Одним из ключевых различий между самоуплотняющимся бетоном (СУБ) и нормальным цементным бетоном (НЦБ) является свойство текучести СУБ по весу. Большинство различий, которые демонстрирует СУЦ, обусловлены именно этим отличием текучести от обычного бетона.
Ниже в разделе описаны различия между SCC и обычным бетоном с точки зрения различных свойств в свежем состоянии, состава смеси и долговременных свойств.
Разница между SCC и обычным цементным бетоном
Основные различия между самоуплотняющимся бетоном и обычным бетоном приведены в таблице ниже.
Таблица.1: Разница между самоуплотняющимся бетоном и нормальным цементным бетоном
Sl.No
Самоуплотняющийся бетон
Нормальный цементный бетон
1
Бетон обладает высокой текучестью, чтобы подвергаться уплотнению под действием собственного веса
Бетон уплотняется внешними средствами вибрации
2
Высокая обрабатываемость
Менее обрабатываемая смесь
3
Работоспособность достигается за счет суперпластификаторов и модификаторов вязкости
Работоспособность повышается за счет увеличения содержания влаги
4
Добавление суперпластификатора увеличивает связь между заполнителем и цементной матрицей
Цементно-заполнительная матрица слабая
5
Низкое содержание воды
Высокое содержание воды
6
Содержание мелких частиц – цемента и мелкого заполнителя высокое
Содержание мелких фракций меньше по сравнению с SCC
7
Более низкое содержание воды уменьшает кровотечение
Кровотечение высокое
8
Повышенное содержание мелких фракций дает однородную смесь с меньшими проблемами сегрегации
Сегрегация выше
9
Низкая вязкость из-за высокого содержания мелких частиц
Высокая вязкость
10
Конструкции SCC дают хорошую эстетическую отделку
Эстетическая отделка неудовлетворительная
11
Хороший выбор для работ с толстым армированием
Обычный бетон ограничен в зонах с большой толщиной арматуры из-за внешних трудностей уплотнения.
Свойства свежего состояния SCC и нормального цементного бетона
Следующие свойства в свежем состоянии используются для выявления различий между SCC и NCC.
1. Реологические свойства
Лучшие свойства, отраженные в SCC, обусловлены его лучшей реологией. Внутренняя микроструктура не имеет трещин и обладает высокой прочностью по сравнению с обычным бетоном. Более подробно реология объясняется свойствами обрабатываемости.
SCC обладает более высокой обрабатываемостью по сравнению с NCC. Это свойство, которое позволяет SCC осуществлять самоуплотнение. Работоспособность в СКЦ повышается при добавлении суперпластификаторов.
Суперпластификаторы помогают увеличить свойство текучести. Текучесть в SCC не возникает под воздействием влаги, в отличие от NCC. Здесь химические реакции, происходящие на микроуровне СКК, приводят к увеличению текучести.
На рисунке 1 ниже показаны реологические свойства NCC и SCC. Изменения показаны с точки зрения пластической вязкости и предела текучести. При добавлении суперпластификаторов в меньших объемах предел текучести снижается. Это позволяет получить текучий бетон без проблем с сегрегацией.
Реологические свойства NCC и SCC (Newman & Choo, 2003; Wallevik, 2003:23)
Большее количество суперпластификаторов приводит к высокой пластической вязкости и снижению предела текучести. Это создает текучий бетон с проблемами сегрегации.
2. Сегрегация
В самоуплотняющемся бетоне используются модифицирующие вязкость агенты (VMA), которые создают проблемы при использовании в обычном бетоне. VMA – это псевдополимеры, которые помогают уменьшить сегрегацию заполнителей по сравнению с NCC.
За исключением агента VMA, вязкость SCC высока, поскольку он имеет низкое соотношение воды и порошка по сравнению с NCC. Эта характеристика SCC будет препятствовать сегрегации.
3. Кровотечение
Проблемы кровотечения, наблюдаемые в СКЦ, меньше по сравнению с обычным бетоном. Это преимущество СКЦ обусловлено более низким содержанием воды и большим количеством мелких фракций. Высокое содержание вяжущего, т.е. цемента, заменителей цемента и песка, является причиной высокого содержания мелких частиц. Хорошо спроектированная смесь SCC может быть правильно обработана без проблем сегрегации и кровотечения.
4. Развитие прочности
Развитие прочности аналогично развитию прочности обычного бетона (согласно Европейским рекомендациям). Согласно рекомендациям, испытание на зрелость является хорошим способом контроля развития прочности в SCC.
5. Пластическое оседание
Пластическая осадка образуется в бетоне над арматурой в конструкциях NCC. Использование модифицирующего вязкость агента и повышенное содержание порошка в SCC помогает снизить риск появления трещин пластического оседания.
Повышение текучести и пластического оседания в SCC предотвращает возникновение пластического оседания, которое часто встречается в NCC. Трещины в конечном итоге заполняются за счет увеличения текучести.
6. Пластическая усадка
Поскольку в СКЦ по сравнению с обычным бетоном меньше проблем с кровотечением, испарение влаги контролируется. Следовательно, обеспечивается надлежащее твердение SCC, что позволяет избежать пластической усадки и появления трещин.
7. Ползучесть
Содержание цемента в SCC велико, что приводит к высокой ползучести по сравнению с обычным бетоном.
Состав смеси SCC и обычного бетона
Одним из основных различий в используемых материалах является включение суперпластификатора в смесь SCC, который игнорируется при проектировании обычного бетона. Бетон SCC может быть разработан из легкодоступных материалов. Все остальные материалы, используемые в SCC, аналогичны материалам, используемым в обычном бетоне, но разница заключается в пропорции добавления. На рисунке 3 ниже показано изменение состава материалов в самоуплотняющемся бетоне и бетоне с нормальным цементом.
Состав смеси SCC в сравнении с NCC; изображение любезно предоставлено: Okamura & Ouchi, 2003
На рисунке выше W = вода, C = цемент, G = гравий, S = песок, P = порошок (заменители цемента, такие как летучая зола, GGBS, кремнезем и т.д.). Видно, что содержание заполнителя в смеси SCC уменьшено для того, чтобы увеличить долю вяжущего в смеси. Следовательно, полученная смесь богата содержанием мелких фракций. Как правило, увеличение содержания мелких частиц подразумевает увеличение площади поверхности, что увеличивает потребность во влаге. Но в смеси SCC эта потребность удовлетворяется за счет добавления суперпластификатора.
Долгосрочные свойства SCC и обычного бетона
Долгосрочные свойства будут определять долговечность бетонной конструкции. На основании исследований, проведенных на SCC и NC в затвердевшем состоянии, были получены следующие результаты:
Читать далее: Самоуплотняющийся бетон – материалы, свойства и испытания
Читайте далее:- Выбор суперпластификаторов для высокоэффективного бетона.
- Факторы, влияющие на реологические свойства свежего бетона.
- Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
- Виды усадки бетона и ее предотвращение.
- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- Вязкость битумных материалов – измерения и факторы.
- Теория линии текучести для проектирования перекрытий – допущения, методы анализа.