Самоуплотняющийся бетон: характеристики, технология

• 1 Определение
• 2 Преимущества
• 3 Недостатки
• 4 Свойства
• 5 Состав
• 6 Применение и особенности укладки
• 7 Диагностика
• 8 Заключение

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

Среда применения

Монолитный железобетон используют в индивидуальном и крупном строительстве, для выполнения самых разных задач – с применением данной технологии строят коттеджи, частные одноэтажные дома, здания с большим количеством этажей, многие другие сооружения. Перед сооружением фундамента, перекрытий, стен обязательно проводят все расчеты, определяют предполагаемые нагрузки, верно выбирают стальную .

Что сооружают по технологии монолитного железобетона:

• Ленточный фундамент – обычно укладывают под стены и колонны.
• Монолитная плита под основанием всего строения – самый простой вариант. Возможны модификации с использованием коробчатых и ребристых плит.
• Свайный фундамент – актуальный выбор для слабых грунтов.
• Несущие внутренние и наружные конструкции.
• Колонны разной формы сечения, использующиеся в качестве вертикальных опор со стенами или вместо них.
• Производство ребристых, пустотных или сплошных плит монолита для перекрытий с балками.
• Разнотипные лестничные марши – могут выполняться винтовыми, прямыми, комбинированными.
• Широкое разнообразие декоративных архитектурных элементов – благодаря хорошей пластичности бетона можно проектировать разные колонны, фронтоны, арки.
• Туннели – для метро, проложенные под проезжими частями, сложными мостами.
• Мосты – монолитный железобетон идеален в строительстве таких объектов.
• Площадки, которые будут выдерживать серьезные нагрузки – испытательные полигоны, аэродромы и другие.

Преимущества

Укладка защитного слоя самоуплотняющегося бетона.
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

Процесс заливки бетонных конструкций

Монолитный и сборный железобетон выполняются в точном соответствии с технологией

Обязательно нужно уделить внимание каждому из этапов создания конструкции, чтобы добиться нужных параметров и свойств

Возведение опалубки

Создание монолитной железобетонной конструкции начинается с монтажа опалубки, которая не позволит растечься жидкому раствору и будет опорой бетону на всех этапах застывания.

Какие бывают виды опалубки:

• Щитовая разборная – включает несколько отдельных блоков для жесткости, может изготавливаться самостоятельно на объекте.
• Блочная – используется для единой заливки не одной, а сразу нескольких стен без перекрытий с несущей конструкцией.
• Пневматическая – с прочной оболочкой, пропускает воздух, ее делают для сложных полостей маленьких объемов.
• Объемно-переставная – для монтажа монолитных перекрытий, стен в многоэтажках, сооружается с привлечением крана.
• Скользящая – используется для создания многоэтажек, устанавливается по периметру, в процессе застывания монолита на разных уровнях постепенно поднимается вверх домкратами.
• Несъемная – для выполнения декоративной отделки.
• Туннельная – для заливки раствором двух стен с перекрытием.

Создание опалубки при возведении конструкции – один из самых простых этапов строительства

Важно правильно укрепить щиты, проверять ровность строительным уровнем, выбирать достаточно жесткие и надежные материалы, чтобы конструкция не деформировалась под воздействием веса раствора.

Приготовление раствора

После монтажа опалубки готовят раствор, который для заливки монолитного железобетона должен включать такие компоненты: часть цемента марки минимум М350, 2 части просеянного мелкого песка, 3 части наполнителя (щебень, гравий), вода в достаточном количестве для получения раствора нужной консистенции. Сначала смешивают все сухие субстанции, только после тщательного перемешивания по чуть-чуть добавляют воду.

Для улучшения характеристик раствора в него добавляют моющие средства (чайная ложка средства против жира на ведро жидкого бетона увеличит прочность, уменьшит усадку), клей ПВА (200 миллилитров на ведро для улучшения текучести и повышения адгезии материалов), жидкое стекло (для повышения термостойкости и ускорения схватывания на начальных этапах заливки).

Цементный раствор можно готовить в бетономешалке самостоятельно или заказывать нужный объем и организовывать его непрерывную подачу к объекту.

Армировка и заливка

Армировочный каркас монолитного железобетона создается из стальных ребристых прутьев разного диаметра. В формировании крупных элементов применяют стержни сечением 15-25 миллиметров, для обычных стен берут сечением до 10 миллиметров. Каркас связывают вязальной проволокой, опускают в опалубку. Арматура должна стоять на специальных фиксаторах на высоте минимум 30-50 миллиметров от поверхности бетона.

После того, как армирование завершено, заливают бетон: постепенно заполняют опалубку, подавая из желоба жидкий бетон. Небольшие объекты заливают за один раз, крупные делят на захватки (по горизонтали) и ярусы (по вертикали). Первым делом заполняют захватки одного яруса, потом последовательно заливают железобетонную конструкцию дальше.

После завершения заливки раствор уплотняется вибрационным инструментом. Сушат бетон, накрыв пленкой, чтобы вода не испарялась быстро и бетон был прочным. Первые дни желательно его периодически брызгать водой для исключения трещин.

Свойства

Самоуплотняющийся бетон имеет следующие 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

Производство и транспортировка

Завод по производству бетона

Приготовление самоуплотняющихся смесей требует наличия высококвалифицированного персонала и специализированного оборудования, что не позволяет осуществлять его производство на строительной площадке своими руками. В этом можно убедиться, прочитав представленные ниже рекомендации и требования, предъявляемые к производителям данного материала.

Транспортировка бетона

Инструкция и технологические требования, применяемые при производстве и транспортировке товарных самоуплотняющихся смесей:

1. Предельная точность дозирования материалов перед подачей в смесительную установку.
2. Сушка и контроль влажности мелких и крупных заполнителей.
3. Использование дополнительной воды только в соответствии с техническими условиями, предусмотренными для данной марки бетона.
4. Полная выгрузка барабана смесительной установки или емкости автобетоносмесителя, с последующей тщательной промывкой резервуаров.
5. Строго соблюдать правила транспортировки. Учитывать погодные условия, температуру воздуха — все это может нарушить состояние и проектный состав транспортируемого бетона.
6. Если технологической инструкцией предусмотрено, или возникла необходимость, дополнительного добавления разжижающих присадок на строительной площадке, необходимо строго придерживаться рекомендаций производителя бетона, чтобы не нарушить проектных показателей вязкости и растекаемости.
7. Транспортировка бетона на строительную площадку должна осуществляться только сертифицированным автотранспортом, прошедшим приемочные испытания.

Сертифицированный транспорт

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

КАК тестировать СУБ?

Для проверки пластичных свойств СУБ есть несколько процедур. Тест на растекаемость, с использованием обычного конуса, является самым популярным «полевым» тестом, зафиксированном ASTM (Американским Обществом Тестирования и Материалов). Конус наполняется бетоном без уплотнения, поднимается, и измеряется расплыв. Расплыв может составлять от 45 до 81 см. Сопротивление расслаиванию может быть проверено с помощью индекса визуальной сохраняемости (VSI). Это измерение проводится на базе, наблюдается ли вода на верхнем слое или скученность в центре. Значения индекса изменяются от 0 для высокосохраняемого состояния до 3 для неприемлемой сохраняемости.

Вязкость смеси может быть измерена при тестировании растекаемости с помощью конуса. Для этого нужно измерить время, которое требуется смеси для растекания на 50 см с момента поднятия конуса. Это называется измерением Т50 и обычно имеет значение от 2 до 10 секунд (правда, не понятно, какое значение у самоуплотняющейся смеси со вполне допустимым значением расплыва от 45 до 50 см — прим. перев.). Более высокое значение Т50 означает более вязкую смесь, более подходящую для объектов с усиленным армированием и глубоких котлованов. Меньшие значениеТ50 подходят для случаев, когда требуется растекание смеси на большое расстояние по горизонтали без препятствий.

Для предварительной оценки смеси используются тесты U-box и L-box, когда бетон заливается в одну часть коробки, а затем открывается перегородка, и измеряется способность бетона заполнить вторую часть коробки, содержащую арматуру. Вариантом теста с конусом является J-ring, когда вокруг конуса размещают армированную структуру, и с поднятием конуса измеряется способность СУБ растекаться без расслоения. Все эти тесты измеряют способность СУБ преодолевать густое армирование. Другой стандартный тест — это колонный тест, в котором измеряется содержание крупного заполнителя на разной высоте залитой колонны как показатель сохраняемости (сопротивления расслоению).

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

Характеристики

У данного вида материала есть пять показателей, по которым он классифицируется на группы: способность расслаивания, укладываемость, вязкость обычная и при протекании раствора через воронку, и также сопротивление.

1. Классы с PA1 по PA2 – по сопротивляемости, в особенности при прохождении арматур;
2. Классы с SF1 по SF3 — по укладываемости или расплыву конуса;
3. Классы с VS1 по VS2 — по растеканию бетонного конуса по круглой площади 50 см в ширину, исходя из времени высчитывается вязкость;
4. Классы с VF1 по VF2 — по степени вязкости, высчитанной при пропускании через воронку;
5. С SR1 по SR2 — при помощи сит измеряется толщина расслаивания, по которой проводится данная классификация.

Бетоны с маркировкой S называются высокоподвижными и, согласно ГОСТ 26633-2012, применяются при сложном или вертикальном строительстве, а также в армированных конструкциях. Смеси с F-маркировкой называются вязкими и заливаются там, где не требуется высокая прочность или отделка.

По своим свойствами самоуплотняющиеся материалы ничем не уступают обычной бетонной смеси, например, их эластичность составляет от 30 до 36 ГПА, усадка – до 800, процент воздуха в затвердевшем бетоне достигает 4-6, на объём воды приходится одна четверть. С временем устойчивость бетона к сжатию увеличивается: если после четырех недель эксплуатации она составляет от 40 до 80 МПа, то через три месяца достигнет 55-110 МПа.

Всё это – общие характеристики СУБ, однако у каждой смеси в зависимости от сферы её применения имеются собственные свойства. Во время заказа бетона стоит оговаривать и уточнять растекаемость, вязкость, индекс расслаивания – пропорции, заданные производителями, как правило, поставщикам известны. ACI 237 занимается подготовкой памятки о показателях расплыва в зависимости от типа строительства. Те, кто в первый раз работают с самоуплотняющимися смесями, могут ориентироваться в показателях на обычный бетон, поскольку они схожи.

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.

Вернуться к оглавлению

Брусчатка и тротуарная плитка

На основании результатов исследований, проведенных в Японии, с 1988 года определены основные положения в технологии бетонирования с использованием самоуплотняющегося бетона (СУБ). Завершена разработка технологии самоуплотняющегося бетона, использование которого с 2003 года регламентируется директивой по железобетону. В этой директиве СУБ определяется как «бетон, способный уплотняться под действием собственного веса без воздействия дополнительной энергии уплотнения, освобождаться от содержащегося в нем воздуха, подаваться и полностью заполнять пространство опалубки, в том числе между арматурными стержнями». С введением этой директивы использование самоуплотняющегося бетона возможно без согласия или общего допуска органов строительного надзора, что дополнительно способствует его применению. На основании своих свойств СУБ особенно подходит для изготовления сборных конструкций или бетонных поверхностей, требующих особых архитектурных решений.

Самоуплотняющийся бетон имеет следующие преимущества: — равномерное качество бетона по всему поперечному сечению — незначительные ограничения при конструктивном исполнении строительных элементов — улучшение долговечности — улучшение свойств декоративного бетона — облегчение работ по бетонированию — сокращения сроков строительства — звукоизоляция и охрана здоровья на строительных участках и на заводах готовых конструкций

Основные положения

В соответствии с выбранным принципом проектирования СУБ разделяется на три типа, смотри таблицу 1. Как правило, по сравнению с вибрированным бетоном СУБ имеет значительно более высокое содержание мелкодисперсной взвеси. Традиционный состав бетонной смеси, в котором преобладает по возможности высокое содержание зернистого заполнителя и низкое содержание мелких частиц, не используется при приготовлении самоуплотняющегося бетона. Вместо этого мелкодисперсная взвесь (цемент + зернистый заполнитель с размером зерна < 0,125 мм + добавки для бетона), вода затворения и разжижитель СУБ образуют клей, в котором крупный зернистый заполнитель просто «плавает».

Таблица 1: Содержание мелкодисперсной взвеси в самоуплотняющемся бетоне

Для функциональной способности СУБ решающее значение имеют два признака. С одной стороны подвижность бетонной смеси должна быть достаточно высокой, чтобы способствовать освобождению бетона от содержащегося в нем воздуха, создавать оптимальное сцепление между сталью и бетоном даже при высокой степени армирования и уменьшать опасность образования дефектов (например, скопление гравия). С другой стороны СУБ должен иметь хорошую способность к сцеплению отдельных компонентов и предотвращать расслоение смеси. При расслоении могут возникнуть два эффекта: — Седиментация: оседание крупного зернистого заполнителя, выпотевание — Сепарация: текучий бетон не в состоянии транспортировать крупный зернистый заполнитель в процессе перекачки.

Для одновременного достижения достаточной подвижности и способности к сцеплению компонентов следует соблюдать оптимальное соотношение состава и количества мелкодисперсной взвеси, воды и разжижителей. Количество воды должно быть определено таким образом, чтобы оно точно соответствовало водопотреблению мелкодисперсной взвеси и увлажняло поверхность. При этом становится ясно, что замена одних мелкозернистых компонентов другими (например, замена цемента летучей золой) приводит к изменению водопотребления, а измененный состав, как правило, влечет за собой изменение свойств свежеприготовленной бетонной смеси.

Дополнительное добавление воды одновременно влияет на подвижность бетонной смеси и способность компонентов бетона к сцеплению. Это может привести к тому, что при одновременном повышении подвижности бетонной смеси снизится сцепление между ее компонентами, что сделает структуру бетона нестабильной. Изменение количества добавляемой воды на ± 3 л/м может быть достаточным, чтобы вызвать оседание, сепарацию, вовлечение воздуха или низкую подвижность бетонной смеси. В то время как вода влияет на подвижность и сцепление компонентов бетонной смеси и может привести к ее расслоению, использование разжижителя регулирует ее текучесть.

В настоящее время при производстве самоуплотняющегося бетона используются практически исключительно разжижители нового поколения, так называемые разжижители на основе поликарбоксилата. С одной стороны должно быть известно взаимодействие цемента и разжижителя на основе поликарбоксилата, с другой стороны при этом необходимо учитывать характеристики подвижности в зависимость от температуры. Кроме этого некоторые разжижители при смешивании в бетоносмесителе могут вызывать дополнительное разжижающее действие, которое обозначается как «эффект осадка» и может привести к последующему расслоению бетонной смеси.

Добавление пылевидных материалов (известняковая мука или летучая зола) приводит к улучшению подвижности смеси. Однако слишком высокое содержание очень мелких частиц при одинаковых условиях ведет к снижению ее подвижности. Наряду с воздействием добавок на реологические свойства самоуплотняющегося бетона они оказывают также влияние на внешний вид бетонной поверхности. При добавлении известняковой или кварцевой муки поверхность бетона становится более светлой, чем при добавлении летучей золы. Описанные связи между отдельными компонентами бетонной смеси оказывают влияние на то, что относительно незначительные изменения в ее составе вызывают значительные изменения свойств самоуплотняющегося бетона.

Требования к свежеприготовленной бетонной смеси

2.1 Текучесть

Определение текучести без блокировочного кольца (sm) оценивает растекаемость бетона. Растекаемость обычного самоуплотняющегося бетона составляет от 700 до 800 мм. Определение текучести с помощью блокировочного кольца (smb) позволяет оценить растекаемость самоуплотняющегося бетона между арматурными стержнями. При этом преимущественно определяется, способен ли цементный клей перемещать крупный зернистый заполнитель между препятствиями (например, между стержнями арматуры) или в результате создания препятствий для крупного зернистого заполнителя образуется его оседание. Этот эффект может возникнуть также в том случае, если расстояние между стержнями арматуры превышает максимальный диаметр зерен заполнителя. Поэтому для проведения испытания число стержней и расстояние между ними следует определять в зависимости от размера наиболее крупных зерен (таблица 2). Диаметр стержней составляет соответственно 18 мм, диаметр блокировочного кольцо равен 30 см. Использование дробленого зернистого заполнителя дополнительно создает препятствия для текучести бетонной смеси. Смесь самоуплотняющегося бетона считается пригодной к использованию при одинаковой высоте бетонной лепешки снаружи и внутри блокировочного кольца, хорошем перемещении наиболее крупных зерен заполнителя сквозь арматурные стержни и превышении значения растекаемости sm показателя smb максимум на 50 мм, смотри рис. 1.

Таблица 2: Число стержней блокировочного кольца

2.2 Время протекания через воронку

Вязкость самоуплотняющегося бетона определяется временем протекания смеси через воронку (tTr). При этом измеряется время, необходимое для вытекания бетонной смеси из v-образной воронки равномерной струей (рис. 2). Для обычного самоуплотняющегося бетона это время составляет от 5 до 20 с.

2.3 Склонность к седиментации

Для того чтобы проверить склонность самоуплотняющегося бетона к седиментации, бетонная смесь наполняется в цилиндрическую форму высотой 500 мм и диаметром 150 мм. В форме установлены задвижки, разделяющие смесь на три части. После вымывания цементного клея посредством разницы в весе крупного зернистого заполнителя определяется, имеет ли бетон склонность к седиментации. Если содержание крупных зерен отличается менее чем на ± 20 % от массы среднего показателя содержания крупных зерен, то СУБ считается стабильным к седиментации.

Исследования показали, что взаимозависимые значения растекаемости и времени прохождения через воронку могут служить критериями определения пригодности бетонной смеси. Исходя из этих показателей, определяемых при проведении типовых испытаний, для каждого вида СУБ устанавливается индивидуальный диапазон удобоукладываемости (рис. 3), гарантирующий отсутствие эффекта седиментации или сепарации, достаточную текучесть, способность бетонной смеси освобождаться от содержащегося в ней воздуха и стабильность в отношении седиментации.

При одинаковом составе смеси воздействие различных температурных условий ведет к различным диапазонам удобоукладываемости. Для обеспечения быстрой и простой проверки текучести и вязкости, соответствующей условиям стройки, в Федеральном союзе производителей цемента был разработан комбинированный метод, позволяющий определить оба показателя при проведении одного испытания. Оборудование, необходимое для проведения этого испытания, представляет собой выпускной конус, установленный на пластине для определения растекаемости бетонной смеси (рис. 4).

Изготовление бетона и его транспортировка

Изготовление самоуплотняющегося бетона требует наличие высококачественного оборудования и обученного персонала. По причине чувствительности СУБ в отношении водопотребления к производителям выдвигаются следующие требования:

— Максимально высокая точность дозирования в смесительной установке. — Удаление перед производством влаги, скапливающейся в бункере под зернистым заполнителем. — Непрерывный контроль влажности песка; наличие данных о содержании влаги в крупном зернистом заполнителе. — Использование остаточной воды согласно в соответствии с только при определенных условиях. — Полное опустошение барабана смесителя и автобетоносмесителя, а также перекачивание воды для промывки.

Различное время транспортировки может сказаться на консистенции бетонной смеси таким образом, что выше названный «эффект осадка» (в зависимости от выбора разжижителя) при определенных обстоятельствах будет действовать по разному. Кроме этого воздействие погодных условий, например, солнечных лучей, может привести к повышению температуры свежеприготовленной бетонной смеси и тем самым изменить ее консистенцию. Для того чтобы отреагировать на возможное изменение консистенции вследствие транспортировки, погодных условий и т.д. путем своевременного изменения состава бетонной смеси, строительный участок и завод товарного бетона должны постоянно обмениваться информацией о свойствах свежеприготовленной бетонной смеси. Дополнительное добавление разжижителя на строительной площадке согласно необходимо для того, чтобы непосредственно перед укладкой свежеприготовленная бетонная смесь достигла необходимых свойств. Это предполагает, что производитель бетона имеет соответствующие данные по дозированию, которые дают однозначное представление о том, какое количество разжижителя должно быть добавлено, чтобы получить необходимые показатели растекаемости и вязкости при имеющейся температуре и консистенции приготовленной бетонной смеси. Эти показатели определяются в рамках типовых испытаний.

На основании чувствительности самоуплотняющегося бетона к производству, транспортировке и укладке каждое транспортное средство согласно директиве должно подвергаться приемочным испытаниям. В рамках этих испытаний необходимо проверить текучесть бетонной смеси с использованием блокировочного кольца или без него, являющуюся простым способом оценки пригодности самоуплотняющегося бетона к эксплуатации. Оценка взаимозависимых значений растекаемости и времени прохождения через воронку позволяет пользователю определить, соответствует ли СУБ диапазону укладываемости, выявленному путем испытания. На практике на основании простого использования применяется комбинированный метод с выпускным конусом. Большое значение имеет точное определение сроков поставки бетонной смеси. Непрерывную перекачку бетонной смеси необходимо обеспечивать таким образом, чтобы после перекачки смеси из одного транспортного средства сразу приступить к опустошению другого. При этом следует обратить внимание на своевременное прибытие транспортных средств с товарным бетоном на строительный участок, что позволит вовремя провести испытания свежеприготовленной бетонной смеси. Эти условия предъявляют высокие требования к заводу по производству товарного бетона в отношении логистических услуг и выполняются удовлетворительно в том случае, если типовые испытания проводятся в предельных условиях (например, различные температурные диапазоны), соответствующих строительному участку.

Укладка бетонной смеси

Перед укладкой бетонной смеси необходимо проверить, нет или в опалубке воды (например, дождевой воды). Даже незначительное содержание влаги может привести к расслоению самоуплотняющегося бетона, так как содержание воды в нем может повыситься до недопустимых пределов. Перед укладкой самоуплотняющийся бетон должен пройти определенное расстояние, достаточное для удаления содержащегося в нем воздуха (рис. 5). В исключительных случаях, когда отсутствует участок, на котором происходит удаление воздуха из бетона, его необходимо создать искусственным образом. При этом бетон не должен течь слишком быстро. Удаление воздуха осуществляется тогда, когда бетонная смесь может стекать через край, пока она не займет окончательное положение в опалубке. Если укладка бетонной смеси осуществляется с перерывами, то на поверхности бетона образуется слой густого, вязкого цементного клея, так называемая «слоновая кожа». Он препятствует смешиванию различных доз бетонной смеси; в последствие этот разделительный слой может отпечататься на поверхности бетона. Кроме этого даже из-за незначительного простоя в опалубке бетон может частично или полностью потерять свои самоуплотняющиеся свойства.

Бетонирование строительных элементов, в которых самостоятельное удаление воздуха затруднено (например, длинные и тонкие колонны, опалубка с углублениями), должно проводиться особенно тщательным образом. Наличие коротких участков для удаления воздуха и высокой скорости подъема бетонной смеси (преимущественно в высоких и тонких колоннах) приводит к тому, что подъемная сила воздушных пор оказывается не достаточно высокой для того, чтобы они смогли проникать через расположенный сверху слой свежеуложенной бетонной смеси. Исходя из этого, по возможности должно блокироваться попадание воздуха в бетон, а перед укладкой бетонной смеси воздух из нее должен удаляться. Избежать ненужного попадания воздуха можно в случае, когда бетонная смесь сбрасывается на арматуру не с большой высоты, а подается на нее при постоянном погружении шланга в свежий бетон во время перекачки. Тем самым предотвращается также создание различных слоев в бетонной конструкции вследствие образования «слоновой кожи». Если это не возможно из-за высокой степени армирования, хорошей альтернативой является заполнение бетонной смеси снизу через патрубок опалубки. Для этого предлагается использовать специальные рамочные опалубки, оборудованные на заводе наполнительным патрубком, к которому присоединяется шланг насоса (рис. 6). В этом случае смесительное устройство в загрузочной воронке бетононасоса в течение всего процесса перекачки должно быть покрыто свежеприготовленной бетонной смесью.

На основании свойств самоуплотняющегося бетона обязательным условием является непрерывная укладка и непрерывная поставка бетонной смеси. При потере СУБ свойств, необходимых для его укладки, при определенных обстоятельствах, даже после длительного периода транспортировки или хранения, возможно восстановление удобоукладываемости бетонной смеси путем добавления разжижителей. Уплотнять бетон нельзя. Самоуплотняющийся бетон самостоятельно течет при незначительном срезывающем напряжении, а твердеет при высоком срезывающем напряжении.

Давление на опалубку

Положения для определения давления на опалубку, приведенные в стандарте DIN 18218 для обычного бетона, не распространяются в полной мере на самоуплотняющийся бетон. Благодаря легкой укладываемости СУБ позволяет достичь высокой скорости бетонирования очень длинных и тонких строительных элементов, например колонн. Преимуществу, заключающемуся в быстрой укладываемости, противопоставляется повышенное давление на опалубку, что требует тщательного определения ее размеров. Исследования, проводившиеся до настоящего времени и определявшие соотношение скорости бетонирования и свойств свежеприготовленной бетонной смеси с одной стороны и образующееся давление на опалубку с другой стороны, выдают противоречивые результаты. При отсутствии точных результатов для соответствующего СУБ рекомендуется определить наличие гидростатического давления на опалубку. Значительное влияние оказывает как состав бетонной смеси, так и способ укладки. При подаче бетона в опалубку снизу на ее распространяется не только гидростатическое давление, но и дополнительно давление насоса, необходимое для преодоления трения сцепления между бетоном и опалубкой (обратить особое внимание при использовании поршневого насоса). Поэтому при подаче бетонной смеси снизу расчетное значение давления на опалубку необходимо дополнительно увеличить.

На основании ожидаемого максимального давления на опалубку ее углы должны быть устойчивыми к скручиванию. Кроме этого, необходимо выбрать правильное расстояние между опалубочными анкерами, так как, с одной стороны, на поверхности не должно проявляться слишком много анкерных конусов, а с другой стороны, не смотря на высокое давление на опалубку, в палубе не должны возникать большие искривления, что может отрицательно сказаться на внешнем виде бетонной поверхности. Иногда места стыков между опалубками и палубами закрыты не полностью или палуба имеет дефекты в несколько миллиметров (например, зазоры между досками опалубки). Такие места впоследствии отразятся на бетонной поверхности. Если в вибрированном бетоне на месте этих дефектов возникает опасность образования скоплений гравия из-за выступающего цементного клея, то для самоуплотняющихся бетонов по причине значительно лучшего сцепления между его компонентами такой опасности нет.

Свойства самоуплотняющегося бетона

В основном свойства самоуплотняющегося бетона соответствуют свойствам обычного бетона. Самоуплотняющийся бетон может быть спроектирован как бетон обычной прочности или как высокопрочный бетон.

Предел прочности на сжатие

При одинаковом содержании цемента и водоцементном отношении СУБ по сравнению с вибрированным бетоном на основании более плотного соединения между его компонентами имеет более высокий предел прочности при сжатии.

Предел прочности при растяжении

При одинаковом пределе прочности на сжатие СУБ имеет незначительно более высокий предел прочности при растяжении по сравнению с обычным бетоном.

Сцепление между бетонной смесью и арматурой

На основании высокой подвижности и прочного сцепления между отдельными компонентами СУБ он имеет хорошее сцепление с арматурой. При этом сцепление не зависит от того, расположена арматура вверху или внизу.

Модуль упругости

Модуль упругости СУБ примерно на 15% ниже модуля упругости традиционного бетона. Это объясняется повышенным содержанием мелкодисперсной взвеси и связанным с этим низким содержанием крупного зернистого заполнителя.

Усадка

На усадку влияет количество цементного клея. Так как по содержанию цементного клея самоуплотняющийся бетон незначительно отличается от обычного бетона, то и характеристики усадки у обоих видов бетона одинаковые.

Ползучесть

Согласно проводимым до настоящего времени исследованиям коэффициент ползучести СУБ немного выше этого показателя в обычном бетоне, однако находится в общепринятых пределах допуска для обычного бетона.

Качество бетонной поверхности

Поверхность строительных элементов, выполненных из самоуплотняющегося бетона, до мельчайших подробностей отражает строение и структуру опалубки (включая надписи карандашом). СУБ может воспроизводить мельчайший рельеф опалубки (рис. 7), поэтому он пользуется большой популярностью при оформлении поверхности (например, с помощью матрицы). Однако это означает, что такие дефекты, как «заплаты» или отверстия от гвоздей, также отпечатываются на поверхности. При наличии высоких требований к поверхности декоративного бетона необходимо обратить внимание на качество палубы. При этом в частности должны быть предусмотрены меры, гарантирующее необходимое покрытие бетонной смесью без отпечатывания на то они сопоставимы со свойствами традиционных легких бетонов.

Самоуплотняющийся легкий бетон

В декабре 2003 года органами строительного надзора были предоставлены первые допуски для самоуплотняющегося легкого бетона. Самоуплотняющийся легкий бетон также способен течь и освобождаться от содержащегося в нем воздуха исключительно под действием собственного веса. Несмотря на то, что плотность в сухом состоянии самого легкого самоуплотняющегося бетона с допуском, выданным органами строительного надзора, равна 1,38 кг/дм , он также имеет достаточный коэффициент самоуплотнения и реологические свойства. Что касается механических свойств, предъявляются одинаковые требования с соответствии с DIN EN 206-1 и DIN 1045.

На основании особых свойств свежеприготовленной бетонной смеси самоуплотняющийся бетон предлагает многочисленные преимущества вплоть до конструктивного оформления специальных строительных элементов, которые не могут быть выполнены из традиционных видов бетона.

Выводы

Самоуплотняющийся бетон представляет собой бетон с особыми свойствами свежеприготовленной смеси. Для обеспечения на практике этих свойств Немецкий комитет по железобетону определил в директиве соответствующие нормы, введенные органами строительного надзора. Что касается свойств жесткого бетона, то в этом случае СУБ не отличается от обычного бетона. К этим свойствам поверхности следов от прокладок между арматурными стержнями.