Самоуплотняющийся бетон состав

Самоуплотняющийся бетон — свойства и применение

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.

Где применяется СУБ?

Эксплуатационные характеристики и состав допускают применение самоуплотняющегося бетона в различных сферах строительства. Отличающиеся по подвижности и вязкости составы применяются для заливки конструкций сложной формы, в том числе, с густым армированием, вертикальных бетонных элементов зданий и сооружений. Согласно строительным нормам СУБ применяется:

• для производства сборных железобетонных элементов и конструкций;
• при возведении конструкций для гидротехнических сооружений;
• для ремонта и реставрации объектов, в том числе, с применением торкретирования;
• при устройстве прочного пола без швов, рассчитанного на высокие нагрузки;
• для получения прочных поверхностей, не требующих дополнительной обработки;
• при заливке элементов с густой армирующей сеткой;
• при строительстве зданий и сооружений, к прочности которых предъявляются повышенные требования;
• для производства кирпича лего;
• для тонких и прочных элементов с минимальной массой – перестенков, элементов ограждений.

Преимущества и недостатки

Самоуплотняющийся бетон улучшает свойства бетонных конструкций, повышает качество их поверхности, ускоряет строительство. Это достигается благодаря следующим достоинствам материала:

• равномерное уплотнение монолита без дефектов внутри;
• четкая идентификация формы опалубки и бетонной поверхности за счет получения гладкой поверхности;
• простота получения прочных элементов различной геометрической формы;
• уменьшение человеко-часов для укладки одинаковых объемов со стандартных растворов, что удешевляет строительство;
• высокая степень адгезии с арматурой повышает качество железобетонов;
• полное заполнение опалубки даже в труднодоступных местах, создание идеальных поверхностей за счет частиц мелкой фракции, расположенных сверху;
• отсутствие потребности в дополнительном оборудовании на уплотнение монолита в опалубке;
• повышенная прочность на сжатие и плотность состава;
• при отвердевании раствор не расслаивается, поэтому монолит всегда имеет заданные характеристики;
• долговечность и приятный внешний вид конструкций;
• относительная простота и безопасность изготовления, легкость транспортировки и заливки.

Самоуплотняющемуся бетону свойственны и недостатки, затрудняющие его применение. Качество компонентов и добавление специальных заполнителей приводит к тому, что куб такого материала стоит дорого, что учитывается при большом объеме. Высокий показатель текучести, что иногда затрудняет его укладку.

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.

Особенности укладки

Правильная укладка самоуплотняющегося бетона зависит от подбора компонентов и условий транспортировки. Перевозить его можно только в автомиксере, чтобы не образовался осадок. Необходимо избегать длительного воздействия солнечных лучей, поскольку это снижает качество монолита. Доставленную смесь нужно дополнительно разжижать при помощи водного раствора пластификатора, чтобы получить оптимальные физико-химические свойства.

Для укладки СУБ подготавливается опалубка, делается армирование согласно проекту. Нужно обратить внимание на то, чтобы в ней не было никакой воды. Она существенно меняет свойства состава, и он расслаивается, теряя свои характеристики.

Подавая самоуплотняющийся бетон в опалубку его необходимо постоянно перемешивать. Если в процессе работы раствор густеет, его разжижают при помощи водного раствора пластификатора. Особое внимание требуется обращать на систему подачи СУБ. Бетононасос не должен находиться дальше 200 м, если он расположен на значительном удалении, при подаче смесь становится неоднородной, поэтому качество бетона снижается. После укладки самоуплотняющийся бетон не нужно трогать, он сам проникнет в самые труднодоступные места, вытесняет воздух и посторонние включения.

Этот материал часто применяется для заливки вертикальных конструкций, таких как колонны. Чтобы не образовывалось лишнего воздуха, смесь не заливают с большой высоты. Для этого рукав опускается непосредственно к поверхности, это сохраняет однородность смеси и повышает качество самоуплотняющегося бетона.

СУБ – материал, который набирает популярность за счет своей технологичности и простоты применения. Он прочен и долговечен, невосприимчив к влаге, агрессивным средам. Не разрушается при перепадах температур и под ультрафиолетовым излучением. Его использование позволяет сэкономить на трудозатратах, оборудовании для уплотнения, скорости выполнения работ. Поэтому, несмотря на сравнительно высокую стоимость этой смеси, ее применение полностью оправдано.

Сегодня можно заказать самоуплотняющийся бетон с заданными свойствами, который будет доставлен непосредственно на строительную площадку. При потребности в небольших объемах в частном строительстве его можно изготовить самостоятельно, зная рецептуру. Для этого не нужно никакого специального оборудования, достаточно того, что используется для приготовления стандартных бетонных растворов.

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:

1. Высокая подвижность, нерасслаиваемость даже в условиях длительной транспортировки материала.
2. Отказ от использования вибраторов.
3. Высокая прочность конструкций и идеальное качество поверхности готовых изделий.
4. Возможность укладки в тонкостенные густоармированные конструкции сложной геометрической формы.
5. Значительное сокращение сроков строительства.
6. 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.

• 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.

Характеристика самоуплотняющегося бетона

Бетон представляет собой смесь из цемента песка, воды и различных добавок, которые улучшают свойства раствора. Бетонам присущи следующие качественные характеристики: прочность, надежность и долголетие. На первый взгляд кажется, что цементно-песчаная смесь обладает всеми преимуществами, необходимыми для строительства различных зданий и сооружений, однако строительные проекты не стоят на месте и всячески пытаются улучшить требования к бетону. Так вот одним из требований было достичь максимального набора прочности за короткое время, чтобы при этом использовалось меньше трудовых затрат. Спустя несколько десятков лет разработали материал, который заполняет опалубку без наружных воздействий, и назвали его – самоуплотняющийся бетон.

Определение

Бетон самоуплотняющийся является материалом, который уплотняется под тяжестью своего веса, при этом полностью заполняет опалубку даже в тех местах, где густо уложена арматура. Имеет популярность бетон СУБ при монтаже сборного железобетона, при возведении прочных полов без швов и для торкрет-бетонирования. Разновидность самоуплотняющегося цементно-песчаного раствора:

• высокоподвижный;
• вязкий;
• легко формируемый;
• устойчивый к расслоению.

Вернуться к оглавлению

Преимущества

Самоуплотняющемуся бетону присущи следующие преимущества:

• быстрота монтажа;
• строительство сооружений с повышенной прочностью;
• отсутствие дефектов, которые возникают в процессе уплотнения бетонного раствора;
• за счет гладкой и плотной поверхности самоуплотняющегося бетона, существует возможность идентифицировать поверхность и форму опалубки;
• здания и сооружения получаются различной геометрии;
• долговечность материала;
• уменьшение трудовых затрат, которые обусловлены снижением времени на заливку бетоном и отсутствием в уплотнении;
• сцепление цемента с арматурой приобрело повышенную прочность;
• возможность проникновения цементно-песчаного месива в труднодоступные участки конструкции;
• подача смеси из песка и цемента возможна через опалубку;
• уменьшение расходов на оплату труда рабочей бригады;
• безопасный процесс изготовления материала;
• не требуется уплотнение цементно-песчаной смеси;
• отсутствует возможность расслоения раствора;
• самоуплотняющимся бетонам присуща шумоизоляция и виброизоляция;
• имеет привлекательный внешний вид.

Вернуться к оглавлению

Недостатки

В самоуплотняющемся бетоне присутствуют следующие недостатки:

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

Вернуться к оглавлению

Свойства

• Предел прочности при растяжении. У самоуплотняющихся бетонов выше, чем у простого бетонного состава.
• Предел прочности на сжатие. При условии, что содержится равная нужная пропорция цемента и воды в смесях, этот вид бетона обеспечит более плотную консистенцию компонентов, чем у вибрированного раствора.
• Ползучесть. Строительный раствор на основе песка, портландцемента, пластификатора и химического модулятора обладает повышенной ползучестью, н, тем не менее, этот коэффициент находится в принятых допущенных пределах.
• Высокая адгезия. Материал имеет повышенное сцепление раствора с арматурой.
• Усадка. От объема цементного клея будет зависеть усадка раствора, а количество клеящего вещества в самоуплотняющемся бетоне не сильно отличается от обычного цементно-песчаного состава.
• Упругость. В самоуплотняющихся бетонах упругость ниже на пятнадцать процентов обычного цементно-песчаного раствора. Снижение упругости обусловлено содержанием сухих компонентов смеси мелкой фракции и малым количеством ингредиентов крупных фракций.

Вернуться к оглавлению

Состав

Самоуплотняющийся бетон изготавливается из следующих ингредиентов:

• вода;
• портландцемент;
• пластификаторы;
• песок;
• химические модификаторы;
• щебень мелких фракций;
• различные наполнители, которые увеличивают стойкость к образованию коррозии и трещин, делают большей прочность материала.

Вернуться к оглавлению

Применение и особенности укладки

Самоуплотняющийся бетон применяют в следующих сферах строительства:

• при сооружении гидротехнических конструкций;
• для изготовления сборного железобетона;
• при строительстве монолитных полов без швов;
• для усиления зданий и сооружений;
• для конструкций с качественной поверхностью, на которой не требуется дополнительная обработка;
• при возведении конструкций, которые состоят из большого количества арматуры;
• используется материал при строительстве ограждений или тонких стен, когда требуется минимальный вес перекрытий.

Укладывая самоуплотняющийся бетон, следует учитывать некоторые особенности:

• большое количество суперпластификаторов в растворе замедляет схватывание уложенной смеси;
• в процессе перевозки цементной жидкости с возможностью самоуплотняться на протяжении часа и более, эффективность суперпластификатора снижается, а значит, снижается подвижность раствора;
• при подаче раствора с особенным свойством самостоятельно уплотняться по трубопроводу к рабочему участку, расстояние, которое превышает двести метров, образуются расслоения и неоднородное состояние готового изделия;
• из-за возможных расслоений и неоднородных состояний изделий время на работы увеличивается, качество ухудшается, и снижаются прочностные характеристики готовой смеси;
• начиная укладку раствора, следует проверить опалубку на наличие в ней жидкости и при необходимости удалить ее, так как даже малейшее количество лишней воды способно привести к расслоению и снизить свойства бетона;
• в процессе укладки важно соблюдать беспрерывное бетонирование;
• бетонный раствор с возможностью самостоятельно уплотняться не нуждается в дополнительном уплотнении;
• при снижении необходимых качественных характеристик цементно-песчаной смеси его восстанавливают специальными разжижителями, которые добавляют в строительный раствор.

Для улучшения качества цементно-песчаной смеси с возможностью самоуплотняться используют следующие внедрения, которые включают в себя:

• использование песка, щебня мелких фракций позволяет изготовить бетон высокой прочности;
• применение ультра- и микродисперсного наполнителя увеличивает прочность, коррозиестойкость и снижает образование трещин материала.

Вернуться к оглавлению

Диагностика

Нормативы с указанием классификации и описанием методов диагностики бетонных смесей с самоуплотнением имеются только в Европе. Чтобы диагностировать удобоукладываемость и текучесть бетонной жидкости, используют реологический метод, который представляет собой науку о деформациях и текучести вещества. Научные исследования включают в себя диагностирование цементно-песчаной смеси с возможностью самоуплотняться по следующим параметрам:

• подвижность раствора;
• вязкость;
• характеристики качества;
• расслаивание;
• водоотведение;
• прочностные характеристики;
• удобоукладываемость.

Для анализа изучаемых параметров применяли математическое планирование эксперимента на основе следующих факторов:

• дозировка пластификаторов в бетонную смесь – 0,8 %, 1%, 1,3% от массы цемента;
• дозировка стабилизаторов в бетонную смесь – 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,3%.

Исследовали образцы цемента с размерами 10х10х10 см. После изготовления смеси для каждого типа определяли удобоукладываемость и выдерживали в помещении с оптимальным температурным режимом и влажностью, проверяли прочность бетона на первые сутки, третьи, седьмые и спустя две недели и месяц. Данные заносятся в таблицу и проводится анализ, с помощью которого определяют водоотделение и расслаивание цементной консистенции.

Заключение

Самоуплотняющийся бетон является цементно-песчаным раствором с особенными свойствами. Чтобы эти свойства самоуплотняющейся цементно-песчаной смеси сохранялись в процессе укладки и на протяжении срока службы, важно придерживаться рекомендаций опытных строителей и соблюдать последовательность укладки раствора.