Влияние состава бетона с тонким заполнителем на его свойства | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Шестернин А. И., Коровкин М. О., Ерошкина Н. А. Влияние состава бетона с тонким заполнителем на его свойства // Молодой ученый. — 2015. — №4. — С. 289-292. — URL https://moluch.ru/archive/84/15603/ (дата обращения: 22.09.2018).

Исследовано влияние параметров состава бетонной смеси на ее удобоукладываемость, прочность бетонов, уплотненных под действием собственного веса и при виброуплотнении в различные сроки испытания. Установлены математические модели, описывающие влияние исследованных факторов на свойства. Показано, что стоимость материалов для получения бетонной смеси, способной уплотняться без вибрационного воздействия, всего на 9 % выше стоимости самого дешевого из исследованных составов бетона.

Ключевые слова, самоуплотняющийся бетон, тонкий наполнитель, суперпластификатор, удобоукладываемость, прочность.

 

В заводском производстве сборных железобетонных конструкций применение высокоподвижных литых бетонов признается обоснованным в соответствии с отечественным опытом только для изделий, имеющих при формовании большую высоту, изготавливаемых по кассетной или стендовой технологии. Для плит, балок и других конструкций, формуемых в горизонтальном положении, применяются жесткие и малоподвижные бетонные смеси, которые уплотняются при помощи интенсивного вибровоздействия. Такая технология, позволяющая получать качественные бетоны при невысоких расходах цемента, имеет все же ряд недостатков, к числу которых относят высокую трудоемкость формования изделий и тяжелые условия труда рабочих при интенсивном вибровоздействии на бетонную смесь.

При возведении монолитных конструкций, когда интенсивное вибровоздействие на бетонную смесь невозможно, применяют более подвижные смеси, чем в заводской технологии, однако они не обладают свойствами самоуплотнения.

Применение добавок суперпластификаторов (СП), позволяющих значительно повысить удобоукладываемость бетонных смесей, в большинстве случаев считалось не оправданным из-за высокой стоимости таких добавок. К числу негативных эффектов их применения относят также необходимость увеличения времени выдержки бетона перед началом тепловлажностной обработки при заводском производстве железобетонных конструкций [1]. Корме того, отмечается также повышение склонности к водоотделению и расслоению бетонной смеси с добавками СП.

В мировой строительной практике в последние годы широкое распространение получила новая разновидность бетона — самоуплотняющийся бетон [2]. Такими бетонами называют смеси заполняющие форму и уплотняющиеся под действием собственного веса. Основными преимуществами применения этой разновидности бетона считаются снижение трудоемкости укладки бетонной смеси, устранение шума и вибрации, обеспечение надежного уплотнения, в том числе густоармированных конструкций сложной конфигурации, а также сокращение сроков строительства [2]. Наиболее эффективно применение самоуплотняющихся бетонов при возведении монолитных конструкций, однако и при заводском производстве эти бетоны находят все более широкое распространение.

Основополагающие исследования по самоуплотняющимся бетонам были выполнены в конце 80-х годов К. Ozawa и его сотрудниками [2] из Токийского университета. В соответствии с концепцией самоуплотняющегося бетона [3] он должен удовлетворять следующим требованиям: бетонная смесь способна уплотняться и течь через участки с высокой концентрацией арматуры без вибрации; в уложенном или твердеющем бетоне не возникает начальных дефектов; затвердевший бетон обладает высокой стойкостью к внешним факторам.

В промышленном масштабе самоуплотняющийся бетон впервые был применен в 1991 году при сооружении преднапряженных железобетонных пилонов вантового моста [2]. Положительный опыт использования самоуплотняющегося бетона способствовал увеличению объемов его применения.

В качестве основных причин применения этого бетона называют [3]:

-          сокращение сроков строительства;

-          обеспечение надежного уплотнения, в том числе в густоармированных конструкциях сложной конфигурации;

-          высокое качество бетонной поверхности;

-          снижение трудоемкости, устранение шума и вибрации при укладке бетонной смеси.

Технология самоуплотняющихся бетонов основана на обязательном применении в них двух компонентов — суперпластификатора и тонкого наполнителя [2, 3], который позволяет без повышения расхода цемента увеличить объемное содержание в бетоне цементного теста и снизить контактное взаимодействие зерен заполнителя, повысив при этом текучесть смеси.

Нами было исследовано влияние состава бетона на его свойства — осадку конуса, расслаиваемость и водоотделение бетонной смеси, прочность бетона в возрасте 28 суток при уплотнении смеси под действием собственного веса. Последние результаты сравнивались с прочностью составов уплотненных на стандартной лабораторной виброплощадке. Эксперимент был реализован в виде пятифакторного центрального композиционного ортогонального плана. В качестве переменных параметров состава бетонной смеси исследованы расход цемента, наполненного молотым отходом дробления доломитового щебня (Цн), водоцементное отношение смешанного цемента (В/Цн), коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя (α), доля замещения цемента молотым дисперсным отходом (Н), дозировка суперпластификатора С-3 (С). Были получены статистические зависимости свойств бетона от его состава:

-          для осадки конуса бетонной смеси, см,

ОК = 18,34 + 2,372·Цн, + 2,616·В/Цн, + 0,695 α + 0,583·Н — 1,537·Цн·В/Цн +

+ 0,673·Цн·α + 0,8045·Цн·С — 1,694 Цн·Н — 0,704 В/Цн·α –

– 0,548·В/Цн·С — 0,679·α·С +1,518·α·Н — 3,455·Цн2;

-          для прочности, МПа, через 28 суток бетона уплотненного под действием собственного веса

R = 41,44–3,43·С –1,31·Н –1,38·Цн В/Цн + 2,332 В/Цн С — 1,76 В/Цн·Н +

+ 1,924·С·Н –3,18·Цн2;

-          для соотношения, %, прочности через 28 суток бетона уплотненного под действием собственного веса и под действием вибрации

Rн/Ry=117,81 + 6,362·Цн — 11,904 В/Цн+ 13,181·α + 24,834·С — 23,497·Н2

– 26,445 В/Цн·α — 17,067 В/Цн·С +12,2 В/Цн·Н + 12,288·α·С — 18,698 α·Н – 26,693 С·Н.

Анализ, приведенных выше зависимостей, показывает, что из исследованных факторов наибольшее влияние на удобоукладываемость бетонной смеси оказывают водоцементное отношение, расход смешанного вяжущего и суперпластификатора. Прочность в возрасте 28 суток в большей степени повышается за счет увеличения расхода суперпластификатора и вяжущего, а также снижения водоцементного отношения и доли наполнителя в вяжущем.

На рисунке показана зависимость от расхода вяжущего и В/Ц отношения прочности бетона, не уплотненного вибрацией, к прочности виброуплотненного бетона. Согласно данным на рисунке, повышение значений этих параметров приводит к увеличению этого отношения. Это можно объяснить тем, что виброуплотнение приводит к снижению прочности бетонов из-за значительного расслоения высокоподвижных бетонных смесей под действием вибрации.

Как видно из рисунка, способность бетонной смеси уплотняться под действием собственного веса в больней степени зависит от водоцементного отношения и может быть обеспечена при расходе Цн = 400 кг.

Рис. Зависимость отношения прочности (%) бетона уплотненного под действием собственного веса к прочности виброуплотненного бетона (а) и осадки конуса смеси, см (б), от параметров состава бетона при коэффициенте избытка растворной составляющей α = 2,5, расходе СП = 1 % и уровне наполнения цемента дисперсным отходом Н = 22 %

 

Исследованиями установлены основные параметры состава бетона, позволяющие получить смеси, способные уплотняться под действием собственного веса и не требующие виброуплотнения. Рассчитана стоимость сырьевых материалов для приготовления бетонной смеси.

Установлено, что положительная роль дисперсного наполнителя — отхода камнедробления заключается в снижении склонности к расслоению литых бетонных смесей.

Полученные зависимости позволяют оптимизировать составы бетона с учетом получения материала с необходимыми характеристиками. Так, состав с максимальной осадкой конуса — 26 см должен иметь следующий расход: цемент — 365 кг; доломитовая мука — 196 кг; щебень — 611 кг; песок — 720 кг; С-3–5,5 кг; вода — 263 л. Прочность этого состава по расчетам, выполненных с применением полученных математических моделей, составит 38,7 МПа. Повышение расхода цемента и суперпластификатора приводит к повышению стоимости бетона. Однако, как показывают расчеты, при стоимости цемента 4500 р/т, а С-3–60000 р/т стоимость материалов для приготовления литого бетона составит около 4,5 тыс. руб., что всего на 400 руб. или менее чем на 9 % превышает стоимость материалов для приготовления самого дешевого из 43 исследованных составов бетона. Повышение стоимости бетона может быть скомпенсировано за счет значительного снижения трудоемкости и повышения темпов укладки бетонной смеси. Кроме того, как показывают некоторые исследования, долговечность бетона с добавкой СП при повышении расхода вяжущего значительно повышается [4, 5].

Эффект от применения самоуплотняющихся бетонов при заводском производстве железобетона может быть получен за счет исключения вибрационного воздействия на рабочих, что значительно улучшает условия труда, а также снижения трудоемкости, времени укладки и уплотнения бетона, увеличения срока службы бортоснастки.

Производство самоуплотняющегося бетона в условиях современного уровня развития отечественной строительной отрасли сдерживается низкой стоимостью рабочей силы в России — в структуре себестоимости продукции доля оплаты труда намного ниже, чем в промышленно развитых странах. Очевидно, что по этой причине, а также из-за неразвитости рынка дисперсных материалов и высокой стоимости суперпластификаторов зарубежного производства, новый вид бетона не находит такого широкого применения, как в Европе, США и Японии. Тем не менее, в тех регионах, где ведется интенсивное строительство и наблюдается дефицит рабочей силы, в частности в Москве и Петербурге, имеется опыт применения самоуплотняющегося бетона. Очевидно, что при подобных изменениях в объемах строительства и на рынке труда и в других регионах России эта разновидность бетона будет востребована.

 

Литература:

 

1.         Калашников, В. И. Влияние суперпластификатора на твердение цемента /В. И. Калашников, Ю. М. Баженов, В. С. Демьянова, М. О. Коровкин, Н. Г. Кочергина, Е. Г. Михеева // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века. 2001. № 1. С. 28–29.

2.         Оучи, М. Самоуплотняющиеся бетоны: разработка, применение и ключевые технологии / М. Оучи // Бетон на рубеже третьего тысячелетия: Материалы 1-й Всероссийской конференции по проблемам бетона и железобетона,- М.: Готика, 2001 — С. 209–215.

3.         Horst G., Joerg R. Self compacting concrete — another stage in the development of the 5-component system of concrete / Betontechnische Berichte, Verein Deutscher Zementwerke, Dusseldorf, 2001. p. 39–48.

4.         Коровкин, М. О. Эффективность суперпластификаторов и методология ее оценки // М. О. Коровкин, В. И. Калашников, Н. А. Ерошкина; М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования «Пензенский гос. ун-т архитектуры и стр-ва». Пенза, 2012. 144 с.

5.         Коровкин, М. О. Ресурсосберегающая эффективность суперпластификатора в бетоне / М. О. Коровкин, В. И. Калашников // Региональная архитектура и строительство. -2011. -№ 2. -С. 59–61.

Основные термины (генерируются автоматически): собственный вес, самоуплотняющийся бетон, смесь, водоцементное отношение, бетон, разновидность бетона, действие, бетонная смесь, стоимость материалов, вибрационное воздействие.


Похожие статьи

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Ключевые слова: фиброармирование, самоуплотняющийся бетон, удобоукладываемость бетонной смеси, пластифицирующая добавка, прочностные характеристики.

Основы технологии самоуплотняющегося бетона

самоуплотняющийся бетон, бетонная смесь, цементный тест, водоцементное отношение, смесь, бетон, разновидность бетона, мелкий заполнитель, высокая удобоукладываемость, минеральная добавка.

Опыт применения самоуплотняющихся бетонов в строительной...

самоуплотняющийся бетон, мелкий заполнитель, смесь, бетон, Казахстан, EFNARC, расплыв конуса, водоцементное отношение, монолитное бетонирование, V-образную воронка.

Принципы создания и применения самоуплотняющегося бетона

самоуплотняющийся бетон, бетон, разновидность бетона, смесь, тонкий наполнитель, цементный тест, Япония, обычный бетон, рабочая сила, мировая строительная практика.

Самоуплотняющиеся бетонные смеси с раздельным введением...

Высокопрочные бетоны, приготавливаемые с низким В/Ц из очень жёстких бетонных смесей при доставке

Но при О.К. = 5см бетонная смесь не является самоуплотняющейся.

Качество и описание добавок приведены в Приложении 1. Расход материалов на 1м3 смеси

Методы определения свойств самоуплотняющихся бетонных...

Ключевые слова: самоуплотняющийся бетон, бетонная смесь, удобоукладываемость, реологические свойства, метод оценки.

Для самоуплотняющегося бетона это отношение обычно составляет 0,8…0,9.

Ключевые слова: самоуплотняющийся бетон, тонкозернистый...

Повышение прочностных показателей тонкозернистого самоуплотняющегося бетона за счет

Соотношение песка и цемента во всех составах равнялось 1. Водоцементное отношение 0

Рис. 2. Влияние на плотность тонкозернистой бетонной смеси (а) и бетона (б), прочность при...

Оптимизация состава бетонных смесей, применяемых...

При оптимизации состава бетона на мелкозернистых песках весьма важно произвести объективную оценку их влияния на технологические свойства бетонной смеси.

в этих выражениях - песчано-цементное и водоцементное отношения; - плотность вяжущего...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу...

В бетонных смесях старого поколения такому переходу подвержена лишь одна дисперсная система — цементно-водная.

Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности реакционно-порошковых бетонов.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Ключевые слова: фиброармирование, самоуплотняющийся бетон, удобоукладываемость бетонной смеси, пластифицирующая добавка, прочностные характеристики.

Основы технологии самоуплотняющегося бетона

самоуплотняющийся бетон, бетонная смесь, цементный тест, водоцементное отношение, смесь, бетон, разновидность бетона, мелкий заполнитель, высокая удобоукладываемость, минеральная добавка.

Опыт применения самоуплотняющихся бетонов в строительной...

самоуплотняющийся бетон, мелкий заполнитель, смесь, бетон, Казахстан, EFNARC, расплыв конуса, водоцементное отношение, монолитное бетонирование, V-образную воронка.

Принципы создания и применения самоуплотняющегося бетона

самоуплотняющийся бетон, бетон, разновидность бетона, смесь, тонкий наполнитель, цементный тест, Япония, обычный бетон, рабочая сила, мировая строительная практика.

Самоуплотняющиеся бетонные смеси с раздельным введением...

Высокопрочные бетоны, приготавливаемые с низким В/Ц из очень жёстких бетонных смесей при доставке

Но при О.К. = 5см бетонная смесь не является самоуплотняющейся.

Качество и описание добавок приведены в Приложении 1. Расход материалов на 1м3 смеси

Методы определения свойств самоуплотняющихся бетонных...

Ключевые слова: самоуплотняющийся бетон, бетонная смесь, удобоукладываемость, реологические свойства, метод оценки.

Для самоуплотняющегося бетона это отношение обычно составляет 0,8…0,9.

Ключевые слова: самоуплотняющийся бетон, тонкозернистый...

Повышение прочностных показателей тонкозернистого самоуплотняющегося бетона за счет

Соотношение песка и цемента во всех составах равнялось 1. Водоцементное отношение 0

Рис. 2. Влияние на плотность тонкозернистой бетонной смеси (а) и бетона (б), прочность при...

Оптимизация состава бетонных смесей, применяемых...

При оптимизации состава бетона на мелкозернистых песках весьма важно произвести объективную оценку их влияния на технологические свойства бетонной смеси.

в этих выражениях - песчано-цементное и водоцементное отношения; - плотность вяжущего...

Анализ эффективности песчаных бетонов по удельному расходу...

В бетонных смесях старого поколения такому переходу подвержена лишь одна дисперсная система — цементно-водная.

Влияние содержания микрокремнезема на повышение прочности реакционно-порошковых бетонов.

Задать вопрос