие, высокоподвижные бетоны, уплотняющиеся в конструкциях под действием собственного веса, без использования какой-либо специальной техники.

Самоуплотняющиеся бетонные смеси, вследствие собственных физико-механических свойств, способны обеспечить высокую плотность даже при их укладке в густоармированные, обладающие сложной геометрической формой, строительные конструкции (см. видео в этой статье).

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

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.

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%).

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:

1. Высокая подвижность, нерасслаиваемость даже в условиях длительной транспортировки материала.
2. Отказ от использования вибраторов.
3. Высокая прочность конструкций и идеальное качество поверхности готовых изделий.
4. Возможность укладки в тонкостенные густоармированные конструкции сложной геометрической формы.
5. Значительное сокращение сроков строительства.
6. 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.

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

• 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.

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

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).

Производство и транспортировка

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.

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

1. Предельная точность дозирования материалов перед подачей в смесительную установку.
2. Сушка и контроль влажности мелких и крупных заполнителей.
3. Использование дополнительной воды только в соответствии с техническими условиями, предусмотренными для данной марки бетона.
4. Полная выгрузка барабана смесительной установки или емкости автобетоносмесителя, с последующей тщательной промывкой резервуаров.
5. Строго соблюдать правила транспортировки. Учитывать погодные условия, температуру воздуха — все это может нарушить состояние и проектный состав транспортируемого бетона.
6. 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.
7. Транспортировка бетона на строительную площадку должна осуществляться только сертифицированным автотранспортом, прошедшим приемочные испытания.

Правила укладки

В период укладки СУБС нужно учитывать следующие рекомендации:

1. Необходимо обеспечить непрерывную подачу материала к месту укладки. Следить за тем, чтобы после выгрузки раствора из одного смесителя приступать к опустошению следующего.
2. Строго контролировать время доставки материала на строительную площадку.
3. Перед заливкой бетона необходимо убедиться в отсутствии воды в опалубке. Присутствие лишней воды может спровоцировать расслоение.
4. Длина трубопровода для перекачки раствора должна быть не более 200 м (см. фото).

1. Подаваемый по трубопроводам бетон не требует дополнительного уплотнения.
2. Бетонирование тонкостенных строительных конструкций, где самостоятельное удаление пузырьков воздуха затруднено техническими условиями (опалубка сложной геометрической формы, колонны малого диаметра), подача раствора должна осуществляться через нижний патрубок рамочной опалубки.

Самоуплотняющиеся бетонные смеси — это материалы с уникальными физико-механическими свойствами. Их получение стало возможно благодаря совместному использованию высокоэффективных суперпластификаторов и активных минеральных добавок.

Самоуплотняющийся бетон: свойства, плюсы и минусы

Самоуплотняющийся бетон был разработан в конце 20 века. Первые испытания этого материала начались в 1989 году. Он обладает рядом уникальных свойств, из-за чего широко используется в строительстве.

Что это такое

Это вид материала, который уплотняется под действием силы тяжести и легко протекает между формами, за счет вязкости. Такие свойства ему придают сверхпластичные добавки. Этот бетон уплотняется без помощи механической системы и сохраняет однородность и стабильность на протяжении всего срока применения.

Преимущества и недостатки

Самоуплотняющийся бетон имеет такие свойства, как прочность и долговечность, при этом сохраняет текучесть, за счет чего равномерно распределяется во время нанесения, без необходимости уплотнения. Текучесть, полученная с помощью суперпластифицирующих добавок, облегчает применение и позволяет добиться высоких эксплуатационных характеристик. Кроме того, он обладает большей чувствительностью к отверждению и меньшей проницаемостью для газов и хлоридов.

Еще одним преимуществом считается то, что он не требует многослойного бетонирования и вибрации при укладке. Этот тип бетона используется для производства изделий небольшой толщины или для получения финишных покрытий и сложных форм.

На необработанных поверхностях однородность самоуплотнения намного выше, поэтому качество финишного покрытия получается лучше. Самоуплотнение особенно полезно в том случае, когда требуется качественная эстетическая отделка.

Недостатков у самоуплотняющегося бетона не слишком много, хотя его производство, является более трудоемким с технической точки зрения. Необходимо проводить тщательные исследования и строго соблюдать пропорции компонентов. Соблюдение технологии производства позволяет гарантировать высокое качество возведенных конструкций.

При приготовлении раствора на месте строительства, необходимо обращать внимание на водонепроницаемость, так как жидкая консистенция облегчает текучесть из-за возможных повреждений или зазоров в поверхности. Также надо учитывать параметры пресс-форм, так как недостаточная их жесткость позволит раствору выйти за рамки проектируемых размеров.

Стоимость этого материала на 15-30% выше.

Состав и свойства самоуплотняющегося бетона

В составе содержатся следующие ингредиенты:

• вода;
• химические модификаторы;
• щебень мелких фракций;
• портландцемент;
• пластификаторы;
• песок;
• различные наполнители.

Внутренняя структура самоуплотняющегося бетона более компактна. Это объясняет, почему при испытаниях параметры, связанные с долговечностью, выше, чем при использовании обычных бетонов с эквивалентной прочностью на сжатие.

Огнестойкость самоуплотняющегося бетона ничем не отличается от обычного, изготовленного с использованием заполнителей того же типа.

В зависимости от расположения арматуры рекомендуется указывать наиболее подходящий максимальный размер заполнителя. Оптимальными считаются от 12 мм до 18 мм, в зависимости от конкретного случая.

Технология производства

Изготовление самоуплотняющегося бетона напоминает процесс производства обычного. Главное отличие заключается в составе. При его изготовлении используют химические модификаторы, щебень мелких фракций и пластификаторы.

Марки бетона по ГОСТ

В ГОСТ 7473-2010 бетонные смеси подразделяют на марки по удобоукладываемости (расплыв и усадка конуса).
А в соответствии с Европейскими рекомендациями различают следующие классы:

• SF1—SF3;
• VS1—VS2;
• VF1—VF2;
• РА1—РА2;
• SR1—SR2.

Какие добавки применяют для самоуплотняющихся бетонов

Этот материал требует специфических добавок, например, суперпластификаторов. Они улучшают подвижность массы, водонепроницаемость, надежность, плотность, скорость набора крепости. Присадки уменьшают расход цемента и при этом не снижают его качества.

Виды добавок:

• Антикоррозийные.
• Модификаторы.
• Добавки для набора прочности.
• Пластификаторы.
• Химические присадки.
• Регуляторы подвижности.
• Антиморозные.

Как тестируется

Для проверки пластичности материала используются несколько способов. Применение конуса позволяет проверить подвижность. Индекс визуальной сохраняемости показывает сопротивление подвижности. С помощью конуса также проводят тестирование вязкости смеси.

Механические характеристики самоуплотняющегося раствора почти аналогичны обычному с той же прочностью на сжатие.

Так, например, в ходе изучения поведения самоуплотняющегося бетона, подвергающегося сдвиговым нагрузкам, было установлено, что снижение (на 12%) эффекта зацепления не повлияло на безопасность применения расчетных формул, которые обеспечивают коэффициенты безопасности, значительно превышающие установленные действующими нормами. Значение модуля деформации зависит от количества содержащихся в нем заполнителей, так как модуль деформации заполнителей в четыре-десять раз выше, чем у цемента ( 6000 — 25000 МПа). Поскольку самоуплотняющийся бетон имеет меньшее количество заполнителей (песок + гравий) размером более 4 мм, чем обычный бетон с тем же сопротивлением давлению, применение обычной рецептуры для определения модуля деформации, как правило, дает более высокие показатели, чем те, которые получены в ходе испытаний. Расчетные значения завышают от 7% до 15% показатель упругости деформации. Эта погрешность не очень важна и сопоставима с диапазоном точности той же формулы, что и для цементного раствора.

Сферы применения

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.

Характеристика самоуплотняющегося бетона

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.

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.

Вернуться к оглавлению

Преимущества

Самоуплотняющемуся бетону присущи следующие преимущества:

• быстрота монтажа;
• строительство сооружений с повышенной прочностью;
• отсутствие дефектов, которые возникают в процессе уплотнения бетонного раствора;
• за счет гладкой и плотной поверхности самоуплотняющегося бетона, существует возможность идентифицировать поверхность и форму опалубки;
• здания и сооружения получаются различной геометрии;
• долговечность материала;
• уменьшение трудовых затрат, которые обусловлены снижением времени на заливку бетоном и отсутствием в уплотнении;
• сцепление цемента с арматурой приобрело повышенную прочность;
• возможность проникновения цементно-песчаного месива в труднодоступные участки конструкции;
• подача смеси из песка и цемента возможна через опалубку;
• уменьшение расходов на оплату труда рабочей бригады;
• безопасный процесс изготовления материала;
• не требуется уплотнение цементно-песчаной смеси;
• отсутствует возможность расслоения раствора;
• самоуплотняющимся бетонам присуща шумоизоляция и виброизоляция;
• имеет привлекательный внешний вид.

Вернуться к оглавлению

Недостатки

В самоуплотняющемся бетоне присутствуют следующие недостатки:

• дороговизна;
• высокий коэффициент ползучести, который присутствует в самоуплотняющейся смеси.

Вернуться к оглавлению

Свойства

• Предел прочности при растяжении. У самоуплотняющихся бетонов выше, чем у простого бетонного состава.
• Предел прочности на сжатие. При условии, что содержится равная нужная пропорция цемента и воды в смесях, этот вид бетона обеспечит более плотную консистенцию компонентов, чем у вибрированного раствора.
• Ползучесть. Строительный раствор на основе песка, портландцемента, пластификатора и химического модулятора обладает повышенной ползучестью, н, тем не менее, этот коэффициент находится в принятых допущенных пределах.
• Высокая адгезия. Материал имеет повышенное сцепление раствора с арматурой.
• Усадка. От объема цементного клея будет зависеть усадка раствора, а количество клеящего вещества в самоуплотняющемся бетоне не сильно отличается от обычного цементно-песчаного состава.
• Упругость. В самоуплотняющихся бетонах упругость ниже на пятнадцать процентов обычного цементно-песчаного раствора. Снижение упругости обусловлено содержанием сухих компонентов смеси мелкой фракции и малым количеством ингредиентов крупных фракций.

Вернуться к оглавлению

Состав

Самоуплотняющийся бетон изготавливается из следующих ингредиентов:

• вода;
• портландцемент;
• пластификаторы;
• песок;
• химические модификаторы;
• щебень мелких фракций;
• различные наполнители, которые увеличивают стойкость к образованию коррозии и трещин, делают большей прочность материала.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Заключение

Самоуплотняющийся бетон является цементно-песчаным раствором с особенными свойствами. Чтобы эти свойства самоуплотняющейся цементно-песчаной смеси сохранялись в процессе укладки и на протяжении срока службы, важно придерживаться рекомендаций опытных строителей и соблюдать последовательность укладки раствора.

А использование нужного коэффициента оптимальных соотношений дозировок пластификаторов и стабилизаторов улучшит влияние этих добавок на удобоукладываемость, прочность и качество самоуплотняющихся цементов.

Самоуплотняющийся бетон – эффективное решение для широкого спектра строительных задач

В этой статье мы расскажем о том, что собой представляет самоуплотняющийся бетон, какова история появления этого материала, и каковы его отличия от обычных строительных растворов, приготовленных на основе портландцементов.

Бетон в процессе набора прочности

Основные особенности

Виброрейка, от применения которой теперь можно отказаться

Материал, о котором пойдет речь в этой статье, уникален, так как имеет возможность уплотняться под действием собственного веса. Проще говоря, когда обычные растворы, заливаются в опалубку, необходим уплотнитель для бетона. Рассматриваемый нами тип растворов сам способен полностью заполнить любые формы даже при изготовлении густоармированных конструкций.

Технология нова, но, несмотря на это, находит все большее применение. Наиболее перспективной сферой использования таких бетонов становится промышленное производство ЖБИ и устройство монолитных сооружений, таких, например, как высокопрочные бесшовные бетонные полы. Не меньшей востребованностью технология пользуется при проведении торкрет бетонирования, усиления и реставрации уже эксплуатируемых конструкций.

Немного истории

На фото — заливка опор с применением самоподъемных опалубок

В 70-х годах прошлого века был разработан ряд высокопрочных бетонов модифицированных рядом добавок-суперпластификаторов. Например, такие составы в 1970 году были применены при возведении монолитных сооружений на нефтедобывающих платформах, эксплуатируемых в особо сложных климатических условиях.

На фото — консистенция растворов с функцией самоуплотнения

В ходе строительства и последующей эксплуатации данных сооружений были сформулированы рекомендации и ограничения применительно к введению суперпластификаторов:

• Введение суперпластификаторов при определённой дозировке способно обернуться замедлением схватывания смеси.
• При транспортировке смеси в течение 1 часа и более эффективность действие введенной добавки уменьшается, в результате снижается степень подвижности раствора.
• Применение суперпластификаторов провоцирует расслоение плотной смеси при транспортировке по трубопроводу на расстояние более 200 метров. В итоге, качество готовых изделий существенно снижается. Это обстоятельство необходимо особо учитывать при промышленном проведении строительства с использованием специальных бензонасосов.

Повсеместное ведение грандиозных строительных проектов диктовало необходимость в изготовлении принципиально новых бетонов, отвечающих самым высоким эксплуатационным требованиям. Среди этих требований особого упоминания заслуживают сжатые сроки, необходимые как для проведения бетонирования, так и для набора марочной прочности готовым изделием.

Решение было найдено за счет проведения целого ряда теоретических исследований и практических внедрений, реализованных в целях:

• эффективного использования мультифракционных заполнителей;
• введения ультрадисперсных и микродисперсных наполнителей, предназначенных для увеличения коррозионной устойчивости и прочности материалов, армированных металлоконструкциями;
• контроля реологии высокоподвижных смесей;
• производства принципиально новых типов модификаторов и прочих регуляторов эксплуатационных свойств бетона.

В 1986 году японскими учеными был разработан особо прочный состав самоуплотняющегося бетона с рядом уникальных качеств. Новый материал получил название Self-Compacting Concrete.

Уникальным свойством раствора стала возможность уплотнения вследствие механической нагрузки собственного веса. В итоге, разработка материала нового типа позволила не использовать уплотнитель бетона.

Промышленное применение раствора было начато в 1996 году прошлого века, несколько позже были проведены полноценные испытания материала в естественных условиях. И только в 2004 году окончательно были определены особенности эксплуатации самоуплотняющихся бетонов, и была проведена их классификация:

Классификация смесей, используемых при изготовлении самоуплотняющегося бетона

На фото — заполнение самоуплотняющимся бетоном опалубки с армирующим каркасом

• Для неармированных или низкоармированных бетонных конструкций (трубопроводы, плиты перекрытий, фундаменты, облицовка туннелей и т.д.) применяются высокоподвижные смеси SF1. Смеси SF2 и SF3 используются для устройства обычных сооружений, включая вертикальные конструкции и сложные архитектурные формы.
• Для изготовления конструкций и изделий с высоким качеством обработки поверхности и для конструкций низкого класса прочности применяется вязкие смеси типа VS1, VF1 или VS2, VF2.

Важно: По причине высокой расслаиваемости, транспортировка таких материалов на большие расстояния не рекомендована.

• При строительстве вертикальных сооружений и конструкций, армированных с шагом не более 100 мм, применяются легко формуемые смеси PA 1 и PA 2.
• Для строительства высотных элементов (кроме тонких балок) и вертикальных сооружений с шагом армирования не более 80 мм применяются устойчивые к расслоению смеси SR1 и SR2.

Эксплуатационные характеристики и преимущества

На схеме пример использования высокотехнологичной смеси

В соответствии с ГОСТ 7473-2010, самоуплотняющийся бетон отличается пониженным водоцементным отношением (не больше 0,4), в то же время достигаются высокие показатели удобоукладываемости материала в среднем — 70 см. Параметры прочности готовых конструкций составляют не менее 100 МПа.

Важно: Конструкции, отлитые из этого материала, отличает плотная структура с полным отсутствием крупных пор.
В итоге, вода не проникает вглубь ЖБИ и процент коррозии арматуры крайне мал.

Важным компонентом в составе самоуплотняющегося бетона является поликарбоксилат – полимер, выполняющий функцию высокоэффективного комплексного химического модификатора.

Принцип действия компонента заключается в адсорбции на поверхности цементного зерна и сообщении ему отрицательного заряда. В итоге, цементные зерна отталкиваются друг от друга, что, в свою очередь, приводят в движение раствор и способствует его уплотнению.

Важным моментом является длина цепи, которая создаётся молекулами суперпластификатора. Чем длина цепи больше, тем более интенсивно происходит отталкивание зерен. В итоге, эффективность пластификации повышается, и продлить ее действие можно посредством постоянного перемешивания.

Важно Длительность эффекта пластификации при использовании поликарбоксилатов в 3 раза продолжительнее, чем при использовании традиционных суперпластификаторов.
Это качество обеспечивается вследствие большего размера молекул поликарбоксилата.

Среди преимуществ таких растворов отметим следующее:

• Более продолжительное время, в течение которой может проводиться транспортировка смеси;
• Возможность транспортировать смести на большие расстояния от завода до строительной площадки;
• Оптимальное качество готовых ЖБИ, а именно идеально ровная поверхность без необходимости в дополнительной обработке;
• Сжатые сроки реализации строительства и, как следствие, ускоренная сдача объекта в эксплуатацию;
• Не нужен виброуплотнитель бетона;
• Меньшее число квалифицированных рабочих, занятых на стройплощадке и как следствие меньшая цена всего строительства;
• Меньший уровень шума, в сравнении с обычным строительством, что особо актуально, если бетонирование проводится в центре населённого пункта.

Требования к условиям изготовления

На фото — отгрузка товарного бетона

ГОСТ на самоуплотняющийся бетон предполагает производство с применением высококачественного оборудования и квалифицированного персонала. Именно поэтому такие материалы производятся не своими руками, а преимущественно в заводских условиях.

Из-за чувствительности материала в плане водопотребления, производство должно отвечать следующим требованиям:

• Обеспечение высокой точности дозирования компонентов до их подачи в смесительную установку.
• Обязательное предупреждение наличия скоплений влаги под зернистым заполнителем в бункере до начала производственного процесса.
• Обеспечение непрерывного контроля влажности используемого песка.
• Обеспечение непрерывного контроля влажности в крупнозернистом заполнителе.
• Своевременное проведение чистки барабана смесителя и обязательная проверка его внутреннего объёма до загрузки ингредиентов, входящих в смесь.

Особенности транспортировки

Миксер для перевозки раствора на колесном шасси

Время и условия транспортировки сказываются на качестве всех бетонов и самоуплотняющийся бетон не исключение. Процесс сегрегации (расслоения) бетона оборачивается снижением качества строительного материала и изделий, изготовленных с его применением.

Так называемый «эффект осадка», при использовании различных разжижителей, характерен для строительных растворов, если они транспортируются свыше 1 часа без перемешивания. Именно поэтому, транспортировка строительного раствора осуществляется посредством специальных автомиксеров – смесителей на колёсном шасси.

Ещё одним важным моментом, который в обязательном порядке следует учесть, планируя транспортировку, это негативное воздействие погодных условий. К примеру, долговременное попадание солнечных лучей на поверхность транспортировочной емкости наверняка приведет к повышению температуры, как самой емкости, так и бетонной смеси. Повышение температура, в свою очередь, может привести к изменению консистенции материала.

Для того чтобы предотвратить подобное развитие событий для транспортировки должны применяться специальные транспортные средства. Кроме того, производитель должен снабдить заказчика подробной и достоверной информацией о свойствах материала.

Самоуплотняющийся бетон подается бетононасосом

Для того чтобы смесь на строительной площадке приобрела оптимальную рабочую консистенцию в ее состав подмешивается разжижитель. Количество разжижителя подбирается в соответствии с рекомендациями производителя и исходя из содержания технологических предписаний.

По факту поставки бетона на объект необходимо обеспечить непрерывную перекачку смеси с тем расчетом, чтобы материал был применен по назначению без существенных промедлений.

Важно: При перекачке и последующем использовании смеси необходимо располагать точными сведениями о том, сколько времени материал провел в дороге и сколько времени отводится под его разгрузку и применение до момента предполагаемой утраты эксплуатационных качеств.

Особенности укладки бетонной смеси

На фото — заливка самоуплотняющегося бетона в опалубку

По большему счету самоуплотняющийся бетон укладывается примерно также как и большинство других строительных растворов.

Но есть некоторые особенности, о которых следует помнить:

• До того как приступить к укладке, следует убедиться в том, что в опалубке для бетонного изделия нет воды. Если вода есть, ее необходимо полностью удалить, так как даже небольшое ее содержание может стать причиной расслоения смеси.

Подача материала в рамную опалубку

• До того как использоваться при укладке, раствор должен пройти расстояние, которого будет достаточно для вывода содержащегося в нем воздуха. Как правило, этим расстоянием является протяжённость рукавов от бетононасоса до опалубки.
  Если заливка производится без применения насоса, это расстояние следует создать искусственно.
• Инструкция укладки готового раствора не предусматривает простоев. Если технологический перерыв по тем или иным причинам необходим, он не должен превышать получаса.
  Дело в том, что вследствие долговременного контакта с открытым воздухом поверхность материала уплотняется. Образовавшееся уплотнение будет препятствовать смешению двух слоёв поочерёдно укладываемого раствора.
  По статистике, даже незначительные простои при проведении укладки могут поспособствовать утрате способности бетона к самоуплотнению.

Подача раствора в опалубку с небольшой высоты

• Если укладка смеси производится в опалубки, из которых затруднено естественное отведение воздуха, бетонирование требует особого подхода.

Например, заполняя форму узких колонн, не следует сбрасывать смесь свысока. Лучше будет опустить рукав внутрь опалубки и по мере заполнения формы постепенно его поднимать. Чем меньше высота, с которой бетон подаётся в опалубку, тем меньше воздуха будет растворено в его толще, и тем эффективнее он будет выводиться из формы.

Вывод

Итак, мы рассмотрели и особенности материала, благодаря которому вам не потребуется ручной виброуплотнитель для бетона. В итоге, строительные работы, запланированные вами, можно будет реализовать в сжатые сроки без ущерба для качества готового результата.

Заказать и приобрести самоуплотняющийся бетон несложно. Но куда важнее обеспечить соответствие требованиям транспортировки и применения материала. Остались какие-либо вопросы? Больше полезной информации вы сможете найти, посмотрев видео в этой статье.

Что собой представляет самоуплотняющийся бетон?

На рубеже 1960 – 70-х годов в мире появились новые амбициозные строительные проекты, повысившие требования к бетонам до уровня особо высокопрочных. При этом задача усложнялась необходимостью использования смесей в значительных объемах и на большом удалении от места производства. Помимо этого, условием был усиленный набор прочности в кратчайшие сроки при сокращении затрат труда и времени на уплотнение текучей полужидкой массы. Через полтора десятилетия решение было найдено: был разработан самоуплотняющийся бетон – материал, который без внешнего воздействия заполняет опалубку даже густо армированных конструкций. Авторство принадлежит японскому профессору H.Okamura.

Виды и применение
Классификация бетонных смесей, предназначенных для производства СУБ, определяет области применения и назначение материала:

• Высокоподвижная – для неармированных и слабо армированных конструкций (обозначается SF1); для большинства обыкновенных сооружений (SF2); для вертикальных элементов, густоармированных конструкций, имеющих сложную форму, для торкретирования, нанесения на поверхность железобетонных изделий тонкого слоя смеси, (SF3).
• Вязкая – для изделий с высоким качеством поверхности, не предполагающей дополнительной обработки (VS1/VF1); для повышения тиксотропности (для уменьшения текучести и расслаивания за счет увеличения вязкости) конструкций невысокой прочности, расположенных на значительном удалении от места их изготовления (VS2/VF2).
• Легко формируемая – для вертикальных сооружений, армированных с шагом (h_a) 80÷100 мм (PA1); для аналогичных конструкций с h_a = 60÷80 мм (PA2).
• Устойчивая к расслоению – для вертикальных ж/б устройств, h_a 80 мм, при L_max>5 м (SR2).

Характеристики и состав

В большинстве случаев самоуплотняющийся легкий бетон по своим качествам во многом схож с теми параметрами, что и обыкновенная смесь. Комбинируя количественный состав компонентов, можно достичь как обычной, так и повышенной прочности, эластичности и степени усадки. Основные характеристики СУБ с их усредненным количественным значением:

1. прочность на сжатие через: 28 суток – 40÷80 МПа, 91 сутки – 55÷100 МПа;
2. эластичность – 30÷36 ГПа;
3. усадка (×10 -6 ) – 600÷800;
4. соотношение связующее/вода – 40/25%;
5. количество содержащегося воздуха – 4,5÷6%.

Поскольку самоуплотняющийся бетон применяется для различных целей, то в соответствии с потребностями качественное содержание и соотношения его ингредиентов могут меняться.

Ниже приводятся основные компоненты, которые чаще всего могут быть включены в состав СУБ:

• портландцемент;
• мультифракционные заполнители (песок, мелкий щебень);
• регуляторы свойств бетона, химические модификаторы;
• микро- и ультрадисперсные наполнители, предназначенные для повышения коррозионной стойкости, прочности, устойчивости к образованию трещин;
• пластификаторы;
• вода.

Достоинства и недостатки
Бетон данного вида имеет следующие преимущества:

1) равномерно распределяется по всему поперечному сечению;
2) обеспечивает высокое качество поверхностей, не нуждается в дополнительной обработке;
долговечен;
3) декоративно привлекателен;
4) сохраняет свои технологические параметры (высокую подвижность, стойкость к расслоению, однородность) при длительной транспортировке на значительные расстояния;
5) не предполагает использования виброуплотнения;
6) гарантированно сокращает сроки строительства и численность задействованных на площадке работников;
7) способствует снижению уровня шума.

Такое обилие явных выгод положительно влияет на решение многими ответственными подрядчиками купить самоуплотняющийся быстротвердеющий бетон.

К недостаткам можно отнести незначительные ограничения, возникающие при конструктивном исполнении некоторых строительных элементов, стоимость выше, чем у простой смеси, а так же несколько повышенный (однако в допустимых пределах), по сравнению с обычным бетоном, коэффициент ползучести.

Поскольку для каждой конкретной цели требуются особые технологические характеристики строительных смесей, то при их изготовлении могут применяться различные компоненты в неодинаковых соотношениях. Это объясняет тот факт, что цена самоуплотняющегося тяжелого бетона может варьироваться в больших пределах. В таблице приведены ориентировочные расценки лишь некоторых его марок.