""

Сверхпрочный бетон нового поколения

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.

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

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

Крупный заполнитель

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

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

Тонкомолотые добавки

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

Силикатная пыль действует внутри бетонных составов по трем направлениям:

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

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

Характерные свойства

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

Показательные характеристики жидкого раствора

Главными эксплуатационными параметрами бетонной смеси являются:

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

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

Параметры застывших бетонных монолитов

Среди показательных свойств бетонного камня выделяют:

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

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

Производство сверхпрочного композита

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Брусчатка и тротуарная плитка


ООО «Арена»
г. Ижевск, ул. Маяковского 13
Email: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Телефон: (3412) 51-22-73
Факс: (3412) 51-22-73

Высокопрочный бетон, сверхпрочный бетон

1. Уровень развития и нормативные документы

Основной тенденцией в строительстве является использование бетона с высоким пределом прочности при сжатии. В настоящее время высокопрочным считается бетон, предел прочности при сжатии которого находится выше общепринятого уровня и составляет более 60 Н/мм 2 . При применении обычных исходных веществ и способов укладки создаются строительные конструкции с пределом прочности при сжатии до 150 Н/мм . В наши дни ведется разработка строительных растворов и бетонов с пределом прочности до 800 Н/мм 2 .

Термин «сверхпрочный бетон» указывает на то, что при различном использовании критерии долговечности имеют первостепенное значение и, соответственно, представляют интерес для определения прочности, смотри таблицу 1. Так как сопротивление бетона внешним воздействиям в значительной степени определяется особо плотной структурой, то с точки зрения бетонной технологии, как правило, нет различия между высокопрочным и сверхпрочным бетоном. Иногда понятие «сверхпрочный бетон» используется в отношении других бетонов, состав и свойствам которых не соответствуют общепринятым стандартам, например, самоуплотняющийся бетон. Эти виды бетона в спецификации не рассматриваются. Во внимание принимается обычный высокопрочный бетон с классами прочности от C 55/67 до C 100/115, а также легкий высокопрочный бетон с классами прочности от LC 55/60 до LC 80/88. В рамках стандарта высокопрочный бетон может использоваться для производства неармированного бетона, железобетона и предварительно напряженного бетона. Для использования бетона классов

Таблица 1: Определение высокопрочного и сверхпрочного бетона

предел прочности при сжатии > 60 Н/мм 2

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

например непроницаемость, сопротивление физическому или химическому воздействию прочность

преимущественные области применения

прочности C 90/105, C 100/115, LC 70/77 и LC 80/88 требуются общие допуски строительного надзора, а в отдельных случаях разрешения. Новое поколение норм пришло на смену директиве по высокопрочному бетону, которая дополнила стандарт DIN 1045:1988 для обычного бетона классами прочности с B 65 по B 115. Для переходного периода до конца 2004 года, определенного строительным надзором, могут использоваться на выбор как старые, так и новые поколения норм и стандартов.

Читать еще:  Сколько сохнет бетон контакт

2.Основные положения по выбору исходных веществ

2.1 Водоцементное отношение

При производстве высокопрочного бетона учитывается коэффициент водоцементного отношения 2 мм — ближе к кривой A. При этом содержание мелкодисперсной взвеси в зернистом заполнителе должно быть низким. По причине отсутствия продолжительного опыта в стандарте [2] определено использование зернистого заполнителя в отношении щелочных реакций.

2.4 Тонкомолотые добавки

Типичным отличием высокопрочного бетона от бетона обычной прочности наряду с низким водоцементным отношением является добавление силикатной пыли s (называемой также кремнеземная пыль и микросилика). Однако бетон с классом прочности C 55/67 и C 60/77 может производиться и без добавления кремнеземной пыли. Кремнеземная пыль, средний размер частиц которой соответствует одной десятой среднего размера частиц цемента, представляет собой побочный продукт, образующийся в процессе очистки отработанных газов при производстве кремния и феррокремния. Использование кремнезема в бетоне регулируется общими допусками, выданными органами строительного надзора, или европейскими техническими допусками. В рамках Европейской стандартизации допуск заменяется стандартом DIN EN 13263. Действие кремнеземной пыли в бетоне основывается на трех эффектах: заполнение объема пор между частицами цемента, цементный камень приобретает более плотную структуру,
— пуццолановая реакция с гидроксидом кальция, повышающая прочность цемента,
— улучшение связи между зернистым заполнителем и цементным камнем.

Таблица 2: Общие правила использования кремнеземной пыли s и летучей золы f

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

цемент с
кремнеземной
пылью в
качестве
основного
компонента
все другие марки цемента

не допустимо использование кремнеземной пыли в качестве тонкомолотой добавки

≤ 0,15 для CEM II/A-D

не допустимо общее использование летучей золы и кремнеземной пыли

Максимальное количество добавляемой кремнеземной пыли, необходимое для обеспечения долговечности бетона (антикоррозионная защита арматуры), составляет 11 % от массы цемента. При производстве бетона возможно одновременное использование кремнеземной пыли и летучей золы, однако при этом ограничено их количество, см. таблицу 2.
Кремнеземная пыль используется в виде порошка (спрессованная, непрессованная) и в виде суспензии. По причине легкости и удобства в использовании применяется, как правило, суспензия кремнеземной пыли, например, в пропорции 50 % твердого вещества и 50 % воды. Бетон, в состав которого входит кремнеземная пыль, имеет темный цвет. Светлый высокопрочный бетон производится при добавлении кремнеземной кислоты (наносилика) или метакаолина. Кремнеземная кислота может использоваться в качестве добавки в бетон (стабилизатор).

2.5 Добавки

Укладка бетона с очень низкой теплотой гидратации не возможна без добавления пластификаторов или разжижителей. Надежная укладка бетонной смеси на строительной площадке предполагает мягкую, в лучшем случае текучую консистенцию (например, F4, F5). При снижающемся водоцементном отношении повышается количество добавляемых веществ. Имеется положительный опыт использования разжижителей на основе поликарбоксилата или на основе комбинации смол из нафталина и меламина. Для обеспечения достаточного времени укладки в бетонную смесь целесообразно добавлять замедлитель.
Количество добавляемых добавок необходимо ограничивать
— до 70 г/кг, соответственно до 70 мл/кг цемента при дозировании разжижителя и
— до 80 г/кг, соответственно до 80 мл/кг цемента при дозировке нескольких видов добавок.

2.6 Состав бетонной смеси

Во время производства высокопрочного бетона необходимо проводить контроль предусмотренных исходных веществ (вид, производитель, место добычи). При этом следует учитывать добавление разжижителей на строительной площадке.
В большинстве случаев проектирование высокопрочного бетона осуществляется на основании уже созданных бетонных смесей. В таблице 3 представлены составы бетонных смесей с различными классами прочности, дающими представление об исходных данных для предварительных исследований или первичных испытаний. В зависимости от исходных веществ в значительной степени меняется состав бетонной смеси.

Таблица 3: Исходные данные по составу бетонной смеси

Содержание цемента при

Содержание кремнеземной пыли (твердое вещество) s

Содержание летучей смолы f

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

20 л/м3 разжижитель на основе меламина и нафталина

Содержание
зернистого
заполнителя

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

Растекаемость (добавление разжижителя через 45

45. 55
55. 65
45. 55

минут после изготовления смеси)

Плотность свежеприготовленной бетонной смеси

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

Для определения необходимого эквивалентного водоцементного отношения можно использовать рис. 1, при этом учитывается влияние добавок на прочностные характеристики:

Высокое содержание мелкодисперсной взвеси ведет к образованию клейких бетонов,
плохо подвергаемых укладке, и оказывает отрицательное влияние на характеристики бетона при деформации. Поэтому в высокопрочных бетонах ограничено максимально допустимое содержание мелкодисперсной взвеси и мелкого песка, таблица 4.

Таблица 4: Максимально допустимое содержание мелкодисперсной взвеси в высокопрочном и легком бетоне

Содержание
цемента 1)
[кг/м 2 ]

Максимально допустимое содержание мелкодисперсной взвеси [кг/м 2 ] при максимальном размере зерна зернистого заполнителя

3. Производство и укладка бетона

3.1 Дозировка и смешивание

Дополнительный процесс дозирования заключается в добавлении суспензии кремнеземной пыли. Она поставляется, например, в контейнере объемом 1 м3 и должна храниться в условиях, защищающих ее от замерзания. При хранении свыше 7 дней может потребоваться гомогенизация. Вязкая, клейкая консистенция свежеприготовленной бетонной смеси требует повышенной интенсивности смешивания. В зависимости от состава бетонной смеси и вида смесителя время смешивания после добавления всех исходных веществ составляет от 60 (для легкого бетона от 90) до 180 с. Для оптимальной гомогенизации мелких веществ наиболее благоприятной оказывается следующая последовательность дозирования: зернистый заполнитель, вода, а затем летучая зола и суспензия кремнеземной пыли. Для получения оптимального эффекта от добавок их необходимо добавлять после воды и кремнеземной пыли. Последовательность и время смешивания определены в соответствующей инструкции.

При производстве высокопрочного бетона из-за клейкой консистенции смеси может потребоваться дополнительная очистка смесителя. Смешивание с подачей пара не допустимо.
В товарный бетон и бетон, транспортировка которого осуществляется на дальние расстояния, для достижения мягкой или текучей консистенции, удобной для укладки, разжижитель часто добавляют на строительной площадке. Разжижитель должен равномерно распределяться в барабане бетоносмесителя, например, с помощью распылительной трубки. Минимальное время смешивания составляет 1 мин/м3 бетона, но не менее 5 мин. Перед наполнением бетоносмеситель необходимо освободить от оставшейся промывочной воды. О времени бетонирования завод товарного бетона необходимо проинформировать как минимум за два дня до начала работ, чтобы приготовить исходные вещества, приборы и оборудование.

3.2 Укладка

При укладке высокопрочный бетон проявляет нетипичные свойства. Поэтому на стройке
— укладкой смеси должны руководить работники (начальник строительного участка, бригадир), имевшие опыт работы по укладке бетона марки > C 30/37 и
— перед каждым этапом бетонирования необходимо проводить инструктаж работников строительного участка (данные необходимо документировать).
Целесообразной, и, как правило, необходимой, является проверка на практике свойств бетона в отношении пригодности к перекачке и удобоукладываемости, проводимая персоналом строительной площадки на предусмотренном для этого оборудовании. В частности, необходимо согласовать обработку поверхности плоских строительных деталей (затирка поверхности, создание уклона, профилирование и т.д.). Подача высокопрочного бетона может осуществляться как с помощью бадьи, так и с помощью насоса, если использование того или иного способа было определено при проведении испытаний по укладке. Если в бетонную смесь не добавлялся замедлитель, то следует рассчитывать на более быстрое схватывание высокопрочного бетона по сравнению с бетоном обычной прочности. Укладка высокопрочного бетона в скользящую или подъемно-передвижную опалубку возможна в том случае, если свежеприготовленная бетонная смесь имеет низкую вязкость. При снижении водоцементного отношения и повышении содержания кремнеземной пыли увеличивается энергия уплотнения, необходимая для удаления воздуха из бетона. Расстояния между местами погружения внутреннего вибратора должны быть равны пятикратному диаметру булавы и составлять от 30 до 50 см.

3.3 Выдерживание бетона

Использование минимального времени выдерживания бетона согласно 1045-3:2001 означает, что во многих случаях уже после первого дня данный этап в процессе бетонирования может быть закончен. Вследствие короткого времени выдерживания высокопрочный бетон в зоне поверхности не достигает полной эффективности. Рекомендуемое время выдерживания внутренних строительных элементов составляет как минимум 2 дня, а наружных — 3 дня. Благоприятно на качестве бетона сказывается выдерживание с подводом воды,
результате низкого водоцементного отношения, что может привести к образованию микротрещин. Мероприятия по выдерживанию бетона необходимо начинать проводить сразу же после его уплотнения.

3.4 Обеспечение качества

При производстве высокопрочного бетона стандартами DIN EN 206-1:2001 и DIN 1045-2:2001 [1, 2] устанавливаются высокие требования к контролю продукции. Для непрерывного обеспечения качества продукции необходимо составить план обеспечения качества, который будет включать в себя следующую информацию:
• поставка исходных веществ,
• производство и транспортировка бетона,
• обработка бетона на строительной площадке или на заводе готовых конструкций,
• действия при отклонении от заданного плана,
• определение предельных значений наконец, секции бетонирования и личную ответственность.
позволяющее избежать его высыхания в

Таблица 5: Классы прочности высокопрочного бетона (Образцы: цилиндр (0 150 мм, высота 300 мм) или кубик (длина ребра 150 мм, выдерживание в соответствии с EN 12390-2))

Класс прочности бетона

Характеристическая прочность цилиндра на сжатие
fck
[Н/мм 2 ]

Вариации на тему бетона – ученые совершенствуют привычную ЦПС

У бетона хоть и не столь долгая история, как у кирпича и древесины, но без него сегодня не обходится ни одна стройка – фундамент, перекрытия, дорожки и многое другое. И если для большинства из нас бетон – это смесь цемента, песка, щебня и воды в определенных пропорциях, то для ученых – плацдарм для опытов. Что интересно, результаты многих опытов реально применять на практике, а не только в лабораториях. В нашей подборке собраны как раз такие, усовершенствованные бетоны с необычными характеристиками.

Читать еще:  Речной или карьерный песок для бетона

Гибкий бетон

В сингапурском научно-исследовательском центре при Наньянском технологическом университете группа ученых во главе с профессором Чу Цзянем разработала принципиально новый вид бетона – гибкий (ConFlexPave).

Обычный бетон отличается повышенной прочностью, особенно когда речь о ЖБИ, усиленных арматурой. Однако от хрупкости его не избавляет даже армирование, и изгиб вызывает растрескивание и постепенное разрушение. Кроме того, железобетон тяжелый, что создает определенные сложности в процессе укладки плит.

К стандартному песку, щебню и цементу добавлены полимерные микроволокна – эти тончайшие синтетические нити равномерно распределяют нагрузку и позволяют изготавливать тонкие и облегченные дорожные плиты. При этом по прочности полученный бетон можно сравнить с металлом. Будучи гибким, он практически не подвержен истиранию. Это особенно актуально на трассах или пешеходных дорожках в зонах повышенной проходимости. Гибкие плиты прошли испытания на стенде, в ходе которых была доказана повышенная гибкость материала и его устойчивость к прямому физическому воздействию.

Немаловажно, что использование гибкого бетона значительно упростит жизнь дорожным службам – сократится трудоемкость процесса укладки, частичная замена полотна не будет требовать остановки движения. Тест-драйв новинка проходит прямо на территории университетского комплекса – там громадная пешеходная нагрузка, да и дорожный трафик впечатляющий. В дальнейшем ученые планируют подбирать состав плит, исходя из конкретных условий эксплуатации, еще на этапе производства добиваясь оптимальных характеристик.

Бетон с подсветкой

А мексиканца доктора Хосе Карлоса Рубио, из университета Мичоакана, больше заинтересовали свойства цемента, как важнейшего компонента бетона. Он разработал принципиально новое вяжущее, со сроком службы около века, да еще со светоизлучающей способностью. За десятилетие исследований он сумел изменить микроструктуру цемента, введя в него флуоресцентные добавки. На таком цементе получается не только более однородный раствор, без характерных «хлопьев». Эти кристаллические структуры, образующиеся на поверхности, ухудшают характеристики бетона и способствуют ускоренному разрушению верхнего слоя. Чтобы предотвратить кристаллизацию, Рубио и ввел в цемент добавку, а заодно получил бонусную декоративную подсветку.

В отличие от пластика, из которого изготавливается большая часть флуоресцентных материалов, со сроком службы в несколько лет, бетонная подсветка устойчива к УФ лучам и прослужит век.

Новый цемент может применяться как самостоятельно, так и в смесях с другими материалами, для строительства различных объектов и дорожных покрытий. В плане экологичности светящийся цемент выигрывает у обычного – в его составе, в основном, мел и глина, а «отдача» при его производстве – в виде водяного пара. Цветовая гамма материала на данный момент представлена синим и зеленым цветом, а яркость подсветки можно регулировать, чтобы дорожки не слепили пешеходов и велосипедистов. В планах исследователя – попробовать соединить светящиеся частицы с другими строительными основами и получить новые стройматериалы, с эффектом подсветки.

Бетон из отходов

Утилизация осадков после очистки стоков давно превратилась в глобальную проблему для многих стран, которую усугубляют строгие экологические нормативы. Самый дешевый вариант – захоронение отходов – нелегален, так как в осадке большое количество химических веществ, способных ухудшить показатели почв. Очистным предприятиям Малайзии решить проблему помогли ученые, решившие, что пропадать такому количеству полезных веществ, в которых остро нуждаются другие отрасли, глупо.

Процесс получения заготовок простейший: осадок формуют в виде лепешек, которые просушивают и, для окончательного удаления жидкости, обжигают. Сухие заготовки тщательно измельчают и просеивают, получая однородный порошок, который в дальнейшем добавляют в бетонную смесь. Пропорции варьируются, исходя из желаемой марки бетона – максимальная доля порошка в цементе составляет 15 %, реально получить как бетон средней прочности, так и высоких классов. Ученые считают, что замена части цемента порошком из сточных осадков (DSWP – domestic waste sludge powder) повышает прочность бетона и снижает его проницаемость и засоленность. Разработка признана перспективной, так как с учетом потребностей строительной отрасли в цементе, даже незначительная доля стороннего вещества, да еще продукта переработки отходов, и экономически, и экологически выгодна.

Блоки из костробетона

Естественно, не осталась в стороне и Америка – на базе Массачусетского технологического института была организована краудсорсинговая платформа (ресурс для привлечения свежих идей и широкого круга исполнителей). Там и появился интересный с практической точки зрения проект Чада Нутсена. Частный дизайнер разработал строительные блоки из костробетона, производимые методом 3D-печати.

Основу блока составляет конопляная пенька (костра), в качестве минерального наполнителя – песок, вяжущее – портландцемент. Используя органику в качестве основного компонента, позволяющего значительно сократить долю вяжущего, реально уменьшить выбросы в атмосферу углекислого газа. Что касается технических характеристик, блоки получаются прочными, с высоким коэффициентом шумопоглощения и низким коэффициентом теплопроводности, да еще и с антисептическими свойствами (устойчивы к плесени и гнили).

Если бы речь шла только о сырьевой составляющей блока, ничего принципиально нового дизайнер не изобрел: и соломенный саман известен несколько веков, и от более современного арболита на древесной щепе костробетон недалеко ушел.

За счет этого блок получается легким, но максимально прочным, и в процессе печати реально заложить полости под все инженерные сети (электропроводка, коммуникации). Форма блоков также произвольная – они могут быть изготовлены как типовыми брусками, так и фигурными.

Применяемая Нутсеном ультразвуковая кавитация позволяет использовать в качестве основы не только конопляную костру, но и любой органический композит, так как сырье в процессе переработки максимально измельчается. Чтобы доказать, что костробетон действительно не уступает более привычным материалам в прочности, превосходя многие из них в плане экологичности, разработчик с единомышленниками планирует использовать их для строительства большого дома. Учитывая, что уже упомянутый арболит с успехом используется в частном домостроении, вряд ли блоки на базе костры потерпят фиаско. В любом случае, чем больше будет экологически чистых материалов, тем лучше для всех нас.

Инновации затрагивают все сферы нашей жизни – можно вырастить шезлонг, а вместо громоздкого дивана установить в маленькой квартире универсальный модуль. Вместо люстры и бра уже используют светящиеся обои, а в качестве дачи – картонный дом. И посмотрите видео о стеклянном доме, тоже не самом типовом, но от этого не менее привлекательном строении.

Концепция бетонов нового поколения

Концепция бетонов нового поколения

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.
Читать еще:  СНИП уход за бетоном в летнее время

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.

Порошково-активированные бетоны. ООО Сверхпрочные экономичные бетоны

Транскрипт

1 Порошково-активированные бетоны ООО Сверхпрочные экономичные бетоны

2 Что не так с современными бетонами? За последние 20 лет ситуация в создании новых бетонов более высоких показателей экономии, мало изменилась. В России до сих пор применяются классические дорогие 4-5 компонентные бетоны. Классические бетоны: 1) Дорогостоящие: высокий удельный расход цемента 7-14 кг/мпа. 2) Сложны в производстве: необходимость вибрирования при заливке; низкая скорость набора прочности. 3) Неудобны в транспортировке: тяжелые (низкая прочность на единицу массы); требуют постоянного перемешивания (расслаивание). 4) Не долговечны: морозостойкость циклов.

3 Применение бетонов марки выше М % Норвегия 8% США

0,1% Россия 1. Дейзе Т., Хорнунг О., Мёльман М. Переход с технологии Микродур к технологии Нанодур. Применение стандартных цементов в практике бетонов со сверхвысокими эксплуатационными свойствами // Бетонный завод С Aitcin P.C. Richard P. The Redestrian Bikeway Bridge of Sherbrooke. 4 th International Simposium of Utilization of High-Strength / High-Performance Concrete. Paris S De Larrard, Corse J.F., Puch С. Comparative study of Various Silica Fumes as Additives in High-Performance Cementitious Materials. Materials et Structures, RJTEM, Vol. 25, S Possi P. High Performance Fibre Reinforced Concretes (HPFRC). PPM PAO course on cement Based Composites for Building Industri, Leeuwenhort Congress Center, Holland, Januar Bornemann R., Fehling E. Ultrahochfester Beton Entwicklung und Verhalten. Jn. 10 Lcipzider Massivbau Seminar S Рыжов И.Н. Опыт производства и применения высокоподвижного бетона в С-Петербурге // Ж. International Concrete Conference & Exhibition Russia УССХ С-Петербург. С Ваучский М.Н., Дудурич Б.Б. Высокопрочный быстротвердеющий строительный раствор для аварийно-восстановительных работ // Строит. материалы С

4 Заявленные свойства бетона комплекса Москва Сити оказались научным пиаром. Единственное здание где в России был использован высокопрочный бетон марки 1000 федерация Москва Сити. После тщательной проверки на кафедре оказалось, что бетон не оправдывает заявленные показатели и не является самоуплотняющимся. Заявленные свойства бетона с возможностью достижения Осадки Конуса = см вызывают большие сомнения без значительного расслоения и неоднородности бетонной смеси в конструкции по высоте бетонирования.

5 Откуда взялась наша разработка? Расшифрованная передовая немецкая разработка

200 наших экспериментов (2 года) Зарубежные исследования канадских, немецких и французских ученых Richard P., Cheyzeru M., Bornemann R., Borneau O., Aitcin P., De Larrard, Sendran и других. Самый прочный бетон в Европе. Улучшенные свойства и экономичность (в 1,4 раза)

6 Кто мы? Автор-изобретатель: Володин Владимир Михайлович Инженер-технолог по специальности «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», в настоящий момент аспирант ПГУАС кафедры ТБКиВ. Абрамов Дмитрий Александрович Инженер-технолог по специальности «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», выпускник кафедры ТБКиВ Открытия: За два года работы над проектом, проверил более 200 комбинаций составов. В апреле 2010 открыв оптимальную реологическую матрицу, совершил прорыв в технологии бетона нового поколения. В результате увеличились все основные показатели бетонов почти в полтора раза. Продолжается процесс патентования. Область научных интересов: Продвижение новейших технологий строительства в условиях современного рынка. Фибробетон. Теплофизика и термодинамика строительных конструкций. Методы осушения подземных коммуникаций специального назначения. Научный руководитель и консультант: Калашников Владимир Иванович Советник Российской Академии Архитектурно строительных Наук, Заслуженный деятель науки РФ, Заслуженный работник высшей школы РФ, академик МАНЭБ, доктор технических наук, с 1977 года заведующий кафедрой «Технология бетонов, керамики и вяжущих», профессор. Автор 802 публикаций, в том числе 19 монографий, 34 учебных пособий, 52 патентов и авторских свидетельств на изобретения, а также брошюр, ГОСТов, технических условий, рекомендаций, статей, тезисов докладов.

7 Чем мы поможем, если нужен обычный низкомарочный бетон? Экономия при производстве обычного бетона до 30%

8 Направление 1 Сверхпрочный коммерческий бетон (от М1500 до М2000)

9 Прочность Сейчас максимум Мы можем М600 (класс B45) М2000 (класс B160)

10 Свойства нашего бетона

11 Свойства нашего бетона

12 Почему получить бетон марки более М1000 так сложно? Цемент 500 кг + + = H2O Песок Щебень 1м3 бетона М500 Цемент 800 кг + + H2O Песок Щебень = 1м3 бетона М700 Усадка = 0,9 мм на метр

13 Продукт 2 Порошковый полуфабрикат, для получения бетона на месте

14 ПЕСОК + + = ПОРОШКОВЫЙ ПОЛУФАБРИКАТ 350 кг H2O Не доступный обычной технологии. Пока не предлагается в России ЩЕБЕНЬ Сверхпрочный бетон М1600

15 Что будет с этим бетоном через несколько лет? М800 на первые сутки +50% прочности (через 480 суток) Прирост прочностных показателей порошково реакционного бетона РБП-24 50% Прочность бетона при сжатии, Мпа 37,6% Прочность бетона на растяжение при изгибе, Мпа 28 суток 480 суток Почему? За счёт активной пуццоланической реакции и плотной упаковки.

16 Прочность в 3 раза выше Прочность М500 M1500

17 Прочность в 3 раза выше означает: в 3 раза меньший вес в 3 раза меньший обьем -66% расходов на транспортировку

18 Снижение избыточной толщины несущих конструкций * +2% дополнительной площади здания * — Имеется в виду снижение ТОЛЬКО избыточной толщины. При снижении толщиныстен, снижается звукоизоляция. Технология позволяет радикально снижать толщину. При снижении массы в 2 раза, звукоизоляция падает на 6 дб

19 Самоуплотняющиеся наливные полы, с высоким сопротивлением истиранию (прочность М1600) Расход цемента снижается в 3,8 раза. (157 кг, против 600 кг) При этом прочность возрастает в 1,3-1,4 раза (М1800 против М900-М1200) Прочность на первые сутки М500 М800 (у обычных полов М50-М100).

20 Повторяет любую форму Глубинные вибраторы % расходов на укладочные работы. При заливке смесь повторяет любую форму недоступную обычному Бетону (предел текучести в 3 раза ниже)

21 Водопоглощение (количесвто пустот) в 2 раза ниже (1,9% на 145 сутки) Например, вечные бордюры теоретический срок службы 50 лет (в средней полосе) Срок службы в 5 раз выше При применении защитной пропитки: расход в 5 раз меньше Поры 1-2 мм (минимизация высолов)

22 1) кг на 1 м3 бетона М ; 2) кг на 1 м3 бетона М ; 3) кг на 1 м3 бетона М Уменьшение расхода цемента в 1,5-2,5 раза. 1 м3 бетона 1 м3 бетона

23 Стадия проекта Технология полностью отлажена и готова к немедленному применению. Отработана на получение результатов из любых исходных песков. Проведено более 200 испытаний различных составов.

24 Научная новизна В результате новых реакций в бетоне уменьшается количество балластного гидроксида кальция, и возрастает количество цементного вещества. Повышена прочность при твердении нового композиционного вяжущего. Выявлена оптимальная реологическая активность молотого кварцевого песка. Установлена реакционная активность молотого кварцевого песка. Оптимизированы составы бетонов с изменением содержания компонентов в реологических матрицах бетонных смесей и получены бетоны с удельным расходом цемента на единицу прочности в пределах 3,5-5,0 кг/мпа.

25 Памятник в. г. Зеленогорске (Красноярске-45) из разработанного нами особо высокопрочного реакционно-порошкового бетона М1800

26 Плитка с беспрецендентым прочностью на растяжение

27 Высокодекоративные стеновые трехслойные панели из сверхвысокопрочного бетона нового поколения, разработанного нами

28 Трехслойные панели из сверхвысокопрочного бетона М

29 Фрагменты заборов размерами 2,4 4,5м массой 1000кг из двух пластин из сверхвысокопрочного фибробетона

30 Оставляемый башмак из нашего фибробетона под монолитные свайные железобетонные опоры в вытрамбованных грунтах. Прочность фибробетона при сжатии МПа, прочность на растяжение при изгибе МПа.

31 Области применения

32 Что с документами? ТУ Сертификационные испытания в солидных организациях Добровольная сертификация Промотест НИИЖБ (г. Москва) ВНИИСТРОМ НВ Патенты две заявки , Что можно сделать дополнительно? Испытания в любой подведомственной организации заказчика

33 Награды и достижения 1. Проект признан лучшей научно исследовательской работой на Международном семинаре конкурсе ученых и аспирантов, работающих в области вяжущих веществ, бетонов и сухих смесей (город Москва); 2. Автор проекта открывал международный конкурс AlitInform 2011; публикаций, в т.ч. 29 в центральных изданиях

34 4. Победитель программы «У.М.Н.И.К.» по направлению «Химия, новые материалы, химические технологии» в МГУ города Саранска; 2011 г Победитель федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» государственный (контракт ; 2011 г.) Лауреат премии по поддержке талантливой молодежи, установленной Указом Президента Российской Федерации от 6 апреля 2006 г. 325 «О мерах государственной поддержки талантливой молодежи»; 2012 г. Исполнитель гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых кандидатов наук МК г г г.

35 Спасибо за внимание Главный инженер (изобретатель): Володин Владимир Тел. : + 7 (987) Коммерческий директор: Абрамов Дмитрий Тел. : + 7 (929)

Ссылка на основную публикацию
"
×
×
"
Adblock
detector