Бетон высокой прочности

ЧТО такое высокопрочный бетон?

Под высокопрочным бетоном обычно понимают бетон проектной прочности на сжатие 40 МПа (класс B40) и выше. Прочность на сжатие измеряется в цилиндрах размером 15*30 см или 10*20 см обычно на 56-й или 90-й день после заливки, или в зависимости от проектной спецификации. Производство высокопрочного бетона требует больше исследований и больше внимания к контролю качества, чем обычный бетон.

ЗАЧЕМ нам требуется высокопрочный бетон?

• Чтобы использовать бетон в деле на более ранних сроках, например - чтобы открыть плиту на 3-4 день после заливки (при этом остается не понятным, как при этом соблюсти рекомендации по выдерживанию бетона для набора им проектной прочности - прим. перев.)
• Для строительства высотных зданий с уменьшенным размером колонн и увеличенным объемом свободного пространства
• Для строительства сверхдлинных мостов и для увеличения долговечности настилов моста,
• Для удовлетворения специальных нужд в конкретных областях применения, таких как долговечность, модуль эластичности и прочность на изгиб. Некоторые из подобных областей применения включают в себя дамбы, крыши над трибунами, подводные фундаменты, (многоэтажные) гаражи и высоконагруженные промышленные полы (примите к сведению, что высокая прочность не гарантирует долговечность)

КАК спроектировать высокопрочную смесь?

Оптимальные результаты проектирования высокопрочной смеси получаются при выборе доступных исходных материалов, с использованием которых свежезамешанный бетон можно будет залить, растаскать и при этом обеспечить нужный набор прочности и другие показатели, требуемые проектом. Самые необходимые для понимания базовые положения включают в себя:

1. Заполнители должны быть крепкие и долговечные. Они не обязательно должны быть прочными на сжатие, но должны хорошо склеиваться с цементной пастой. Для высокопрочного бетона обычно используется крупный заполнитель меньшего размера. Песок может иметь больший модуль крупности чем тот, что разрешен в ASTM C 33 (модуль крупности 3,2) из-за большего относительного содержания мелкого вяжущего материала.
2. Высокопрочные смеси содержат больше цемента, что увеличивает выделение тепла при взаимодействии с водой (гидратации цемента) и увеличивает возможность большей усадки, что способствует потенциальным разломам. Большинство смесей содержат один или несколько дополнительных цементирующих материалов, таких как зола уноса (класса C или F), поризованные гранулированные шлаки, микрокремнезем, метакаолин или природные пуццолановые материалы.
3. Для высокопрочных смесей обычно требуются низкое водоцементное соотношение (В/Ц), которое может находиться в пределах от 0,22 до 0,35. Такое низкое соотношение возможно только при использовании больших доз суперпластификаторов (или добавок, сокращающих водопотребление - HRWR), соответствующих типу F в ASTM C 494. Вместе с ними может быть использована добавка, сокращающая водопотребление, типа А.
4. Общее количество вяжущего материала обычно бывает от 415, но не более 650 кг на 1 м³. 
5. Использование воздухововлекющих добавок сильно сократит потенциал прочности.

Больше всего внимания и оценок потребуются в том случае, когда в спецификации на бетонную смесь содержатся ограничения на другие свойства бетона, как усадка и модуль эластичности. Проектировщики могут наложить по ним ограничения из-за формы структуры. Данное исследование не может предоставить требуемое руководство для эмпирических соотношений этих свойств из практики тестов, и некоторые из подобных тестов - специализированные и достаточно дорогие для того, чтобы проводить их для оценки смеси. Теоретически, меньшая усадка и больший модуль эластичности может быть достигнут с бо'льшим объемом заполнителей и меньшим объемом цементного теста (отощение смеси - прим. перев.). Можно добиться этого использованием максимально возможного размера заполнителей, мелкого заполнителя средних и высоких модулей крупности. При использовании мелкозернистого наполнителя (крупности до 9,5 мм) можно добиться высоких показателей по прочности на сжатие, но показатели усадки и модуля эластичности могут быть принесены в жертву. Если возникают сложности с достижением высокой прочности, вовсе необязательно, что они будут разрешены добавлением дополнительного цементирующего материала. Такие факторы, как вредоносные материалы в заполнителях, слоях заполнителей; форма, структура, и внешний вид изломов крупного заполнителя и ограничения по тестированию могут помешать набору высокой прочности. Окончательные пропорции смеси определяются пробными загрузками: или в лаборатории, или на на стройплощадке. Производство, доставка, заливка и разравнивание высокопрочного бетона может отличаться от процедур для стандартного бетона. Для критически важных проектов рекомендуется сделать тестовую заливку и замер прочности и включить их в договор как оплачиваемую процедуру. Встречи до определения стоимости работ и перед началом строительства очень важны для того, чтобы обеспечить успех проектов с использованием высокопрочного бетона. В процессе строительства нужно проводить дополнительные замеры, чтобы защититься от пластической усадки и температурных разломов в более плотных секциях. Может потребоваться больше времени до снятия опалубки.

Цилиндры для проверки высокой прочности должны быть тщательно сформованы, выдержаны, закрыты и протестированы. Требуются повышенные внимание и аккуратность при работе с тестовыми цилиндрами в раннем проектном возрасте. Может быть зафисировано меньшее время застывания смеси. Стандарты ASTM постоянно пересматриваются, чтобы отвечать дополнительным мерам предосторожности при тестировании высокопрочного бетона. Особенное внимание следует уделить выдерживанию смеси в цилиндре, типу закрывающего материала, а также характеристикам и загрузочным мощностям тестировочного оборудования.