Сверхпрочный бетон нового поколения

Чем высокопрочный бетон отличается от обычного? Особенности материала и сфера применения

Сверхпрочный бетон нового поколения

Искусственный камень давно стал одним из самых распространенных материалов в строительстве. Несмотря на многообразие видов бетона, развитие и совершенствование композита происходит постоянно.

Еще пару десятилетий назад высокопрочным считался бетон с классом В30, но в наши дни этот материал уже относится к рядовым.

Современный высокопрочный бетон сочетает широкий спектр свойств, существенно отличающих его от классического искусственного камня.

Параметры такого материала уникальны и не описываются лишь высокими значениями прочности.

Фактически подобный композит призван решать сразу несколько сложнейших технологических задач, именно поэтому понятие высокопрочного бетона объединяет несколько видов материалов и целый ряд характеристик.

Особенности композита

Получение высоких классов по прочности давно уже не считается сложной задачей.

В номенклатуре многих советских заводов по производству железобетонных изделий и конструкций существовали подборы составов для классов В40, В45, В50 и даже В60.

Такие бетоны использовались для производства конструкций, испытывающих существенные динамические нагрузки, например, шпал или мостовых пролетов.

Но главной особенностью и свойством подобных материалов являлась низкая технологичность на этапе работы со смесью, ведь ее удобоукладываемость характеризовалась жесткостью на уровне Ж3 и выше.

Сверхпрочный бетон нового поколения представляет собой не просто материал с высокой стойкостью к различным механическим нагрузкам, но и высокотехнологичную смесь. Укладка такого материала в конструкцию любой геометрии не только не усложняется, но и позволяет сократить количество задействованных рабочих.

Высокая подвижность и плотная структура смеси обеспечивают способность самоуплотнения, что позволяет работать с материалом без применения вибраторов.

Способность к самостоятельному уплотнению

Именно свойства бетонной смеси существенно отличают камень высокой прочности, востребованный в строительной отрасли в настоящее время. За счет способности к самостоятельному заполнению формы и уплотнению он получил название самоуплотняющегося или СУБ.

Подобные свойства достигаются за счет создания уникальной структуры, предполагающей непрерывную гранулометрию всех компонентов.

Фактически размер частиц в теле бетона изменяется от 5 мкм до 20 мм без разрывов, что позволяет получить так называемую реологически активную матрицу, способную течь и уплотняться под собственным весом.

Благодаря сочетанию вяжущего, активных и инертных минеральных добавок, мелкого заполнителя различной крупности, система остается стабильной.

Но подбор состава высокопрочного искусственного камня сложен, ведь создать сбалансированную систему из такого количества компонентов непросто.

Сферы применения

Подобный материал обладает весьма высокой себестоимостью, что существенно ограничивает область его использования. Кроме того, потенциал столь прочного бетона мало востребован в рядовых проектах и массовом строительстве.

Основной сферой применения сверхпрочного композита являются сложные по геометрии проекты или высотные здания.

Раньше считалось, что бетон не способен выдерживать нагрузки при возведении сооружений в сотни этажей.

Классический искусственный камень в основании здания и на первых его этажах разрушался из-за слишком большой нагрузки. Именно поэтому небоскребы возводили из металла и стекла.

Но современные сверхпрочные композиты способны не только выдержать такую нагрузку, но и позволяют сократить толщину всех несущих конструкций, что уменьшает общий вес здания.

Именно поэтому высокопрочный бетон широко применяется при возведении современных высотных зданий. Его часто используют при заливке конструкций сложной геометрии, которые раньше собирались из нескольких элементов.

Такой бетон часто применяют для изготовления мостовых пролетов большой длины.

Фактически подобный композит направлен на решение сложных архитектурных или инженерных задач и редко используется в массовом строительстве.

Основные характеристики

Сверхпрочный бетон нового поколения отличается широким набором свойств, поэтому чаще всего их делят на два блока.

Показатели бетонной смеси

К первому относят параметры бетонной смеси, среди которых основными считаются:

  • подвижность с расплывом конуса на уровне 65 – 70 см;
  • коэффициент уплотнения 1,0 – 1,4;
  • время сохранения реологических свойств не менее 3 – 4 часов;
  • минимальная расслаиваемость;
  • воздухосодержание не более 1%.
Читайте также  Вибронасос для бетона

Способность смеси сохранять свои свойства во времени крайне важна, ведь транспортировка материала от завода до объекта может занять пару часов. Не менее важно обеспечить однородность смеси, ведь расслоение приведет к полной потере свойств затвердевшего бетона.

Параметры готового камня

Ко второму блоку относят характеристики уже затвердевшего композита. К основным среди них можно отнести:

  • прочность на сжатие в диапазоне 50 – 100 МПа и на растяжение при изгибе не менее 4 МПа;
  • плотность и поровую структуру;
  • низкую истираемость;
  • морозостойкость от F400 и водонепроницаемость от W10;
  • водополгощение не более 1%;
  • небольшой модуль сдвига.

С учетом способности смеси такого бетона к образованию максимально плотного тела возникает опасность возникновения микротрещин из-за чрезмерных напряжений во время гидратации.

Процесс твердения бетона сопровождается выделением большого количества тепла, а в материале столь плотной структуры этот избыток энергии просто некуда деть.

Именно поэтому важно обеспечить адекватную поровую структуру, которая будет работать буфером для избытка энергии и напряжений.

Производство композита

Изготовление высокопрочного бетона по сравнению с обычным тяжелым раствором отличается большей сложностью.

Во-первых, для обеспечения качественного смешения компонентов необходимо использовать современные двухвалковые скоростные смесители, способные фактически перетирать смесь сырьевых компонентов.

Во-вторых, чтобы обеспечить все свойства материала требуется соблюдать точное дозирование компонентов и очередность их загрузки.

В результате вместо классических 3 – 4 бункеров требуется 6 – 8, что увеличивает стоимость установки.

Любое колебание во влажности материалов приводит к выпуску брака, поэтому линии подачи песка и щебня оборудуются специальными датчиками влажности для постоянной корректировки расхода воды.

При изготовлении смеси сначала смешиваются материалы малых фракций, например, цемент, минеральная добавка и микронаполнитель.

Затем добавляется песок, вода с химическими модификаторами и крупный заполнитель.

Время перемешивания увеличивается в 2 – 3 раза и составляет не менее 1,5 – 2 минут.

Только строгое соблюдение производственной дисциплины позволяет получить композит заданных свойств и параметров.

Источник: http://tehno-beton.ru/beton/vidy/vysokoprochnyj.html

Что такое высокопрочный бетон?

На сегодняшний день искусственный стройматериал занимает одно из лидерских мест в строительной отрасли.

Современный высокопрочный бетон различных марок несколько отличается от давно привычных нам бетонов. Он обладает гораздо лучшими высокопрочными свойствами, нежели «старые» смеси.

Сооружения из высокопрочного бетона выходят крепкими, надежными, способными служить на пользу людям много десятков лет.

Что собой представляет материал?

Высокопрочным бетоном называют тяжелые, мелкозернистые смеси марок М600-М1000, минимальная прочность на сдавливание которых равняется В60 и выше.

Применение высокопрочных растворов позволительно для строительства различных уровней сложности.

Любой архитектурный проект можно воплотить в реальность при помощи такого стройматериала.

Высокопрочный бетон отлично взаимодействует с крепким армирующим материалом. Их тандем высоко ценится и пользуется широким спросом у мастеров, особенно при возведении железобетонных строений.

 Наборные железобетонные сооружения возводятся на тяжелых бетонах марок 400-500.

Применение стройматериалов больших марок разрешает уменьшить массу строений, сократить диаметр в разрезе, изготовить максимально подходящие по параметрам изделия.

Высокопрочные бетоны, склонные к стремительному застыванию, способны практически в таких же темпах повышать свой уровень крепости.

Это позволяет значительно уменьшить время паровой обработки бетонных конструкций при их производстве, а иногда и вовсе отказаться от данной манипуляции.

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

Составляющие компоненты

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

Вяжущее материалы

Как правило, роль вяжущих компонентов для такого рода бетонов выполняют наиболее активные портландцементы определенной консистенции. Профессионалы советуют использовать вяжущие с густотой 25-26 % и минимальной активностью 500-600.

Высокопрочный бетон следует готовить на основе портландцементов с повышенной активностью. Благодаря ускоренным темпам приобретения бетонами прочности нет необходимости в применении разных примесей, убыстряющих застывание раствора.

Песок

Создание высокопрочных строительных смесей не обходится без добавления крупных либо мелких кварцевых полевошпатовых песков.

Кристаллики крупных марок песка идут 1,25-5 мм шириной, песчинки мелких сортов — 0,14-0,63 мм.

 Чтобы строительная смесь лучше ложилась во время стройки, при ее изготовлении мелкого песка добавляют больше, нежели крупного. Но иногда эту пропорцию выравнивают.

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

Читайте также  Как опустить бетонные кольца в колодец вручную

Крупный заполнитель

Крупным наполнителем в подобных строительных смесях служит щебенка.

Крепость на сжатие сего заполнителя при повышенной влажности должна быть минимум в полтора раза больше, нежели у бетонного раствора.

 Перед использованием щебенку следует отсортировать, очистить от отмучиваемых частиц. Ширина отсортированных песчинок должна варьироваться по фракциям: 5-10, 10-20, 20-40 мм.

Сорт щебня подбирают под нужную ширину бетонного изделия, а также под тип используемой арматуры.

Для слабо армированных сооружений с толстыми стенами используют материал с заполнителем, крупность которого составляет до 70 мм.

Наполнитель, применяемый при изготовлении высокопрочного состава, должен быть сухим, отвечать всем запросам ГОСТ.

Тонкомолотые добавки

В высокопрочный бетон принято добавлять кремнеземную пыль.

Но бетоны, прочность которых составляет C 55/67, C 60/77, могут обойтись без этой силикатной добавки.

Кремнеземная пыль появляется при очищении газообразной отработки во время производственных процессов кремния.

Силикатная пыль действует внутри бетонных составов по трем направлениям:

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

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

Характерные свойства

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

Показательные характеристики жидкого раствора

Главными эксплуатационными параметрами бетонной смеси являются:

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

То, что растворы могут сохранять свои качества на протяжении некоторого времени, дает им большой плюс.

Ведь при перевозке дорога от места производства до строительной площадки может длиться не один час. Большую роль играет консистенция раствора.

Она должна быть идеально однородной, иначе есть риск расслоения, и как итог, утеря характерных качеств застывшего стройматериала.

Параметры застывших бетонных монолитов

Среди показательных свойств бетонного камня выделяют:

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

К сожалению, повышенная плотность бетонов такого рода из-за высокого давления при взаимодействии с влагой может привести к образованию микроскопических разрывов в материале.

Строительную смесь с повышенной плотностью желательно наделить умеренной пористой структурой, которая исполнит роль смягчителя для лишней энергии и напряжения во время тепловыделения при застывании.

Производство сверхпрочного композита

На месте строительства нужно правильные пропорции пластификатора.

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

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

Заметим, что для сверхпрочных смесей лучше использовать материалы с повышенной активностью, потому как их несложно перекачивать посредством бетонной помпы.

 От правильности ухода за бетоном зависит его качество. Материалу следует обеспечивать влажную обработку на протяжении трех суток.

Это гарантирует устойчивость готового продукта к различным негативным факторам, а также долгий срок службы.

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

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

Области применения

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

  • постройка многоуровневых конструкций;
  • возведение мостов и иных транспортных сооружений;
  • строительство складов для хранения радиоактивного утильсырья;
  • заливка полов внутри масштабных промышленных сооружений;
  • постройка иных особых объектов.
Читайте также  Как просверлить бетонную стену без перфоратора

Источник: https://kladembeton.ru/vidy/drugie/vysokoprochnyj-beton.html

Концепция бетонов нового поколения

10.03.2017

Рецептура традиционного бетона, используемого в строительной отрасли, практически не меняется полтора века.

Если купить бетон М200 с доставкой на строительный объект, то будет осуществлена доставка бетона классического четырехкомпонентного состава «цемент+вода+песок+щебень».

Для изменения свойств бетона старого поколения используются добавки-пластификаторы, способные повысить прочность бетона, ускорить процесс схватывания и твердения бетона, улучшить другие его свойства.

Однако купить бетон М100 с доставкой даже с условием его модифицирования вовсе не означает приобретение бетона высоких прочностных характеристик.

Недостатки бетонов старого поколения

Классические бетоны, используемые практически во всех строительных конструкциях на территории РФ (до 96-97% общего объема производства бетона), имеют прочность на сжатие в пределах 20-40 МПа, что соответствует классам бетона в диапазоне В20-В30.

Возросшие технико-экономические требования к ведению строительства, а также потребность в высокопрочных бетонах класса В80-В90 с показателями прочности, превышающими 100-120 МПа, демонстрируют неспособность старых технологий и материалов «вписаться» в новые тенденции.

Повышение прочности классических бетонов напрямую связано с возрастающим расходом цемента. Для бетона марки М600 удельный расход цемента на единицу прочности при сжатии составляет 10-14 кг/ МПа.

При дальнейшем добавлении цемента прочность бетона уже не возрастает.

Попытки вводить в состав компонентов бетонной смеси суперпластификаторы позволяют поднять марочную прочность бетона до М800, но кардинального изменения топологической структуры бетона при этом не происходит.

Дальнейшие попытки исследователей получить максимально компактную упаковку частиц цементного вяжущего и наполнителей с использованием пластификаторов признаны бесполезными. За счет пластификаторов достичь высокой удельной прочности на единицу расхода цемента не удается.

Бетоны High Performance Concrete

С конца 90-х годов прошлого столетия во всех индустриально развитых странах начинается широкое применение высокопрочных бетонов нового поколения, получивших название High Performance Concretе.

К ним относят бетоны на цементном вяжущем сверхвысокой прочности – свыше 80-90 МПа.

Российские строители уже широко применяют на стройках Москвы и Санкт-Петербурга бетон классом В80 и «прицеливаются» к бетонам В90.

Актуальность применения сверхпрочных бетонов вызвана тем, что в строительстве зданий выше 25 этажей необходим бетон класса 75 и выше, чтобы сформировать несущие конструкции и ядро жесткости высотного здания.

Бетонам нового поколения отведена важная роль в сложных инженерных и архитектурных сооружениях, присущих нашему 21 веку.

Они обязаны выдерживать возрастающие воздействия техногенного характера, быть стойкими к природным катаклизмам и в то же время соответствовать новым эстетическим требованиям, предъявляемым к современным инженерным сооружениям.

Благодаря принципиально новой рецептуре у бетонов формируется структурно-топологическое строение, обеспечивающее низкий удельный расход цемента на единицу прочности в пределах 2,5-5,0 кг/ МПа, соответственно, высокую удельную прочность на единицу расхода вяжущего – до 0,4 МПа/кг.

Концепция создания и применения бетонов нового поколения состоит из нескольких основных положений:

  • добиться высоких физико-технических характеристик бетонов, обеспечивающих класс по прочности бетона В80 и выше, минимально возможную проницаемость для воды и газов в пределах W12 — W20, малую усадку и ползучесть;
  • возможность целенаправленного воздействия на сочетание свойств бетона или преобладание одного из свойств, обеспечивающего высокую надежность строительного сооружения в зависимости от условий эксплуатации;
  • доступность технологий производства высокопрочных бетонов, основанных на использовании сложившейся производственной базы и применении традиционных материалов, включая компоненты бетонных смесей.

Структурные особенности бетонов нового поколения

Коренной перелом в производстве бетона произошел благодаря достижениям нанотехнологий, позволившим наладить в промышленных количествах изготовление микрометрических наполнителей на основе микрокремнезема. Микрокремнеземом называется ультрадисперсный материал, основным компонентом которого является диоксид кремния SiO2 аморфной модификации.

Обратите внимание! Гранулометрический состав кремнезема представлен шарообразными частицами среднего размера в пределах 0,1 микрона, что практически в 100 раз меньше усредненных размеров цементных частиц.

Наномодифицированные кремнеземные добавки эффективно заполняют пространство между частицами цемента, уплотняя и укрепляя молекулярную структуру бетонной смеси. Тем самым обеспечивается прочность на сжатие, намного превышающая прочностные показатели обычных бетонов.

Заключение

Применение нанотехнологий в производстве бетонов нового поколения открывает возможности для приближения прочности бетонов к прочности гранита или металлов, что создаст условия для реализации самых смелых строительных проектов.

При этом применение бетонов категории «High Performance Concrete» не способно взвинтить цены на строительство, поскольку затраты на инновационные бетоны компенсируются меньшим потреблением дорогостоящего марочного цемента и сохранением традиционного бетоносмесительного оборудования.

Источник: http://yam-pole.ru/news/kontseptsiya-betonov-novogo-pokoleniya/

Понравилась статья? Поделить с друзьями: