Doma-artek.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сверхпрочный бетон нового поколения

Сверхпрочный бетон: состав и приготовление своими руками

За последние несколько десятков лет в бетонной промышленности мало что изменилось. Так, в странах СНГ продолжают применять дорогостоящие пятикомпонентные бетонные изделия.

Отрицательные стороны классических бетонов:

  • дороговизна и непрактичность: расход цемента достигает 14 кг на погонный метр;
  • сложность при применении: необходима постоянная вибрация при заливке бетона; низкоскоростной набор прочности;
  • непрактичность при транспортировке: тяжелые, требуют частого перемешивания;
  • недолговечность, низкая морозостойкость.

Особенности современных бетонных составов

Еще в советское время стандартная номенклатура строительных материалов предусматривала возможность изготовления высокопрочных бетонов соответствующих классов от В40 до В60. Их применяли в строительстве особо ответственных конструкций и элементов мостов, плотин, железнодорожных шпал и других. Однако отличительной характеристикой этих составов являлась их высокая жесткость и низкая способность к качественной укладке.

Современные композитные смеси повышенной прочности отличаются не только высокой устойчивостью к механическим и весовым нагрузкам, но и прекрасным уровнем технологичности при укладке в монолитную конструкцию. Очень хорошая подвижность и способность материалов к самоуплотнению позволяет отказаться от использования вибрационного оборудования и уменьшить необходимое количество рабочих на строительной площадке.

Способность сверхпрочного бетона к самостоятельному уплотнению при укладке

При получении новых сортов бетона изготовители строительных материалов получают уникальную структуру искусственного камня благодаря применению технологии непрерывной гранулометрии всех составляющих компонентов.

Точно подобранные фракции наполнителей размером не более 20 мм и специально обработанных для получения особой формы, позволяют получить особое активное строение материала, способного перетекать и уплотняться под собственным весом. За счет этих свойств такие смеси получили обобщающее название самоуплотняющихся бетонов (СУБ).

Сочетание высококачественных портландцементов тонкого пола, активных добавок из минерального сырья и мелких обработанных наполнителей такая система при укладке остается максимально стабильной и удобной в работе. Однако следует заметить что подбор и сортировка составляющих компонентов достаточно сложные в технологическом плане. Поэтому такие сбалансированные системы довольно дороги и используются только после соответствующего экономического обоснования.

Факторы, которые влияют на свойства материала

  1. Инструкция предупреждает, что меж прочностью смеси и активностью вяжущего вещества есть линейная зависимость: R=f∙(R∙Ц). Растворы с большей прочностью готовятся на цементе с повышенной активностью.
  2. С увеличением доли цемента прочность материала возрастет до определенных пор. Далее она увеличивается не намного, а прочие качества бетона ухудшаются. Например, повышаются ползучесть и осадка. Исходя из этого, нежелательно, чтобы в 1 кубесмеси было больше 600 кг вяжущего вещества.
  3. Показатели прочности материала очень сильно зависимы от водоцементного отношения смеси. Чем меньше В/Ц, тем данный показатель выше, и наоборот. Это обстоятельство определено физико-химической составляющей создания структуры материала.

Обратите внимание! При отвердении обычного бетона с вяжущим веществом вступает в реакцию 15/25 процентов воды. Чтобы замешать удобоукладываемый раствор, нужно 40/70% жидкости ( т.е. В/Ц составляет 0.4/0.7). При этом избыток воды создает в материале много пор, понижающих его прочность.

Вид и фракционность наполнителей напрямую влияют на свойства смеси.

  1. Неграмотно подобранная фракционность крупных наполнителей, использование их мелких зерен, присутствие глин, пыли, органических примесей – все это понижает прочность материала, замешанного своими руками.
  2. Прочность материала, приготовленного в агрегатах принудительного типа смешивания (турбо- и вибросмесителях), выше, чем аналогов, замешанных в гравитационных типах устройств, примерно на 20/30 процентов.
  3. Уплотнение смеси при помощи специальной техники увеличивает ее прочность. Увеличивая плотность бетона на 1% можно добиться повышения его прочности на 3/5 процентов.
  4. При оптимальном режиме температур прочность материала возрастет продолжительное время. Данный процесс описывает логарифмическая зависимость: Rn=R28∙ lgn: lg28. Тут Rn и R28 указывают предельные значения прочности смеси через n и 28 дней (в Мпа), а lgn и lg28 – это логарифмы (десятичные) возраста материала.

Обратите внимание! Данная формула является усредненной. С ее помощью достигаются приемлемые результаты для смесей на средне-алюминатных видах цемента, которые отвердевают при температурах в 15/20° в возрасте 3/300 дней. Реально же прочность материала на разных видах цемента растет по-разному.

  1. Временной рост прочности раствора зависим от вещественных и минеральных составляющих связующего вещества. По мере интенсивности отвердения цементы делят на 4 типа.
Читать еще:  Как просверлить бетонную стену без перфоратора?
Тип вяжущегоВещественный и минеральный состав портландцементаК=(Rt∙90):Rt28К=(Rt∙180):Rt28
1алюминатный (С3А=12 процентов)1/0.51/1.1
2алитовый (С3S менее 50 процентов, С3А около 8 процентов)1.05/1.21.1/1.3
3портландцемент сложного состава (пуццолановый аналог, содержащий в клинкере С3А 14% и шлако-портландцемент. содержащий шлак 30/40%)1.2/1.51.3/1.8
4белитовый портландцемент и шлако-портландцемент, содержащий шлак больше 50 процентов1.6/1.71.55

На сроки отвердения раствора сильно влияют температура среды и ее влажность. Оптимальной считается температура в 15/20 градусов и относительная влажность воздуха 90%.

При отрицательных значениях температуры отвердение обычной смеси почти прекращается. Понизить порог замерзания воды можно, введя в раствор противоморозные присадки.

Зимой важен критический порог прочности смеси.

С зимними работами связано такое понятие, как критическая прочность бетона. Оно означает минимальное значение данной величины, необходимое для безопасного замораживания смеси и ее последующего размораживания без разрушения структуры материала.

Таблица ниже показывает минимальный уровень прочности материала до его заморозки.

Свойства

Бетон В50 по классу относится к тяжелым, демонстрирует чрезвычайно высокий уровень прочности. Производят раствор обычно по специальным заказам в условиях промышленных мощностей. В состав вводят компоненты, способствующие быстрому схватыванию смеси, повышению прочности. Цемент берут обычно белый, который дает высокую стойкость к разным типам негативного воздействия.

Пластификаторы нужны для повышения подвижности раствора и комфортной работы, но они же при неверной пропорции могут понизить прочность и ухудшить все свойства монолита. Бетон М700 готовится в специальных бетоносмесителях, требует обеспечения достаточной однородности (и, как следствие, уплотнения) смеси. Только четкое соблюдение технологии позволяет получить сверхпрочный бетон.

С помощью добавки в бетон BASF российские учёные создали уникальную технологию производства отделочных материалов

Начальный капитал – 500 тысяч рублей, площадь – 100 м2, обучение, поставка и монтаж оборудования – один месяц, окупаемость – полгода, никаких лицензий не требуется. Такой рецепт стартапа по производству отделочных материалов и архитектурных элементов предлагают малому бизнесу российские учёные. Технологию «мрамор из бетона», основанную на использовании суперпластификатора BASF, российские учёные из НИИЖБ имени А.А. Гвоздева разработали и запатентовали почти 30 лет назад. Сегодня мини-заводы НПП «Систром» поставляются в 70 стран мира, включая США, Канаду и Австралию, а ассортимент выпускаемой ими продукции может достигать 500 видов изделий. При этом начать производство совсем несложно и под силу любому индивидуальному предпринимателю.

Идея
Натуральный камень, в особенности мрамор, широко применяется при отделке и обустройстве помещений и оформлении ландшафтов. Спектр изделий из этого материала необычайно широк: начиная от облицовочной плитки и заканчивая скульптурой. Его популярность обусловлена сочетанием трёх факторов: эстетической привлекательности, выдающихся эксплуатационных характеристик и обрабатываемости. Единственный недостаток – высокая стоимость как самого камня, так и его обработки.
Искусственных заменителей мрамора и других видов декоративного камня создано немало. Некоторые из них неплохо имитируют оригинал, но не обладают его эксплуатационными свойствами: они хрупкие, часто гигроскопичные, подвержены загрязнению, которое потом можно удалить только шлифовкой. Другие заменители имеют лишь покрытие под мрамор, которое подвержено механическим повреждениям и с течением времени истирается. Впрочем, изнашивается и натуральный камень, постепенно теряющий свой блеск.
Группа специалистов во главе с членом-корреспондентом Российской инженерной академии, кандидатом технических наук Иваном Ситниковым поставила перед собой задачу создать рецептуру изготовления отделочных материалов, не только обладающих эстетическими свойствами мрамора, но и не уступающих ему по эксплуатационным параметрам.

Материал

Свои изыскания инженеры научно-производственного предприятия «Систром» начали в конце 1980-х в Научно-исследовательском проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона имени А.А. Гвоздева (НИИЖБ), экспериментируя с различными добавками в бетон. Изыскания были завершены в 1991 году, когда была создана базовая технология. Позднее в неё вносили отдельные усовершенствования.
Путём комбинации различных добавок в бетон специалисты разработали уникальный материал, который по сути является окрашенным в массе сверхпрочным бетоном, а по внешнему виду – мрамором, неотличимым от натурального. В основе рецептуры лежит использование суперпластифицирующей добавки MasterGlenium 115 на основе эфира поликарбоксилата, разработанной специалистами Master Builders Solutions, строительного подразделения BASF. Добавка, изначально созданная для производства высокопрочного самоуплотняющегося товарного бетона и облегчения его перекачки бетононасосами, позволила готовить смеси для производства высокопрочных облицовок и архитектурных форм с любой геометрией и идеально гладкой поверхностью, не требующей дополнительной обработки. Нужный оттенок и фактуру и придают путём добавления железоокисных пигментов, также производимых компанией BASF.
Как видно из таблицы, материал обладает уникальными физическими свойствами, намного превосходящими свойства натурального камня. Он чрезвычайно прочен, практически не впитывает влагу (а значит, морозостоек и долговечен), а его стойкость к истиранию выше, чем у плит аэродромного покрытия.

Читать еще:  Полимерный лак для бетона
ХарактеристикаМрамор из бетона «Систром»Натуральный мрамор
Прочность на сжатие, МПа80–14060–70
Водопоглощение1–2 %1,5–5 %
Плотность, кг/м 321002600–2900
Истираемость, г/см 20,40,4–3,2
МорозостойкостьF500F200

Научные разработки НПП «Систром» разрушают ряд традиционных представлений. В частности, метод позволяет производить глянцевую облицовочную плитку толщиной от 3 мм без термической обработки, дополнительной полировки поверхности и применения полимерных добавок, а также без дополнительного измельчения цемента и песка.

Технология
Несмотря на кажущуюся простоту рецептуры, для получения результата нужно строго соблюдать технологию и учитывать свойства цемента и песка, доступных в месте организации производства. Поэтому инженерами компании была разработана серия мини-заводов, специально адаптированных для производства изделий по технологии «мрамор из бетона». Покупатели оборудования проходят курс обучения и получают технические условия и регламент. Кроме того, специалисты НПП «Систром» испытывают сырьё, доступное заказчику, дают рекомендации по составу и адаптируют рецептуру к местным условиям.
Комплектная производственная линия состоит из планетарного бетоносмесителя принудительного действия и вибростола. Оборудование отличается минимальным потреблением электроэнергии – всего 0,48 кВт-часа на 1 м 2 продукции. Такой комплект оборудования размещается на площади 100 м 2 и позволяет за одну восьмичасовую смену силами бригады из пяти неквалифицированных рабочих изготовить 100 м 2 плитки.
Приготовление формовочной смеси и отвердение изделия происходит при комнатной температуре в течение суток: раствор заливается в формы и застывает под действием вибрации. При этом производство полностью безотходно, поскольку вес готовой продукции равен весу использованного сырья.
Впервые в строительной практике НПП «Систром» были применены полимерные формы для бетонных изделий, которые сегодня компания выпускает в широком ассортименте, предлагая своим заказчикам более 500 различных видов оснастки для производства плиток различных размеров и формы, подоконников, ступеней, памятников, каминов, балясин, вазонов, заборов, черепицы и других малых архитектурных форм и декоративных элементов, а также формы для производства брусчатки. Литьевой метод даёт возможность сформировать практически любое мраморное изделие.

Бизнес-план
Одним из главных достоинств искусственного камня [НПП] «Систром» является его низкая себестоимость – в среднем в 10–20 раз меньше, чем у натурального мрамора. Например, если себестоимость балясины из натурального мрамора равна примерно 100 долларов, то себестоимость аналогичного изделия, изготовленного по технологии «мрамор из бетона», составляет всего 250 рублей, а в розницу оно продаётся в среднем за 500–1000 рублей.
Другой пример – марокканская плитка, стоимость которой составляет около 500 рублей за штуку размером 20 х 20 см. Такая же плитка, изготовленная по технологии «мрамор из бетона», продаётся примерно за две тысячи рублей за квадратный метр (80 рублей за штуку.) При этом если у натуральной плитки верхний износостойкий окрашенный слой имеет толщину 3–4 мм, то аналог от НПП «Систром» окрашена в массе и гораздо прочнее.
Российским предпринимателям компания предлагает технологию по специальным ценам, ниже экспортных. Стартовый комплект (без оборудования) включает технологическую карту, обучение и базовый комплект оригинальной оснастки и обойдётся всего в 300 тысяч рублей. Максимальный, включающий технологию, полностью укомплектованную производственную линию, комплект оснастки по выбору заказчика и обучение, стоит 650 тысяч рублей.
Как показывает практика (а за 28 лет оборудование приобрели и установили около 1500 компаний), при 50-процентной загрузке и работе в одну смену инвестиции окупятся не более чем за полгода. При этом использует технологию не только малый бизнес. Например, на одном из цементных заводов в Болгарии установили семь линий НПП «Систром», что позволило предприятию поставить на поток производство отделочных материалов с себестоимостью гораздо ниже средней.

Читать еще:  Залить двор бетоном своими руками

Научно-производственное предприятие «Систром» начиная c 1991 года успешно разрабатывает и поставляет на рынок новые технологии и оборудование, позволяющие с помощью добавки MasterGlenium 115 превращать обычный цемент и песок в облицовочные материалы нового поколения с поверхностной структурой и прочностью мрамора. Преимущества этого решения сделали его популярным практически на всех континентах. Оно запатентовано в России, Канаде, Чехии и Польше и поставляется более чем в 70 стран мира, от США до Австралии.

Основные характеристики литракона

Главное преимущество нового материала – его экологическая чистота и безопасность. Входящие в состав прозрачного бетона компоненты не содержат примесей, вредных для здоровья человека, и проходят предварительную экологическую экспертизу.

Литракон характеризуется повышенной прочностью. Одним из положительных качеств прозрачного бетона является его шумо и теплоизоляция, он доступен для изготовления своими руками.

Недостатки у литракона тоже имеются. Технология производства не позволяет осуществлять его изготовление непосредственно в опалубке на строительных площадках. Однако самый большой минус прозрачного бетона – это его цена. Именно из-за его дороговизны, литракон чаще используется не для строительства, а для дизайнерских решений, в виде вставок или отдельных элементов декора.

Классификация

Наиболее популярными являются комплексные добавки, которые придают бетонной смеси сразу несколько характеристик. Но есть и вещества, отвечающие за одно или два-три свойства.

В соответствии с ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия

1 Добавки, применяемые для модифицирования свойств смесей, бетонов и растворов, в зависимости от основного эффекта действия подразделяют на классы, приведенные в 4.1.1-4.1.4.

1.1 Добавки, регулирующие свойства бетонных и растворных смесей:

  1. пластифицирующие:
    1. суперпластифицирующие,
    2. пластифицирующие;
    3. водоредуцирующие:
  2. суперводоредуцирующие,
  3. водоредуцирующие;
    1. стабилизирующие;
    2. регулирующие сохраняемость подвижности;
    3. увеличивающие воздухо- (газо) содержание.

1.2 Добавки, регулирующие свойства бетонов и растворов:

  1. регулирующие кинетику твердения:
    1. ускорители,
    2. замедлители;
      1. повышающие прочность;
      2. снижающие проницаемость;
      3. повышающие защитные свойства по отношению к стальной арматуре;
      4. повышающие морозостойкость;
      5. повышающие коррозионную стойкость;
      6. расширяющие.

1.3 Добавки, придающие бетонам и растворам специальные свойства:

  1. противоморозные:
    1. для «холодного» бетона,
    2. для «теплого» бетона;
  2. гидрофобизирующие;
  3. фотокаталитические.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4 Минеральные добавки

1.4.1 Минеральные добавки в зависимости от характера взаимодействия с продуктами гидратации цемента подразделяют на типы;

  1. тип I — активные минеральные;
  2. тип II — инертные минеральные.

1.4.2 Активные минеральные добавки подразделяют на следующие группы:

  1. обладающие вяжущими свойствами;
  2. обладающие пуццолановой активностью;
  3. обладающие одновременно вяжущими свойствами и пуццолановой активностью.

2 Условное обозначение добавки должно содержать наименование добавки и класса, к которому она относится.

Стандартная классификация выделяет шесть основных групп добавок для бетона:

  1. суперпластификаторы. Повышают подвижность бетонной смеси, увеличивают ее прочность, снижают расход цемента;
  2. ускорители набора прочности. Уменьшают сроки отвердения бетона;
  3. регуляторы подвижности. Помогают сохранить бетонную смесь в жидком состоянии для перевозки или использования в жаркую погоду;
  4. добавки с противоморозным эффектом. Позволяют работать с бетоном при минусовых температурах (от -15°С до -25°С в зависимости от характеристики примешиваемого материала);
  5. модификаторы. Универсальные вещества, позволяющие изменить сразу несколько характеристик, в том числе, увеличивают класс прочности до B80, при применении цементов марки 500;
  6. улучшающие самоуплотняемость. Позволяют эффективно бетонировать тонкостенные конструкции или постройки, где используется много армирующих элементов.

Области применения

Высокопрочные композиты используются, как правило, в случаях, где есть нужда в снижении размеров и веса сооружения, а также требуется повышение коэффициента прочности конструкции. К этим случаям относятся:

  • постройка многоуровневых конструкций;
  • возведение мостов и иных транспортных сооружений;
  • строительство складов для хранения радиоактивного утильсырья;
  • заливка полов внутри масштабных промышленных сооружений;
  • постройка иных особых объектов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector