Высокопрочный песчаный бетон

Высокопрочный песчаный бетон

доц. , к.т.н. Морозов Н.М.

ген. директор, ООО «КамгэсРБЗ» Мугинов Х.Г.

Научный руководитель : проф., д.т.н. Хозин В.Г.

Казанский государственный архитектурно-строительный университетКафедра технологии строительных материалов изделий и конструкций

КГАСУКГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Maintower, Frankfurt (R = 80-100 МПа)

Commerzbank Tower, Frankfurt (R = 80 МПа)

Виадук Мийо, Франция(R = 80 МПа)

Бурдж-Хали0 фа, ОАЭ(R = 60-90 МПа)

Тайбэй 101, Тайвань(R = 70 МПа)

В мировой практике в основном востребован бетон классов С40-С60.

High Performance Concrete (HPC) – бетон с высокими эксплуатационными и технологическими свойствами.

Применение высокопрочных бетонов предлагает следующие преимущества:

- сокращение расхода бетона и арматуры и, соответственно, транспортировочной и монтажной массы; - более высокая начальная прочность, ранняя распалубка и предварительное обжатие, что обеспечивает возможность более ранней эксплуатации элемента; - уменьшение строительной толщины или увеличение несущей способности кон-струкций, работающих на изгиб; - более высокая плотность, водо- и газонепроницаемость за счет низкого содержа-ния капиллярных пор; - более высокая износостойкость; - повышенная коррозионная защита арматуры за счет медленного распространения карбонизации; - повышенная стойкость к химически активным веществам; - создание более «изящных» контуров при увеличении длины пролетов конструкций, работающих на изгиб (большепролетные мосты); - уменьшение габаритов опалубки для колонн, балок и стеновых элементов.




Улучшение зернового состава заполнителейУлучшение зернового состава заполнителей

№, сос-тава

Содержание фракций, %

Плотность, кг/м3 Пустотность, % Модуль круп-ности,

Мк

Удельная поверх-ность по формуле

Ладинского, см2/г

5 - 1,25

1,25 – 0,315

0,315 - 0,14

насып-ная

виброуплотнение

насып-ная

виброуплотнение

1 Песок Камского местор.

36 44 20

1605 1775 39,4 33 2,75 23,1

2 100 - - 1555 1657 41,5 37,5 4,8 4,83 - 100 - 1482 1650 44,1 37,7 2,13 24,64 - - 100 1430 1610 46 39,2 1 52,85 80 20 - 1630 1785 38,5 32,6 4,07 8,726 70 20 10 1660 1830 37,3 30,9 3,72 13,537 60 40 - 1650 1820 37,7 31,3 3,69 12,78 60 30 10 1662 1835 37,3 30,8 3,4 15,519 60 20 20 1680 1860 36,6 29,8 3,35 18,3310 60 10 30 1700 1870 35,8 29,4 3,17 21,1511 60 - 40 1685 1860 36,4 29,8 3,14 23,9712 50 30 20 1660 1842 37,3 30,5 3,13 20,3213 40 40 20 1642 1820 38 31,3 2,88 22,314 40 20 40 1647 1830 37,8 30,9 2,65 27,94

Свойства фракционированных песков



Использование минеральных наполнителейИспользование минеральных наполнителей

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 5 10 15 20 25 30

Время, сут

Ко

л-в

о С

аО п

огл

. 1 г

до

б.,

мг

Песок (100) Песок (600) МК-85 Перлит СФШ

Активность минеральных добавок по отношении к СаОМикрофотографии скола цементного камня: а) без наполн.; б) с наполнителем


а)

б)


№ п/п Ц:ПВид

песка

Расход материалов на песчаного бетона, кг

Класс бетона

на сжатие

Класс бетона

при изгибе

Марка по

морозо-стойкос

ти

це-мент

песок вода наполнитель + С-3

1 1:2,5

обыч-ный

630 1575 157,5 -В55 Вtb5,2 F300

2 фракц. 630 1575 138,6 68,04 В65 Вtb7,2 F400

31:3

обыч-ный

530 1590 159 -В45 Вtb4,8 F200

4 фракц. 530 1590 148,4 57,24 В60 Вtb6,8 F400

51:4

обыч-ный

430 1720 129 -В30 Вtb3,6 F200

6 фракц. 430 1720 124,7 46,44 В45 Вtb5,2 F300

71:5

обыч-ный

350 1750 122,5 -В22,5 Вtb2,8 F100

8 фракц. 350 1750 115,5 37,8 В30 Вtb4,0 F200

Комплексное использование мер по повышению прочности Комплексное использование мер по повышению прочности

Состав и свойства песчаных бетонов из жестких смесей


Свойства песчаных бетонов из подвижных смесейСвойства песчаных бетонов из подвижных смесей

№ Расход материалов, кг/м3 Рас-плыв

конуса, мм

Воздухововле-чение,

%

Плот-ность смеси, кг/м

Проч-ность

бетона МПа

це-мент

песок добавка вода

1 500 1500 - 232 240 4,2 2320 52,22 500 1500 Melflux

3,75167 245 3,6 2380 94,1

3 600 1450 Melflux4,5

153 250 3,9 2410 113,6

4 600 1450 С-34,5

191 240 4,7 2350 89,3

5 600 1450 С-36

181 235 6,1 2320 92,0


№ п/п

Расход материалов, кг

В/Ц

Прочность песчаного бетона на сжатие, МПа

(изгиб/сжатие) в возрастецемент песок МК вода добавка

1 суток 28 суток

1 550 1550 55 191 С-3,4,5 0,35 6,5 / 42,9 9,0 / 91,3

2 550 1550 55 172 Меlflux,2,75 0,32 6,1 / 45,6 10,1/ 111,8

3 500 1600 50 161 Меlflux,2,75 0,32 5,8 / 40,8 9,2 / 96,7

Высокопрочные песчаные бетоныВысокопрочные песчаные бетоны


Обычная технология изготовления бетонаОбычная технология изготовления бетона

Крупный заполнитель

Песок

Цемент

Хим добавки

Вода

Смешение

Приготовление

Дозирование






Технология изготовления высокопрочного песчаного бетонаТехнология изготовления высокопрочного песчаного бетона

Песок

Цемент

Наполнители

Хим добавки

Вода

Смешение

Приготовление






Фракционирование

Технология высокопрочного песчаного бетона на ЦНВТехнология высокопрочного песчаного бетона на ЦНВ

ЦНВ

Вода

Смешение





Песок Фракционирование

Преимущества:- сокращение технологических переделов- точное дозирование наполнителей и химических добавок- постоянство состава

Сравнение свойств высокопрочного песчаного бетона с аналогамиСравнение свойств высокопрочного песчаного бетона с аналогами

Состав бетона Обычный бетон

Состав НИИЖБ

ВПБ на ЦНВ

Песчаный бетон на ЦНВ

Цемент ПЦ 500Д0 кг/м3 350 400 - -

ЦНВ100 кг/м3 - - 400 450

Песок Мк=2,6 кг/м3 720 700 700 1650

Щебень, 5-20 мм кг/м3 1150 1100 1100 -

Микрокремнезем кг/м3 - 60 - -

Пластификатор кг/м3 1,75 3 - -

Вода л/м3 214 204 140 185

Подвижность (ОК) см 16 16 18 16

Прочность: - 7 суток - 28 суток

МПа 14,045,2

74,4104,5

77,0102,1

68,095,0

Водонепроницаемость W6 W12 W14 W12


Экономическая эффективность высокопрочного песчаного бетона

Преимущество конструкций с использованием ВПБ

Преимущество конструкций с использованием ВПБ

Обычный бетон

ВПБ с уменьшением

размеров конструкции

ВПБ с уменьшением армирования конструкции

Сравнительная стоимость бетона

Сравнительная стоимость бетона

Класс по прочности

Стоимость м3, %

Стоимость каждого МПа прочности, %

В25 85 120

В45 100 100

В65 120 85

В85 145 78


В настоящее время ведется работа, совместно с ОАО «Камгэсэнергострой», по внедрению высокопрочного песчаного бетона. Выполнен перерасчет несущей системы 13-ти этажного жилого дома 9-27 с целью определения экономической эффективности замены класса бетона В30 и В40 соответственно на В60 и В70 в колоннах и ригелях.

Проектное решениеПо результатам расчета

сечение 300х300 сечение 400х400

Бетон класса

Расход бетона

на каркас,

м3

Расход стали

на каркас,

кг



на каркас,

м3


на каркас,

кг



на каркас,

м3


на каркас,

кг

ИТОГО: В40 25.76

67955В70 14.54

60522В70 25.76

34997В30 220.2 В60 124.5 В60 220.2

Умень-шение по

сравнению с проект-

ным решением,

кг

- - - В70 11.22

7432

В70 0

32958

- - - В60 95.79 В60 0

Итоговые расчетные данные по проекту 13-ти этажного жилого домаИтоговые расчетные данные по проекту 13-ти этажного жилого дома


Вид решения Класс бетона

Расход бетона на каркас, м3

Расход стали на каркас, т

Цена 1 м3 бетона, тыс. руб.

Цена 1 т арматуры, тыс. руб.

Расчетная стоимость каркаса по материалам, тыс. руб

Сниже-ние стои-мости каркаса, тыс. руб

Проектное решение

В40В30

25,76220,2 67,955

4,3863,995

28 2895,48 -

Расчетное решение с сечением 300х300

В70В60

14,54124,5

60,522 5,65,1

28 2411 484,48

Расчетное решение с сечением 400х400

В70В60

25,76220,2

34,997 5,65,1

28 2247,2 648,28

Ориентировочный расчет стоимости каркаса по материаламОриентировочный расчет стоимости каркаса по материалам

Переход на высокопрочный песчаный бетон при строительстве железобетонного каркаса здания, в случае уменьшения размера сечения колонн до 300х300 мм, позволяет уменьшить стоимость каркаса на 17%. Если сечение колонн здания оставить прежним (400х400 мм), то снижение стоимости (снижается расход арматуры) железобетонного каркаса составило 22%.


Преимущества цементобетонных покрытий дорог из высокопрочного песчаного бетона Преимущества цементобетонных покрытий дорог из высокопрочного песчаного бетона


Защита интеллектуальной собственности

Поданы заявки на патент «Мелкозернистый бетон» № 2011137887 и №2011137889


1) Разработка проекта модернизации предприятия с целью осуществления фракционирования песка и подачи наполнителей на БСУ для получения высокопрочного песчаного бетона.

2) Разработка стандарта предприятия или региональных нормативов для расчета и изготовления конструкций из высокопрочного бетона, а также технологического регламента изготовления высокопрочного песчаного бетона.

3) Заказ и монтаж необходимого для модернизации оборудования

4) Выпуск опытной партии высокопрочного бетона и исследование его характеристик

5) Сертификация высокопрочного бетона

Этапы реализации проектаЭтапы реализации проекта


Меры минимизации рисковМеры минимизации рисков

- Менталитет строительных организаций, привыкших к обычному бетону;- Недостаточная нормативно-техническая база на ВПБ.

Возможные рискиВозможные риски

- проведение семинаров с освещением зарубежного опыта; - организации курсов повышения квалификации для технологов и начальников лабораторий ;- сертификация продукции;- разработка региональных технических рекомендаций на производство ВПБ.


Documents

Высокопрочный песчаный бетон