Самоуплотняющийся бетон — изучаем внимательно

Требования к бетону постоянно повышаются. Это касается набора прочности за минимальное время, поскольку этот показатель влияет на скорость строительства. Для этого разработали самоуплотняющийся бетон – материал, заполняющий опалубку без всяких посторонних воздействий. Этот материал уплотняется под воздействием гравитации, даже в местах с густым армированием.

Определение

Какой раствор нужен для кладки печи: глиняный кладочный раствор, глина для печной кладки

Что такое самоуплотняющийся бетон?

Многие задаются вопросом, что такое самоуплотняющийся бетон и каковы его свойства? СУБ (самоуплотняющиеся бетоны) — это инновационный строительный материал, который проседает и уплотняется под воздействием собственной массы и гравитации, при этом заполняется практически все пространство опалубки даже если на поверхности уложена мелкоячеистая армирующая решетка в несколько слоев. Применяется СУБ при производстве железобетона (особенно если в составе бетона большое количество арматуры) при создании прочных бесшовных полов и перекрытий, а также в торкрет-бетонировании. Бетонная масса обладает высокой подвижностью, густотой и вязкостью, поэтому с ней легко и удобно работать.

Транспортировка

Жидкие бетоны транспортируют автобетоносмесителями, которые должны обеспечивать побуждение, сохранение свойств во время перевозки. С момента загрузки до полной разгрузки для исключения самоуплотнения раствор перемешивают.

В зимних условиях барабаны миксеров утепляют.

Время транспортирования — не более 2 часов.

Не рекомендуется транспортирование продукции на расстояние свыше 50 км. Не допускается использовать для перевозки автосамосвалы.

Общая характеристика

Материал выпускают по отраслевой технической документации. Разработки основаны на требованиях действующих стандартов, международного документа «Европейское руководство по самоуплотняющемуся бетону». Порядок испытания на расплыв устанавливает ГОСТ Р 58002-2017.

Состав

Составляющие готовой продукции должны обеспечивать получение бетонного камня со стандартными или заданными свойствами. Компоненты подбирают с учетом вида возводимого элемента, способа укладки, конфигурации арматурного каркаса. При составлении рецепта выдерживают следующие параметры:

• повышенный расход цемента;
• низкое водоцементное отношение;
• пониженная массовая доля крупного заполнителя.

Цемент выбирают исходя из прочностных характеристик монолита. Не допускается применение вяжущих «лежалых», с признаками ложного схватывания.

Щебень подбирают учетом шага арматуры. Размер зерен – не более 0,25 от меньшего расстояния между стержнями.

Песок должен иметь окатанную форму частиц, которая способствует текучести, снижению вязкости теста.

К минеральным добавкам-микронаполнителям относятся:

• инертные — пылевидный кварц, известняки;
• пуццолановые — зола уноса, микрокремнезем;
• гидравлические — доменный шлак в гранулах.

Они уменьшают расход цемента, придают смеси:

1. однородность;
2. связность;
3. понижение чувствительности к изменению водосодержания;
4. устойчивость к расслоению.

Наряду с минеральными компонентами в тесто вводят фибру. Стальное волокно заменяет армирование. Полимерное, базальтовое снижают расслаиваемость, ограничивают усадку, повышают трещиностойкость.

Основные химические добавки — пластификаторы на базе полимеров поликарбоксилата и полиакрилата. Они отвечают за уменьшение водоцементного отношения, подвижность, жизнеспособность смеси при транспортировании. Модификаторы вязкости снижают чувствительность к изменениям количества влаги. Пеногасители контролирую воздухововлечение и плотность.

Примерное соотношение компонентов смеси, кг/м3:

1. мелкодисперсная составляющая, включая цемент, минеральную добавку, пылевидные частицы заполнителя — 450 – 600;
2. вода — 150 – 210;
3. крупный заполнитель — 750 – 1000;
4. мелкий заполнитель — 50% от общего веса заполнителя в зависимости от расхода других материалов;
5. пластификатор 2 – 4.

Водоцементное отношение — 0,5.

Показатели качества

Европейские нормативы подразделяют составы на следующие типы и классы:

1. Высокоподвижные. Классы по удобоукладываемости SF1, SF2, SF3;
2. Вязкие. Классы по вязкости VS1, VS2 и VF1, VF2 на расплыв стандартного конуса до диаметра 500 мм и времени прохождения через V — образную воронку;
3. Легкоформируемые. Классы РА1, РА2 по способности преодолевать сопротивление арматуры;
4. Устойчивые к расслаиванию. Классы SR1, SR2 по устойчивости к расслаиванию, %.

При производстве самоуплотняющийся бетон оценивают по следующим показателям:

• подвижность;
• вязкость;
• сохраняемость;
• плотность;
• способность к расслаиванию и воздухововлечению.

Сохраняемость товарной смеси — 180 минут.

Недостатки

В самоуплотняющемся бетоне присутствуют следующие недостатки:

• дороговизна;
• высокий коэффициент ползучести, который присутствует в самоуплотняющейся смеси.

Свойства и состав самоуплотняющегося бетона

Благодаря комбинированию разных компонентов, можно получить строительную смесь, отвечающую следующим требованиям:

• эластичность – 30÷36 ГПА;
• прочность на сжатие – 40÷80 Мпа (через 4 недели), 55÷100 Мпа (через 13 недель);
• усадка – 600÷800;
• соотношение связующего вещества и воды – 40/25%;
• Объем воздуха – 4,5÷6%.

Для самостоятельного приготовления самоуплотняющегося бетона по стандартной рецептуре, разработанной Хиро Окамура, потребуется:

Компонент Объем

Также существует европейская рецептура, согласно которой, для приготовления бетонного раствора потребуется:

Компонент Объем

Полезно! Объемное содержание компонентов можно менять, в зависимости от типа постройки и его предназначения.

Также в бетонную смесь добавляют различные регуляторы, химические модификаторы, ультрадисперсные заполнители и прочие компоненты, способствующие повышению устойчивости и эластичности готового состава. Чаще всего в качестве добавки используют поликарбоксилат (РС или РСЕ) – полимерный компонент, который отвечает за адсорбцию на поверхности бетонных зерен. Это вещество «посылает» смеси отрицательный заряд, благодаря которому зерна цемента начинают отталкиваться друг от друга. В конечном счете, происходит движение частиц и смесь уплотняется.

Полезно! Поликарбосилат в 3-4 раза превосходит сульфомеланин, сульфонафталин и формальдегид по продолжительности пластифицирующего действия.

Стоит учитывать несколько важных нюансов:

1. Если вы используете заполнитель крупной фракции, то его объем должен составлять не более 50% от объема бетонной смеси.
2. Объем песка должен быть в пределах 40% от общей массы.
3. Объем пластификаторов должен составлять не менее 0,8%, но не более 1,3%.
4. Количество стабилизаторов не должно превышать 0,3% от общего объема цементной смеси.

Важно! Если в смеси будет слишком много суперпластификаторов, то схватывание раствора сильно замедлится.

Но, приготовление СУБ – это полдела, нужно также учесть особенности его транспортировки и укладки.

Состав самоуплотняющегося бетона

При производстве самоуплотняющегося бетона важно получить смесь с высокой пластичностью и подвижностью при минимальном количестве воды. Впервые такой состав был разработан в 1990 году японским специалистом Хиро Окамурой. Со временем его адаптировали к различным климатическим условиям, в результате чего он видоизменялся и модернизировался. Сейчас расчет состава самоуплотняющегося бетона производится по европейской рецептуре. Для производства одного кубического метра материала, берутся такие компоненты по массовым долям:

• портландцемент со сниженным показателем тепловыделения – 280 кг;
• мелко перемолотый известняк – 245 кг;
• щебень мелкой фракции – 750 кг;
• чистый песок – 865 кг;
• пластификатор – 4 кг;
• вода без примесей – 190 кг.

В смесь допускается добавка и других современных компонентов, способных повысить ее эластичные свойства не в ущерб прочности и устойчивости к агрессивным воздействиям. Иногда допускается засыпка крупной фракции щебня, которая не мешает раствору самоуплотняться, средняя фракция при изготовлении такого бетона не используется. В качестве пластифицирующей добавки полимер поликарбоксилат, маркированный РС или РСЕ. Этот компонент посылает частицам цемента отрицательный электрический заряд, в результате чего они отталкиваются друг от друга. Это приводит к тому, что раствор проникает в любые пустоты и эффективно уплотняется. Применяют и другие пластифицирующие добавки для бетона – на основе сульфонафталина, формальдегида, сульфомеланина.

При изготовлении самоуплотняющегося бетона необходимо четко рассчитывать количество суперпластификаторов, чтобы процесс затвердевания не затягивался. Их количество должно быть в пределах от 0,8 до 1,3% от общего количества раствора. При использовании щебня крупной фракции его доля составляет около половины объема раствора. Содержание диоксида кремния (чистого песка) должно находиться в пределах 40% от массы состава, а стабилизирующих компонентов до 0,3% от объема.

Применение и особенности укладки

СУБ применяется при строительстве различных объектов, в частности для постройки гидротехнических конструкций (пирсы, портовые здания, волнорезы, дамбы ГЭС).

Данный материал также широко используется в следующих сферах:

1. При производстве сборных армированных железобетонных элементов и конструкций.
2. Для возведения монолитных бесшовных полов.
3. Для укрепления и усиления зданий и опорных конструкций.
4. При возведении объектов, для которых необходима изначально высококачественная ровная поверхность, не требующая дополнительной обработки (например, взлетно-посадочная полоса).
5. При строительстве из бетона различных конструкций с высоким содержанием армирующих элементов.
6. Для возведения ограждений или тонкостенных помещений (например, когда в здании необходим минимальный вес несущих и опорных перекрытий).

При укладке самоуплотняющегося бетона стоит помнить о некоторых особенностях и нюансах использования этого материала. Так, например, из-за повышенного содержания суперпластификаторов значительно увеличивается время схватывания бетонной смеси. Самоуплотняющиеся бетоны при перевозке в бетономешалке более одного часа начинает терять свойство самоуплотнения, пластификаторы также негативно воспринимают длительную перевозку и вследствие этого теряется подвижность раствора. Профессионалы рекомендуют не экономить и изготавливать СУБ непосредственно на месте строительства.

При транспортировке бетона по трубопроводу длиной более 200 метров к рабочему участку могут появляться расслоения и как следствие неоднородность массы. Данный момент также стоит учитывать особенно тщательно и постараться по возможности избежать использования при заливке длинных подающих трубопроводов. Наличие неоднородного состава и расслоений может негативно сказаться на конечном результате и существенно понизить физико-механические показатели готовой конструкции.

Перед заливкой самоуплотняющимся бетоном опалубки необходимо убедиться в отсутствии жидкости, поскольку даже небольшой объем воды может нарушить состав. Если вода есть, то стоит ее удалить, причем желательно чтобы поверхность вообще была сухой, это значительно улучшит коэффициент адгезии. При заливке СУБ важно чтобы все компоненты подавались непрерывно, в противном случае возможно нарушение однородности и снижение качества конечного результата. Какое-то время раствор нельзя трогать, поскольку он не нуждается в уплотнении, а какие-либо манипуляции могут нарушить однородность и создать неровности поверхности после застывания.

Важно: Если в процессе перевозки или хранения самоуплотняющаяся смесь потеряла часть своих качественных характеристик и загустела, их можно восстановить специальными химическими разжижителями, которые подаются непосредственно в бетономешалку и перемешиваются до придания массе однородности и восстановления первоначальных свойств.

Для улучшения качественных характеристик бетона класса-В15 в процессе приготовления рабочей смеси можно использовать следующие добавки:

• песок и щебень более мелких фракций – при их использовании значительно повышается прочность, однако вязкость также увеличивается (так как площадь поверхности частиц мелкой фракции в общей сумме значительно больше нежели крупной;
• добавление в смесь микро- и ультрадисперсного наполнителя также существенно повышает прочность снижает риск образования коррозии на арматуре и появления трещин в процессе усадки и последующей эксплуатации.