Бетон с висока якост
Съвременното масово строителство в Русия, изграждането на високи сгради, мостове, пътища, тунели, пречиствателни станции ще изисква използването на големи обеми строителни материали, които са най-подходящи за техните технически и икономически показатели. В редица случаи такъв материал може да бъде WB. Високата механична якост, устойчивост на газ и вода, устойчивост на корозия и устойчивост на агресивна среда, износване поставят този материал в редица случаи извън конкуренцията в сравнение с традиционните строителни материали.
Определение и кратка история на високоякостния бетон
Днес в страните от ЕС е обичайно бетоните с якост на натиск от 60 до 130 МРа да се класифицират като високоякостни. За такива конкрети са разработени норми и правила, изложени в гореспоменатите норми. Чрез намаляване на размера на инертните зърна до 600 микрона или по-малко и намаляване на съотношението W/C до 0,15, е възможно да се постигне якост на бетона значително по-висока от 200 MPa. В този случай те говорят за бетон със свръхвисока якост (UHPS), които не са разгледани в тази статия.
Желанието да се получи бетон с възможно най-голяма якост е присъщо на строителната наука от самото й създаване. Но за първи път терминът "високоякостен бетон" е въведен през 1929 г. в Америка, където са изследвани нови бетонни състави за високо строителство и където са получени бетони в лабораторни условия през 30-те години, чиято якост на натиск достига 130 МРа. В Европа, по-специално във Федерална република Германия, първите бетони с висока якост са получени през 40-те години, отново в лабораторни условия. И ако през 1966 г. в лабораторията е постигната якост от 140 MPa, то през 1988 г., вече в промишлени условия, са произведени тръби от бетон B85.
Първите бетони с висока якост са получени с помощта на твърди смеси, специални методи за уплътняване и втвърдяване в автоклав. Тъй като беше установено, че в бетона най-слабият елемент е циментовият камък, чиято якост пряко зависи от съотношението вода-цимент, естествено беше желанието да се намали това съотношение възможно най-много. При W/C = 0,4 може да се приеме, че цялата вода ще участва в реакцията на хидратация на цимента, което ще предотврати образуването на капилярни пори в циментовия камък. С по-нататъшно намаляване на съотношението W/C, нереагиралият „излишен“ цимент служи като високоякостен микрозърнест пълнител, който допълнително увеличава якостта на бетона. Въпреки това, такава "полусуха" смес при условия на строителната площадка не може да бъде обработена и за да се увеличи обработваемостта на сместа, е необходимо да се добави "допълнителна" вода.
Два решаващи фактора доведоха до използването на СБ в строителството през 70-те години. Първо, това е откритието в Япония и Германия на явлението, че когато към бетонова смес се добавят органични съединения на базата на нафталин формалдехид или меламин формалдехид, неговата подвижност значително се увеличава. На второ място, силициевият прах (микросилиция) е открит като добавка към бетона. Частиците от този прах с размер 30–100 пъти по-малък от този на циментовите зърна запълват пространството между тези зърна. По този начин се постига висока плътност на циментовия камък и контактната зона. Освен това силициевият прах влиза в пуцоланова реакция с калциев оксид, който има ниска механична якост. Получените в резултат на реакцията калциево-силикатни хидрати допълнително увеличават якостта на циментовия камък.
Наскоро бяха открити нови високоефективни синтетични пластификатори и заедно със силициевия прах широко се използват летяща пепел и доменни шлаки. Съставите, разработени до момента, позволяват да се намали съотношението W/C до 0,3–0,25 и да се получи бетон при промишлени условия с якост на натиск над 140 MPa. Натрупаният опит от използване на WB в строителството позволи на страните от ЕС да създадат регулаторна рамка за производство и използване на бетон с якост на натиск до 130 MPa.
Технология. Общи разпоредби
Обикновеният нормален бетон може да се разглежда като трикомпонентен строителен материал, съставен от цимент, вода и инертни материали. Най-важните характеристики на бетона са якостта на натиск, якостта на опън и еластичния модул Е. Тези характеристики трябва да бъдат насочени и със сигурност да бъдат постигнати. Също така, на бетона могат да бъдат наложени повишени изисквания за водо- и газонепропускливост, устойчивост на агресивни среди, устойчивост на замръзване и износване.
WB е по-нататъшно емпирично обосновано развитие на нормален бетон. За прилагането на WB в страните от ЕС са установени практически правила, които позволяват използването на тези бетони при изграждането на високи сгради, мостове, пътища, сондажни платформи и др. С цел постигане на високи бетонни характеристики в индустриални условия, е необходимо да се използва:
а) пълнители - силициев прах (микросилиция), летяща пепел, металургични шлаки, метакоалин;
б) пластификатори, които биха намалили съотношението W/C, като същевременно запазиха необходимата подвижност на сместа.
По този начин, за разлика от нормалния бетон, WB може да се разглежда като петкомпонентна система, състояща се от цимент, вода, инертни материали, пълнители, пластификатори.
За да придадат специални свойства на WB, могат да се използват допълнителни компоненти, например, втвърдяващи забавители/ускорители, порообразуващи агенти и др.
Следните фактори влияят върху характеристиките на СБ:
- количеството и качеството на суровините - цимент, инертни материали, пълнители и вода;
- метод за приготвяне на сместа;