Высокопрочный бетон

Бетон в качестве строительного материала известен уже десятки лет. А относительно недавно улучшение технологий производства позволило увеличить его эксплуатационные качества. Появился новый вид — высокопрочный бетон, который по своим параметрам значительно превосходит обычные марки.

Высокопрочный бетон: состав

Составы всех видов тяжелых бетонов, в том числе и высокопрочного, очень похожи. Они отличаются дозировкой компонентов и их качеством. Это связано с тем, что от плотности и прочности каждой составной части смеси зависят ее итоговые свойства. Для производства высокопрочного бетона используют следующие материалы:

• Вяжущее вещество — портландцемент высокой марки, например, М550-М600, который получают перемалыванием цементного клинкера. При этом удельная поверхность цементных частиц — около 5 000 см.кв. на грамм. Именно это свойство увеличивает активную площадь, связывающую остальные компоненты бетона. Кроме того, часто используют добавки, повышающие активность готового цемента.
• Заполнители. Это инертные материалы, которые не обладают активностью и не вступают в реакцию. Их назначение — обеспечить прочный «каркас» застывшей смеси. Они делятся на два типа: крупнозернистые и мелкозернистые.
  
  Роль крупного заполнителя выполняет щебень. Для высокопрочного бетона выбирают наиболее прочные горные породы, например, базальт или гранит с кубической формой камней с шероховатой поверхностью. Их размер не должен превышать 40 мм. Плотность частиц заполнителя должна быть в пределах 2 000-3 000 кг/м.куб.
  
  В качестве мелкого заполнителя выступает кварцевый песок. В нем не должно содержаться глинистых и пылевых частиц, поэтому перед использованием его промывают и просушивают. Размер частиц от 1 до 3 мм. Слишком мелкая или крупная фракция снижает качество смеси.

• Минеральный порошок. Его задача — равномерно заполнить пустоты между частицами песка и повысить плотность материала. Это измельченные продукты переработки прочных горных пород, таких как кремний, гранит и др.
• Микрокремнезем. Минеральная добавка с размером частиц в 100 раз меньше, чем у цемента. Обладает активностью и вступает в реакцию с цементом, обеспечивая лучшее сцепление вяжущего с заполнителем.
• Вода. Активизирует вяжущее и минеральные добавки, запуская химические реакции. В высокопрочном бетоне нельзя использовать воду с примесями органических ПАВ, нефтепродуктов и т.д.
• Химические добавки. Пластификаторы и противоморозные добавки, улучшающие застывание смеси при низких температурах, укладываемость, изменяющие подвижность или снижающие водоцементное соотношение. Обычные бетоны можно смешивать без добавок, но в высокопрочных бетонах их использование необходимо.

Технология производства высокопрочного бетона

Кроме правил подбора материалов, необходимо соблюдать особенности технологии производства высокопрочного бетона. Важно сохранить удобоукладываемость готовой смеси — ее способность заполнять нужный объем. Кроме этого, необходимо соблюдать следующие правила:

• смешивать компоненты нужно быстро на смесителях повышенной скорости;
• важно соблюдать дозировку материалов и последовательность внесения компонентов в смеситель;
• необходимо контролировать влажность крупного и мелкого заполнителя и корректировать количество воды, если влажность не соответствует норме.

Также стоит учитывать время схватывания бетонного раствора и сопоставлять его со временем транспортировки до места заливки. Если дальность перевозки большая, необходима дополнительная корректировка состава или использование специальных добавок.

Характеристики бетонного раствора

В случае соблюдения технологии производства и контроля компонентов получается готовая к укладке бетонная смесь с хорошими эксплуатационными качествами:

• структурная плотность в пределах 1-1,4;
• деформационный расплыв конуса 60-70 см;
• сохранение удобоукладываемости смеси и отсутствие расслоений в течение 3-4 часов.

Застывший высокопрочный бетон с классом прочности не ниже В40 имеет превосходное сопротивление нагрузкам. Прочность на сжатие в зависимости от класса варьируется от 50 до 100 МПа. Кроме того, подобные составы обладают повышенной износоустойчивостью.

Области применения высокопрочного бетона и его виды

Применение бетона высокой марки прочности оправдано в условиях промышленного производства, когда применяются особые требования к конструкциям. Например, при возведении складских помещений, многоуровневых зданий, мостов и путепроводов, а также при строительстве ответственных сооружений: гидроэлектростанций, атомных электростанций или заводов химической промышленности.

Кроме классического рецепта высокопрочного бетона, существуют специальные составы, созданные для решения определенных строительных задач:

1. Мелкозернистый бетон. В его составе отсутствует крупный заполнитель, используется цемент марки не ниже М500 и повышенное содержание песка. Такая смесь очень пластична и обладает высокой проникающей способностью. Застывая, она приобретает низкую водопроницаемость, устойчивость к вибрациям и однородность. Часто применяется для заливки прочных и ровных полов производственных помещений.
2. Фибробетон (или дисперсно-армированный). Его особенность в том, что при замешивании смеси в нее добавляют фибру — тонкие стекловолоконные, стальные или органические нити. Такое армирование придает прочность на растяжение и изгиб. Применяется фибробетон для строительства дорожного полотна улиц, тротуаров и даже автомагистралей.
3. Напряженный бетон. Эти смеси обладают способностью при застывании незначительно увеличиваться в объеме. При этом растягивается арматура в железобетонных изделиях, значительно увеличивая стойкость к трещинообразованию, прочность на растяжение и изгиб. Используется в сборных или монолитных конструкциях при возведении тоннелей, мостов, взлетно-посадочных полос аэродромов и т.д.

Благодаря низкому коэффициенту водопоглощения, использование высокопрочных бетонов оправдано в том числе и в сложных климатических условиях. Высокая влажность таким составам не страшна, они не практически не впитывают воду, поэтому поры не расширяются при замерзании, и не образуются трещины. Поэтому даже очень низкие температуры воздуха или попеременные циклы замерзания и оттаивания не влияют на конструкции, изготовленные из таких составов.