САМОУПЛОТНЯЮЩАЯСЯ БЕТОННАЯ СМЕСЬ

Разжиженная самоуплотняющаяся бетонная смесь (SCC) представляет собой бетонную смесь, обладающую за счет специфики своей смеси способностью укладываться с использованием своей собственной кинетической энергии.

САМОУПЛОТНЯЮЩАЯСЯ БЕТОННАЯ СМЕСЬ Смесь заливается за счет ее собственной массы, и она может заполнять опалубку без всякого дополнительного уплотняющего воздействия.

Когда SCC была впервые разработана для применения в Великобритании, существовали некоторые опасения относительно того, что затраты на производство на кубический метр материала будет существенно выше, чем при производстве традиционного бетона. Это частично происходило из-за того, что требовалось использование бетона с более высоким содержанием цемента с соответствующим повышением материальных затрат. В данной статье преимущественно рассматривается использование самоуплотняющегося бетона на рынке готовых сборных железобетонных изделий, хотя многие положения могут с таким же успехом относиться и к поставщикам готового бетона заводского изготовления.

Разработка SCC

В период, когда SCC находились в стадии разработки, в первую очередь в Японии, где их успешно использовали уже на протяжении нескольких лет, в смесь включались относительно недорогие добавления наполнителей, у которых был тот же размер частиц, что и у цемента. Это были: размолотый гранулированный доменный шлак (GGBS), измельченная в порошок топливная зола (PFA) и известняковая мука, побочный продуктa карьерной добычи твердых пород. В состав бетонной смеси входят относительно высокие концентрации добавок, так что содержание частиц более тонкого помола (цемента и добавок) на кубический метр может составлять 600-700 кг/м^sup 3^.

В том, что касается экономии и возобновляемости, следует помнить, что из каждой производимой тонны цемента получается тонна углекислого газа. Таким образом, большое значение имеет то, что от используемого цемента можно получить большую эффективность, и самым эффективным способом достижения этого является введение добавок. В случае с SCC, наиболее часто применяемые добавки основаны на поликарбоксилатной технологии. Такие синтетически производимые полимеры предназначены специально для использования в бетоне, и стимулируют очень эффективную дисперсию цементных частиц. Эти механизмы функционируют на основе сил отталкивания двух видов: электростатического отталкивания и стерического затруднения. Такие виды действия сил эффективно отталкивают друг от друга наполнители цемента, высвобождая заключенную в нем воду, таким образом, существенно повышается выведение воды, эффективность процесса гидратации и эксплуатационные характеристики свежеуложенного или затвердевшего бетона.

Основным преимуществом этих полимеров нового типа является то, что структуру полимера можно менять: это обеспечивает гибкость для приспосабливания свойств полимера к потребностям отдельных применений.

В условиях, когда в Великобритании функционирует очень мало предприятий со 'свободными' мощностями для включения таких цементирующих добавок, компании, работающие в области производства добавок, начали понимать, что необходимо будет приспосабливать критерии проектирования смесей специально для рынка Великобритании. Этого удалось достигнуть, в первую очередь, за счет повышения содержания цемента для получения адекватного состава смеси, т. е. использования нужного для успешного производства SCC количества цемента как более дорогого источника материала более тонкого помола.

Удобные для потребителей

По сравнению с теми далекими временами, добавки стали в значительно большей мере ориентированными на удобство потребителей в том, что касается их воздействий на свойство однородности бетона. После того, как преимущества использования SCC стали очевидными, были пересмотрены вопросы использования более дешевых порошковых добавок.

В настоящее время, используя добавки на основе поликарбоксилатов и вышеупомянутых добавок (GGBS. PFA, или известняковой муки), можно получать необходимые значения прочности на ранней и окончательной стадиях твердения с использованием исходного содержания цемента в бетонной смеси. Добавки увеличивают содержание порошка до необходимого уровня. Поликарбоксилатные добавки позволяют получить и снижение необходимого для прочности водоцементного отношения (w/c), и повышение обрабатываемости, которое обеспечивает необходимую текучесть для успешного самоуплотнения.

Итак, каковы же преимущества использования SCC в условиях экономического климата борьбы за возобновляемость? В документе BPCF «Вопросы возобновляемости, декабрь 2006» указывается, что здесь возможны преимущества в области охраны здоровья и обеспечения безопасности, а также стратегии использования ресурсов при применении SCC с утилизированными материалами. При уточнении параметров использования смесей SCC решается десять упомянутых выше (1) основных проблем в области возобновляемости, которые стоят перед рынком готовых сборных бетонных конструкций.
Таким образом, имеется множество преимуществ, которые можно получить за счет включения технологий SCC в производство готовых сборных бетонных конструкций.

Энергетические проблемы:

* эффективность и скорость обработки и укладки в форму;

* меньше энергозатраты при укладке бетона, в первую очередь, за счет отсутствия необходимости использования оборудования для уплотнения;

* возможность создавать более легкую опалубку;

* использование материалов из утилизированных отходов в составе смеси;

* повышение суточной производительности за счет более высокой скорости укладки и отделки поверхности бетона.

Вопросы охраны здоровья и обеспечения безопасности:

* никакой угрозы отказа или шума от оборудования для уплотнения бетона;

* исключение последствий вибрации;

* меньшие последствия воздействия шума на персонал.

Вопросы применения:

* меньше требований для укладки бетона в опалубку;

* необходимо меньше укладки в мешки или какого-либо ремонта;

* аналогичные параметры прочности на ранней стадии твердения бетона при использовании SCC по сравнению с традиционным бетоном.

Вопросы использования ресурсов:

* меньшие затраты времени и усилий на окончательную обработку.

Социальные и коммунальные вопросы:

* меньше фабричного шума, беспокоящего соседей;

* возможности работы в дополнительные смены при необходимости.

Вопросы утилизации отходов:

* меньше материалов отходов идет на захоронение, поскольку их можно использовать при создании смесей для SCC;

* повышение качества, сопровождающее использование SCC, дает конструкционные преимущества при строительстве.

Ситуация на рынке:

* в строительной отрасли, в целом, наблюдаются большие «зеленые» возможности от использования материалов отходов;

* используется большее количество отходов на кубический метр, что не влечет за собой увеличения общего налогообложения.

Что же замедляет развитие использования SCC?

Для того чтобы извлечь наибольшую пользу из применения SCC, необходимо полностью переосмыслить весь процесс функционирования системы производства. Возможно здесь потребуются дополнительные капиталовложения во вместимость хранилищ, если будет необходимо свести к минимуму затраты за счет использования добавок, как это было описано выше. Использование утилизированных добавок необязательно, но их используют для того, чтобы свести к минимуму любые дополнительные производственные и материальные затраты по сравнению с затратами, образующимися при производстве традиционного бетона.

Поскольку во временном отношении процесс производства при использовании SCC становится быстрее, производителям бетонной смеси приходится поддерживать свою способность удовлетворять спрос. SCC получается лучше всего тогда, когда твердение бетона осуществляется как можно быстрее, чтобы избежать образования очевидных бороздок и возможных холодных соединений. Окончательная отделка сводится к минимуму, поэтому задержка при смазывании формы незначительная.

Некоторым изменениям, возможно, придется подвергнуть тип системы доставки бетона. Преимущество при использовании SCC возникает при использовании систем механической погрузки/разгрузки – такой бетон грузится не так, как традиционный бетон, и, как указано выше, он выигрывает при использовании технологии быстрой укладки. Были созданы скипы другой формы и использующие управляемые разгрузочные люки и/или короткие бетонопроводы для подводного бетонирования.

Для этих целей необходимо также определить тип добавки и систему доставки. Как правило, обычно для состава бетонной смеси SCC с материалами высокой тонкости помола не требуется добавок, изменяющих вязкость (стабилизаторов). Используемые(-ое) подмешивания (-е) необходимо эффективно и точно добавить в бетономешалку, так же, как и все остальные ингредиенты для формирования успешного состава смеси SCC. Здесь нормой является использование систем дозирования массы с автоматизированным управлением.

Заключительные замечания

Если у Вас возникают малейшие сомнения относительно тех преимуществ, которые можно получить при использовании SCC, поговорите с кем-нибудь, кто уже использует SCC, или же с одним из поставщиков добавок, которые являются свидетелями того, как SCC завоевывает все новые позиции на рынке готовых сборных железобетонных конструкций.

Литература:

1. BRITISH PRECAST FEDERATION. Sustainability Matters. 2nd report on the precast industry's progress on sustainability. 2006.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка цемента и газобетона можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок цемента в России» и «Рынок газобетона автоклавного и неавтоклавного способов твердения в России».

www.newchemistry.ru