Самоуплотняющийся бетон (СУБ) находит в США все более широкое применение. Несколько транспортных департаментов начинают использовать СУБ в ряде своих проектов. Поддерживает применение СУБ и Федеральное управление шоссейных дорог. Однако СУБ – достаточно новый материал (как например, и венецианская штукатурка, прочностные свойства и долговечность которого еще не вполне изучены. Основная задача настоящей статьи – провести сравнительный анализ прочностных свойств СУБ со свойствами обычного бетона и усовершенствованного высокофункционального бетона. Кроме того, проведено исследование влияния минеральных добавок на прочностные свойства СУБ, экспериментальные результаты которого сопоставлены с уравнениями прогноза. Обнаружено, что по сравнению с обычным бетоном СУБ обладает меньшим модулем упругости, но более высокой прочностью на растяжение при раскалывании и большей усадкой при высыхании, а при хлоридном экспресс-анализе проницаемости пропускает больший заряд.

Самоуплотняющийся бетон (СУБ) характеризуется высокой вязкостью и текучестью и очень малой степенью расслоения. Под тяжестью собственного веса СУБ способен проникать в углы опалубки и заполнять все пространство даже в густоармированных конструкциях с минимальной вибрацией и уплотнением или без них. Эти свойства ведут к уменьшению энерго- и трудозатрат, снижают нагрузку на опалубку и устраняют фактор человеческой ошибки, возникающий при виброуплотнении бетона. Бетон становится более однородным, с равным распределением цементного теста и заполнителя, что повышает его прочностные свойства и долговечность по сравнению с обычным бетоном. Эти свойства снискали СУБ большую популярность в Европе и Японии. Однако в США он до сих пор не нашел широкого распространения, отчасти из-за нехватки информации и практического опыта использования, отчасти из-за высокой цены. Тем не менее, Федеральное управление шоссейных дорог США проявляет инициативу в применении СУБ на строительстве транспортных объектов.

Текучесть свежеприготовленной бетонной смести можно легко увеличить путем увеличения водовяжущего отношения раствора (в/в). Однако, само по себе увеличение в/в может привести к расслоению бетона и снижению долговечности. Поэтому, для успешного создания СУБ, предотвращения расслоения и повышения долговечности, в состав смеси вводят минеральные и химические добавки (например, пуццоланы, известняковый наполнитель, суперпластификаторы (СП) и модификатор вязкости). Можно также ограничить абсолютный объем крупного заполнителя – тогда трение между частицами будет меньше, а СУБ будет растекаться под собственной тяжестью, не расслаиваясь. Уменьшение объема крупного заполнителя компенсируют увеличением объема цементного теста, однако это приводит к увеличению себестоимости материала и количества капиллярных пор. Чтобы не увеличивать объем теста, можно добавить в смесь модификатор вязкости, уменьшающий трение между частицами и увеличивающий текучесть, однако производители и потребители бетона до сих пор не уверены во всех последствиях применения этой присадки, поскольку эффект ее длительного воздействия (равно как и воздействия других химических присадок) на СУБ еще неизвестен. Возникает потребность в проведении исследования воздействия различных химических присадок на СУБ, а также сравнительного анализа альтернативных решений.

Одна из альтернатив состоит в замещении цемента пуццолановыми добавками (например, зольной пылью и таким материалом, как венецианка.) Эти материалы не только снижают содержание цемента, но и заполняют капиллярные поры, делая цемент плотнее и долговечнее. Кроме того, некоторые пуццоланы (зольная пыль и шлак) повышают текучесть цемента, что снижает количество СП, а следовательно, себестоимость бетона. Однако любое уменьшение объема заполнителя и увеличение объема цементного теста очень сильно влияют на прочностные свойства СУБ. Следовательно, прежде чем СУБ станет стандартно применяемой бетонной смесью, необходим анализ его прочностных характеристик, что, в свою очередь, придаст уверенности проектировщикам и владельцам мостов. Кроме того, необходимо оценить, насколько выведенные для обычного бетона уравнения прогноза прочностных характеристик применимы к СУБ.

При изготовлении бетона следует учитывать взаимодействие различных факторов. Хотя бетон и цемент уже использовались в глубокой древности, современная технология производства бетона начала развиваться в конце XIX века. У истоков стоят работы профессора Шуляченко А.Р.о бетоне и цементе. Именно тогда приготовление бетона было поставлено на профессиональную основу. В 1885 году профессор Малюга И.Г. опубликовал труд «Составы и способы изготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости». В этой работе обращалось внимание на то, что изготовление бетона высокого качество возможно только при правильном подборе составляющих бетонной смеси.

Совершенствование технологии приготовления бетона

Технология изготовления бетона совершенствовалась и в дальнейшем. Многие зарубежные и советские ученые сделали приготовление бетона объектом своих исследований. Появилась ленинградская и московская научные школы бетона. Производство бетона продолжает и дальше развиваться как прикладная отрасль научных знаний. Создаются новые технологии, добавки, вяжущие вещества, цементы, улучшаются свойства бетона. Производители бетона понимают, что от качества бетонной смеси, ее прочности, морозоустойчивости, зависит конкурентоспособность продукции.

Компоненты для изготовления бетона

Основные компоненты бетона – это заполнители, вяжущее вещество (главным образом, цемент) и вода. Под крупными заполнителями подразумевают гравий и щебень. Гравий – это природные обломки горных пород, а щебень – результат дробления.

Среди крупных заполнителей не должно быть вредных примесей, которые могут вступать в химические реакции с цементом. Поэтому перед тем, как начать изготовление бетона, крупные заполнители промывают. Пемза, вулканические шлаки также относят к крупным заполнителям, которые имеют пористую структуру. Их использование требует увеличения количества цемента, что необходимо учитывать, осуществляя приготовление бетона. Песок – это рыхлая горная порода. Зерна песка чаще всего состоят из кварца и имеют размеры до 5 мм. Все типы песков имеют вредные примеси (пыль, сульфаты, гипс, глину), которые снижают прочность бетона. Поэтому изготовители бетона промывают песок перед использованием. При подборе оптимального состава крупных и мелких заполнителей можно снизить расход цемента и обеспечить высокое качество бетона.

Вода является не менее важный компонент для изготовления бетона. В воде не должно содержаться примесей, кислот, гипса. Чаще производители бетона используют питьевую воду. В противном случае вначале проводится химический анализ воды.

Цемент — основа для приготовления бетона.

Безспорно, приготовление бетона без основного вяжущего вещества — цемента.  Получают цемент путем измельчения цементного клинкера, который в свою очередь, изготавливают путем обжига искусственной смеси или природного сырья. Приготовление бетона, производимое согласно технологии, помогает достичь минимального расхода цемента без ущерба для качества. Также расход цемента регламентируется документами СНиП.

Последним этапом является перемешивание, цель которого получение однородной смеси. Если во всех местах бетонная смесь имеет одинаковый состав компонентов, смесь считается однородной. Для того чтобы бетонная смесь не расслоилась, при транспортировке в автобетономешалке перемешивание продолжают. Конечно, приготовление ячеистого, пористого и других специальных типов бетонов требует применения специальных технологий.

Бетон – это довольно сложная смесь нескольких веществ. Целью производство бетона является получение прочной и твердой конструкции, которая способна длительное время сохранять свои свойства.

Поставляемый бетон на объекты – это густой консистенции масса, готовая к непосредственному применению. Мало кто задумывался в процессе использования бетонного раствора, что процедура застывания представляет собой сложный физико-химический процесс. Цемент при непосредственном контакте с водой образует совершенно новое соединение.

Затвердевание бетона и идеальные условия для этого

Жидкость, взаимодействуя с цементом, поэтапно вступает в химическую реакцию. Процесс диффузии довольно медлительно протекает в бетонном растворе. Что характерно, даже после несколько месяцев твердения, внутренняя часть зерен цемента еще не успевает вступить в реакцию с водой. Для более быстрой реакции затвердевания между составом раствора, нужно пытаться создавать оптимальные условия.

Такими является повышенная влажность и плюсовая температура. Показатель влажности должен быть примерно 90%, температура не ниже +20°С. Только так можно достигнуть затвердевания смеси без вреда для конструкции.

Усадка бетона, сроки оптимальной усадки

Стоит учитывать, что бетон после застывания подвержен усадке. Отсюда и вытекает появления трещин на фундаменте или на стенах здания. При этом значительно страдает прочность конструкции. Срок оптимальной усадки и сцепления смеси это 28-дней. Только тогда бетонная конструкция набирает более 60% должного показателя прочности. После этого срока значительно замедляется процесс роста прочности.

Достаточно крепкая конструкция получается, если бетон находится постоянно в воде, он постепенно превращается в железобетон. Плохо на растворе сказываются резкие перепады температуры, или слишком большая температура воздуха при низком показатели влажности. Вода испаряется, и процесс затвердевания практический останавливается.

Поэтому, стоит задуматься, об оптимальной поре для провидения строительных и ремонтных работ под открытым небом.

Производство бетона для фундамента – это сложный технологический процесс. Если произойдет ошибка при добавлении составляющих, то конструкция может быстро разрушится под весом всего строения. Поэтому к данному вопросу стоит подходить методично.

Цемент, песок, щебень

Во-первых, не стоит экономить. Для производства бетона стоит использовать цемент марки не ниже 300-400. В качестве наполнителя используется крупнозернистый песок и щебень.

Примеси

Примеси других веществ не допускаются, строго нужно следить за отсутствием грунта в составе бетона. Попадание разного рода примесей в виде глины, постороннего мусора могут привести к потере прочности.

Состав бетонной смеси

Состав для приготовления бетона следующий: одна часть цемента, три части песка и две части щебня плюс вода. Воды должно быть такое количество, чтобы смесь была похожа на твердой консистенции вяжущее вещество.

При использовании строительных материалов стоит помнить, что цемент теряет свои свойства со временем. Марка цемента понижается на 25% за полгода при хранении цемента даже в сухом месте.

Кладочный раствор представляет собой материал готовый к применению, который можно применить после добавления воды. После добавления воды раствор размешивается до образования однородной пластичной массы.

Область применения кладочного раствора:

• кладочный раствор используют для возведения жилых, промышленных, общественных и сельскохозяйственных зданий – называется такой раствор общестроительный;
• раствор, используемый при строительстве труб, печей и различный тепловых установок называется специальным, его используют целенаправленно для выполнения особых видов кладки.

К кладочному раствору выдвигается ряд требований:

1. раствор должно быть хорошо перемешан и он должен быть удобоукладываемым;
2. хороший кладочный раствор легко заполняет горизонтальные и вертикальные швы;
3. условие быстрого набора прочности должно соблюдаться обязательно;
4. отличная адгезия с элементами кладки;
5. хороший раствор проявляет устойчивость к внешним факторам окружающей среды, препятствуя проникновению осадков в местах стыков;
6. цветной кладочный раствор сохраняет свои цветовые свойства длительное время.

Для того чтобы использовать бетон в зимний период необходимо создавать нормальные условия. Под нормальными условиями подразумевают поддержание оптимальной температуры и влажности для достижением заданной прочности бетона. Для этого можно использовать внутреннее тепло бетона или дополнительно обогревать твердеющий бетон.

Технология производства бетона зимой.

Первая стадия – проверка составляющих компонентов на пригодность. Сырьевые материалы — песок, щебень, гравий не должны быть смешаны со снегом, льдом и инородным сырьем. Именно поэтому, с целью сохранить строительный материал его складируют на сухих возвышенных местах, под навесами или в закрытых помещениях. Хранить цемент тоже следует в сухом месте, защищая от попадания снега и дождя.

Если все требования по хранению сырья соблюдены, то можно смело приступить к приготовлению строительного раствора.

Производство бетона выполняют в предварительно подогретом помещении. Приступая к столь ответственному и практически творческому процессу, стоит создавать внутренний запас тепла в бетонной смеси. Для этого достаточно подогревать ее компоненты.

Разогревание компонентов может быть одноступенчатым или двухступенчатым. В первом случаи одновременно материалы оттаивают, и их сразу же подогреваю. Второй случай предполагает предварительное оттаивание заполнителей, а уже потом их подогревание до расчетной температуры (40 С). Параллельно с отогревание компонентов проводят нагревание воды до заданной температуры – от 30 до 80 С. Хотелось бы сразу предупредить — цемент и тонкомолотые добавки подогревать строго запрещается.

Используя арматуру, обратите внимание на ее внешний вид. Арматура должна быть очищена от снега, льда и разогрета горячей водой или паром.

Температурный баланс составляющих компонентов бетонной смеси в момент загрузки в бетономешалку должен быть такой, чтобы при выходе из бетономешалки и укладки в форму составлял не менее 5o С.

Транспортировка бетона при низких температурах.

В зимний период возможна также и транспортировка бетонной смеси. Главное условие перевоза бетона – это минимальные теплопотери. При перевозке бетона транспортная тара должна быть утеплена, и обогреваться. Коэффициент потери тепла намного выше при перегрузочных операциях, чем при перевозе смеси, поэтому после доставки бетон на объекты его следует сразу же вырабатывать.

При транспортировке бетона в кузове автосамосвала стоит использовать обогрев кузова отработанными газами. Если обогрев не возможен, то хотя бы укрыть кузов брезентом, что позволит создать над бетонной смесью тепловую завесу.

При насосном транспорте бетона утепляют как помещения, где установлены бетононасосы, так и бетоноотводы.

Застывание бетона в зимний период.

Известно, что процесс затвердевания бетона – это химическая реакция цемента с водой, где главную роль в процессе застывания играют тепло и вода. Поэтому в зимний период установленная опалубка для бетона утепляется. А после завершения процесса бетонирования щитами и матами утепляют верхнюю, открытую поверхность бетона.

Самый эффективный способ бетонирования зимой — способ термоса, электронагрева, паропрогрева.
Ясно, что процесс производства бетона в условиях низких температур требует дополнительных затрат. Поэтому показатели, как продажа бетона в Российских городах зимой значительно снижаются.

Сегодня строительные растворы являются незаменимым материалом во многих областях строительства. По своему составу они представляют собой ни что иное, как мелкозернистый раствор бетона. В настоящее время существует много различных видов строительных растворов. Их количество продолжает увеличиваться по мере развития строительной индустрии. Несмотря на такое разнообразие, все они имеют много общих свойств.

Определение строительного раствора.

Под строительным раствором понимают искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси. В состав растворной смеси входят вяжущие вещества, заполнитель, обычно песок, специальные добавки улучшающая свойства смеси и вода. Добавление извести в цементные растворы повышает способность удерживать воду, дает экономию цемента, улучшает пластичность. Способствуют уменьшению расхода вяжущего вещества и достижения приемлемой пластичности использование поверхностно-активных добавок.

Классификация строительных растворов.

Классифицируют строительные растворы по плотности, виду вяжущего вещества, назначению и физико-механическим свойствам растворов.

По плотности в сухом состоянии растворы делят: на тяжелые с плотностью 1500 кг/м3 и более, для их изготовления применяют тяжелые кварцевые или другие пески; легкие растворы, имеющие плотность менее 1500 кг/м3, заполнителями в них являются легкие пористые пески из пемзы, туфов, шлаков, керамзита и других легких мелких заполнителей.

По виду вяжущего строительные растворы бывают: цементные растворы, приготовленные на портландцементе или его разновидностях; известковые — на воздушной или гидравлической извести, гипсовые — на основе гипсовых вяжущих веществ — гипсового вяжущего, ангидритовых вяжущих; смешанные — на цементно-известковом вяжущем. Выбор вида вяжущего производят в зависимости от назначения раствора, предъявляемых к нему требований, температурно-влажностного режима твердения и условий эксплуатации здания или сооружения.

По назначению растворы делят: на кладочные растворы для каменных кладок и кладки стен из крупных элементов; отделочные для штукатурки, изготовления архитектурных деталей, нанесение декоративных слоев на стеновые блоки и панели; специальные, обладающие некоторыми ярко выраженными или особыми свойствами (акустические, рентгенозащитные, тампонажные и т.д.). Специальные растворы имеют узкое применение.

По физико-механическим свойствам строительные и цементные растворы классифицируют по двум важнейшим показателям: прочности и морозостойкости, характеризующим долговечность раствора. По величине прочности при сжатии строительные растворы подразделяют на марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 и 200. Растворы М4 и М10 изготовляют на местных вяжущих (воздушной и гидравлической извести и др.). По степени морозостойкости в циклах замораживания растворы имеют девять марок морозостойкости: от F10 до F300.

Кладочные растворы.

Основными свойствами кладочных растворов являются подвижность, удобоукладываемость, водоудерживающая способность, прочность и долговечность. Кладочный раствор в зависимости от состава может иметь различную консистенцию — от жесткой до литой. Кладочный раствор используемый для отделки зданий и других работ, изготовляют достаточно подвижными.

Растворы для кладки готовят в централизованном порядке на бетонорастворных заводах или растворосмесительных узлах. Растворные смеси с заводов перевозят автосамосвалами. Сроки хранения растворы для кладки зависят от вида вяжущего и ограничиваются сроками его схватывания.

Для изготовления бетона используется цемент, вода, песок, гравий или щебёнка. Все эти компоненты смешиваются в определенной пропорции, и получается бетон.

Бетон раствор заливается в любую форму (опалубку) и изготавливают изделия любой формы.

Смешиваясь, вода и цемент образуют своеобразную пасту, которая обволакивает песок и гравий. После того, как она застынет, то превращается в массу, твердую, как камень.

Прочность, качество и свойства бетона

Бетон набирает прочность только во влажной среде, причем это может происходить всю его жизнь. Прочность бетона зависит от качества цемента, заполнителей, дозировки всех составляющих. Здесь важно всё.

Существует способ сделать бетон еще тверже. Для этого периодически увлажняют бетон, налитый в форму, происходит химическая реакция, ее образуют вода и цемент бетон постепенно все больше твердеет.

При возведении бетонных конструкций, для увеличения их прочности, бетон накладывают на стальную сетку или прутья. Этот бетон называется железобетонном. Можно залить бетон, предварительно натянув пружинистую стальную сетку, получится напряженный бетон.

Как каждый природный камень, сжатию бетон сопротивляется лучше, чем растяжению. Критерием его прочности считается предел прочности при сжатии. При раннем высыхании или замерзании свойства и строение бетона ухудшаются непоправимо. При изготовлении бетона очень важно соблюдать определенные условия для того, чтобы он правильно затвердел, особенно в первое время после укладки, примерно до 28 суток. Летом, когда на улице жарко, необходимо поддерживать влажность бетона и защищать его от прямых солнечных лучей. На свежеуложенный бетон наносят битумную эмульсию, либо укрывают его полиэтиленовой или другой пленкой.

Одним из важных показателей качества бетона является его однородность. Чтобы оценить её степень проводят контрольные испытания бетонных образцов. Стандартные образцы должны твердеть за один и тот же временной промежуток, при нахождении в равных условиях.

Еще один важный фактор качества – плотность бетона, то есть отношение его массы к объему. Качество бетона вплотную зависит от его плотности, чем она выше, тем прочнее бетон. Присутствие пор в бетоне уменьшает его плотность, поры могут появляться в результате того, что при изготовлении бетона в процессе его твердения, испарялась лишняя вода, не вступившая в реакцию с цементом, или бетонная смесь была плохо перемешена, еще одной причиной могло стать использование малого количества цемента.

Еще раз повторим, что при изготовлении бетона очень важно соблюдать пропорции. После того, как бетон наберет прочность, ему уже не страшна лишняя вода, она даже полезна, заполняя поры, она повышает его прочность. Если при замешивании раствора лишняя вода способна ухудшить качество бетона, то после его схватывания он не может существовать без воды.

Марки и виды бетона

Бетон делится на марки, которые определяют предел прочности на сжатие. Чем больше цифра марки, тем прочнее бетон. Это же относится и к классу бетона. Кроме того, бетон может иметь марку морозостойкости. Она определяется количеством чередующихся циклов замораживания и оттаивания без снижения прочности бетона, чем выше марка, тем более морозостойкий бетон.

В настоящее время изготавливают бетон, внутри которого находится огромное количество маленьких воздушных пузырьков. Так получают ячеистый бетон. Его применять при изготовлении дорожных покрытий, им не страшны ни сильные морозы, ни резкое изменение температур.

Часто люди сомневаются, что лучше использовать в жилых домах для заливки пола – бетон или цементный раствор. Конечно, бетон! Ведь, если у них одинаковая марка прочности, то износостойкость бетона выше, как минимум в три раза.

Вы владелец коттеджа? Бетонный забор прекрасно защит ваш дом от непрошенных гостей и любопытных глаз.

Этот строительный материал может применяться практически везде. Из бетона можно изготовить огромное количество разнообразных конструкций, обладающих повышенной прочностью и вполне приемлемой ценой.