ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ВЫСОКОПРОЧНОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА

За последние пять лет объёмы монолитного и сборно-монолитного строительства гражданских и жилых зданий превысили 60% и продолжают расти за счёт своей эффективности, прочности и быстроты возведения. Монолитные здания и сооружения на 20% легче аналогичных кирпичных зданий, но тем не менее перед архитекторами и проектировщиками стоит задача облегчения монолитных и сборно-монолитных конструкций и предания большей ажурности. С этой задачей можно справиться только, используя высокопрочные бетоны. Использование высокопрочного керамзитобетона позволяет не только снизить вес собственной конструкции до 30%, но и сохранить высокую прочность. Заметим также, что керамзит в составе такого бетона имеет высокие теплоизоляционные свойства, что позволяет сэкономить на утеплении здания. Выделяют несколько марок по прочности М50-М400 (что соответствует классам В3,5-В30), γ800-1200 по плотности.

В строительстве, высокопрочный керамзитобетон, известен как материал, который позволяет снизить вес конструкции до 30%, что весьма важно для изготовления крупноразмерных изделий, собственный вес которых составляет значительную долю от общей нагрузки, а также экономит расходы на транспортирование, монтаж и себестоимость сооружения. Высокопрочный керамзитобетон широко применяется в гражданском и жилищном, в дорожно-мостовом и гидротехническом строительстве.

Прочность высокопрочного керамзитобетона напрямую связана с его плотностью, а плотность с объёмным весом и пропорциями компонентов, составляющих смесь, это цемент, керамзитовый щебень или гравий и песок. В некоторых случаях, добавляют воздухововлекающие добавки, позволяющие повысить морозостойкость и улучшают удобообрабатываемость керамзитобетона, но особое внимание следует уделить тонкомолотым добавкам в высокопрочный бетон, повышающие его прочность.

Рисунок 1. Применение высокопрочного керамзитобетона

Для получения высокопрочных бетонов необходимо создать особо плотную, прочную, монолитную структуру бетона, этого можно достигнуть при выполнении ряда особенностей:

1. применение высокопрочного цемента и заполнителя;
2. предельно низком В/Ц соотношении;
3. высоким предельно допустимым расходом цемента;
4. применение суперпластификаторов, способствующих получению плотной структуры бетона;
5. особо тщательным перемешиванием и уплотнением бетонной смеси (бетонирование под давлением, вибропрессование, роликовым прокатом);
6. создание более благоприятных условиям твердения бетона (тепловлажностная обработка, в том числе пропаривание).

Чаще всего, в строительстве для повышения прочности используют два основных вида добавок, это модификаторы и пластификаторы (суперпластификаторы). Например, добавки от компании «Полипласт» для высокопрочных бетонов серии «МБ», принцип действия которых заключается в увеличении количества низкоосновных гидросиликатов кальция, данное влияние возрастает путём повышения дозировки кремнезёмистого компонента и содержания в нём диоксида кремния (SiO₂), что  способствуют повышению эксплуатационных свойств материала, позволяет увеличить прочность бетона и бетонных конструкций (от 40 до 80%), обеспечить достаточную водонепроницаемость, морозостойкость и повысить стойкость к образованию коррозии. Кроме того, даёт возможность уменьшить время тепловой обработки, а в некоторых случаях и полностью исключить необходимость этой процедуры, а также позволяет сэкономить 10-25% цемента, повысить его сцепляемость с металлическими конструкциями.

Так, например, был возведён высотный комплекс «Москва-Сити» с использованием высокопрочного бетона из высокоподвижных и самоуплотняющихся бетонных смесей, приготовленных на основе органоминеральных модификаторов типа МБ.

В свою очередь, широкое применение для высокопрочного керамзитобетона нашёл наноцемент, который позволил пересмотреть существующие стандарты на приготовление качественных бетонов с уменьшением расхода портландцемента в 1,5 - 2 раза. Попытки получения качественных бетонов на портландцементе и местном, часто некондиционном нерудном сырье, помимо необходимости перерасхода портландцемента, даже при применении дорогостоящих химических добавок, зачастую не обеспечивают требуемых качеств бетонов при строительстве различных сооружений. Малоклинкерные наноцементы – качественный скачок в технологии бетонов, их применение позволяет эффективно применить местное, некондиционные по существующим стандартам, мелкие и крупные заполнители , радикально ускорить темп твердения бетонов , отказаться от энергозатратной пропарки, получить бетоны класса НРС и изделия на их основе с меньшими затратами труда, повысить технологический уровень всех областей применения бетонов, как монолитных, так и сборных, упростить технологии формирования изделий и конструкций с применением современных достижений без опалубочного формования.

Но при замешивании керамзитобетона возникают следующие трудности:

1. керамзит в силу своей гигроскопичности много впитывает воды, поэтому при замачивании бетонной смеси, керамзит предельно смачивают, также смачивание увеличивает сцепление, адгезию между цементом и крупным и мелким заполнителем;
2. всплытие керамзита, которое ухудшает однородность бетонной смеси.

Для решения этой проблемы необходимо использовать керамзит предельно мелкой фракции (без существенного повышения теплопроводности), а также предельно допустимого снижения В/Ц отношения (без существенного влияния на прочность). Чем гуще раствор, тем меньше всплытие керамзита.

В заключении хотелось бы сказать, что высокопрочный керамзитобетон достаточно эффективный материал для монолитного строительства имеет большую перспективу развития и применение с целью достижения высокой прочности железобетонных строительных конструкций при их малом собственном весе. В дальнейшем, планируется использование добавок, находящихся в нашей лаборатории - типа МБ от "Мастер Бетон" и добавка от BASF,  для подготовки образцов из высокопрочного керамзитобетона с оптимальным составом и структурой для конструкционного и теплоизоляционного блоков с оценкой и прогнозом их напряженно-деформированного состояния.

Список литературы:

1. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. - М.: ФГУП ЦКП, 2014 – 53 с
2. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (СНиП 2.03.01-84). – М.: ЦИТП, 1989. – 192 с
3. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.– М.:Минстрой России, 2012. – 161 с