Высокопрочные и сверхпрочные бетоны: технологии производства и сферы применения

Благодаря своим превосходным свойствам — отличному соотношению прочности к объемной плотности, высокой плотности и долговечности — высокопрочный бетон все чаще используется для решения различных практических задач строительства. В последние годы высокопрочный бетон был включен в нормативные строительные документы Германии и Европы с присвоением класса прочности до C100, что заложило прочную основу для применения подобных бетонов.

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. Еще в большей степени это относится к производству и применению сверхпрочного бетона — сверхкоррозионностойкого плотного материала, прочность на сжатие которого превышает 150 МПа. В данной статье рассматривается технология изготовления высокопрочных и сверхпрочных бетонов и представляются основные сферы их применения.

Классы прочности и основные принципы производства

Под высокопрочным бетоном мы понимаем плотные бетоны класса прочности выше C55 (данная цифра обозначает характерную прочность на сжатие выдержанного в воде бетонного цилиндра высотой 300 мм и диаметром 150 мм в возрасте 28 дней). В Германии и Европе разработаны стандарты для бетонов класса прочности до C100 [1, 2]. Бетон на легком заполнителе также возможно изготавливать как высокопрочный бетон. Немецкие и европейские нормы предусматривают классы прочности от LC55 до LC80.

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 [3]. 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.

Исходные материалы, рецептура и производство

В качестве вяжущих могут употребляться в принципе все стандартные типы цементов. При выборе цемента следует обратить внимание на следующие позиции:
— совместимость цемента и пластификатора;
— водопотребление или тонкость помола;
— характер нарастания прочности и желаемое значение конечной прочности;
— характер выделения тепла в процессе гидратации с учетом размеров строительной конструкции.

Чтобы получить высокую начальную прочность, необходимо использовать портландцемент (CEM I). На практике отлично проявили себя цементы класса CEM I 42,5 R, особенно те, которые отличаются низким содержанием трикальция алюмината (C3A). Как показывает опыт, в случае производства крупногабаритных элементов или при повышенной температуре окружающей среды целесообразно скомбинировать портландцемент и шлакоцемент, заменив также одну часть портландцемента на золу-унос каменного угля. Заполнители должны отвечать требованиям соответствующих норм (в Германии: DIN 4226 4.). Важную роль играют прочность, водопоглощение (форма зерна, гранулометрический состав) и химическая активность (предотвращение щелочных реакций). Чтобы уверенно выйти на прочность выше100 Н/куб. мм, рекомендуется применять мелкий базальтовый, габбровый или гранитный щебень.

Источник

Технология производства сверхпрочного бетона своими руками

По желанию строители могут изготовить бетонный раствор своими руками, при этом необязательно иметь профессиональные навыки. Но приготовление сверхпрочного бетона все-таки требует определенных знаний в строительстве, поскольку такого качества раствор обычно используют для возведения ответственных элементов здания: фундамента, стен, крыши, стяжки пола. Актуально собственноручное замешивание бетона в случае, когда требуется небольшое количество рабочей смеси, например, при необходимости залить ступеньки для лестницы либо вывести дорожку во дворе.

Маркирование

В зависимости от прочностных характеристик определяется марка бетонного раствора.

Так, не слишком прочный маркируется М100 и применяется для укладки дорожного полотна. Смесь с цифровым показателем «150» пригодна для заливки промышленного бетонного пола и стяжки. Чаще в строительной сфере применяется бетон марки М200. Это отличное решение для формирования несущих конструкций. Такой раствор имеет прекрасное соотношение прочности и стоимости, что делает его популярным как в частном, так и в крупномасштабном строительстве. Хорошей прочностью отличается бетон марки 250, на основе которого застройщики часто возводят фундаменты.

Материал более высоких марок целесообразно использовать при производстве балок.

А вот для возведения сложных конструкций строители прибегают к высокопрочным маркам бетона, например, М350. С его помощью строят балки, на которых приходится повышенная степень нагрузки, а также здания спецназначения на промышленных предприятиях. Существуют и еще крепче бетоны — М450 и 500, которые нашли применение при возведении мостовых конструкций, гидротехнических сооружений и прочих конструкций со спецтребованиями.

Что входит в состав?

В качестве основы

Основным компонентом бетона выступает цемент. Он связывает остальные составляющие воедино и определяет технические свойства готового раствора. Так, частным строителям подойдет цемент М500 либо портландцемент, который обладает прекрасной адгезией и лучше подходит для строительства при низких температурах. Чтобы приготовить сверхпрочный бетон, цемент потребуется сухой и сыпучий. Категорически не рекомендуется брать немаркированный, отсыревший либо уцененный материал.

Песок для такого материала не должен быть слишком мелкий.

Еще одним немаловажным ингредиентом является песок. Для изготовления сверхпрочного раствора нужно подготовить фракцию >1 мм и лучше, если песчинки будут равномерными с разностью в размере не более 2 мм. Перед добавлением песка, его очищают от строительного мусора, скопления различных частей отмерших растений и прочих посторонних примесей, которые со временем пагубно сказываются на прочности бетонной смеси. Опытные строители предпочитают использовать речной песок.

Отличным заполнителем сверхпрочного бетонного раствора считается щебень или гравий. Если нужно сделать легкий бетон своими руками, то в качестве заполнителя лучше выбирать керамзит. При самостоятельном замешивании раствора рекомендуется взять заполнитель различных фракций, а чтобы повысить прочность бетона, то потребуется уделить внимание утрамбовке смеси. Завершающим компонентом раствора является вода. Для приготовления высококачественной рабочей смеси потребуется только чистая, питьевая вода.

Специальные добавки

При изготовлении сверхпрочного бетонного раствора многие строители используют вспомогательные компоненты, в числе которых:

Полипропиленовые волокна помогут сделать материал более крепким.

• Пластификаторы. С их помощью бетон становится более вязким и текучим, что помогает быстрее и максимально полностью заполнить все пустоты. Это существенно ускоряет строительные работы и улучшает конечный результат.
• Армирующие элементы. Сделают бетонный раствор прочнее различные армирующие вещества, например, ПВХ волокно или полипропиленовый материал.
• Гидроуплонители. Делают рабочую смесь стойкой к воздействию излишка влаги.
• Антиморозные добавки. Чтобы минусовые температуры не отражались на качестве бетона, при изготовлении массы своими руками нужно использовать специальные примеси, повышающие качество раствора и способности противостоять морозам.

Как сделать своими руками: технология

Чтобы сделать бетон марки 200 и выше, понадобится следующий инвентарь и материалы:

Необходимый инвентарь для работы должен включать и бетоносмеситель.

• песок;
• цемент;
• щебень;
• спецдобавки;
• строительный уровень;
• бетономешалка;
• лопата;
• ведра.

Подготовив необходимые компоненты для высокопрочного бетона, приступают к замесу. Размешать компоненты своими руками будет сложно, поэтому лучше воспользоваться бетоносмесителем. В агрегат выливают воду, всыпают сначала цемент, перемешивают и добавляют остальные составляющие или же, наоборот, погружают в бетономешалку сухие ингредиенты и заливают водой. На последнем этапе высыпают пластификатор и тщательно размешивают раствор до однородной структуры. Пропорции для прочного бетона на 1 куб:

• 1 доля цемента М 500—300 кг;
• 2 ч. песка — 600—700 кг;
• 2 части щебенки — 1100—1200 кг;
• 0,7 ч. воды — 150—170 л.

Опытные застройщики рекомендуют добавлять в процессе изготовления сверхпрочного бетонного раствора всевозможные добавки, например, моющее средство для посуды «Фейри» (1 ч. л. на ведро). Этот неспецифический для строительства компонент улучшает подвижность рабочей смеси и за счет того, что позволяет уменьшить количество воды, повышает прочность бетона.

Источник

Состав, характеристики и применение высокопрочного бетона

Строительная промышленность выпускает высокопрочный бетон различных марок, который отличается от классических растворов составом и технологическими характеристиками. Еще несколько лет назад самым прочным считался класс В30, но ситуация кардинально изменилась. Современные материалы наделены упрочненными свойствами, отстроенные конструкции отличаются стойкостью и надежностью.

Состав: использующиеся компоненты

Высокопрочный бетон — это тяжелая, мелкозернистая смесь, представленная марками от М-600 до М-1000, минимальное сопротивление которой на сдавливание и механическое воздействие составляет свыше В65. Такой класс бетонного раствора целесообразно применять для строительных работ любого уровня сложности.

Наделить строительный материал требующимися свойствами и технологическими характеристиками можно с помощью конкретных входящих в состав компонентов, качество и фракционность которых подробно расписаны в существующих государственных нормативах ГОСТа 31914–2012 — «Правила оценки и качества строительной продукции». Контроль за требуемыми свойствами стройматериала проводится такими дополнительными нормативами, как ГОСТ 7473–2010, 18105—2010, 22690—88, 10060—2012.

Песок: требования к компоненту

Самый прочный бетон изготавливается на основе крупного или мелкого кварцевого полевошпатового песка. Параметры обязательной фракционности:

• крупнозернистый — 1,5 до 5,5 мм;
• мелкозернистый — 0,15 до 0,7.

Качественный материал можно получить, добавив мелкозернистый песок.

Чтобы бетонный материал во время укладки ложился равномерно и не возникло проблем с выравниванием слоя, используются мелкие пески. Иногда, в приготовлении конкретного раствора, рецептура пересматривается и отдается предпочтение более крупным кристаллам природного вещества. Некоторые марки бетона основаны только на крупном или среднем кварце, в таких случаях очень важно соблюдать нормы, прописанные в ГОСТ.

Вяжущие вещества

Чаще всего в роли вяжущих компонентов применяется портландцемент, отличающийся особой активностью и подходящей консистенцией. Как правило, профессиональные технологи отдают предпочтение веществам, имеющим минимальный порог густоты 27—30%. Приготовленный на таких компонентах высокопрочный бетон отличится стойкостью и выдержкой, а потребность добавлять в раствор различные модификаторы отпадет.

Компоненты тонкого помола

В классическую рецептуру высокопрочного бетона добавляется кремнеземная пыль, не требуют такой добавки только растворы С 55/67 и С 60/77, силикатный ингредиент в таких материалах выделяется самостоятельно, во время очищения газообразной обработкой. Для других разрядов строительной продукции кремневая добавка обязательна для соблюдения таких технических моментов:

• Кремний заполнит свободное пространство, образовавшееся между крупицами цемента, тем самым укрепит сооруженное бетонное изделие.
• Реакция между пуццоланом и известью обеспечит процентный рост раствора на прочность.
• Кремнеземная пыль улучшит взаимодействие между цементом и песком.

Крупные заполнители

Крупнозернистой добавкой высокопрочного бетона считается щебенка различных фракций. Отличительная черта от других возможных крупных наполнителей — выдержка на сжатие при высокой влажности в два раза больше, чем у бетонной смеси. Перед применением щебенка проходит отсортировку, очищается от минеральных примесей. Классифицируется шириной зерен:

Применяемость определенного сорта щебня зависит от целевого применения и специфических характеристик сооружаемой конструкции. А также подбор крупного заполнителя подбирается по ширине изделия и типу арматурного материала. Для сооружений со средней нагрузкой используется щебенка до 75 мм, для сильно армированных изделий — свыше 90. Требования к крупному заполнителю:

• фракционные факторы;
• сухость и качество материала;
• поэтапная обработка щебенки перед замесом раствора.

Преимущества бетона: чем отличается от обычного?

Самый прочный в мире бетон может стать решением сложной архитектурной задумки. Бетонный материал легко доукрепляется с армирующими материалами. Особо популярно применение высокопрочной смеси при возведении железобетонных конструкций, которые основаны на тяжелых бетонных марках М-400 и 500. Использование стройматериала позволяет существенно снизить массу сооружаемого объекта, сократить диаметр сооружения в разрезе, быстро и эффективно придать идеальные параметры предполагаемому изделию.

Характеристики: положительные свойства

Малоцементный бетон отличается такими важными критериями:

• плотность материала от 0,9 до 1,5 раза;
• возможность деформации 50—60 см;
• наличие всего 1% кислорода в составе;
• отсутствие расслоения после укладки;
• влагоустойчивые и морозостойкие качества;
• износостойкость;
• выносливость перед механическим и атмосферным воздействием.

Где используют: применение материала

Строительный раствор, обладающий высокой стойкостью и сопротивлением к разрушающим факторам показан к использованию во всех направлениях строительства. Применение высокопрочных бетонов:

• сооружение железобетонных конструкций;
• для дорожных покрытий;
• возведение мостов и аэродромных взлетных полос;
• для сооружения складов, имеющих специфические эксплуатационные особенности;
• заливка полов, внутри масштабных сооружений промышленного и жилого типа.

Марки и классификация

Высокопрочным бетоном считается тяжелая, мелкозернистая смесь, обладающая максимальной выдержкой перед сжатием, от В-60 до В-150. Различаются марки от М-400, 500, 600, 800, 1000 и далее с приложением «плюс 100». Более легкие виды используются для строительства классических объектов. Тяжелая марка бетона применяется при отстрое сооружений для эксплуатации в специфических условиях.

Источник