Где применяют самоуплотняющийся бетон: плюсы и минусы, особенность укладки

Самоуплотняющийся бетон – это строительный материал, представляющий собой смесь из цемента песка, воды, а также различных добавок, улучшающих строительные характеристики материала. Конструкции из бетона отличаются высокой прочностью длительным сроком эксплуатации и неприхотливостью к окружающей среде. Может показаться что это универсальный материал для возведения зданий и иных архитектурных сооружений, однако это не так.

Прогресс не стоит на месте и современные строительные объекты нуждаются в материалах, которые отвечают гораздо более высоким требованиям нежели были раньше. Одним из таких требований является то что материалы должны набирать прочность за как можно меньший срок и обладать высокой прочностью, при этом должно расходоваться как можно меньше трудовых ресурсов. Несколько лет назад японские специалисты нашли выход и создали по новой технологии бетон, который сам уплотняется. Такой тип бетона заполняет опалубку без применения каких-либо дополнительных усилий со стороны строителей.

Определение

Многие задаются вопросом, что такое самоуплотняющийся бетон и каковы его свойства? СУБ (самоуплотняющиеся бетоны) — это инновационный строительный материал, который проседает и уплотняется под воздействием собственной массы и гравитации, при этом заполняется практически все пространство опалубки даже если на поверхности уложена мелкоячеистая армирующая решетка в несколько слоев. Применяется СУБ при производстве железобетона (особенно если в составе бетона большое количество арматуры) при создании прочных бесшовных полов и перекрытий, а также в торкрет-бетонировании. Бетонная масса обладает высокой подвижностью, густотой и вязкостью, поэтому с ней легко и удобно работать.

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.

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.

Недостатки

Несмотря на все вышеперечисленные преимущества СУБ обладает и несколькими недостатками. Самым основным можно считать высокую стоимость смеси поскольку для производства требуется повышенный (по сравнению с обычным цементом в одинаковом объемном соотношении) объем цемента, песка и пластификаторов.

Свойства

Самоуплотняющаяся бетонная смесь обладает следующими физико-механическими свойствами (по сравнению с простым бетоном):

1. Предельная прочность на растяжение – существенно выше нежели у обычного бетона.
2. Предельная прочность на сжатие – аналогично предыдущему показателю, однако с условием что при приготовлении бетонной смеси было строгое соблюдение рецептуры (это особенно касается пропорционального соотношения воды).
3. Показатель ползучести – как уже упоминалось ранее данный коэффициент несколько больше за счет применения в составе смеси из пластификаторов, химических модуляторов, песка и портландцемента, однако этот показатель не превышает допустимые нормы.
4. Адгезия – показатель сцепления с арматурой также имеет повышенное значение ввиду высокой плотности, ползучести и скорости затвердевания.
5. Усадка – зависит от количества цементного клея. СУБ и обычный цемент по этому показателю примерно равны.
6. Упругость – Ниже на 15% по сравнению с обычным цементно-песчаной массой. Это обусловлено пониженным содержанием фракции сухих мелкокомпонентных смесей (песка) и достаточно малым содержанием фракции крупнокомпонетного состава (щебня).

Важно: Отдельно стоит отметить особый свойства бетонных конструкций. За счет более высокой плотности при равном объеме увеличивается и масса сооружения. Это необходимо учитывать при возведении конструкции, поскольку после затвердевания состава здание может просесть. Поэтому рекомендуется делать поправку и проектировать более тонкие перекрытия и поверхности, благо прочность материала это позволяет.

Состав

Раствор для самоуплотняющегося бетона состоит из следующих компонентов (из расчета на 1 м3):

• вода (170 -180 кг);
• портландцемент (530 кг);
• песок (650 кг);
• мелкий щебень (950 кг);
• пластификатор (3-4 кг);
• зольная пыль(заполнитель) (200 кг).

Это стандартный расчет состава бетона. Однако кроме этих компонентов в него могут добавлять различные химические модификаторы и наполнители, повышающие адгезию и снижающие риск образования трещин при усадке.

Применение и особенности укладки

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

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.

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.

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.

Производство и транспортировка

Бетон, который сам уплотняется, как и любая другая жидкая строительная смесь требует определенных условий транспортировки. Причина аналогичная – СУБ, как и обычный бетонный раствор, подвержен постепенному расслоению, при этом смесь разделяется на фракции, как следствие качественные показатели значительно снижаются, что негативно сказывается на конечном результате.

Для того чтобы избежать такого рода последствий стоит придерживаться определенных правил:

1. Перевозка состава в течение двух-трех часов невозможно, максимальное время в движении составляет один час. При нахождении смеси более часа в статичном состоянии начинается расслоение на фракции и выпадение осадка. Поэтому длительную (да, впрочем, и короткую тоже) желательно осуществлять только в бетономешалках.
2. Погодные условия напрямую влияют на качество конечного результата. Само собой разумеется, что в бетон не должны попадать атмосферные осадки, это изменит процентное соотношение воды. Также не рекомендуется длительное нахождение смеси под прямыми солнечными лучами, так как это повысит температуру смеси и негативно отразится на консистенции.
3. После того как бетонную смесь привезли на строительную площадку, в него необходимо добавить разжижитель, чтобы оптимизировать консистенцию (с загустевшим раствором работать сложнее, плюс ко всему снижаются показатели самоуплотнения).

Заключение

Самоуплотняющийся бетон – это строительный материал нового поколения, обладающий гораздо более высокими характеристиками по сравнению с предшественником. Готовые сухие смеси можно приобрести в любом строительном магазине где вам предоставят все необходимые сертификаты качества, однако если вам это не принципиально или необходим достаточно большой объем этого строительного материала, то стоит изучить рецептуру и приготовить смесь самостоятельно.