Анализ перспектив использования самоуплотняющихся бетонов

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 691.32: 691.542

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Анализ перспектив использования самоуплотняющихся бетонов

Лавров И.Ю., Коровкин М.О.,

Ерошкина Н.А., Зоткин А.Г., Кабанова Л.А.

E-mail: m_korovkin@mail.ru

Аннотация

самоуплотняющийся бетон строительный

Рассмотрены основные преимущества самоуплотняющихся бетонов, обеспечивших рост их применения в большинстве промышленно развитых стран. Показано, что для значительного повышения доли новой высокотехнологичной разновидности бетона в общем объеме производства этого строительного материала необходимо выполнение ряда условий. К числу этих условий отнесено формирование устойчивого рынка фракционированных заполнителей и минеральных добавок, снижение стоимости суперпластификаторов нового поколения и более широкое использование проектировщиками возможностей самоуплотняющихся бетонов.

Ключевые слова: самоуплотняющийся бетон, фракционированный заполнитель, минеральная добавка, суперпластификатор

Annotation

Analysis of prospects on the use of self-compacting concretes

Lavrov I.Yu., Korovkin M.O., Eroshkina N.A., Zotkin A.G., Kabanova L.A.

The main advantages of self-compacting concrete, which ensured the growth of their application in most industrialized countries were considered. It was shown that it is necessary to fulfill a number of conditions for a significant increase in the share of a new high-tech variety of concrete in the total volume of production of this building material. These conditions include the formation of a stable market of fractionated aggregates and mineral additives, a reduction in the cost of superplasticizers of a new generation, and a wider use of the capabilities of self-compacting concrete by dizainers.

Keywords: self-compacting concrete, fractionated aggregate, mineral additive, superplasticizer

Самоуплотняющийся бетон (СУБ) рассматривается как перспективное направление развития технологии бетона. В некоторых странах, эта разновидность бетона широко применяется в промышленных масштабах, при этом его доля в объемах производства бетона может достигать десятков процентов. В тоже время, в большинстве стран, так же, как и в России, СУБ используется только для строительства отдельных объектов. Столь значительные различия в объемах использования СУБ объясняются несколькими причинами, среди которых в первую очередь следует рассматривать соотношение стоимости бетонных работ и компонентов для традиционного бетона и СУБ. Кроме того, важным условием широкого внедрения в строительную практику инновационных технологий, к числу которых относится СУБ, является наличие в строительной индустрии крупных строительных фирм, способных проводить НИОКР и повышать свой конкурентный уровень в значительной степени за счет внедрения новых технологий.

Важным этапом работы по расширению использования СУБ в строительной практике является выявление наиболее перспективных областей его применения, в которых технические и экономические преимущества этих бетонов оправдывают повышенную себестоимость СУБ и технические проблемы, возникающие при его производстве и применении. Для реализации этого этапа необходим детальный анализ технических параметров СУБ и возможности управления ими.

В работе [1] отмечено, что разработчики технологии самоуплотняющегося бетона считали использование бетонной смеси, способной уплотняется под действием собственного веса, единственным способом решения в Японии проблемы долговечности бетона, которую профессиональное строительное сообщество этой страны с середины 80-х годов связывало со снижением качества бетонных работ в результате сокращения в строительстве числа квалифицированных рабочих.

Большой практический интерес в использовании бетонных смесей, обеспечивающих гарантированное уплотнение без вибрирования, имеет разработка новых видов суперпластификаторов. Понимание особенностей свойств бетонных смесей при совместном применении этих высокоэффективных добавок при повышенных расходах активных и инертных минеральных добавок обеспечило с конца 80-х годов прошлого века быстрое развитие в Японии технологии СУБ. Причем эти бетоны с самого начала достаточно активно внедрялись в строительную практику. Так по данным [2] с 1990 по 1992 год ежегодное производство СУБ в Японии возросло до 200 тыс. м³ и до конца двадцатого века достигло уровня 300-400 тыс. м³. В тоже время отмечалось [2], что СУБ можно рассматривать в качестве специального бетона, а не как бетон массового применения. До конца прошлого века доля СУБ в общем объеме производства бетона не превышала в Японии нескольких десятых процента [2].

К числу преимуществ СУБ относят сокращение сроков строительства, обеспечение надежного уплотнения бетона в конструкции, особенно в зонах расположения большого количества арматуры, снижение шума и вибрации, что эффективно в условиях заводского производства конструкций [1]. При этом не упоминается очевидное снижение трудоемкости бетонных работ.

Наибольший интерес к развитию технологии и использованию СУБ проявляется в промышленно развитых странах, в которых производительность и оплата труда строительных рабочих достаточно высока. Исследования, проведенные в странах ЕС, позволили разработать рекомендации по производству и применению этого вида бетона [3]. Применение в строительной практике и исследования СУБ выявили и другие преимущества этого вида бетона, в частности:

- СУБ характеризуются более высокими, чем обычные бетоны, темпами твердения;

- конечная прочность часто намного выше, чем для обычных бетонов;

- для СУБ характерна более однородная и менее дефектная структура, низкая проницаемость и коррозионная стойкость в сравнении с равнопрочными обычными бетонами;

- поверхность конструкций, изготовленных с применением СУБ, имеет более высокое качество.

Применение СУБ эффективно при сооружении массивных, густоармированных сооружений - мостовых конструкций, фундаментов и других конструкций высотных зданий, сложных инженерных сооружений, которые характеризуются большими объемами бетонных работ и сложным армированием [1, 2, 4]. При возведении этих уникальных сооружений качество бетона, особенно его удобоукладываемость, может быть надежно обеспечено, так как организации контроля свойств бетона в процессе строительства таких объектов уделяется значительно большее внимание, чем при возведении рядовых зданий и сооружений. В тоже время, при строительстве небольших объектов часто возникают проблемы с неконтролируемыми колебаниями свойств материалов для приготовления бетонной смеси. Кроме того, транспортировка бетона в летнее время в условиях напряженного автомобильного движения в крупных городах не позволяет достоверно прогнозировать температуру бетонной смеси и время между ее приготовлением и укладкой в опалубку. Нестабильность свойств бетонной смеси является причиной конфликтов между поставщиками СУБ и строителями, что часто приводит к отказам от использования СУБ в монолитных конструкциях.

В массовом заводском производстве железобетонных изделий преимущества технологии СУБ могут быть использованы в большей степени. Это подтверждается данными, приведенными в работе [2] - доля объема производства СУБ для сборных железобетонных конструкций в Японии с 1992 года по 2000 увеличилась приблизительно в 5 раз, а доля СУБ для монолитных конструкций за эти годы оставалась почти неизменной.

В заводской технологии железобетонных конструкций исключение вибрации и снижение шума намного более значимо, чем в условиях строительной площадки. Кроме того, интервал времени между приготовлением бетонной смеси и формованием изделия составляет всего несколько минут, что значительно сокращает риск снижения удобоукладываемости бетонной смеси в сравнении с монолитным вариантом строительства. По некоторым данным во многих странах ЕС доля СУБ в заводской технологии железобетонных изделий превышает 30 %.

Использование СУБ оправдано для производства по стендовой технологии крупноразмерных, тонкостенных или густоармированных конструкций (рис. 1). Кроме того, такие бетоны целесообразно применять на стендах с переставной магнитной опалубкой, когда сложно обеспечить равномерное уплотнение бетона по всему изделию за счет использования глубинных вибраторов, а вибрация может привести к смещению опалубки.

Рисунок 1. Использование СУБ для производства крупноразмерной конструкции в заводских условиях [2]

В качестве одного из перспективных направлений применения СУБ следует рассматривать производство архитектурно-декоративных изделий сложных геометрических форм (рис. 2.). Решающим аргументом для использования этого вида бетона для производства архитектурных деталей и конструкций является возможность обеспечить высокое качество поверхности изделия.

Рисунок 2. Сборная конструкция архитектурно-декоративного назначения [5]

Для производителей самоуплотняющихся бетонных смесей в нашей стране значительной проблемой является неразвитость рынка фракционированных заполнителей, а также активных и инертных минеральных добавок для СУБ [6]. Применение этих добавок, за редким исключением [4, 7, 8], не имеет достаточного научно-практического обоснования. Для решения проблемы получения смеси заполнителя с оптимальным гранулометрическим составом предлагается увеличить число расходных бункеров до 6-8, однако это решение сопряжено со значительными затратами и будет оправдано только для предприятия, которое специализируется на производстве СУБ.

С экономической точки зрения наиболее значимым фактором, сдерживающим увеличение объемов использования СУБ, является высокая стоимость необходимых для их производства суперпластификаторов нового поколения, которые получают на основе поликарбоксилатных соединений. Однако стоимость этих добавок постепенно снижается благодаря организации производства добавок в России.

Увеличение объемов производства СУБ в нашей стране возможно при выполнении нескольких условий:

- налаживание массового стабильного производства минеральных добавок, фракционированного крупного и мелкого заполнителя с зерновым составом оптимальным для СУБ;

- снижение стоимости модификаторов бетона, обеспечивающих повышение их технологических и эксплуатационных характеристик;

- более полное понимание конструкторами и проектировщиками возможностей современной технологии бетона и рациональное использование преимуществ новых видов бетона для повышения эффективности проектов.

Увеличение доли СУБ в объеме производства бетона, как показывает опыт других стран, будет происходить в большей степени в заводском производстве сборных железобетонных конструкций. Более быстрому освоению новой разновидности бетона на этих предприятиях будет способствовать наличие действующей системы лабораторного и производственного контроля в условиях единого технологического комплекса.

Список литературы

1. Оучи, М. Самоуплотняющиеся бетоны: разработка, применение и ключевые технологии / М. Оучи // Бетон на рубеже третьего тысячелетия: Тр. 1-й Всерос. конф. по бетону и железобетону. - М., 2001. С. 209-215.

2. Okamura, H.M. Self-compacting concrete / H.M. Okamura, M. Ouchi // Journal of Advanced Concrete Technology. 2003. Vol. 1(1). P. 5-15.

3. The European Guidelines for Self-Compacting Concrete - EFNARC 2005 (May). [Электронный ресурс]. // URL: http://www.efnarc.org/pdf/SCCGuidelinesMay2005.pdf.

4. Каприелов, С.С. Модифицированные бетоны нового поколения в сооружениях ММДЦ

«Москва-Сити» / С.С. Каприелов, В.И. Травуш, Н.И. Карпенко [ и др.] // Строительные материалы. 2006. № 10. С.13-17.

5. Ахвани, К. Э. К архитектуре в органических формах с использованием привлекательных сборных конструкций // Бетонный завод. 2013. № 1. С. 32-35.

6. Калашников, В.И. Промышленность нерудных строительных материалов и будущее бетонов // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 20-23.

7. Каприелов, С.С. Структура и свойства высокопрочных бетонов, содержащих комплексный органоминеральный модификатор «Эмбэлит» / С.С. Каприелов, А.В. Шейнфельд, Г.С. Кардумян, В.Г.Дондуков // II Всероссийская Международная конференция по бетону и железобетону «Бетон и железобетон - пути развития». Москва, 5-9 сентября 2005. Том 3. С. 657671.

8. Смирнов, М.А. Влияние химической добавки ЦМИД-4 на водоредуцирование и кинетику твердения цементных систем // Вестник Тверского государственного технического университета. 2003. № 2. С. 89-92.

Размещено на Allbest.ru