Самый прочный бетон в мире: Самый прочный бетон в мире какая марка. Какие ошибки при замесе сделают бетон непрочным? За счёт чего мы получаем самый прочный бетон в РФ — Комплексный ремонт квартир, домов, офисов, магазинов в Ульяновске

Содержание

Самый прочный бетон в мире какая марка. Какие ошибки при замесе сделают бетон непрочным? За счёт чего мы получаем самый прочный бетон в РФ

Бетон – самый популярный строительных материалов. Он очень долговечен, не горит, не подвержен разрушению плесенью и грибком. Со временем правильно изготовленный бетон становится только крепче. Бетон — весьма экологичный материал, так состоит на 100% из природных компонентов — песка, воды, дробленого камня (щебня) и цемента (специальным образом обожженной и мелко измельченной извести). Только в редчайших случаях строительство обходится без бетона, и то, лишь в тех, когда нет возможности его приготовить.

Марки прочности. Состав бетона.

Что такое марка прочности для любых строительных материалов (бетон, раствор, кирпич и тому подобное) – это максимальная нагрузка, которую может выдержать материал на сантиметр квадратный.

Если к примеру марка кирпича 200, то этот кирпич может выдержать на одном квадратном сантиметре 200 кг. Площадь поверхности кирпича имеет 300 см2. Значит 300 см2 200 кг = 60 000 кг может выдержать одна кирпичина.

Вообще, прочность бетона — довольно изменчивый параметр, и в течение всего процесса твердения — она нарастает. Например: через трое суток — будет одна прочность, через неделю — другая (до 70% от проектной, при соответствующих погодных условиях). Через стандартный срок — 28 дней нормального твердения — набирается проектная (расчётная) прочность. Ну а через полгода она становится ещё выше. В принципе, твердение бетона и набор его прочности идёт долгие годы.

Марка бетона М100.

Для приготовления бетона М100 необходимо:

1 ведро цемента марки 400
3 ведра песка.
6 ведер щебенки (из известняка), фракция 35.

В основном применяется для ростверка (подошва фундамента) в землю.

Марка бетона М200.

1 ведро цемента М 400.
2 ведра песка.
5 ведер щебенки (из известняка), фракция 35.

Применяем для изготовления несущих перемычек, прогонов, армированные пояса по периметру здания, отмостки, ж/б перекрытия, заливаем колонны из кирпича во внутрь бетоном.

Почему лопается бетон

Очень часто лопается поверхность бетона, в готовых изделиях (стяжки, ж/б перемычки, ж/б пояса и тому подобное) при схватывании. Это происходит по нескольким причинам и самая основная не точная формула бетона:

Много воды

Теоретически существует строгая формула – сколько необходимо лить воды для приготовления бетона. Если слишком много налить воды в бетон, то он будет расслаиваться, завоздушится (в бетоне будет много пузырьков воздуха) и немного потеряет несущей способности.

Когда заливаешь жидкий бетон, то обычно утекает цементное молочко (вяжущее) и он немного теряет несущую способность.

Самый лучший бетон – очень густой. Благодаря вибратору или вибро-столу он уплотняется, камушки в бетоне (щебенка) прилегают максимально близко друг к другу. При строительстве атомных станций в привозной бетон ни вкоем случае нельзя добавлять воды, за этим строго следят.

Густой бетон

Такой бетон сложновато сделать и нормально уложить “в кустарных” условиях на строительной площадке.

Мы обычно делаем бетон в бетономешалке не густой и не жидкий. Когда укладываем бетон в изделие то трамбуем или вибратором или обычной палкой.

Для строительства частного дома (по сравнению с атомной станцией) нет необходимости слишком кропотливо подходить к бетону.

Даже если здесь я распишу точную формулу добавки нужного количества воды в бетон, то первый дождь намочит песок и эта формула уже не будет правильно действовать, так как песок мокрый, то и бетон получиться слишком жидкий. Иногда привозят и щебенку мокрую.

Точную формулу добавки воды в бетон в основном используют на производстве, где материалы находятся под навесом и имеют относительно одинаковую влажность.

Итак: лучше всего ориентироваться по цементу. То есть если в мешалку добавляете одно ведро цемента, то воды чуть меньше ведра. После дождя на глаз меньше. В идеале должен получиться немного густоватый бетон.

Если к примеру вы делаете железобетонную стяжку слишком жидкую, то она обязательно сядет в низ на несколько мм и полопается:

Почему лопается ж/б стяжка.

Это происходит по тому, что бетон расслаивается – тяжелый наполнитель (щебенка) опускается в низ, а более легкий (песок) идет в верх. Получается на поверхности стяжки слишком много песка, а песчаная стяжка без сетки и пластификатора обязательно полопается.

Если слишком много воды в бетоне, то поверхности почти всех ж/б изделий будут полопавшееся.

Если к примеру через несколько часов вы обнаружили на поверхности бетона трещины, то сильно не расстраивайтесь, пока бетон свежий, можно трещины загладить мастерком.

Мало крупного наполнителя (щебенки)

Дело в том, что если вы знаете формулу нужной марки вам бетона, вы успешно заливаете бетон, но через какое то время качество бетона не получается одинаковым. К примеру в одном месте поверхность бетона идеальная а другом полопалась.

Это может произойти если вы в начале использовали крупный щебень, а затем мелкий!

Очень часто трещины на поверхности бетона могут появится если вам привезли слишком мелкий щебень (или с мусором). Тогда необходимо больше сыпать щебенки (мелкой) и меньше песка. К примеру на одно ведро сыпать щебенки больше, а песка на одно ведро меньше.

Бетон должен быть “жестким”, то есть раствора в бетоне должно быть столько сколько надо чтобы обволокти каждую щебенку (камушек).

Если раствора (цемент и песок) в бетоне будет мало, то полностью щебенка не будет обволочена и бетон будет слабым.

Если раствора в бетоне будет много, то его поверхность полопается (порвет). Визуально бетон не должен быть “жирным” от большого количества раствора в нем.

По этому даже если вы знаете точную формулу бетона обязательно необходимо следить, чтобы в бетоне было максимальное количество щебенки, и чтобы он был “жесткий”.

Палящие солнечные лучи.

Не желательно, чтобы на только, что залитые ж/б изделия продолжительное время падали палящие солнечные лучи. Если будет слишком жарко и сухо, то поверхность бетона может полопаться от слишком быстрого высыхания. Бетон должен схватываться в нормальных условиях.

Если не удается избежать палящего солнца, то достаточно бетон просто почаще поливать водой.

Плохо вымешанный бетон.

Также важно полностью вымешать бетонную смесь в бетономешалке. Чтобы бетон не залипал и быстро вымешивался в мешалке необходимо соблюдать порядок загрузки материалов в нее.

Сначала заливаем в бетономешалку воду, но не полностью а чуть – чуть меньше нормы. Затем закидываем в бетономешалку половину нормы щебенки, потом весь цемент. Чуть – чуть подождем и закидываем весь песок.

В конце закидываем оставшуюся половину щебенки. Несколько секунд подождем и если необходимо доливаем оставшуюся часть воды.

Благодаря тому, что мы кидаем цемент после щебенки и воды, он не залипнет и с щебенкой хорошо перемешается.

Для наглядности еще раз посмотрим подачу материалов в бетономешалку для приготовления бетонной смеси. Чтобы сделать бетон быстро и он не залипал в бетономешалке необходимо:

Залить почти всю норму воды в бетономешалку (чуть – чуть не доливаем).
Закидываем половину нормы щебенки в бетономешалку (можно чуть больше).
Засыпаем весь цемент.
Закидываем весь песок.
Засыпаем оставшуюся половину щебня.
При необходимости доливаем оставшуюся часть воды по чуть – чуть.

Песок плохого качества.

Если использовать песок, который содержит слишком много глины, то это плохо скажется на качестве бетона.

Слишком много цемента

Если в бетонную смесь положить слишком много цемента, то при схватывании бетона его может порвать.

Мороз

Как ни странно, но какой бы высокой марки не был бы бетон, он сильно боится мороза (без специальных добавок).

К примеру делали отмостку во круг дома поздней осенью. Погода сырая и прохладная. Бетон схватывался медленно. Через две недели пару ночей были заморозки.

На следующий год весной отмостка начала шелушиться (облезать). Перемерзшая отмостка полопалась и верхний слой (30 мм) отслоился.

Полное схватывание бетона (почти 100 %) в нормальных условиях, происходит через 28 дней. То есть если вы залили ж/б плиту, то смонтировать ее можно и раньше, но расчетную нагрузку она сможет воспринимать только через 28 дней.

В холодное время (зимой) бетон можно защитить несколькими способами от промерзания:

Можно ускорить схватывание бетона прогреванием. Для этого в изделие из бетона (к примеру армированный ж/б пояс) закладываем вольфрамовую нить в оплетке и подключаем к трансформатору.

Еще один способ прогреть бетон – вставляем электроды в изделие из бетона (свежий бетон),к примеру ж/б перекрытие, подключаем электроды к трансформатору или сварочному аппарату.

Пока бетон имеет влагу, через нее будет проходить электричество и соответственно тепло. Прогретый бетон схватится, влага исчезнет, трансформатор (сварочный аппарат) работать перестанет.

Правильно выбираем материалы для изготовления бетона.

Вода теоретически должна быть чистая. Для приготовления бетона не желательно использовать дождевую воду, жирную воду, воду содержащую масла (к примеру бочка для воды из под масла).

Самый лучший вариант для изготовления ответственного бетона (несущие перемычки, ж/б перекрытия и тому подобное) использовать чистую водопроводную воду.

Для изготовления стяжек и тому подобное (не ответственный бетон) можно использовать и не совсем чистую воду к примеру: воду из рек, озер, дождевую и тому подобное.

Очень часто используем для изготовления бетона воду со скважин и колодцев – хороший результат.

Щебень

Чаще всего для изготовления бетона используем щебенку – известняк, фракцией 20 – 35 . Известняк не плохой материал и к тому же в нашей области самый дешевый.

Для увеличения прочности бетона можно использовать щебень более прочный к примеру доломит или гранит. Но как показывает практика гранит чаще фонит (превышен радиационный фон).

Разновидности фракции щебенки:

Цемент

Чаще всего для приготовления бетона мы используем цемент марки 400. Почти все заводы изготовители цемента выпускают цемент одной и той же марки, но к сожалению качество у всех разное (как показывает практика).

Подробное описание некоторых производителей цемента, какой цемент лучше и какой покупать не стоит вы найдете здесь.

Чаще всего мы используем балаклеевский цемент М 400 с маркировкой ШПЦ ӏӏ/Б-Ш-400.

Песок

Теоретически самый лучший песок – это карьерный. Так как песчинки неправильной формы (более шершавые), то соответственно и площадь сцепления у песка выше. Речной песок (морской) по сравнению с карьерным имеет более гладкую форму песчинки.

Серьезный недостаток карьерного песка наличие глины! К примеру у нас песок карьерный добывается намывкой. То есть песок вымывается из недр и подается на поверхность через трубу (типа зем-снаряд). В таком намывном песке, попадается немного пластами глина.

Речной песок тоже не всегда идеальный, попадается глина.

Обычно мы запоминаем, что в таком то карьере глины больше, но он дешевле, тогда мы его используем для подсыпки или в не ответственный бетон.

Или в другом карьере в песке много мелких камней, но нет глины, тогда мы его используем для приготовления бетона. Так как в песке много мелких камней, то на раствор (для кирпичной кладки) мы его не заказываем (или сеем через сито, если необходимо).

Мифы пропарки бетона

Существет миф, что пропаренные изделия из бетона (шлакоблок, евро – забор и тому подобное), обладают повышенной прочностью.

Производители изделий из пропаренного бетона говорят застройщикам, что благодаря пропарке их изделия прочнее, чем у конкурентов и повышают цену.

К сожалению пропарка не увеличивает прочность бетона (ну максиму на 0,5%). Единственная и основная задача пропарки бетонных изделий – это ускорения схватывания бетона.

Вы спросите зачем же тогда увеличивать расходы на прочную камеру?

Только для того, чтобы к примеру:

Освободить быстрее формы (распалубить).
Не увеличивать размеры складских помещений (в которых будет дозревать изделия из бетона).
Быстрее продать изделия из бетона, и тому подобное.

Пропарка изделий из бетона ускоряет их схватывание приблизительно в два раза. То есть к примеру бетонному блоку в нормальных условиях для приобретения почти 100 % прочности необходимо 28 дней, то пропаренный блок наберет почти 100 % через 15 дней.

Резюме: пропаренный бетон практически не отличается от обычного бетона, который дозревал в НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ!

Нормальные условия для дозревания бетона это:

Чтобы бетон не пересыхал (от палящих лучей солнца).
Чтобы бетон не перемерзал (без антизамерзающих добавок).
Чтобы бетон созревал при температурах от +5 ˚С до + 25 ˚С

Технические характеристики бетона.

Немного о весе бетона. Эта информация станет полезной вам во время изготовления опалубки для бетона. Бетон тяжелый, поэтому при изготовлении опалубки для бетона необходимо быть внимательным, чтобы опалубка смогла выдержать вес бетона.

Один м3 бетона весит от 0,5 тонны до 2,5, в зависимости от наполнителя. Высчитывается вес любого материала благодаря плотности. Плотность бетона ρ (ро) от 0,5 т/м3 до 2,5 т/м3. Умножаем один м3 бетона на плотность (ро) и получаем вес бетона.

1 м3 обычного бетона весит около 2,2 т.

Если вы делаете потолочную опалубку (для бетона), то вам будет очень легко посчитать сколько давит на один м2 опалубки килограмм. К примеру необходимо всего лишь умножить один на толщину бетона и на плотность бетона (2,2 тонны): 1 (м2) 0,2 м (толщина бетонного потолка) 2,2 т = 0,44 т (или 440 кг).

На один м2 опалубки давит бетон толщиной 200 мм весом 440 кг.

Резюме: как видите бетон весит достаточно много, поэтому при изготовлении опалубки (для бетона) экономить на материалах не стоит, чтобы потом не переделывать.

Состав бетона для постройки небольшого дома:

Бетон двух марок: М 100 для ростверка и М 200 для других изделий из ж/б.
Состав бетона не очень густой, с максимальным количеством щебенки, из хорошего цемента и хороших наполнителей.
Создать нормальные условия для созревания бетона (чтобы получился прочным и качественным).
Не делать пропарку бетона (если нет необходимости в ускорении схватывания бетона).
При изготовлении опалубки предварительно посчитать вес изделия из бетона, чтобы опалубку не раздавило.

stroydocs.ru

Приготовление бетона для фундамента

Выбор бетона
Приготовление смеси
Расчет количества

Фундамент является основанием для любой постройки. Он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать на себе вес здания. Фундамент может быть ленточным, свайным, столбчатым или плиточным.

Виды фундамента: ленточный, столбчатый, монолитный, свайный, плитный, плавающий, винтовой.

Бетон в качестве строительного материала будет самым лучшим выбором.

Такое основание подойдет для дома любого типа, даже если там будет обустроено подвальное помещение. Чтобы основание дома было крепким, необходимо правильно выбрать бетон для фундамента.

Выбор бетона

Схема классификации бетона по маркам.

Всем известно, что бетон бывает разных видов. От типа смеси будет зависеть прочность всей постройки. Марка бетона для фундамента дома – это то, на что обращают внимание в первую очередь. Самые распространенные марки:

М 400 – самый прочный бетон. Его можно применить для строительства сооружений, которые должны будут выдерживать огромную нагрузку. Это, например, мосты, гидротехнические конструкции, промышленные предприятия. Этот класс бетона содержит в себе пластификаторы и гранит;
М350 – обладает чуть меньшей прочностью, чем М400. В основном применяется в строительстве жилых многоэтажных домов;
М250 – применяется для строительства домов из дерева, лестничных площадок, перекрытий с небольшой нагрузкой;
М200 – самая универсальная марка. Из такого бетона чаще всего делают ленточный фундамент.

Чтобы выбрать бетон под фундамент, также необходимо обратить внимание на грунт. Если грунт обладает высокой устойчивостью к влаге (песчаный или гранитный), то вполне подойдет марка W-2. Проблема возникает в том случае, если строительство дома будет вестись на глинистой почве. Глина в зимнее время промерзает и значительно увеличивается в объеме. Если бетон заложен под фундамент неглубоко, то он может немного подняться. Причем подниматься он будет неравномерно, в зависимости от того как сильно насыщены водой глинистые участки земли. Чтобы такого не произошло, необходимо закладывать бетон на фундамент как можно глубже, чтобы его уровень был ниже уровня промерзания глины. В этом случае товарный бетон для дома нужно брать более высокой марки.

Еще одним немаловажным фактором, оказывающим влияние на выбор марки бетона, будет тип самого фундамента. В этом случае выбор зависит от наличия в доме подвального помещения. Товарный класс бетона для дома с подвалом должен обладать водонепроницаемостью. Возможно, придется даже организовать дополнительную наружную изоляцию от влаги. Есть несколько вариантов выхода из данной ситуации:

можно купить любой подходящий бетон, не обязательно обладающий гидроизоляционными свойствами. И сделать наружную изоляцию при помощи рулонных или обмазочных средств. Это относительно дешевый вариант;
можно взять средний класс бетона, смешав его с дополнительной пропиткой. Это достаточно опасный вариант. Заниматься такой работой должны только профессионалы. Никто не может точно сказать, какой результат получится в данном случае. Возможно, фундамент будет прочным, а может случиться, например, обвал стены;
третий способ – просто применить высококачественные марки бетона для фундаментов, которые обладают водонепроницаемыми свойствами. Такой класс бетона легко и быстро схватывается и хорошо кладется. Придется потратиться на строительный материал, но проблем возникнуть не должно;
четвертый способ – применение специальных гидроизолирующих бетонных составов с различными добавками, которые увеличивают защиту от влаги.

Читайте также: Влияние жидкого стекла на свойства цементного раствора

Если приходится закладывать фундамент в достаточно агрессивной среде, то есть там, где в почве имеется огромное количество солей и других химических веществ, то нужно обратить внимание на сульфатостойкие бетоны. Найти такой класс строительного материала будет сложно, поскольку в магазинах в основном продается только обычный. Если есть возможность, то можно сделать специальный заказ на заводе. Изготавливают сульфатостойкий бетон под фундамент в очень ограниченном количестве. Зачастую приходится справляться своими силами и добавлять в смесь дополнительные добавки.

Приготовление смеси

Пропорции расхода цемента на кладку кирпича.

Нужную марку бетона можно приобрести в любом строительном магазине. После выбора смеси для фундамента нужной марки можно приступить к изготовлению раствора. Сделать это можно без профессиональной помощи. Если точно следовать инструкции, то основание будет прочным и дом простоит на нем целые века.

Для работы понадобятся:

бетономешалка;
песок;
гравий;
щебень;
просеиватель.

Для бетонного фундамента хорошо подходит речной песок, но не стоит огорчаться, если его негде достать. Песок и щебень могут быть различными. Подойдет даже карьерный песок. Главное, чтобы он был чистым и без примесей глины. Первым делом песок нужно просеять через специальное сито, чтобы он стал мелким и без всякого рода камней. Очень часто щебень смешан с землей. Так как земля включает в свой состав органические вещества, то она тоже не должна попасть в товарный бетон. Поэтому перед использованием щебень нужно хорошо промыть под шлангом.

Бетон под фундамент главным образом будет состоять из цемента. Других добавок в растворе должно быть примерно в три раза меньше. После того как составные части будут правильно распределены, сухая смесь помещается в бетономешалку и прокручивается там несколько раз. Это нужно для того, чтобы смесь стала более однородной. И только после этого можно добавлять чистую воду. Вода должна составлять около 20% от всего раствора бетона, тогда он получится правильной средней вязкости. Если налить воды слишком много, то наполнитель поднимется наверх и консистенция раствора будет нарушена. Такой класс раствора не подходит, он быстро начнет покрываться трещинами. Прочность фундамента будет очень сильно снижена. Следует знать о том, что для приготовления раствора нельзя использовать морскую воду, она обязательно должна быть чистой. Даже на заводах применяется питьевая вода.

Читайте также: Шнек для транпортировки цемента

Расчет количества

Схема расчета количества бетона для ленточного фундамента.

Готовый раствор быстро схватывается, и повторно использовать его уже нельзя. Если раствора приготовлено слишком много, то лишнюю часть придется просто выбросить. Получается, что вместе с ним будут выброшены ваши деньги. Чтобы не произошло такой неприятности, необходимо точно рассчитать нужное количество раствора под фундамент. Для начала нужно выяснить, какой усадкой обладает используемая марка. Чем больше усадка, тем больше понадобится бетона. Для фундамента дома, имеющего форму параллелепипеда, вычислить нужное количество раствора не так уж сложно. Существует даже специальная расчетная формула. Сначала длина умножается на ширину и высоту, а затем полученная цифра умножается на коэффициент усадки. То, что получится, делим на 1,05 (это объем, который будут занимать дополнительные элементы, например, арматура). Чтобы рассчитать фундамент другой формы, придется вспомнить геометрию.

Есть еще один интересный факт: при смешивании разных марок бетона под фундамент можно получить необходимый раствор совсем другого класса. Готовый раствор нужно успеть израсходовать за два часа, пока он не застыл. Вот и все, что нужно знать о фундаментах из бетона для того, чтобы строительство было успешным.

Page 2

Армирование
Изготовление
Инструменты
Монтаж
Расчёт
Ремонт

1pobetonu.ru

Марки бетона: как правильно выбрать марку бетона

Любой человек, даже далекий от строительства знает, такое строительное понятие, как бетон, а прилагательное бетонный, ассоциирует с чем-то очень прочным.

Это не удивительно, пожалуй, нет строительных работ, в которых не используется бетон. Из бетона заливают фундаменты домов, делают монолитные каркасы зданий. Бетон используют для устройства оснований пола, заливают полы в гаражах и на производстве, из бетона делают черновые полы в помещениях. Из особых марок бетона заливают бетонные бассейны, строят взлетно-посадочные полосы в аэропортах. Бетон является основным материалом для производства строительных и дорожных плит, фундаментных блоков. В общем, бетон в строительстве везде. Так что такое бетон?

Что такое бетон

Бетон это смесь четырех составляющих материалов: цемента, песка, щебня и воды. Составляющие бетона смешиваются в специальных пропорциях, образуя густую строительную смесь, которая после твердения образует прочное, монолитное изделие. Благодаря своей текучести в замешанном виде, бетону можно придать любую форму используя для этого, так называемую опалубку.

Пропорции цемента, песка, щебня, воды в бетонном растворе строго рассчитаны, но не являются постоянными величинами. В зависимости от пропорций составляющих бетон разделяют на марки бетона. Основное различие в марках бетона это прочность получаемого бетонного изделия и как следствие, различные области его применения.

Марки бетона и марки цемента

Часто, марки бетона путают с маркой используемого цемента. Это от части, так, но не совсем правильно. Приведу пример, на бетоне М300. Для бетона М300 возможны следующие пропорции составляющих:

цемент М400 — 1 кг, 1,9 кг песка, 3,7 кг щебня.
Или цемента М500 – 1 кг, 2,4 песка, 4,3 щебня.

Как видите разные марки цемента, используют для одной марки бетона.

Марки бетона и класс бетона

Существует такое понятие, как товарный бетон. Товарный бетон это бетон изготовленный в заводских условиях и готовый для доставки на объект специальными машинами. Второе название товарного бетона БСГ- бетонная смесь готовая.

По нормативам товарный бетон обозначается маркой бетона и классом бетона. Например, бетон марки М300, класса B22.5. Марка бетона обозначает технологию его производства, а класс бетона показывает его качественные характеристики. Обычно класс бетона привязан к его марке и обозначают бетон маркой бетона с дополнительным указанием в скобках класса бетона. Например, бетон марки М150 и бетон класса B12.5 это одно и то же изделие, которое маркируется, как товарный бетон М150 (B12.5).

Посмотрим, чем отличается бетон, различных марок.

Марки бетона товарного

В перечислении марок бетона, пойдем от «твердого к мягкому», то есть, от твердых марок бетона до более «мягких», правильно говорить легких бетонов.

Бетон М550, класс В45 самый прочный товарный бетон. Пропорции цемента в бетоне марки М550 максимальные. Используется в производственных процессах при изготовлении специальных железобетонных изделий и в строительстве гидротехнических сооружений.

Бетон М500 , класс В40, аналогичен бетону М550. Его назначение также для строений и изделий, которые постоянно соприкасаются с водой. Марки бетона М500 и М550 крайне дороги.

Бетоны марок М400, класс В35 и М450, класс B30, также относятся к бетонам высокого класса прочности, и используется в гражданском строительстве сооружений близких к воде (гидроузлы, метрополитен), а также помещений железобетонных изделий специального назначения и банковских хранилищ.

Бетон марки М350, класс В25. Этот бетон используют для устройства фундаментов многоэтажных зданий. Именно этот бетон является основным в производстве ЖБИ изделий, монолитном строительстве, производстве дорожных плит и пустотелых плит перекрытий. Незаменим бетон М350 для заливки бетонных бассейнов, несущих колонн, взлетных полос. В частном строительстве использование бетона М350 не рационально.

Бетон марки М300, класс В22.5. Популярный товарный бетон для строительства ленточных, свайных и других монолитных фундаментов, популярен в частном строительстве.

Бетоны М200, класс B15 и М250, класс B20 схожие бетоны по характеристикам и применению. Из таких бетонов делают фундаменты малоэтажных домов, небольших лестниц. Такой бетон идет на устройство дорожек и отмостки вокруг дома. Вполне разумно использование бетона М200 или М250 для устройства полов в гараже.

Бетон марки М150, класс В12.5, называют легким бетоном. Бетон этой марки наиболее распространен в частном строительстве и черновой отделки помещений. Его используют для устройства черновых полов в доме, заливки дорожек для пеших прогулок, для выравнивания полов стяжками.

Бетон марки М100, класс В7.5. Легкий бетон, применяемый в подготовительных работах перед армированием и в устройстве фундаментов.

Бетоны марок М50 и М75. Чаще называют цементными растворами. Используются в кладке кирпича и стеновых блоков, штукатурных работ. Отличается отсутствием в составе щебня и большим количеством цемента и песка в составе. В обиходе строителей, редко такой раствор называют бетоном. Более правильное название цементный раствор или пескосмесь.

О застывании бетона

В работе со всеми марками бетона помним следующее:

Технологическая прочность бетона достигается через 28-30 суток с момента его заливки;

Прочность в 60% достигается через 7-8 суток;

Прочность достаточная для хождения приходит через трое суток.

Максимальная прочность бетонов высоких марок достигается через 6 месяцев. Именно поэтому, частные дома лучше строить через сезон после заливки фундамента.

Важно, обеспечить равномерное, естественное высыхание бетона, а при повышенной температуре необходимо проливать (смачивать) высыхающий бетон в течение недели и укрывать бетон полиэтиленом на всё время набора прочности.

Статьи по теме

Высокотехнологичные бетоны в России

Мы (Володин и Абрамов)Взламываем рецептурылюбых иностранных бетонных технологий. > > > > > Технология № 01 Самоуплотняющийся бетон

(консистенция мёда)

можем изготовить настоящий самоуплотняющийся бетон SF3 по EN 206-1 (а не ту фигню, что делают и выдают в России за самоуплотняющийся бетон).

01. Глянцевый бетон

02. Заливка густо-армированных конструкций

03. Инжектирование (впрыск по трубочке)

04. Строительство высоток (от 40-ка этажей)

Срок разработки такого бетона: 1 неделя.

Вот наше видео (настоящего!) самоуплотняющегося бетона:

> > > > > Технология № 02 Вечные тампонажные растворы (для нефтянки) «героин» для нефтянкиДобываете нефть? Много нефти?Знаете ли Вы, что накрутка на сухую тампонажную смесь от 400% (почти как на героин)? При этом большинство смесей имеют прочность на уровне штукатурки для дома.Это одно из самых консервативных направлений бетоноведения. Нефтяники не специалисты в бетонах. Этим пользуются предприимчивые ребята во всём мире.

Хотите мы «взломаем» рецептуру западных тампонажных растворов? (от Вас только образцы этих смесей)

Срок разработки (или «взлома» западной технологии): до 6-ти месяцев

Почему мы лучшие по технологиям бетона?

Володин Владимир Михайлович (технический директор)

01. Довел марку бетона до невероятных М2500

(получив самый прочный серийный бетон в Европе)

02. Учувствовал в разоблачении бетона в высотках «Москва Сити»

03. Разрабатывал высокопрочный бетон для космодрома Восточный

04. Написал диссертацию об высокопрочном бетоне

06. Победитель международных конкурсов по бетоноведению (список)

08. Изобретатель (патентообладатель)

Абрамов Дмитрий Александрович (директор)

01. Внедрил технологию более чем на десяти крупных заводах СНГ

02. Нашел площадку с сырьевой базой для производства самого дешевого высокопрочного бетона (в Европе)

03. Изобретатель

Почему с нами просто?

01. Получаем результат в ЛЮБОМ регионе

02. Мы ничего НЕ продаём

03. Вам НЕ придётся покупать оборудование

04. Бетон только из Ваших МЕСТНЫХ компонентов

05. Кто-то сделает лучше? Мы сами заплатим Вам!

Нужно больше информации?

Приезжайте в гости! Мы находимся на ОГРОМНОМ бетонном заводе Адрес: Россия, г. Тольятти, Никонова 52 Международн. Аэропорт: KUF (Курумоч) (до нас 40 мин. езды) Ж/Д станция: «Жигулевское море» (до нас 6 мин. езды)

Как сделать крепкий бетон (бетонный раствор) своими руками.

Строительные растворы и бетоны представляют собой каменные материалы искусственного происхождения, которые получаются в результате смешения вяжущего вещества (как правило, извести и портландцемента) и определенных заполнителей. Вяжущее вещество при смешивании с водой образует камнеподобное тело, что объясняется процессами схватывания и быстрого твердения. Прочность камнеподобного тела обеспечивается заполнителем (гравий, щебень, песок). Далее я расскажу вам про все этапы вопроса, как сделать бетон своими руками.

Компоненты для изготовления раствора

1. Заполнитель

Для строительного раствора, чаще всего, берется мелкий песок или другой мелкий заполнитель. Для бетонного раствора можно брать не только мелкий песок, но и крупный гравий или щебень. Чтобы изготовить строительный штукатурный или кладочный раствор, лучше всего использовать мелкий песок, зерна которого по диаметру не превышают 2 миллиметров. Если штукатурка будет иметь специальную фактуру, возможно добавление песка с зерном до 4 миллиметров. На нашем рынке покупателям предлагается два вида песка: речной и овражный. Речной песок считается среднезернистым, он достаточно дорог, но его чистота способствует использованию в качестве компонента для бетонной смеси. Овражный песок может быть мелкозернистым (от 0,5 до 1,5 миллиметров), с большим количеством глинистых частиц и прочих примесей. Для хорошего и прочного бетона он не подходит, но для строительных растворов его можно использовать без опасений.

Для тощего (легкого) цементного бетона с классом прочности В7,5 в качестве заполнителя можно использовать только песок. В бетонах большей прочности помимо песка можно также использовать щебень или гравий с диаметром до 31,5 миллиметров. Правильным считается использование щебневую смесь разных фракций, дабы готовый бетон содержал минимальное количество пустот между камушками.

Внимание! В заполнителе бетонов и строительных растворов не должно быть загрязнителей типа почвы, стекла, кусков древесины, торфа, растений, пылеватого либо илистого грунта. При наличии загрязнителей их нужно удалять с помощью просеивания гравия или песка через сито.

2. Цемент

Цемент – общее название для вяжущих порошкообразных веществ на базе мергелистых, известковых и глинистых пород и всевозможных добавок. Самый часто используемый вид цемента – портландцемент, название которому дал британский полуостров Портланд. В таком цементе содержится большое количество силикатов кальция. В процессе строительства загородного дома может применяться два типа портландцемента.

Тип I – не содержит добавок, либо их содержание не превышает 5 процентов. Европейская классификация для такого цемента указывает название СЕМ I.

В российской практике наличие цементных добавок обозначается буквой Д и цифрой в коде маркировки, которая идет следом за маркой. К примеру, если вы увидите маркировку ПЦ 500-Д20, то она означает присутствие 20 процентов добавок в портландцементе 500-й марки. Как мы уже выяснили, это характеризует цемент типа II. Что касается обозначения ДО, то оно характеризует цемент типа I, то есть, материал без добавок.

Чтобы приготовить штукатурный и кладочный раствор, нужно брать цемент классов М400 (32,5) и М500 (42,5). Портландцемент идеален для приготовления бетонных смесей, которые будут использоваться при пониженных температурах (среднесуточный показатель ниже 10 градусов тепла). Если температура высокая, например, при жаре, то лучше использовать шлакопортландцемент или цемент типа III (европейская классификация указывает название СЕМ III). Он хорошо подходит для изготовления кладочных и штукатурных растворов, использующихся для ограждений и полов.

Внимание! Цемент можно покупать только в мешках с соответствующей маркировкой. Непосредственно перед покупкой необходимо проверить, не отсырел или не слежался ли цемент. Если имеются все признаки, от покупки рекомендуется отказаться. Гарантировать соответствие марки цемента заявленной на упаковке или на мешке может только проверенный авторитетный производитель, который занимается продажей раствора уже не первый год. Кстати, главным отличием хорошего производителя от подпольного является не стоимость товарного бетона, а наличие качественной службы доставки.

3. Известь

Известь требуется для изготовления цементно-известковых растворов. Кроме того, ее применяют для повышения показателей удобоукладываемости раствора. На сегодняшний день для приготовления растворов известь гасить уже не требуется. Вместо этого можно купить по невысокой цене гашеную (гидратную) известь-пушонку, которая продается упакованной в мешки уже в готовом виде. Как вариант, вместо сухой смеси известь может продаваться в ведрах в виде известкового теста. Ее добавляют в цементно-известковые штукатурные и кладочные растворы, чтобы повысить их удобоукладываемость.

Внимание! Если вы в рамках вопроса, как сделать бетон дома, решили использовать известь, соблюдайте предельную осторожность, поскольку известь имеет сильные разъедающие свойства. Работы рекомендуется выполнять в защитных перчатках, не забывая следить за тем, чтобы материал не попал в глаза или на кожу. То же самое относится к использованию красителей, а также последующим работам по шлифовке и полировке изделия.

4. Добавки

В состав бетонной смеси или строительного раствора могут входить определенные добавки, которые могут как улучшать, так и просто изменять их определенные свойства.

Пластификаторы или пластифицирующие добавки позволяют повысить текучесть смеси, в результате чего строители получают раствор в более жидкой консистенции. Такой раствор гораздо проще наносить.
Разжижающие добавки или суперпластификаторы позволяют снизить количество воды, наливаемой для размешивания.

Кроме того, их использование позволяет улучшить показатели обрабатываемости смеси, повысить прочность, морозостойкость и водонепроницаемость раствора или бетона.

Отдельные добавки позволяют ускорить затвердение бетонной смеси или раствора.

Также, существуют добавки, с помощью которых становится возможным проведение работ в диапазоне температур от 10 градусов мороза до 35 градусов жары.

В продаже имеются специальные добавки, которые замедляют затвердение бетонной смеси, что полезно при бетонировании в жарких условиях.

Воздухововлекающие или аэрирующие добавки повышают морозостойкость и уменьшают влагоемкость раствора в затвердевшем состоянии.

Как правило, добавки продаются в пластиковых упаковках в жидком виде. На упаковках обязательно должна быть указана информация о дозировке, количестве и основных свойствах. Добавки в массовом соотношении не должны превышать 2 процентов от общей массы цемента.

5. Вода

Качество используемой для растворов и бетонов воды регламентируется нормативами ГОСТ. В частности, вода должна соответствовать питьевым стандартам, не должна содержать сторонних примесей, включая сахара, масла, щелочей и кислот. Запрещается использовать плохо очищенные болотные и сточные воды. Лучше руководствоваться принципом, в соответствии с которым для размешивания раствора можно использовать любую воду, которую можно пить. Если вы будете готовить раствор бетонный с использованием воды из озера или из реки, то придется проверить пригодность такой воды в специальной строительной лаборатории.

Состав и пропорции

Перед тем, как начать рассматривать вопрос, как приготовить бетон или жби, акцентирую ваше внимание на том, что состав и пропорции будут напрямую зависеть от его основного назначения. То есть, для фундамента правильно использовать крепкий бетон высокой плотности, тогда как для заливки забора можно остановиться на более легких марках. После того, как вы определились с компонентами, подберите правильную марку. В большинстве случаев для привозного бетона и растворов, создаваемых своими руками, лучше выбирать марки М300 или М400. Что касается пропорций, то компоненты «цемент/песок/щебень» должны использоваться в пропорциях 1/3/5. Это значит, что на куб бетона одна часть цемента требует добавления трех частей песка и пяти частей щебня или гравия. Если говорить о воде, то ее количество должно быть вполовину меньше веса других заполнителей. К примеру, если у вас получается 100 килограмм сухой смеси, то воды нужно брать 50 литров.

Если вы получили слишком густую (плотную) смесь, можно добавить еще немного воды. Консистенция должна быть такой, чтобы вам не требовалось прилагать большие усилия для размешивания раствора лопатой. Для влажного песка воды должно быть меньше. Если работы проводятся на морозе, вода и бетон должны греться, что защитит состав от преждевременного схватывания и потери прочности. Для работ лучше использовать покупную бетономешалку или устройства/миксеры и тары, созданные своими руками. Из какого материала и каких компонентов они состоят (насосы, формы, виброрейки и т.д), вы сможете прочитать в другой статье.

Газобетонные блоки для дома и его фундамента, типы и производство.
Современная технология производства бетона на оборудовании, какая она?
Как правильно утеплить пластиковые окна самому?

Дата: 20-11-2014
Просмотров: 1709
Комментариев:
Рейтинг: 24

Бетон – уникальный и многофункциональный материал. Его успешно используют практически на всех этапах строительства, из него изготавливают отделочные материалы и тротуарную плитку. Именно от его качества зависит прочность и долговечность любого строения. Как сделать крепкий бетон, способный прослужить долгие десятилетия?

Технологический процесс приготовления прочного бетона кажется незамысловатым, но при этом растет количество жалоб на растрескивание, например, фундамента.

Что нужно знать и учитывать, чтобы бетон для любых целей оправдал ожидания?

Основные понятия

Классически под бетоном подразумевают смесь из таких компонентов:

Цемент – связующее звено, превращающее составляющие в монолит.
Песок – основа прочности и заполнитель мелких пустот.
Заполнитель – это может быть гравий, щебень и некоторые другие материалы. Именно каменная составляющая обеспечивает уникальную прочность материала.
Специальные добавки – всевозможные пластификаторы и др. С помощью этих химических составов бетону придается желаемая консистенция и улучшается его качество.
Вода.

Основным показателем качества бетона является прочность на сжатие. Эта характеристика отражает способность раствора противостоять механическому воздействию, которое неизбежно. Измеряется этот показатель в МПа (мегапаскалях) и отражает уровень нагрузки, который бетон способен выдержать без деформации и изменения свойств. Прочность бетона зависит от качества и типа цемента, используемого для приготовления, фракции песка и заполнителя, соблюдения технологического процесса. Маркируется бетон в зависимости от своей прочности от В 3,5 до В 80, где цифра – это показатель давления, которое этот состав выдерживает в 95% случаев.

Самый простой, зачастую используемый для заложения подложки фундамента бетон, – простая смесь цемента и песка крупной фракции. В зависимости же от использования вспомогательных компонентов растет прочность состава, а значит и долговечность, надежность строения.

Но прежде чем выбирать рецепт, который сделает бетон прочным, важно разобраться со всеми компонентами. От их качества и будет зависеть результативность работ.

Вернуться к оглавлению

Цемент – основа основ

Цемент – основной и самый важный ингредиент состава под названием бетон. Он обеспечивает связывание дополнительных компонентов.

Идеальным вариантом для приготовления прочного бетона является портландцемент. Благодаря высокому содержанию силикатов кальция он обеспечивает идеальную адгезию (сцепление) материалов. Дополнительным плюсом этого материала является допустимость работ при более низких температурах, но этим преимуществом нельзя злоупотреблять. Приготовление смеси и заливка при температуре ниже +16ْ°C негативно скажется на качестве. Если же возникла необходимость проведения работ в холодном климате, обязательно нужно использовать специальные пластификаторы. Для работы в теплый летний период подойдет шлакопортландцемент.

При приобретении цемента главный ориентир – марка. Она указывается на мешке, и именно от нее будет зависеть стоимость. Обычно она выглядит так: М 500-Д 10 (цифры могут варьироваться). Первый показатель – это та самая прочность, оптимальная марка М 500, можно использовать и М 400, но это скажется на качестве, бетон будет менее прочным. Второй показатель – содержание примесей, значение Д 10 указывает на то, что в цементе содержится 10% инородных элементов. Чтобы бетон был достаточно легкий и прочный, следует выбирать материал с показателем до Д 20.

Кроме основательного подхода к выбору марки цемента необходима и визуальная оценка. Качественный материал должен быть сухим, однородным и сыпучим. Даже незначительная сырость негативно скажется на прочности строения.

Оценивать потребность в бетоне необходимо непосредственно перед началом работ, максимальный срок – за 2 недели. В данном случае лучше приобрести недостающий мешок, чем оставлять излишки, они при хранении впитают влагу из окружающей среды и станут некачественным балластом. При покупке нужно тщательно проверять целостность упаковки и наличие соответствующей маркировки.

Вернуться к оглавлению

Без песка не обойтись

Обойтись без этого компонента бетона можно в крайне редких случаях. В остальных же именно песок обеспечит достаточную плотность и качественное заполнение пустот. Каким же должен быть песок, чтобы ?

Чистым. Это одна из важнейших характеристик. Инородные примеси, особенно растительного происхождения, будут разлагаться в толще бетона, снижая его прочность. Если же песок был приобретен засоренным, его обязательно необходимо просеять. Пусть это отнимет время, но значительно увеличит прочность будущей конструкции.
Однородным. Для строительства подходит песок фракцией от 1,5 до 5 мм. Но при этом нужно стараться, чтобы разбег был не более чем 1,5-2 мм. Чем однороднее песок, тем прочнее сооружение.

Предпочтительнее использовать речной песок, так как он зачастую уже чист. В овражном же часто содержатся суглинистые примеси и илистые включения. В отдельных случаях можно произвести тщательную промывку и последующее отстаивание песка, но это трудоемко, особенно в домашних условиях.

В некоторых регионах, удаленных от крупных рек, можно обнаружить так называемый каменный или скальный песок. Он представляет собой дробленую до необходимой фракции горную породу. При использовании такого материала нужно учитывать, что он гораздо тяжелее обычного песка, а значит, его использование не позволит получить легкий бетон, что особенно важно при монтаже межэтажных перекрытий.

Вернуться к оглавлению

Каким должен быть качественный заполнитель

В роли заполнителя бетона могут выступать практически любые камни подходящего размера. Но и здесь есть несколько требований, которые помогут улучшить качество бетона.

Заполнитель должен быть чистым. Как и в случае с песком, необходимо заранее убедиться в отсутствии примесей. При необходимости прибегают к просеиванию.
Независимо от типа заполнителя все элементы обязаны иметь шероховатую поверхность, именно она обеспечивает высокую адгезию. По этой причине стоит отказаться от использования гальки.
Оптимальная фракция – от 8 до 35 мм, правило однородности сохраняется. Но в случае самостоятельной заливки лучше использовать разнофракционный гравий, например, мелкий и средний. В таком случае он обеспечит лучшее уплотнение даже без использования профессиональных трамбовок.
Чтобы после застывания получить легкий, но очень прочный заливочный материал, рекомендуется использовать керамзит.

Обычно заполнители довольно тяжелы, поэтому их необходимо складировать в непосредственной близости от места замешивания бетона. Кроме того, нужно учесть, что загрязниться гравий может и во время хранения, а значит, насыпь лучше организовать на прочной основе или на брезентовом полотне. При хранении материала на земле нижний слой становится браком или требует промывки и просушки.

Вернуться к оглавлению

А как же вода и другие компоненты?

Чтобы бетон был прочным и прослужил долгие годы, нужно использовать водопроводную воду, которая хотя бы условно пригодна для питья. Строго не рекомендуется использовать воду из природных водоемов, в ней содержатся кислотные и щелочные примеси, которые не позволят сделать прочный и легкий бетон.

Кроме того, в раствор зачастую добавляют различные компоненты, меняющие свойства в сторону улучшения.

Пластификаторы. Это специальные составы, позволяющие изменить свойства бетона. С их помощью можно уменьшить потребность в воде, скорректировать текучесть и пластичность.
Известь. Ее, как правило, добавляют для упрощения работы с бетоном, что особенно актуально для тонких манипуляций. Это не обязательный компонент и использование остается на усмотрение мастера.
Корректирующие компоненты. С их помощью можно сделать бетон устойчивым к низким температурам и другим агрессивным условиям. Более того, если работы проводятся вне допустимых температурных рамок, использование таких средств становится обязательным.
Армирующие добавки. Как правило, используется ПВХ-полотно, оно мягкое и не слишком прочное, но при закладке между слоями стяжки успешно предохраняет бетон от разрывов и растрескивания. С его помощью можно сделать достаточно прочный, но в то же время легкий слой.

Так, всевозможные добавки позволяют совершенствовать бетон и делать его более устойчивым к внешним факторам.

Вернуться к оглавлению

Правильное соотношение компонентов

Итак, качественные составляющие будущего прочного бетона выбраны и приобретены, но это еще не все. Их соотношение не менее важно, кроме того, пропорции разнятся в зависимости от типа работ.

Для заливки необходим щебень крупной фракции и достаточно жидкий бетон хорошей текучести. Это позволит заполнить все пустоты. Но перед заливкой рекомендуется смонтировать подложку из цемента низкой марки, материал для нее по консистенции должен напоминать влажную почву.

Наиболее распространенная пропорция: 1:3:6, соответственно, цемент, песок, заполнитель и до 1 части воды в зависимости от потребности и типа конструкции. Но это соотношение не является универсальным, так как плотность материалов может изменяться под воздействием множества факторов. Наиболее разумным будет просчитать показатели, вооружившись техническими справочниками. Если главным при измерении выбран вес, необходимо просушить песок и заполнитель, чтобы жидкость не нарушала расчет.

Это правило сохраняется для любого определения соотношения компонентов. Использовать необходимо одну и ту же посуду и при необходимости вносить поправки. В противном случае ошибка обязательно даст о себе знать, но в то время, когда исправить ее будет уже невозможно.

Вернуться к оглавлению

Смешивание составляющих

Не менее важен и процесс смешивания компонентов. Неоднородный бетон – это не только трудности при заливке, но и изменение соотношения составляющих за счет налипания их на инструмент.

Идеальным вариантом остается использование бетономешалки, это устройство предназначено для того, чтобы делать идеальный бетон. Агрегат можно приобрести или взять в аренду, сегодня такую услугу предлагают многие строительные компании. Устанавливать бетономешалку нужно в минимальном удалении, чтобы во время транспортировки бетон не успевал застывать – это противоречит технологическому процессу.

Можно сделать качественный бетон и по старинке, замешивая в старом корыте. Но в таком случае придется приложить массу усилий, чтобы смесь получилась однородной.

Существует два метода приготовления раствора:

Сухой. При его использовании все сухие компоненты предварительно смешиваются, и только после этого добавляется вода и пластификаторы. Опасность этого способа в том, что крайне сложно качественно и достаточно быстро обеспечить доступ жидкости к нижним слоям, а это может нарушить пропорцию. При долгом же смешивании цемент начнет схватываться, что повлияет на прочность бетона.
Влажный. В отмеренную воду добавляются постепенно все сухие компоненты. Это способ не лишен недостатков, но он все же предпочтительнее, особенно при приготовлении небольшого объема раствора.

Марка бетона

Класс бетона

Водонепроницаемость бетона

Морозостойкость бетона

Подвижность бетона

Выбор бетона для фундамента

Ведущую позицию среди строительных материалов вот уже много лет подряд удерживает бетон. Такой популярностью он обязан своим уникальным эксплуатационным качествам, в т.ч. высокой прочности, морозостойкости и влагостойкости. Более того, варьирование соотношения составляющих компонентов бетона позволяет получать материал с несколько отличающимися свойствами, что разрешает использовать его практически в любых условиях. Вопрос выбора подходящего бетона остается самым важным и сложным, ведь от этого зависят дальнейшие свойства конструкции.

Не менее сложно выбрать и подходящего производителя бетона. Растущий спрос на этот строительный материал привел к появлению огромного количества предложений, сориентироваться в которых достаточно непросто. Чтобы потенциальный покупатель бетона смог быстро найти оптимальное для себя предложение, была разработана бетонная тендерная система «М350». Она представлена на странице http://m350.ru/price/m350/ и позволяет пользователю быстро ознакомиться со всеми предложениями по продаже бетона М350 и других марок в Московском регионе и выбрать для себя наиболее подходящее, исходя из цены, расположения завода или режима работы производителя. Система позволяет экономить время и деньги.

Чтобы уметь выбрать правильную бетонную смесь для конкретных целей, необходимо знать, на какие показатели обращать внимание. Среди самых важных марка и класс бетона, характеристики влаго- и морозостойкости, а также подвижность бетона.

Марка бетона

Самая важная характеристика бетона – это его способность выдерживать нагрузки на сжатие
. Этот параметр обозначают буквой М, а стоящий за ней индекс говорит о том, какую нагрузку может выдерживать каждый квадратный сантиметр бетона. Точное значение определяют в лабораторных условиях, испытывая бетон, твердевший в течение 28 дней, а в маркировку записывают округленное значение. Например, бетон, который выдерживает 98 кгс/м2, обозначается как М100
, а бетон, выдерживающий 196 кгс/см2, — М200. Проще говоря, цифровой индекс говорит о том количестве килограмм, которое может давить на 1 см2 бетона, не разрушая его.

На сегодняшний день производятся бетоны от М50 до М1000
, но наибольшим спросом стабильно пользуются бетоны марок М100-М500
. Разный уровень прочности бетона объясняется отличиями в составе
: влияют пропорции используемых компонентов и их качество. В состав бетона входит песок, цемент, щебень или гравий. Песок вместе с щебнем (так называемый скелет) отвечают за несущую способность будущей конструкции, а цемент, соединяясь с водой, отвечает за прочность молекулярных связей. Чем выше доля цемента в составе бетона, тем выше прочность самого бетона.

Играет роль и качество компонентов. Песок может быть как речным, так и карьерным
– важно, чтобы он был крупным и с минимальным количеством глинистых примесей. Оптимальный размер щебня – 20-25 мм, он должен быть из крепких пород. Марка цемента также влияет на прочность бетона.
Как правило, используется цемент М400 и М500, последнего для приготовления бетона заданной прочности понадобится меньше.

Наименее прочные марки бетона используются при возведении самых легких и менее ответственных конструкций. Фундаменты частных и многоэтажных домов, промышленных зданий создают при использовании более прочных составов (М200 и выше). С ростом прочности повышается и цена состава, поэтому использовать излишне прочные составы ни к чему, как и экономить.

Класс бетона

Класс бетона также говорит о прочности материала, это современная производная от марки бетона
. Если при определении марки используется среднее значение прочности материала, то класс прочности предполагает определение прочности с гарантированной обеспеченностью. Это более точное значение, которое выражается с учетом коэффициента вариации 13%. Несмотря на то, что класс более точно определяет характеристики бетона, сегодня большинство специалистов пользуются понятием марки.

Классы определяют буквой
B
и числом от 3,5 до 60
: чем он выше, тем более прочный перед вами состав. Между классами и марками существует прямая связь: например, марке М100 соответствует класс B7,5, марке М200 – B15 и т.д.

Соотношение между классом и марками бетона по прочности

Водонепроницаемость бетона

Под водонепроницаемостью бетона понимают его способность не пропускать воду. Раньше эту характеристику обозначали русской буквой В, теперь используют
W
, а числовое обозначение рядом с ней может начинаться от 2 и достигать 20
, равняясь давлению водяного столба в кгс/см2, при котором цилиндрический образец бетона стандартной высоты не пропускает воду.

Если из бетона возводится фундамент в условиях повышенного уровня грунтовых вод
, то имеет смысл выбирать состав с высоким значением водонепроницаемости, в которые добавлены специальные гидрофобные добавки. Кстати, использование такого материала позволит сократить расходы на полноценную гидроизоляцию фундамента.

Самыми высокими показателями водонепроницаемости и водостойкости обладает гидротехнический бетон.
Для его производства используют гидрофобный либо пластифицированный портландцемент, песок и щебень более высокого качества, чем для обычных бетонов. Высокие показатели водонепроницаемости достигаются также за счет монтажа с максимальным уплотнением.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона обозначится буквой F
с числовым значением от 25 до 1000
: чем он выше, тем большее количество циклов замораживания и размораживания сможет выдержать бетон, не теряя при этом своих прочностных свойств. Выбор будет зависеть от тех условий, в которых будет эксплуатироваться готовая конструкция, от особенностей климата, количества периодов замораживания и оттаивания в течение холодного периода года.

Для строительства гидротехнических сооружений, аэродромных покрытий и мостовых опор лучше выбирать максимально морозостойкие составы. В частном строительстве для сооружения фундамента подойдет бетон класса F100 или F200. Ориентироваться можно и на плотность: чем ее значение выше, тем более морозостойким будет состав.

Подвижность бетона

Подвижность бетона (П) говорит о степени его текучести
, отчего напрямую зависит удобство работы с составом. Числовой коэффициент выражается в диапазоне от 1 до 5
: чем он выше, тем более жидким будет состав. В частном строительстве при обустройстве фундамента используется бетон П2 и П3
. Более текучие составы применяются только в тех случаях, когда нужно залить плотно армированную основу, или когда бетон подается с помощью бетононасосов.

С более текучим составом работать, конечно же, удобнее, но в уже готовый бетон нельзя добавлять воду для увеличения подвижности состава. В этом случае марка раствора сразу же понижается, уменьшая итоговую прочность.

Области использования разных марок бетона

Бетон получил повсеместное распространение, используется для создания фундаментов и множества прочих конструкций. В зависимости от цели использования подбирают бетон той или иной марки. Вот основные сферы использования самых распространенных марок бетона:

Выбор бетона для фундамента

Так как бетон используется при организации абсолютного большинства фундаментов, вопрос его выбора именно для данных целей требует более подробного рассмотрения. Чтобы подобрать необходимую марку, нужно знать вес, который будет возлагаться на конструкцию, условия ее эксплуатации, учитывать тип грунта, уровень грунтовых вод и т.д. Все это должно упоминаться в проектной документации, а для тех, кто ведет строительство самостоятельно, приведем информация о сфере использования разных марок бетона.

Чем меньше нагрузка от возводимой постройки, тем менее прочный бетон понадобится. Если будет строиться каркасный дом, то можно обойтись бетоном М200
, для деревянного дома фундамент лучше устраивать из бетона М250. Для двухэтажных деревянных домов, домов из газосиликатных и керамзитобетонных блоков лучше выбрать бетон М300
. Если будут использоваться железобетонные стеновые панели или в планах постройка кирпичного дома, то для фундамента используют бетон М350, М400 и выше.

Влияет на выбор марки бетона и тип грунта
. Чем почва более пучинистая, тем большие перепады в нагрузке оказываются на фундамент. Так, для глинистых почв лучше не использовать бетон ниже М350, а для песчаных и скальных грунтов подойдет и М200. Если уровень грунтовых вод в месте постройки дома высокий, то лучше выбирать бетон с повышенной водонепроницаемостью: даже если по нагрузкам подходит М250, лучше использовать М350, для которого W почти в два раза выше.

Какой бы марки бетон ни использовался бы, на характеристики готовой конструкции во многом влияет еще и правильность разбавления смеси водой, а также процесс заполнения формы бетоном и равномерность распределения бетона.

За долгие годы в строительной практике, люди так и не нашли более прочного, практичного, долговечного материала, чем бетон. Состоит смесь из цемента, песка, воды, щебня.

Также современные строители добавляют в раствор специальные упрочняющие добавки, которые делают материал практически вечным, неразрушимым, максимально прочным. Однако, при изготовлении бетонной смеси нужно очень строго соблюдать пропорции всех составляющих. В противном случае фундамент, железобетонная стена многоэтажного дома, цокольный этаж, находящийся под землей не будут прочными. Материал растрескается, раньше времени выйдет из эксплуатации, будут созданы аварийно-опасные ситуации. Так какие же ошибки в производстве бетона негативно влияют на качество готовых изделий?

Самые главные ошибки

Сразу же нужно заметить, что бетонные смеси могут изготавливаться по-разному. Всё будет зависеть от того, Какие строительные конструкции нужно изготовить из получившейся смеси. Самая главная ошибка — это неправильное использование дозировки цемента. Превышение, также занижение этой составляющей тотально влияет на готовую конструкцию. Также нужно чётко смотреть какую марку цемента использовать, прежде чем класть ее в будущий раствор.

Обратите внимание! Для сооружения железобетонных конструкций, которые будут использоваться под водой, применяется самая прочная, самая дорогостоящая марка цемента. Для несложных конструкций, использующихся под открытым небом допустимо добавление в раствор низкой марки недорогого цемента.

Ещё к одной очень важной ошибке можно отнести отсутствие качественного замеса раствора при изготовлении крупных партий цемента.

Хороший замес — одна из самых важных составляющих при изготовлении бетона в промышленных масштабах;
Ни в коем случае нельзя использовать грязные наполнители, не просеянный песок, имеющий вкрапления из кусков глины. Всё это ведёт к некачественно изготовленному раствору, который будет очень плох в готовых изделиях;
Также нельзя использовать грязную воду. Жидкость нужно очищать перед тем как произойдет замес. Вода очищается от тины, кусков глины, всевозможных биологических загрязнителей;
Ни в коем случае не нужно использовать цементный порошок после длительного хранения.

И очень внимательно нужно следить за тем, чтобы не было передозировки различного рода упрочняющих добавок, которые добавляются в железобетонный раствор.

Высокопрочный бетон: состав, свойства и характеристики

На сегодняшний день искусственный стройматериал занимает одно из лидерских мест в строительной отрасли. Современный высокопрочный бетон различных марок несколько отличается от давно привычных нам бетонов. Он обладает гораздо лучшими высокопрочными свойствами, нежели «старые» смеси. Сооружения из высокопрочного бетона выходят крепкими, надежными, способными служить на пользу людям много десятков лет.

Что собой представляет материал?

Высокопрочным бетоном называют тяжелые, мелкозернистые смеси марок М600-М1000, минимальная прочность на сдавливание которых равняется В60 и выше. Применение высокопрочных растворов позволительно для строительства различных уровней сложности. Любой архитектурный проект можно воплотить в реальность при помощи такого стройматериала.

Высокопрочный бетон отлично взаимодействует с крепким армирующим материалом. Их тандем высоко ценится и пользуется широким спросом у мастеров, особенно при возведении железобетонных строений. Наборные железобетонные сооружения возводятся на тяжелых бетонах марок 400-500. Применение стройматериалов больших марок разрешает уменьшить массу строений, сократить диаметр в разрезе, изготовить максимально подходящие по параметрам изделия.

Высокопрочные бетоны, склонные к стремительному застыванию, способны практически в таких же темпах повышать свой уровень крепости. Это позволяет значительно уменьшить время паровой обработки бетонных конструкций при их производстве, а иногда и вовсе отказаться от данной манипуляции.

Низкий уровень деформирования в высокопрочном бетоне при краткосрочных либо довольно продолжительных нагрузках увеличивает твердость конструкционных деталей, способствует уменьшению расползания стройматериала. Высокопрочному бетону свойственна та же интенсивность усадки, что и раствору со средней прочностью.

Вернуться к оглавлению

Составляющие компоненты

От входящих в состав ингредиентов требуется наделить строительную смесь необходимыми свойствами при самых малых расходах сырьевых материалов. Основа состава высокопрочных бетонов состоит из вяжущих веществ, песка, крупных наполнителей.

Вернуться к оглавлению

Вяжущее материалы

Как правило, роль вяжущих компонентов для такого рода бетонов выполняют наиболее активные портландцементы определенной консистенции. Профессионалы советуют использовать вяжущие с густотой 25-26 % и минимальной активностью 500-600. Высокопрочный бетон следует готовить на основе портландцементов с повышенной активностью. Благодаря ускоренным темпам приобретения бетонами прочности нет необходимости в применении разных примесей, убыстряющих застывание раствора.

Вернуться к оглавлению

Песок

Создание высокопрочных строительных смесей не обходится без добавления крупных либо мелких кварцевых полевошпатовых песков. Кристаллики крупных марок песка идут 1,25-5 мм шириной, песчинки мелких сортов – 0,14-0,63 мм. Чтобы строительная смесь лучше ложилась во время стройки, при ее изготовлении мелкого песка добавляют больше, нежели крупного. Но иногда эту пропорцию выравнивают.

Некоторые марки сверхпрочного бетона (вплоть до 800) изготавливаются из чисто крупных либо средних сортов песка. Однако в этом вопросе следует соблюдать рамки, указанные госстандартами.

Вернуться к оглавлению

Крупный заполнитель

Крупным наполнителем в подобных строительных смесях служит щебенка. Крепость на сжатие сего заполнителя при повышенной влажности должна быть минимум в полтора раза больше, нежели у бетонного раствора. Перед использованием щебенку следует отсортировать, очистить от отмучиваемых частиц. Ширина отсортированных песчинок должна варьироваться по фракциям: 5-10, 10-20, 20-40 мм.

Сорт щебня подбирают под нужную ширину бетонного изделия, а также под тип используемой арматуры. Для слабо армированных сооружений с толстыми стенами используют материал с заполнителем, крупность которого составляет до 70 мм. Наполнитель, применяемый при изготовлении высокопрочного состава, должен быть сухим, отвечать всем запросам ГОСТ.

Вернуться к оглавлению

Тонкомолотые добавки

В высокопрочный бетон принято добавлять кремнеземную пыль. Но бетоны, прочность которых составляет C 55/67, C 60/77, могут обойтись без этой силикатной добавки. Кремнеземная пыль появляется при очищении газообразной отработки во время производственных процессов кремния.

Силикатная пыль действует внутри бетонных составов по трем направлениям:

заполнение свободных пространств между цементными кристаллами, тем самым наделяя бетонное изделие гораздо большей плотностью;
пуццолановое взаимодействие с гашеной известью, обеспечивающее рост прочности цементного раствора;
• улучшение взаимной реакции между песком и цементом.

К основным составляющим высокопрочного бетонного раствора могут также добавляться пластификаторы химического происхождения.

Вернуться к оглавлению

Характерные свойства

Современные бетонные смеси с повышенной крепостью обладают массой свойств, положительно сказывающихся на эксплуатации готовой продукции. Мастера отделяют характеристики бетонного раствора от свойств уже готовых монолитов.

Вернуться к оглавлению

Показательные характеристики жидкого раствора

Главными эксплуатационными параметрами бетонной смеси являются:

плотность от 1,0 до 1,4;
плывучесть с деформацией конуса от 65 до 70 см;
содержание всего 1 % кислорода;
мизерные показатели расслоения;
минимальные сроки поддержания реологических качеств – 3-4 часа.

То, что растворы могут сохранять свои качества на протяжении некоторого времени, дает им большой плюс. Ведь при перевозке дорога от места производства до строительной площадки может длиться не один час. Большую роль играет консистенция раствора. Она должна быть идеально однородной, иначе есть риск расслоения, и как итог, утеря характерных качеств застывшего стройматериала.

Вернуться к оглавлению

Параметры застывших бетонных монолитов

Среди показательных свойств бетонного камня выделяют:

прочность на сдавливание, варьирующаяся от 50 до 100 МПа, а также на растягивание во время загибания – минимум 4 МПа;
уплотненность и пористость;
износостойкость;
устойчивость к минусовым температурам минимум F400 и водонепроницаемые способности от W10;
впитывание влаги максимум 1 %;
малый процент искривления.

К сожалению, повышенная плотность бетонов такого рода из-за высокого давления при взаимодействии с влагой может привести к образованию микроскопических разрывов в материале. Строительную смесь с повышенной плотностью желательно наделить умеренной пористой структурой, которая исполнит роль смягчителя для лишней энергии и напряжения во время тепловыделения при застывании.

Вернуться к оглавлению

Производство сверхпрочного композита

На месте строительства нужно правильные пропорции пластификатора.

Во время изготовления подобных материалов главное – добиться нормальной удобоукладываемости композита на протяжении всего строительного процесса. Достичь этой цели возможно при выполнении следующих условий:

непрерывное наблюдение за уровнем влажности наполнителей;
соблюдение четких дозировок согласно рецептуре;
использование для смешивания высокоскоростных смесительных устройств;
четкая последовательность закладки ингредиентов внутрь смесителя, установление положенного времени смешивания для каждого компонента;
если бетон покупной, то нужно узнать сроки начала его застывания, сопоставить их со временем, требуемым для перевозки, монтажа стройматериала, и если нужно, домешать в состав веществ, замедляющих твердение;
соблюдение правильных добавочных пропорций пластификатора на месте строительства.

Заметим, что для сверхпрочных смесей лучше использовать материалы с повышенной активностью, потому как их несложно перекачивать посредством бетонной помпы. От правильности ухода за бетоном зависит его качество. Материалу следует обеспечивать влажную обработку на протяжении трех суток. Это гарантирует устойчивость готового продукта к различным негативным факторам, а также долгий срок службы.

Дабы не наделать промахов во врем изготовления, монтажа и ухода за композитом, специалисты советуют набросать схему действий, контролирующих все вышеперечисленные процессы. Здесь должны присутствовать такие пункты:

контроль от лица производителя стройматериала: отслеживание характеристик и качества сырья, технических способностей, исправности производственного оборудования; выявление характерных параметров готовой смеси и предполагаемых отклонений;
контролирование от лица покупателя, использующего бетон;
меры при несоответствии желаемым требованиям;
выявление ответственных особ.

Вернуться к оглавлению

Области применения

Высокопрочные композиты используются, как правило, в случаях, где есть нужда в снижении размеров и веса сооружения, а также требуется повышение коэффициента прочности конструкции. К этим случаям относятся:

постройка многоуровневых конструкций;
возведение мостов и иных транспортных сооружений;
строительство складов для хранения радиоактивного утильсырья;
заливка полов внутри масштабных промышленных сооружений;
постройка иных особых объектов.

Какой бетон выбрать. Марка и класс бетона

Содержание статьи

Марка бетона

Самая важная характеристика бетона – это его способность выдерживать нагрузки на сжатие. Этот параметр обозначают буквой М, а стоящий за ней индекс говорит о том, какую нагрузку может выдерживать каждый квадратный сантиметр бетона. Точное значение определяют в лабораторных условиях, испытывая бетон, твердевший в течение 28 дней, а в маркировку записывают округленное значение. Например, бетон, который выдерживает 98 кгс/м², обозначается как М100, а бетон, выдерживающий 196 кгс/см², — М200. Проще говоря, цифровой индекс говорит о том количестве килограмм, которое может давить на 1 см² бетона, не разрушая его.

На сегодняшний день производятся бетоны от М50 до М1000, но наибольшим спросом стабильно пользуются бетоны марок М100-М500. Разный уровень прочности бетона объясняется отличиями в составе: влияют пропорции используемых компонентов и их качество. В состав бетона входит песок, цемент, щебень или гравий. Песок вместе с щебнем (так называемый скелет) отвечают за несущую способность будущей конструкции, а цемент, соединяясь с водой, отвечает за прочность молекулярных связей. Чем выше доля цемента в составе бетона, тем выше прочность самого бетона.

Играет роль и качество компонентов. Песок может быть как речным, так и карьерным – важно, чтобы он был крупным и с минимальным количеством глинистых примесей. Оптимальный размер щебня – 20-25 мм, он должен быть из крепких пород. Марка цемента также влияет на прочность бетона. Как правило, используется цемент М400 и М500, последнего для приготовления бетона заданной прочности понадобится меньше.

Класс бетона

Класс бетона также говорит о прочности материала, это современная производная от марки бетона. Если при определении марки используется среднее значение прочности материала, то класс прочности предполагает определение прочности с гарантированной обеспеченностью. Это более точное значение, которое выражается с учетом коэффициента вариации 13%. Несмотря на то, что класс более точно определяет характеристики бетона, сегодня большинство специалистов пользуются понятием марки.

Классы определяют буквой B и числом от 3,5 до 60: чем он выше, тем более прочный перед вами состав. Между классами и марками существует прямая связь: например, марке М100 соответствует класс B7,5, марке М200 – B15 и т.д.

Соотношение между классом и марками бетона по прочности

Водонепроницаемость бетона

Под водонепроницаемостью бетона понимают его способность не пропускать воду. Раньше эту характеристику обозначали русской буквой В, теперь используют W, а числовое обозначение рядом с ней может начинаться от 2 и достигать 20, равняясь давлению водяного столба в кгс/см², при котором цилиндрический образец бетона стандартной высоты не пропускает воду.

Если из бетона возводится фундамент в условиях повышенного уровня грунтовых вод, то имеет смысл выбирать состав с высоким значением водонепроницаемости, в которые добавлены специальные гидрофобные добавки. Кстати, использование такого материала позволит сократить расходы на полноценную гидроизоляцию фундамента.

Самыми высокими показателями водонепроницаемости и водостойкости обладает гидротехнический бетон. Для его производства используют гидрофобный либо пластифицированный портландцемент, песок и щебень более высокого качества, чем для обычных бетонов. Высокие показатели водонепроницаемости достигаются также за счет монтажа с максимальным уплотнением.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона обозначится буквой F с числовым значением от 25 до 1000: чем он выше, тем большее количество циклов замораживания и размораживания сможет выдержать бетон, не теряя при этом своих прочностных свойств. Выбор будет зависеть от тех условий, в которых будет эксплуатироваться готовая конструкция, от особенностей климата, количества периодов замораживания и оттаивания в течение холодного периода года.

Подвижность бетона

Подвижность бетона (П) говорит о степени его текучести, отчего напрямую зависит удобство работы с составом. Числовой коэффициент выражается в диапазоне от 1 до 5: чем он выше, тем более жидким будет состав. В частном строительстве при обустройстве фундамента используется бетон П2 и П3. Более текучие составы применяются только в тех случаях, когда нужно залить плотно армированную основу, или когда бетон подается с помощью бетононасосов.

Области использования разных марок бетона

М100 используют для создания дорожных бордюров и перед заливкой ленточного фундамента;
М150 подходит для заливки полов, фундамента под забор, а также для организации стоянки для легковых автомобилей;
М200 используется при реставрации зданий, заливки дорожек, а также для создания отмостков и фундамента легких зданий;
М250 подходит для создания разных типов фундамента, а также для площадок и дорожек;
М300 используется для создания фундамента кирпичных домов, тротуарных плит и дорог, подверженных сильным нагрузкам;
М350 подходит для создания монолитных фундаментов и фундаментов для многоэтажных домов;
М400 может применяться как для создания фундаментов жилых домов, так и при строительстве мостов и сооружений на воде;
М450 и М500 подходят для строительства туннелей, канализации, мостов.

Выбор бетона для фундамента

Чем меньше нагрузка от возводимой постройки, тем менее прочный бетон понадобится. Если будет строиться каркасный дом, то можно обойтись бетоном М200, для деревянного дома фундамент лучше устраивать из бетона М250. Для двухэтажных деревянных домов, домов из газосиликатных и керамзитобетонных блоков лучше выбрать бетон М300. Если будут использоваться железобетонные стеновые панели или в планах постройка кирпичного дома, то для фундамента используют бетон М350, М400 и выше.

Влияет на выбор марки бетона и тип грунта. Чем почва более пучинистая, тем большие перепады в нагрузке оказываются на фундамент. Так, для глинистых почв лучше не использовать бетон ниже М350, а для песчаных и скальных грунтов подойдет и М200. Если уровень грунтовых вод в месте постройки дома высокий, то лучше выбирать бетон с повышенной водонепроницаемостью: даже если по нагрузкам подходит М250, лучше использовать М350, для которого W почти в два раза выше.

Статья написана для сайта remstroiblog.ru.

Марки бетона и их назначение

Наиболее популярные в строительстве маркировки – М200, М250 и М300 – все эти и другие марки бетона производит компания ООО «Бетонинвест» Клин. Бетон наиболее прочный материал для фундаментов, стен и других основ, аналогов пока не изобретено. Он универсален в применении, при производстве используются компоненты природного происхождения – песок, гравий, цемент (обработанные горные породы).

Кратко о применении марок М100-М550.

Бетон марки М550 – сильный цементный раствор, который используют на строительстве объектов, где требуется повышенная гидронепроницаемость – гигантские плотины, дамбы и т.п. сооружения с большим напором воды.

Бетону марки М500 доверяют ЖБИ и производят из М500 конструкции спецназначения – бетонные сваи, плиты для ленточных фундаментов, мосты – высокая прочность, гидронепроницаемость, устойчивость к коррозии, природным воздействиям!

Бетон марки М450 предназначен для возведения более мелких плотин, дамб, туннелей, в том числе метро, банковские хранилища. Помимо этого используется при сооружении бассейнов, аквапарков, колодцев – то есть строения, которые требуют повышенной безопасности, надежности.

Бетон марки М400 – М450 широко применяется на строительстве объектов, связанных с водой или там, где влажность почв завышена, есть подземные воды. Исключительно морозостойкий, прочен, практически не пропускает воду. А вот для сооружений малоэтажных домов применять его не выгодно, нецелесообразно. Для этого существует марка М350.

Бетон марки М350 – залог качественной основы для устройства плиточного фундамента домов-высоток. Также используется при строительстве несущих колонн, чаш бассейнов, взлетных полос в аэропортах.

Бетон марки М300 – предназначен для ленточных и свайных фундаментов, для возведения стен, заборов, лестниц, подпорных и монолитных стен. Самая часто используемая марка бетона в России.

Бетон марки М250 – М200 – на заводах ЖБИ из бетона марки М250 делают плиты перекрытий, а марка М200 – это подушки под бордюры, лестницы и устройства фундамента в частных домах, дороги-бетонки.

Бетон марки М150 – это черновые стяжки, полы из бетона, дорожки в саду, основа бордюров.

Бетон марки М100 — этот легкий бетон (тощий) используют для того, чтобы подготовить место для предварительной заливки фундамента и арматуры. Как и М150 идет под бордюры, при благоустройстве дорог. Самый недорогой из цементных растворов, наименее прочный.

Класс бетона.

Бетон состоит из вяжущего вещества (портландцемент), наполнителя (гравий гранитный, гравийный и др.), строительного песка, очищенной воды, химических присадок, которые замедляют процесс твердения, регулируют удобоукладываемость бетонного раствора при минусовых или высоких температурах.

Классифицируют по плотности на 4 группы:

— Особо тяжёлые бетоны (плотность более 2500 кг/м?)

— Тяжёлые бетоны (плотность от 1800 до 2500 кг/м?)

— Лёгкие бетоны (плотность от 500 до 1800 кг/м?)

— Особо лёгкие (плотность менее 500 кг/м?)

Класс Особо легкие — содержат в себе много воздуха, а потому считаются теплым бетоном, который уменьшает теплоотдачу постройки. Это ячеистый бетон – газобетон, пенобетон – для утепления фасадов.

Класс Легкий бетон – также содержит в себе много воздуха и, соответственно, снижает теплопотери. Применяют при строительстве домов – внутренние перегородки и конструкции, где не требуется повышенная прочность. Легкий бетон — пемзобетон, шлако- и керамзитобетон.

Класс Тяжелый бетон применяют в масштабном строительстве, из него состоят фундаменты не только промышленных предприятий, но и многоэтажных домов и даже объектов, где присутствует повышенная влажность (например, болотистая местность или рядом грунтовые подземные воды).

Класс Особо тяжелые применяют при возведении серьезных объектов, где безопасность надо обеспечить максимальную — например, гидроэлектростанции и плотины.

Свойства бетона

Подвижность или усадка конуса (имеет обозначение буквой П). Бетонный раствор может быть пластичным (подвижным осадка 1-12см) или жестким, без усадки.

Таблица:

Осадка конуса, см Подвижность

От 1 до 5П1 малоподвижная

От 5 до 10П2 подвижная

От 10 до 15П3 сильноподвижная

От 15 до 20П4 литая

Морозостойкость (имеет обозначение буквой F) — для образца создается имитация процесса многократного замораживания и оттаивания, при этом образец находится в насыщенном влагой состоянии. Оценивают морозостойкость образца по количеству таких циклов, потере массы и, сохраненной при этом, прочности. Для строительства бетонных конструкций предназначены бетоны с маркировкой морозостойкости F50-F1000. Например, маркировка F50 говорит о том, что данный бетон выдерживает 50 циклов замораживания и оттаивания, прежде чем начнутся какие либо мелкие разрушения. 50 лет гарантии на фундамент!

Водонепроницаемость (маркировка буквой W). В большинстве случаев к бетонным строениям предъявляются требования, по которым водонепроницаемость обязана быть не менее W2. В целом показаны марки W2-W20. Водонепроницаемость испытывают давлением воды на образец.

Готовые бетонные смеси (БСГ) имеют стандарт согласно ГОСТ 7473-94.

Самый прочный в мире бетон: как его делают

Мы сегодня живем в мире, где стройматериалы прошлого уже не являются достойными ресурсами, которые стоит использовать при строительстве крупных зданий. То есть все это еще подходит, но цивилизованная общественность активно ищет альтернативы. И они могут быть очень разными: от перехода на глину до создания каких-то совершенно новых строительных материалов или их новой рецептуры. С бетоном произошла похожая ситуация.

Новая технология изготовления

Как бы ни был бетон прост и удобен для нас, он оставляет слишком большой углеродный след после себя: около восьми процентов от всех объемов выбросов углекислого газа. И пока отдельные специалисты ищут полноценную замену бетону, другие предпочитают относиться к этой проблеме немного иначе. Они меняют его состав и работают над новой формулой, которая позволит улучшить его качества. Например, одной из последних среди таковых является увеличение его срока годности, что избавляет от необходимости снова и снова использовать бетон.

Графен сегодня применяется в огромном количестве отраслей

Чаще всего недолговечность бетонных домов и их аварийное состояние вызывают трещины. При попадании же туда воды они становятся все больше и больше, что становится для зданий огромной проблемой. В условиях влажного климата это и вовсе кажется плохой тенденцией, ведь разрушаются под воздействием внешних факторов здания быстрее. И ученые нашли способ, как исправить эту проблему.

Самый загадочный материал будущего

Для этого они воспользовались графеном — одной из самых популярных модификаций углерода, которая используется сейчас в самых разных областях науки. Как выяснилось в ходе экспериментов, ученые разработали варианты укрепления бетона, способного лучше противостоять воде. Углеродные нанотрубки, задействованные в этом, уже доказали свою эффективность, и специалисты лишь поработали над их модификацией, пригодной для применения в бетоне.

И появление его в качестве строительного материала тоже неудивительно

Главным образом цемент с добавкой из графена теряет привычное для бетона свойство — пористость. Она обычно и создавала отличную среду для поглощения влаги, накопления ее и образования трещин. Бетон становится более стойким к разрушениям, меньше подвергается вредному воздействую влаги аж на целых 78%. С учетом того, что это одна из главных проблем старого бетона, новая технология кажется вполне успешной, и при ее дальнейшей коммерциализации станет популярной среди производителей строительных материалов. Графен сегодня уже задействуется во многих процессах, поэтому постепенно проникновение его в разные сферы нашей жизни не кажется чем-то странным и противоестественным.

Правда, реальных прототипов таких домов и долгосрочных тестов, подтверждающих их качество, никто еще не делал

Бетон с применением графена может стать технологией, которая снизит выбросы углекислого газа, но для более экологичной политики нужно идти дальше и искать альтернативы и среди других строительных материалов. Несмотря на то что многое меняется, данная отрасль все еще остается очень древней, где все делают по старинке.

Напомним, что также мы рассказывали про то, что такое съедобный бетон.

Марки бетонов и их применение

Главный параметр, определяющий качество бетона, — его марка. Именно на этот показатель покупатели обращают внимание при выборе данного материала. Марка бетона является показателем его прочности, водонепроницаемости, морозостойкости. Известно, что прочность бетонной смеси – переменчивый показатель. Во время приготовления в бетоносмесителе она совсем непрочна, а в процессе схватывания раствора его прочность возрастает. Так, через неделю после заливки бетон приобретает прочность, соответствующую 70% от проектной прочности. Через 28 дней бетон набирает расчетную (проектную) прочность. Через несколько лет такой искусственный камень становится еще более прочным.

Марки бетона по прочности

Марка подобного материала отражается в его маркировке. Она обозначается цифрами, идущими после буквы «М». На рынке стройматериалов потребители могут приобрести марки бетона М-50 — М-1000. Марка бетона для фундамента и бетонных изделий обозначает средний предел прочности материала на сжатие, исчисляемый в кгс/см². Этот параметр зависит от доли вяжущего вещества в объеме бетонного раствора. Увеличение этого показателя приводит к возрастанию прочности бетона, а также повышению его качества и стоимости. Со строительным раствором высокой марки труднее работать, так как он быстро схватывается. Поэтому при выборе бетона по марке важно соблюсти баланс качества и цены данного материала.

Применение основных марок бетона по прочности

М-100 используется для проведения подготовительных процедур перед заливкой монолитных лент фундамента и плит. Такой бетон укладывается тонким слоем на песчаную подушку. После этого устанавливается арматура для будущей конструкции.
М-150 применяется при выполнении подготовительных операций перед заливкой фундамента. Он используется также для стяжки пола и его заливки, строительства фундамента для небольших сооружений, бетонирования дорожек.
М-200 используется для заливки дорожек, для отмостки, фундаментов, бетонной стяжки пола в жилых помещениях и для пола в гараже.
М-250 и М-300 применяется для создания монолитного фундамента, заборов, лестниц, подпорок, плит перекрытий с маленькой или средней нагрузкой соответственно, бетонных отмосток.
М-350 используется для изготовления разнообразных ответственных конструкций, например, монолитного фундамента, плит перекрытия, ригелей, колонн, чаш бассейнов и так далее.
М-400 применяется при строительстве мостов, денежных хранилищ, гидротехнических объектов и конструкций со спецтребованиями.
М-450, М-500, М-550 используются для тех же целей, что и М-400, а также при строительстве метро, дамб и плотин.
М-600 применяется при строительстве объектов, обладающих устойчивостью к агрессивному воздействию факторов внешней среды и максимальной прочностью. В число таких объектов входят железобетонные мостовые конструкции, железобетонные сооружения специального назначения, гидротехнические объекты.

Марки бетона по морозостойкости

Для определения степени морозостойкости бетонной смеси она маркируется числовым показателем после буквы «F». Марка бетона по морозостойкости подразумевает под собой максимальное число циклов замерзания и оттаивания, после которых исследуемые образцы сохраняли не менее 95% от своей первоначальной прочности. При этом дорожный бетон после таких испытаний должен сохранить свою массу минимум на 95% от первоначального веса. Бетонный раствор по морозостойкости может иметь марку от F25 до F1000. Бетон разных марок используется в разных случаях:

Смеси марок ниже F50. Используются только в закрытых помещениях, так как на свежем воздухе такой бетон быстро разрушается.
Раствор марок F50-F150. Обладает достаточной морозостойкостью, что делает его широко востребованным для создания объектов, эксплуатируемых в условиях переменного климата. Такой бетон характеризуется выносливостью и долговечностью.
Смеси марок F150 – F300. Применяются для строительства конструкций, используемых в условиях сурового климата. Бетон данного вида годами не утрачивает свою прочность даже при резкой смене температуры.
Растворы марок F300 – F500. Используются в редких случаях. Такой бетон незаменим при создании объектов с переменным уровнем воды, например, морских гидротехнических сооружений.
Бетон марок более F500. Применяется в исключительных случаях. Такая смесь используется для строительства объектов на века.

Марки бетона по водонепроницаемости

Разные виды бетонных растворов обладают различной водонепроницаемостью. Данным понятием называется способность этого материала препятствовать проникновению в него воды под воздействием давления. Степень водонепроницаемости бетонных смесей отражается в марке по водонепроницаемости и обозначается числовым показателем после буквы «W». Существуют нижеследующие марки по данному признаку:

W2, W4. Бетон этих марок обладает высокой проницаемостью, он впитывает значительный объем воды. Используется для строительства объектов, где не требуется гидроизоляция. Например, для создания бетонных дорожек, водопроницаемого дорожного полотна и так далее.
W6. Смесь этой марки характеризуется пониженной проницаемостью. Конструкции из нее поглощают среднее количество жидкости. Этот раствор применяется для создания бетонных конструкций общего назначения.
W8. Бетон этой марки впитывает влагу объемом не более 4,2% от массы конструкции. Такая смесь применяется для создания объектов с высокой степенью гидроизоляции. Она используется при отделке ванных комнат, бассейнов и других подобных помещений.
W10 — W20. Бетон этих марок обладает высокой стойкостью к влажности. С повышением марки данный параметр улучшается. На практике бетонные смеси этих марок используются довольно редко.

Марки бетона по плотности

Важным показателем качества бетона является его средняя плотность. Данный параметр исчисляется в кг/м3 и фиксируется в маркировке числовым показателем, стоящим после буквы «D». Существует несколько марок бетона по плотности:

Марки ниже D500. В данную группу входят пенобетоны и газобетоны. Эти материалы используются для создания стен и перекрытий жилых домов, а также теплоизоляционных сооружений.
Марки D500-D1800. Смеси данного вида включают в себя пористые заполнители. Они используются для создания конструктивно-теплоизоляционных сооружений и бетонных конструкций, подвергающихся небольшой нагрузке.
Марки D1800-D2200. Заполнителем таких растворов является щебень. Бетон этих марок применяется для строительства жилых зданий, создания фундамента и стен. Вес таких смесей позволяет использовать их для решения множества задач.
Марки D2200-D2500. В качестве заполнителей этих веществ выступают гранит, известняк, прочие горные породы и плотный песок. Бетон данного вида используется для создания несущих опор сооружений, фундамента, стен зданий в зонах с неблагоприятным радиационным фоном.
Марки D2500 и выше. Заполнителем такого бетона является железная руда, металлическая стружка, магнетит. Смеси данного вида применяются для строительства зданий особого назначения, например, АЗС. Сооружения из такого бетона обладают устойчивостью к радиации.

Марки бетона по истираемости

Механическое воздействие на бетон приводит к его истиранию. Истиранием называется способность этого искусственного камня изменять свой объем и вес под воздействием истирающих усилий. Степень истираемости зависит от твердости и плотности материала: чем данные показатели выше, тем меньше истираемость. Параметр истираемости бетона определяется числовым показателем, стоящим в маркировке после буквы «G». Существуют следующие марки по истираемости:

Бетон марки G1. Обладает низкой степенью истираемости. Такие бетонные смеси для дорожного покрытия используются при строительстве участков дорог, эксплуатируемых в условиях сильной загруженности (дороги и тротуары на магистральных трассах, плиты перекрытий с повышенной нагрузкой).
Смесь марки G2. Характеризуется средней степенью истираемости. Применяется для строительства дорог со средней загруженностью и объектов с нормальной нагрузкой (дороги в подземных переходах, элементы производственных сооружений).
Раствор марки G3. Обладает высокой степенью истираемости. Используется для создания участков дорог с малой загруженностью (тротуары для двора, дороги вблизи жилых домов).

Итак, мы разобрались, какие бывают марки бетона. Характеристики каждого вида бетонных смесей обеспечивают их применение для решения конкретной задачи. Правильный выбор марки бетона – важнейшее условие, необходимое для обеспечения высокого качества изделий, созданных из данного материала.

Самый экономный и прочный бетон – СтройМастерская

Бетон с повышенным содержанием щебня и пониженным цемента принято называть тощим. Именно такой бетон наиболее целесообразно использовать при многих видах строительных работ…

Например, для основы дорожного полотна, заливки фундамента, при выравнивании полов и стяжки на террасах и т.п. Отличительной особенностью тощего бетона являются высокая прочность, чрезвычайная лёгкость укладки и однородность смеси. Наибольшей популярность на рынке пользуется тощий бетон марок М100 и М200 с жёсткостью Ж4. Но используют также бетон повышенной и сверхжёсткости. Если позволяют средства, целесообразно также использовать и пластификаторы.

Тощий бетон может быть приготовлен лишь при абсолютном соблюдении технологии приготовления смеси в части пористости наполнителя и степени проникновения жидкости (просто воды, в большинстве случаев).

Ингредиенты должны быть в строгой пропорции — 2200 кг песка на 160 кг цемента. В такой пропорции будет получен 1 м2 смеси готового тощего бетона, к которой необходимо добавить 175 литров воды. Получится оптимальная консистенция вида мокрой земли. При необходимости приготовления небольшого количества тощего цементного раствора предусмотрена пропорция 19 литров цемента на 211 литров песка (приблизительно 344 кг), которые нужно разбавить 11 литрами воды.

Процесс укладки тощего бетона несложен. На подготовленную основу нужно насыпать слой песка, а на песок — слой цемента. Потом указанное перемешать при помощи строительного инструмента или при помощи садовых грабель, обрызгать незначительно водой и хорошо утрамбовать. При подготовке местности под фундамент рекомендовано произвести дополнительно выемку почвы на глубину 10 см ниже уровня закладки фундамента. Это будет основание для размещения самой армируемой конструкции, предварительной его заливки и затвердения тощего бетона.

Во время высыхания тощий бетон нужно обязательно накрыть для недопущения испарения жидкости. Следует помнить, что ни в коем случае нельзя доливать воду в раствор. Если очевидно, что влага испарилась, можно добавлять к смеси лишь цементное тесто.

Укладывать тощий бетон нужно сразу же после приготовления и доставки на объект. Если условия и технические средства позволяют, готовить состав лучше непосредственно на стройке. При температуре свыше 25 градусов целесообразно использовать составы, замедляющие процесс затвердевания. Такие модификаторы нужно использовать в пропорции 1% от общей массы раствора тощего бетона. Подстилающую поверхность до укладки тощего бетона желательно увлажнить. При температуре до 25 градусов нужно распылять 0,5 л воды на 1 м2. При температуре свыше 25 градусов — 1 литр.

Другие материалы по теме:

Полистролбетон — свойства и область применения

Коррозия бетона

Показать еще статьи из рубрики — Стройматериалы

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

Сами кроем крышу ондулином

Ондулин в последнее время, все больше и больше набирает популярность среди кровельных материалов и это совершенно справедливо…

Подробнее

Как сделать газовое отопление коттеджа, дачи или загородного дома

Как сделать газовое отопление коттеджа, дачи или загородного дома. Особенности отопления с помощью газа. Требования к системам газового отопления

Подробнее

Советы по выбору генератора для дома или дачи

Стремление пользоваться возможностями, которые предлагает современная техника – в человеке неискоренимо. Сделать загородную жизнь и дачный быт чуть уютнее – вполне закономерное желание. Тем, кто оказался вне зоны подачи электроэнергии на помощь придет силовая техника…

Купить генератор для обеспечения бесперебойной электроэнергии…

Подробнее

Как разрезать гипсокартон?

Гипсокартон занимает лидирующие позиции в сфере отделочных материалов, и недаром: он легко и быстро монтируется, недорого стоит и является прекрасной основой под другие покрытия…

Подробнее

Современное производство окон, может обеспечить для людей приемлемые цены и большой ассортимент продукции

Качественную продукцию изготавливает масса специальных компаний вышеупомянутой области деятельности. Зависимо от реализуемых функций сегодняшний рынок предлагает классификацию окон на основные и вспомогательные виды.

Подробнее

Керамическая плитка мозаика — тренд 2020

Обзор трендов 2020 года, актуальных для ремонта ванной комнаты.

Подробнее

Потолочные светильники — тренды 2018 года

С приходом нового 2018 года, приходят и новые тренды в дизайне интерьеров, которые отражаются и в осветительных приборах.

Подробнее

Бухгалтерские услуги

Своевременное и точное предоставление финансовой информации нашим клиентам является обязательством, которое, по нашему мнению, не может быть поставлено под угрозу.

Подробнее

Цокольный сайдинг

На нашем рынке появился замечательный материал для отделки — цокольный сайдинг, он полностью решает проблему цены, но при этом внешне не чуть не уступает более дорогим материалам…

Подробнее

Пробковая подложка и ее особенности

Для обустройства некоторых видов современных полов используется изоляционный материал в виде подложки…

Подробнее

Самый твердый бетон в мире с повышенной ударопрочностью для предотвращения стихийных бедствий

Схема дегазации и водопоглощения. Затем образцы PFC помещают в закрытый сосуд, в котором сбросили давление с помощью вакуумного насоса, и воду вводят с внешней поверхности внутрь. Предоставлено: Университет Канадзавы

Группа исследователей, включая университет Канадзавы, проверяет реакцию на удар самого твердого в мире бетона.

Бетон является наиболее широко используемым строительным материалом в мире и, следовательно, постоянно совершенствуется для удовлетворения современных требований.Усилия по повышению прочности бетона привели к сообщениям о беспористом бетоне (PFC), самом твердом бетоне, испытанном на сегодняшний день. Некоторые из основных свойств PFC уже были исследованы, и теперь команда, включая Университет Канадзавы, исследовала реакцию этого инновационного материала на удар. Их выводы опубликованы в International Journal of Civil Engineering .

Сверхвысокопрочный бетон предлагает значительные преимущества, включая снижение веса крупных конструкций и их защиту от стихийных бедствий и случайных ударов.PFC — это сверхвысокопрочный бетон, свойства которого можно улучшить за счет включения стальной фибры.

Процесс отверждения. После обработки водопоглощением образец подвергали отверждению паром (скорость нагрева: 15 ºC / ч, максимальная температура: 90 ºC, максимальное время выдержки: 48 ч, скорость охлаждения: 15 ºC / ч). Затем было применено тепловое отверждение (скорость нагрева: 60 ºC / ч, максимальная температура: 180 ºC, максимальное время выдержки при температуре: 48 ч, скорость охлаждения: 60 ºC / ч, 1 атм). Предоставлено: Университет Канадзавы

Способ приготовления PFC приводит к очень небольшому количеству пустот в конечном материале, что придает ему высокую прочность — 400 МПа можно применить к PFC до его разрушения, по сравнению с 20-30 МПа для стандартного бетона.О некоторых основных свойствах материала ПФУ, армированного стальным волокном, уже сообщалось; Теперь исследователи оценили реакцию на удар ряда препаратов ПФУ с различным содержанием стальной фибры и высотой сечения.

Состояние отказа после ударного нагружения. Степень повреждения балок можно снизить, изменив скорость смешения стальных волокон в балке PFC с 1 до 2 об.%. Предоставлено: Университет Канадзавы

«Постоянное развитие строительных материалов особенно важно в тех областях, где частые стихийные бедствия угрожают целостности конструкций», — объясняет ведущий автор исследования Юсуке Курихаши.«Мы провели ударные испытания различных образцов ПФУ, армированного стальным волокном, чтобы определить их реакцию и тем самым ускорить широкое применение ПФУ в строительных проектах. Наше тестирование предназначено для моделирования реакции на такие события, как камнепады, взрывы и летающие объекты ».

Исследователи сделали два ключевых вывода. Во-первых, они заметили, что увеличение содержания стальной фибры с 1% до 2% снижает повреждение от удара на 30-50%. Ожидается, что это значительное улучшение характеристик послужит основой для будущих решений по проектированию материалов.

Кроме того, они показали, что можно предсказать поведение образцов с точностью примерно 80% путем сравнения вычисленных значений с измеренными, что поможет упростить процессы разработки.

«Мы надеемся, что PFC внесет свой вклад в повышение безопасности зданий в будущем», — говорит д-р Курихаши. «Несмотря на то, что необходимы дополнительные экспериментальные работы и статистическая обработка, чтобы полностью перевести PFC в широкое практическое применение, наши результаты вносят значительный вклад в понимание роли PFC в повышении безопасности многих крупных сооружений, включая высотные здания, мосты и дороги.”

Ссылка: «Характеристики отклика бетонной балки без пористости, армированной стальным волокном, при ударной нагрузке» Юсуке Курихаши, Кацуя Коно и Масато Комуро, 4 февраля 2020 г., International Journal of Civil Engineering .
DOI: 10.1007 / s40999-020-00501-y

Долговечность

Долговечность — это способность прослужить долгое время без значительного износа. Прочный материал помогает окружающей среде, сохраняя ресурсы и сокращая отходы и воздействие на окружающую среду ремонта и замены.Производство строительных материалов на замену истощает природные ресурсы и может привести к загрязнению воздуха и воды.

Бетон устойчив к атмосферным воздействиям, химическим воздействиям и истиранию, сохраняя при этом свои желаемые инженерные свойства. Для разных бетонов требуется разная степень прочности в зависимости от условий окружающей среды и желаемых свойств. Ингредиенты бетона, их пропорции, взаимодействие между ними, методы укладки и отверждения, а также условия эксплуатации определяют окончательную долговечность и срок службы бетона.

Замененный двигатель Wacker Drive в центре Чикаго был рассчитан на срок службы от 75 до 100 лет.

Расчетный срок службы большинства зданий часто составляет 30 лет, хотя здания часто служат от 50 до 100 лет или дольше. Из-за их долговечности большинство бетонных и каменных зданий сносятся из-за функционального устаревания, а не изношенности. Тем не менее, бетонная оболочка или конструкция могут быть перепрофилированы при изменении использования или функции здания или при ремонте интерьера здания.Бетон, как конструкционный материал и внешняя обшивка здания, способен противостоять обычным природным механизмам разрушения, а также стихийным бедствиям.

Прочность бетона можно определить как способность бетона противостоять атмосферным воздействиям, химическим воздействиям и истиранию, сохраняя при этом свои желаемые инженерные свойства. Для разных бетонов требуется разная степень прочности в зависимости от условий окружающей среды и желаемых свойств. Например, бетон, подверженный воздействию морской воды, будет иметь другие требования, чем бетонный пол в помещении.

Эти бетонные панели размером 3 на 5 футов с декоративной отделкой были выставлены на улице в относительно суровую погоду в районе Скоки, штат Иллинойс (недалеко от Чикаго). За некоторыми исключениями, их внешний вид очень мало изменился после более чем 40 лет воздействия яркого солнечного света, ветра, снега, кислотных дождей, замораживания и оттаивания, жаркого лета и холодной зимы

Факторы, влияющие на прочность бетона

Высокая Влажность и дождь: Бетон, практически не содержащий органических веществ, устойчив к разрушению из-за гниения или ржавчины в жарком влажном климате.Влага может попасть в здание только через стыки между бетонными элементами. Ежегодный осмотр и ремонт стыков минимизируют этот потенциал. Что еще более важно, если влага проникает через швы, она не повредит бетон. Стены должны дышать, иначе бетон высохнет, если не будет покрыт непроницаемой мембраной.

Портландцементную штукатурку (штукатурку) не следует путать с системами внешней изоляции и отделки (EIFS) или системами синтетической штукатурки, которые могут иметь проблемы с эксплуатационными характеристиками, включая повреждение от влаги и низкую ударопрочность.Синтетическая штукатурка обычно составляет небольшую часть толщины штукатурки из портландцемента, что обеспечивает меньшую ударопрочность. Благодаря своему составу он не позволяет внутренней части стены высыхать, когда внутрь попадает влага. Попавшая в ловушку влага в конечном итоге разрушает изоляцию, обшивку и деревянный каркас. Он также разъедает металлический каркас и металлические детали. Было меньше проблем с использованием EIFS на твердых основаниях, таких как бетон или каменная кладка, потому что эти основания очень стабильны и не подвержены гниению или коррозии.

Стойкость к ультрафиолету: Ультрафиолетовая часть солнечного излучения не вредит бетону. Использование цветных пигментов в бетоне позволяет сохранить цвет эстетических элементов (например, стен или полов) еще долго после того, как краска потускнела из-за воздействия солнца.

Несъедобный: Паразиты и насекомые не могут разрушить бетон, потому что он несъедобный. Некоторые более мягкие материалы несъедобны, но по-прежнему обеспечивают путь насекомым. Благодаря своей твердости, паразиты и насекомые не протыкают бетон.

Условия воздействия для бетона от умеренных до тяжелых: Ниже перечислены важные условия воздействия и механизмы разрушения бетона. Бетон может противостоять этим эффектам при правильном проектировании. «Руководство специалиста по долговечному бетону», EB221 и «Проектирование и контроль бетонных смесей» , EB001.15 предназначены для предоставления достаточной информации, позволяющей практикующему специалисту выбрать материалы и параметры конструкции смеси для получения прочного бетона в различных средах.

Устойчивость к замерзанию и оттаиванию: Самым потенциально разрушительным фактором выветривания является замерзание и оттаивание, когда бетон еще влажный, особенно в присутствии противогололедных химикатов. Ухудшение вызвано замерзанием воды и последующим расширением пасты, частиц заполнителя или того и другого.

Когда бетон имеет надлежащую систему микроскопических пузырьков воздуха, полученных за счет добавления воздухововлекающей добавки и тщательного перемешивания, бетон обладает высокой устойчивостью к замерзанию и оттаиванию.Эти микроскопические пузырьки воздуха в бетоне компенсируют расширение воды в лед и, таким образом, снижают создаваемое внутреннее давление. Бетон с низким водоцементным отношением (0,40 или ниже) более прочен, чем бетон с высоким водоцементным отношением (0,50 или выше). Бетон с воздухововлекающими добавками с низким водоцементным соотношением и содержанием воздуха от 5 до 8 процентов правильно распределенных воздушных пустот без проблем выдержит большое количество циклов замерзания и оттаивания.

Химическая стойкость: Бетон устойчив к большинству природных сред и многим химическим веществам. Бетон регулярно используется для строительства сооружений для транспортировки и очистки сточных вод из-за его способности противостоять коррозии, вызываемой высокоагрессивными загрязнителями в потоке сточных вод, а также химическими веществами, добавляемыми для обработки этих отходов.

Однако бетон иногда подвергается воздействию веществ, которые могут разъедать и вызывать разрушение.Бетон на предприятиях химического производства и складских помещений особенно подвержен химическому воздействию. Влияние сульфатов и хлоридов обсуждается ниже. Кислоты разрушают бетон, растворяя цементное тесто и заполнители на основе кальция. Помимо использования бетона с низкой проницаемостью, можно использовать поверхностную обработку, чтобы предотвратить контакт агрессивных веществ с бетоном. Влияние веществ на бетон и Руководство по защитным обработкам. В , IS001 , обсуждается влияние сотен химикатов на бетон и приводится список обработок, помогающих контролировать химическое воздействие.Подробнее о кислотостойкости.

Сопротивление сульфатной атаке: Большое количество сульфатов в почве или воде может разрушить и разрушить бетон, который не был должным образом спроектирован. Сульфаты (например, сульфат кальция, сульфат натрия и сульфат магния) могут разрушать бетон, вступая в реакцию с гидратированными соединениями в затвердевшем цементном тесте. Эти реакции могут вызвать давление, достаточное для медленного разрушения бетона.

Подобно природным камням, таким как известняк, пористый бетон (обычно с высоким водоцементным соотношением) подвержен выветриванию, вызванному кристаллизацией соли.Примеры солей, которые, как известно, вызывают выветривание бетона, включают карбонат натрия и сульфат натрия.

Сульфатное воздействие и кристаллизация соли более серьезны в местах, где бетон подвергается циклам смачивания и высыхания, чем циклы непрерывного смачивания. Для лучшей защиты от внешнего воздействия сульфатов бетон с низким соотношением воды и цементирующего материала (Вт / см) (менее 0,45 для сред с умеренным содержанием сульфатов и менее 0,40 для более жестких сред) следует использовать вместе с цементами или комбинациями цементирующих материалов. специально разработан для сульфатных сред.

Мост Конфедерации через пролив Нортумберленд между островом Принца Эдуарда и Нью-Брансуиком был специально разработан для обеспечения высокой прочности в суровых условиях и 100-летнего срока службы.Мост должен противостоять замораживанию и оттаиванию, воздействию морской воды и истиранию плавучим льдом.

Воздействие на морскую воду: Бетон уже несколько десятилетий используется при воздействии морской воды с отличными характеристиками. Однако в таких суровых условиях требуется особая осторожность при проектировании смесей и выборе материалов. Конструкция, подверженная воздействию морской воды или брызг морской воды, наиболее уязвима в зоне приливов и брызг, где происходят повторяющиеся циклы смачивания и сушки и / или замораживания и оттаивания.Сульфаты и хлориды в морской воде требуют использования бетона с низкой проницаемостью, чтобы минимизировать коррозию стали и воздействие сульфатов. Полезен цемент, устойчивый к воздействию сульфатов. Должно быть обеспечено надлежащее бетонное покрытие поверх арматурной стали, а водоцементное соотношение не должно превышать 0,40.

Хлоридостойкость и коррозия стали: Хлориды, присутствующие в простом бетоне (который не содержит арматурную сталь), обычно не являются проблемой для долговечности. В армированном виде паста защищает закладную сталь от коррозии благодаря своей щелочной природе.Среда с высоким pH в бетоне (обычно (более 12,5) вызывает образование пассивной защитной оксидной пленки на стали. Однако присутствие хлорид-ионов из антиобледенителя или морской воды может разрушить пленку или проникнуть в нее. электрохимический ток образуется вдоль стали или между стальными стержнями, и начинается процесс коррозии.

Стойкость бетона к хлоридам хорошая; однако для жестких условий окружающей среды, таких как настил мостов, ее можно повысить за счет использования воды с низким содержанием воды. цементный коэффициент (около 0.40), по крайней мере, семь дней влажного отверждения и дополнительные вяжущие материалы, такие как микрокремнезем, для снижения проницаемости. Увеличение бетонного покрытия над сталью также помогает замедлить миграцию хлоридов. Другие методы уменьшения коррозии стали включают использование добавок, замедляющих коррозию, арматурной стали с эпоксидным покрытием, поверхностной обработки, бетонных покрытий и катодной защиты.

Устойчивость к щелочно-кремнеземной реакции (ASR): Щелочно-кремнеземная реакция (ASR) — это расширяющаяся реакция между определенными формами кремнезема в заполнителях и калиевыми и натриевыми щелочами в цементном тесте.Реакционная способность потенциально опасна только тогда, когда она вызывает значительное расширение. Признаками наличия реакционной способности щелочных агрегатов может быть сеть трещин, замкнутых или растрескавшихся стыков или движение частей конструкции. Щелочно-кремнеземную реакцию можно контролировать путем правильного выбора заполнителя и / или использования дополнительных вяжущих материалов (таких как летучая зола или шлаковый цемент) или смешанных цементов, проверенных испытаниями для контроля реакции. С некоторыми реактивными заполнителями контроль уровня щелочи в бетоне оказался успешным.Также было показано, что добавки на основе лития предотвращают вредное расширение из-за ASR. Стандартное руководство по снижению риска агрессивной реакции щелочных агрегатов в бетоне, ASTM C1778, содержит подробные инструкции.

Сопротивление истиранию: Бетон устойчив к абразивному воздействию при обычной погоде. Примерами сильного истирания и эрозии являются частицы в быстро движущейся воде, плавающем льду или местах, где допускается использование стальных шипов на шинах.Стойкость к истиранию напрямую зависит от прочности бетона. Исследования показывают, что для участков с сильным истиранием хорошо подходит бетон с прочностью на сжатие от 12 000 до 19 000 фунтов на квадратный дюйм (psi).

Почему римский бетон, которому 2000 лет, намного лучше, чем тот, который мы производим сегодня

Одна из завораживающих загадок Древнего Рима — это впечатляющая долговечность некоторых бетонных портовых сооружений. Эти штуки, разбитые морскими волнами в течение 2000 лет, все еще существуют, в то время как наши современные смеси разрушаются всего за несколько десятилетий.

Теперь ученые раскрыли невероятную химию этого явления, приближаясь к раскрытию давно утерянного рецепта. Как оказалось, римский бетон не только прочнее того, что мы можем сделать сегодня, но и со временем он стал на прочнее .

Исследователи под руководством геолога Мари Джексон из Университета штата Юта в течение многих лет разгадывали тайны римского бетона, и теперь они нанесли на карту его кристаллическую структуру, точно выясняя, как этот древний материал затвердевает с течением времени.

Современный бетон обычно изготавливается из портландцемента, смеси кварцевого песка, известняка, глины, мела и других ингредиентов, расплавленных вместе при высоких температурах. В бетоне эта паста связывает «заполнитель» — куски камня и песка.

Этот заполнитель должен быть инертным, потому что любая нежелательная химическая реакция может вызвать трещины в бетоне, что приведет к эрозии и разрушению конструкций. Вот почему бетон не обладает долговечностью природных горных пород.

Но римский бетон работает не так.

Их был создан из вулканического пепла, извести и морской воды, благодаря химической реакции, которую римляне, возможно, наблюдали в отложениях вулканического пепла с естественным цементом, которые называются туфовыми породами.

В растворе из вулканического пепла было больше вулканической породы в виде заполнителя, который затем продолжал вступать в реакцию с материалом, что в конечном итоге сделало римский цемент гораздо более долговечным, чем вы думаете.

В предыдущем исследовательском проекте под руководством Джексона команда уже собрала образцы римского морского бетона из нескольких портов на итальянском побережье.

Сверление образцов римского бетона в Тоскане, 2003 г. Фото: J. P. Oleson

Теперь исследователи нанесли на карту образцы с помощью электронного микроскопа, а затем сверлили образцы до чрезвычайно высокого разрешения с помощью микродифракции рентгеновских лучей и рамановской спектроскопии. С помощью этих передовых методов они смогли идентифицировать все минеральные зерна, образовавшиеся в древнем бетоне на протяжении веков.

«Мы можем пойти в крошечные природные лаборатории в бетоне, составить карту присутствующих минералов, последовательность кристаллов, которые образуются, и их кристаллографические свойства», — говорит Джексон.

«То, что мы смогли найти, просто поразительно».

Джексона особенно интересовало присутствие глиноземистого тоберморита, твердого минерала на основе кремнезема, который на самом деле довольно редок и труден для производства в лаборатории, но в древнем бетоне его много.

Как выясняется, глиноземистый тоберморит и связанный с ним минерал, называемый филлипситом, на самом деле растут в бетоне из-за плещущейся вокруг него морской воды, медленно растворяя вулканический пепел внутри и давая ему пространство для развития усиленной структуры из этих взаимосвязанных кристаллов. .

«Римляне создали каменный бетон, который хорошо себя чувствует при открытом химическом обмене с морской водой», — говорит Джексон.

Это довольно безумно и прямо противоположно тому, что происходит с современным бетоном, который разрушается, поскольку соленая вода ржавеет стальной арматурой и смывает соединения, скрепляющие материал.

Изготовление бетона, как когда-то римляне, было бы благом для современной строительной индустрии, особенно когда речь идет о прибрежных сооружениях, таких как пирсы, которые постоянно бьют волнами, или причудливые приливные лагуны для использования энергии волн.

Но, к сожалению, рецепты были утеряны безвозвратно, поэтому наш единственный шанс воссоздать древний материал — это перепроектировать его на основе того, что мы знаем о его химических свойствах.

И мы не можем заменить весь цемент в мире историческими материалами, потому что не везде мы можем получить доступ к нужным вулканическим ингредиентам.

«Римлянам повезло с камнями, с которыми им приходилось работать», — говорит Джексон. «У нас нет этих камней во многих странах мира, поэтому придется произвести замены.«

Но если Джексон и ее коллеги смогут раскрыть рецепт, современные морские инженеры смогут задействовать потенциал материала, который не требует стальной арматуры, может служить веками и к тому же производит меньше выбросов углерода.

Исследование был опубликован в American Mineralogist .

В прочном бетоне используются частицы графена для защиты от воды и трещин

Поскольку ученые работают над укреплением прочности и долговечности бетона, это может не стать большим сюрпризом, что это чудо материал графен оказывается многообещающей добавкой.Как самый прочный искусственный материал в мире, он может многое предложить миру строительства, и последний пример этого исходит от исследователей Северо-Западного университета, которые разработали новую форму цемента с графеном, обладающего высокой устойчивостью к воде и трещинам. .

В качестве ключевого ингредиента в производстве бетона, наиболее широко используемого материала в мире, цемент оказывает огромное воздействие на окружающую среду, на него приходится около восьми процентов глобальных выбросов парниковых газов.Один из способов, которым исследователи надеются уменьшить это бремя, — это разработка форм бетона, которые служат дольше, что снижает потребность в дополнительном бетоне для замены поврежденных конструкций.

Одна из причин разрушения бетонных конструкций — образование трещин, которые начинаются с крошечных разрывов. Как только вода проникает в эти разрывы, они могут увеличивать их размер до тех пор, пока все не потребуется отремонтировать или заменить. Мы видели несколько интересных способов, которыми ученые могут вмешаться в этот процесс, с помощью «самовосстанавливающегося» бетона, который заделывает собственные трещины с помощью ферментов крови, грибков и специальных клеев.

Графен также может играть в этом роль. Мы видели многообещающие прототипы бетона, в которых используются хлопья графена для уменьшения водопроницаемости, и даже то, как старые шины можно преобразовать в графен для производства более прочного бетона. И эта технология начинает проникать в реальный мир: инженеры недавно в Англии начали заливать первую в мире бетонную плиту с улучшенным графеном.

Исследователи Северо-Западного университета разработали еще один рецепт цемента с наддувом, в который добавлены крошечные частицы чудесного материала, чтобы сделать бетон более водостойким.Команда экспериментировала с различными типами частиц, включая углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна и графеновые нанопластинки, а затем проверила их производительность с помощью передовой техники, известной как царапины. Это подвергает микроскопические кусочки материала коническим зондам, чтобы проверить их реакцию на разрушение.

«Я могла просматривать множество разных материалов одновременно, — говорит ведущий автор исследования Анж-Тереза Аконо. «Мой метод применяется непосредственно к микрометровым и нанометровым шкалам, что значительно экономит время.А затем, основываясь на этом, мы можем понять, как материалы ведут себя, как они трескаются, и, в конечном итоге, предсказать их сопротивление разрушению ».

Эти эксперименты также позволили ученым изменить состав цемента, чтобы улучшить его характеристики. В ходе этого процесса команда обнаружила нанопластинки графена в качестве победившего ингредиента, который, как они обнаружили, может быть включен в небольших количествах для улучшения сопротивления разрушению готового продукта. Это было достигнуто за счет снижения пористости материала и, следовательно, водопроницаемости, которая уменьшилась на 78 процентов.

«Роль наночастиц в этом приложении до сих пор не была понята, так что это большой прорыв», — говорит Аконо. «Как специалист по механике трещин по образованию, я хотел понять, как изменить производство цемента, чтобы улучшить реакцию на трещины».

Исследование было опубликовано в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society A .

Источник: Северо-Западный университет

Почему римский бетон прочнее, чем когда-либо был, а современный бетон гниет

Образцы с этого древнеримского пирса, Portus Cosanus в Орбетелло, Италия, были изучены с помощью рентгеновских лучей в лаборатории Беркли.Предоставлено: J.P. Oleson.

Почти 2000 лет назад знаменитый римский историк Плиний Старший писал в своей книге « Naturalis Historia » о бетоне, заливаемом в гаванях, который «как только он соприкасается с морскими волнами и погружается в воду, он становится единой каменной массой, неприступен к волнам и с каждым днем все сильнее ».

Это открытие на удивление верное, согласно исследованию 2017 года, которое показало, что морская вода является секретным ингредиентом, который делает римский бетон чрезвычайно прочным, стимулируя рост редких минералов.

Бетон в некоторых римских опорах сегодня не только жизнеспособен, но и прочнее, чем когда-либо, тогда как современные морские бетонные конструкции из портландцемента разрушаются в течение десятилетий.

Древние римляне использовали бетон повсюду, особенно в своих мега-сооружениях, таких как Пантеон и Рынки Траяна в Риме. Они будут делать бетон, сначала смешивая вулканический пепел с известью и морской водой, чтобы получить строительный раствор, который позже будет включен в куски вулканической породы, «заполнитель».Комбинация вызывает так называемую пуццолановую реакцию, названную так в честь города Поццуоли в Неаполитанском заливе. Другой распространенный природно-реактивный вулканический песок, используемый для производства бетона, называется harena fossicia . Считается, что римляне могли впервые придумать эту смесь после наблюдений за естественно цементированными отложениями вулканического пепла, называемыми туфами.

После падения Римской империи рецепт изготовления бетона был утерян, и бетон такой же ценности не был изобретен заново до 1824 года, когда англичанин по имени Джозеф Аспдин открыл портландцемент, сжигая мелкоизмельченный мел и глину в печи до тех пор, пока углекислый газ удаляли.Он был назван «портлендским» цементом, потому что он напоминал высококачественные строительные камни, найденные в Портленде, Англия.

Однако древнеримский рецепт сильно отличается от современного рецепта приготовления бетона. Большинство современных бетонов представляет собой смесь портландцемента — известняка, песчаника, золы, мела, железа и глины, а также других ингредиентов, нагретых до образования стекловидного материала, который тонко измельчается — с так называемыми «заполнителями». Эти заполнители, обычно песок или щебень, не предназначены для химической реакции, потому что в противном случае они могут вызвать нежелательное расширение бетона.

Выжившие империи: римский бетон

Интерес геолога Мэри Джексон из университета штата Юта к римскому бетону был вызван годичным отпуском в Риме, где она изучала туфы и отложения вулканического пепла. Один за другим она подошла к факторам, которые сделали архитектурный бетон в Риме таким устойчивым. Одним из таких факторов, по ее словам, является то, что минеральные срастания между заполнителем и раствором предотвращают удлинение трещин, в то время как поверхность нереактивных заполнителей в портландцементе только способствует дальнейшему распространению трещин.

Изучая просверленные керны бетона римской гавани, Джексон и его коллеги обнаружили в морском растворе исключительно редкий минерал, глиноземистый тоберморит (аль-тоберморит). Присутствие минерала удивило всех, ведь его очень сложно сделать. Для образования альтоберморита необходима очень высокая температура. «Никто не производил тоберморит при 20 градусах Цельсия», — говорит она. «О, кроме римлян!»

Однако, увидев, что Джекон геолог, она сразу поняла, что минерал, должно быть, появился позже.Команда завершила эксперименты, подтверждающие их, что морская вода просачивалась через бетон в волнорезах и пирсах, растворяя компоненты вулканического пепла и позволяя новым минералам расти из сильно щелочных выщелоченных флюидов, в частности, альтоберморита и филлипсита, последний из которых является связанный минерал цеолита образуется в частицах пемзы и порах в цементной матрице. В редких случаях подводные вулканы, такие как вулкан Суртсей в Исландии, производят те же минералы, что и римский бетон.

«Мы рассматриваем систему, которая противоречит всему, что нежелательно для бетона на цементной основе», — говорит она. «Мы изучаем систему, которая успешно работает при открытом химическом обмене с морской водой».

Образцы римского бетона были изучены с использованием метода, называемого микродифракцией рентгеновских лучей, в лаборатории ALS Калифорнийского университета в Беркли. Машина производит лучи, сфокусированные примерно до 1 микрона, что примерно в сто раз меньше, чем в обычной лаборатории.

«Мы можем пойти в крошечные природные лаборатории в бетоне, составить карту присутствующих минералов, последовательность кристаллов, которые образуются, и их кристаллографические свойства.То, что нам удалось найти, просто поразительно, — сказал Джексон.

На этом микроскопическом изображении показан комковатый связующий материал на основе гидрата силиката кальция и алюминия (C-A-S-H), который образуется при смешивании вулканического пепла, извести и морской воды. Пластинчатые кристаллы Al-тоберморита выросли среди цементирующей матрицы C-A-S-H. Предоставлено: Мари Джексон.

Только в США в 2015 году бетонная промышленность была оценена в 50 миллиардов долларов. В том году было произведено 80 миллионов тонн портландцемента, что примерно весит примерно 90 мостов Золотые Ворота или 12 плотин Гувера.Учитывая долговечность римского бетона и значительные выбросы углекислого газа в результате производства портландцемента, почему мы не делаем это больше, чем римляне?

Это совсем не так просто, — говорит Джексон. Римлянам посчастливилось обнаружить поблизости вулканический пепел. Кроме того, ингредиенты для их конкретного рецепта нельзя адаптировать нигде в мире. «Они заметили, что из вулканического пепла вырос цемент, чтобы образовался туф. У нас нет этих камней во многих странах мира, поэтому придется произвести замены », — сказал Джексон.

Кроме того, римскому бетону требуется время, чтобы набраться прочности от морской воды, и он имеет меньшую прочность на сжатие, чем типичный портландцемент.

Тем не менее, Джексон тесно сотрудничает с коллегами, чтобы создать альтернативный рецепт на основе местных материалов из западных США, включая морскую воду из Беркли, Калифорния. Джексон также возглавляет научный проект бурения с целью изучения добычи тоберморита и других связанных с ним минералов на вулкане Суртси в Исландии.

Этот вид цемента может быть очень полезен для некоторых нишевых приложений. Например, римский цемент может быть использован в проекте приливной лагуны, предназначенном для использования приливной энергии, который в настоящее время планируется в Суонси, Соединенное Королевство. Чтобы окупить затраты на ее строительство, лагуне необходимо было проработать 120 лет.

«Вы можете себе представить, что при том, как мы строим сейчас, к тому времени это будет масса корродирующей стали», — сказал Джексон.

Если только он не сделан из римского бетона.

Между тем, проводятся дополнительные испытания для оценки долгосрочных свойств морских сооружений, построенных из вулканических пород, и их устойчивости по сравнению с железобетоном.

«Я думаю, что люди действительно не знают, как думать о материале, не имеющем стальной арматуры», — сказал Джексон.

Редкий минерал — ключ к долговечности древнего бетона

Римский рецепт просуществовал 2000 лет благодаря усилению реакции с морской водой.

Древние римляне построили бетонные морские стены, которые выдерживали удары океанских волн более 2000 лет. Теперь международная команда обнаружила ключ к долговечности бетона: редкий минерал, образующийся в ходе химических реакций между бетоном и морской водой, которые укрепляют материал.

Инженеры-строители могли бы использовать эти знания для создания более прочного и устойчивого бетона, говорит руководитель группы Мари Джексон, геолог из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити.Она и ее коллеги сообщают о своих выводах 3 июля в журнале American Mineralogist ¹.

В современном бетоне используется паста из портландцемента и воды для скрепления небольших камней. Он разлагается в течение десятилетий, особенно в суровых морских условиях. Вместо портландцемента в римском бетоне использовалась смесь вулканического пепла и извести для связывания обломков горных пород. Римский философ Плиний Старший описал подводные бетонные конструкции, которые становятся «единой каменной массой, неприступной для волн и с каждым днем все сильнее.Это вызвало интерес Джексона. «Для меня вопрос был в том, как этот материал стал роком?» она говорит.

В более ранней работе Джексон и его коллеги сообщили о некоторых необычных химических свойствах римского бетона, таких как присутствие редкого минерала, известного как алюминиевый тоберморит ². Для нового исследования ученые взяли образцы бетона римской гавани для Advanced Light Source, рентгеновского синхротрона в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Беркли, Калифорния, и нанесли на карту расположение минералов в образцах.

Исследователи обнаружили силикатный минерал под названием филлипсит, который часто встречается в вулканических породах, с растущими из него кристаллами алюминиевого тоберморита. Кажется, что тоберморит вырос из филлипсита, когда морская вода, содержащая кальций и кремнезем, промывала бетон, делая его более щелочным. . «Это очень редкое явление на Земле», — говорит Джексон. Такая кристаллизация наблюдалась только в таких местах, как вулкан Суртси в Исландии. По мере роста тоберморит может укрепить бетон, потому что его длинные пластинчатые кристаллы позволяют материалу изгибаться, а не разрушаться при изгибе.

Применение древних знаний

Современные производители бетона могли бы учиться на знаниях древних римлян, — говорит Неле де Бели, инженер-материаловед из Гентского университета в Бельгии. Она и ее коллеги использовали такие материалы, как летучая зола, образующаяся при сжигании угля, чтобы придать бетону свойства «самовосстановления», благодаря чему материал закрывает трещины после того, как они образуют ³. Летучая зола похожа на вулканический пепел, который римляне использовали в своих смесях.

Джексон работал над воссозданием рецепта римлян в лаборатории. «Я не говорю, что это будет бетон, который будет использоваться в повседневной инфраструктуре», — говорит она. «Но для таких материалов, как морские стены, мы могли составлять смеси с известью и вулканическим пеплом, как это делали римляне». По словам Джексона, римляне, возможно, почерпнули свои идеи, изучая, как пепел от извержений вулканов кристаллизовался в прочную породу.

Джексон — консультант цементной компании в Неваде, которая использует вулканический пепел из западных Соединенных Штатов для создания таких бетонов.При этом выделяется гораздо меньше углекислого газа, парникового газа, чем при обычных методах изготовления современного бетона.

Ссылки

1
Jackson, M. D. et al. Американский минералог, в прессе (2017).
2
Jackson, M. D. et al. Американский минералог 98 , 1669-1687 (2013).
CAS
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Статья
Google ученый
3
Титтельбум, К.V., Gruyaert, E., Rahier, H. & De Belie, N. Construction & Building Materials 37 , 349-359 (2012).
Артикул
Google ученый

Скачать ссылки

Об этой статье

Цитировать эту статью

Витце, А. Редкий минерал — ключ к долговечности древнего бетона.
Природа (2017). https://doi.org/10.1038/nature.2017.22231

Ссылка для скачивания

границ | Оценка характеристик бетона сверхвысокой прочности, произведенного из вторичного бетона сверхвысокой прочности

Введение

Строительная промышленность составляет около 6% мирового ВВП (и до 8% в развивающихся странах) и приносит около 10 триллионов долларов США с 3.Добавленная стоимость 6 триллионов долларов США (Феррара, 2019). В строительном секторе напрямую занято 100 миллионов человек по всему миру, и он оказывает огромное влияние на общество. Этот сектор отвечает за содействие посредством инновационного роста в построении углеродно-нейтрального общества и экономики, что также отражено в намеченных целях Европейской комиссии.

Строительная промышленность в настоящее время является крупнейшим потребителем сырья и ресурсов и, как таковая, также является одним из крупнейших источников выбросов углекислого газа, главным образом в результате срока эксплуатации зданий и сооружений.Он также является одним из крупнейших производителей отходов, на отходы строительства и сноса (CDW) приходится от 30 до 40% твердых отходов, производимых во всем мире (Akhtar and Sarmah, 2018; López Ruiz et al., 2020). Одной из основных причин высокой доли как в выбросах CO ₂, так и в производстве отходов можно назвать необходимость обновления фонда зданий в развитых странах, а также рост населения и урбанизацию в развивающихся странах (Zhang et al., 2019 ). Здания и инфраструктура в большинстве городов Европы, а также в США были (пере) построены в 50-х и 60-х годах и в настоящее время оказываются неадекватными как с точки зрения энергетики (плохая изоляция, устаревшее, если не недостаточное оборудование). и установки) и со структурной точки зрения, в основном из-за деградации материалов и снижения конструктивных характеристик.Это является следствием проблем с долговечностью, усугубляемых изменением режима использования, а также ухудшением условий воздействия, а также из-за несоблюдения растущих требований к характеристикам конструкции, например, в сейсмических зонах и / или экстремальных воздействиях, включая аварийные события, такие как ударные и взрывные нагрузки в результате изменения поведения и ожиданий общества. Вышеупомянутые факторы, в том числе необходимость модернизации инфраструктуры в соответствии с новыми (городскими) моделями мобильности, подразумевают, что в конце срока службы зданий в результате сноса образуется большое количество отходов, которые могут быть трудно утилизировать. эффективный и экологически безопасный способ (Alba-Rodríguez et al., 2017).

С учетом вышеизложенного, строительный сектор способствует деградации земель, выбросам углерода и парниковых газов, загрязнению воды, высокому потреблению энергии и истощению ресурсов. Воздействие на окружающую среду связано с разветвленной производственной цепочкой в строительном секторе с широким спектром смежных отраслей, связанных с добычей и переработкой, а также с тяжелыми межотраслевыми промышленными связями. Как прямое следствие этого, наибольшая доля воздействия строительных работ на окружающую среду приходится на строительные материалы (Zhang et al., 2019), причем наибольшая доля приходится на цемент и бетон, поскольку бетон и цемент в качестве его основного компонента являются наиболее используемыми строительными материалами в мире (Scrivener et al., 2018).

Огромное образование твердых отходов в строительной отрасли также приводит к проблемам, связанным с транспортировкой и хранением КДВ перед переработкой и захоронением на полигонах. Эти проблемы возникают, в частности, из-за наличия различных типов материалов, включая сталь, бетон, стекло, керамику и опасные материалы, включая асбест и ртуть, химические характеристики которых затрудняют обращение с ними на свалках и очистных сооружениях.Бетон составляет наибольшую долю, составляющую, например, 67% от общего объема CDW в Соединенных Штатах. В Европейском союзе (ЕС) в результате строительных работ и сноса ежегодно образуется 850 миллионов тонн строительных и сносных отходов (CDW), а образование CDW в странах-членах ЕС коррелирует с их соответствующим национальным товарооборотом в строительном секторе, численностью населения и валовым внутренним доходом. продукт (Виллория Саез и Османи, 2019).

Растет понимание необходимости эффективного решения проблемы высокого потребления ресурсов и образования отходов посредством строительства и сноса.Рамочная директива об отходах 2008/98 / EC (WFD) обеспечивает общую основу для управления отходами, устанавливая определения для государств-членов ЕС (Европейский парламент, 2008). В РДВ содержится подробное разъяснение «иерархии отходов», в которой предотвращение является главным приоритетом управления отходами, за которым следует подготовка к повторному использованию, переработке и восстановлению, а захоронение отходов является наименее желательным вариантом. Это также требует, чтобы ответственные органы во всех европейских государствах-членах разработали один или несколько планов управления отходами (WMP), охватывающих всю их географическую территорию.Государства-члены должны принять меры по извлечению не менее 70% (по весу) неопасных КДВ (без учета почв) к 2020 году. В этом отношении приведенное выше исследование (Villoria Sáez and Osmani, 2019) показывает, что Европа как в целом достигнута цель восстановления на 2020 год, включая обратную засыпку. Однако, хотя 15 стран-членов уже достигли целевого показателя извлечения 70%, установленного в Рамочной директиве по отходам, все еще есть 11 государств-членов, которым необходимо улучшить свои показатели утилизации для достижения цели ЕС, при этом коэффициент извлечения варьируется от 10 до 95% среди стран-членов.

В этом контексте строительный сектор активно продвигает инициативы, направленные на решение проблемы потребления ресурсов и образования отходов за счет использования КДВ при переработке, что может уменьшить как удаление отходов, так и потребность в использовании природных ресурсов (Borg et al., 2018 ).

Ожидается, что спрос на строительный заполнитель (который в 2017 году превысил 45 миллиардов тонн в мире) вырастет до 66 миллиардов тонн через 5 лет. Замена части или всего природного заполнителя, необходимого для производства бетона, переработанными заполнителями (RA), полученными из дробленого CDW, представляет собой эффективное решение, которое используется для достижения целей Директивы ЕС 2008/98 / EC.Процесс преобразования CDW в RA на специализированных предприятиях по переработке продолжается уже несколько лет и приобрел особую актуальность после Второй мировой войны (Behera et al., 2014; Nováková and Mikulica, 2016). Бетон из вторичного заполнителя (RAC) может эффективно использоваться как для структурных, так и для неструктурных применений. Однако использование RA ограничивается не только проектированием и производством бетонной смеси, но и другими применениями, такими как основание дорожного покрытия, строительство проезжей части, засыпка и другие композиты на основе цемента (Silva et al., 2019). RA можно разделить на заполнитель из переработанного бетона, заполнитель из переработанного кирпича и смешанный заполнитель из переработанного материала. Тем не менее, по сравнению с другими типами переработанного заполнителя, заполнитель из переработанного бетона является наиболее широко используемым RA в строительстве, при этом ведущие организации разрабатывают спецификации для его применения (Chen et al., 2019).

Стандарты и законодательные акты по использованию переработанных заполнителей в бетоне развиваются с минимальными требованиями к его применению, включая минимальный процент дробленого бетона, минимальную объемную плотность и максимальную абсорбционную способность (Chen et al., 2019; Бай и др., 2020). Это подразумевает разработку комплексного подхода как части процесса переработки, включая дробление разрушенного бетона, и применяемые методы обработки, включая удаление загрязняющих веществ, просеивание и сортировку, а также тщательную и «индивидуальную» характеристику материалов для того, чтобы превратить отходы в продукт, пригодный для использования. Основное различие между натуральными и переработанными заполнителями заключается в наличии прикрепленного к последнему строительного раствора, который создает старую переходную зону раздела (ITZ) по своей природе более слабую из-за наличия пор, а также трещин, образовавшихся в процессе дробления.В результате, по сравнению с природными заполнителями, RA имеют более высокое водопоглощение, более низкую плотность, более низкую прочность на раздавливание и более низкую стойкость к истиранию. Объем нанесенного строительного раствора варьируется от 20 до 65% от объема частиц в зависимости от размера заполнителя (Behera et al., 2014). Сообщалось, что (Bai et al., 2020) содержание прикрепленного строительного раствора увеличивается с уменьшением размера частиц, скорее всего, как следствие процесса дробления, который более эффективен при удалении прикрепленного строительного раствора при работе с частицами большего размера. .Впитывающая способность переработанных заполнителей увеличивается с увеличением содержания прикрепленного раствора.

На свойства RAC во всем мире влияет коэффициент замещения рециклированных заполнителей на натуральные, а также характеристики исходного бетона, из которого получают RA. Различные размеры и характер ITZ также ответственны за общие различия в производительности между RAC и обычным бетоном, произведенным из натуральных заполнителей.

Наличие пористого адгезивного раствора с его высокой пористостью и водопоглощающей способностью может привести к снижению удобоукладываемости и характеристик в свежем состоянии при том же соотношении вода / цемент.Это можно компенсировать предварительным замачиванием заполнителей и / или корректировкой добавленной воды с учетом увеличения водопоглощения RA (Behera et al., 2014; Berredjem et al., 2020; Kapoor et al., 2020 ).

Было показано, что замена натуральных заполнителей переработанными заполнителями также влияет на механические характеристики RAC, при этом прочность на сжатие более чувствительна, чем прочность на изгиб и растяжение. Сообщаемое снижение прочности на сжатие может достигать 30% при 100% -ной степени замены, тогда как, как сообщается, степень замены до 40% не приводит к значительному снижению прочности на сжатие.Снижение механических свойств может быть смягчено за счет управления классификацией RA и высокой прочности основного бетона, который, содержащий большее количество негидратированного цемента на межслоевом уровне, может также привести к повышению прочности RAC при малых пропорции RA включены (Behera et al., 2014). Влияние содержания RA на модуль упругости, усадку при высыхании и деформацию ползучести RAC значительно выше, чем на прочностные свойства, из-за комбинированного эффекта более высокой пористости ITZ, более высокого содержания пасты и строительного раствора из-за к прикрепленному раствору и более низкой жесткости и прочности заполнителей (Liu et al., 2011). Использование минеральных добавок и дополнительных вяжущих материалов доказало свою эффективность в устранении этих свойств RAC (Lima et al., 2013; Pedro et al., 2018).

Эти методы продемонстрировали свою эффективность в смягчении негативного воздействия на долговечность RAC с точки зрения снижения устойчивости к проникновению хлоридов, сульфатной атаке, проникновению углекислого газа и циклам замораживания-оттаивания, что объясняется причинами, изложенными выше (Zhu et al. al., 2016; Guo et al., 2018; Ma et al., 2019; Berredjem et al., 2020). Присутствие геля с более высоким CSH в RAC из-за более высокого содержания связующего в прикрепленном строительном растворе также может способствовать связыванию хлоридов (Guo et al., 2018).

Кроме того, были предложены методы для улучшения удаления прикрепленного строительного раствора (Shaban et al., 2019), которые включают микроволновый нагрев и формирование частиц. В первом случае быстрый нагрев внешнего слоя приводит к появлению температурных градиентов, вызывающих отслоение до 50% нанесенного раствора, тогда как во втором случае ускоренные частицы RA (до 100 м / с) сталкиваются друг с другом, вызывая удаление до 90% нанесенного раствора после нескольких циклов обработки.Методы улучшения качества прилипшего раствора также были валидированы и включают предварительное замачивание заполнителей в суспензиях, состоящих из цементного раствора (доказано, что они эффективны для улучшения сопротивления замораживанию-оттаиванию), растворов полимера или силиката натрия, которые, как считается, увеличивают плотность, а также суспензии летучей золы, метакаолина, микрокремнезема, измельченного гранулированного доменного шлака и нанокремнезема (Luo et al., 2019). Карбонизация РА также исследовалась как средство улучшения качества прилипшего строительного раствора за счет осаждения продуктов карбонизации в порах (Ma et al., 2019). Во всех вышеупомянутых случаях, о чем свидетельствуют результаты, рассмотренные Pedro et al. (Pedro et al., 2018), улучшение свойств RA также привело к повышению долговечности бетона из переработанного заполнителя (RAC) с точки зрения водопроницаемости и проницаемости для хлоридов, устойчивости к карбонизации, устойчивости к замерзанию-оттаиванию и способности к растрескиванию при усадке.

Возможность использования переработанных заполнителей в качестве замены природных заполнителей в бетонных материалах и конструкциях должна учитывать технические аспекты, как указано выше, а также экономические и экологические соображения, включая дополнительные отходы, образующиеся в результате того же процесса переработки (Zhang et al., 2019; Мартинес-Лаге и др., 2020).

В целом, литература по бетону из переработанного заполнителя относится к RA, полученным при обычных конструкционных конструкциях бетона. Высокопрочный бетон (HSC) и высокоэффективный бетон (HPC) относятся к новым технологиям, практически без учета их использования для вторичной переработки, особенно для HPC и бетона со сверхвысокими характеристиками (UHPC). Это связано, с одной стороны, с все еще ограниченной долей UHPC по сравнению с обычным бетоном в строительной отрасли, хотя применение UHPC увеличивается, например.г. при строительстве и ремонте мостов в Китае, Северной Америке и ряде европейских стран (Shi, Chen, 2018). Более того, одной из концепций, определяющих рынок UHPC, является его повышенная долговечность (до сих пор заявленная в основном в непротрещенном состоянии из-за очень компактной матрицы и редко проверялась в сценариях обслуживания конструкций с трещинами) (Al-Obaidi et al., 2020) . Это будет означать более длительный срок службы конструкции и, следовательно, меньшую доступность материалов UHPC и структурных элементов в структуре переработки.С другой стороны, с инженерной точки зрения, стоит учитывать, что ожидаемый более длительный срок службы конструкций и инфраструктур UHPC может на определенном этапе в течение их срока службы больше не соответствовать потребностям владельцев и заинтересованных сторон. Кроме того, концепции городского и инфраструктурного проектирования могут перейти от «дополнительной» модели к «круговой», что будет означать, что при возникновении потребности в новом здании / строении / инфраструктурном объекте старое демонтируется, а новое , который лучше соответствует назначению, строится на своем месте, а не добавляется к исходной структуре или включается в нее.Это уже в некоторой степени предусмотрено в современных нормах проектирования конструкций, которые всесторонне охватывают использование строительных материалов на основе цемента и варианты окончательного срока службы для разборки уже на стадии проектирования с целью облегчения повторного использования и / или переработка оригинальных компонентов и материалов для новых применений таким образом, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду и общество. Это вдохновляет на сложный вариант оценки потенциала вторичной переработки UHPC, предназначенный как вариант для регенерации этих материалов без потери производительности, что приводит к их полному повторному использованию без ущерба для архитектурных и структурных приложений.

В этом контексте стоит проанализировать деятельность в рамках проекта Horizon 2020 ReSHEALience (GA 760824), одна из целей которого заключалась в формулировании концепции и экспериментальной проверке характеристик бетона сверхвысокой прочности для конструкций и инфраструктур, подверженных экстремальным воздействиям агрессивные сценарии. Поэтому было сочтено целесообразным рассмотреть потенциал вторичной переработки задуманных, сформулированных и проверенных смесей UHDC в рамках подхода «от колыбели до колыбели» в инженерных приложениях с целью восстановления исходного UHDC в переработанный UHDC.

Консорциум проекта ReSHEALience определил UHDC как «упрочняющийся (армированный волокном) цементирующий материал с функционализирующими микро- и наноразмерными составляющими, специально добавленными для обеспечения высокой прочности в растрескавшемся состоянии в чрезвычайно агрессивных условиях воздействия» (Ferrara et al. др., 2019). Особый состав смесей UHDC, который отличается высоким содержанием цемента и вяжущего, использованием только мелких фракций заполнителя и низким соотношением вода / вяжущее, делает их интересными кандидатами для вторичной переработки.Вероятное потенциальное присутствие большого количества безводных частиц связующих материалов в старой ITZ (Zhang et al., 2018; Wang et al., 2019; Qian et al., 2020) может сделать тот же ITZ потенциально реактивным с интересным воздействием на механические характеристики и долговечность материала R-UHDC, полученного с использованием переработанного UHDC в качестве заполнителя, заменяющего натуральный песчаный заполнитель. В то же время характеристики конструкции смеси, которые предусматривают наличие единственной мелкой фракции агрегатов и стальных волокон, могут также создавать специфические технологические проблемы при измельчении исходного материала и сортировке полученных частиц для повторного использования.

Исследовательская деятельность, описанная в этом документе, была проведена Мальтийским университетом, партнером проекта Horizon 2020 ReSHEALience, ответственным за переработку UHDC, в сотрудничестве с Политехническим университетом Милана. UHDC был спроектирован и разработан Мальтийским университетом и применен при модернизации и укреплении железобетонной водонапорной башни в Большой гавани Валлетты. Исследование было сосредоточено на возможности вторичной переработки конкретной смеси UHDC, произведенной и утвержденной для вышеупомянутого пилотного проекта, с использованием ее в качестве частичной или даже полной замены природного песка при производстве нового UHDC.Фракция переработанного заполнителя 0/2 была произведена из UHDC путем дробления, измельчения и разделения волокон с помощью магнитного оборудования, специально разработанного для этого исследования. Измельченный материал был охарактеризован и смешан как переработанный агрегат для производства нового UHDC. Исследование было направлено также на проверку свойств материала в свежем состоянии, механических свойств (прочность на сжатие, прочность на изгиб и ударная вязкость) и характеристик долговечности (сопротивление проникновению хлоридов, миграция хлоридов, капиллярное всасывание воды и удельное сопротивление).Помимо использования измельченного UHDC, в исследовании также рассматривался эффект частичной замены природных агрегатов рециклированными агрегатами, подвергнутыми ускоренному старению, когда исходный рециклированный агрегат UHDC подвергался ускоренной карбонизации.

Эта работа также предназначена в качестве первого шага к оценке устойчивости переработанного UHDC в новых и модернизируемых конструкционных приложениях, рассматривая не только использование материала в качестве замены природных заполнителей, но и его потенциал для частичной замены цемента. из-за специфических характеристик ITZ родительского UHDC и оценки его потенциальных обозримых полномасштабных приложений через структуру LCA.Этот последний аспект рассматривался как выходящий за рамки данного исследования, также из-за отсутствия исчерпывающих данных, учитывая новаторский характер этого исследования.

Производство и свойства переработанного заполнителя

Производство переработанного заполнителя из сверхвысокопрочного бетона

Образцы UHDC использовались в качестве исходного материала для вторичной переработки, состояли из той же эталонной смеси UHDC и были произведены за 4 месяца до производства переработанный заполнитель UHDC (рис. 1), который показал среднюю прочность на сжатие 150 МПа.

РИСУНОК 1 . Переработанные заполнители, полученные из измельченного UHDC.

Чтобы фрагментировать образцы UHDC и произвести переработанные мелкие заполнители, была проведена стандартная механическая обработка (SMT) с использованием щековой дробилки (Pascal Engineering), работающей при мощности 750 Вт. Щековые дробилки, как правило, оставляют более высокие уровни цементной пасты. придерживается переработанных агрегатов. Гранулометрический состав различается, что влияет на эффективность уплотнения, характеристики трения и сцепление агрегатов.Высокое содержание остаточной цементной матрицы во фракции переработанного заполнителя может привести к высокой пористости и повышенному водопоглощению. Следовательно, требовалось повторное дробление для получения заполнителя более мелкого размера, необходимого для производства UHDC, и для того, чтобы полностью отделить стальные волокна от матрицы бетона. После измельчения материала, который включал мелкий переработанный измельченный заполнитель и стальные волокна, он был обработан с использованием специально сконструированного магнитного сепаратора для удаления стальных волокон.После разделения рециклированный агрегат просеивали через сито 2 мм, весь оставшийся материал откладывали в сторону и снова измельчали до получения порции 0–2 мм. Весь материал 0–2 мм хранился для последующей обработки и смешивания с новым переработанным заполнителем для использования в этом исследовании.

Удаление стальных волокон из дробленого бетона представляет проблему в случае дробленого UHDC. Для этой цели была сконструирована новая машина на основе магнитного сепаратора с конвейерными лентами, которая использовалась для эффективного отделения стальных волокон от бетонной матрицы (рис. 2).Оборудование, изготовленное для данного исследования, служит пилотом для полномасштабной утилизации UHDC.

РИСУНОК 2 . Волоконный сепаратор в Мальтийском университете и измельченный переработанный UHDC.

Карбонизация переработанных заполнителей

Часть смешанного переработанного заполнителя была карбонизирована с использованием камеры ускоренной карбонизации (Borg, 2014) (Рисунок 3). Рециклированный заполнитель подвергали карбонизации, чтобы изучить эффекты карбонизации исходного материала, происходящие в структурах из-за естественного старения, на характеристики R-UHDC.Протокол карбонизации агрегата был установлен таким образом, что агрегат готовили в контейнерах и разливали по алюминиевым лоткам толщиной 10 мм, чтобы минимизировать реакции между материалами и обеспечить адекватное воздействие CO ₂. Контейнеры помещали в камеру для карбонизации при температуре 25 ° C и относительной влажности 65% (карбонизация бетона происходит при относительной влажности в диапазоне 40–70%) и подвергали воздействию CO промышленного класса чистотой 95% ₂ при 100% концентрации.Во время процесса карбонизации температура в камере поддерживалась постоянной на уровне 25 ° C, а относительная влажность контролировалась с помощью резервуара для хранения воды, снабженного нагревательным устройством с относительной влажностью, установленной на уровне 65 ± 5%. Был установлен период в 12 часов для карбонизации при концентрации 100% CO ₂, которому предшествовали 6,5 часов предварительного кондиционирования в той же камере. Это предварительное кондиционирование было необходимо, поскольку герметичная камера для карбонизации объемом 192 л требовала 6,5-часового периода для достижения общей концентрации CO ₂ при предварительно рассчитанной скорости потока приблизительно 8 мл / с.Концентрация CO ₂, равная 100%, была выбрана для ускорения карбонизации в разумные сроки.

РИСУНОК 3 . (A) Схематическое изображение и (B) фактическая экспериментальная установка, используемая для ускоренной карбонизации измельченного заполнителя в Университете Мальты (Borg, 2014).

Свойства переработанного заполнителя

Переработанный заполнитель UHDC был протестирован для определения характеристик материала по гранулометрическому составу, водопоглощению, удельному весу и плотности.После того, как исходный UHDC был измельчен и обработан, как указано выше, был проведен ситовый анализ измельченного материала, а также проведена сортировка и смешивание заполнителя таким образом, чтобы кривая гранулометрического состава была как можно более близкой к кривой для используемого природного мелкозернистого заполнителя. в оригинале получился UHDC.

Гранулометрический состав

Гранулометрический состав природных заполнителей, используемых для приготовления образцов бетона, определяли в соответствии со стандартом EN 933-1, и образцы заполнителей просеивали на 2 мм, 1 мм, 600 мкм, 300 мкм. сита с размерами мкм, 150 мкм, 125 мкм, 75 мкм, 63 мкм, 45 мкм, 32 мкм и <32 мкм (Рисунок 4).Гранулометрический состав рециркулированного заполнителя, полученного после дробления, представлен на рисунке 5. Кривая PSD сравнивалась с кривой PSD природного заполнителя, используемого в UHDC, и фракции переработанного заполнителя UHDC были смешаны, чтобы оптимизировать гранулометрический состав и получить желаемую совокупную градацию (помечены как смешанные RA и используются в этом исследовании).

РИСУНОК 4 . Дробленый переработанный заполнитель UHDC и смешанный заполнитель.

РИСУНОК 5 .Гранулометрический состав натуральных и переработанных заполнителей (в измельченном виде и с модифицированным гранулометрическим составом для смешанного переработанного заполнителя).

Физические свойства заполнителей

Физические свойства как природного, так и переработанного UHDC были определены для характеристики материала. В частности, плотность частиц (кажущаяся, насыщенная поверхность, сухая и сухая), водопоглощение в соответствии с EN 1097-6: 2000, плотность мелкодисперсного рециклированного заполнителя с использованием метода плотностной бутылки и истинная плотность, полученная с использованием гелиевый пикнометр (Quantachrome).Эти результаты, полученные для переработанных заполнителей, представлены в таблице 1 и в целом аналогичны и находятся в том же диапазоне кажущейся плотности используемого природного заполнителя, которая равна 2,66 г / см ³. Более подробно можно заметить, что рециклированный заполнитель, включая карбонизированный заполнитель, имеет плотность, аналогичную плотности природного заполнителя. Метод EN 1097-6 указывает на более низкую плотность рециклированного смешанного заполнителя, но более высокую плотность для газированного смешанного заполнителя.Три использованных метода дают очень похожие результаты, а более низкие значения, полученные при использовании метода гелиевого пикнометра, можно объяснить внутренней особенностью метода, основанного на газе с очень низкими атомными размерами.

ТАБЛИЦА 1 . Физические свойства переработанных заполнителей.

Водопоглощение переработанных агрегатов UHDC и его эволюция во времени были определены, начиная с 0,5 до 24 часов (Рисунки 6A, B). Результаты испытаний на водопоглощение подтверждают более высокое поглощение переработанных заполнителей, но также указывают на снижение водопоглощения карбонизированных заполнителей из-за заполнения пор осаждением карбоната кальция.Это также относится к более высокой плотности, определенной для газированного заполнителя. Более того, более высокая абсорбция была отмечена для смешанного заполнителя (RA) с гранулометрическим составом, аналогичным таковому у природного заполнителя. Количество поглощенной воды зависит в первую очередь от количества и непрерывности пор в частицах, тогда как скорость поглощения зависит от размера и сплошности этих пор с дополнительным влиянием вторичных факторов, таких как размер частиц. Смешивание частиц, выполняемое для приведения рециклированного заполнителя к гранулометрическому составу, равному таковому у природного заполнителя, с увеличенным значением 0.Фракция 3–0,6 мм, возможно, также привела к увеличению количества частиц с большим объемом прикрепленного раствора, что могло бы объяснить полученные результаты.

РИСУНОК 6 . Водопоглощение переработанных заполнителей по сравнению с раз: до смешения (A) и после смешения и карбонизации по сравнению с природными заполнителями (B) .

Бетон сверхвысокой прочности и переработанная бетонная смесь сверхвысокой прочности

Состав смеси UHDC, принятый в качестве эталона в этом исследовании и представленный в таблице 2, был сформулирован и утвержден в Мальтийском университете (Borg, 2019). в рамках проекта Horizon 2020 ReSHEALience, который будет использоваться при модернизации опорных конструкций колонн приподнятого резервуара для воды в Большой гавани Валлетты, в рамках одного из пилотных демонстрационных проектов (Ferrara et al., 2019). Смесь также представляет собой отправную точку для повышения долговечности и функционализации за счет синергизма между кристаллической примесью и наночастицами оксида алюминия или фибриллами и кристаллами наноцеллюлозы для модернизации концепции UHPC до UHDC (Cuenca et al., 2021).

ТАБЛИЦА 2 . Пропорции дизайна смеси для разных видов смесей.

Для того, чтобы рассмотреть потенциал вторичного использования UHDC для регенерации вторичного UHDC (R-UHDC), большое количество образцов, используемых на этапе концепции материала и определения характеристик, было использовано в качестве исходного материала для производства переработанного заполнителя для производства. смесей R-UHDC с обозначениями смесей, представленными в таблице 2.Эти смеси основывались на различных уровнях замещения природных агрегатов: 0% в качестве эталона (исходный материал) и 50% RCA и 100% RCA по массе агрегата вместе с 50% карбонизированным RCA.

Пропорции бетонной смеси были разработаны для достижения R-UHDC с постоянным соотношением воды и вяжущего для всех смесей (Borg, 2019). Компоненты смеси, а именно цемент, природный песок и переработанный заполнитель, были взвешены в сухом состоянии и смешаны в лабораторном высокоскоростном тарельчатом смесителе с точными измерениями компонентов и смешаны в соответствии с протоколом смешивания, представленным в Таблица 3.Различная абсорбционная способность природных и переработанных заполнителей, очевидно, принималась во внимание, чтобы привести заполнители в состояние насыщения поверхности в сухом состоянии. После литья все образцы, подготовленные для определения механических свойств и долговечности, были покрыты пластиковым листом во избежание потери влаги. После этого образцы выдерживали при комнатной температуре в течение 24 часов, а затем извлекали из формы и переносили в резервуар для отверждения (20 ± ° C) до даты испытаний, что покрывает период 120 дней для большинства испытаний.

ТАБЛИЦА 3 . Протокол смешивания для UHDC и R-UHDC.

Свойства вторичного бетона сверхвысокой прочности

Свойства вторичного бетона сверхвысокой прочности в свежем состоянии

Удобоукладываемость UHDC и R-UHDC оценивалась посредством испытания на оседающую текучесть (диаметр потока в осадке и время для поток для достижения диаметра разбрасывания 500 мм, t ₅₀₀), при этом все смеси нацелены на самоуплотняющуюся консистенцию в свежем состоянии. Результаты, показанные на Рисунке 7, подчеркивают незначительное уменьшение диаметра осадочного потока, в то время как увеличение вязкости смеси наблюдается в ходе испытания t ₅₀₀, связанное с увеличением количества переработанного заполнителя и, следовательно, более высокой шероховатостью и поверхностью. площадь частиц.Это увеличенное препятствие потоку также подтверждается некоторым снижением однородности, обнаруживаемым при визуальном наблюдении за перемещаемым материалом (рис. 8). В любом случае, в целом, измеренные свойства свежей продукции показывают, что переработанный UHDC может быть соответствующим образом получен с сохранением желаемых характеристик самоуплотнения с постоянными характеристиками текучести, при которых требуемые характеристики текучести были получены без разделения компонентов или утечки. Для более высоких коэффициентов замены переработанного заполнителя по сравнению с , более низкая удобоукладываемость может быть компенсирована использованием дополнительного суперпластификатора.

РИСУНОК 7 . Испытание на оседание потока: диаметр оседания потока и t ₅₀₀.

РИСУНОК 8 . Образцы для испытаний на оседание потока.

Механические свойства переработанного бетона сверхвысокой прочности

Механические свойства смесей UHDC и R-UHDC определялись через 7, 28, 56, 90 и 120 дней. Для определения плотности затвердевшего бетона, прочности на сжатие и прочности бетона на изгиб были изготовлены призмы размером 160 × 4 × 40 мм.Для каждой смеси три образца были испытаны на изгиб, а затем были проведены испытания на сжатие на (шести) сломанных половинах в соответствии с EN 1015-2019; средние значения и соответствующее рассеяние приведены в следующих разделах.

Плотность бетона

Как и ожидалось, плотность обычно уменьшается по мере увеличения процента замены, причем такое уменьшение в любом случае будет довольно низким (порядка 5%) (Рисунок 9). Это может быть связано с высокой плотностью исходной эталонной смеси, а также с кривой гранулометрического состава используемого заполнителя.Карбонизация рециклированных агрегатов за счет заполнения пор рециклированных агрегатов продуктами карбонизации дала плотность, сравнимую с плотностью эталонной смеси и более высокую, чем у R-UHDC, при тех же 50% рециклированных против Скорость естественного агрегатного замещения (Fernandezbertos et al., 2004; Zhang et al., 2015; Xuan et al., 2016; Fang et al., 2017; Liang et al., 2019).

РИСУНОК 9 . Плотность исследуемых отвержденных смесей UHDC и R-UHDC.

Прочность на сжатие

Развитие прочности на сжатие во времени было измерено для всех исследованных смесей в течение периода испытаний до 120 дней. Три смеси R-UHDC с 50% RA, 50% газированных заполнителей и 100% RA показали последовательные и сопоставимые результаты с эталонным UHDC (рис. 10). Тенденция к более высокой прочности смесей R-UHDC постоянно наблюдается с увеличением прочности на сжатие с рециклированным заполнителем, в частности, даже при более высоком процентном замещении природного заполнителя.Это можно объяснить повышенным присутствием непрореагировавших частиц цемента в более мелкой части переработанного заполнителя. Это может быть оправдано вкладом присутствия негидратированной фракции связующего в старом ITZ фракции переработанного заполнителя в обеспечение дальнейшей реакционной способности, что подтверждается более высоким увеличением прочности также на ранних стадиях (Рисунок 10). Эффект ускоренной карбонизации агрегатов, по-видимому, не приводит к значительным различиям, особенно в режимах промежуточного / длительного отверждения, где эффект отсроченной гидратации более старой негидратированной пасты может легко преодолеть эффект более высокой пористости пасты. переработанные частицы заполнителя.Кроме того, стоит отметить, что испытания на прочность на сжатие, проведенные на образцах, содержащих только переработанные заполнители, после 120 дней отверждения в воде, показали среднюю прочность на сжатие, равную 193 Н / мм ² (со стандартным отклонением 6,4 Н / мм ² на четыре образца), что свидетельствует о продолжающейся гидратации, хотя и довольно умеренной, даже при довольно длительном времени отверждения.

РИСУНОК 10 . Развитие прочности на сжатие исследуемых смесей с течением времени.

Прочность на изгиб и ударная вязкость

Замена природного песка переработанными заполнителями UHDC не оказывает существенного влияния на предел прочности при изгибе и его развитие с течением времени, что в основном связано с эффектами дисперсного армирования волокнами (Рисунок 11). Эффект гидратации цемента вторичными частицами заполнителя подтверждается постоянными результатами прочности на изгиб для R-UHDC в течение периода отверждения. Изменения связаны с составом неупорядоченного волокнистого композита во время литья, который оказывает значительное влияние на определение прочности на изгиб.Это также может объяснить более низкие характеристики смесей, содержащих только переработанные агрегаты, где более высокая вязкость могла также препятствовать однородному диспергированию волокон в образцах.

РИСУНОК 11 . Развитие прочности на изгиб исследуемых смесей с течением времени.

Дополнительные испытания на излом при изгибе были выполнены через 56 дней на призмах 160 × 40 × 40 мм после вырезания выемки глубиной 8 мм в середине пролета для локализации трещины и возможности измерения смещения раскрытия устья трещины (CMOD) и получить полное номинальное напряжение изгиба vs.Кривая CMOD. Испытания проводились при скорости управления перемещением 0,5 мкм / с. Результаты, представленные на рисунке 12, подтверждают возможность получения смесей UHDC с деформационным упрочнением с использованием переработанного UHDC в качестве частичной или даже полной замены естественных мелких заполнителей, подчеркивая не только преобладающее влияние волокон и их дисперсии в исследуемых образцах на прочность. характеристики изгиба, а также незначительное влияние более длительного времени отверждения на связь между волокном и матрицей и, следовательно, на общие механические характеристики исследованных цементных композитов, армированных волокном, что согласуется с обширной литературой по теме Lo Monte and Ferrara (2020).

РИСУНОК 12 . Номинальное напряжение изгиба против кривых CMOD для всех исследованных бетонных смесей.

Характеристики долговечности переработанного бетона сверхвысокой прочности

Для определения долговечности UHDC и R-UHDC на основе переработанных заполнителей (Singh and Singh, 2018) были проведены испытания, включающие прямые методы определения долговечности, включая капиллярное всасывание, быстрое испытание на проникновение хлорид-ионов (RCPT) и нестационарный коэффициент миграции хлоридов, а также косвенные методы, включая определение пористости вакуумного насыщения.Кроме того, были определены удельное сопротивление поверхности и скорость ультразвуковых импульсов (UPV). Если не указано иное, тесты проводили через 28, 56 и 120 дней.

Пористость для вакуумного насыщения

Испытание на вакуумное насыщение использовалось для измерения проницаемой пористости цилиндрических образцов ϕ100 мм × h 50 мм. Испытательная установка состоит из вакуумного эксикатора, и испытание в основном заключается в вакуумном насыщении образцов в специальном эксикаторе в течение 3 часов. Образцы покрывали водой и оставляли под вакуумом еще на час.Образцы выдерживали в воде ок. 20 ч, после чего определяли насыщенную сухую массу поверхности и плавучую массу. Наконец, образцы помещали в печь на период не менее 48 часов при температуре 105 ± 5 ° C, так что сухой вес печи не изменялся более чем на 0,1% между последовательными измерениями, снятыми с интервалом в 24 часа. Что касается всех методов насыщения, проницаемая пористость бетона рассчитывается на основе концепции увеличения веса за счет водопоглощения и потери веса из-за плавучести.

Более высокая пористость вакуумного насыщения была зарегистрирована для R-UHDC по сравнению с эталонным UHDC (Рисунок 13). Увеличение по сравнению с эталонной смесью при увеличении замены натуральных заполнителей вторичными более заметно, особенно при переходе с 50 до 100% коэффициентов замены, скорее всего, также из-за снижения производительности в свежем состоянии, что могло препятствовать компактности образцов в литом виде. Следует отметить, что из-за того, что смеси все равно самоуплотнялись, образцы не подвергались вибрации.Умеренное уменьшение открытой пористости наблюдается при продолжительном отверждении, несколько выше для смесей, содержащих более высокий процент рециклированных заполнителей, как дополнительное подтверждение отложенной гидравлической активности, которой слои пасты, прикрепленные к частицам природного песка, могут все еще обладать. Результаты для смеси с 50% заменой газированных переработанных заполнителей, кажется, противоречат этой тенденции, хотя она находится в пределах экспериментального диапазона. Пористость через 120 дней подтверждает тенденцию к уменьшению пористости со временем для всех смесей, сглаживая разницу для R-UHDC по сравнению с эталонной смесью.

РИСУНОК 13 . Пористость вакуумного насыщения.

Капиллярное всасывание

Испытания на сорбционную способность проводились при разном времени старения на образцах с призматической балкой в соответствии с EN 13057 (EN 13057, 2002). Образцы призм ³ размером 160 × 40 × 40 мм, использованные для этих испытаний, сначала сушили в печи при 40 ° C до постоянной массы, а затем хранили в лаборатории (25 ° C и относительная влажность 60%) в течение 24 часов для достижения равновесия. с тестовой средой перед проведением тестов на сорбционную способность. Для этого боковая поверхность призм была герметизирована слоем кремния на глубину до 20 мм, а образцы помещались в резервуар с водой, опирающийся на две краевые опоры, таким образом, чтобы высота головки 5 мм над дном обнажалась. поверхность призмы всегда сохранялась.Затем измеряли водопоглощение путем взвешивания образцов с интервалами в течение 24-часового периода и построения графика зависимости увеличения количества воды от , квадратного корня из времени. Коэффициент сорбции рассчитывали как наклон стабильной части кривой, выраженный в [кг / (м ² ч ^0,5)].

Низкая капиллярная сорбция была отмечена для всех образцов с рециклированными агрегатами, с явным уменьшением со временем старения (Рисунок 14). Отмечена аналогичная тенденция в отношении пористости: коэффициент сорбционной способности показывает незначительное изменение для смеси с 50% заменой рециклированного заполнителя и небольшое увеличение для смеси со 100% заменой, тогда как образцы, изготовленные со смесью, содержащей 50% рециклированной карбонизированной смеси. Агрегаты показали увеличение капиллярного водопоглощения через 56 дней, различия нивелировались при более длительном отверждении.Результаты согласуются с общей тенденцией к более высокой пористости, о которой сообщается, что связано с все большим количеством взаимосвязанных капиллярных пор и более высоким водопоглощением переработанных агрегатов (см. Также корреляцию между двумя показателями, представленными на Рисунке 15).

РИСУНОК 14 . Коэффициент сорбционной способности для различных исследованных смесей через 28 и 120 дней.

РИСУНОК 15 . Коэффициент сорбционной способности по сравнению с пористостью в вакууме для всех исследованных смесей.

Удельное поверхностное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление бетона определено для цилиндрических образцов согласно AASHTO TP 95-11 (AASHTO TP 95, 2014). Этот метод испытаний, предназначенный для быстрого определения их устойчивости к проникновению хлорид-ионов, имеет явное преимущество в том, что он быстр и прост в выполнении, при этом измерения проводятся на поверхности цилиндрического образца. В случае смесей с таким высоким содержанием волокна, как исследованные здесь, корреляция с сопротивлением проникновению хлоридов может быть поставлена под сомнение, в то время как метод все же может считаться полезным в качестве индикатора качества и однородности отлитых образцов.Когда информация переносится на реальное литье, она будет относиться к хорошему качеству поверхности как косвенному показателю потенциальной долговечности, а также качества поверхности. Помимо измерений через 28 и 56 дней, долгосрочная эффективность была измерена путем проведения тестов через 300 дней (более длительный возраст тестирования был связан с ограничениями, возникшими в то же время из-за пандемии COVID-19).

Измеренные значения удельного сопротивления поверхности (рисунок 16) позволяют классифицировать смеси в зависимости от того, считаются ли значения на 28, 56 или 300 дней низкими (21–37 кОм · см) или очень низкими (37 кОм · см). –254 кОм · см) или незначительная (> 254 Ом · см) восприимчивость к проникновению хлоридов.Это подтверждает характеристики материала благодаря особому составу смеси и продолжительной гидратации цемента, которые дополнительно улучшаются в случае смесей с рециклированными заполнителями за счет гидравлической активности слоя пасты, окружающего частицы вторичного заполнителя.

РИСУНОК 16 . Удельное поверхностное сопротивление UHDC и R-UHDC.

В то время как смесь с газированными рециклированными заполнителями все еще представляла небольшое исключение через 28 дней, подтверждается возможность сохранения тех же высоких характеристик долговечности исходной смеси при замене природных заполнителей вторичными, полученными путем измельчения того же исходного материала.Более того, хотя результаты испытаний через 28 и 56 дней не показывают значительных различий между эталонной смесью и смесями на основе переработанных заполнителей, данные долгосрочных испытаний подтверждают ту же тенденцию, о которой говорилось выше, со ссылкой на небольшое увеличение пористости для R-UHDC. по сравнению с эталонной смесью, вероятно, из-за более высокой вязкости в свежем состоянии, которая могла препятствовать гомогенному уплотнению и диспергированию компонентов.

Скорость ультразвукового импульса

Тест скорости ультразвукового импульса (UPV) основан на ультразвуковом импульсе с частотой 50 кГц, передаваемом от электроакустического преобразователя (P-волна).Результаты испытаний UPV, которые численно согласуются с ожидаемыми и представленными в литературе для материалов UHPC с измеренными прочностными характеристиками, подтверждают уже отмеченную тенденцию в отношении проницаемости для вакуумного насыщения пористости, коэффициента сорбции и плотности затвердевшего бетона в отношении результатов относительные характеристики различных смесей (рисунок 17). Они также еще раз подчеркивают возможность получения, даже при полной замене натуральных заполнителей вторичными, бетона с такими же высокими характеристиками, как эталонный.

РИСУНОК 17 . Скорость ультразвукового импульса для призм UHDC и R-UHDC.

Стойкость к проникновению хлоридов

Тест на быстрое проникновение хлорид-ионов

Испытание RCPT проводилось на всех смесях в возрасте 28, 56 и 120 дней в соответствии с процедурой, описанной в ASTM C1202 (2012). Результаты, представленные в единицах заряда в кулонах для разных возрастов испытаний, на рисунке 18 показывают довольно значительное улучшение со временем характеристик переработанных образцов UHDC по сравнению с эталонной смесью.Фактически, ASTM C1202 указывает, что значение заряда от 100 до 1000 кулонов отражает «очень низкое» проникновение хлорид-ионов. Смесь с газированными переработанными заполнителями, стойкость которых к проникновению хлоридов через 56 дней выше, при более длительном старении имеет характеристики, полностью сопоставимые с другими смесями, содержащими переработанные заполнители. Продолжающаяся тенденция к снижению заряда наблюдается через 120 дней для всех смесей, в частности для смесей R-UHDC.

РИСУНОК 18 .Быстрое проникновение хлоридов (ASTM C1202): проходящий заряд против времени старения бетона .

Коэффициент миграции хлоридов (NT BUILD 492) (AASHTO TP 64-03)

Испытания миграции хлоридов были выполнены в соответствии с методом NordTest NT Build 492 (1999). В этих испытаниях были проанализированы цилиндрические образцы толщиной ϕ100 мм × 50 мм при разном времени старения; 28, 56 и 120 дней. В конце испытания глубину проникновения хлоридов измеряли с помощью 0,1 М раствора нитрата серебра, распыленного на разделенные половинки цилиндрических образцов, и результаты были обработаны для расчета коэффициента миграции хлоридов в нестационарном состоянии (рис. 19).Подтверждены хорошие характеристики смесей с вторичным заполнителем по сравнению с эталонным, поскольку во всех случаях исследованные смеси имели значения этого показателя прочности, соответствующие отличной прочности в непротрещенном состоянии. Фронт проникновения хлорид-ионов указывает на проникновение хлорид-ионов во время испытания, ограниченное несколькими миллиметрами во всех случаях, в большинстве случаев едва видимое, что на самом деле требует микроскопа, чтобы его обнаружить и определить (рис. 20).Изображения под микроскопом на Рисунке 20 также показывают, что волокна, непосредственно приближенные к открытой поверхности, были сильно корродированы, но что эффект проникновения хлоридов во время испытания ограничен только поверхностью и вдоль волокна без проникновения или коррозии волокон, наблюдаемых за пределами поверхностный слой, что еще раз подтверждает недавние литературные данные (Marcos Meson et al., 2017).

РИСУНОК 19 . Коэффициенты нестационарной миграции хлоридов.

РИСУНОК 20 .Испытание на коэффициент миграции хлоридов, показывающее глубину проникновения хлоридов в различные репрезентативные образцы из каждой смеси [масштабная шкала: деление 1 мм с делением 0,5 мм].

В целом, полученные результаты как по проникновению хлоридов, так и по коэффициенту миграции хлоридов указывают на хорошую долговечность R-UHDC по сравнению с результатами, полученными для эталонной смеси UHDC, с явным улучшением характеристик с течением времени, что дополнительно поддерживает потенциал переработки UHPC. / Материалы UHDC для собственного самовосстановления без потери производительности.

Точечная корреляция рассчитанных значений кажущегося коэффициента диффузии хлоридов и измеренной пористости не дала бы четкой взаимосвязи. В любом случае стоит отметить, что вышеупомянутые значения, все ниже 10 ⁻¹² м ² / с, однозначно указывают на очень высокую долговечность произведенных и исследованных материалов, сравнимую с лучшими высокоэффективными и сверхвысококачественными бетоном. к настоящему времени исследованы и опубликованы в литературе (Djerbi et al., 2008).

Микроструктурный анализ

Влияние и вклад возможного негидратированного вяжущего материала в переработанных заполнителях, используемых в смесях R-UHDC, оценивали с помощью TGA / DTA с использованием Mettler Toledo TGA / DSC 1. Расчеты потери массы и интеграция DTG и пики теплового потока. До 400 ° C потери могут быть связаны с вытесненной капиллярной водой и межслойной водой в компонентах бетона. Десорбция химически связанной воды из портландита (C-H) происходит в диапазоне 400–500 ° C, что существенно влияет на массу, с последующей декарбонизацией при температуре выше 600 ° C.Чем выше потеря воды, связанной с Ca (OH) ₂, тем крупнее пористая структура и потеря прочности на сжатие с увеличением проницаемости образца.

Наблюдался аналогичный отклик для UHDC и переработанного UHDC, как показано на рисунке 21, но с более высокой потерей массы в случае всех образцов R-UHDC и особенно для R-UHDC со 100% степенью замещения, как показано на рисунке 21. Это подтверждает вышеприведенное предположение, которое было напомнено для объяснения несколько лучшего увеличения производительности со временем для смесей, содержащих переработанные агрегаты, полученные из исходных смесей UHDC.Образцы, содержащие 50% газированных рециклированных агрегатов, показывают высокий пик в присутствии разложения карбонатных фаз, подчеркивая эффективность ускоренного процесса карбонизации. Кроме того, стоит отметить, что все образцы, содержащие рециклированные агрегаты, имеют более высокий пик в соответствии с температурой разложения карбонатной фазы. Это, опять же, справедливо связано с наличием связующих материалов, прикрепленных к песчаным частицам в доле переработанного заполнителя, которые могли подвергнуться некоторой естественной карбонизации даже во время четырехмесячного пребывания на открытом воздухе, в котором они оставались в помещении. лаборатории до начала процесса дробления и переработки.

РИСУНОК 21 . ТГА исследуемых смесей.

Заключение

Была проведена оценка возможности вторичного использования бетона со сверхвысокими характеристиками / сверхвысокой прочностью, с использованием его в качестве частичной или даже полной замены природных заполнителей (песка) для производства материала с такими же механическими характеристиками и характеристиками долговечности. исходного материала. Насколько известно авторам, информация о переработанном UHPC все еще скудно доступна в литературе из-за относительной новизны этой широкой категории усовершенствованных цементных композитов, в основном в отношении их полномасштабных структурных приложений, которые еще не достигли своего конца. об их предполагаемом сроке службы, и, следовательно, случай их утилизации и повторного использования еще не представлен.В данном документе эта тема рассматривается в рамках более широкой деятельности проекта ReSHEALience, финансируемого Европейской комиссией в рамках программы исследований и инноваций Horizon 2020 (GA 760824). В рамках проекта проводится тщательная проверка, в том числе с помощью шести полномасштабных пилотных проектов, использования бетона сверхвысокой прочности, предназначенного как «упрочняющийся (армированный волокном) цементирующий материал с функционализирующими микро- и наноразмерными составляющими, специально добавленными для получения высокая стойкость в потрескавшемся состоянии при экстремально агрессивных условиях воздействия.”

В рамках комплексного подхода к предполагаемым инженерным приложениям и с целью восстановления одного и того же исходного UHDC в настоящем исследовании четко и постоянно проверяется требуемый уровень механических характеристик (прочность на сжатие, прочность на изгиб и ударная вязкость). ) и долговечность (сопротивление проникновению хлоридов и поглощение воды капиллярами) выбранных композиций смесей UHDC.

Подтверждена возможность даже полной замены природного песка измельченным переработанным исходным материалом без потери как механических характеристик, так и долговечности, даже с указанием возможных улучшений благодаря положительному эффекту замедленной гидравлической активности цемента. / слой связующей пасты, окружающий исходные частицы природного песка.Эффекты старения исходного материала перед его дроблением и переработкой также были исследованы посредством ускоренной карбонизации переработанного заполнителя. Хотя «сохранение» механических характеристик с точки зрения прочности на сжатие и изгиб было подтверждено, независимо от состояния переработанных заполнителей (газированных или негазированных), значения, полученные для показателей долговечности в смесях с переработанными газированными агрегаты подтверждают тенденцию к повышению производительности.

Ввиду улучшенных характеристик UHDC на основе переработанного UHDC в качестве заполнителя для частичной или полной замены заполнителя, важным развитием исследования будет возможное использование переработанного песка в качестве частичной замены цемента / связующего. содержание, тем самым способствуя дальнейшему усилению воздействия на окружающую среду этой широкой категории строительных материалов на основе цемента, которые в остальном характеризуются высоким содержанием цемента и вяжущего в их составе смеси.Это также проложит путь к рациональной и достоверной оценке экологических и экономических выгод предлагаемой технологии, которая должна выполняться с помощью комплексной процедуры LCA / LCC, для которой доступной информации в любом случае все еще недостаточно и потребуется дальнейшая сфокусированные усилия различных участников всей цепочки создания стоимости в конкретном секторе науки, технологий и строительства.

Заявление о доступности данных

Исходные материалы, представленные в исследовании, включены в статью / дополнительные материалы, а дальнейшие запросы можно направлять соответствующим авторам.

Вклад авторов

ЛФ и РБ собрали средства, определили концепцию экспериментального плана, проанализировали данные, написали и отредактировали текст. RB, EC, MN, FS и RG провели экспериментальные испытания и внесли свой вклад в написание и редактирование текста и обработку данных.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Выражение признательности

Исследовательская деятельность, описанная в этом документе, была проведена в рамках проекта ReSHEALience (переосмысление инфраструктуры береговой обороны и зеленой энергии с помощью высокоэффективных материалов на основе цемента enHancEd-durAbiLIty), который получил финансирование от Программа исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 в соответствии с соглашением о гранте № 760824. Информация и мнения, изложенные в этой публикации, не обязательно отражают официальное мнение Европейской комиссии.

Литература

AASHTO TP 95 (2014). Стандартный метод испытания поверхностного сопротивления, указывающего способность бетона противостоять проникновению хлорид-ионов

Ахтар, А., и Сарма, А.К. (2018). Образование отходов строительства и сноса и свойства переработанного заполнителя бетона: глобальная перспектива. J. Clean. Prod. 186, 262–281. doi: 10.1016 / j.jclepro.2018.03.085