Классификация и состав самоуплотняющегося бетона

В 70 годы считалось, что бетон – это единственный материал, который способен выдерживать большие нагрузки на протяжении максимально долгого срока. Однако, через некоторое время, требования, предъявляемые к цементно-песчаным смесям, были пересмотрены, и, благодаря японскому профессору Хиро Окамура в строительной сфере появился совершенно новый продукт – самоуплотняющийся бетон (СУБ). Этот высокопрочный материал достигаем максимальной прочности за более короткий срок, благодаря чему уменьшаются трудовые затраты, а времени на уплотнение полужидкой массы требуется значительно меньше. Помимо этого СУБ обладает и другими преимуществами.

Самоуплотняющийся бетон

Преимущества и недостатки СУБ

Если сравнивать самоуплотняющийся бетон с традиционными составами, то СУБ обладает следующими преимуществами:

  • Монтаж высокопрочных бетонных конструкций производится быстрее.
  • Дефекты, вызванные неправильным уплотнением бетонной смеси, сводятся к нулю.
  • Становится возможным монтаж различных конструкций сложной формы с любой геометрией.
  • Для СУБ используются менее громоздкие и тяжелые опалубки (не требуется вибрирования бетона).
  • При использовании самоуплотняющегося бетона достигается наилучшее сцепление смеси с арматурой.

Сцепление бетона с арматурой

  • Раствор не расслаивается.
  • СУБ обладает шумо- и виброизоляционными свойствами.
  • Уплотняющийся состав способен проникать в труднодоступные участки конструкции.
  • Цементно-песчаная смесь может подаваться через низ опалубки.
  • Смеси обладают пониженным отношением водонепроницаемости. Согласно ГОСТ 7473-2010 этот показатель составляет не более 0,4.
  • Показатель удобоукладываемости раствора составляет 70 см.

Из недостатков СУБ можно выделить только его высокую стоимость и повышенных коэффициент ползучести.

Чтобы самостоятельно изготовить самоуплотняющийся бетон необходимо ознакомиться с видами СУБ по типу его применения.

Классификация и области применения разных видов СУБ

Современные бетонные составы классифицируются исходя из области их применения:

  • Высокоподвижные. Применяются для: не армированных или слабо армированных построек (SF1); стандартных сооружений (SF2); вертикальных элементов, сильно армированных построек и для конструкций со сложной геометрией (SF3). Также этой маркировкой обозначается степень растекания смесей: SF1 – от 55 до 65 см; SF2 – в пределах 66-75 см; SF3 – порядка 76-83 см.
  • Вязкие. Такие смеси маркируются буквами VS/VF. Первый параметр обозначает отрезок времени, за которое раствор, подаваемый из стандартного конуса, растекается до 50 см (VS1 – до 2 секунд, VS2 – больше 2 секунд). VF – обозначает период, за который СУБ проходит через V-образную воронку (VF1 – меньше 8 секунд, VF2 – 9-25 секунд). Исходя из этого, есть смеси, которые подходят для конструкций, не требующих отделки (VS1/VF1) и составы, повышающие тиксотропность, использующиеся при постройке конструкций слабой прочности (VS2/VF2).

Вязкость состава обозначается, как VS/VF

  • Легко формируемые. Эти составы применяют для построек с шагом армирования 80÷100 мм (РА1) и для бетонных оснований с шагом 60÷80 мм (РА2).
  • Устойчивыми к расслоению. СУБ для вертикальных железобетонных конструкций с шагом менее 80 мм, а также для высотных элементов и профилей (тонкостенных) с шагом более 80 мм. Параметр однородности определяется в процессе испытания смеси при помощи сита (SR1 – до 20%, SR2 – до 15%).

Полезно! Прочностные показатели у самоуплотняющегося бетона такие же, как у обычной смеси (В30, В40 и так далее).

Для изготовления такой смеси, необходимо также уточнить характеристики СУБ и компоненты, входящие в его состав.

Свойства и состав самоуплотняющегося бетона

Благодаря комбинированию разных компонентов, можно получить строительную смесь, отвечающую следующим требованиям:

  • эластичность – 30÷36 ГПА;
  • прочность на сжатие – 40÷80 Мпа (через 4 недели), 55÷100 Мпа (через 13 недель);
  • усадка – 600÷800;
  • соотношение связующего вещества и воды – 40/25%;
  • Объем воздуха – 4,5÷6%.

Для самостоятельного приготовления самоуплотняющегося бетона по стандартной рецептуре, разработанной Хиро Окамура, потребуется:

Компонент Объем
Портландцемент 350 кг/м3
Молотый известняк (можно заменить зольной пылью) 200 кг/м3
Вода 170-180 кг/м3
Мелкозернистый песок (0-2 мм) 650 кг/м3
Щебень (фракцией от 2 до 16 мм) 950 кг/м3
Пластифицирующая добавка 2-4 кг/м3

Также существует европейская рецептура, согласно которой, для приготовления бетонного раствора потребуется:

Компонент Объем
Портландцемент 280 кг/м3
Вода 190 кг/м3
Молотый известняк 245 кг/м3
Мелкофракционный щебень 750 кг/м3
Песок 865 кг/м3
Пластифицирующая добавка 4 кг/м3

Полезно! Объемное содержание компонентов можно менять, в зависимости от типа постройки и его предназначения.

Также в бетонную смесь добавляют различные регуляторы, химические модификаторы, ультрадисперсные заполнители и прочие компоненты, способствующие повышению устойчивости и эластичности готового состава. Чаще всего в качестве добавки используют поликарбоксилат (РС или РСЕ) – полимерный компонент, который отвечает за адсорбцию на поверхности бетонных зерен. Это вещество «посылает» смеси отрицательный заряд, благодаря которому зерна цемента начинают отталкиваться друг от друга. В конечном счете, происходит движение частиц и смесь уплотняется.

Принцип работы поликарбоксилата

Полезно! Поликарбосилат в 3-4 раза превосходит сульфомеланин, сульфонафталин и формальдегид по продолжительности пластифицирующего действия.

Стоит учитывать несколько важных нюансов:

  1. Если вы используете заполнитель крупной фракции, то его объем должен составлять не более 50% от объема бетонной смеси.
  2. Объем песка должен быть в пределах 40% от общей массы.
  3. Объем пластификаторов должен составлять не менее 0,8%, но не более 1,3%.
  4. Количество стабилизаторов не должно превышать 0,3% от общего объема цементной смеси.

Важно! Если в смеси будет слишком много суперпластификаторов, то схватывание раствора сильно замедлится.

Но, приготовление СУБ – это полдела, нужно также учесть особенности его транспортировки и укладки.

Транспортировка

Самоуплотняющийся бетон, как и любая цементная смесь, требует правильных условий перевозки. Дело в том, что СУБ не является исключением и также подвержен процессам расслоения (сегрегации), из-за чего часть его свойств теряется, и готовые изделия получаются худшего качества.

Транспортировка бетона

Чтобы этого не происходило, нужно учесть, что:

  • При транспортировке более 1 часа без использования бетономешалки, в смеси образуется осадок. Поэтому СУБ, как и обычный бетон, должен перевозиться только при помощи автомиксеров.
  • Погодные условия оказывают пагубное влияние на раствор. Если бетонный раствор будет долгое время открыт под прямыми солнечными лучами, это приведет к повышению температуры смеси, что, в конечном счете, скажется на консистенции бетона.
  • После доставки раствора на строительную площадку в смесь необходимо добавить разжижитель, тогда бетон приобретет оптимальную консистенцию.

Особенности укладки СУБ

В процессе укладки СУБ необходимо учесть следующие нюансы:

  1. Перед тем, как заливать самоуплотняющийся бетон, убедитесь, что в опалубке нет жидкости. Если в ней будет хотя бы незначительное содержание воды, то свойства состава могут измениться, что приведет к расслаиванию бетона.
  2. В процессе укладки, нужно постоянно перемешивать СУБ (если состав загустел, добавьте разжижитель).
  3. Длина трубопровода для подачи раствора на рабочее место, не должна быть более 200 м. Если смесь будет идти слишком долго, она может стать неоднородной.

Строительный рукав

  1. Бетонный раствор не нужно дополнительно уплотнять.
  2. Если вы заливаете бетонную смесь в форму для узкой колонны или в другую опалубку с плохим отведением воздуха, то раствор не рекомендуется сбрасывать с большой высоты. Лучше опустить строительный рукав как можно ниже в опалубку и поднимать его по мере заполнения формы. Чем меньше будет высота, тем меньше воздуха попадет в бетонную толщу.

В заключении

СУБ – это бетон «нового поколения», который обладает улучшенными характеристиками. Самоуплотняющиеся смеси можно изготавливать самостоятельно или заказать готовый раствор.