Где применяют самоуплотняющийся бетон: плюсы и минусы, особенность укладки

Как тестируется

Для проверки пластичности материала используются несколько способов. Применение конуса позволяет проверить подвижность. Индекс визуальной сохраняемости показывает сопротивление подвижности. С помощью конуса также проводят тестирование вязкости смеси.

Механические характеристики самоуплотняющегося раствора почти аналогичны обычному с той же прочностью.

Так, например, в ходе изучения поведения самоуплотняющегося бетона, подвергающегося сдвиговым нагрузкам, было установлено, что снижение (на 12%) эффекта зацепления не повлияло на безопасность применения расчетных формул, которые обеспечивают  коэффициенты безопасности, значительно превышающие установленные действующими нормами. Значение модуля деформации зависит от количества содержащихся в нем заполнителей, так как модуль деформации заполнителей в 4-10 раз выше, чем у цемента ( 6000 — 25000 МПа). Поскольку самоуплотняющийся бетон имеет меньшее количество заполнителей (песок + гравий) размером более 4 мм, чем обычный бетон с тем же сопротивлением давлению, применение обычной рецептуры для определения модуля деформации, как правило, дает более высокие показатели, чем те, которые получены в ходе испытаний. Расчетные значения завышают от 7% до 15% показатель упругости деформации. Эта погрешность не очень важна и сопоставима с диапазоном точности той же формулы, что и для цементного раствора.

Технология изготовления декоративного покрытия своими руками

Технология проста для понимания и выполнения, здесь не требуется специальное оборудование. Достаточно иметь под рукой правило, виброрейку, гладилку с металлическим полотном, скребок, болгарку с диском по камню. Можно отдельно приобрести кромкогиб для работы с углами, ролик для корректировки швов. Финишную обработку выполняют с помощью малярного арсенала из ведер, кистей и валиков.

Также нужно предусмотреть материалы для гидроизоляции, опалубки. Это может быть полиэтиленовая пленка, доски. Если высота стяжки будет превышать 6-7 см, то понадобится прослойка из армирующей металлической сетки.

Если монтируется дорожка, то площадка предварительно должна быть подготовлена. Здесь снимают верхний слой земли с ее прессованием, выравниванием по плоскости. Для профилактики прорастания растений используют геоткань. Далее формируют подушку из мелкого щебня и песка. Высота составляет примерно 15 см. Подоснова должна быть прочной, твердой, ровной.

Формирование чернового покрытия

Сначала нужно выполнить заливку бетонного раствора. Смесь распределяют правилом, уплотняют виброрейкой. Так уменьшается количество пор, что способствует снижению водопоглощения покрытия, увеличению стойкости к механическим нагрузкам и морозам. Поверхность разглаживают кельмой или гладилкой.

Следующий шаг – окрашивание. Здесь применяется специальный материал, который придает цвет покрытию и закрепляет его, заполняет микропоры, сглаживает шероховатости. В состав входят:

• порошкообразный краситель;
• измельченный песок, гранитная крошка;
• вяжущий компонент.

Процедура состоит из двух этапов. Сначала втирается 70 % расчетного объема алюминиевой гладилкой (через 20 минут после насыпания). Затем остальное распределяется шпателем типа фасадного. Расход в среднем равен 3-4 кг на квадратный метр (нужно ориентироваться на цвет бетона, рекомендации производителя).

Особенности нанесения разделительного компонента

Перед печатными работами поверхность обрабатывается разделительным составом. Он нужен для закрепления красителя, и чтобы штампы не прилипали к основанию. Материал продается в сухом и жидком виде. Первый распределяют по аналогии с пигментом, второй наносят кистью.

Штамповочные работы

Перед формированием оттиска нужно обработать углы и кромки, что остались от опалубки. Для этого можно использовать абразивные материалы. Основание еще не твердое, поэтому болгарка здесь не понадобится.

Проверить готовность поверхности относительно нужной пластичности печатного бетона можно своими руками. При надавливании пальцем должен оставаться след глубиной в 5 мм.

Штампы укладывают на покрытие. Поверх площадок проводится трамбование, то есть получается пресс бетон. Кроме хождения по плитам можно дополнительно приложить ударную силу. Если матриц используется несколько для габаритной площадки, то для удобства их стоит пронумеровать, чтобы не сбить рисунок.

Промывка и нанесение герметика

Перед заключительным этапом болгаркой формируют компенсационные швы. Они нужны для снятия внутреннего напряжения полотна от теплового расширения. Так практически исключается риск образование трещин. Далее прессованный бетон промывают водой. Чтобы нейтрализовать действие разделителя, используют раствор соляной кислоты.

В заключение поверхность нужно покрыть специальным герметиком для работ по бетону. Его наносят кистью и валиком. Обработку проводят для повышения износостойкости полотна. Первые несколько дней после высыхания состава лучше ограничиться хождением. Примерно через 2-3 недели можно ездить на самокате, велосипеде, машине (если предварительно рассчитана нагрузка).

Герметичное покрытие создает эффект мокрого камня. Материал подчеркивает фактуру печатного бетона.

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.

Основные особенности

Виброрейка, от применения которой теперь можно отказаться

Материал, о котором пойдет речь в этой статье, уникален, так как имеет возможность уплотняться под действием собственного веса. Проще говоря, когда обычные растворы, заливаются в опалубку, необходим уплотнитель для бетона. Рассматриваемый нами тип растворов сам способен полностью заполнить любые формы даже при изготовлении густоармированных конструкций.

Технология нова, но, несмотря на это, находит все большее применение. Наиболее перспективной сферой использования таких бетонов становится промышленное производство ЖБИ и устройство монолитных сооружений, таких, например, как высокопрочные бесшовные бетонные полы. Не меньшей востребованностью технология пользуется при проведении торкрет бетонирования, усиления и реставрации уже эксплуатируемых конструкций.

Немного истории

На фото — заливка опор с применением самоподъемных опалубок

В 70-х годах прошлого века был разработан ряд высокопрочных бетонов модифицированных рядом добавок-суперпластификаторов. Например, такие составы в 1970 году были применены при возведении монолитных сооружений на нефтедобывающих платформах, эксплуатируемых в особо сложных климатических условиях.

На фото — консистенция растворов с функцией самоуплотнения

В ходе строительства и последующей эксплуатации данных сооружений были сформулированы рекомендации и ограничения применительно к введению суперпластификаторов:

• Введение суперпластификаторов при определённой дозировке способно обернуться замедлением схватывания смеси.
• При транспортировке смеси в течение 1 часа и более эффективность действие введенной добавки уменьшается, в результате снижается степень подвижности раствора.
• Применение суперпластификаторов провоцирует расслоение плотной смеси при транспортировке по трубопроводу на расстояние более 200 метров. В итоге, качество готовых изделий существенно снижается. Это обстоятельство необходимо особо учитывать при промышленном проведении строительства с использованием специальных бензонасосов.

Повсеместное ведение грандиозных строительных проектов диктовало необходимость в изготовлении принципиально новых бетонов, отвечающих самым высоким эксплуатационным требованиям. Среди этих требований особого упоминания заслуживают сжатые сроки, необходимые как для проведения бетонирования, так и для набора марочной прочности готовым изделием.

Решение было найдено за счет проведения целого ряда теоретических исследований и практических внедрений, реализованных в целях:

• эффективного использования мультифракционных заполнителей;
• введения ультрадисперсных и микродисперсных наполнителей, предназначенных для увеличения коррозионной устойчивости и прочности материалов, армированных металлоконструкциями;
• контроля реологии высокоподвижных смесей;
• производства принципиально новых типов модификаторов и прочих регуляторов эксплуатационных свойств бетона.

В 1986 году японскими учеными был разработан особо прочный состав самоуплотняющегося бетона с рядом уникальных качеств. Новый материал получил название Self-Compacting Concrete.

Уникальным свойством раствора стала возможность уплотнения вследствие механической нагрузки собственного веса. В итоге, разработка материала нового типа позволила не использовать уплотнитель бетона.

Промышленное применение раствора было начато в 1996 году прошлого века, несколько позже были проведены полноценные испытания материала в естественных условиях. И только в 2004 году окончательно были определены особенности эксплуатации самоуплотняющихся бетонов, и была проведена их классификация:

Классификация смесей, используемых при изготовлении самоуплотняющегося бетона

На фото — заполнение самоуплотняющимся бетоном опалубки с армирующим каркасом

• Для неармированных или низкоармированных бетонных конструкций (трубопроводы, плиты перекрытий, фундаменты, облицовка туннелей и т.д.) применяются высокоподвижные смеси SF1. Смеси SF2 и SF3 используются для устройства обычных сооружений, включая вертикальные конструкции и сложные архитектурные формы.
• Для изготовления конструкций и изделий с высоким качеством обработки поверхности и для конструкций низкого класса прочности применяется вязкие смеси типа VS1, VF1 или VS2, VF2.

• При строительстве вертикальных сооружений и конструкций, армированных с шагом не более 100 мм, применяются легко формуемые смеси PA 1 и PA 2.
• Для строительства высотных элементов (кроме тонких балок) и вертикальных сооружений с шагом армирования не более 80 мм применяются устойчивые к расслоению смеси SR1 и SR2.

Преимущества

Из преимуществ основным показателем является быстрота монтажа так как после заливки не требуются какие-либо дополнительные манипуляции для уплотнения смеси. Как следствие отсутствуют и дефекты, так как раствор полностью заполняет пространство.

После затвердевания поверхность получается ровной гладкой и достаточно эстетичной (это зачастую позволяет сэкономить на косметической отделке) что дает возможность легко идентифицировать форму опалубки. Материал неприхотлив в эксплуатации, долговечен, обладает высоким показателем сцепления с арматурой, что также сказывается на механической прочности сооружения.

Так как состав обладает высокой вязкостью и хорошо держит форму, при определенных навыках и мастерстве удается возвести сооружения различной геометрии (что невозможно при использовании обычного бетона, поскольку он для таких целей достаточно рыхлый). Помимо всего вышеперечисленного есть возможность сэкономить на оплате труда рабочей бригаде и переориентировать ее на выполнение дополнительных задач, поскольку материал достаточно быстро заливается и не требует уплотнения. СУБ также обладает повышенной шумо- и виброизоляцией что зачастую является достаточно важным показателем, например, при возведении каких-либо производственных мощностей в городской черте.

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.

Применение и особенности укладки

СУБ применяется при строительстве различных объектов, в частности для постройки гидротехнических конструкций (пирсы, портовые здания, волнорезы, дамбы ГЭС).

Данный материал также широко используется в следующих сферах:

1. При производстве сборных армированных железобетонных элементов и конструкций.
2. Для возведения монолитных бесшовных полов.
3. Для укрепления и усиления зданий и опорных конструкций.
4. При возведении объектов, для которых необходима изначально высококачественная ровная поверхность, не требующая дополнительной обработки (например, взлетно-посадочная полоса).
5. При строительстве из бетона различных конструкций с высоким содержанием армирующих элементов.
6. Для возведения ограждений или тонкостенных помещений (например, когда в здании необходим минимальный вес несущих и опорных перекрытий).

При укладке самоуплотняющегося бетона стоит помнить о некоторых особенностях и нюансах использования этого материала. Так, например, из-за повышенного содержания суперпластификаторов значительно увеличивается время схватывания бетонной смеси. Самоуплотняющиеся бетоны при перевозке в бетономешалке более одного часа начинает терять свойство самоуплотнения, пластификаторы также негативно воспринимают длительную перевозку и вследствие этого теряется подвижность раствора. Профессионалы рекомендуют не экономить и изготавливать СУБ непосредственно на месте строительства.

При транспортировке бетона по трубопроводу длиной более 200 метров к рабочему участку могут появляться расслоения и как следствие неоднородность массы. Данный момент также стоит учитывать особенно тщательно и постараться по возможности избежать использования при заливке длинных подающих трубопроводов. Наличие неоднородного состава и расслоений может негативно сказаться на конечном результате и существенно понизить физико-механические показатели готовой конструкции.

Перед заливкой самоуплотняющимся бетоном опалубки необходимо убедиться в отсутствии жидкости, поскольку даже небольшой объем воды может нарушить состав. Если вода есть, то стоит ее удалить, причем желательно чтобы поверхность вообще была сухой, это значительно улучшит коэффициент адгезии

При заливке СУБ важно чтобы все компоненты подавались непрерывно, в противном случае возможно нарушение однородности и снижение качества конечного результата. Какое-то время раствор нельзя трогать, поскольку он не нуждается в уплотнении, а какие-либо манипуляции могут нарушить однородность и создать неровности поверхности после застывания

Важно: Если в процессе перевозки или хранения самоуплотняющаяся смесь потеряла часть своих качественных характеристик и загустела, их можно восстановить специальными химическими разжижителями, которые подаются непосредственно в бетономешалку и перемешиваются до придания массе однородности и восстановления первоначальных свойств. Для улучшения качественных характеристик бетона класса-В15 в процессе приготовления рабочей смеси можно использовать следующие добавки:

Для улучшения качественных характеристик бетона класса-В15 в процессе приготовления рабочей смеси можно использовать следующие добавки:

• песок и щебень более мелких фракций – при их использовании значительно повышается прочность, однако вязкость также увеличивается (так как площадь поверхности частиц мелкой фракции в общей сумме значительно больше нежели крупной;
• добавление в смесь микро- и ультрадисперсного наполнителя также существенно повышает прочность снижает риск образования коррозии на арматуре и появления трещин в процессе усадки и последующей эксплуатации.

Сферы применения

Благодаря свойствам материал применяется при наружном бетонировании.

Также его рекомендуется использовать для изготовления элементов сложной геометрии, или конструкций, в которых арматура настолько плотная, что препятствует или затрудняет действие вибрационного оборудования для уплотнения.

Применение:

используется при строительстве ограждений или тонких стен;
для усиления домов;
при возведении гидротехнических конструкций;
при строительстве полов без швов.

Самым известным сооружением является подвесной мост Акаси-Кайке в Кобе, который был открыт в 1998 году, и имел самый большой свободный пролет между опорами в мире — 1,991 метра.

Среди работ, построенных из этого вида бетона, выделяется мост-павильон на Экспо 2008 в Сарагосе. Британско-иранский архитектор Заха Хадид спроектировал горизонтальное здание, расположенное на реке Эбро.

Самоуплотняющийся бетон  — это цементно-песчаный раствор с добавлением пластификаторов. Чтобы свойства материала сохранились надолго, необходимо соблюдать правила укладки раствора.

Источник dvabrevna.ru

Чем отличается состав самоуплотняющихся смесей?

Самоуплотняющаяся смесь не расслаивается при значительной подвижности раствора, обладает высокой плотностью и однородностью. Эти характеристики обеспечивают специфический состав бетона. Для корректировки показателей вязкости применяют загустители на основе следующих компонентов:

• целлюлоза;
• полиэтиленгликоль;
• гидролизованный крахмал;
• природные биополимеры.

Состав самоуплотняющегося бетона представлен в таблице:

Компонент	Количество, кг/м³ (японская рецептура)	Количество, кг/м³ (европейская рецептура)
Портландцемент	350	280
Песок	650	865
Вода	170―180	190
Щебень	950	750
Пластифицирующие компоненты	2―4	4
Молотый известняк	200	245

Состав самоуплотняющегося бетона

Стандартный состав рассматриваемого материала разработан по методике профессора Окамуры. Основой инновационной разработки стало повышение вхождения пылевидных частиц в состав смеси. По первоначальной рецептуре объем крупного заполнителя не должен превышать 50% от исходной массы. В то же время песка в растворе должно быть 40% от общей массы компонентов.

Стандартный набор составляющих самоуплотняющейся смеси в кг/м3 такой:

• цемент – 350;
• пыль известняка или зольные отходы – 200;
• вода – 170-180;
• песок с фракцией 0-2 – 650;
• щебень фракцией 2-20 – 950;
• суперпластификатор – 2-4.

Последние добавляются в раствор для повышения свойств:

• удобоукладываемости;
• пластичности;
• водоотталкивания;

В зависимости от необходимых характеристик вводятся загустители или разжижители.

В смеси должно присутствовать не менее 70% мелкого заполнителя с фракцией 0,63 мм. Остальной песок должен быть частицами не более 1,25 мм. Зерно щебня используется в двух диапазонах:

• 2-15 мм;
• 15-20 мм.

В растворе обязательно присутствие минералов с повышенной впитываемостью поверхности. Они регулируют водосодержание смеси, не давая жидкости быстро испариться.

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.

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.

Мелкодисперсный заполнитель

Мелкодисперсные заполнители повышают стойкость самоуплотняющихся смесей к расслаиванию и понижают блокировку движения бетонного раствора при его протекании в густоармированных конструкциях.

Это:

• гранулированный доменный шлак;
• известняковые порошки;
• зола-унос;
• кремнистые уносы.

Объем мелкодисперсной взвеси в СУБ

Стабилизирующие добавки позволяют достичь оптимальной вязкости, обеспечивая, при этом, идеальный баланс между стойкостью к расслаиванию и подвижностью — противоположными свойствами, возникающими в момент добавления воды.

Стабилизирующие добавки

При введении стабилизирующего модификатора на поверхности цементных зерен образуется стойкий микрогель, который обеспечивает образование «несущего каркаса» в цементном тесте и препятствует расслаиванию. При этом, образующийся структурный скелет позволяет заполнителю (щебень, песок) свободно передвигаться, тем самым, не нарушая удобоукладываемости раствора.

В международной практике, согласно показателей качества, принята следующая классификация самоуплотняющихся составов:

• SF1–SF3 — классы по значению удобоукладываемости (расплыв конуса);
• VS1–VS2 — классы по вязкости, метод Т500 (время, необходимое для растекания стандартного бетонного конуса по окружности диаметром 500 мм);
• VF1–VF2 — классы по вязкости, учитываемые время истечения материала сквозь V–образную воронку;
• РА1–РА2 — классы, исследующие возможность самоуплотняющейся суспензии проходить препятствия (сопротивление арматуры) в L–образном резервуаре;
• SR1–SR2 — классы по стойкости к расслаиванию, исследуемые величину расслаивания методом сит.

На основании показателей вышеперечисленных способов испытаний определяется назначение и сферы применения самоуплотняющихся смесей (см. таблица ниже).

Бетон самоуплотняющийся — применение

Диагностика

Нормативные данные, жесткие требования к условиям изготовления и диагностика самоуплотняющихся бетонных смесей при строительстве применяется только в странах Евросоюза. Для оценки удобоукладваемости и текучести бетонного раствора применяют «реологический» метод анализа, основанный на гидродинамике и реологии. Анализ и диагностика производится по следующим качественным показателям:

1. Прочностные характеристики.
2. Вязкость смеси.
3. Степень водоотведения.
4. Коэффициент расслоения среды.
5. Подвижность (определяется в сантиметрах по величине осадки стандартного конуса).
6. Удобоукладваемость (оценивается показателями подвижности).

При анализе вышеперечисленных характеристик используют математическую модель эксперимента:

• процентное соотношение добавки суперпластификатор: 0.8, 1, и 1.3 от общей массы;
• процентное соотношение стабилизаторов: 0.05, 0.1, 0.15, и 0.3 от общей массы.

В анализе используются образцы в виде кубов со стороной грани 10 см. После приготовления раствора в каждом образце определяли показатель удобоукладываемости и помещают в комнату с оптимальной влажностью и температурным режимом. В процессе застывания образцы проверяют на прочность в первый день, третий, седьмой затем спустя 14 и 30 дней. После получения статистических данных составляется сводная таблица, на основании которой производят анализ водоотведения и коэффициент расслоения.