Самоуплотняющийся бетон представляет собой материал, который способен уплотняться под действием собственного веса, полностью заполняя форму даже в густоармированных конструкциях. Он находит все более широкое применение. Перспективным является его использование для производства сборного железобетона, устройства монолитных высокопрочных бесшовных полов, торкретбетонирования, реставрации и усиления конструкций.
Особо высокопрочные бетоны, модифицированные добавками-супер-пластификаторами, начали применять в конце 60-х - начале 70-х годов прошлого века. В частности, в 1970 году такой бетон использовался норвежскими и британскими специалистами для строительства нефтяных платформ в Северном море. Опыт применения подобного материала показал преимущества введения суперпластификаторов в бетонную смесь, однако был замечен и ряд ограничений в работе с ним. Во-первых, большинство суперпластификаторов, особенно при больших дозировках, способны замедлять схватывание бетонной смеси. Во-вторых, при ее транспортировке в течение 60–90 минут эффект от действия добавки снижается, то есть уменьшается подвижность. В-третьих, подача смеси по трубопроводу к месту укладки на расстояние свыше 200–250 метров стимулирует расслоение и создает неоднородность в готовом изделии. В результате, время выполнения работ по бетонированию возрастает, ухудшается качество поверхности изделий, снижается прочность.
Появление новых амбициозных проектов в сфере строительства (протяженные подвесные мосты в Японии и Китае, комплексы крупных гидротехнических и транспортных сооружений в Голландии и ряд других) повысило требования к особо высокопрочным бетонам. При возведении таких конструкций было необходимо использование литых смесей в большом объеме, а участки бетонирования зачастую находились на большом расстоянии от места производства бетона, и даже на значительном удалении от побережья (на воде). Кроме этого, еще одной необходимостью было сокращение времени и трудозатрат на уплотнение бетонной смеси, а также повышенный набор прочности в ранние сроки.
Решению указанных задач способствовали теоретические исследования и практические внедрения, направленные на:
• применение мультифракционного заполнителя для получения высокопрочного бетона;
• введение микро- и ультрадисперсного наполнителя для повышения прочности, коррозионной и трещиностойкости материала;
• управление реологией высокоподвижных бетонных смесей;
• создание новых видов химических модификаторов, регуляторов свойств бетона.
В 1986 году профессор Окамура при разработке высокопрочного бетона обобщил опыт, накопленный в указанных областях, предложив назвать получаемый материал «самоуплотняющийся бетон».
Самоуплотняющийся бетон – Self-Compacting Concrete (SCC) – способен уплотняться под действием собственного веса, полностью заполняя форму даже в густоармированных конструкциях. Первая международная конференция по изучению его свойств прошла в 1998 году с участием 150 ученых и инженеров из 15 стран. Высокая эффективность нового материала способствовала созданию рабочей группы специалистов RILEM (1996 г.) из восьми стран для разработки рекомендаций по использованию самоуплотняющихся бетонов. В 2004 году организован технический комитет 205-DSC «Долговечность самоуплотняющегося бетона», председателем которого является проф. Шуттер. В работе этого комитета задействовано 25 лабораторий из 14 стран. В результате исследований была разработана классификация самоуплотняющихся бетонов, определяющая их назначение и области применения :
Классификация бетонных смесей
для производства самоуплотняющихся бетонов:
Высокоподвижная(Flowability Slump-flow)
SF1
(550...650 мм)
Неармированные или низкоармированные бетонные конструкции – плиты перекрытий, трубопроводы, облицовки туннелей, фундаментов.
SF2
(660...750 мм)
Большинство обычных сооружений – колонны, стены.
SF3
(760...850 мм)
Вертикальные элементы, густоармированные конструкции сложных форм, торкретирование.
Вязкая
(Viscosity)
VS1/VF1
(вязкость менее
8 секунд)
Конструкции и изделия, к которым предъявляются высокие требования по качеству поверхности и не требующие дополнительной обработки.
VS2/VF2
(вязкость 9...25 секунд)
Конструкции невысокого класса прочности. Ввиду повышенной расслаиваемости тиксотропные свойства быстро изменяются за небольшой промежуток времени, что ограничивает расстояние транспортировки.
Легкоформуемая(Passing ability)
PA 1
Вертикальные сооружения, домостроение, конструкции, армированные с шагом от 80 до 100 мм.
PA 2
Инженерные сооружения, армированные с шагом от 60 до 80 мм.
Устойчивая к расслоению(Segregation resistance)
SR1(расслаиваемость не более 20%)
Высотные элементы, за исключением тонких балок, вертикальные сооружения, армированные с шагом до 80 мм. Максимальное расстояние транспортировки менее 5 метров.
SR2(расслаиваемость не более 15%)
Стены и тонкостенные профили, армированные с шагом свыше 80 мм. Максимальное расстояние транспортировки более 5 метров.
Свойства и преимущества
Бетонная смесь для самоуплотняющегося бетона характеризуется низким водоцементным отношением (0,38…0,4), при этом достигая очень высокого показателя удобоукладываемости – до 70 см. Прочность получаемого материала составляет до 100 МПа.
Повышенная плотность материала, отсутствие в его структуре крупных пор и капилляров препятствуют проникновению агрессивной среды вглубь бетона, снижая риск развития процессов коррозии.
Важной составной частью самоуплотняющихся бетонов является полимер нового поколения поликарбоксилат – высокоэффективный комплексный химический модификатор, появившийся в 1990-х годах.
Принцип его работы заключается в том, что поликарбоксилаты адсорбируются на поверхности цементных зерен и сообщают им отрицательный заряд. В результате этого цементные зерна взаимно отталкиваются и приводят в движение цементный раствор, а также минеральные составляющие. Чем длиннее цепи, которые создают молекулы суперпластификатора, тем интенсивнее это отталкивание. Эффективность пластификации становится более высокой, а ее действие продлевается при постоянном перемешивании. Длительность пластификационного эффекта поликарбоксилатов, как минимум, в 3–4 раза больше, чем при применении обычных суперпластификаторов, за счет большой длины молекул поликарбоксилатов.
Состав бетонной смеси
для самоуплотняющихся бетонов в Японии
Компоненты бетонной смеси
Расход составляющих на 1 куб.м бетонной смеси:
Вода, кг
175
Портландцемент с пониженным тепловыделением, кг
530
Зола, кг
70
Мелкий заполнитель, кг
751
Крупный заполнитель, кг
789
Добавка-суперпластификатор, кг
9
К преимуществам бетона данного вида следует отнести:
• увеличенное время транспортировки бетонной смеси;
• большое расстояние от производственного участка до места укладки;
• высокое качество поверхности изделий, не требующее дополнительной обработки;
• сокращение периода строительства;
• отказ от использования виброуплотнения;
• сокращение численности работников на строительной площадке;
• снижение уровня шума.
Области применения
Самоуплотняющийся бетон находит все более широкое применение. Перспективным является его использование для производства сборного железобетона, устройства монолитных высокопрочных бесшовных полов, торкретбетонирования, реставрации и усиления конструкций. С одной стороны, распространение самоуплотняющихся бетонов ограничивается дороговизной добавок поликарбоксилатов. Однако использование этого материала позволяет отказаться от виброуплотнения, что, в свою очередь, уменьшает энергозатраты и экономит время, улучшая санитарно-гигиенические условия труда работающих. Безвибрационная технология настолько снижает уровень шумового воздействия на человека и окружающую среду, что заводы железобетонных изделий можно размещать в урбанизированных городских районах
Cвидетельство о регистрации СМИ: Эл № ФС77-34788. При перепечатке и использовании информации, ссылка на http://irsm.ru обязательна, на сетевых ресурсах ссылка должна быть активной. Администрация портала не несет ответственность за содержание информации и рекламы оставленной третьими лицами.
