Лекция. Материалы для приготовления высокопрочных бетонов Расчет состава высокопрочного бетона

3-Лекция. Материалы для приготовления высокопрочных бетонов Расчет состава высокопрочного бетона

В последние годы во всех индустриально развитых странах расширяется производство и применение высокопрочного и высококачественного бетона прочностью на сжатие выше 60 МПа, что позволяет значительно снизить материалоемкость и повысить долговечность конструкций зданий и сооружений по сравнению с конструкциями из обычного бетона прочностью 20…40 МПа.

Последнее десятилетие характеризуется ростом прочности бетона в конструкциях до 130…150 МПа.
.Существуют две точки зрения на определение границы между обычными и высокопрочными бетонами. Согласно первой высокопрочными следует называть бетоны, предел прочности которых больше предела прочности применяемого цемента (R_б > R_ц ≥ 1), а согласно второй – бетоны, прочность которых превышает принятые в действующих нормативных документах.
В настоящее время к высокопрочным принято относить бетоны с прочностью при сжатии 50…100 МПа и при изгибе более 5,5 МПа и особо высокопрочные с прочностью более 100 МПа.
В отличие от рядовых бетонов высокопрочные обладают повышенной скоростью твердения, набирают прочность в сравнительно короткие сроки, что позволяет сократить продолжительность тепловлажностной обработки изделий из таких бетонов при заводском изготовлении, а в некоторых случаях отказаться от тепловой обработки.
Применение высокопрочных бетонов с пониженной деформативностью под кратковременной и длительной нагрузками благоприятно отражается на жесткости элементов, позволяет уменьшить потери предварительного натяжения от ползучести бетона.
Усадка высокопрочных бетонов, как правило, не превышает в сопоставимых условиях аналогичных деформаций рядового бетона
В ближайшем будущем произойдет постепенное замещение обычных традиционных бетонов высокопрочными многокомпонентными.
В таких бетонах используются как индивидуальные химические модификаторы, улучшающие удобоукладываемость бетонных смесей и способствующих повышению физико-механических показателей бетона, так и комплексные добавки, включающие зачастую до нескольких десятков индивидуальных химических добавок различного функционального назначения.
Высокая прочность бетонов при сжатии и изгибе обеспечивается созданием особо плотной, прочной, тонкозернистой структуры цементного камня и монолитностью структуры бетона в целом с максимальным насыщением твердой фазой и отсутствием заметных эффектов.
В технологии высокопрочных бетонов этого можно достигнуть при выполнении ряда условий, обусловленных физическими основами структурообразования, обеспечивающими получение надлежащей структуры бетона и соответственно его высокой прочности. К ним в первую очередь относятся:

1. 
   применение высокопрочных цементов и заполнителей, особенно эффективно использование композиционных вяжущих веществ;
   
2. 
   предельно низкое водоцементное отношение, обеспечивающее высокую первоначальную плотность структуры;
   
3. 
   правильный подбор соотношения различных компонентов твердой фазы, позволяющий получить особо плотную структуру материала;
   
4. 
   высокий предельно допустимый расход цемента, обеспечивающий надежное заполнение порового пространства новообразованиями цемента;
   
5. 
   применение суперпластификаторов и комплексных добавок, способствующих повышению плотности структуры бетона и управлению его структурообразованием;
   
6. 
   использование супертонких минеральных наполнителей, например, микрокремнезема для повышения плотности и тонкозернистости структуры цементного камня;
   
7. 
   введение наноэлементов для улучшения межфазового взаимодействия и упрочнения контактной зоны;
   
8. 
   особо тщательное перемешивание и уплотнение бетонной смеси для обеспечения его гомонизации, однородности полученной структуры и благоприятных условий взаимодействия составляющих бетона;
   
9. 
   создание наиболее благоприятных условий твердения бетона.
   

Испоraльзование высокопрочных бетонов взамен традиционных (общестроительных) позволяет уменьшить массу изготовляемых конструкций на 25…40 %, сократить расход арматурной стали на 12…15 %, а также снизить трудоемкость и общую стоимость строительства и в целом сократить массу и материалоемкость железобетонных изделий и конструкций.
Высокопрочные бетоны, обладающие повышенной скоростью твердения, набирают прочность в сравнительно короткие сроки. Поэтому можно сократить продолжительность пропаривания изделий из таких бетонов при заводском изготовлении, а в некоторых случаях отказаться от тепловлажностной обработки. Эксплуатация высокопрочных бетонов с пониженной деформативностью под кратковременной и длительной нагрузкой благоприятно отражается на жесткости элементов, позволяет уменьшить потери предварительного натяжения от ползучести бетона. Усадка высокопрочного бетона, как правило, не превышает в сопоставимых условиях аналогичных деформаций бетона обычной прочности.
Применению в отечественной практике строительства бетонов высоких марок способствует все более широкое использование высокоактивных цементов, вяжущих низкой водопотребности (ВНВ), эффективных химических добавок, в том числе комплексных модификаторов полифункционального действия, совершенствование технологических процессов приготовления бетонов.
Освоение методов получения таких бетонов на заводах железобетонных конструкций предполагает сочетание высокотехнологичных приемов с высокой культурой производства.