Самоуплотняющийся бетон: характеристики, технология
Самоуплотняющийся бетон — это рационально подобранный состав компонентов, в результате чего получаются вязкие, высокоподвижные бетоны, уплотняющиеся в конструкциях под действием собственного веса, без использования какой-либо специальной техники.
Самоуплотняющиеся бетонные смеси, вследствие собственных физико-механических свойств, способны обеспечить высокую плотность даже при их укладке в густоармированные, обладающие сложной геометрической формой, строительные конструкции (см. видео в этой статье).
Общие сведения
Затвердевшие самоуплотняющиеся бетоны (СУБ) по своим свойствам ненамного отличаются от традиционных тяжелых марок. Их укладка производиться без применения вибраторов, а эксплуатационные характеристики конструкций, изготовленных по такому способу, сравнимы со свойствами сооружений из высокопрочных материалов, полученных с применением специального оборудования.
Свойства
Главной отличительной чертой самоуплотняющихся бетонов является отсутствие расслоения при высокой подвижности смеси. Низкие показатели водоцементного отношения при введении в состав самоуплотняющегося бетона высокоэффективных гиперпластификаторов гарантируют существенное увеличение плотности цементного раствора.
Однако плотность суспензии, даже в случае предельного снижения водоцементного отношения, не является основной причиной такой однородности.
В качестве основного фактора нерасслаиваемости растворов следует рассматривать их высокую вязкость и сопротивление сдвигу. Такое сочетание реологических свойств материала в момент его укладки в опалубку обеспечивает легкий выход, вовлеченного при производстве смесей воздуха.
Для регулирования вязкости и седиментационных явлений, в состав СУБ могут вводиться загустители на основе следующих модифицирующих добавок:
- целлюлозы;
- полиэтиленгликоля;
- гидролизованного крахмала;
- природных биополимеров и пр.
Оптимальный состав самоуплотняющегося бетона:
- портландцемент (20%);
- песок (32%);
- щебень (30%);
- пластифицирующие добавки (1%);
- вода (7%).
Расчет состава бетона
СУБС характеризуется следующими показателями:
- низкое водоцементное соотношение (0,38–0,4);
- высокий показатель удобоукладываемости (до 70%);
- отсутствие в структуре крупных пор и капилляров;
- прочность на сжатие В60–В80, но может доходить и до 100Мпа;
- модуль эластичности — в границах 30–36 ГПа;
- содержание пузырьков воздуха не более 6 %;
- подвижность П5;
- морозостойкость F400;
- водонепроницаемость W62 и выше;
В результате имеем следующие преимущества СУБ в сравнении с классическими бетонами:
- Высокая подвижность, нерасслаиваемость даже в условиях длительной транспортировки материала.
- Отказ от использования вибраторов.
- Высокая прочность конструкций и идеальное качество поверхности готовых изделий.
- Возможность укладки в тонкостенные густоармированные конструкции сложной геометрической формы.
- Значительное сокращение сроков строительства.
- Цена производства соизмерима с затратами на производство стандартных тяжелых смесей, а если проанализировать экономический эффект от применения данного вида материала, то и ниже.
Внимание! СУБ очень чувствителен к выбору рецептуры приготовления, поэтому, необходимо тщательно контролировать гранулометрический состав крупных и мелких заполнителей и, помимо этого, все применяемые в строительстве самоуплотняющиеся бетонные смеси должны соответствовать ГОСТ 7473-2010.
Классификация
В зависимости от метода обеспечения устойчивости к водоотделению и расслаиванию, выделяют два базисных типа самоуплотняющихся растворов:
- мелкодисперсный тип — существенное увеличение объема мелкодисперсной фракции в сравнении с обычным бетоном;
- стабилизаторный вид — изготовление растворов с использованием стабилизирующих добавок.
Мелкодисперсные заполнители повышают стойкость самоуплотняющихся смесей к расслаиванию и понижают блокировку движения бетонного раствора при его протекании в густоармированных конструкциях.
Это:
- гранулированный доменный шлак;
- известняковые порошки;
- зола-унос;
- кремнистые уносы.
Подсказки: применение мелкодисперсного заполнителя повышает коррозийную стойкость бетона и снижает возможность образования усадочных трещин в процессе твердения смесей в опалубке.
Стабилизирующие добавки позволяют достичь оптимальной вязкости, обеспечивая, при этом, идеальный баланс между стойкостью к расслаиванию и подвижностью — противоположными свойствами, возникающими в момент добавления воды.
При введении стабилизирующего модификатора на поверхности цементных зерен образуется стойкий микрогель, который обеспечивает образование «несущего каркаса» в цементном тесте и препятствует расслаиванию. При этом, образующийся структурный скелет позволяет заполнителю (щебень, песок) свободно передвигаться, тем самым, не нарушая удобоукладываемости раствора.
В международной практике, согласно показателей качества, принята следующая классификация самоуплотняющихся составов:
- SF1–SF3 — классы по значению удобоукладываемости (расплыв конуса);
- VS1–VS2 — классы по вязкости, метод Т500 (время, необходимое для растекания стандартного бетонного конуса по окружности диаметром 500 мм);
- VF1–VF2 — классы по вязкости, учитываемые время истечения материала сквозь V–образную воронку;
- РА1–РА2 — классы, исследующие возможность самоуплотняющейся суспензии проходить препятствия (сопротивление арматуры) в L–образном резервуаре;
- SR1–SR2 — классы по стойкости к расслаиванию, исследуемые величину расслаивания методом сит.
На основании показателей вышеперечисленных способов испытаний определяется назначение и сферы применения самоуплотняющихся смесей (см. таблица ниже).
Производство и транспортировка
Приготовление самоуплотняющихся смесей требует наличия высококвалифицированного персонала и специализированного оборудования, что не позволяет осуществлять его производство на строительной площадке своими руками. В этом можно убедиться, прочитав представленные ниже рекомендации и требования, предъявляемые к производителям данного материала.
Инструкция и технологические требования, применяемые при производстве и транспортировке товарных самоуплотняющихся смесей:
- Предельная точность дозирования материалов перед подачей в смесительную установку.
- Сушка и контроль влажности мелких и крупных заполнителей.
- Использование дополнительной воды только в соответствии с техническими условиями, предусмотренными для данной марки бетона.
- Полная выгрузка барабана смесительной установки или емкости автобетоносмесителя, с последующей тщательной промывкой резервуаров.
- Строго соблюдать правила транспортировки. Учитывать погодные условия, температуру воздуха — все это может нарушить состояние и проектный состав транспортируемого бетона.
- Если технологической инструкцией предусмотрено, или возникла необходимость, дополнительного добавления разжижающих присадок на строительной площадке, необходимо строго придерживаться рекомендаций производителя бетона, чтобы не нарушить проектных показателей вязкости и растекаемости.
- Транспортировка бетона на строительную площадку должна осуществляться только сертифицированным автотранспортом, прошедшим приемочные испытания.
Правила укладки
В период укладки СУБС нужно учитывать следующие рекомендации:
- Необходимо обеспечить непрерывную подачу материала к месту укладки. Следить за тем, чтобы после выгрузки раствора из одного смесителя приступать к опустошению следующего.
- Строго контролировать время доставки материала на строительную площадку.
- Перед заливкой бетона необходимо убедиться в отсутствии воды в опалубке. Присутствие лишней воды может спровоцировать расслоение.
- Длина трубопровода для перекачки раствора должна быть не более 200 м (см. фото).
- Подаваемый по трубопроводам бетон не требует дополнительного уплотнения.
- Бетонирование тонкостенных строительных конструкций, где самостоятельное удаление пузырьков воздуха затруднено техническими условиями (опалубка сложной геометрической формы, колонны малого диаметра), подача раствора должна осуществляться через нижний патрубок рамочной опалубки.
Самоуплотняющиеся бетонные смеси — это материалы с уникальными физико-механическими свойствами. Их получение стало возможно благодаря совместному использованию высокоэффективных суперпластификаторов и активных минеральных добавок.
