80 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расширяющая добавка для цемента

Расширяющие добавки для повышения долговечности конструкций

Хотите получать свежие статьи на свою почту?

Все свежие статьи публикуются в электронном журнале ВесьБетон.

Подписка на журнал бесплатная, процедура подписки занимает одну минуту! Подписаться!

Журнал «ВесьБетон»— всегда свежая и профессиональнаяматериалов, добавках, оборудовании и многом другом.

Особенности журнала ВесьБетон:

  1. Публикуются статьи и книги о производстве и применении строительных материалов, добавок.
  2. Тираж более 10 500 профессиональных строителей.
  3. Подписаны только строители, технологи и производители, так как публикуется только профессиональная информация.
  4. Выходит 2 раза в месяц.
  5. Честный тираж! Журнал распространяется через независимый канал Subscribe.ru
  6. Обсуждение статей на форумах

Подписаться (бесплатно)!

Большое разнообразие строительных сооружений, различие условий их возведения и эксплуатации, а также необходимость повышения долговечности этих сооружений сделали актуальной проблему создания специальных вяжущих и бетонов на их основе.

В 70-х годах XX века в НИИЖБ разработаны напрягающие бетоны и бетоны с компенсированной усадкой, обеспечивающие конструкциям на их основе повышенную водонепроницаемость, морозо- и трещиностойкость, для применения в различных областях строительства. Такие бетоны создаются на основе портландцемента (ПЦ) и расширяющих добавок (РД), которые могут быть получены как по обжиговой, так и по безобжиговой технологии с применением различных отходов промышленных производств. Среди многочисленных запатентованных в России добавок особый интерес представляют алюминатно-сульфатные и алюмооксидные добавки, а также разные их комбинации, свойства которых определяются условиями гидратации и твердения алюминатов и сульфоалюминатов кальция, а также их соединений с силикатами и сульфатами.

В качестве сырья для получения таких добавок могут быть использованы природные материалы и промышленные отходы. Особый интерес представляет утилизация крупнотоннажных отходов, которая позволяет решать проблемы охраны окружающей среды и ресурсосбережения в строительстве.

Эти добавки вводят в мельницу при производстве цементов или в бетоносмеситель при приготовлении бетонной смеси.

Введение расширяющей добавки в процессе приготовления бетонной смеси регулирует энергию расширения вяжущего, что позволяет получать бетоны для сборного и монолитного строительства, как с компенсированной усадкой, так и напрягающие с различной энергией самонапряжения, обеспечивая высокое качество изделий.

Как известно [см. Кузнецова Т.В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы. М.: Стройиздат, 1986], в основе расширения бетонов с использованием РД лежит то же явление, что и при коррозии III вида [см. Москвин В.М. Коррозия бетона. М.: Госстройиздат, 1952; Михайлов В.В., Рубецкая Т.В., Титова Л.А. К вопросу о сульфатостойкости бетона на напрягающем цементе // Бетон и железобетон. 1974, № 3], т.е. наличие растягивающих усилий, возникающих в порах бетона в результате увеличения объема кристаллизующихся солей или замерзания воды.

При этом явления, которые происходят во время сульфатной коррозии, аналогичны процессам расширения взаимодействия алюмо- и сульфатсодержащих материалов, т.е. образованию гидросульфоалюмината кальция (ГСАК) в первые сутки параллельно с гидратацией. В этот период структура бетона склонна к пластическим деформациям, и образование ГСАК не приводит к ее разрушению.

Следует отметить, что при применении напрягающих бетонов или бетонов с компенсированной усадкой в конструкциях необходимое ограничение деформации расширения бетонов достигается путем использования арматуры или торцевого ограничения. При этом возникающие растягивающие усилия от образования ГСАК не только не опасны, но и способствуют созданию плотной и прочной структуры за счет обжатия бетона. Кроме того, кристаллы ГСАК в порах и на поверхности новообразований как бы дисперсно армируют цементный камень. Для оценки связывания основных компонентов ГСАК были проведены комплексные физико-химические исследования кинетики процессов гидратации различных вяжущих, результаты которых приведены в таблице 1.

Таблица 1 Кинетика связывания воды, SO3 и кристаллизации эттрингита

Вяжущее в бетоне

Содержание связанной воды, %

Содержание несвязанного SO3 (непрокаленное вещество), %

Из данных таблицы 1 видно, что в бетонах на основе ПЦ и РД сразу после затворения их водой на поверхности цементных частиц образуются гелеобразные продукты гидратации, и уже в первые часы появляются крупные кристаллические новообразования ГСАК игольчатой формы, которые, переплетаясь, дополнительно связывают между собой частицы цемента.

Содержание соли (эттрингита), как в возрасте 1 суток, так и 28, в составах на основе ПЦ и РД в 2 с лишним раза больше, чем у аналогичных бетонов на ПЦ, в то время как гипс практически весь связывается уже к 7 суткам. Все это создает необходимые условия для получения прочной и плотной структуры бетона.

При длительном агрессивном воздействии внешней среды за счет оставшихся алюминатов может образоваться некоторое количество кристаллизующихся солей (эттрингит, хлоралюминат и др.). Это, в свою очередь, является дополнительным источником расширения бетона и в условиях ограничения деформаций (даже в уже сформировавшейся структуре материала) не представляет опасности, вызывая лишь дополнительное напряжение в арматуре [см. Михайлов В.В., Рубецкая Т.В., Титова Л.А. К вопросу о сульфатостойкости бетона на напрягающем цементе // Бетон и железобетон. 1974, № 3]. Благодаря повышенному дополнительному армированию цементного камня кристаллизующимися солями при введении расширяющих добавок изменяется пористость и повышается плотность бетона.

Стойкость бетона на многокомпонентном вяжущем (ПЦ + РД) в значительной степени определяется его водонепроницаемостью и морозостойкостью.

Таблица 2 Эксплуатационные характеристики бетонов с компенсированной усадкой

Морозо-стойкость (число циклов)

Прочность, кгс/м2 (сжатие / изгиб)

Марка по водо-непроницаемости W

485 / 68,7
698 / 89,7

С компенсированной усадкой

Как видно из таблицы 2, применение в составе бетона вяжущего на основе ПЦ и РД позволяет улучшить эксплуатационные характеристики бетонов. При одном и том же расходе вяжущего введение расширяющих добавок в состав бетона значительно увеличивает прочность, как при сжатии, так и при изгибе, а также повышает морозостойкость и водонепроницаемость.

Такие свойства многокомпонентного вяжущего, как плотная структура и непроницаемость бетонов на его основе, а также трещиностойкость самонапряженного железобетона в сочетании с высокими прочностными показателями, особенно при воздействии изгибающих и растягивающих усилий, обусловливают эффективность применения вяжущего в бетонах разнообразных конструкций (бесшовных полах промышленных зданий, емкостях различного назначения, спортивных сооружениях и т.п.).

Покрытия полов промзданий, спортивных и других сооружений, представляющие собой относительно тонкий слой, выполняются либо по бетонному основанию на грунте, либо по железобетонному перекрытию.

Помимо специальных требований по стойкости к износу, ударным и агрессивным воздействиям, электризации, беспыльности и т.п., к бетонным полам предъявляются требования по трещиностойкости и водонепроницаемости.

Трещиностойкость бетонных покрытий при воздействии усадочных температурных факторов и внешней нагрузки определяется жесткостью основания, сцеплением с ним и в основном его деформативностью без образования трещин.

Небольшая предельная растяжимость обычного бетона вызывает необходимость устройства деформационных швов в бетонных покрытиях с определенным шагом в зависимости от возможных температурных и влажностных перепадов. Специальная изоляция в виде ковра из рулонных материалов (или иным способом) обеспечивает водонепроницаемость бетонных полов. При введении полимерных и других добавок улучшаются ударная вязкость и водонепроницаемость бетона в полах, что, однако, отрицательно сказывается на других показателях.

Повысить трещиностойкость и обеспечить водонепроницаемость покрытий полов можно путем использования бетонов с компенсированной усадкой или напрягающих. Трещиностойкость покрытия обусловливается преднапряжением, которое достигается как в полностью бетонном с компенсированной усадкой покрытии, так и в бетонном, ограниченном по периметру обвязкой, воспринимающей расширение покрытия.

Преднапряжение может быть рассчитано в зависимости от активности РД, состава бетона, степени и характера армирования либо упругой податливости обвязки.

Наиболее эффективным является применение таких бетонов для полов промзданий и гаражей без оклеечной гидроизоляции, что позволяет получить бесшовную конструкцию пола, исключив основную долю усадки в период расширения и связанных с этим растягивающих напряжений. Кроме того, при наличии арматуры РД создает самонапряжение конструкции, а также имеет более высокую прочность на растяжение при изгибе, позволяющую дополнительно уменьшить сечение конструкции пола (особенно при совмещении покрытия с подстилающим слоем).

Читать еще:  Цемент в 1 кубе бетона

В 1992 году на мясокомбинате «КампоМос» были возведены 2000 м2 декоративного покрытия пола, которые эксплуатируются уже более 10 лет без капитального ремонта. Необходимо отметить, что в цехах мясомолочной промышленности бетонные полы находятся в специфических условиях: на них систематически попадают компоненты, агрессивные к бетону. Поэтому для обеспечения долговечности покрытий при их устройстве обычно в бетон вводят биоцидные добавки. Введение одной только комплексной расширяющей добавки (без биодобавок) позволяет получить конструкцию требуемой долговечности.

Проведенные исследования и опыт эксплуатации полов в цехах изготовления мясопродуктов, убойных цехах и холодильниках позволяют рекомендовать бетоны с компенсированной усадкой на портландцементе с расширяющей добавкой для массового применения.

В настоящее время возведено более 20 000 м2 покрытий полов на мясоперерабатывающих комбинатах Москвы: «КампоМос», «Микомс», «Лианозово», «Велком» и др.

В НИИЖБ разработана техническая документация на расширяющую добавку, напрягающий цемент и бетоны, напрягающие и с компенсированной усадкой. По требованию заинтересованных организаций разрабатываются рекомендации по применению таких бетонов для каждого конкретного случая, и поставляется необходимое количество добавки.

Расширяющая добавка (РД-Н)

для специальных бетонов (растворов) с нормированной величиной самонапряжения и компенсированной усадкой

Сертификат соответствия № РОСС RU.АГ66.Н07204

РДн представляет собой тонкоизмельченную смесь, состоящую из алюминатных или сульфоалюминатных и сульфатных компонентов. РДн вводится в обычный бездобавочный портландцемент для получения цемента с уникальными специфичными свойствами. На основе портландцемента с добавкой РДн можно получить специальные бетоны (растворы) с компенсированной усадкой и напрягающие.

Портландцемент с добавкой РД-Н обладает всеми положительными качествами бездобавочного портландцемента и дополнительно обеспечивает в бетонах (растворах) высокую водонепроницаемость без дополнительной гидроизоляции ( W 16 и выше), исключение усадки и ее отрицательных последствий, повышенную морозостойкость, повышенную стойкость в агрессивных средах, высокую прочность на растяжение при изгибе.

РД-Н применяется в качестве добавки к бетонам (растворам) в промышленном и гражданском строительстве:

· при ремонте, реконструкции и новом строительстве гидротехнических сооружений; изготовлении и восстановлении монолитных и сборных емкостей и резервуаров (бассейнов, водонапорных, канализационных и очистных систем);

· приготовлении влагонепроницаемых штукатурных составов, в том числе с целью сохранения теплоизоляционных свойств пористых марок бетонов и природных материалов (например, ракушечника);

· строительстве и ремонте подземных сооружений: тоннелей, шахт, метрополитена;

· хранилища радиоактивных (РАО) и других отходов;

· обустройстве покрытий в зонах с повышенными нагрузками: на мостах и аэродромах;

· приготовлении безусадочных бетонов (растворов);

· строительстве объектов спортивного назначения (катки, трибуны, беговые дорожки);

· проведении аварийных и экстренных работ;

· в индивидуальном жилищном строительстве для гидроизоляции подвалов, цокольных этажей, бань, гаражей, бассейнов;

· для производства сухих строительных смесей специального назначения (гидроизоляционные, ремонтные, фасадные и т.д.).

В других случаях и при возникновении вопросов, связанных с применением данного продукта, за консультациями обращайтесь к специалистам ООО «Консолит».

Перед началом работ необходимо подготовить основание. Оно должно быть прочным, ровным, очищенным от отслаивающихся частиц, остатков краски, извести, пыли, масляных пятен и соответствовать требованиям СП 71.13330.2017. При наличии на основании участков активных протечек (подпора) воды необходимо предварительно ликвидировать такие протечки при помощи сверхбыстротвердеющего, расширяющегося ремонтного состава CONSOLIT BARS 100. Во многих случаях, особенно там, где возможен значительный подпор воды, с целью получения более прочного гидроизоляционного слоя рекомендуется устанавливать армирующую сетку с размером ячейки от 50 до 200 мм. Диаметр проволоки арматуры принимается равным 4- 6 мм . Поверхность арматуры также не должна иметь следов смазки, загрязнений и ржавчины. Армирующая сетка крепится к основанию с зазором между арматурной сеткой и поверхностью основания не менее 10 мм . При этом слой растворной смеси над ней должен быть не менее 20 мм . Пылящие, сильно впитывающие влагу поверхности, поверхности после монтажа арматуры обработать грунтовочным составом CONSOLIT 300 (два слоя) При работе по плотным, слабовпитывающим поверхностям (как бетон, железобетонные плиты и т. д.) рекомендуется обработать поверхность адгезионной грунтовкой CONSOLIT 301. Применение грунтовок обеспечивает высокую степень сцепления гидроизоляционной растворной смеси с основанием.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРНОЙ СМЕСИ

Приготовление бетонных (растворных) смесей осуществлять только в механических смесителях (ручное перемешивание не рекомендуется). При приготовлении бетонной (растворной) смеси РД-Н может вводиться в смеситель, как с портландцементом, так и непосредственно в готовую бетонную (растворную) смесь. Но при этом необходимо обеспечить тщательное механическое перемешивание и точное соблюдение заданного соотношения с портландцементом по массе. Длительность приготовления бетонной (растворной) смеси с РД-Н в смесителе будет в 1,5-2,0 раза дольше по сравнению со временем приготовления обычного бетона. При приготовлении бетонных (растворных) смесей с РД-Н также возможно дополнительно использовать и другие добавки (пластифицирующие, противоморозные, воздухововлекающие, комплексные и др.). Расчетные характеристики бетонов с расширяющей добавкой РД-Н и особенности проектирования конструкций из этого бетона регламентированы СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Ориентировочные соотношения компонентов бетонных смесей с добавкой РД-Н (РД-Н / ПЦ500-Д0 или (ПЦ400-Д0) / песок / щебень / вода) составляют: (0,1…0,15) / (0,85…0,9) / (1,2…1,4) / (2,0…2,3) / (0,4…0,5). Более высокие значения доли песка и щебня относятся к более массивным конструкциям, меньшие значения — к тонкостенным конструкциям и элементам на мелком щебне. Для получения растворной смеси с добавкой РД-Н ориентировочные соотношения компонентов растворных смесей с добавкой РД-Н (РД-Н / ПЦ500-Д0 (ПЦ400-Д0) / песок / вода) составляют: (0,1…0,15) / (0,85…0,9) / (1,0…3,0) / (0,4…0,5). Меньшие значения доли песка также относятся к тонкостенным элементам и конструкциям.

Примеры составов бетонных (растворных) смесей на основе бездобавочного портландцемента с расширяющей добавкой РД-Н:

1. Состав бетонной смеси: для изготовления ванны бассейна или промышленного пола из монолитного железобетона из расчета расхода на 1м 3 бетона: РД-Н — 60 кг ; портландцемент СЕМ I 52,5 Н (СЕМ I 42,5 Н) – 440 кг ; песок (чистый, мытый, с модулем крупности МКР. = 2,0. 3,0 и содержанием глинистых включений до 1%) — 650 кг ; щебень (гравий, гранитный щебень 5…20 мм) — 1050 кг ; суперпластификатор С-3 (сухой) -3 кг ; вода (чистая) -200 л .

2. Состав растворной смеси: для нанесения гидроизоляционного покрытия толщиной до 30 мм на поверхность из обычного бетона, железобетона или кирпичной кладки из расчета расхода на 1 м 3 раствора: РД-Н — 80 кг ; портландцемент СЕМ I 52,5 Н (СЕМ I 42,5 Н) — 570 кг ; песок (чистый, мытый, с модулем крупности МКР. = 2,0. 3,0 и содержанием глинистых включений до 1%) — 950 кг ; вода (чистая) — 250 л .

В связи с тенденцией к снижению жизнеспособности бетонной смеси при ее смешении с РД-Н, в случае ее транспортировки в автомашине-миксере рекомендуется вводить РД-Н в бетонную смесь непосредственно на стройплощадке и использовать бетон сразу после его перемешивания с добавкой.

Приготовленная гидроизоляционная растворная смесь наносится слоем 20 — 30 мм . Растворную смесь наносить на поверхность за 2 – 3 прохода при общей толщине 30 мм . Допускается наносить раствор вручную при обеспечении хорошего уплотнения смеси.

После выполнения работ необходимо создать следующие условия твердения бетонной (растворной) смеси: в течение первых суток после затворения – укрытие полиэтиленовой пленкой для предотвращения испарения влаги с поверхности бетона (раствора), в течение 1 – 2 недель поддерживать влажные условия твердения путем укрытия, при необходимости периодический полив распыленной водой и т.п.

Читать еще:  2 куба бетона сколько цемента

Мы также готовы рассмотреть возможность производства расширяющей добавки РД-Н по индивидуальным заказам потребителей.

Работы следует выполнять при температуре основания и окружающей среды от +5 О С до +30 О С.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛА

Расширяющая добавка для цемента

ул. Адмирала Руднева,

stroyreachim

Добавка расширяющая ДР-100, предназначена для введения в тампонажные растворы для получения расширяющегося тампонажного материала (РТМ-100). Добавка характеризуется увеличением линейных размеров цементного камня тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин с температурой до 100˚С. Оптимальный вариант концентрации подбирается для получения новых характеристик цементного раствора, на каждый случай по разному. При этом необходимо учитывать факторы, влияющие на качество цементного камня: пластовое давление, глубина скважины, температура пласта, время затвердения, удельный вес цементного раствора. Соотношение ДР-100 к тампонажному цементу составляет от 2 – 30 % (в зависимости от вышеуказанных факторов).

Технические характеристики расширяющей добавки определяются по методике испытания Тампонажных портландцементов с минеральными добавками для умеренных температур (ПЦТ-1-100) – ГОСТ 1581-96 при смешивании добавки и тампонажного портландцемента ПЦТ-1-100 в соотношении 30/70.

Добавка расширяющая ДР-50 предназначена для введения в тампонажные растворы для получения расширяющегося тампонажного материала (РТМ-50). Добавка характеризуется увеличением линейных размеров цементного камня тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин с температурой до 50 ˚ С.

Технические характеристики расширяющей добавки определяются по методике испытания Тампонажных портландцементов с минеральными добавками для низких и нормальных температур (ПЦТ-11-50) – ГОСТ 1581-96 при смешивании добавки и тампонажного портландцемента ПЦТ-1-50 в соотношении 30/70.

Добавка расширяющая ДР-20 предназначена для введения в тампонажные растворы для получения расширяющегося тампонажного материала (РТМ-20). Добавка характеризуется увеличением линейных размеров цементного камня тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин с температурой до 40 ˚ С.

Технические характеристики расширяющей добавки определяются по методике испытания Тампонажных портландцементов с минеральными добавками для низких и нормальных температур (ПЦТ-1-20) – ГОСТ 1581-96 при смешивании добавки и тампонажного портландцемента ПЦТ-1-20 в соотношении 30/70.

Добавка расширяющая ДРС-НУ представляет собой продукт совместного помола минеральных, органических добавок, обожженной при температуре более 1300°С карбонатной породы и отхода — доменного шлака, взятых в определенных значениях. Добавка ДРС-НУ является порошкообразным материалом чаще всего серого цвета, пылящая, негорючая, невзрывоопасная. Добавка характеризуется увеличением линейных размеров цементного камня тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин при нормальных и умеренных температурах в нефтегазодобывающей отрасли промышленности. Добавка применяется в частности в тампонажных растворах для цементирования обсадных колонн, а также хвостовиков дополнительных стволов нефтяных и газовых скважин. Ввод указанной расширяющей добавки в тампонажный раствор позволит получить показатель расширения, обеспечивающий плотный контакт цементного камня с сопредельными средами (обсадными трубами и горными породами), а процесс расширения позволяет получить цементный камень требуемой прочности и исключает его саморазрушение.

Представляет собой тонкоизмельченную смесь, состоящую из алюминатных, сульфоалюминатных и сульфатных компонентов. ДР-Н вводится в обычный бездобавочный портландцемент для получения цемента с уникальными специфичными свойствами. На основе портландцемента с добавкой ДР-Н можно получить специальные бетоны (растворы) с компенсированной усадкой и напрягающие. Портландцемент с добавкой ДР-Н обладает всеми положительными качествами бездобавочного портландцемента и дополнительно обеспечивает в бетонах (растворах) полную водонепроницаемость (W 10…W 20), исключение усадки и ее отрицательных последствий;повышенную морозостойкость ; повышенную стойкость в агрессивных средах; высокую прочность при растяжении.

НРС-1 представляет собой тонкоизмельченный совместно с замедляющими и пластифицирующими веществами продукт совместного помола минеральных, органических добавок и обожженной при температуре более 1300°С карбонатной породы, взятых в определенных значениях. Добавка НРС-1 является порошкообразным материалом чаще всего серого цвета, пылящая, негорючая, невзрывоопасная. Смесь обладает следующими свойствами:

— щелочные свойства pH-12,5);

— объемная насыпная плотность — 1,3 т/м3;

— степень дисперсности (остаток на сите №008) — не более 12%;

— время гидратации, мин — не менее 30 мин;

— развиваемое давление расширения, мПа — не менее 80;

— срок хранения 6 месяцев.

Невзрывчатая расширяющаяся смесь НРС-1, предназначена для введения в тампонажные растворы, тампонажные цементы, сухие строительные смеси для получения расширяющегося тампонажного материала РТМ, расширяющегося портландцемента. Добавка характеризуется увеличением линейных размеров цементного камня тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин с температурой до 40°С. НРС-1 применяют при введении в тампонажные растворы, путем предварительного смешения с цементом в составе цементного теста или путем непосредственного введения в смеситель, используемый для приготовления растворной смеси, в количестве от 2 до 20% от массы тампонажного цемента. Количество вводимой смеси зависит от необходимой величины линейного расширения цементного камня, минералогического состава цемента, качества используемой воды и т.д. и определяется для каждого конкретного случая лабораторным путем.

СИГБ представляет собой продукт совместного помола минеральных, органических добавок и обожженной при температуре более 1300°С карбонатной породы, взятых в определенных значениях. Добавка СИГБ является порошкообразным материалом чаще всего серого цвета, пылящая, негорючая, невзрывоопасная.Смесь СИГБ (далее: Добавка, смесь СИГБ) , предназначена для введения в тампонажные растворы, тампонажные цементы, сухие строительные смеси для получения расширяющегося тампонажного материала РТМ-20, расширяющегося портландцемента. Добавка характеризуется увеличением линейных размеров цементного камня тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин с температурой до 50°С.

Бетон расширяющийся: свойства, сферы применения, нюансы изготовления

Бетон расширяющийся (ГОСТ 32803-2014) — это материал, содержащий в своем составе напрягающий цемент или специальные расширяющие добавки для формирования предварительного напряжения конструкций в период твердения смесей.

В результате таких условий схватывания раствора, удается получить расширяющийся бетон, обладающий повышенной плотностью, водонепроницаемостью и долговечностью (см. видео в этой статье).

Объемные деформации конструкций

При производстве железобетона, во время гидратации цемента образуются коллоидные и кристаллические образования, которые по-разному могут влиять на процессы деформации, происходящие в цементном камне.

Коллоидные образования в период твердения смесей уплотняются и способствуют появлению усадочных раковин. А образуемые кристаллы, при определенных температурных условиях в момент гидратации цементного камня, могут увеличиваться в объеме, провоцируя тем самым тепловое расширение бетона, приводящее к появлению трещин на поверхности конструкций.

Усадочные деформации

Усадка по механизму возникновения делится на два вида.

  1. усадочное напряжение (расширение)
  2. усадочная деформация.

Интенсивность протекания таких деформаций зависит от показателей влажности и температуры окружающей среды.

Изменения, происходящие в результате усадочной деформации, в сочетании с таким явлением, как линейное расширение бетона, значительно снижают трещиностойкость и долговечность сооружений. Первооснова усадки — это протекающий в течение некоторого времени процесс снижения линейных размеров смеси, вызванный физико-химическими реакциями, происходящими на тот момент в структуре изделия.

Усадочные процессы можно распределить на несколько этапов:

  • пластическая деформация, происходящая в момент схватывания смеси;
  • усадка, вызванная последующим твердением смесей (до 28 дней);
  • деформации, происходящие в зрелом возрасте (более 28 дней).

Коэффициент усадки представляет собой условное процентное отношение изменения начального объема материала в сравнении с его конечным значением, и обычно не превышает 1,5%.

Линейная температурная деформация

Линейное расширение — это объемные трансформации, происходящие в структуре материала под воздействием внутренних или внешних температурных факторов.

  • Коэффициент линейного расширения железобетона (α). Это относительное увеличение линейных размеров конструкций при повышении температуры на 1 K в стандартных условиях.
  • Коэффициент теплового расширения бетона. Его величина, зависит от температуры и сравнительной влажности окружающей среды. Данный параметр неразрывно связан с показателем теплопроводности материала.
Читать еще:  Сколько цемента в кубе бетона м400

На заметку: Последнее значение представляет собой способность изделия аккумулировать, или проводить тепло через свою структуру. Чем выше плотность — тем выше этот параметр.

  • Коэффициент линейного расширения бетона. Равен 0,00001 (°С) -1 — то есть, при повышении температуры до +50°С, линейное расширение будет иметь значение 0,5 мм/м.
  • Коэффициент расширения бетона. Также зависит от марки цемента и состава заполнителей.

Заполнитель и цементный камень владеют разными коэффициентами теплового расширения. Поэтому, при изменении температурных условий эти компоненты ведут себя неодинаково, в результате чего возникают объемные напряжения в структуре изделия, способствующие образованию трещин как на поверхности, так и внутри материала.

Для предотвращения трещинообразования, температурного расширения и усадочных деформаций в современном строительстве предусмотрен целый комплекс мероприятий:

  • расширительные швы в бетоне (деформационные или температурные);
  • повышение частоты армирования конструкций;
  • разделение монолитных поверхностей на отдельные автономные блоки и др.

Однако все эти методы значительно повышают себестоимость строительства и не всегда действуют результативно в отношении повышения эксплуатационных характеристик. Наиболее эффективным способом устранения вышеописанных недостатков является использование расширяющихся и напрягающих вяжущих.

Расширяющиеся и напрягающие бетоны

Бетоны напрягающие — это смеси на основе напрягающих цементов, способные в начальной фазе твердения увеличиваться в объеме и растягивать находящуюся в непосредственном контакте арматуру, которая в результате таких процессов получает эффект самонапряжения (обжатия).

  • Причем, арматурные стержни растягиваются независимо от их направления и схемы расположения в структуре изделия, что способствует получению двухосного объемного самонапряжения конструкций.
  • Механизм действия расширяющихся материалов основан на создании контролируемого направленного кристаллообразования в период твердения цементного камня, что способствует регулированию процесса объемных деформаций в пластической структуре изделия.
  • Применение расширяющихся быстротвердеющих бетонов, благодаря регулируемому линейному расширению, позволяет значительно компенсировать последствия усадочных деформаций, повысить трещиностойкость и сроки эксплуатации зданий и сооружений.

Свойства

В практике существуют два основных вида расширяющихся материалов:

  • с нормируемой величиной обжатия;
  • с компенсированной усадкой, но с ненормируемым самонапряжением (обжатием).

Помимо этих категорий, можно выделить в отдельную группу расширяющиеся мелкозернистые смеси, применяемые для ремонтно-восстановительных работ.

Основные характеристики напрягающих бетонов (ГОСТ 32803-2014):

  1. Для тяжелого предусматривают следующие классы на сжатие: B20—B90; на растяжение — Bt0,8—Bt4,0.
  2. Для легкого: на сжатие — B10—B40; на растяжение — классы Bt0,8—3,2.
  3. С учетом величины напряжения, бетон классифицируют по следующим маркам: Sp0,6—4,0.

Подсказки: марки по самонапряжению Sp 0,6—1,0 относят к разряду бетонов с компенсированной усадкой, а классы Sp 1,2—4,0 к расширяющимся смесям с нормируемым обжатием.

  1. По морозостойкости F200—F
  2. По водонепроницаемости: тяжелые —W12—W20, легкие — W8—W
  3. Данный материал обладает высокой прочностью (40–70 Мпа). Причем, рост этого значения особенно интенсивно наблюдается в раннем возрасте (28 суток). По истечении трех месяцев прочность на растяжение—сжатие увеличивается на 30%, а по достижению 6 месяцев — на 40%.
  4. Отсутствует коррозия арматуры.
  5. Высокая сульфатостойкость.
  6. Газопроницаемость в 40 раз ниже в сравнении с тяжелыми бетонами на портландцементе.

Применение

Отмеченные свойства данного материала позволяют его эффективное применение как в монолитных, так и в сборных железобетонных конструкциях:

  • при строительстве несущих элементов и проезжей части мостов, что позволило увеличить несущую способность на 12–16%;
  • для строительства энергетических объектов ТЭЦ, ГЭС, АЭС и др.;
  • при сборном строительстве туннелей метрополитена;
  • при возведении напрягающих конструкций спортивного назначения (крытые спортивные арены и пр.);
  • при производстве железобетонных труб высокого давления;
  • для оборудования покрытий кровель и устройства прочных промышленных полов;
  • широкое использование при устройстве надежных гидроизоляционных покрытий, наносимых методом торкретирования.

Материалы

Расширяющийся бетон производится на основе напрягающего и безусадочного цемента с использованием крупных и мелких заполнителей природного происхождения.

Вяжущие

Расширяющиеся цементы представляют собой смеси, состоящие из портландцемента или глиноземистого цемента со специальными добавками, обеспечивающими увеличение объема структуры цементного камня на начальном этапе твердения.

В качестве добавок обычно выступают:

  • гипс;
  • глиноземистые шлаки;
  • гидроалюминаты кальция.

В процессе гидратациии цементного камня образуются гидросульфоалюминатные соединения кальция, в момент формирования которых возникает эффект расширения структуры, компенсирующий усадочные явления.

Наибольшее распространение получили следующие виды цементов:

  1. Водонепроницаемые расширяющиеся цементы (ВРЦ), получаемые путем смешивания глиноземистых цементов (70%), гидроалюмината кальция (10%) и тонкомолотого гипса (20%).

  1. Водонепроницаемые безусадочные цементы (ВБЦ), состоящие из тех же компонентов что и (ВРЦ), но взятыми в других пропорциях и в других объемных соотношениях. Эти цементы способны формировать цементный камень высокой водонепроницаемости, выдерживающий давление воды до 0,70 Мпа.

  1. Расширяющийся цемент (РПЦ), получаемый в результате тонкого помола и смешивания портландцемента (60%), высокоглиноземистых доменных шлаков (5–7%), гипса (7–10%) и минеральной добавки (20–25%).

  1. Гипсоглиноземистые расширяющиеся цементы (ГГРЦ), состоящие из смеси тонкоизмельченного глиноземистого доменного шлака (70%) и молотого гипса (30%).

  1. Напрягающие цементы (НЦ) производят на базе портландцемента (60–70%), глиноземистого цемента (18–20%) и двуводного гипса, совместно измельченных до показателя удельной поверхности минимум 3500 см 2 /г (см. фото).

Заполнители

Доля крупных и мелких заполнителей в бетоне, может достигать 80% от общего объема смеси, и оказывать значительное влияние на физико-химические свойства изделия. Оптимальный подбор состава данных компонентов может существенно сократить использование цемента, цена которого в значительной мере влияет на себестоимость продукта.

Кроме того, заполнители наравне с вяжущими могут улучшать технические характеристики конструкций:

  • увеличивать прочность и сдерживать деформации;
  • снижать значение ползучести;
  • принимать на себя воздействие линейных напряжений и частично компенсировать усадку.

Для приготовления расширяющихся растворов, в роли крупных заполнителей выступают гравий и щебень фракций 5–70 мм. Требования к данному материалу такие же, как и для традиционных тяжелых бетонов (ГОСТ 10268-80).

Рекомендуемая марка крупных заполнителей

В качестве мелкого заполнителя, чаще всего используют кварцевый песок мелких фракций (ГОСТ 8736-93) плотностью 2000–2800 кг/м 3 , причем, чем меньше фракция, тем выше плотность бетона.

Приготовление расширяющихся смесей

Расширяющие и напрягающие бетоны при необходимости можно приготовить своими руками, в условиях строительной площадки.

Существует два основных способа для изготовления быстротвердеющих водонепроницаемых смесей:

  • с применением напрягающих и расширяющихся цементов;
  • с использованием специальных расширяющихся добавок на основе портландцемента.

Расход модифицированных цементов и пропорции по отношению к заполнителям, такие же, как и для приготовления обычного тяжелого бетона. Инструкция для приготовления расширяющихся смесей с использованием портландцемента для каждой добавки индивидуальна. Пропорции и порядок действий описаны на тыльной стороне упаковки продукта.

Модифицирующие расширяющие добавки

При производстве быстротвердеющих расширяющих бетонов используют алюминатносульфатные и алюмооксидные добавки, обладающие как расширяющим, так и напрягающим действием.

Наиболее распространенные это:

  1. Расширяющая химическая добавка (РД) — тонкоизмельченная сухая смесь алюминатных и сульфатных компонентов, позволяющая получать изделия с высокой водонепроницаемостью, морозостойкостью и компенсированной усадкой.

  1. Добавка РСАМ — сухой порошок светло-коричневого цвета. Служит для получения безусадочного и напрягающего вяжущего на основе портландцемента. При равнозначном объеме цемента, введение добавки в состав смеси существенно повышает прочность на растяжение—сжатие, и полностью удаляет проблему возникновения трещин.

  1. Expancrete — это сухая неорганическая добавка, компенсирующая усадку. Эффект действия зависит от объема используемой присадки, водоцементного соотношения, фракции и состава заполнителя, а также частоты армирования конструкций. Поэтому, необходимое количество добавки определяют опытным путем.


Расширяющийся бетон необходимо укладывать в опалубку с оптимальным уплотнением и последующим тщательным уходом, обеспечивающим требуемый температурный и влажностный режим, при котором исключаются незапланированные линейные расширения конструкций.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×