Состав бетона в пропорциях: пропорции и состав бетонной смеси

Содержание

Состав бетона — пропорции компонентов

Готовый бетон (товарный) является подвижной смесью, в состав которой входят четыре компонента, смешиваемые в определенных количествах: вода, песок, щебень и цемент.

Ориентировочный баланс составляющих для приготовления жидкого бетона выглядит следующим образом: 1 часть – цемент, 4 части – щебень, 2 части – песок и 1/2 части — вода.

Пример весового соотношения: на 330 кг цемента потребуется 1250 кг щебня, 600 кг песка и 180 литров воды.

Приведенные цифры являются условными, фактически количество смешиваемых компонентов зависит от необходимой марки бетона, характеристик песка и щебня, марки цемента, применения пластификаторов и т.п.

Для примера можно упомянуть, что если используемый цемент маркируется как М400, то бетонная смесь будет обозначена М250, а при наличии в составе цемента М500 бетон обозначается как М350 (цифры также приведены условно). При серийном производстве бетона учитываются несколько десятков параметров.

Главными составляющими бетона являются вода и цемент, связывающие все элементы смеси в единое целое. Основная задача в производстве бетона – соблюдение необходимого соотношения базовых компонентов, причем речь идет не только о количестве. При изготовлении бетонной смеси учитываются все нюансы, влажность песка и щебня, уровень влагопоглощения и т.д.

При взаимодействии с водой цемент схватывается и твердеет. В результате образуется камень, который в ходе данного процесса усаживается (объем усадки – до 2 мм на 1 метр). На первый взгляд – не так уж много, хотя при неравномерном распределении усадочных процессов в цементном камне могут возникнуть внутренние напряжения, а через некоторое время – небольшие трещины. Эти дефекты значительно снижают прочность камня.

Для уменьшения деформации в состав смеси добавляются крупные и мелкие заполнители, каковыми являются щебень и песок. Данным ингредиенты предназначены для создания единой структуры, воспринимающей усадочные напряжения.

Кроме того, использование заполнителей увеличивает показатель упругости бетона и его прочность, а также снижает ползучесть (необратимая деформация при длительной нагрузке). Заполнители существенно уменьшают стоимость конечного продукта, так как цемент является более дорогим строительным материалом, нежели щебень и песок.

Основные компоненты, входящие в состав бетона

1. Вода

Предполагается, что в процессе изготовления бетонной смеси будет использована чистая вода. Использование воды дождевой, жирной, с содержанием масла либо иных химических примесей нежелательно. В состав ответственного бетона (железобетонные перекрытия, несущие конструкции) должна входить чистая водопроводная вода.

2. Цемент

Самая общеупотребительная марка цемента – М400. Большинство изготовителей выпускают цемент одной маркировки, но – разного качества. Чаще всего в состав бетона входит балаклеевский цемент М400 ШПЦ ӏӏ/Б-Ш-400 или амвросиевский ПЦ ӏӏ/Б-Ш-400.

3. Щебень

Прочность щебня должна в два раза превышать расчетную марку бетона. Данное требование обусловлено тем, что проектная марка бетона (которая набирается за 28 суток) всегда меньше, чем его действительная прочность, которая будет набрана через год. В то же время прочность щебня не увеличивается, так как структура камня остается неизменной. Для «уравнения в правах» и выполняется подобная нивелировка, хотя означенный запас прочности не оговаривается в проектном задании.

Основные виды щебня для бетона:

  • Известняк – средний запас прочности от 500 до 600. Отдельные виды известняка (с запасом прочности до 800) могут быть использованы для приготовления бетона М350, хотя из-за низкой морозоустойчивости известняк в основном входит в состав бетонных смесей М100-М300.
  • Гравий. Прочность – от 800 до 1000, пригоден для изготовления бетона М450, является самым распространенным видом наполнителя. Гравию свойственны все параметры, необходимые для получения самых распространенных бетонных смесей. Материал достаточно дешев, отличается пониженным радиационным фоном.
  • Гранит – самый прочный компонент из вышеперечисленных. Дополнительные преимущества – высокая прочность (1400), низкая водопоглощаемость и повышенная морозоустойчивость. 

4. Песок

Самый лучший строительный песок – карьерный. Это объясняется тем, что песчинки из карьера имеют неправильную форму, что увеличивает площадь сцепления. Главный недостаток карьерного песка – присутствие в нем глины, которую удаляют посредством намывки.

Морской или речной песок «отполирован» водой, а потому поверхность песчинок очень гладкая.

Таблица 1. Состав и пропорции бетона марок М100 — М450 из цемента М400

Марка используемого цементаМассовый состав*, кгОбъемный состав*, л
Бетон М1001 : 4,6 : 7,01 : 4,1 : 6,1
Бетон М1501 : 3,5 : 5,71 : 3,2 : 5,0
Бетон М2001 : 2,8 : 4,81 : 2,5 : 4,2
Бетон М250
1 : 2,1 : 3,91 : 1,9 : 3,4
Бетон М3001 : 1,9 : 3,71 : 1,7 : 3,2
Бетон М4001 : 1,2 : 2,71 : 1,1 : 2,4
Бетон М4501 : 1,1 : 2,51 : 1,0 : 2,2

* Значения приведены в порядке — цемент : песок : щебень

Таблица 2. Состав и пропорции бетона марок М100 — М450 из цемента М500

Марка используемого цементаМассовый состав*, кгОбъемный состав*, л
Бетон М1001 : 5,8 : 8,11 : 5,3 : 7,1
Бетон М1501 : 4,5 : 6,61 : 4,0 : 5,8
Бетон М2001 : 3,5 : 5,61 : 3,2 : 4,9
Бетон М2501 : 2,6 : 4,51 : 2,4 : 3,9
Бетон М3001 : 2,4 : 4,31 : 2,2 : 3,7
Бетон М4001 : 1,6 : 3,21 : 1,4 : 2,8
Бетон М4501 : 1,4 : 2,91 : 1,2 : 2,5

* Значения приведены в порядке — цемент : песок : щебень

Где купить?

Получите консультацию специалиста по ценам и условиям приобретения и доставки бетона.

Бетон М800: пропорции компонентов на 1 кубометр

  1. Главная
  2. Информация
  3. Бетон М800: пропорции компонентов на 1 кубометр

Марка 800 является одной из самых плотных бетонных смесей. Ее удельная плотность — 2500 кг/м3. Такой показатель относит марку к тяжелым бетонам, отличающимся сверхвысокой прочностью. Поэтому у М800 довольно специфическая область использования, предполагающая особые условия эксплуатации.

Ингредиенты бетона

Марка 800 производится из цемента, природного песка, щебня и воды. Для повышения подвижности смеси также добавляется пластификатор.

Средние пропорции компонентов на 1 м3

Материал Кол-во частей
Цемент 1
Песок 0,8
Щебень 2
Вода 0,4

Количество каждого компонента в кг

Цемент

Требуется портландцемент марки 500 и выше, соответствующий требованиям ГОСТ 10178. Для изготовления 1 кубометра смеси необходимо 485 кг.

Песок

Используется карьерный либо речной песок по ГОСТ 8736. Плотность — от 2 до 3 т/м3. Нужен песок без примесей. Поэтому он обязательно подвергается очистке. Максимальное содержание частиц глины и пыли — 2%. Рекомендуется включать в состав песок фракции не менее 2,5 мм. Количество на 1 кубометр — 780 кг.

Щебень

Для получения высокопрочного бетона необходим щебень из горных пород со средней плотностью 2000-3000 кг/м3. Он должен отвечать требованиям ГОСТ 8267. Чаще всего применяют гранитный щебень с модулем крупности от 5 до 20 мм. Марка по дробимости — от 1200 и выше. Количество на 1 кубометр — 980 кг.

Вода

Для затворения смеси нужно использовать воду с характеристиками, соответствующими ГОСТ 23732. Объем воды на 1 кубометр составляет 194 литра.

Пластификатор

Должен отвечать нормам ГОСТ 24211. Добавлять пластификатор следует в соответствии с инструкцией завода-изготовителя.

Характеристики бетона М800

  • Выдерживаемая нагрузка — до 800 кгс/см2.
  • Водонепроницаемость — W20.
  • Морозостойкость — F300.

Обратите внимание! Производство бетона марки 800 — это сложный технологический процесс, требующий точного соблюдения пропорций, последовательности включения компонентов и т.д. Поэтому в домашних условиях получить такую бетонную смесь не представляется возможным.

Возврат к списку




Сайт компании ООО «МБТ»: любое копирование информации только с письменного разрешения!

Монолитный бетон (CIP)

В своей простейшей форме монолитный бетон (CIP) представляет собой смесь пасты и заполнителей или горных пород. Паста, состоящая из портландцемента или смеси цемента и воды, покрывает поверхность мелких (мелких) и крупных (крупных) заполнителей. Благодаря химической реакции, называемой гидратацией, паста затвердевает и набирает силу, образуя каменную массу, известную как бетон.

В этом процессе заключается ключ к замечательным свойствам бетона: он пластичен и податлив при свежем смешивании, прочен и долговечен при затвердевании. Эти качества объясняют, почему из одного материала, бетона, можно строить небоскребы, мосты, тротуары и супермагистрали, дома и плотины. Конструкции, построенные из цемента и бетона, устойчивы, долговечны и имеют долгий срок службы и необходимы для создания устойчивой инфраструктуры в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Пропорционирование

Ключом к получению прочного и долговечного бетона является тщательное дозирование и смешивание ингредиентов. Смесь, в которой недостаточно пасты, чтобы заполнить все пустоты между заполнителями, будет трудно укладывать, и она будет давать шероховатую поверхность и пористый бетон. Смесь с избытком цементного теста легко укладывается и дает гладкую поверхность; однако полученный бетон нерентабелен и может легко треснуть.

Химический состав портландцемента оживает в присутствии воды. Цемент и вода образуют пасту, которая покрывает каждую частицу камня и песка — заполнители.

Качество пасты определяет характер бетона. Прочность пасты, в свою очередь, зависит от соотношения воды и цемента. Водоцементное отношение – это отношение массы воды затворения к массе цемента. Высококачественный бетон производится путем максимально возможного снижения водоцементного отношения без ущерба для удобоукладываемости свежего бетона, что позволяет правильно его укладывать, уплотнять и выдерживать.

Правильно подобранная смесь обладает желаемой удобоукладываемостью для свежего бетона и требуемой долговечностью и прочностью для затвердевшего бетона. Обычно смесь содержит от 7 до 15 процентов цемента, от 60 до 75 процентов заполнителя и от 14 до 21 процента воды. Вовлеченный воздух во многих бетонных смесях также может составлять до 8 процентов.

Другие ингредиенты

Почти любая природная вода, пригодная для питья и не имеющая ярко выраженного вкуса или запаха, может использоваться в качестве воды для затворения бетона. Чрезмерное количество примесей в воде для затворения может не только повлиять на время схватывания и прочность бетона, но также вызвать высолы, образование пятен, коррозию арматуры, нестабильность объема и снижение долговечности. Спецификации бетонной смеси обычно устанавливают ограничения на содержание хлоридов, сульфатов, щелочей и твердых веществ в воде затворения, если только нельзя провести испытания для определения влияния примеси на конечный бетон.

Хотя большая часть питьевой воды пригодна для замешивания бетона, заполнители выбирают тщательно. Заполнители составляют от 60 до 75 процентов от общего объема бетона. Тип и размер используемого заполнителя зависит от толщины и назначения конечного бетонного изделия.
Относительно тонкие секции зданий требуют мелкого крупного заполнителя, хотя в больших плотинах используются заполнители диаметром до шести дюймов. Для эффективного использования пасты желательна непрерывная градация размеров частиц. Кроме того, заполнители должны быть чистыми и не содержать каких-либо веществ, которые могут повлиять на качество бетона.

Начало гидратации

Вскоре после соединения заполнителей, воды и цемента смесь начинает твердеть. Все портландцементы и смешанные цементы представляют собой гидравлические цементы, которые схватываются и затвердевают в результате химической реакции с водой, называемой гидратацией. В ходе этой реакции на поверхности каждой частицы цемента образуется узел. Узел растет и расширяется, пока не соединится с узлами из других частиц цемента или не прилипнет к соседним агрегатам.

После того, как бетон будет тщательно перемешан и пригоден для обработки, его следует поместить в формы до того, как смесь станет слишком густой.

Во время укладки бетон уплотняется, чтобы уплотнить его внутри форм и устранить потенциальные дефекты, такие как соты и воздушные карманы.
В случае плит бетон выдерживают до тех пор, пока не исчезнет пленка влаги на поверхности, затем с помощью деревянной или металлической терки сглаживают бетон. Затирка дает относительно ровную, но слегка шероховатую текстуру, которая обладает хорошей устойчивостью к скольжению и часто используется в качестве окончательной отделки для наружных плит. Если требуется гладкая, твердая, плотная поверхность, после затирки следует стальная затирка.
Отверждение начинается после того, как открытые поверхности бетона затвердеют в достаточной степени, чтобы противостоять повреждениям. Отверждение обеспечивает постоянную гидратацию цемента, благодаря чему бетон продолжает набирать прочность. Бетонные поверхности отверждают путем обрызгивания водой, опрыскивания или использования влагоудерживающих тканей, таких как мешковина или хлопчатобумажные маты. Другие методы отверждения предотвращают испарение воды, герметизируя поверхность пластиком или специальными спреями, называемыми отвердителями.

Специальные технологии используются для отверждения бетона в экстремально холодную или жаркую погоду для защиты бетона. Чем дольше бетон будет оставаться влажным, тем прочнее и долговечнее он станет. Скорость твердения зависит от состава и крупности цемента, пропорций смеси, влажности и температурных условий. Бетон продолжает становиться прочнее с возрастом. Большая часть гидратации и увеличения прочности происходит в течение первого месяца жизненного цикла бетона, но гидратация продолжается более медленными темпами в течение многих лет.

Бетон CIP — это лишь один из нескольких материалов, специально предназначенных для цемента. Посмотрите, как этот и другие материалы можно использовать в следующих областях:

Тротуары

Водные ресурсы

Геотехника

В отделе исследований и технологий PCA работают инженеры, имеющие опыт работы с материалами для цемента. широкий спектр инфраструктурных приложений, и они готовы ответить на ваши вопросы. Узнайте больше об их опыте и о том, как с ними связаться, здесь: Познакомьтесь с экспертами.

Глава 2. Бетон со сверхвысокими характеристиками: доклад о состоянии дел для The Bridge Community, июнь 2013 г. песок, микрокремнезем, высокоактивная водоредуцирующая добавка (HRWR), волокна (обычно стальные) и вода. Иногда используются мелкие заполнители, а также разнообразные химические примеси. В зависимости от области применения и поставщика могут использоваться различные комбинации этих материалов. Некоторые из них описаны в этом разделе.

UHPC, наиболее часто используемый в Северной Америке как для исследований, так и для приложений, представляет собой коммерческий продукт, известный как Ductal®. В таблице 1 показан типичный состав этого материала. (22)

Таблица 1. Типовой состав Ductal®
Материал фунтов/ярд 3 кг/м 3 Весовые проценты
Портландцемент 1 200 712 28,5
Мелкий песок 1 720 1020 40,8
Диоксид кремния 390 231 9,3
Молотый кварц 355 211 8,4
ХРВР 51,8 30,7 1,2
Ускоритель 50,5 30,0 1,2
Стальные волокна 263 156 6,2
Вода 184 109 4,4

Aarup сообщил, что CRC, разработанный Aalborg Portland в 1986 году, состоял из большого количества стальных волокон (от 2 до 6 процентов по объему), большого количества микрокремнезема и соотношения воды и вяжущего 0,16 или ниже. (23)

Следующие рекомендации по пропорциям смеси были разработаны для использования с имеющимися в продаже составляющими материалами: (24)

  • Цемент умеренной крупности и содержанием С 3 А значительно ниже 8 процентов.
  • Отношение песка к цементу 1,4 для максимального размера зерна 0,8 мм (0,03 дюйма).
  • Микрокремнезем с очень низким содержанием углерода, составляющим 25 процентов от веса цемента.
  • Стеклянный порошок со средним размером частиц 67 x 10 -6 дюймов (1,7 мкм) в количестве 25 процентов от веса цемента.
  • Высокоэффективная водоредуцирующая добавка.
  • Водоцементное отношение около 0,22.
  • Стальная фибра в количестве 2,5 процента по объему.

Путем оптимизации цементной матрицы по прочности на сжатие, плотности упаковки и текучести; использование очень высокопрочных стальных волокон малого диаметра; и приспособив механическую связь между стальным волокном и цементной матрицей, 28-дневная прочность на сжатие, превышающая 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм (200 МПа) на 2-дюймовых (50-мм) кубах, была достигнута без нагревания или отверждения под давлением. (25) Кроме того, была получена прочность на растяжение 5,0 тысяч фунтов на квадратный дюйм (34,6 МПа) при деформации 0,46%. В состав UHPC вошли материалы, доступные в США, и он был замешан в обычной бетоносмесительной установке. Таблица 2 дает одну пропорцию смеси.

Таблица 2. Пропорции CRC смеси UHPC по массе
(25)
Материал Пропорции
Портландцемент 1,0
Мелкий песок 1 0,92
Диоксид кремния 0,25
Стеклянный порошок 0,25
ХРВР 0,0108
Стальные волокна от 0,22 до 0,31
Вода от 0,18 до 0,20
1 Максимальный размер 0,008 дюйма (0,2 мм)

Habel et al. сообщили, что можно производить самоуплотняющийся UHPC для использования в сборных и монолитных изделиях (CIP), не требуя термообработки или обработки давлением во время отверждения. (26) Этот дизайн смеси был доработан и реализован в рамках исследовательской программы, проведенной Kazemi и Lubell. (27)

Holschemacher и Weißl исследовали различные пропорции смеси, чтобы минимизировать материальные затраты, не жертвуя полезными свойствами UHPC. (28) Благодаря тщательному выбору заполнителей, типа цемента, вяжущих материалов, инертного наполнителя и HRWR стало возможным производить UHPC с хорошей удобоукладываемостью и умеренными затратами на материалы.

Концепция комбинирования молекулярных примесей разного размера для облегчения диспергирования сверхвысокой плотности была изучена Plank et al. (29)

Исследована возможность замены микрокремнезема в UHPC метакаолином, пылевидной золой-уносом, известняковым микронаполнителем, кремнистым микронаполнителем, микронизированным фонолитом или золой рисовой шелухи. (30,31) Также ведется работа по использованию местных материалов вместо запатентованных продуктов. (32,33)

Schmidt et al. сообщили о двух пропорциях смеси для моста в Германии. (34) Первая смесь содержала 1 854 фунта/ярд 3 (1 100 кг/м 3 ) цемента, 26 процентов микрокремнезема в процентах от содержания цемента, кварцевый песок, 6 процентов стальных волокон по объему. , HRWR и водовяжущее отношение 0,14. Вторая смесь содержала 2422 фунта/ярд 3 (1 437 кг/м 3 ) из цемента и 9-процентной стальной ваты и стальной фибры в сочетании.

Коллепарди и др. сообщили, что замена тонкомолотого кварцевого песка равным объемом хорошо измельченного природного заполнителя с максимальным размером 0,3 дюйма (8 мм) не изменила прочность на сжатие при том же водоцементном отношении. (35)

Коппола и др. исследовано влияние высокоактивного типа водопонижающей добавки на прочность при сжатии. Они сообщили, что добавки акрилового полимера позволили использовать более низкие водоцементные отношения и привели к более высокой прочности на сжатие по сравнению с добавками нафталина и меламина. (36)

При исследовании долговечности UHPC Тайхманн и Шмидт использовали пропорции смеси, показанные в таблице 3. (37) Смесь 1 имела максимальный размер заполнителя 0,32 дюйма (8 мм), предоставленный песок. Смесь 2 имела максимальный размер заполнителя 0,32 дюйма (8 мм), обеспечиваемый базальтом.

Таблица 3. Пропорции смеси UHPC от Teichmann and Schmidt
(37)
Материал Смесь 1 Смесь 2
фунтов/ярд 3 кг/м 3 фунтов/ярд 3 кг/м 3
Цемент 1 235 733 978 580
Порошок кремнезема 388 230 298 177
Чистый кварц 1 308 183 503 131
Мелкий кварц 2 0 0 848 325
ХРВР 55,5 32,9 56,2 33,4
Песок 1 699 1008 597 354
Базальт 0 0 1 198 711
Стальные волокна 327 194 324 192
Вода 271 161 238 141
Водосвязующее отношение 0,19 0,19 0,21 0,21

Исследователи из Центра инженерных исследований и разработок Инженерного корпуса армии США сообщили о материале класса UHPC, известном как Cor-Tuf. (38,39) Пропорции этого UHPC представлены в таблице 4.

Таблица 4. Пропорции смеси UHPC Cor-Tuf по весу
(38,39)
Материал Пропорции
Портландцемент 1,0
Песок 0,967
Мука кремнеземная 0,277
Диоксид кремния 0,389
ХРВР 0,0171
Стальные волокна 0,310
Вода 0,208

Исследователи под руководством Росси из Центральной лаборатории мостов и дорог (LCPC) в Париже разработали материал класса UHPC, получивший название CEMTEC multiscale . (40) Пропорции этого UHPC представлены в таблице 5.

Таблица 5. Пропорции смеси UHPC для многомасштабного CEMTEC
фунтов/ярд 3 кг/м 3 Портландцемент 1 770 1050 Песок 866 514 Диоксид кремния 451 268 ХРВР 74 44 Стальные волокна 1 446 858 Вода 303 180

СМЕШИВАНИЕ И УСТАНОВКА

Компания Graybeal резюмировала смешивание UHPC следующим образом:

Почти любая обычная бетономешалка может смешивать UHPC. Однако следует признать, что UHPC требует повышенного энергопотребления по сравнению с обычным бетоном, поэтому время смешивания будет увеличено. Это повышенное потребление энергии в сочетании с уменьшенным или устраненным крупным заполнителем и низким содержанием воды требует использования модифицированных процедур, чтобы гарантировать, что UHPC не перегревается во время смешивания. Эта проблема может быть решена за счет использования высокоэнергетического смесителя или за счет снижения температуры компонентов и частичной или полной замены воды в смеси льдом. Эти процедуры позволили смешивать UHPC в обычных тарельчатых и барабанных смесителях, включая автобетоносмесители. (стр. 2) (1)

Время смешивания для UHPC составляет от 7 до 18 минут, что намного больше, чем у обычных бетонов. (41,42) Это препятствует непрерывным производственным процессам и снижает производительность бетонных заводов. Время смешивания можно сократить за счет оптимизации гранулометрического состава, замены цемента и кварцевого цветка микрокремнеземом, согласования типа ТРВ и цемента и увеличения скорости миксера. (42) Время смешивания также можно сократить, разделив процесс смешивания на две стадии. За высокоскоростным перемешиванием в течение 40 секунд следует низкоскоростное перемешивание в течение 70 секунд, общее время около 2 минут. (41)

Способ укладки UHPC влияет на ориентацию и дисперсию волокон. (43) Ориентация не влияла на первую растрескивающую нагрузку, но до 50 процентов влияла на предел прочности при растяжении при изгибе. Наибольшая прочность была достигнута, когда размещение производилось в направлении измеряемой прочности на растяжение. Stiel et al. сообщили о значительных различиях между горизонтально и вертикально отлитыми балками при испытаниях на трехточечный изгиб. (44) Волокна в вертикально отлитых балках были выровнены слоями перпендикулярно направлению отливки. В результате прочность на расщепление и изгиб составила всего 24 и 34 процента от соответствующих значений для горизонтально отлитых балок. Однако в плите толщиной 39 дюймов (1 м) волокна располагались случайным образом. Ориентация волокон не оказывала существенного влияния на прочность на сжатие и модуль упругости.

Компания Graybeal резюмировала размещение UHPC следующим образом:

Установка UHPC может быть произведена сразу после смешивания или может быть отложена, пока завершаются дополнительные смешивания. Хотя на время выдержки до начала реакций гидратации цемента могут влиять такие факторы, как температура и химические ускорители, часто требуется несколько часов, прежде чем UHPC начнет схватываться. В течение длительного времени выдержки нельзя допускать самовысыхания UHPC.

Заливка из фибробетона требует особого рассмотрения в отношении операций по укладке. UHPC, как правило, демонстрируют реологические свойства, аналогичные обычным самоуплотняющимся бетонам, что, возможно, требует дополнительной подготовки формы, но также позволяет снизить усилия во время заливки. Внутренняя вибрация UHPC не рекомендуется из-за армирования волокном, но можно использовать ограниченную внешнюю вибрацию формы в качестве средства облегчения выпуска захваченного воздуха. (стр. 3) (1)

Для балок UHPC, используемых на мосту Route 624 через Кэт-Пойнт-Крик в Ричмонде, штат Вирджиния, подрядчик должен был использовать завод, прошедший предварительную квалификацию для производства UHPC, а также представитель производителя UHPC. присутствовать. (45) UHPC смешивали партиями по 4 ярда 3 (3 м 3 ) в двухвальном смесителе 3 (6 м 3 ) по 8 ярдов и выгружали в готовый автобетоносмеситель для доставки. Для загрузки смеси, смешивания UHPC и разгрузки смесителя требовалось от 20 до 25 минут.

При выгрузке из грузовика в смеси были замечены цементные шарики. Это было связано с воздействием влаги на пакеты во время хранения. Смесь выгружали в один конец балки и позволяли течь. Прикладывалась только ограниченная внешняя вибрация в течение 1 или 2 секунд.

ОТВЕРЖДЕНИЕ

Отверждение сверхвысокого давления включает два отдельных компонента, а именно температуру и влажность. Как и в случае любого вяжущего композитного материала, поддержание соответствующей температуры имеет решающее значение для достижения желаемой скорости вяжущих реакций. Кроме того, учитывая низкое содержание воды в UHPC, также крайне важно исключить внутреннюю потерю воды за счет герметизации системы или поддержания среды с высокой влажностью.

Отверждение UHPC происходит в два этапа. (1,46) Учитывая, что UHPC обычно проявляет период покоя перед первоначальным отверждением, начальная фаза отверждения состоит в поддержании соответствующей температуры при предотвращении потери влаги до тех пор, пока не произойдет отверждение и не произойдет быстрый рост механических свойств. Вторая фаза отверждения может включать или не включать условия повышенной температуры и среды с высокой влажностью, в зависимости от того, желательно ли ускоренное достижение конкретных характеристик материала.

Graybeal сообщил о обширной программе по определению свойств материала UHPC с использованием четырех различных процедур отверждения после отверждения. (22) Они включали отверждение паром при 194 °F (90 °C) или 140 °F (60 °C) в течение 48 часов, начиная примерно через 24 часа после заливки; отверждение паром при 194 ° F (90 ° C), начиная с 15 дней стандартного отверждения; и отверждение при стандартных лабораторных температурах до испытательного возраста.

Эти три метода отверждения паром увеличили измеренную прочность на сжатие и модуль упругости, уменьшили ползучесть, практически устранили усадку при высыхании, уменьшили проницаемость ионов хлорида и повысили сопротивление истиранию. Улучшения, достигаемые за счет более низкой температуры пара и замедленного отверждения паром, были немного меньше, чем при отверждении паром при более высокой температуре. Образцы, отвержденные паром при 194 ° F (90 ° C) через 24 часа достигли своей полной прочности на сжатие в течение 4 дней после литья. В главе 3 настоящего отчета представлены более подробные сведения о результатах испытаний.

В более поздних работах Graybeal основное внимание уделялось характеристике характеристик UHPC, отверждаемых в условиях окружающей среды. (47) Это исследование основано на признании того факта, что ускоренное отверждение в паровой среде часто непрактично, а также того, что свойства UHPC, отвержденные в окружающей среде, подходят для многих применений.

Ay сравнила прочность на сжатие 4-дюймовых (100 мм) кубов, отвержденных следующими тремя методами: (48)

  • Отверждение в воде за 1 час до испытания.
  • Отверждение в воде в течение 5 дней с последующим отверждением на воздухе.
  • Запечатывание кубиков пластиковой пленкой и последующее хранение их при температуре 68 °F (20 °C) до испытаний.

Кубики UHPC, хранившиеся в воде с последующим отверждением на воздухе, имели немного более высокую прочность на сжатие, чем кубики, отвержденные двумя другими способами.

Прочность на сжатие UHPC может быть значительно увеличена за счет термоотверждения после отверждения. (49) Хайнц и Людвиг показали, что термическое отверждение при различных температурах от 149 до 356 °F (от 65 до 180 °C) обеспечивает прочность на сжатие в течение 28 дней, достигающую 41 ksi (280 МПа) по сравнению с прочностью 25 и 27 тысяч фунтов на квадратный дюйм (178 и 189 МПа) при отверждении при 68 ° F (20 ° C). Более высокие температуры отверждения приводили к более высокой прочности на сжатие. Кроме того, прочность в конце периода отверждения примерно через 48 часов после литья была примерно такой же, как и соответствующая прочность через 28 дней. Авторы также пришли к выводу, что лечение в возрасте 19 лет4 ° F (90 ° C) не представляли опасности замедленного образования эттрингита. (49)

Schachinger et al. наблюдали, что начальное отверждение при 68 ° F (20 ° C) в течение 5 дней с последующим отверждением при температуре от 122 до 149 ° F (от 50 до 65 ° C) было наиболее благоприятной комбинацией для достижения высокой прочности в возрасте до 28 дней. . (50) Прочность на сжатие в диапазоне от 36 до 43,5 тысяч фунтов на квадратный дюйм (от 250 до 300 МПа) была достигнута в возрасте от 6 до 8 лет.

Хайнц и др. достигается прочность на сжатие выше 29ksi (200 МПа) в возрасте 24 часов после 8 часов хранения при 68 ° F (20 ° C), а затем 8 часов при 194 ° F (90 ° C) в воде. (51) Более длительные периоды первоначального хранения или термической обработки привели к повышению прочности, когда в состав UHPC был включен измельченный доменный шлак. Авторы добились наибольшей прочности, включив летучую золу и автоклавируя UHPC в течение 8 часов при 300 ° F (150 ° C).

Массидда и др. показали, что автоклавирование при температуре 356 ° F (180 ° C) и 145 фунтов на квадратный дюйм (1 МПа) с насыщенным паром дает более высокую прочность на сжатие и прочность на изгиб по сравнению с образцами, отвержденными при 68 ° F (20 ° C). (52)

ТЕСТИРОВАНИЕ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

Испытания контроля качества сверхвысококачественного бетона в Соединенных Штатах, как правило, проводились с использованием тех же или подобных испытаний, которые используются для обычного бетона или раствора с модификациями или без них. Измеряются свойства как свежего, так и затвердевшего бетона.

Текучесть UHPC часто измеряют с помощью ASTM C1437 — Стандартный метод испытаний на текучесть гидравлического цементного раствора. (1,53) Этот метод испытаний предназначен для использования с строительными растворами, проявляющими свойства пластичности или текучести, и, таким образом, он часто подходит для свежего сверхвысокого давления. В этом тесте измеряется как начальный поток, так и динамический поток. Испытание завершается сразу после смешивания для оценки консистенции смесей и пригодности для литья. (1) На мосту Route 24 через Кэт-Пойнт-Крик минимальный динамический поток 9 дюймов (230 мм) требовался для удовлетворительной работоспособности. (45)

Поскольку для разных приложений разрабатываются разные версии UHPC, потребуются альтернативные тесты на работоспособность. Для более жесткого, несамоуплотняющегося UHPC может подойти ASTM C143 — Стандартный метод испытаний на осадку гидроцементного бетона. (54) Шеффлер и Шмидт сообщили, что разработка жестких составов UHPC для таких применений, как укладка тротуарной плитки, возможна. (55)

Начальное и окончательное время схватывания UHPC может быть больше, чем у многих обычных цементных материалов. Время схватывания сильно зависит от температуры отверждения. (47) Компания Graybeal измерила время начального схватывания в диапазоне от 70 минут до 15 часов для различных составов UHPC, используя метод испытания T 197 Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) T 197 на устойчивость к проникновению. (22,56,57) Соответствующее время окончательного схватывания варьировалось от 5 до 20 часов.

Испытание UHPC на прочность при сжатии часто выполняется с использованием модифицированной версии ASTM C39 — Стандартного метода испытаний на прочность при сжатии цилиндрических образцов бетона. (58) Метод испытания изменен, чтобы включить повышенную скорость нагрузки 150 psi/сек (1 МПа/сек) в ответ на высокую прочность на сжатие, которую демонстрирует UHPC. (47) Надлежащая подготовка торца цилиндра имеет решающее значение, поскольку неплоские или непараллельные торцевые поверхности могут привести к снижению наблюдаемой прочности на сжатие. (1) Подготовка торцевой поверхности цилиндров с начальной прочностью на сжатие ниже 12 тыс.фунтов на кв. дюйм может быть выполнена с использованием нескольких методов, включая покрытие в соответствии с ASTM C617. (1,47,59) Концы более прочных цилиндров должны быть отшлифованы с точностью до 0,5 градуса. (58)

Цилиндры меньшего размера показали прочность, эквивалентную цилиндрам традиционных размеров. Компания Graybeal сообщила, что цилиндры размером 3 на 6 дюймов (76 на 152 мм) продемонстрировали прочность, аналогичную цилиндрам на 4 на 8 дюймов (102 на 203 мм), но при этом позволили использовать значительно меньшую мощность испытательной машины. (22,60) Использование цилиндров размером 2 на 4 дюйма (51 на 102 мм) не рекомендуется из-за повышенной дисперсии результатов.

Исследования показали, что ASTM C109 — Стандартный метод испытаний на прочность на сжатие гидравлических цементных растворов (с использованием 2-дюймовых (50-мм) кубических образцов) также может быть применен к UHPC. (61) Graybeal сообщил, что 2-дюймовые, 2,8-дюймовые и 4-дюймовые кубики показали прочность на сжатие примерно на 7 процентов выше, чем у кубиков размером 3 на 6 дюймов и 4 на 8 дюймов (76- на 152-мм и 102-мм на 203-мм) цилиндры. (22,60) Аналогичные данные были получены Alhborn и Kollmorgen. (62)

На мосту US Route 6 через Кег-Крик в округе Поттаватоми, штат Айова, UHPC использовался в продольных и поперечных швах между бетонными панелями настила. (63) Особые положения проекта требовали, чтобы подрядчик отлил двенадцать цилиндров размером 3 на 6 дюймов (75 на 150 мм) для проверки прочности бетона на сжатие. (64) Подлежало испытанию три цилиндра для проверки давления 10,0 тыс.фунтов на кв. дюйм (69МПа) через 96 часов, три для проверки 15,0 тысяч фунтов на квадратный дюйм (103 МПа) для открытия моста для движения транспорта и три через 28 дней. Остальные три экземпляра были отнесены к резервам. Образцы требовали, чтобы их торцы были отшлифованы до плоскостности 1 градус.

Для отлитых в полевых условиях соединений UHPC Департамент транспорта штата Нью-Йорк (NYSDOT) также требует отливки двенадцати цилиндров размером 3 на 6 дюймов (75 на 150 мм) для испытаний в наборах по три штуки. (65) Один комплект тестируется через 4 дня, один комплект через 28 дней, один комплект должен быть поставлен в NYSDOT, а один комплект считается резервным.

Для проведения квалификационных испытаний предлагаемой смеси UHPC NYSDOT требует, чтобы было отлито не менее шестидесяти четырех 2-дюймовых (50-мм) кубов. Возраст тестирования 4, 7, 14 и 28 дней. Минимальная прочность на сжатие составляет 14,3 тысяч фунтов на квадратный дюйм (100 МПа) через 4 дня и 21,8 тысяч фунтов на квадратный дюйм (150 МПа) через 28 дней.

Фрелих и Шмидт исследовали повторяемость и воспроизводимость методов испытаний свежего сверхвысокого давления. (66) Они заметили, что на значения измеренных свойств в свежем виде влияли время измерения, оборудование для смешивания, лабораторные условия, оператор и содержание воздушных полостей. Авторы пришли к выводу, что тесты контроля качества следует проводить через 30 минут после начала смешивания и что текучую консистенцию следует измерять с помощью теста на текучесть.

ОБЗОР МАТЕРИАЛОВ И ПРОИЗВОДСТВА

Составляющие материалы UHPC обычно состоят из портландцемента, мелкого песка, молотого кварца, HRWR, ускоряющей добавки, стальных волокон и воды. Как класс, UHPC имеют высокое содержание вяжущих материалов и очень низкое соотношение воды и вяжущих материалов. UHPC можно смешивать в обычных смесителях, но время смешивания UHPC больше, чем для обычного бетона. Способ укладки UHPC влияет на ориентацию и дисперсию волокон, что влияет на свойства UHPC при растяжении. На свойства UHPC влияют метод, продолжительность и тип отверждения. Как и в случае с обычным бетоном, термическое отверждение ускоряет развитие прочности и сопутствующих свойств. Отсрочка подачи тепла на несколько дней может улучшить измеренные свойства, хотя это может быть несовместимо с быстрым производством сборных железобетонных изделий.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *