Доска делается из бетона uhpc ultra high performance concrete

Обновлено: 28.03.2024

Уразова Алина Андреевна 1 , Конов Евгений Денисович 2 , Коровкин Марк Олимпиевич 3 , Ерошкина Надежда Александровна 4
1 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент
2 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент
3 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии строительных материалов и деревообработки
4 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии строительных материалов и деревообработки


Аннотация
Рассмотрена технология высокопрочных бетонов. Произведен анализ структуры и свойств этих материалов. Определены возможные области применения высокопрочных бетонов в строительстве.

Urazova Alina Andreevnа 1 , Konov Evgeny Denisovich 2 , Korovkin Mark Olimpievich 3 , Eroshkina Nadezhda Aleksandrovna 4
1 Penza State University of Architecture and Construction, student
2 Penza State University of Architecture and Construction, student
3 Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the department «Technology of building materials and wood processing»
4 Penza State University of Architecture and Construction, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the department «Technology of building materials and wood processing»


Abstract
The technology of high-strength concrete is considered. Analysis of the structure and properties of these materials was produced. Possible applications of high-strength concrete in construction were found.

Одной из основных задач технологии бетона, также и как других технических наук, исследующих конструктивные материалы, является повышение его прочностных характеристик. Для бетона эта задача решается в основном благодаря инициативным работам отдельных ученых и исследовательских групп. Отсутствие у специалистов-практиков интереса к этому направлению развития бетоноведения связано с тем, что повышение прочности бетона и, соответственно, повышение его стоимости не дает достаточного технико-экономического эффекта при строительстве зданий и сооружений.

Благодаря современным исследованиям прочность бетонов, их долговечность и другие характеристики могут быть повышены в несколько раз не только в лабораторных условиях, но и при промышленном производстве строительных изделий и конструкций. Основные проблемы, связанные с применением высокопрочных и особо высокопрочных бетонов, связаны со снижением их стоимости, расширением сырьевой базы производства, упрощением технологии и разработкой конструктивных схем зданий и сооружений, в которых в максимальной степени используются преимущества этих новых разновидностей бетонов. Для решения этих проблем необходим анализ технологических особенностей высокопрочных бетонов и разработка новых строительных систем, учитывающих их повышенные эксплуатационные характеристики (рис. 1).


Рисунок 1. Основные эксплуатационные свойства высокопрочных бетонов (по данным 2)

В настоящее время продолжается дискуссия о том, какие бетоны являются высокопрочными и особовысокопрочными. Многие авторы [1, 2, 4, 6, 7] придерживаются классификации, приведенной в таблице 1. Эта классификация связана с особенностями технологи и структуры бетонов.

Таблица 1 – Классификация бетонов по прочности

Примечание: СП – суперпластификатор, ГП – гиперпластификатор.

Структурообразование высокопрочного бетона имеет сходные черты с процессами, протекающими в обычном бетоне. Основной отличительной особенностью высокопрочного бетона является более низкая пористость, повышение однородности структуры, уменьшение количества макродефектов в цементном камне и контактной зоне. Это достигается за счет снижения расхода воды по сравнению с обычным бетоном, уплотнения структуры в результате замещения цемента минеральной добавкой и улучшением структуры контактной зоны между цементным камнем и заполнителем. Присутствие тонкодисперсных наполнителей и добавок снижает количество портландита и эттрингита и обеспечивает заполнение капиллярных пор продуктами гидратации [1, 2], что снижает пористость и приводит к достижению высокой прочности бетона.

Технология получения высокопрочных бетонов мало отличается от технологии обычных бетонов. Существенное отличие состоит в соотношении компонентов, повышенных требованиях к точности дозирования, использование высокоэффективных суперпластификаторов для обеспечения низких водоцементных отношений, уменьшение крупности заполнителя.

Многими исследователями отмечается, что для получения высокопрочных бетонов особые требования в технологии изготовления предъявляются к выбору сырьевых материалов и их оптимальному содержанию. В таблице 2 приведены основные виды сырьевых материалов с учетом их роли в высокопрочном бетоне.

Таблица 2 –Требования к сырьевым материалам для получения высокопрочных бетонов (по данным 4)

Требования к сырьевым материалам

- высокое содержание 440-560 кг/м 3

- песок с частицами округлой формы

- высокий модуль крупности (около 3,0)

- меньшее содержание песка или использование крупного песка

- разделение по фракциям не оказывает влияния на прочность

- размер заполнителя – 10-12 мм

- в дробленном или окатанном заполнителе минимально содержание плоских и удлиненных частиц

- вид заполнителя выбирается с учетом прочности бетона

- с повышением отношения мелкий /крупный заполнитель повышается прочность

Минеральные и химические добавки

- вид добавки влияет на свойства бетона

- добавки повышают эксплуатационные свойства бетона

Основные критерии высокопрочных бетонов

- качественные сырьевые материалы

- повышение характеристик цементного теста и заполнителей

-плотная упаковка заполнителей и цементного теста

- улучшение сцепляемости поверхности заполнителя и цементного теста

Кроме основных требований, предъявляемых к сырьевым материалам (см. табл.2), различные исследователи отмечают и дополнительные. В частности для обеспечения сверхвысокой прочности рекомендуется применять цемент без макродефектов и сфероидальной формы с дисперсностью 400 м 2 /кг и более [5, 6]. Кроме того для улучшения реологических свойств бетонной смеси ограничивается содержание в цементе C3A до 6 % [7], в противном случае снижается его совместимость с суперпластификаторами, что может повысить расход воды и снизить прочностные характеристики бетона.

Введение микрокремнезема в качестве минеральной добавки способствует повышению стойкости к расслоению. Наряду с эффектом уплотнения, микрокремнезем в результате пуццолановых реакций повышает прочностные свойства бетона. По данным [2, 4, 14] для достижения более плотной упаковки частиц и пуццолановый реакционной способности микрокремнезема его оптимальная дозировка в составе высокопрочного бетона составляет 20-30% от объема вяжущего.

Основной проблемой высокопрочного бетона является хрупкость. Для повышения вязкости разрушения бетона рекомендуется использовать фибровое армирование [16].

Для достижения бетоном сверхвысокой прочности 150 МПа и более авторами [4, 16] предлагается снижать В/Ц отношение до 0,13-0,2 и при этом обеспечивается максимальная плотность бетонной смеси.

Для повышения удобоукладываемости бетонной смеси необходимо обеспечение совместимости суперпластификатора с цементом и минеральными добавками. За счет повышения совместимости можно значительно снизить дозировку СП c 8 до 1 % [7, 17]. Согласно [18] совместимость СП с известняком при одной и той же дозировке СП более высокая, чем при использовании метакаолина за счет высокой площади поверхности метакаолина. Еще одним технологическим приемом повышения подвижности бетонной смеси является поэтапное введение СП [19].

Заполнитель играет важную роль в высокопрочном бетоне. Aitcin [2] рекомендует использовать для получения высокопрочного бетона мелкий заполнитель с более высоким модулем крупности около 3,0. В соответствии с представлениями этого автора:

- в бетонной смеси содержится большое количество мелких частиц цемента и пуццолановых добавок, поэтому мелкие частицы заполнителя не улучшают удобоукладываемость смеси;

- использование крупного песка требует меньшего количества воды для обеспечения высокой удобоукладываемости смеси;

- при перемешивании крупного песка снижается коагуляция цементного теста.

При выборе заполнителя необходимо учитывать следующие рекомендации [2]:

а. должна обеспечиваться плотная и компактная упаковка частиц крупного заполнителя для снижения пористости бетона.

б. для получения бетона с прочностью до 70 МПа необходимо применять крупный заполнитель с максимальным размером 20- 28 мм.

в. для получения бетона с прочностью до 100 МПа размер крупного заполнителя от 10 до 20 мм.

г. для получения бетона с прочность более 125 МПа рекомендуется применять крупный заполнитель от 10 до 14 мм.

Анализ данных различных исследователей показывает, что для получения высокопрочного бетона необходимо соблюдение некоторых условий, приведенных на рис. 2.


Рисунок 2. Различные способы получения высокопрочного бетона [20]

Таким образом, согласно рис. 2 основные условия получения высокопрочного бетона заключаются в создании прочной цементной матрицы, использовании заполнителя с оптимальной гранулометрией и прочностью, обеспечении высокой прочности контактной зоны цементной матрицы и заполнителя.

Рассмотрев особенности технологии получения высокопрочных бетонов (рис.2 и табл. 2) можно сформулировать основные правила, позволяющие существенно улучшить прочностные и другие эксплуатационные свойства бетона:

- повышение однородности бетона за счет полного или частичного удаления крупного заполнителя;

- снижение внутренних напряжений за счет замены крупного заполнителя мелким;

- повышение плотности бетона за счет оптимизации гранулометрического состава и достижения максимальной плотности упаковки частиц;

- снижение усадочных деформаций и улучшение структуры бетона за счет применения минеральных добавок;

- повышение темпов набора прочности в результате применения цемента с низким содержанием алюминатных фаз, микрокремнезема и тепловой обработки;

- улучшение вязкости разрушения бетона за счет использования фибры.

Важными фактором распространения высокопрочных бетонов в строительной практике является выявление условий их эффективного применения. Повышение прочности бетона позволяет снизить сечение строительной конструкции, что актуально для колонн, работающих на сжатие. Для сохранения устойчивости этих конструкций из высокопрочного бетона они должны исполняться в коробчатом, двутавровом и других эффективных сечениях. Для конструкций, работающих на изгиб, оптимизация геометрии сечения имеет еще большее значение.

Повышение деформативно-прочностных характеристик высокопрочного бетона приближают этот материал к стали, что увеличивают эффективность его использования в комбинированных сталебетонных конструкциях. В последние годы увеличилось применение таких конструкций в виде трубобетона. Преимуществом таких конструкций является снижение их стоимости за счет применения несъемной опалубки, которая в конструкции играет роль арматуры. Использование для производства трубобетонных конструкций самоуплотняющегося бетона значительно упрощает технологию бетонирования.

Рациональными областями применения высокопрочных бетонов являются технология монолитных железобетонных покрытий с применением стального профилированного настила в качестве несъемной опалубки и внешней арматуры плиты, технология напорных железобетонных труб со стальным сердечником [20, 21].

Опыт зарубежных исследователей показывает, что высокопрочные бетоны находят применение при изготовлении тонкостенных фибробетонных конструкций, в частности изделий из архитектурно-декоративного бетона, а также могут применяться при строительстве различных инженерных сооружений – резервуаров для нефте- и газохранилищ, морских сооружений, взлетно-посадочных полос аэродромов, мостов, конструкций для сейсмического строительства и т.д. [2, 3, 20].

Выводы:

Проанализированы особенности технологии высокопрочных бетонов, формирования их структуры, и возможности снижения стоимости бетона. Произведен анализ возможных областей применения высокопрочных бетонов в строительстве.

Установлено, что основные условия получения высокопрочного бетона заключаются в создании прочной цементной матрицы, выборе заполнителя, обеспечении высокой прочности контактной зоны цементной матрицы и заполнителя. Выявлены основные методы повышения прочности бетона.


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Как получают ультра сверхпрочный UHPC бетон (ultra high performance cocrete)?
Прочность на сжатие от 2000 до 5000 кг/см2! Обалдеть.

Есть тут на форуме специалисты, которые знают как это делается?

Цитата
Неужели подрастить денежки на 15% за три месяца плохо, и это при совершенном минимуме затрат!

Ох, Вадим - Вы в самом начале пути.
Потому то, наверное, здоровое пренебрежение Вашими 15% и вызывает определенного рода сомнения в успешности Ваших-же начинаний. Ставьте планку выше. Много выше. И тогда одолеете. :)

С уважением Сергей Ружинский

Работа Вашего оборудования аналогична оборудованию
[URL=]uralomega.ru
но вот вопрос, как вы добились стабильного качества золы-уноса, на сколько известно по этому поводу даже построен "памятник" во Владимире и называется он "Экспериментальный завод ячеистого бетона" и рядом с ним, через дорогу - ТЭЦ.[/URL]

Люди добрые!! Подскажите лучше мне как сделать бетонополимер попрочнее и чтобы воды и мороза не боялся. Себестоимость неважно. У меня такие соображения (песок+цемент+акриловый полимер). Подскажите какой полиакрилат лучше подходит для этого дела. У кого какие соображения на эту тему. Требуется морозостойкость не менее 500 циклов, прочность на сжатие не менее 80 МПА.

* Прочность при сжатии от 600 до 1000 кг/см2
* Прочность на растяжение при изгибе от 60 до 150 кг/см2
* Морозостойкость не менее 500 циклов (F5ОО)
(Замораживание при -20° С и оттаивание в воде при +20° С)
* Водопоглощение менее 3%
* Истираемость менее 0,4 г/см2

Цитата
Сергей Михайлови Беларусь пишет:
Люди добрые!! Подскажите лучше мне как сделать бетонополимер попрочнее и чтобы воды и мороза не боялся. Себестоимость неважно. У меня такие соображения (песок+цемент+акриловый полимер). Подскажите какой полиакрилат лучше подходит для этого дела. У кого какие соображения на эту тему. Требуется морозостойкость не менее 500 циклов, прочность на сжатие не менее 80 МПА.
Бетонополимер или полимербетон?
Бетонополимеры (БП) - цементные бетоны, пропитанные низковязкими полимеризующимися олигомерами или мономерами: полиэфирная смола, эпоксидная смола.
В производство таких бетонов входят следующие операции: высушивание до 1 % влажности, вакуумирование в автоклаве, пропитка мономером с его последующей полимеризацией в автоклаве. Глубина пропитки 15-20 мм.
Применяется такой бетон для изготовления химически и износостойких полов промышленных зданий и сельскохозяйственных помещений.
Полимербетоны (ПБ) - бетоны на основе на основе синтетических смол (полиэфирная, эпоксидная. ), отвердителей, заполнителей (кварцевого песка, щебня), наполнителей (кварцевая мука) без участия воды и минеральных вяжущих (цемента).
Такой бетон применяют для изготовления подоконников, декоративных фигур, сантехники, для имитации натурального камня (мрамора, гранита, малахита, оникса).
Добавление полимера в бетон приводит к улучшению его характеристик и к удорожанию бетона.
А то, о чем Вы говорите: цементный бетон с добавками полимерных материалов называется полимерцементным бетоном. В нём полимер - лишь компонент, улучшающий его свойства. Полимеры в бетонную смесь вводят в виде водных дисперсий (латексов, эмульсий) или растворов. Используют также водорастворимые мономеры, которые полимеризутся уже после введения в бетонную смесь. Содержание полимера в полимерцементном бетоне в зависимости от его назначения колеблется от 1-3 до 15-20% к массе цемента.
По сравнению с цементными бетонами полимербетоны и полимерцементные бетоны обладают большей прочностью на растяжение, меньшей хрупкостью, лучшей деформируемостью. У них более высокие водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление истиранию, стойкость к действию агрессивных жидкостей и газов.
Мне не попадалось такой информции, по полимерцементным бетонам с морозостойкостью 500 циклов и прочностью на сжатие не менее 80 МПА. :roll:

А хоть какое вещество добавлять в раствор в количестве 20%, может быть это пва, или что это за эмульсии такие, как называются, где купить, а морозостойкость если нельзя 500 циклов, хотябы сколько получится, хоть 200. И прочность на сжатие главное чтобы не меньше чем у обычного бетона.

Ищите или строительные латексы или полимерные дисперсии.
ПВА не советую. водопоглощение и прочность при опытных замесах мне не понравились, лучше стирол-акрилатную дисперсию.
Пробовала.
Горнозаводской цемент - 2 кг
Песок - 6 кг
Стирол-акрилатная дисперсия - 0,8 л.
Предел прочности при сжатии: кг/см2
14 дней - 182,3
28 дней - 298,8
Средняя плотность, кг/м3 - 1860
водопоглошение 3,9%
Многовато конечно дисперсии. :lol:
Некоторые используют грунтовки, смотрите тему про гипс.

Цитата
ПВА не советую. водопоглощение и прочность при опытных замесах мне не понравились

Вполне вероятно, что Вы использовали не ПВА а "клей ПВА" - вот и получили негативный результат. - Так и должно быть.

День добрый. Спасибо тата за инфу. Это просто супер 40% стиолл акриловой дисперсии песка 1:3 и прочность 280 МПА :x Это круто. Ничего что 40% у меня это дело с лихвой окупится. А клей ПВА пробовал 20% добавил - лажа получилась, согласен с вами. Год назад делал пробник 2,5% 3-модульного жидкого стекла добавил тоже зверь получается, крепкий бетон и сохнет быстро. Подскажите еще такой вопросик. Хочу еще в это дело добавить поликарбоксилатный гиперпластификатор 1% к цементу, как вы думаете нормально будет?? Спасибо заранее. :x

Ошибочно Вы посчитали, Сергей Михайлович.
В единицах измерения ошибка.
Не 280 МПа получается, а 28 примерно.

Тогда не стоіт овчінка выделкі. Что такое 28 МПА, это мало. Толку от этого дорогого полимера какая?. А что даст гиперпластификатор 1% ? Вообще как получить бетон покрепче,

Почітал літературу, і прішел к выводу, что можно пропітать бетон пропіткой, которая полімерізуется в теле бетона і образует прочную ізносостойкую прослойку :lol: У кого есть опыт работы с подобнымі работамі? :?

Помогите, где можно найти информацию о высокопрочных бетонах, составы, технология, сложности производства, требования к материалам!
Спасибо!

В библиотеке есть книга, добавление кремнийполимеров в бетон, 68 год кажется
Мы делаем бетон прочностью 800 кг/см2 и водопоглощением 0,8%
С добавками ГКЖ - водопоглощения не будет вообще

Что то я не понимаю.
В рассылке от Популярного бетоноведения говорится об активном использовании каменной муки для производства сверхпрочных литых бетонов.
В моем понимании, каменная мука, это все, что меньше 0.16 мм после дробления камня. То есть пыль.
Но в классической литературе по бетоноведению всегда говорилось о крайне негативном влиянии пылеватой фракции (< 0.16 мм) на качество бетона. В чем я не раз убеждался на практике.
Может под термином "каменная мука" подразумевается что-то иное, чем просто пыль в отсевах дробления?
Тогда что и как это делается? Или где это взять? Хочу попробовать.

В статье говорится о муке с удельной поверхностью 300–350 м2/кг. Это какой размер зерна, если в мм или микрометрах?

Примерно так выглядят результаты совместной деятельности.
Телефоны и адреса для критики в статье указаны.

Бетонеру. Я так понимаю, применять следует пылевидные инертные свежего "помола", или в виде шлама. Сухая пыль плохо "дружит" с водой, а давно молотая имеет на частицах оксидные плёнки, что плохо для заполнителя в бетон. Мы используем у себя на производстве шлам с шлифовального производства гранита. Немного муторно считать в/ц с учётом разного уровня влажности шлама , а так очень довольны. Бесплатно опять же.

В прошлом году делал под заказ на стяжку ВНВ 70 ( на песке) из греческого цемента (М500Д0) на вибромельнице. Стяжка показала в итоге М800 или как теперь все извратили - 80МПа. Пробовали они там потом шлифануть" вертолётом" - алмазные круги полетели вдрызг.
Могу еще порекомендовать ШЩБ на сухом помоле граншлака с затворением модифицированным стеклом или дисиликатом. шлак\песок - 1\3. И вся любовь. Около 1000 можно получить и даже больше, если постараться.

А вот про "каменную муку" - это порошковые бетоны.
Фишка состоит в том, что прочный бетон - это малопесочный и малощебеночный бетон!
Суть фишки - добавлять (!) к цементу до 0,5 массы той самой "каменной муки" + % 10-15 микрокремнезема или другого активного сверхмелкодисперсного пуццолана. При этом(!)
- обязательно пластифицировать всю эту растворную часть хорошим пластификатором.
Еще одна суть фишки - пластификатор во много раз эффективнее работает на зерне муки, чем на зерне цемента. Поэтому, не надо бояться "пылевидной фракции". Её пластификация дает водопонижение в гораздо большем эффекте, чем на одном цементе.
Отсюда в/ц сопоставимо со смесью на ВНВ и бывает даже меньше.
Содержание растворной части такого "ультрасверхпрочного" составляет около 1т на куб бетона. Т.е. это смесь цемента (даже немного прибавленного по дозировке относительно обычных рекомендаций для прочных бетонов (свыше 500кг) + мука+ мк ( ну и + СП).
ВОт такой состав дает и плотность (особенно, если мука не одной фракции, а трех-четырех ) и "сверх"прочность и все соответствующие свойтсва.
Весь вопрос не в получении. Вся байда в применении! Пойди найди желающего производить сверхлегкие тонкостенные изделия. Это и к жби относится и к монолитам. Тот же трубобетон или дорожный бетон. Или тонкостенная преднапряженка (плиты перекрытий). Запад давно там и роется и делает, а мы все на С-3 застряли.
А ведь суть экономии именно в итоге - в изделии, а не в составе бетона. Если состав дороже на 1,5, чем какой-то обычный, а зато вообще на такое изделие идет всех материалов в 4 раза меньше, чем обычно (толщина стенок изделия) , то экономия именно в этом получается. При этом (само собой, если мы так могЁм) имеем более высокий уровень качества.
Особенно качественно получается поднять именно конструктивную прочность за счет слияния - порошковый бетон+ система внешнего армирования. Тут вааще - фантастика по цифрам. Так строятся енти самые "небоскрёбы" сейчас. Удельный вес несущих частей здания во много раз ниже чем мы имеем сейчас на тех же монолитках.
МЫ то все пытаемся заняться экономией, тупо замещая цемент. А технология порошковых бетонов (и внешнего армирования) вынимает экономию на итоге - в самой конструкции несущей части с гораздо меньшим расходом ВСЕХ компонентов .
. от так от.

Игорь, сейчас публикаций с различными рецептами и технологией приготовления высокопрочных бетонов - тьма. Приезжай в декабре в Питер на конференцию ICCX-2009 наслушаешься докладов вволю и литературу дадут. Кстати в Пулковской отличная пивоварня, варят чешское пиво из ихнего солода - классное пиво. (надеюсь рекламу пива не потрут )
Успехов

Одним из первых сверхвысокопрочных бетонов (Ultra High Performance Concrete) был получен компанией LafargeHolcim. Ductal® - запатентованное торговое название сверхвысокопрочного фибробетона компании LafargeHolcim. Достаточно большое количество проектов с использованием Ductal® выполнены с помощью литьевого метода укладки бетона. Технология литьевого метода с использованием Ductal® достаточно подробна изучена в Исследовательском Центре LafargeHolcim (LRC).

Однако технологии не стоят на месте, и компанией LafargeHolcim был разработан первый напыляемый сверхвысокопрочный фибробетон Ductal®. В результате был получен материал, обладающий уникальными физико-механических свойствами, в купе с непревзойденной долговечностью.
Благодаря этим способностям, Ductal® с успехом конкурирует со стеклофибробетоном (GRC). Используя оборудование для напыления, новая формула Ductal® позволяет наносить напыление на вертикальные стены и на формы, имеющие сложные поверхности, тем самым создавая все предпосылки для творчества архитекторам. Отметим, что оборудование для напыления Ductal® аналогично оборудованию для производства стеклофибробетона GRC (Glass Reinforced Concrete).

В данной статье мы расcкажем о том какие преимущества позволяют Ductal® конкурировать с GRC, а также об одном из объектов, на котором с успехом была применена технология напыления cверхвысокопрочного фибробетона Ductal®.

Характеристики свойств рассматриваемых материалов GRC и Ductal® представлены в таблице ниже.

Характеристики свойств рассматриваемых материалов GRC и Ductal® представлены в таблице ниже.

Коэффициент температурного расширения, 10^(- 6)°С^(- 1)

Как видно из таблицы, Ductal® является более долговечным материалом по сравнению c GRC, прежде всего, благодаря более плотной матрице, которая является таковой за счет низкого водоцементного соотношения. С учетом превосходства в таких параметрах как модуль упругости, прочность на сжатие и предел упругости на растяжение при изгибе удается достигать меньших толщин и больших размеров элементов из Ductal®.

Нельзя также забывать о рисках, которые удается избежать при использовании Ductal® вместо GRC:

  • риск долговременного использования: рост хрупкости стеклофибробетона пропорционально времени (щелочная реакция стекловолокна);
  • риск разрушения: чувствительная контактная поверхность между металлической конструкцией и панелями стеклофибробетона, которая со временем может разрушиться;
  • операционный риск: удвоенное количество панелей стеклофибробетона из-за невозможности производства большеформатных элементов может привести к ошибкам как при производстве, так и установке;
  • облегченное техническое обслуживание достигается благодаря низкой пористости Ductal® по сравнению со стеклофибробетоном.

img-napyl1.jpg

Как отмечалось выше, именно благодаря преимуществу в физико-механических характеристиках, из Ductal® могут быть созданы панели гораздо большего размера, чем из GRC. Наглядным подтверждением этого является проект кампуса EDF Палезо во Франции. Для создания элементов фасада впервые был использован напыляемый Ductal®. Общая площадь фасада составила 4 000 м². Панели были выполнены с переменной толщиной от 15 мм до 35 мм и при ширине 2,7м высота их достигала 8,0м.

Данное решение стало результатом разработки напыляемой формулы в сотрудничестве с исследовательским центром LafargeHolcim и изготовителем панелей. Для того чтобы гарантировать полученные свойства напыляемого Ductal® была проведена совместная работа с Scientific and Technical Center for Building (CSTB) по подтверждению заявленных свойств напыляемого Ductal®. Также подтверждена долговечность напыляемого Ductal®, причем как в лабораторных условиях (LRC в г.Лионе), так и в условиях реального производства на площадке партнера по производству этих изделий.

img-napyl2.jpg

img-napyl6.jpg

Строительство с использованием напыляемого Ductal® в этом проекте стартовало в декабре 2014 г. К завершению строительства ежедневно изготавливалось 16 различных фасадных элементов, каждый из которых был площадью не менее 20,0 м2.

Этот проект явился результатом исследований, стартовавших в ноябре 2012 года. Реализация данного проекта стала наглядным примером сотрудничества инновационного продукта и архитектурный мысли для создания городов будущего.

Руководитель отдела инфраструктурных проектов
компании «ЛафаржХолсим Россия» Роман Чурилов ответил на вопросы
журнала «Цемент и его применение» о сверхвысокопрочном фибробетоне Ductal®,
разработанном специалистами LafargeHolcim, его свойствах и применении.

Что представляет собой Ductal®?

Разработка специалистов LafargeHolcim — сверхвысокопрочный фибробетон (СВФ) Ductal® — представлена на рынке более чем 20 составами для применения в различных сферах. За последнее десятилетие они использовались во множестве проектов в разных странах.

Согласно принятой международной классификации, составы Ductal® подразделяются на несколько групп.

Материалы Ductal® с прочностью на сжатие 130—250 МПа относятся к сверхвысокопрочным бетонам (Ultra High Perfomance Concrete, UHPC) групп Type S, Type Z (cоставы с металлической фиброй, обеспечивающие прочность на сжатие 150—250 и 130—150 МПа соответственно) и Type A (составы с полимерной фиброй). Составы группы Type S, которые были разработаны первыми и уже несколько раз модернизировались, в основном применяются для изготовления конструкций и несущих элементов объектов транспортной инфраструктуры, атомной энергетики и гидросооружений. Составы групп Type Z и Type A появились позже и применяются в основном при строительстве архитектурных объектов, для изготовления облицовочных панелей зданий, лестниц, внутренних элементов отделки и даже уличной мебели.

Также в номенклатуре Ductal® есть составы с прочностью на сжатие ниже 130 МПа. Согласно общепринятой международной классификации, они не являются UHPC или СВФ. Эти составы представляют собой обычные высокопрочные фибробетоны, относятся к высокопрочным бетонам (Very High Perfomance Concrete) и применяются для изготовления не несущих архитектурных элементов. Данные материалы выпускаются с металлической или полимерной фиброй.

Ductal®_FLV_1 (1).jpg

FLV p11.jpg

La Marseillaise_19 juillet 2017_005.jpg

Благодаря тому, что все составы Ductal® являются мелкозернистыми и не имеют крупного заполнителя, внешний вид поверхности готовых изделий и их возможные формы безгранично разнообразны.

Что входит в состав материалов Ductal®?

Все составы Ductal® базируются на трех компонентах: сухой смеси, фибре и химических добавках. Мелкозернистая сухая смесь на основе цементного вяжущего содержит различные заполнители, размер зерен которых не превышает 0,63 мм. Данный компонент может быть белым или серым и в каждом из этих случаев окрашиваться в массе различными пигментами. Для армирования матрицы бетона в зависимости от области его применения используется либо высокопрочная металлическая, либо полимерная фибра. Химические добавки также подобраны для каждого состава исходя из задач применения и технологии укладки/нанесения материала. СВФ Ductal® характеризуется низким водоцементным соотношением — менее 0,2.

Какова технология укладки и изготовления конструкций, требуется ли при этом традиционное армирование?

По технологии укладки и изготовления бетонных конструкций Ductal® мало отличается от обычного фибробетона. Сегодня для большинства его составов возможны три способа укладки:

1) с применением самоуплотняющейся высокоподвижной смеси;
2) с приготовлением тиксотропной смеси, которую можно наносить на поверхность, расположенную под уклоном до 12 %;
3) нанесение по технологии «набрызг-бетон» на вертикальные поверхности.

Благодаря тому, что все составы Ductal® являются мелкозернистыми и не имеют крупного заполнителя, внешний вид поверхности готовых изделий и их возможные формы безгранично разнообразны.

Существует несколько составов, в которых доля металлической фибры достигает 6 %. В базовых составах, применяемых для изготовления несущих конструкций, доля фибры составляет 2—4 % в зависимости от области применения, что позволяет либо полностью избавиться от традиционного армирования конструкций, либо значительно сократить его.

Во многих странах из СВФ Ductal® изготавливаются балки пролетных строений мостовых конструкций. При этом поперечное армирование балок отсутствует, а продольное армирование выполняется с использованием преднапряженных стальных канатов.

Высокая прочность бетонной матрицы и возможность исключить традиционное армирование позволяют формировать из материалов Ductal® легкие и ажурные конструкции.

Какими свойствами характеризуются материалы Ductal®?

В зависимости от области применения материалы Ductal® могут обладать не только высокой прочностью на сжатие, но и высокими прочностью на растяжение при изгибе, классом стойкости к истиранию или огнестойкости, устойчивостью к абразивному и химическому воздействию.

В качестве примера рассмотрим состав СВФ Ductal® G2FM325STT, который относится к группе Type S и применяется для строительства, ремонта и реконструкции искусственных сооружений. Данный состав имеет прочность на сжатие в возрасте 28 сут, равной 165 МПа; прочность на растяжение при изгибе 50 МПа; модуль Юнга 56 ГПа; абсолютную водонепроницаемость; морозостойкость более 1000 циклов в растворах солей; высокую стойкость к агрессивным средам и химическим воздействиям. Долговечность материала с такими характеристиками может исчисляться сотнями лет. На всех объектах атомной энергетики, построенных с применением данного состава начиная с 1998 года, специалисты LafargeHolcim проводят постоянный мониторинг и испытания кернов, вырезанных из эксплуатируемых конструкций; их результаты подтверждают не только сохранение заданных свойств конструкций, но и улучшение характеристик материала в течение времени.

Благодаря очень высокой плотности упаковки частиц бетонной матрицы материалы СВФ Ductal® обладают одним из самых низких показателей пористости среди всех искусственных минеральных материалов. Открытая пористость по показателю водопоглощения в возрасте 90 сут для составов группы Type S, которые применяются при изготовлении несущих элементов инженерных сооружений, не превышает 3 %.

Материалы Ductal® эстетически привлекательны, в первую очередь за счет качества лицевой поверхности и варьирования геометрической формы готовых изделий. Высокая прочность бетонной матрицы и возможность исключить традиционное армирование позволяют формировать из этих материалов легкие и ажурные конструкции. Помимо этого обеспечены безграничные вариации их цвета путем ввода пигментов в серые и белые сухие смеси.

La Marseillaise_LivreBlanc_5_p8_rvb_300.jpg

a-en-projects-mucem-2.jpg

Пешеходный мост из Ductal® музея MUCEM в Марселе, Франция. Длина моста от одной опоры до другой — 60 м.

Расскажите, пожалуйста, об истории разработки Ductal®.

Первый состав СВФ Ductal® начали разрабатывать в 1994 году во Франции в ответ на запрос атомной промышленности. В 1998 году был реализован первый проект с их использованием на АЭС во Франции. При капитальном ремонте градирни металлические пролетные конструкции были заменены на преднапряженные балки из СВФ Ductal® (состав G2FM200STT), при этом поперечное армирование в балках отсутствовало. Всего было произведено и смонтировано 2400 балок в течение 3 месяцев. Впоследствии данный состав регулярно улучшали и дорабатывали, сегодня он является основным для производства несущих железобетонных конструкций и изделий как в транспортной инфраструктуре, так и в промышленном и гражданском строительстве. Особенно широко применяется для реконструкции и ремонтов искусственных сооружений состав G2FMTX325STT, разработанный около 10 лет назад. Благодаря своим уникальным свойствам он позволяет восстанавливать несущую способность плит проезжей части, одновременно обеспечивая их гидроизоляцию.

Чуть позже, после 2008 года, начались разработка и успешное внедрение архитектурных составов Ductal®, в том числе изготовленных на основе белого цемента, которые получили широкое применение на архитектурных объектах гражданского строительства в разных странах мира.

Для одного из инженерных проектов в научном центре LafargeHolcim в Лионе был разработан специализированный состав СВФ Ductal® с прочностью на сжатие чуть более 500 МПа. Однако из-за узкой специфики его применения он не включен в общий портфель составов, предлагаемых на рынке.

Сегодня научные исследования и разработки СВФ Ductal® продолжаются. Каждые 4—5 лет специалисты LafargeHolcim обновляют составы, улучшая их характеристики и адаптируя к потребностям рынка.

В каких областях применяются эти материалы?

Ductal® позволяет создавать легкие конструкции и уменьшать количество потребляемого материала в сравнении с обычными бетонами. Он может использоваться для изготовления сборных конструкций, при этом легче монтаж и сборка их элементов и меньше потребность в мощном грузоподъемном оборудовании, чем при строительстве традиционными методами. Этот фибробетон наиболее востребован при проектировании и изготовлении конструкций со сложной геометрией и необычных архитектурных форм, а также крупноформатных элементов.

В сфере гражданского строительства Ductal® является превосходным решением для создания конструкций, сочетающих в себе инновационные формы с высокими эксплуатационными свойствами, в том числе мостовых конструкций (гидроизоляции плит настила, элементов сборных плит настила, балок пролетных строений, верхних слоев покрытий, парапетов, плит несъемной опалубки). Он может применяться для заполнения швов и стыков таких конструкций. С его использованием можно ремонтировать и усиливать их опоры (оболочки), а также металлические и железобетонные водопропускные трубы и коллекторы.

a_se_republicbridge_0.jpg

В промышленном строительстве Ductal® применяется для увеличения несущей способности полов и перекрытий, колонн, для ремонта покрытий, ремонта и гидроизоляции резервуаров различного назначения, защиты и ремонта гидросооружений, изготовления опор и башен ветряных мельниц, защитной оболочки реакторного отделения АЭС.

Сочетание высоких физико-механических характеристик и тонкодисперсной структуры материала Ductal® предоставляет архитекторам широкие возможности творчества. Текстурированные или окрашенные изделия из него сохраняют эстетичный внешний вид и высокое качество поверхности. В частности, материал применяется для изготовления интерьерных и фасадных панелей, архитектурных и конструктивных элементов лестниц, элементов кровли и гидроизоляции.

Пример — использование Ductal® при строительстве «Хорошевской гимназии» — московской общеобразовательной школы II и III ступеней обучения. Основной акцент в планировочной структуре ее здания сделан на атриум, образующий многосветное пространство на 1-м— 4-м этажах. Вертикальную связь в этом просторном помещении обеспечивают длинные лестницы, выполненные из Ductal®. Их уникальность заключается в визуальной легкости при длине пролета 12 м. При изготовлении конструкции потребовалось минимальное количество арматуры. Ductal® позволяет изготавливать тонкие ступени и косоуры из бетона с ультравысокими эксплуатационными свойствами, позволяющими отнести его к классу В150. Это дало возможность максимально облегчить конструкцию лестниц и создать инновационное решение для большепролетных безопорных конструкций.

В сфере гражданского строительства Ductal® является превосходным решением для создания конструкций, сочетающих в себе инновационные формы с высокими эксплуатационными свойст

В каких странах выпускаются сухие смеси для производства Ductal®?

Готовые сухие смеси для производства Ductal® выпускаются во Франции, США, Китае, Японии и России.

Инновационный фибробетон Ductal ® , превосходящий по прочности и долговечности большинство строительных материалов, позволяет создавать как тончайшие кружевные узоры перфорированных фасадов, так и бархатистые идеальные поверхности большеформатной облицовки.

mainImg


Другие тексты:
Лара Копылова. Как спасти мир, участвуя в архитектурном конкурсе, 23.12.2019

0 "Ductal ® , – это сверхвысокопрочный фибробетон, или UHPC (Ultra High Performance Concrete), обладающий высокой прочностью как на сжатие, так и на растяжение при изгибе. Это инновационный продукт компании LafargeHolcim – мирового лидера в производстве строительных материалов и предоставлении комплексных решений для строительства. Самое ценное в Ductal ® для архитекторов – сочетание феноменальных конструктивных и декоративных качеств. Финишная отделка этому материалу не требуется: его внешняя красота и так безусловна.

Уникальные качества этого материала оценили многие всемирно известные архитекторы: Ренцо Пьяно, Herzog & de Meuron, Заха Хадид и многие другие. Например, Жан Нувель применил его в фасадных конструкциях марсельского небоскреба “Jean Nouvel Marseillaise Tower”, Френк Гери облицевал белыми панелями из Ductal ® Фонд Louis Vuitton в Париже, а Руди Риччотти создал знаменитые кружевные фасады Музея цивилизаций в Марселе.

zooming

Сверхвысокопрочный фибробетон обладает рядом выдающихся качеств. Этот материал гораздо более долговечный и прочный, чем обычный бетон. Любопытно, что при изобретении Ductal ® в 1990-х его прочность в лабораторных условиях была исключительной и равнялась 500 МПа, ее специально уменьшали. Сейчас она составляет не менее 100 МПа, а для конструкций 150 МПа (для сравнения: у обычного бетона прочность не более 40 МПа). Причина – в плотности упаковки матрицы, которая в Ductal ® очень высокая, тогда как в обычном бетоне присутствуют довольно крупные поры. Благодаря этому изделия из Ductal ® имеют сверхнизкое водопоглощение, высокую прочность и безупречную гладкость поверхности.

По этим параметрам Ductal ® превосходит как обычный бетон, так и стеклофибробетон. При производстве элементов из обычного бетона невозможно обойтись без арматуры периодического профиля. Для элементов же, производимых из Ductal ® , этого не требуется. Роль арматуры выполняет фибра (нержавеющая, полимерная или стекло-пластиковая). Этот факт значительно облегчает производство изделий в заводских условиях. Более того, наличие заводских элементов способствует высокому качеству монтажных и строительных работ. Даже если речь идет о достаточно сложных объектах, как, скажем, перекрытие вокзала TGV в Монпелье или оболочка Стадиона Жана Буэна в Париже.

zooming

В создании перфорированных фасадов сверхвысокопрочному фибробетону (UHPC) нет равных, но материал также активно применяется для изготовления облицовочных панелей. И здесь у него тоже масса преимуществ, в том числе декоративных. Архитекторы любят открытый бетон за то, что это честный и красивый материал, излучающий брутальность и силу. Но, как правило, бетонная поверхность требует тщательной обработки и ухода, чтобы защитить ее от влаги и старения. Крашеный бетон теряет пятьдесят процентов эстетики. В случае с Ductal ® покраска не нужна, это открытый бетон с бархатистой поверхностью, демонстрирующий, так сказать, мягкую силу.

Читайте также: