Самоуплотняющийся бетон

Оглавление

1. Самоуплотняющийся бетон: история, состав, свойства, преимущества и перспективы…………………………………………………………………….…3

1.1. Введение……………………………………………………………………....3

1.2. Что такое самоуплотняющийся  бетон? ………………………………….…4

1.3. История и исследования  самоуплотняющегося бетона….…….…….….…4

1.4. Состав самоуплотняющегося  бетона……………………………………..…6

1.5. Свойства самоуплотняющегося  бетона……………………………..………7

1.6. Преимущества самоуплотняющегося  бетона………………………………8

1.7. Экономичность и перспективы  использования самоуплотняющегося..…9

2. Методы испытаний и  лабораторное оборудование………….….……….…11

2.1. Диагностика самоуплотняющегося  бетона и его компонентов….………11

2.2. Обзор методов…………………………………………………………….…12

2.2.1. Конус Хегерманна……………………………………………...…………12

2.2.2. V-образная воронка  для раствора…………………………..……………13

2.2.3. Конус Абрамса…………………………………………………….………14

2.2.4. Конус с блокировочным  кольцом…………………………………..……14

2.2.5. V-образная воронка  для бетона…………………….……….……………15

2.2.6. L-образный ящик…………………….……………………………………16

2.2.7. Ящик Каджима……………………………………………………….……16

2.2.8. Тестовый ящик для бетона………………………………………….……17

2.2.9. Трехсекционная цилиндрическая форма…………….…….……………17

Список использованной литературы……………………………...……………19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. САМОУПЛОТНЯЮЩИЙСЯ БЕТОН: ИСТОРИЯ, СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПРЕИМУЩЕСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ

 

1. Введение

 

Отсутствие тесной взаимосвязи  между строительной наукой и практикой, недостаточно квалифицированный и  незаинтересованный персонал на строительных площадках и в проектных бюро и использование старых технологий, средств механизации и материалов в строительстве во времена «развитого» социализма привели к значительному отставанию строительной отрасли в бывшем Советском Союзе по сравнению с Западом. Результаты этого «развития» мы и сейчас можем наблюдать на улицах наших городов:

1. однообразие и серость городской застройки,
2. низкое качество строительства,
3. применение не долговечных и зачастую опасных для здоровья человека материалов,
4. не комфортные условия проживания в большинстве зданий старой послевоенной постройки.

Используя устаревшие материалы  и методы возведения зданий и сооружений, а также неквалифицированный персонал, невозможно обеспечить технический прогресс в строительстве. А ведь строить надо сейчас, причём быстро, много и качественно! Некоторые заказчики, чтобы избежать проблем низкого качества выполнения строительных работ с местными строителями, привозят персонал на период строительства из-за рубежа, а проектные работы выполняют в дальнем зарубежье. Всем понятно, что это временное и недальновидное решение.

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 её компонентов) можно обеспечить в современных условиях высокое качество строительства. Необходимо срочно навёрстывать упущенное, осваивать работу с новыми материалами и современным оборудованием, уделять внимание повышению квалификации персонала начиная уже со студенческой аудитории.

В последние 10 лет ситуация на строительных площадках бывшего  СССР изменяется к лучшему. С развитием рыночных отношений к качеству строительного производства и к дисциплине и безопасности труда предъявляются всё более жёсткие требования. У производителей строительных материалов начали появляться современные строительные лаборатории и приборы, позволяющие постоянно контролировать качество входного сырья и готовой продукции. Также осуществляется контроль качества и непосредственно на строительных площадках. На рынке СНГ появилось высококачественное лабораторное оборудование европейских производителей. Одним из таких крупных производителей и поставщиков оборудования является немецкая фирма «TESTING Bluhm & Feuerherdt GmbH», которая уже не первый год успешно работает на нашем рынке и имеет надёжных поставщиков во многих регионах бывшего СССР.

Панельное домостроение на территории бывшего Советского Союза всё дальше уходит в историю. Монолитный и сборно-монолитный способы возведения зданий и сооружений приобретают у нас в настоящее время всё большее распространение. Панелевозы уступают место «миксерам», доставляющим бетонную смесь на строительную площадку. 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 (а может даже и с улучшением качества строительства!), например: исключив процесс вибрирования бетонной смеси? Ответ прост: можно, за счёт использования самоуплотняющегося бетона, который уже около 15 лет успешно используется на строительных площадках в странах дальнего зарубежья и не сегодня, так завтра появится у нас.

 

1.2. Что такое  самоуплотняющийся бетон?

 

Самоуплотняющийся бетон  – это бетон, который без воздействия  на него дополнительной внешней уплотняющей  энергии самостоятельно под воздействием собственной массы течёт, освобождается от содержащегося в нём воздуха и полностью заполняет пространство между арматурными стержнями и опалубкой. Самоуплотняющийся бетон может содержать остаточный объём пор точно так же, как и вибрированный бетон [2].

В немецком языке самоуплотняющийся бетон получил сокращённое название SVB (selbstverdichtender Beton), в английском – SCC (self compacting concrete), во французском – BAP (Beton autoplacant) [3]. Не исключено, что с распространением самоуплотняющегося бетона у нас он также получит в русском языке сокращённое обозначение СУБ.

 

1.3. 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. В начале этот бетон  использовался на предприятиях, производивших готовые железобетонные изделия. Затем самоуплотняющийся бетон стал 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 «Dyckerhoff Beton GmbH» 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 были такими же. Кроме того, этот материал обладал прекрасными свойствами по водонепроницаемости и, таким образом, был официально допущен и рекомендован для использования при возведении водонепроницаемых сооружений. Материал получил название «Dyckerhoff Liquidur» и стал активно распространяться по строительным площадкам Европы вследствие своих уникальных свойств [1; 4].

Последним шагом по расширению распространения самоуплотняющегося бетона в Западной Европе было издание в Берлине «Немецким комитетом по железобетону» в ноябре 2003 года нормативного документа «DAfStbRichtlinie 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 разрешён к использованию в Европе без необходимости каких либо дополнительных разрешений, согласований и допусков.

В настоящее время изучение самоуплотняющегося бетона и методов его диагностики активно продолжается. Такие исследования в последние годы проводятся к примеру в Техническом Университете г. Берлина на строительном факультете под руководством профессора Бернда Хиллемайера и доктора госпожи Жеральдин Бухенау. Основная часть этих материалов исследований (вместе с исследованиями других немецких учёных) опубликована в этом году в немецком так называемом «Бетонном календаре» в разделе «Специальные бетоны» [3].

1.4. 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 базируются на следующих граничных условиях [6]:

1. насыпной объём заполнителя крупной фракции должен быть не более 50% объёма бетона;
2. объёмная часть песка в растворе должен составлять 40%.

В наиболее простой форме  стандартную рецептуру самоуплотняющегося бетона можно представить следующим образом.

 

Компонент	Единица	Количество
Цемент	кг/м3	350
Зольная пыль или молотый  известняк	кг/м3	200
Вода	кг/м3	170-180
Водоцементное отношение	кг/м3	0.49-0.51
Песок (зернистость 0-2)	кг/м3	650
Мелкий щебень (2-16)	кг/м3	950
Пластификатор (ЛСТ)	кг/м3	2-4

 

При оптимизации состава  самоуплотняющегося бетона возникают, как правило, следующие вопросы [6]:

1. Каким образом подобрать оптимальное количество песка?
2. Действительно ли необходимо большое количество цемента?
3. Какое влияние оказывают различные наполнители смеси (зольная пыль и молотый известняк)?
4. 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 лёгкого самоуплотняющегося бетона. Несмотря на низкую плотность в незатворённом состоянии, равную 1,38 кг/дм³, этот бетон обладает прекрасной подвижностью и способностью самоуплотняться. Механические свойства этого бетона аналогичны свойствам обычного бетона [7].

 

1.5. Свойства самоуплотняющегося  бетона

 

Анализ самых последних  исследований, проведенных в Японии, Германии и Швеции [7] даёт возможность представить свойства самоуплотняющегося бетона следующим образом:

В своём большинстве свойства самоуплотняющегося бетона во многом совпадают со свойствами обычного бетона. Путём 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 счёт 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 хорошими подвижностью и сцеплением между отдельными частицами, он обладает хорошими свойствами образования плотного соединения с арматурными стержнями. При этом расположение арматуры (верхний или нижний ряды 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.

 

1.6. Преимущества  самоуплотняющегося бетона

 

Преимущества самоуплотняющегося бетона по сравнению с другими традиционными видами бетона можно условно разделить по группам и представить следующим образом [с использованием 1]:

для заказчика: более высокая  безопасность капиталовложений