Современные технологии бетона Роль товарного бетона в

Современные технологии бетона

Роль товарного бетона в строительстве незначительная - инженерные сети прогрессирующая - высотные здания доминирующая - несущие конструкции; - дороги; - автодорожные мосты; - тоннели; - дамбы и плотины; - подземное строительство; - резервуары; - градирни; - трубы

Классификация бетоно 1. По основному назначению - конструкционные; - конструкционнотеплоизоляционные; - теплоизоляционные; 2. По средней плотности - легкие (ρ ≤ 1800 кг/м 3); - облегченные (1800 ≤ ρ ≤ 2200 кг/м 3); - тяжелые (2200 ≤ ρ ≤ 2600 кг/м 3); - особо тяжелые (ρ ≥ 2600 кг/м 3); 3. По виду вяжущего - на цементном вяжущем; - на известковом вяжущем; - на гипсовом вяжущем; - на смешанном вяжущем; 4. По виду заполнителя - на плотных заполнителях; - на особо плотных заполнителях; - на пористых заполнителях; - на органических заполнителях; 5. По крупности заполнителя - крупнозернистые (Ø ≥ 10 мм); - мелкозернистые (Ø ≤ 10 мм); 6. По структуре - с плотной структурой; - с поризованной структурой; - с ячеистой структурой; - с крупнопористой структурой 7. По условиям твердения - твердеющие в естественных условиях; - твердеющие в нормальных условиях; - твердеющие при ТВО или сухом прогреве; - твердеющие в автоклаве; 8. По условиям уплотнения бетонной смеси - укладка без вибрации (литьевая технология); - уплотнение с помощью вибрации;

Материалы для бетона и их характеристики Цемент Добавки Заполнители тонкость помола назначение горная порода минералогический состав агрегатное состояние максимальный размер нормальная густота оптимальная дозировка форма зерен сроки схватывания предельная дозировка гранулометрический состав реакционная способность Вода требования как к питьевой воде

Требования к материалам для производства бетона Цемент: -ГОСТ 2663 -91 -ГОСТ 7473 -94 -СНИП «Защита от коррозии» -СНИП 3. 01 «Несущие и ограждающие конструкции» n Крупный заполнитель: -ГОСТ 26633 -91 -ГОСТ 8267 -93 -ГОСТ 7473 -94 -СНИП «Защита от коррозии» -СНИП 3. 01 «Несущие и ограждающие конструкции» n Мелкий заполнитель: -ГОСТ 26633 -91 -ГОСТ 8736 -93 -ГОСТ 7473 -94 -СНИП «Защита от коррозии» n Вода: -ГОСТ 2874 -90 «Вода питьевая» -ГОСТ 23732 -88 «Вода для бетонов и растворов» n Добавки-модификаторы - ГОСТ 24211 -2003 - ГОСТ 26633 -91 n

Марки бетонных смесей по удобоукладываемости Норма удобоукладываемости по показателю Марка по удобоукладываемости жесткости, с подвижности, см осадка конуса расплыв конуса Сверхжесткие смеси СЖ 3 - СЖ 1 ≥ 100 ÷ 50 ≥ - - Жесткие смеси Ж 4 – Ж 1 60 ÷ 5 Подвижные смеси П 1 4 и менее 1÷ 4 - П 2 - 5÷ 9 - П 3 - 10 ÷ 15 - П 4 - 16 ÷ 20 26 ÷ 30 П 5 - 21 и более 31 и более

Определение подвижности бетонной смеси а) стандартный конус б) жесткая смесь (Ж 1) 30 см 1 -4 10 см в) малоподвижная смесь (П 1) 20 см д) литая смесь (П 5) 21 30 15 -20 подвижная смесь (П 3 – П 4) 10 г)

Факторы, влияющие на подвижность бетонной смеси Факторы, влияющие на реологию бетонных смесей: факторы q внутренние внешние q q q Текучесть цементного теста Условия перемешивания Тип заполнителя Температура смеси q q Текучесть цементного теста определяется q q Отношение объема цементного теста к объему заполнителя Время выдержки до укладки гранулометрия заполнителя; расход заполнителя; форма частиц заполнителя; удельная поверхность тонкой фракции; фактор времени; характер динамического воздействия; q В/Ц; наличием минеральных добавок; наличием суперпластификатора;

Производство товарного бетона Этапы производственного процесса q q q q Приемка материалов Дозирование Перемешивание Транспортировка к месту укладки Укладка в конструкцию Уход за бетоном Приемка конструкции

Товарный бетон: мировая практика производства Технологические рекорды применения товарного бетона 1988 фундамент Мesse Turm, г. Франкфурт 240 куб/ч 17 000 куб за 72 ч 1998 фундамент гостиницы, г. Лас Вегас 670 куб/ч 16 000 куб за 24 ч 2005 ММДЦ «Москва-Сити» фундамент башни «Федерация» , г. Москва 244 куб/ч 9 500 куб за 30 ч

Характеристики мелкого заполнителя n - плотность По зерновому пылевидные составу пески прочность и глинистые делятся на классы характеристики по крупности мелкого петрограф. заполнителя пустотность Iкласс состав IIкласс водопоглощ. зерновой состав

Современные типы оборудования для производства товарного бетона Двухвалковый смеситель

Современные типы оборудования для производства товарного бетона n Тарельчатый смеситель

Современные типы оборудования для производства товарного бетона n Планетарный смеситель

Современные типы оборудования для производства товарного n Заводы по производству товарного бетона: Растворобетонный завод SHTETTER - Бетонный завод Liebherr -

Современные типы оборудования для Современное оборудование для производства товарного товарных бетонов бетона n Бетоносмесительный завод ELBA Бетоносмесительный узел МЕСА

n оборудование для производства товарного Мобильные бетоносмесительные установки бетона (монтаж от 1 до 7 дней)

Современное оборудование производства товарных бето n Бетоносмесительные установки России и Украины

Основные схемы производств отечественного оборудования для производства товарных бетонов

Затраты при производстве бетона материалы трудоемкость

Качество бетона Свежеприготовленная бетонная смесь (ГОСТы 7473 и 10181) q q q удобоукладываемость; средняя плотность; объем вовлеченного воздуха; расслаиваемость; сохраняемость свойств во времени Бетон (ГОСТы 26633, 12730 и 24452) q q прочность; плотность; водонепроницаемость; морозостойкость; Качество компонентов Добавкимодификаторы Условия твердения Технология производства

Высококачественные товарные бетоны Высокая стабильность объема Высокая удобоукладываемость n n n n n Высокая прочность(включая высокую раннюю прочность) Высокая долговечность Высокая морозостойкость Низкая проницаемость Высокое сопротивление истираемости Низкое водопоглощение Низкая адсорбционная способность Низкий коэффициент диффузии Высокий модуль упругости Бактерицидность Регулируемые показатели деформативности (компенсация усадки)

Контроль качества бетона № п/п 1 Этапы производственного процесса Параметры контроля 3 определение физико-механических свойств проверка диаметра, определение прочности бетонная смесь точность дозирования, продолжительность перемешивания, подвижность смеси арматурный каркас Производство полуфабрикатов цемент, добавки, заполнители арматура 2 Приемка материалов Объект контроля размер каркаса, прочность сварных стыков Укладка бетонной смеси подготовительные работы устройство опалубки, устройство технологических швов, установка термопар или контрольных скважин для замера температуры, подготовка влаготеплозащитных материалов, подготовка механизмов (бетононасосов и вибраторов), проверка системы энергообеспечения и обеспечение техники безопасности бетонирование 4 Уход за бетоном 5 Приемка забетонированной конструкции или блока удобоукладываемость смеси (соответствие способу укладки), продолжительность и степень уплотнения, скорость бетонирования температурновлажностный режим температура твердеющего бетона, регулярность смачивания поверхности и наличие влаготеплозащитного покрытия конструкция или блок прочность (неразрушающими методами), водонепроницаемость, наличие дефектов

Основные проблемы товарного бетона

Режим твердения бетона 100 Прочность бетона, % 1 80 2 60 3 40 4 20 0 8 1 – бетон нормального твердения 4 – бетон, замороженный после 6 часов 16 24 32 Время твердения, сут 2 – бетон, замороженный в возрасте 7 сут 3 – бетон, замороженный в возрасте 1 сут

Зимнее бетонирование Методы зимнего бетонирования Безобогревный Введение в бетонную смесь противомор. добавок Методы электротермообработки Электродный прогрев Нитрит натрия Предварительный разогрев бетонной смеси Формиат натрия Прогрев с применением наружных источников тепла q Прогрев греющими изолированными проводами Комплексные соли Критерии выбора метода: q Индукционный прогрев q Конвективный метод Комбинированный метод Вид конструкции - размеры, - конфигурация, - характер армирования; Расход электроэнергии; Сроки распалубки конструкции

Противоморозные добавки Расчетная температура наружного воздуха, град Количество противоморозной добавки в расчете на сухое вещество, % от цемента Нитрит натрия (НН) Формиат натрия (ФН) От 0 до -5 3 2 От -5 до -10 5 3 6 -8 4 10 6 -8 От -10 до -15 От -15 до -20

Методы электротермообработки Метод Источник тепла Краткая характеристика Вид конструкции Электродный прогрев Стальные стержни и струны диаметром не менее 6 мм, пластины или полосы шириной не менее 20 мм Пропускание тока через тело бетона Неармированные или слабоармированные конструкции (ленточные фундаменты, стены, перегородки и колонны) Предварительны й разогрев бетонной смеси Бадьи, бункера, переоборудованные бетономешалки или специальные установки для разогрева Бетонная смесь быстро разогревается вне опалубки, быстро укладывается, уплотняется в горячем состоянии и укрывается. Массивные и средней массивности конструкции Прогрев греющими изолированными проводами Изолированные стальной жилой Прогрев бетона с помощью греющего провода, закладываемого в бетон Для любых конструкций Прогрев применением наружных источников тепла Электронагреватели вмонтированы в опалубку – греющая опалубка, или в греющие маты и одеяла; лампы инфракрасного излучения Контактная подача тепла на поверхность прогреваемой конструкции. Обеспечивается прогрев на глубину не более 20 см. Для любых конструкций с провода со Индукционный прогрев Стальная арматура, нагреваемая в электромагнитном поле Передача тепла от нагревающейся арматуры окружающему бетону Для густоармированных конструкций с равномерно распределенной по сечению арматурой (колонны, ригели, балки, прогоны, трубы, сваи и перемычки) Конвективный прогрев (шатер или тепляк) Нагретый воздух или продукты сгорания Тепло подается к поверхности прогреваемой конструкции за счет конвекции Перекрытия, перегородки пространстве в стены и замкнутом

Предварительное выдерживание бетонной смеси Подъем температуры (iпод, tпод) время температура Температурный режим температура Режимы прогрева бетона Изотермический прогрев (iиз, tиз) Остывание (iост, tост) температура время

Модифицированные бетоны

Классификация добавок Придающие специальные свойства Химические добавки (от долей % до нескольких % от цемента) Регуляторы твердения Добавки Изменяющие свойства бетонов Регулирующие свойства бетонной смеси Минеральные добавки (от нескольких % до нескольких десятков %)

Классификация добавок Регуляторы твердения Регулирующие свойства бетонных смесей замедлител и пластифицирующиеводоредуцирующие регулирующие кинетику твердения противоморозные ускорители стабилизирующие повышающие прочность гидрофобизирующ ие регулирующие сохраняемость подвижности снижающие проницаемость биоцидные улучшающие перекачиваемость повышающие защитные свойства по отношению к стальной арматуре повышающие стойкость к высолообразовани ю поризующие повышающие морозостойкость Изменяющие свойства бетонов повышающие коррозионную стойкость регулирующие процессы усадки и расширения Придающие специальные свойства

Модифицированные бетоны Фибробетон Ячеистый бетон Самоуплотняющийся бетон Легкий бетон ДОБАВКИМОДИФИКАТОРЫ Напрягающий расширяющий бетон Высокопрочный бетон Морозостойкий бетон Reactive Powder Concrete

Бетоны с высокими эксплуатационными свойствами Ключевой фактор технологии q q q Активный Суперпластификатор микронаполнитель q q q комплексное использование активных микронаполнителей и суперпластификатора q q Высокая технологичность Высокая прочность (включая раннюю прочность) Высокая плотность Низкая проницаемость Высокое сопротивление истираемости Высокая коррозионная стойкость Высокий модуль упругости Длительный срок эксплуатации конструкции

Отходы заводов ферросплавов • ускорение схватывания и твердения • водопотребность • водоотделение • ранняя прочность • 28 -дн прочность • долговечность (Cl-, ASR, • сульфатостойкость проницаемость)

Золы Type C ash – высококальциевые золы Type F ash – низкокальциевые золы • низкая экзотермия • водопотребность • увеличение сроков схватывания • 28 -дн. прочность • durability (Cl-, ASR, сульфатостойкость, проницаемость) • снижение морозостойкости • снижение водоотделения • ввод 10 -25%

Суперпластификаторы Основное химическое вещество ЛСТ СНФ/СМФ Поликарбоксилаты и акрилаты Классы по прочности бетонов В 10 – В 30 В 15 – В 50 В 30 и выше Уменьшение расхода воды, % 5 -15 15 -25 20 -30 Области применения Готовые бетонные смеси, монолитное строительство, Бетонирование массивных конструкций

Основные параметры Классификация бетонов по прочности на сжатие Обычный Высокопрочный Сверхпрочный бетон Ультрапрочный бетон Прочность, МПа < 50 50 - 100 - 150 > 150 Водоцементное отношение > 0, 45 - 0, 30 – 0, 25 < 0, 25 Химические добавки Нет Пластификатор/ Суперпластификатор Минеральные добавки Нет Зола-унос, микрокремнезем Коэффициент диффузии, (см/с) > 10 -10 10 -11 10 -12 < 10 -13 Необходимость повышения морозостойкости Введение воздухововлекающих добавок Непроницаем для воды

Рациональные области применения бетонов с высокими эксплуатационными свойствами q q q При возведении несущих и ограждающих конструкций для транспортного, промышленного и гражданского строительства, в том числе подземных и гидротехнических сооружений; При возведении монолитных железобетонных массивов с модулем поверхности менее 3, к которым предъявляются требования обеспечения пониженной кинетики тепловыделения; При возведении конструкций из бетонов низкой проницаемости (марок по водонепроницаемости W 12 -W 20), повышенной коррозионной стойкости и морозостойкости при одновременном обеспечении высокой прочности; При возведении специальных конструкций с использованием высокопластичных нерасслаивающихся бетонных смесей; При возведении преднапряженных железобетонных конструкций с учетом возможности ранней передачи напряжений с арматуры на бетон; При возведении уникальных конструкций и сооружений из высокопрочного и сверхпрочного дисперсно-армированного бетона (фибробетона).

Физико-механические характеристики фибробетона в сравнении с обычным бетоном Обычный бетон Фибробетон 1, 5 - 4, 0 - 30, 0 21, 0 – 35, 0 – 80, 0 Прочность на срез, 10 -5 МПа 2, 0 – 4, 5 – 8, 5 Коэффициент температурного расширения, 10 -6 см/0 С 9, 9 – 10, 8 8, 4 – 11, 1 4, 8 13, 8 Индекс усталостной прочности (предельные отношения) 0, 50 – 0, 55 0, 80 – 0, 95 Индекс сопротивления растрескиванию (по испытаниям на жаропрочность) 1 7 Индекс вязкости разрушения 1 10 - 20 Значения Прочность на осевое растяжение, МПа Прочность на сжатие, МПа Ударная прочность, кг/м

Самоуплотняющийся бетон q q Расходы на исходные материалы 15 -25% Затраты на энергию при изготовлении конструкций Затраты времени на производство конструкций Оборачиваемость форм (опалубки) q Бетонная смесь, характеризующаяся осадкой конуса 27 -28 см, расплывом конуса 65 -85 см и обладающая связностью, нерасслаиваемостью Уровень вибрации q Ранняя прочность q Качество конструкций q Условия труда на производстве

Реализация современных технологий Мост мира в Сеуле Архитектор: Руди Ричотти, Год постройки: 2002, длина: 120 м, ширина: 4, 3 м, толщина: 3 см

Реализация современных технологий • Архитектор: Энцо Виченцино • 24 белых оболочки толщиной 20 мм • Улучшенное освещение платформы • Изящный дизайн • Повышенная структурная прочность • Легкость в уходе • Долговечность Ж/д Станция в Шонесси (Канада)