Вяжущее высокопрочного бетона. Сверхвысокопрочный бетон


Высокопрочный бетон

По всей стране ведется непрекращающееся строительство. Особенно это заметно в Москве. Основным материалом при возведении зданий является бетон. Высокопрочный бетон является залогом успешного строительства.Высокопрочный бетон

Бетон с маркой в интервале от шестисот до восьмисот считается высокопрочным. Совсем недавно цемент с маркой 400 считался прочным, но с учетом растущих стандартов строительства, эта марка уходит в прошлое. В частности, стройки Москвы переходят на более качественный и прочный бетон марок от 800 и выше.

Когда требуется выбрать материал для строительства объекта, насыщенного большепролетными, высоконагруженными несущими элементами, выбирают высокопрочный бетон. Этому способствуют следующие причины:

  1. Происходит экономия материала, благодаря переходу на другую структуру сечений конструкций.
  2. Высокопрочный бетон производится из цемента высокого качества и отличается коротким временем застывания. Расчетная прочность достигается спустя неделю после тепловой обработки или месяц застывания в естественных условиях.
  3. Показатели коэффициента прочности на растяжение для обычного бетона семь сотых. У высокопрочного материала — в интервале от семьдесят пять семьдесят восемь сотых.
  4. Сигналом к выбору высокопрочного бетона является и то, что величина усадки у него намного меньше, чем у простого бетона. Этому способствует высокая концентрация щебня в составе высокопрочного бетона.

Особенности производства высокопрочного бетона

Главная задача при разработке технологии получения высокопрочного бетона- это получение материала с высокой плотностью. Жесткий каркас получается за счет добавления крупного наполнителя, что в свою очередь влечет уменьшение содержания воды в смеси и увеличение плотности на пятнадцать двадцать процентов.

Уменьшение объема жидкости происходит при следующих условиях:

  • При производстве надо использовать качественный заполнитель, показатель межзерновой пустотности которого 37-38 процентов.
  • Использовать жесткую или умеренно жесткую цементную смесь.
  • Увеличивать долю крупного заполнителя, снижая растворную составляющую.
  • Снижать долю песка в смеси.
  • По возможности добавлять пластифицирующие добавки.6. Использовать клинкерные цементные смеси.
  • Виброобработка – лучший способ формирования высокопрочного бетона.

Прочность бетона определяется экспериментальным путем с использованием эмпирических формул и коэффициентов. В уже созданных конструкциях проверить прочность бетона также возможно, причем довольно простым методом. Это делается так: куб бетона, который был изготовлен в таких же условиях, раздавливается на специальном оборудовании – прессе. Стандартный образец для эксперимента – куб 15*15*15 см. После окончания процесса затвердевания бетона (по истечении 28 дней) испытуемый образец направляют в лабораторию.

Условия испытаний: температура воздуха не более 20 градусов Цельсия и не менее 15. Влажность воздуха должна быть в пределах 90-100%. Иногда оценивать прочность бетона можно без разрушения отдельных испытуемых кубов. Такой метод считается более экономичным.

Осуществляется оценка методом просвечивания бетона ультразвуком или специальными лучами. Точность оценивания будет напрямую зависеть от размеров образца. Обычно, чем куб больше, тем величина его прочности меньше. В сравнении с эталонным вариантом, сопротивление куба со стороной 30 см. будет на 13-11% меньше, а у куба со стороной 10 см. – на 10%.

Такие разные показатели получаются в результате влияния силы трения, образованной между гранями образца и опорными плитами самого пресса. При образце минимального размера рядом с опорными плитами образуется так называемая обойма. Это увеличивает прочность самого образца во время сжатия. Влияние силы трения будет уменьшаться по мере удаления от торцов плит. Это приведет к расколу куба на 2 части. Если применить стеариновую или парафиновую смазку, то силы трения уменьшатся и это приведет к изменению типа разрушения.

При этом временное сопротивление сжатию материала также уменьшится. Эта теория прочности хрупкого металла показывает основу целого масштабного эффекта. Рассмотрим основные характерные границы прочности материала во время осевого сжатия.

Еще посмотрите здесь:

socratstroy.ru

Вяжущее высокопрочного бетона

Поиск Лекций

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

Профессионального образования

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

 

 

Эссе

 

По курсу «Введение в специальность»

 

Тема: «Высокопрочные бетоны в современном строительстве»

 

Выполнил:

 

1 ноября 2015 г.

Студент 1 курса группы

факультета ПГС

 

 

Эссе принял:

________________________________

Доцент кафедры

«Металлические и деревянные

конструкции»»

В.А.Грачёв

Самара, 2015

Эссе СФ 08.03.01 ПГС
Гридневский А.
Тема: «Высокопрочные бетоны в современном строительстве»
СамГАСУ кафедра МДК
Содержание

 

Введение. 3

1 Изобретение бетона и высокопрочного бетона, а также применение в строительстве, их история 4

2 Технология приготовления высокопрочного бетона. 6

3 Классификация по ГОСТу высокопрочного бетона. 9

4 Строительные конструкции из высокопрочного бетона и применения их в современном строительстве 12

Выводы.. 16

Список литературы.. 17

 

Высокопрочные бетоны в современном строительстве  
Введение

 

Применение высокопрочных бетонов все больше входит в практику современного строительства. Широкое распространение монолитного строительства привело к использованию подвижных и литых бетонных смесей. Одним из главных требований к бетонам из таких смесей является высокий класс по прочности на сжатие, так как этажность зданий постоянно увеличивается.

Высокопрочные бетоны находят применение при высотном домостроении, мостостроении, а также при возведении ответственных объектов. При отсутствии массового производства высокомарочного цемента, а также заполнителей повышенного качества получение высокопрочного бетона возможно только при максимальном вовлечении в гидратационные процессы минералов портландцемента, что может быть достигнуто путем химической активации твердеющей системы. В настоящее время имеется опыт применения высокопрочных тяжелых бетонов прочностью 90-110 МПа при строительстве комплекса «Федерация» [6]. В основе технологии производства таких бетонов лежат отечественные модификаторы серии МБ, а в качестве заполнителей использовали кварцевый песок и щебень из изверженных пород. Отсутствие крупного заполнителя является для многих регионов России проблемой в случае производства высокопрочного бетона, одним из путей решения которой является разработка высокопрочных песчаных бетонов.

Цель работы – анализ особенностей высокопрочных бетонов в современном строительстве.

Задачи:

1 Рассмотреть историю возникновения бетона.

2 Рассмотреть технологию производства высокопрочных бетонов.

3 Дать классификацию высокопрочных бетонов.

4 Выделить основные сферы применения высокопрочных бетонов.

В работе использовались методы анализа и синтеза. Для написания работы было использовано 7 источников.

Высокопрочные бетоны в современном строительстве
1 Изобретение бетона и высокопрочного бетона, а также применение в строительстве, их история

 

В современном мире мы окружены бетонными зданиями и конструкциями. Высокопрочный, звукоизолирующий и температурно-устойчивый материал стал частью нашей жизни. История его изобретения полна проб и ошибок, кропотливого труда и напряженной работы человеческой мысли, периодов забвения и популярности.

Само слово «бетон» французского происхождения, оно стало впервые употребляться в XVIII веке во Франции. До этого водно-цементный раствор именовался по-разному.

Согласно находкам археологов, появилось первое подобие современного бетона около 10 000 лет назад. В то же время утверждать о повсеместном применении бетона будет слишком наивно: подавляющее большинство находок являются лишь элементами каких-то незначительных конструкций, что указывает на то, что бетон в капитальном строительстве сооружений изначально не применялся [4, c. 57].

Стремление получить бетон с возможно более высокой прочностью присуще строительной науке с момента ее основания. Но впервые термин «высокопрочный бетон» был введен в 1929 г. в Америке, где для высотного строительства исследовались новые составы бетонов и где в лабораторных условиях еще в 30-е годы были получены бетоны, прочность на сжатие которых достигала 130 МПа. В Европе, в частности в ФРГ, первые высокопрочные бетоны были получены в 40-е годы, опять же в лабораторных условиях. И если в 1966 г. была достигнута прочность 140 МПа в лаборатории, то в 1988 г. уже в промышленных условиях производились тюбинги из бетона В85.

Первые высокопрочные бетоны получали, применяя жесткие смеси, особые способы уплотнения, автоклавное твердение. Поскольку было установлено, что в бетоне самым слабым элементом является цементный камень, прочность которого напрямую зависит от водоцементного отношения, то понизить это отношение сколько возможно представлялось вполне естественным стремлением. При В/Ц=0,4 можно исходить из того, что вся вода будет вовлечена в реакцию гидратации цемента, что воспрепятствует образованию капиллярных пор в цементном камне. При дальнейшем понижении В/Ц отношения не вступивший в реакцию «излишний» цемент служит высокопрочным микрозернистым наполнителем, что еще больше повышает прочность бетона. Однако такая «полусухая» смесь в условиях стройплощадки не поддается обработке, и, чтобы повысить удобоукладываемость смеси, приходится добавлять «лишнюю» воду.

Высокопрочные бетоны в современном строительстве
Высокопрочный бетон без добавок пытались получить, начиная с 50-х гг. прошлого века. В этот период под высокопрочными понимались бетоны, прочность которых превышает марку цемента. Такой подход имел серьезные технические основания.

Два решающих фактора привели к применению в 70-е годы ВБ в строительстве. Во-первых, это открытие в Японии и ФРГ того явления, что при добавлении в бетонную смесь органических соединений на основе нафталинформальдегида или меламинформальдегида значительно повышают ее подвижность. Во-вторых, была открыта кремнеземная пыль (микрокремнезем) как добавка в бетон. Частички этой пыли, имея размер в 30-100 раз меньший, чем у зерен цемента, заполняют пространство между этими зернами.

Этим достигается высокая плотность цементного камня и контактной зоны. К тому же кремнеземная пыль вступает в пуццолановую реакцию с окисью кальция, которая имеет невысокую механическую прочность. Получаемые в результате реакции кальция силикатогидраты дополнительно повышают прочность цементного камня.

В нашей стране к началу 70-х гг. прошлого века был осуществлен выпуск промышленных партий цемента марки 700, при весьма сложной его технологии. Поэтому его применение не вышло за рамки промышленных экспериментов. Примерно в это же время появляются суперпластификаторы. Они позволили получать высокопрочные бетоны более технологичными методами [7].

В последнее время открыты новые высокоэффективные синтетические пластификаторы, а наряду с кремнеземной пылью широко применяется зола-унос и доменные шлаки. Разработанные на сегодняшний день составы позволяют понизить В/Ц отношение до 0,3-0,25 и получать в промышленных условиях бетоны прочностью на сжатие свыше 140 МПа.

 

Высокопрочные бетоны в современном строительстве
2 Технология приготовления высокопрочного бетона

 

Высокопрочный бетонтяжелый или мелкозернистый бетон классов по прочности на сжатие В60 и выше, приготовленный с применением вяжущего на основе портландцементного клинкера [2].

С точки зрения современной технологии, производство высокопрочного бетона сегодня не представляет принципиальных трудностей. Тем не менее, непременное достижение проектных качеств свежего и затвердевшего бетона, а также выбор технологически и экономически оптимального состава бетона требуют серьезной научной и практической подготовки.

Для производства высокопрочного бетона водоцементное отношение (отношение В/Ц) должно быть значительно ниже 0,4, за счет чего уменьшается пористость и повышается прочность матрицы цементного камня. На рисунке 1 показана принципиальная зависимость между пористостью и прочностью на сжатие цементного камня [4]. При минимальном отношении В/Ц и, следовательно, низком содержании воды в смеси удобоукладываемость бетона в реальных условиях достигается лишь за счет увеличения содержания вяжущего и особенно за счет добавления пластификатора. Зерна заполнителя должны обладать высокой прочностью и по возможности высоким модулем упругости. Также необходимо очень хорошее сцепление между зернами заполнителя и матрицей цементного камня. В данном случае превосходный результат достигается за счет добавления пуццолановых вяжущих.

К материалам, используемым для производства высокопрочного бетона, предъявляются повышенные требования, обеспечивающие получение бетоном нужных свойств при минимальных затратах сырья. Подбор состава бетона может корректироваться химическими добавками (наиболее эффективны пластификаторы).

Вяжущее высокопрочного бетона

В качестве вяжущего применяют пластифицированный, гидрофобный или обычный портландцементы, которые должны иметь наибольшую возможную активность и наименьшую нормальную густоту. Рекомендуются цементы, у которых нормальная густота цементного теста не более 25 — 26% и активность не ниже 500 — 600 [4, c. 60].

Высокопрочные бетоны наиболее целесообразно приготовлять на высокоактивных портландцементах (ВПЦ), которые выпускаются в настоящее время отечественной цементной промышленностью. Достаточно быстрое нарастание прочности в раннем возрасте позволяет сократить до минимума использование различного рода ускорителей.

.

poisk-ru.ru

Коровкин М.О., Янбукова А.Р., Ерошкина Н.А. Опыт и перспективы использования высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов

Коровкин Марк Олимпиевич1, Янбукова Алия Рафаэльевна2, Ерошкина Надежда Александровна31ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент2ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», магистрант3ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», к.т.н., доцент

Korovkin Mark Olimpievich2, Yanbukova Alia Rafaelevna2, Eroshkina Nadezhda Alexandrovna31Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor2Penza State University of Architecture and Construction, Master-student3Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Библиографическая ссылка на статью:Коровкин М.О., Янбукова А.Р., Ерошкина Н.А. Опыт и перспективы использования высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/02/78781 (дата обращения: 11.01.2018).

В настоящее время отсутствует единое мнение о границе между высокопрочными и сверхвысокопрочными бетонами. В качестве основного критерия такой границы можно считать прочность бетона самого высокого класса, указанного в нормативных документах. Для строительных норм, действовавших в нашей стране, это класс по прочности на сжатие В100 [1]. Для обеспечения прочностных характеристик этого класса средние значения прочности бетона должны ориентировочно составлять 130 МПа. С учетом того, что нормативные документы фиксируют современный уровень развития техники, можно считать, что указанное выше значение прочности – максимальная прочность, которая может быть достигнута сегодня при промышленном производстве бетона.

В стандарте, действующем в странах Европейского Союза [2] самым высоким классом по прочности на сжатие является С 100/115. При определении прочности на образцах кубической формы ее средние значения для обеспечения данного класса должны ориентировочно составлять 150 МПа. Интересно отметить, что в редакции СНиП, которая действовала в нашей стране с 2004 по 2013 год, самым высоким классом бетона по прочности на сжатии был класс В120 [3]. Средняя прочность бетона для обеспечения этого класса также как и для бетона С 100/115 по стандарту [2] Европейского Союза должна составлять около 150 МПа. Возможно, что снижение класса бетона по прочности с В120 до В100 в новой редакции российских строительных норм [1] связано с более реалистичной оценкой современного уровня развития технологии бетона.

Другим критерием разграничения высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов может служить технологический фактор: сверхвысокопрочный бетон не может быть получен при использовании крупного заполнителя. Исключение из рецептуры бетона крупного заполнителя и снижение максимального размера мелкого заполнителя до значений 0,6 мм позволяет получить более однородную на макроуровне структуру, что наряду с применением высокоэффективных водоредуцирующих и минеральных добавок позволяет получить прочность бетонов 200 МПа и более [4]. Благодаря тому, что в таких бетонах в качестве заполнителя используются только мелкие фракции песка, а для повышения прочности применяется высокоактивная пуццолановая добавка (микрокремнезем), они получили в отечественной научной литературе название «тонкозернистые реакционно-порошковые бетоны» [5].

В зарубежной научно-технической литературе для бетонов, полученных по такой технологии, используется термин реакционно-порошковый (Reactive powder concrete) [4] или ультравысококачественный бетон (Ultra-High Performance Concrete) [6]. Использование в технологии сверхвысокопрочного бетона фибрового армирования позволяет преодолеть основной недостаток этих материалов – высокую хрупкость.

Прочность, долговечность и другие свойства ультравысококачественных бетонов значительно выше, чем у бетонов общестроительного назначения. Однако, несмотря на относительную доступность получения новой разновидности бетонов, у проектировщиков нет ясного представления о том, каким образом преимущества особовысокопрочных бетонов могут быть использованы. Ожидания снижения сечения и массы конструкций оказались на практике неоправданными. Тем не менее, интерес к новому материалу велик и некоторые крупные строительные фирмы совместно с исследовательскими организациями используют особовысококачественный бетон в экспериментальных сооружениях.

Первым сооружением, возведенным с применением реакционно-порошкового бетона, был пешеходный мост в городе Шербрук (Канада). Это экспериментальное сооружение длиною 60 м было построено в 1997 (рис. 1). В проектировании и строительстве принимало участие несколько фирм, а разработка материалов для моста была выполнена в университете Шербрука. Для долговременного мониторинга поведения моста в климактерических условиях Канады была разработана программа, предусматривающая установку различных датчиков для оценки динамического поведения сооружения в течение длительного периода [7].

Рис 1. Пешеходный мост из сверхвысокопрочного бетона (Шербрук, Канада)

Мост в Шербруке был первым сооружением, в котором использовался реакционно-порошковый бетон (см. табл.1). Ежегодные обследования моста показали, что он находится в хорошем состоянии и его характеристики практически не меняются с течением времени [7].

Реакционно-порошковый бетон в некоторых фирмах прошел стадию лабораторных испытаний и находится на этапе опытно-промышленного применения. На основе этой технологии в конце 1990-х годов компанией Lafarge под торговой маркой Ductal было освоено производство ультравысококачественного бетона. Компании Eiffage и Sika совместно производят реакционно-порошковый бетон под торговой маркой BSI/Ceracem® [6]. Из такого бетона было построено несколько пешеходных мостов, характеристики некоторых из которых приведены в табл. 1.

Таблица 1. Опыт применения высокопрочного бетона (по данным [6, 8-16])

Область применения

Место строительства

Год

Прочность бетона, МПа

Характеристики конструкции

на сжатие

при растяжении

Пешеходный мост

Шербрук, Канада

1997

200-350

40

Пространственная ферма из сверхвысокопрочного бетона

Силос для хранения клинкера

Иллинойс, США

2001

220

50

Тонкостенная конструкция цилиндрической формы

Пешеходный мост Seonyu

Сеул, Корея

2002

180

32

Однопролетный мост длиной 120 м, шириной 4,3 м и толщиной верхнего пояса 3 см, изготовлен из высокопрочного бетона Ductal

Sakata Mirai пешеходный мост

Саката, Япония

2002

238

40

Однопролетный мост длиной 50 м, шириной 2,4 м, толщина верхней плиты 5 см

Вантовый мост (виадук) Millau Viaduct

Автомагистраль A75, Франция

2004

165

30

Восьмипролетный мост со стальным дорожный полотном длиной 2460 м, шириной 32 метра и высотой 4,2 метра

Автомобильный мост Shepherds creek

Сидней, Австралия

2005

180

-

4-х полосный мост с тротуаром, размеры моста 15 м × 21 м с 16 балками, поддерживающих железобетонную плиту, отличается легкостью 280 кг / погонный метр для балок и толщиной 25 мм для несъемной опалубки

Взрывоустойчивые панели

Мельбурн, Австралия

2005

160

30

-

Пешеходный мост Papatoetoe

Окленд, Новая Зеландия

2006

160

30

10 пролетный мост с шарнирными опорами длиной 175 м, длина 8 пролетов по 20 м, а остальных 8,2 и 10,2 м. мост состоит из двух сборных сегментов. Толщина платформы моста 50 мм

Пешходный мост Glenmore/Legsby

Калгари, Канада

2007

-

-

53-метровый мост, имеющий 8 полос движения. Мост состоит из двух консольных опор в виде балочной арки, изготовленной из высокопрочного «Ductal» бетона в виде буквы T. Бетонная балка армирована стальной арматурой и стекловолокном и имеет длину 33,6 м и высоту 1.1 м и ширину 3.6 м

Мост Gaertnerplatz

Кассель, Германия

2007

150

35

Сборные решетчатые секции верхнего пояса моста изготовлены из преднапряженного высокопрочного бетона (длина от 12 до 36 м, сечение 30×45 см)

Балочный мост

Айова, США

2006-2008

150

-

Длина моста 35 м. Для изготовления моста использовался фибробетон со стальной фиброй

Бетонные основания для ветряных турбин

Дания

2008

210

24

-

Взлетно-посадочная полоса аэропорта Haneda

Токио, Япония

2010

210

45

Надводная часть пирса аэропорта в виде плиты из высокопрочного бетона, опираемой на стальные балки. Площадь плиты 192 тыс. м2. Свойства бетона – долговечность, солестойкость, низкая проницаемость. Снижение веса конструкции

Мост Whiteman на автомагистрали 24

Брантфорд, Канада

2011

140

30

Поперечные карманы и продольные и поперечные швы между сборными панелями. Соединения между H-сваями и сборными опорами

Канализационные трубы

Германия

2012

151

-

-

Колоны из центрифугированного бетона

Германия

2012

179

-

-

Фермовый пешеходный мост из высокопрочного бетона

Испания

2012

150

Мост через реку Jackpine

Онтарио, Канада

2013

-

-

Совместное заполнение между соседними балками и сборными бордюрами

Деловой центр «Москва–сити»

Москва, Россия

2006-2013

100-120

-

Комплекс сооружений, воздвигнутых к Дню победы

Красноярск-40, Россия

2010

180-200

8-12

-

Значительный прогресс в развитии ультравысококачественных бетонов был достигнут на рубеже нового тысячелетия, когда в практику были внедрены более высокоэффективные суперпластификаторы на основе поликарбоксилатных соединений, упростилась технология высокопрочных бетонов, а также были получены данные долговременных исследований, подтвердивших отсутствие снижения механических свойств и высокую долговечность бетона в различных условиях эксплуатации. Это способствовало расширению области применения высокопрочного бетона, из которого стали изготавливаться тонкостенные особовысокопрочные конструкции.

Кроме того ультравысококачественные бетоны стали производиться на основе промышленных отходов по ресурсо- и энергосберегающим технологиям без тепловой обработки, что также обеспечивает их перспективность применения. С 2000-х годов, некоторые страны участвуют в применении ультравысококачественного бетона (табл.1). Во Франции много конструкций было возведено компанией Lafarge с применением сверхвысокопрочного бетона – мосты, плиты, элементы фасадов [12].

Одним из знаковых сооружений последних лет является мост Мийо́ вантовой системы во Франции с максимальной высотой конструкции 341 м.

В США растет применение высокопрочного бетона в инженерных сооружениях автомобильных дорог[13]. Первый автодорожный мост из высокопрочного бетона в США был построен в 2006 году в штате Айова и представлял собой однопролетный мост с трехбалочным поперечным сечением длиной 33,5 м без применения стальной арматуры (см. рис.2).

Рис. 2. Первый автодорожный мост из высокопрочного фибробетона в штате Айова, США [13]

Высокопрочный бетон использовался в восстановительных целях при укреплении отстойного бассейна на реке Кинсуа-Дэм в США [6, 8]. В Австралии значительное применение высокопрочный бетон нашел при строительстве мостовых конструкций [14]. В Швейцарии ультравысококачественный бетон в основном применяется при изготовлении армированных монолитных конструкций [15]. Опытные образцы мостов и сооружения были построены в Канаде, Германии, Австрии, Японии и Кореи [6, 8, 13]. В Японии был построен пешеходный мост Sakata Mirai из сборного особовысокопрочного железобетона с повышенной стойкостью к деформациям и воздействию ветру, а также стойкостью к перепадам температур.

В Китае ультравысококачественный бетон используется для изготовления конструкций перекрытия кабельных каналов вдоль высокоскоростных железных дорог [16].

Опыт применения высокопрочных бетонов имеется и в России – в г. Москва был возведен комплекс высотных зданий «Москва-Сити» [10], а также комплекс сооружений, приуроченных к празднованию Дня Победы в Великой Отечественно войне в г. Красноярске с прочностью бетона 180-200 МПа [11].

Использование высокопрочного бетона в будущем будет возрастать вследствие его уникальных свойств. Благодаря стойкости к воздействию хлоридов высокопрочный железобетон можно применять при строительстве морских сооружений. Высокая прочность бетона обеспечивает уменьшение сечения и веса конструкций, что позволяет эффективно использовать бетон при строительстве большепролетных конструкций мостов через моря. Высокопрочный бетон также может применяться для восстановления и укрепления морских сооружений, таких как причалы и нефтяные платформы [6, 8]. Благодаря химической стойкости и долговечности конструкции из высокопрочного бетона могут эксплуатироваться в суровых условиях окружающей среды – в соленой воде, в экстремально холодных регионах. Эффективной областью применения бетона может стать строительство и ремонт инфраструктуры. Бетон может использоваться при строительстве зданий и сооружений в сейсмических районах. Колонны и балки из армированного высокопрочного бетона при землетрясении способны рассеивать больше энергии, чем конструкции из обычного железобетона, предотвращая разрушение зданий или сооружений [8]. Бетонная смесь отличается высокой технологичностью, что облегчает работу с ней, время и сроки строительства и позволяет создавать монолитные и сборные элементы. Высокопрочный бетон может повторно использоваться в технологии самоуплотняющихся бетонов в качестве заполнителей и наполнителей.

Несмотря на преимущества, высокопрочный бетон имеет и недостатки, связанные со стоимостью и высоким потреблением энергии. В связи с этим ключевым моментом технологии высокопрочных бетонов является снижение стоимости и повышение экологичности материала. Опыт исследований показывает, что стоимость бетона можно снизить за счет использования рационально подобранного состава смеси, местного сырья и промышленных отходов [6-9, 11]. Наряду со снижением стоимости бетона вовлечение в его производство промышленных отходов снижает вред окружающей среде и повышает его экологические преимущества. Конструкции из высокопрочного бетона вследствие их высокой долговечности обладают высоким сроком службы, что существенно снижает затраты на обеспечение жизненного цикла изделий, по сравнению с обычным бетоном за счет сокращения затрат на ремонт и замену элементов конструкции [8].

На основе вышеизложенного можно отметить, что дальнейшие исследования в области эффективного применения высокопрочных бетонов должны быть направлены на:

- разработку рекомендаций по проектированию и строительству конструкций из высокопрочного бетона;

- разработку гармонизированных стандартов на технические требования и методы контроля свойств высокопрочных бетонов и конструкций из них;

- создание экспресс-методов определения долговечности конструкций из высокопрочного бетона;

- улучшение эксплуатационных свойств – хрупкости, трещиностойкости бетона;

- снижение стоимости бетона.

Вывод:

Особовысокопрочные бетоны обладают высокими деформативно-прочностными характеристиками и долговечностью. Эти материалы могут успешно применяться в высотном строительстве, восстановительных работах, при возведении несущих и архитектурно-декоративных конструкций, при строительстве мостов и других транспортных сооружений. Основные причины, сдерживающие применение высокопрочного бетона связаны с его высокой стоимостью, недостаточным опытом долговременной эксплуатации и отсутствием стандартов.

Библиографический список
  1. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. – М.: ФАУ «ФЦС». – 162 с.
  2. EN 206-1 Concrete – Part 1: Specification, performance, production and conformity.
  3. СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 30 с.
  4. Калашников С.В. Тонкозернистые реакционно-порошковые дисперсно-армированные бетоны с использованием горных пород: Автореф. … дис. канд. техн. наук. – Пенза, 2006. – 22 с.
  5. Richard P., Cheyrezy M.H. Reactive powder concrete with high Ductility and 200-800 MPa compressive strength // Concrete technology: Past, Present, and Future, Proceedings of the V. Mohan Malhotra Symposium, ACI SP-144, S. Francisco, 1994. P. 507-518.
  6. Abbas S., Nehdi M. L., Saleem M. A. Ultra-High Performance Concrete: Mechanical Performance, Durability, Sustainability and Implementation Challenges // International Journal of Concrete Structures and Materials. 2016. Vol. 10, No. 3. P. 271–295.
  7. Айчин П.-К. Первое сооружение из сверхпрочного бетона 15 лет спустя // Бетон и железобетон – взгляд в будущее: Науч. тр. III Всерос. (II Международной) конференции по бетону и железобетону: в 7 томах. 2014. Т.7. С.7-14.
  8. Gu C., Ye G., Sun W. Ultrahigh performance concrete-properties, applications and perspectives // Science China Technological Sciences. 2015. Vol. 58, Issue 4. P. 587-599.
  9. Aitcin, P. C. High-performance concrete, London: E&FN SPON, 1998. – 591 p.
  10. Каприелов С.С., Травуш В.И., Карпенко Н.И. и др. Модифицированные высокопрочные бетоны классов В80 и В90 в монолитных конструкциях // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 9-13.
  11. Суздальцев О.В., Калашников В.И. Высококачественные архитектурно-декоративные порошково-активированные бетоны нового поколения на основе отходов камнедробления горных пород // V Международный семинар-конкурс молодых ученых и аспирантов, работающих в области вяжущих веществ, бетонов и сухих смесей: сборник докладов. – СПб.: Издательство «АлитИнформ», 2015. С.63-73.
  12. Resplendino J., Toutlemonde F. The UHPFRC revolution in structural design and construction // Proceedings of International Symposium on Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete. Marseille, 2013. p. 791-804.
  13. The Federal Highway Administration. Ultra-High Performance Concrete: A State-of-the-Art Report for the Bridge Community, Publication No. FHWA-HRT-13-060, McLean, VA 22101-2296, 2013.
  14. Cavill B., Chirgwin G. The world’s first RPC road bridge Spepherds Gually Creek bridge, NSW // Proceedings of Fifth Austroads Bridge Conference. Hobart, Australia, 2004.
  15. Bruhwiler E., Denarie E. Rehabilitation of concrete structures using ultra-high performance fiber reinforced concrete // Proceedings of Second International Symposium on Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete. Kassel, 2008. P. 895-902.
  16. Gu C., Zhao S., Sun W., et al. Production of precast UHPFRC pavement cover plates in high-speed railway construction / In Proceedings of International Symposium on Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete. Marseille, 2013. P. 463-470.
Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Ерошкина Надежда Александровна»

web.snauka.ru

высокопрочный бетон | Новости в строительстве

Высокопрочный бетон с прочностью 60…10 МПа получают на основе цемента высоких марок с использованием щебня каменных пород имеющие прочность не ниже 100 МПа, промытого песка и оптимального количества воды.

Содержание статьи:

  1. Бесцементные бетоны
  2. Высокопрочный бетон.

♣ Бесцементный бетон

Как передает Топметод в бесцементных бетонах разработанных в МИСИ им. Куйбышева,  используют в качестве вяжущего стекольные отходы различных видов. Стеклобой   является гидравлическим вяжущим автоклавного твердения в тонкодисперсном состоянии, а при пропаривании в естественных условиях  он не проявляет вяжущих свойств. В процессе обработки автоклавным  способом образуется кристобалит, низкотемпературный кварц, а также  низкоосновные гидросиликаты натрия в незначительных количествах . Химический состав техногенных стекол представлен в таблицу №1.

Таблица №1. Химический состав искусственных стекол,%

Химический состав искусственных стекол,%Таблица №2. Прочностные показатели стеклобетона в зависимости от удельной поверхности стекольного вяжущего

Прочностные показатели стеклобетона в зависимости от удельной поверхности стекольного вяжущегоС увеличением тонины помола вяжущего наблюдается рост прочности стеклобетона. Это объясняется тем, что увеличение прочности стеклобетона  связано с более высокой растворимостью тонкодисперсного стекла, а также возникновением множества центров кристаллизации и образованием большого количества  контактов между частицами стеклобоя и заполнителя.

Помол вяжущего до удельной поверхности 400…500 м²/кг является наиболее рациональным.

Основные физико-механические характеристики строительных материалов на основе боя стекла для наглядности представлены в таблицу №3.

Таблица №3. Основные физико-механические характеристики строительных материалов на основе стеклобоя.

Основные физико-механические характеристики строительных материалов на основе стеклобоя.При изготовлении  бетонов на основе стеклобоя большое влияние на его прочностные характеристики оказывает  водостекольное  (водовяжущее) отношение. Это объясняется тем, что излишняя вода образующаяся в стеклобетонной массе понижает pH среды, в результате чего наблюдается резкое снижение интенсивности  растворения аморфного кремнезема.

Технологическая линия для производства бетонных изделий на основе стекольных отходов включает в себя подготовительное отделение, смесительное отделение ( пост приготовления стеклобетонной смеси), пост виброформования, пост гидротермальной обработки и отделения доводки изделий.

Высокопрочный бетон

Получают высокопрочный бетон с прочностью 60…100 МПа на основе цемента высоких марок с использованием щебня каменных пород имеющие прочность не ниже 100 МПа, промытого песка и оптимального количества воды.

Высокопрочные бетоны приготовляют в бетоносмесителях принудительного действия. В основном готовят бетонные смеси малоподвижные или жесткие с низким водоцементным отношением В/Ц=0,3…0,35 и ниже.

Для формования строительных изделий и конструкций а также для укладки таких бетонных смесей используют интенсивное уплотнение (двойное вибрирование, вибрирование с пригрузом и так далее.Для приготовления высокопрочного бетона используют различные методы повышения качества бетонных смесей  и активности цемента, такие как например, виброперемешивание , применение суперпластификаторов, домол и виброактивизация цемента, применяют высокий и предельно допустимый расход цемента, также  и другие методы.

Рисунок  №1. Влияние увеличения расхода цемента на прирост прочности

Таблица влияния перерасхода цемента на прирост прочности

 

 

 

 

 

 

 

Большие перспективы в получение высокопрочных бетонов связаны с применением вяжущего низкой водопотребности( ВНВ), которое получают совместным помолом высокомарочного портландцемента и суперпластификатора С-3.

По данным ВНИИ железобетона, бетоны на основе ВНВ имеют прочность при сжатии более 100…120 МПА. При бетонировании массивных сооружений целесообразно использовать для приготовления высокопрочных бетонов цементы с пониженным содержанием C3S и особенно C3A, лучше всего белитовые.

Такие цементы твердеют постепенно в течении длительного срока, обеспечивая высокую прочность бетона. Для приготовления и использования высокопрочных бетонов в массивных конструкций максимально допустимый расход цемента не должен превышать :

а) для белитового портландцемента-450 кг/м³.

б) для обычного портландцемента -400 кг/м³.

В других случаях максимально допустимый расход цемента в высокопрочном бетоне не должен превышать 500 кг/м³. Увеличение расхода цемента свыше указанных пределов неэффективно для повышения прочности бетона, так как она возрастает незначительно. Это хорошо видно на рисунке№1 на котором показано увеличение предела прочности бетона при сжатии в возрасте 28 суток на 1 кг добавочного цемента в зависимости от общего расхода цемента.

Для высокопрочного бетона заполнители должны быть чистыми и обладать хорошим зерновым составом а также малой пустотностью. В качестве крупного заполнителя следует применить фракционированный щебень из плотных и прочных горных пород. Предел прочности при сжатии исходных каменных пород должен быть у изверженных не более 100 МПа и у осадочных 80 МПа. Песок для высокопрочных бетонов должен иметь пустотность менее 40%. Больше информации на тему высокопрочный бетон-тут.

Просмотров: 7738

РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

stroivagon.ru


Смотрите также