Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Структура бетонных работ. Бетонирование от А до Я

О нарушениях технологии бетонирования

В начале ноября с.г. специалист компании А-ЭКСПЕРТ Александр Старцев, проводя обследование строящегося индивидуального жилого дома во Всеволжском районе Ленобласти, в очередной раз выявил некоторые типичные, весьма распространенные нарушения технологии бетонных работ. Эти нарушения прямым образом влияют на эксплуатационные качества зданий и сооружений, ведут к сокращению срока их службы, а нередко и к разрушению под воздействием нагрузок и факторов окружающей среды.

Каковы же эти нарушения? Рассказывает сам Александр Старцев.

— Прежде всего, приступив к осмотру бетонных стен цокольного этажа, я обратил внимание на неоднородность их структуры и наличие многочисленных участков, отличающихся по своему внешнему виду от основного «тела» бетона. Бетон в этих участках выглядел как бы рыхлым и зернистым, что выделялось на фоне монолитного светло-серого цвета стен. Даже без применения приборов стало ясно, что после заливки бетонной смеси в опалубку рабочие не произвели важнейшую операцию – вибрирование смеси с помощью специального инструмента для придания ей необходимой однородности. А без такой однородности конструкция долго не прослужит: вездесущая влага будет проникать в зоны пониженной плотности и, под влиянием температурных воздействий, в частности, расширения воды при замерзании, разрушать их. В конечном итоге это окажет пагубное воздействие на прочность всей конструкции в целом.

В техническом заключении А-ЭКСПЕРТ, подготовленном по результатам обследования этого объекта, Александр сослался на действующие нормативы, прямо предписывающие такие действия, в частности, на СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции…», где говорится: «8.1.4 Укладку и уплотнение бетона следует выполнять таким образом, чтобы можно было гарантировать в конструкциях достаточную однородность и плотность бетона…».

Другим существенным нарушением технологии бетонирования на данном объекте было наличие на поверхности конструкции обнаженных участков арматуры. Это также недопустимо по тем же причинам, что описаны выше.

Но отдельно Александр выделил дефект, который сложно выявить, особенно неспециалисту, непосредственно в процессе работ, но избежать которого очень важно для строящегося сооружения. Он обратил внимание на наличие на поверхности бетонной стены участков, имеющих отклонения до 80 мм от вертикальной плоскости. Это связано с нарушением технологии установки опалубки. Недостаточно прочно закрепленная и зафиксированная опалубка, испытывая огромные нагрузки от залитой в нее затвердевающих бетонных масс, может значительно деформироваться. Ее распирает, панели или доски опалубки отклоняются от вертикали. Результат – кривые стены здания, выпученные поверхности фундамента. Это – серьезное нарушение уже упоминавшегося норматива СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции…»: «Опалубку и ее крепления следует проектировать и изготавливать таким образом, чтобы они могли воспринять нагрузки, возникающие в процессе производства работ, позволяли конструкциям свободно деформироваться и обеспечивали соблюдение допусков в пределах, установленных для данной конструкции или сооружения.

Опалубка и крепления должны соответствовать принятым способам укладки и уплотнения бетонной смеси, условиям преднапряжения, твердения бетона и тепловой обработки».

Внимание

Деньги за экспертизу Вам возместит проигравшая сторона.
Побеждайте с А-эксперт!

Для оперативного обращения в «А-эксперт» звоните:

  • Москва
    +7 (495) 230-10-97
  • Санкт-Петербург
    +7 (812) 242-84-07

Бетонирование монолитных конструкций в опалубке в зимних условиях

Заливка монолитных конструкций бетоном при среднесуточной температуре окружающей среды ниже +5 °C и минимальной – 0 °C должна выполняться при создании оптимальных условий для его твердения. Для сохранения тепла в бетоне после его укладки утепляется опалубка перекрытий, возводятся ограждения для ее защиты от ветра, а неопалубленные поверхности монолитных конструкций накрывают тепло- и гидроизоляционными материалами. Кроме этого, используют различные методики для ускорения процесса твердения бетона путем нагрева поверхности опалубки или непосредственно раствора, а также с помощью специальных химических добавок.

Зачем необходимо нагревать бетон в зимнее время

При минимальных плюсовых температурах процесс твердения бетона существенно замедляется. А при минусовых показателях температуры окружающего воздуха свободная вода, которая не вступила в реакцию с цементной смесью, вообще замерзает. И обычная опалубка стен, опалубка перекрытий или опалубка колонн не сможет предотвратить этот процесс, если бетон еще не набрал нужной марочной прочности. При нормальных условиях (+15 °C и влажная среда) для этого необходимо 28 дней.

Превращаясь в лед, вода увеличивается в объеме и разрушает структуру еще недостаточно застывшей смеси. Весной или во время оттепели бетон «разморозится» и процесс его твердения снова продолжится. Но изменения в его структуре останутся, и они будут негативно сказываться на прочностных характеристиках монолитных конструкций. Они могут ухудшиться почти на 30%, что обязательно отразится на долговечности и надежности сооружений.

Способы обогрева бетонной смеси при возведении монолитных конструкций

Чтобы качество зимнего бетонирования было высоким, используют различные способы создания оптимальных температурных условий для застывания бетонной смеси. К ним относятся безобогревные технологии (при температуре до -15 °C): термос (утепление опалубки и укладка бетона, разогретого до 50 – 70 градусов), применение ускорителей твердения бетона, а также пластифицирующих и противоморозных комплексных добавок. Набор достаточной прочности в этом случае достигается за счет внутренних запасов тепла в бетоне.

Однако наиболее эффективными являются способы обработки бетонной смеси путем подачи к ней тепла извне после укладки и уплотнения:

  • устройство греющей опалубки;
  • инфракрасный обогрев;
  • индукционный нагрев;
  • использование нагревательных проводов типа ПНСВ.

Применение таких способов нагрева плюс аренда опалубки стен, перекрытий и колонн дает возможность выполнять монолитные работы без проблем и потери качества даже в сорокаградусный мороз.

Обогрев бетона с помощью провода ПНСВ

Контактный способ нагрева бетонной смеси является сегодня одним из самых популярных и доступных. Он основан на способности специальных марок проводов, заложенных в бетонную смесь и разогреваемых с помощью электрического тока, передавать или распространять тепло в окружающую среду. Самая высокая эффективность обогрева достигается при использовании проводов марки ПНСВ со стальными однопроволочными оцинкованными жилами круглого сечения 1,2 – 3,0 мм, которые покрыты слоем изоляции из полиэтилена или ПВХ пластиката.

Провода должны размещаться в самом бетоне и не выступать из него, а также не прикасаться к деталям опалубки. На нагревательные элементы подается низкое напряжение, но при большой силе тока. Их электропитание осуществляется через понижающие трансформаторные подстанции. Это дает возможность регулировать напряжение и, соответственно, изменять тепловую мощность, которую выделяют провода, в зависимости от температуры окружающей среды.

Количество нагревательных элементов и шаг укладки рассчитывается заранее и зависит от объема и марки бетона, а также марки самого провода. Например, для прогрева 1 м³ бетонной смеси потребуется примерно 60 метров кабеля ПСНВ-1,2. Такой способ прогрева может применяться при температуре воздуха от -25 °C до -50 °C. Максимальная температура нагрева кабеля не должна превышать +80 °C.

Читать еще:  Транспортер для бетона или т. п. строительных материалов

При осуществлении строительных работ в зимнее время организация прогрева бетонной смеси с применением проводов ПНСВ и аренда опалубки перекрытий, стен и колонн в компании «Гражданстрой» обеспечит получение отличного результата. Это будет грамотным решением задачи возведения монолитных конструкций и оптимизации расходов!

Структура бетонных работ. Бетонирование от А до Я

Департамент государственного жилищного и строительного надзора Свердловской области доводит до сведения всех лиц, участвующих в строительстве. В связи с наступлением летнего сезона, наступает необходимость ухода за бетонными конструкциями в летний период.

При производстве бетонных работ при температуре воздуха выше 25 °С и относительной влажности менее 50% рекомендуется применять быстротвердеющие цементы по ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108 . Для бетонов класса В22,5 и выше допускается применять нормально твердеющие цементы.

Для того, чтобы сохранить износостойкие свойства бетона и чтобы бетон после твердения имел проектные прочностные характеристики, после укладки в опалубку за ним нужен определенный уход.

Обычно указания и рекомендации предоставляет завод-изготовитель, а также специалисты компании, проводившие заливку, разрабатывая в соответствии с п. 5.4.2 СП 70.133330.2012 проекты производства работ (далее ППР). В ППР необходимо указывать все необходимые мероприятия и процессы по уходу за бетоном в летний период. Зачастую разработчики технологических карт и ППР пренебрегают указаниями и детализацией данных процессов. В результате исполнитель работ не выполняет даже минимум требований по уходу за бетоном предусмотренные п. 5.12.3 СП 70.13330.2012. Вследствие чего, значительно ухудшаются прочностные характеристики, выполненные конструкций и узлов их сопряжения.

Также необходимо обеспечить усадку залитой бетоном поверхности, что достигается в процессе укладки бетонной смеси. Несмотря на высокую прочность и износостойкость материала, в нём могут происходить разрушительные процессы, обусловленные перепадом температур и повышением влажности. Именно поэтому в тёплое время года нужно прибегнуть к комплексу мер по защите бетонных покрытий.

В целом правила ухода за бетоном достаточно простые в исполнении и данные процессы должны быть неразрывно связаны с процессом укладки.

Один из примеров ухода за бетоном заключается в следующем: бетонные поверхности, находящиеся под влиянием ветра или палящего солнца, нужно накрыть брезентом или другим плотным материалом, препятствующим испарению влаги из состава. После снятия опалубки с конструкции можно нанести на бетонное покрытие слой песка или опила, периодически поливая их водой, тем самым обеспечивая температурно – влажностный режим. Определённый уровень влажности должен сохраняться до тех пор, пока материал не наберёт чуть более 70 % от своей прочности.

Также нельзя забывать, что движение людей по забетонированным конструкциям и установка опалубки вышележащих конструкций в соответствии с требованиями п. 5.4.3 СП 70.13330.2012 допускаются после достижения бетоном прочности не менее 2,5 МПа. Несоблюдение данного требования может привести к получению низкокачественного, дефектного и непригодного бетона, а иногда к разрушению конструкции, ведь дефекты и нарушение данного положения СП 70.13330.2012 приводят к нарушению защитного слоя бетона в конструкциях, а нарушение защитного слоя бетона затрагивает его основные функции: по защите арматуры от воздействия агрессивных сред; по защите от огня и надежной анкеровке арматуры, обеспечивая ее совместную работу с бетоном.

Таким образом, нарушение температурно-влажностного режима ведет к образованию микротрещин, необратимому ухудшению структуры бетона и снижению его прочностных и эксплуатационных характеристик.

Структура бетонных работ. Бетонирование от А до Я

Понижение уличных температур – не повод отказываться от бетонных работ. При соблюдении определенных условий можно произвести качественное бетонирование, не теряя драгоценные месяцы в ожидании тепла.

Воздействие низких температур на твердение бетона

Основным процессом формирования бетонной структуры является гидратация (твердение) цемента. Чем выше температура окружающей среды, тем быстрее происходит набор прочности. Соответственно, низкая температура (+5 о С и ниже) тормозит процесс твердения цемента. Если в нормальных условиях бетон набирает 70% прочности меньше чем за неделю, то при средней ночной температуре около 0 о С бетон достигнет этой прочности через 3-4 недели.

При отрицательных температурах вода, не успевшая вступить в химическую реакцию с цементом, переходит в состояние льда. Соединение с цементом уже не происходит, и в результате бетон не твердеет. При последующем оттаивании замерзшая вода вновь превращается в жидкость, и процесс гидратации цемента возобновляется, однако разрушенные структурные связи в бетоне полностью не восстанавливаются.

Описанные процессы не представляют опасности, если обеспечить бетону набор хотя бы критической прочности. Критической называется прочность, при которой уже не страшны дальнейшее замораживание бетона, разопалубка и частичная нагрузка на конструкцию. В зависимости от марки и типа конструкции, критическая прочность достигает 30-70% (чем ниже марка, тем выше ее критическая прочность).

Если конструкция армирована, после укладки бетона вокруг арматуры образуются ледяные пленки, которые благодаря притоку воды из менее охлажденных зон бетона увеличиваются в объеме. Нарушается структура бетона: цементное тесто (смесь цемента с водой) отделяется от заполнителей (песок, гравий). Все эти процессы снижают сцепление бетона с арматурой, уменьшают его плотность, а значит и долговечность. Этого не произойдет, если арматура будет должным подготовлена к бетонированию.

Правила зимнего бетонирования необходимо применять, когда среднесуточная температура наружного воздуха снижается до +5°С, а в течение суток имеет место падение температуры ниже 0°С. Бетонирование конструкций при температуре наружного воздуха ниже -10 0 С следует проводить с учетом СП 70.333.2012 Несущие и ограждающие конструкции (п5.11.4 — 5.11.15).

Принципы зимнего бетонирования

При бетонировании в зимних условиях необходимо создать и поддерживать такие температурно-влажностные условия, при которых бетон приобретает критическую или заданную прочность в минимальные сроки.

Существует три основных способа создать для бетона благоприятный «климат»:

  1. Противоморозные химические добавки (присадки)

Применение противоморозных добавок и пластификаторов понижает температуру замерзания воды и ее количество в смеси; это дает возможность цементу начать процесс твердения. Добавки обеспечивают минимальную температуру твердения от -5 до -25°С. Однако в большинстве своем они предназначены лишь для транспортировки и укладки бетонной смеси и не освобождают от необходимости ухаживать за бетоном после укладки.

  1. Нагрев основы для укладываемого бетона и сохранение тепла после укладки

Основание, на которое укладывают бетонную смесь, опалубку и арматуру очищают от снега и наледи, отогревают до положительных температур и предохраняют от замерзания, пока уложенный бетон не наберет требуемую прочность.

Бетон сам выделяет тепло при твердении в результате химических реакций. Чтобы сохранить это тепло, свежеуложенный бетон укрывают пленкой и сверху засыпают опилками.

  1. Прогревание опалубки до момента набора необходимой прочности

Метод «термоса»: имеющая положительную температуру (обычно в пределах 15. 30°С) бетонная смесь укладывается в утепленную опалубку. Бетон набирает заданную прочность за счет начального теплосодержания и тепловыделения цемента.

Читать еще:  Как выбрать бетон для строительства дома по виду заполнителя

«Горячий термос»: суть метода заключается в кратковременном разогреве бетонной смеси до температуры 60. 80°С, уплотнении в горячем состоянии и термосном выдерживании или с дополнительным обогревом. В условиях строительной площадки разогрев бетонной смеси осуществляют электрическим током.

Контактный (кондуктивный) нагрев: при данном методе применяют преимущественно термоактивные (греющие) опалубки и термоактивные гибкие покрытия (ТАГП). Греющая опалубка имеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой расположены электрические нагревательные элементы.

Существует ряд других способов прогрева опалубки, например, инфракрасный и индукционный, но они редко применяются в частном строительстве ввиду своей сложности.

По любым вопросам, связанным с зимним бетонированием, Вас готова проконсультировать технолог компании «Бетонофф» Анна Родионова,
тел. 8-983-410-02-88.

Бетонирование при отрицательных температурах

Бетонирование — это неотъемлемая часть строительства объектов любого назначения. В классическом выполнении процесс должен осуществляться при температуре не менее 5 градусов тепла. Чтобы успешно выполнить поставленные задачи с наступлением холодов, используются особые технологии.

Влияние отрицательной температуры на качество бетона

Негативные факторы, которые снижают качество бетона, выглядят следующим образом:

  1. Вода является неотъемлемым компонентом в готовой бетонной смеси. После того, как она замерзает под воздействием мороза, цемент перестает выполнять функцию связующего вещества;
  2. Как только вода переходит в твердое состояние, она увеличивает свой объем на 10%, что образует внутреннее давление в бетонном строении. Если за требуемое время смесь не превратилась в прочное вещество, внутреннее давление разрушает структуру и образует сколы или трещины;
  3. Ситуация становится критичной, когда в бетоне применяется стальной каркас в качестве армирования. Дело в том, что сталь обладает свойством теплопроводности, поэтому промерзание начинает свою активность в участках соприкосновения бетонной смеси с каркасом. Увеличивая свой объем, влага начинает создавать пространство для воды из остальных слоев. Как результат, вокруг прутов возникают ледяные карманы, которые ухудшают монолитность всего бетона. После того, как раствор полностью застынет, характеристики прочности не будут соответствовать оптимальным показателям.

Негативные последствия для бетона под воздействием мороза не будут воплощены в жизнь, если к тому времени смесь успеет схватиться. В практике этот момент называют «порогом критической прочности», который зависит от марки применяемой смеси.

Способы зимнего бетонирования

Во время бетонных работ на всех этапах строительства необходимо позаботиться о создании таких условий, которые не будут допускать замерзание смеси.

Специалисты выделяют несколько методов создания оптимальной температуры для быстрого застывания бетона:

  • Доведение смеси до необходимой температуры. Несмотря на минусовую температуру, раствор нагревается для повышения уровня критичной прочности, что позволяет избежать неприятных последствий;
  • Разогрев конструкции изнутри. Подобный способ регламентирует укладку элементов обогрева (кабелей) внутрь опалубки, которые после заливки смеси будут обеспечивать оптимальный температурный режим;
  • Обогрев снаружи. Этот метод предусматривает повышение температурного режима на отдельном участке заливки. С целью обеспечения тепла применяются разборные конструкции («тепляки») и мощные тепловые пушки;
  • Опалубка с теплоизолирующим действием. В случае, если температура воздуха не снизилась ниже -5 градусов, проблему можно решить с помощью установки утепленной опалубки герметичного типа. Она обеспечивает оптимальный температурный режим внутри конструкции для успешного застывания раствора.

Применяя эти методы, есть вероятность увеличить порог критической прочности, а также избежать неприятных последствий во время бетонирования при отрицательной температуре.

Также нужно сказать о том, что аренда бетононасоса в зимнее время имеет ряд особенностей, таких как:

  • Температура окружающей среды не должна быть ниже — 10 градусов.
  • На строительном объекте в обязательном порядке должна присутствовать теплая вода для промывки системы бетононасоса и его труб после работы.

Применение противоморозных компонентов

Самый эффективный и недорогой способ бетонирования при отрицательных температурах — применение специальных добавок. Обычно, они используются в совокупности с одним из приведенных выше методов.

Противоморозные модификаторы делятся на два типа:

  1. Сокращающие степень кристаллизации воды. Они представляют собой компоненты, которые обеспечивают оптимальный уровень полимеризации раствора при отрицательных температурах;
  2. Катализаторы застывания. С их помощью время, которое необходимо для скрепления бетона, значительно сокращается.

Процентная часть специальных добавок находится в диапазоне 2-10% от доли цемента. Противоморозные модификаторы обеспечивают качественное осуществление бетонных работ при сильных морозах — 25 градусов ниже нуля. Однако рекомендуется применять добавки в менее критических условиях.

Список популярных модификаторов выглядит следующим образом:

  • Углекислый калий — Поташ. Распространенная добавка, которая устраняет ржавление металлических прутьев. Полимеризация смеси после добавления модификатора не прекращается в критических температурных режимах (-25 градусов). Соляные растворы полностью отсутствуют на поверхности готового бетона. Однако существует и негативная особенность — быстрое время застывания раствора, поэтому рекомендуется использовать готовую смесь в течение 50-ти минут;
  • Нитрит натрия. С помощью этого модификатора осуществление бетонных работ возможно при температуре -19 градусов. Средство обладает устойчивостью к коррозии и ускоряет процесс застывания. Готовый бетон может обладать небольшим количеством солевых разводов;
  • Хлорид кальция. Дает возможность застывать раствору при -20 градусах, ускоряя схватывание смеси. Как и предыдущая добавка, может оставлять небольшое количество высолов.

Полезные советы при зимнем бетонировании

Для того чтобы обеспечить качественное схватывание бетона и избежать негативных последствий, во время бетонирования при отрицательных температурах рекомендуется придерживаться следующих правил:

  1. Тщательная подготовка опалубки. Из нее необходимо убрать все лишнее в качестве снега и воды, а также разогреть прутья до оптимальной температуры. Прийти на помощь могут тепловые пушки;
  2. Плиточный фундамент. В этом случае невозможно поддерживать нормальную температуру для бетонирования, поэтому осуществлять работу необходимо только при небольших морозах;
  3. Ленточный фундамент. Комфортный вариант для зимнего бетонирования, который позволяет осуществлять работу поэтапно (создавать оптимальный температурный режим на отдельных участках с помощью приведенных способов);
  4. Непрерывность работы. Бетонирование необходимо выполнять быстро, чтобы заливка следующей части конструкции осуществлялась до застывания предыдущей;
  5. Комбинирование способов. Эффективный результат можно получить в случае использования сразу нескольких описанных методов.

Несмотря на эффективность приведенных способов, модификаторов и рекомендаций, выполнять бетонирование всегда быстрее, дешевле и надежней при оптимальных температурных режимах.

Структура бетонных работ. Бетонирование от А до Я

Эффективность работы конструкций при эксплуатации определяется созданием и получением материалов не только с более высокой прочностью, но и с меньшей хрупкостью, то есть с белее высоким сопротивлением развития и распространения трещин.

Прочностные и деформативные свойства высокопрочного бетона зависят от совместной работы двух принципиальных компонентов — цементного камня и заполнителя, а также их взаимодействия, что дает возможность управлять свойствами путем отбора соответствующей породы щебня. В качестве заполнителя применяли отходы после отсева щебня ДСУ Кияшалтырского месторождения, крупные фракции которого применяются для отсыпки железнодорожных путей. Отсевы — фракции менее 25 мм накоплены в значительных количествах на территории месторождения. Определялась дробимость кияшалтырского щебня в цилиндре, потеря массы составила 4 %, что соответствует марке по дробимости 1400.

Читать еще:  Условия зимнего бетонирования. Критическая прочность бетона.

Результаты рентгенофазового испытания заполнителя Кияшалтырского месторождения приведены на рис. 1. Установлено, что исследуемые пробы представлены в основном диопсидом, с твёрдостью по шкале Мооса — 5,5-6, плотностью — 3000-3200 кг/м 3 .

Помимо диопсида (пики 4,46; 2,98; 2,89; 2,56;2,52; 2.30; 2,15; 2,129; 2,034; 2,01; 1,83; 1,74;1,61; 1,52) порода содержит свободный кварц (пик 3,36), каолинит (пик 7.153) и полевой шпат (пики 4.04; 3,74).

Рисунок 1. Рентгенофазовый анализ заполнителя Кияшалтырского месторождения

Полученная первоначальная структура бетона постепенно уплотняется за счет новообразований цемента в процессе его гидратации и соответственно возрастает прочность бетона. Однако если первоначальная структура имеет много дефектов и недостатков, то никаким последующим твердением их невозможно исправить. Поэтому для высокопрочных бетонов необходимо, чтобы она была достаточно плотной, тонкозернистой с максимальным насыщением твердой фазой и отсутствием заметных дефектов.

Данная проблема решается в нескольких направлениях:

  • однородность размещения структурных элементов в объеме материала;
  • объемным соотношением основных структурных элементов в материале (зерен заполнителя и наполнителя, цементирующего вещества, пор);
  • размером и распределением по размерам структурных элементов (зерен заполнителя, микронаполнителя, микро и макропор);
  • получение низкой пористости и высокой плотности бетона;
  • обеспечение быстрых темпов набора ранней прочности и высокой нормативной прочности бетона.

Существуют несколько основных принципов и условий ускорения структурообразования и, как следствие, ускорения твердения цементных композиций. Один из которых — обеспечение высокой степени пересыщения раствора продуктами растворения клинкерных минералов по отношению к кристаллизующимся из него кристаллогидратам и поддержание этого высокого пересыщения на весь период гидратации цемента по кристаллизационному механизму, до образования вокруг цементных зерен экранирующих оболочек.

Данные требования достигаются следующими методами: использование высокопрочных портландцементов (при разработке составов высокопрочных монолитных бетонов использовался красноярский портландцемент ПЦ 500 Д0, более высоких марок Красноярским цементным заводом не выпускается), снижение В/Ц за счет применения водоредуцирующих добавок, применение добавок крентов и др.

Наиболее эффективно для этих целей применение в высокопрочных бетонах не отдельных модификаторов, а специально подобранных комплексов в зависимости от назначения бетона и предъявляемых к нему требований. Обязательным компонентом комплексов обычно является суперпластификатор, который должен хорошо сочетаться с наполнителем более высокой дисперсности, чем у цемента; для обеспечения высокой реакционной способности с продуктами гидратации цемента и создания центров кристаллизации вводятся наноэлементы, улучшающие межфазовое взаимодействие, и упрочняющие контактную зону; модификаторы, управляющие структурообразованием, в частности, кинетикой схватывания и твердения, расширяющие и волокнистые добавки, и др. Состав комплекса должен соответствовать выбранной технологии и заданным свойствам бетона.

Для монолитного бетона строение молекулы суперпластификатора должно обеспечить замедление схватывания и ускорение набора прочности после укладки. В результате после первоначального замедления гидратации и образования коагуляционной структуры наступает ускорение твердения бетона.

Большие возможности управления структурообразованием бетона открывает применение пластификаторов на основе поликарбоксилатов, для чего в работе использовался суперпластификатор (СП) МС-PowerFlow 1124.

Поликарбоксилаты обеспечивают весьма высокую сохраняемость бетонной смеси, что также делает их весьма привлекательными для монолитного строительства и при продолжительном транспортировании бетонной смеси.

Уменьшение водопотребности бетонной смеси и В/Ц определяется электрическими зарядами и вращающимися боковыми цепями молекулы поликарбоксилатного СП; сохраняемость, связанная со скоростью адсорбции полимеров на частицах цемента, — функциональными мономерами, а развитие ранней прочности бетона — формой (конфигурацией) полимерной молекулы в целом, которая имеет главную цепочку с отрицательными зарядами, адсорбирующуюся к цементной частице, и незаряженные побочные цепочки.

Другой особенностью проектирования состава высокопрочного монолитного бетона с поликарбоксилатами является необходимость увеличения доли песка в смеси заполнителей. Установлено, что поликарбоксилаты эффективны в запесчаненном бетоне, что также является положительным фактором, поскольку для перекачивания насосами бетонная смесь проектировалась с повышенным содержанием песка (табл. 1).

Известно, что зона контакта между заполнителем и цементным камнем — слабый элемент структуры бетона. Однако введение в бетон микрокремнезема и наночастиц уплотняет зону контакта и повышает прочность. В работе использовался Новокузнецкий гранулированный микрокремнезем (МК) из ультрадисперсного порошка МК со средней удельной поверхностью около 20 м 2 /г. Структура цементного камня с добавкой МК и без нее приведена на рис. 3.

Особенно эффективно действие микрокремнезема в комплексе с суперпластификаторами. При гидратации цемента в присутствии подобных комплексных модификаторов образуются коллоидные частицы наноразмеров и гелеподобные тонкие слои на поверхности цементных зерен. Сохранение подобных структур в затвердевшем бетоне способствует повышению его качества.

Рисунок 3. Структура цементного камня с увеличением в 100 раз: а — цементный камень в возрасте 28 сут; б — цементный камень с добавкой МК (10%) в возрасте 28 сут

В цементном камне без добавок структура достаточно рыхлая, с большим количеством контракционных пор размерами до 0,05 мм, цементный камень с МК более плотный, поры значительно мельче, соответственно более высокая морозостойкость (300 циклов без признаков разрушения, испытания продолжаются).

При увеличении тех же образцов в 1000 раз (рис. 4) наблюдается большое количество микропор между образованиями. Сами новообразования представлены в основном крупными высокоосновными гидросиликатами (размеры которых составляют 10-15 мкм) и крупными пластинками эттрингита.

Рисунок 4. Структура цементного камня с увеличением в 1000 раз: а — цементный камень с добавкой МК (10 %) в возрасте 28 сут; б — цементный камень в возрасте 28 сут

В цементном камне с добавкой МК структура представлена в основном низкоосновными гидросиликатами кальция (размеры частиц около 0,1 мкм). Наблюдаются в том числе и непрореагировавшие зерна МК, способные вступить в реакцию с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция, таким образом, рост прочности бетона продолжится.

В составе комплексных модификаторов также исследовался продукт нидерландской компании «PowerСem technologies» — добавка ConcreCem, содержащая в своем составе щелочноземельные металлы и синтетические цеолиты, дополненные активатором. Являясь хорошей добавкой-затравкой, ConcreCem образует кристаллическую структуру, которая способна частично закупоривать капиллярные поры. Также благодаря ее волокнистой структуре предотвращается процесс образования микротрещин (рис. 5).

Рисунок 5. Гидратирующая цементная система с добавкой Concrecem в возрасте 5 часов с увеличением в 250 и 1000 раз

Наличие микроармирующих образований (диаметр армирующего волокна 1-5 мкм) упрочняет систему, в дополнение к процессам «склеивания», происходящим при гидратации цементна, дополнительно проявляется механизм «сплетения», армирования на микроуровне.

Исследовалось влияние увеличения доли песка в составе бетона (табл. 1) с использованием комплексной добавки, включающей в себя пластификатор МС-PowerFlow 1124, а также изменение количества вяжущего (табл. 2).

Таблица 1. Влияние увеличения расхода мелкого заполнителя на прочность бетонных образцов

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector