Высокоэффективный бетон (ВЭБ) производится путем тщательного подбора и пропорционирования составляющих его компонентов, а именно: цемента, песка, гравия, цементирующих материалов, таких как зола-унос, кремнезем, шлак, и химических добавок, например, водоредуцирующих добавок высокого диапазона. Прочность и долговечность высокоэффективного бетона превышает прочность и долговечность обычного бетона.
Поэтому состав высокоэффективного бетона почти такой же, как у обычного цементного бетона. Однако он обладает многими характеристиками, такими как высокая прочность, гладкая поверхность разрушения, низкая проницаемость, прерывистые поры и т.д., которые отличаются от характеристик обычного бетона.
Это объясняется низким соотношением воды и цементного материала, а также наличием цементных материалов и химических добавок. Твердение HPC имеет большое значение, и критический период твердения длится с момента укладки или отделки до 2-3 дней спустя.
Состав высокоэффективного бетона
Состав высокоэффективного бетона обычно состоит из следующих материалов:
1. Цемент
Химические и физические свойства цемента могут помочь в выборе цемента для производства высокоэффективного бетона. Например, цемент с низким содержанием C3A является наиболее желательным типом цемента для производства высокоэффективного бетона, поскольку C3A создает несовместимость цемента с суперпластификатором.
Кроме того, реологию цемента с низким содержанием C3A можно легко контролировать. Тем не менее, определенное количество C3A важно для цемента с точки зрения прочности.
2. Вода
Вода является важнейшим компонентом высокоэффективного бетона, который должен быть совместим с цементом и минеральными/химическими добавками.
3. Мелкий заполнитель
Для производства высокоэффективного бетона желательно использовать крупный мелкий заполнитель по сравнению с мелким песком, так как мелкий песок увеличивает потребность бетона в воде.
4. Крупный заполнитель
Выбор крупного заполнителя имеет решающее значение, поскольку он может контролировать прочность высокоэффективного бетона.
5. Суперпластификатор
Это важный компонент высокоэффективного бетона, который добавляется в бетонную смесь для снижения соотношения воды и цемента.
6. Цементирующие материалы
Цементирующий компонент высокой или любой комбинации цементирующих материалов, таких как шлак, летучая зола, кремнеземистый дым.
6.1 Кремнеземистый дым
Кремнеземистый дым является побочным продуктом производства кремния и кремниевых сплавов. Кремнеземистый дым выпускается в различных формах, из которых наиболее часто используемой в настоящее время является плотная форма. В развитых странах он уже доступен в готовом виде в смеси с цементом.
Без кремнеземистого наполнителя можно изготовить высокопрочный бетон с прочностью на сжатие до 98 МПа. Однако при прочности выше этого уровня кремнеземистый наполнитель становится необходимым. С кремнеземистым наполнителем легче изготовить высокопрочный бетон для прочности в диапазоне 63-98 МПа.
6.2 Зола-унос
Зола-унос широко используется в бетоне в течение многих лет. К сожалению, летучая зола гораздо более изменчива, чем кремнеземистый дым, как по своим физическим, так и по химическим характеристикам. Большинство летучей золы обеспечивает прочность не более 70 МПа.
Поэтому для получения более высокой прочности необходимо использовать кремнеземистую золу в сочетании с летучей золой. Для высокопрочного бетона летучая зола используется в дозировке около 15 % от содержания цемента.
6.3 Молотый гранулированный доменный шлак (GGBFS)
Шлаки подходят для использования в высокопрочном бетоне при дозировке в пределах 15-30 %. Однако для получения очень высокой прочности, более 98 МПа, необходимо использовать шлак в сочетании с кремнеземистым дымом.
6.4 Другие
Иногда кварцевая мука и фибра также являются компонентами для HPC, обладающих сверхпрочностью и сверхпластичностью, соответственно.
Состав высокоэффективного бетона
Особенности высокоэффективного бетона
- Прочность на сжатие > 80 МПа, даже до 800 МПа
- Высокоэффективный бетон довольно хрупкий, но введение волокон может улучшить пластичность.
- Высокая прочность
- Соотношение воды и вяжущего (0,25-0,35), поэтому очень мало свободной воды
- Уменьшенная флокуляция цементных зерен
- Широкий диапазон размеров зерен
- Плотная цементная паста
- Низкая кровоточивость и пластическая усадка
- Меньшая капиллярная пористость достигается за счет использования малого количества воды в цементных материалах, которые создают плотную микроструктуру, следовательно, миграция агрессивных элементов будет затруднена. Следовательно, значительно повышается долговечность.
- Непрерывные поры
- Более прочная переходная зона на границе раздела между цементной пастой и заполнителем
- Низкое содержание свободной извести
- Эндогенная усадка
- Мощная фиксация агрегатов
- Малое количество микротрещин
- Гладкая поверхность разрушения
- Низкая теплота гидратации
Гидратация обычного бетона в сравнении с высокоэффективным бетоном
- Выбор суперпластификаторов для высокоэффективного бетона.
- Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
- Летучая зола – свойства, виды, механизм и применение.
- Свойства затвердевшего бетона с доменным шлаком (GGBFS).
- Влияние золы-уноса на долговечность бетона.
- Влияние летучей золы на свойства затвердевшего бетона.
- Летучая зола для строительства бетонных покрытий.