Технология бетонирования: Бетонирование конструкций — технологии строительства коттеджей от «Миллениум»

Содержание

Бетонирование конструкций — технологии строительства коттеджей от «Миллениум»

Бетонирование конструкций – непростой, и весьма трудоемкий процесс, требующий высокой точности выполнения на каждом этапе работы. Именно от грамотного выполнения технологии бетонирования зависит конечный результат – прочность конструкции, и ее долговечность.

Технология бетонирования включает в себя следующие этапы:

Подготовительная работа с опалубкой.

Опалубка – это конструкция требуемой формы, в которую, собственно, и заливают бетон. Опалубки бывают двух видов – многоразовые и одноразовые. Многоразовые опалубки выполняются из очень прочных материалов, таких, например, как сталь или влагостойкая ламинированная фанера. Такую опалубку перед заливкой бетона необходимо обработать изнутри специальной эмульсией или смазкой – это делается для того, чтобы она легко отделялась от бетона, набравшего предусмотренную проектом прочность.

Многоразовая опалубка – очень надежная и долговечная конструкция (она выдерживает до 100 рабочих циклов!), но в то же время достаточно дорогая. Используют ее, как правило, организации, занимающиеся строительными работами.

В частном строительстве обычно используется более экономичный вариант – одноразовая опалубка. Она представляет собой несложную конструкцию из досок или фанеры, сколоченных в щиты. Нередко такую опалубку делают прямо на стройке – «на скорую руку». Однако следует помнить, что если  конструкция не будет достаточно прочной, при заливке может произойти разрыв опалубки. А это – потеря не только бетона, но и рабочего времени (ведь все придется вычистить, убрать, и начать сначала).

Чтобы избежать впитывания из бетона влаги, одноразовую опалубку нужно обтянуть изнутри пленкой (можно также использовать рубероид), причем сделать это очень аккуратно, не допуская появления даже небольших складок или заломов.

Прежде чем приступать к заливке бетона, необходимо убедиться, что внутренняя поверхность опалубки достаточно чистая и сухая.

Заливка (или укладка) бетона.

Существует несколько методов подачи бетона в опалубку. Выбор метода зависит от того, о какой именно части постройки идет речь.

Фундамент

В процессе бетонирования фундамента проще всего подавать бетонную смесь в опалубку прямо из лотка миксера.

Если к опалубке невозможно подъехать достаточно близко, имеет смысл построить деревянный желоб – своего рода тоннель, по которому бетонная смесь будет попадать из лотка миксера в опалубку. Его изготавливают прямо на месте (можно использовать любые доски). Для удобства разгрузки, лучше всего сделать желоб с уклоном в сторону опалубки. Скорее всего, потребуется помощь рабочих – они должны будут лопатами помогать продвижению бетона по желобу.

Плиты перекрытий, колонны, стены

Для заливки бетона при работе над стенами, монолитными плитами перекрытий или колоннами, часто используют, так называемый, колокол для бетонных работ. Такой колокол – это чаша, изготовленная из листовой стали, в нижней части которой имеется сливное отверстие. Тут потребуется подъемный кран – наполненный бетоном колокол поднимают на нужное место, а затем открывают отверстие для слива. В результате, бетонная смесь вытекает на место, предназначенное для разгрузки.

Самый быстрый и удобный, но в то же время, самый дорогой способ заливки бетонной смеси – это автобетононасос. Его можно применять во всех случаях – при бетонировании фундамента, стен, или любой другой части постройки. Однако при использовании автобетононасоса необходимо заранее приобретать специальный, рассчитанный на него бетон.

Процесс уплотнения бетона.

После заливки бетона в опалубку, необходимо его уплотнить – максимально, насколько это возможно. Это делается для того, чтобы удалить из бетонной смеси пузырьки воздуха и излишнюю влагу. Для этой цели используется строительный вибратор – специальное устройство, предназначенное для уплотнения и эффективного распределения частиц бетонной массы.

Вибраторы бывают портативные, глубинные и высокочастотные (профессиональные). На небольших, частных стройках обычно применяется глубинный вибратор. Для наилучшего уплотнения конструкции, такой вибратор необходимо погружать в бетонную массу через каждые 70-90 см.

При бетонировании вертикальных конструкций (например, стен или колонн), бетонную массу наносят послойно – и каждый из этих слоев необходимо обработать строительным вибратором.

Иногда, при отсутствии нужного оборудования, строители пытаются повысить плотность бетона, взбивая его отрезками арматуры. В этом нет смысла – если от подобных действий и будет эффект, то весьма незначительный. Лучше, все-таки, воспользоваться строительным вибратором. Процесс будет быстрее и проще, а результат – намного качественнее.

Выравнивание бетонируемой поверхности.

Следует продумать заранее – каким именно образом будет осуществляться контроль верхнего уровня бетонного массива. Тут имеет решающее значение вид конструкции. Бетонируя плоскую горизонтальную поверхность – например, фундамент или плиту перекрытия, сверяются с заранее установленными в одной плоскости маячками (это могут быть специальные пластиковые маячки, или просто обрезки арматуры).

Если же поверхность, нуждающаяся в выравнивании, невелика (стены, колонны и тому подобное) – опалубка сразу монтируется с учетом необходимой высоты бетонного массива. Если же по каким-то причинам стенки опалубки выше – можно отметить нужный уровень по внутренней ее части (удобнее всего сделать это, натянув бечевку или прочный шнур).

Уход за бетонированной конструкцией.

После того, как процессы заливки, уплотнения и выравнивания завершены, бетонный массив начинает застывать и набирать прочность. Чтобы бетонная конструкция стала действительно монолитной, необходимо соблюдать следующие правила:

Плотно накрыть бетон водонепроницаемым материалом.

Для этого подойдет брезент или обычная полиэтиленовая пленка. Покрытие нужно для того, чтобы защитить только что уложенный бетон от осадков – дождя или снега, и одновременно не допустить испарения влаги из самого бетона. Если температура воздуха не ниже +5С, и не выше +26С, такой защиты будет вполне достаточно.

Регулярно увлажнять бетон в жару.

Если отметка градусника показывает температуру выше +26С, существует реальная опасность высыхания бетона, даже защищенного пленкой. Если из бетонного массива испаряется так необходимая ему влага, на поверхности появляются трещины. В будущем это самым негативным образом скажется на прочности конструкции. Чтобы избежать высыхания, в жаркие дни бетон нужно поливать водой каждые два часа в течение дня, и один раз ночью (после чего снова накрыть пленкой). Увлажнение необходимо производить всю первую неделю после заливки.

Беречь бетон от мороза.

Температура ниже нуля действует на свежезалитый бетон самым губительным образом – он плохо схватывается, покрывается трещинами, и в результате теряет марочную прочность. Поэтому для зимнего времени предусмотрена особая технология бетонирования – бетонный массив подогревается при помощи электродов или тепловой пушки (в последнем случае вокруг опалубки с бетоном натягивают тент). Так же в бетон добовляются специальные присадки. Дополнительно конструкцию защищают теплоизолированным укрытием.

Технология бетонирования фундаментов зданий и сооружений

Процесс бетонирования строительных конструкций начинается с непосредственного приема бетонной смеси на объекте и заканчивается лишь в тот момент, когда залитый бетон набирает свою проектную прочность. Именно поэтому технология бетонирования включает в себя целый ряд мероприятий, обладающих сроком жизни, контрольными точками и результатом. Познакомимся вкратце с каждым из них.

Подготовка к заливке бетоном опалубки

Профессионалы в строительных работах, напрямую связанных с применением бетона, используют в процессе бетонирования многоразовые прочные опалубки из металла, фанеры и т.п. Для более легкого отделения формы опалубки от застывшего бетона ее ещё до процесса заливки покрывают специальными эмульсиями или смазками. Отработанное масло для этих целей применять не принято: это не экологично, а остатки масла и соединения с ним создают трудности при дальнейшей работает с бетонной поверхностью.

В частном строительстве, где опалубку принято делать из деревянных досок, смазывание не практикуется. Такую опалубку могут закрывать изнутри рубероидом или пленкой. При этом пленка укладывается таким образом, чтобы полностью исключить загибание краев после укладки. Для этого ее закрепляют при помощи монтажных скоб через небольшие промежутки. Важно предусмотреть недопущение выгрузки товарного бетона непосредственно в снег или дождь, когда внутри опалубки может стоять вода.

Укладка бетона

Бетонирование фундаментов:

  1. Непосредственная подача бетона из лотка миксера в подготовленную опалубку. Применяется тогда, если у миксера есть беспрепятственная возможность подъезда ко всей длине лотка для непосредственной выгрузки;
  2. Подача по специальному желобу, когда подъезд миксера по всей длине опалубка невозможен. Как правило, применяют деревянный желоб, а проталкивание бетона выполняют уже при помощи рабочих с лопатами.

 Бетонирование колонн, стен, монолитных плит и перекрытий:

  1. При помощи автобетононасоса. В таком недешевом случае используется специальный заказной бетон, содержащий добавки, позволяющие увеличивать текучесть без потери прочностных свойств;
  2. Использование специальной чаши с открывающим отверстием снизу – колокола. Его сначала наполняют бетоном, а затем поднимают краном на площадку или место выгрузки, открывая затем сливное отверстие. Вытекающий бетон разравнивают. При этом такой способ обходится дешевле вызова автобетононасоса.

После выгрузки бетона его уплотняют при помощи вибратора (послойно). Иногда применяют уплотнение при помощи штыкования арматурой.

Выравнивание бетонного массива

Уровень бетона нужно начинать контролировать уже на этапе монтажа основания опалубки. Технология целиком и полностью зависит от конструкции. При небольшой площади основания (ленточный фундамент, колонны, стены) оптимальным вариантом станет выравнивание опалубки по нужному уровню. Если же монтаж опалубки идет без выравнивания, то отметка уровня делается внутри нее при помощи шнура или толстой нити. Рисовать опалубку бессмысленно – в результате заливки бетона она наверняка станет невидима.

Последние действия

После заливки, уплотнения и выравнивания бетона самое время позаботится об условиях его доведения до нужных кондиций, т.е. до процесса полного созревания. Важно не допускать высыхания и вымораживания бетона. В жаркую пору необходимо регулярно увлажнять бетон, даже в случаях, когда он накрыт пленкой. И так – в течение недели, после чего опалубку можно демонтировать (если бетонируемая поверхность не является перекрытием). После распалубки конструкцию можно разгружать.

Технологии бетонирования в частном строительстве. Часть 1.

В статье рассказано о технологии бетонных работ, дана классификация бетонов для частного строительства и указаны важные аспекты производства бетонирования конструкций частного дома.

Почему так важно соблюдать технологию бетонных работ?

Бетонные работы очень трудоемкий и сложный процесс. В частном строительстве он может занимать от 10% до 50% стоимости всех строительных работ, к ним можно отнести бетонирование фундаментов, стен, перекрытий, ростверков, монолитных участков, перемычек и т. д. Не соблюдение строгих, но не сложных правил может привести к значительным дефектам бетонных конструкций:

  • уменьшение марки бетона по сравнению с проектной;
  • крошение бетона;
  • недопустимые прогибы и крены конструкций;
  • расслоение бетонной смеси;
  • появление пор (дыр) в теле бетонной конструкции — образование концентраторов напряжений;
  • сколы, отколы кусков бетона;
  • уменьшение защитного слоя бетона.

К примеру, кажется, что если не вибрировать бетон ничего страшного не будет, зато какая экономия времени и денег! А вот и нет, такая операция является неотъемлемой частью технологического процесса и пренебрежение ею может привести к непригодности фундамента и непредвиденным деформациям. Неверный уход при твердении бетона может привести к появлению низкокачественной и непригодной конструкции, даже если изначально вы брали качественный бетон высокого класса. Таким образом, стоит понять, что бетонные строительные работы должны выполняться стого по технологии и каждый пункт описанный ниже является обязательным к исполнению.

Классификация и виды бетона.

Бетон получают смешиванием вяжущего вещества (обычно цемент), мелкого (песок) и крупного (щебень или гравий) заполнителя, воды и в случае необходимости специальных добавок. Плотность бетона в затвердевшем состоянии колеблется от 2200 кг/куб.м до 2500 кг/куб.м. При выборе вида, марки, класса бетона для конструкций инженер руководствуется расчетами, нормами и рекомендациями. Полный цикл набора прочности бетоном составляет 28 дней, при нормальных условиях — температура до 20 градусов и влажность не менее 80-90%. Для того чтобы понять эти обозначения рассмотрим основные характеристики бетонных смесей:

  • Тяжелый (обычный) или легкий бетон. Основное отличие таких бетонов в заполнителе. В состав тяжелого бетона входит крупный заполнитель — гравий или галька. В состав легкого бетона (виды: газобетон, перлитобетон, пенобетон) доменный шлак (шлакобетон) заполнителем выступает относительно легкие материалы — керамзит, перлит, вспененный порошок. Тяжелые бетоны применимы для конструктивных элементов (фундаменты, балки, перекрытия), легкие применяются для конструктивных и теплоизолирующих элементов (стеновые блоки, облегченные перекрытия).
  • Виды фракций (размеров) крупного заполнителя. Крупнозернистый бетон – с заполнителем больше 10 мм, мелкозернистый бетон в котором используют заполнитель меньше 10 мм.
  • Прочность бетона — прочность затвердевшего бетона на сжатие. В зависимости от прочности бетона его разделяют на классы и марки: В3,5; В5; В7,5; В12; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60. В частном строительстве наиболее применимы бетоны классов В3,5 и В7,5 (для неармированных конструкций, подливок, подбетонок, ступеней) и В15, В20 для устройства всех армированных конструкций.

Соотношение класса и марки бетона

  • Плотность бетона — отношение массы бетона к его объему. Наиболее встречаемые в частном строительстве это тяжелые бетоны (1,8-2,5 т/м3) и легкие (0,6-1,8 т/м3).
  • Морозостойкость бетона — это способность бетона выдерживать попеременные циклы «замораживания-оттаивания», другими словами это на сколько незащищенный бетон способен сохранять свою прочность под действием переменных температур. Марки бетона по морозостойкости: F25; F35; F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500, в частном строительстве применяют марки по морозостойкости от F35 до F150.
  • Водонепроницаемость бетона — сопративляемость бетона просачиванию воды под давлением. Различают марки бетона по водонепроницаемости: W2, W4, W6, W8, W10, W12. В частном строительстве такая характеристика бетона может встретится при строительстве бассейнов или фундаментов в условиях высокого уровня грунтовых вод, наиболее применяемые марки W2-W6.
  • Жесткая или подвижная бетонная смесь. Подвижную смесь относительно легко перемешивать. Она плавно принимают форму опалубки под воздействием силы тяготения Земли. Жесткую смесь необходимо укладывать, прикладывая при этом силу.

Требования к подвижности бетона разных видов конструкций:

  • густоармированные конструкции, ригели, плиты, колонны 5-9 см;
  • стены, стены подвала 1-4 см;
  • бетонные набивные сваи 4-5 см;
  • для неармированных и малоармированных фундаментов 1-3 см;
  • для массивных армированных фундаментов и плит 3-6 см.

Эта характеристика имеет выражение в так называемой «осадке конуса» , подсчитывается в сантиметрах. Общее время испытания с начала заполнения конуса бетонной смесью в установленном приборе при первом определении и до окончания определения жесткости при втором определении не должно превышать 15 минут. Чем больше осадка конуса (от 0 см до 20 см) тем более подвижная смесь.

Подвижность бетона

Часто частные застройщики прибегают к изготовлению бетона прямо на строительной площадке, обосновывая это дешевизной и удобством. Но не всегда таким образом можно достичь заявленной проектной марки бетона, однородности бетонной смеси, правильной подвижности бетона (удобоукладываемости). Ну а как по другому? Если бетон плохо сползает по коробу в опалубку, надо добавить воды? А вот и нет! Это изменит водоцементное соотношение бетона и понизит марку. Из этого можно сделать вывод, что лучше заказывать бетон на заводе, который хорошо себя зарекомендовал.


Пример паспорта бетона

При этом вам обязаны предоставить паспорт на товарный бетон, где будут его характеристики. У вас будет документ, в случае не соответствия можно обратится с жалобой к производителю. Подвижность бетонной смеси определяется заводом изготовителем на основании разработанной технологии, в зависимости от количества армирования, воспринимаемых нагрузок, вида конструкции и т.д.

Состав бетона.

Состав бетона на 1 м3, обычного, не водостойкого.

Состав бетона для мало и среднеармированных конструкций

  

Класс

Удобоуклады-ваемость

Марка цемента

Ц/В

Расход в кг на 1м3

Пластифицирующая добавка

 

Цемент

Вода

Щебень

Песок

Класс эффек-тивности

Расход, % от массы цемента

 

B 7,5

Ж2

300

1,14

200

158

1332

737

2

0,2

 

П1

300

1,15

200

174

1250

774

2

0,2

 

П3

300

1,16

231

199

1156

774

2

0,.2

 

B 15

Ж2

300

1,77

279

158

1322

669

2

0,2

 

П1

300

1,78

312

175

1250

675

2

0,22

 

П3

300

1,79

360

201

1153

658

2

0,25

 

Ж2

400

1,49

235

158

1332

706

2

0,2

 

П1

400

1,5

261

174

1250

721

2

0,22

 

П3

400

1,51

300

199

1156

714

2

0,25

 

В 20

Ж2

300

2,19

350

160

1328

603

2

0,22

 

П1

300

2,2

387

176

1245

613

2

0,25

 

П3

300

2,22

451

203

1150

574

2

0,28

 

Ж2

400

1,83

289

158

1332

660

2

0,2

 

П1

400

1,84

322

175

1250

666

2

0,22

 

П3

400

1,86

374

201

1153

646

2

0,25

 

B 25

Ж2

400

2,16

346

160

1328

612

2

0,22

 

П1

400

2,17

382

176

1245

618

2

0,25

 

П3

400

2,19

445

203

1150

585

2

0,28

 

Ж2

500

1,93

305

158

1332

647

2

0,22

 

П1

500

1,94

340

175

1250

651

2

0,25

 

П3

500

1,96

394

201

1153

631

2

0,28

 

B 30

Ж2

400

2,5

408

163

1321

556

2

0,27

 

П1

400

2,51

452

180

1238

555

2

0,27

 

П3

400

2,53

466

184

1164

604

1

0,6

 

Ж2

500

2,22

357

161

1327

600

2

0,25

 

П1

500

2,23

390

175

1250

608

2

0,25

 

П3

500

2,25

414

184

1164

646

1

0,55

 

В 35

Ж2

400

2,83

473

167

1315

495

2

0,31

 

П1

400

2,84

491

173

1252

524

1

0,6

 

П3

400

2,87

531

185

1164

542

1

0,7

 

Ж2

500

2,51

412

164

1322

552

2

0,27

 

П1

500

2,52

431

171

1253

581

1

0,55

 

П3

500

2,55

469

184

1164

601

1

0,6

 

В 40

Ж2

400

3,17

507

160

1328

468

1

0,7

 

П1

400

3,18

553

174

1250

471

1

0,75

 

П3

400

3,21

587

183

1164

503

1

0,85

 

Ж2

500

2,79

438

157

1332

535

1

0,65

 

П1

500

2,8

482

172

1253

535

1

0,7

 

П3

500

2,83

512

181

1168

567

1

0,75

 

В 45

Ж2

500

3,08

487

158

1332

491

1

0,7

 

П1

500

3,09

535

173

1250

489

1

0,75

 

П3

500

3,12

568

182

1168

516

1

0,8

 

Ж2

600

2,76

433

157

1332

540

1

0,65

 

П1

600

2,77

476

172

1253

540

1

0,7

 

П3

600

2,8

507

181

1168

571

1

0,75

 

B 50

Ж2

500

3,37

553

164

1320

429

1

0,75

 

П1

500

3,38

598

177

1244

430

1

0,8

 

Ж2

600

3,01

475

158

1332

501

1

0,7

 

П1

600

3,02

522

173

1253

498

1

0,75

 

П3

600

3,05

555

182

1168

527

1

0,8

 

B60

Ж2

600

3,51

586

167

1315

398

1

0,85

 

Насыпная плотность щебня 1400 кг/м3, песка 1650 кг/м3.

Состав бетона для зон с переменным уровнем воды, цемент I Д0.

Класс по прочности при сжатии

Марка по водо непроницаемости

Марка по морозостойкости

Удобоуклады

ваемость бетонной смеси

Марка цемента

Ц/В

Расход компонентов, кг/м3

Добавка

Цемент

Вода

Щебень

Песок

Вид

Расход, % массы цемента

B20

W4

F100

Ж2

400

1,8

304

161

1270

702

2

0,2

9

П1

400

1,9

336

177

1189

711

2

0,22

8

П3

400

1,9

389

203

1094

693

2

0,25

2

B20

W6

F150

Ж2

400

1,8

304

161

1270

702

2

0,2

9

П1

400

1,9

347

177

1190

717

2

0,22

6

П3

400

2,0

416

203

1093

697

2

0,25

5

B25

W6

F150

Ж2

400

2,2

363

162

1270

649

2

0,22

4

П1

400

2,2

398

177

1190

657

2

0,25

5

П3

400

2,2

457

204

1092

636

2

0,28

7

B25

W8

F200

Ж2

400

2,2

363

162

1270

656

2

0,22

4

П1

400

2,2

398

177

1190

657

2

0,25

5

П3

400

2,4

492

204

1092

600

2

0,3

1

B40

W16

F500

Ж2

500

3,0

486

159

1270

552

1

0,65

5

П1

500

3

540

175

1195

535

1

0,7

9

П3

500

3,1

576

184

1104

571

1

0,8

3

Насыпная плотность щебня 1400 кг/м3, песка 2650 кг/м3.

Технология бетонных работ и важные моменты.

В целом технологию можно разделить на три больших этапа:

  • Подготовительные и опалубочные работы;
  • Подача, прием бетонной смеси и уход за бетоном;
  • Распалубливание, работы после бетонирования.

Каждый из этапов требует определенное время, силы и знания на его выполнение, этапы будут описаны в хронологическом порядке, что даст возможность получить своеобразную «технологическую карту» производства бетонных работ.

Подготовительные и опалубочные работы.

Прежде всего необходимо заказать бетон на заводе или сделать его самостоятельно. Выбирайте из известных заводов производителей или бетоно-растворных узлов (минизавод), посоветуйтесь со строителями, узнайте о качестве бетона, способах доставки, цене. Делая заказ, сообщите марку, морозостойкость, водонепроницаемость, подвижность бетона, фракции мелкого и крупного заполнителя (зависит от назначения конструкции, типа армирования и способа бетонирования), объем и время доставки. Пред началом монтажа опалубки, все крупногабаритные грузы должны быть убраны с места монтажа, необходимо отчистить площадку от мусора и ненужных стройматериалов.

Опалубка для бетона по виду монтажа делится на съемную (которую можно использовать после бетонирования повторно) и несъемную (остается частью конструкции и повторное использование которой невозможно).

 

Съемная опалубка

Несъемная опалубка


Перед началом опалубочных работ необходимо определится с видом опалубки, которую будете применять. Виды опалубки:

  1. Дерево. Наиболее применяемая в частном строительстве вид опалубки, изготавливают из хвойных и реже лиственных пород деревьев, толщиной от 20 мм. Применяют для всех видов конструкций.
  2. Фанера. Применяют 12-слойную фанеру для изготовления колонн, стен, лестниц. Также имеет широкое распространение в коттеджном строительстве.
  3. Древесностружечные плиты. Толщиной 20 мм, применяют также как и фанеру.
  4. Металл. Применяют как прокатный металл, так и листовой (в виде несъемной и съемной опалубки). В частном домостроении применяют реже, из-за дороговизны материала.
  5. Синтетические материалы. Номенклатура с каждым годом увеличивается, но наиболее применяемые это пенопласт, стеклоткань, стеклотекстолит.

При строительстве частного дома или хозяйственных построек самым применяемым видом опалубки является деревянная самодельная опалубка. Такая опалубка состоит из 3 частей:

1. Щитовая часть. Часть которая примыкает непосредственно к бетону и является плоскостью формирования конструкции.

Щитовая часть опалубки

2.       Крепежные, распорные элементы. Удерживают опалубку от деформаций под воздействием веса бетона.

3.       Поддерживающие стойки. При бетонировании балок, перекрытий необходимый элемент временного крепления конструкции.

Продолжение…

Бетонирование стен и перегородок | Технология бетона и изделий из него

Стены и перегородки в разборно-переставной опалубке бетонируют без перерыва участками высотой не более 3 м.

При подаче бетонной смеси с высоты более 2 м применяют звеньевые хоботы. Тонкие стены и перегородки толщиной менее 15 см, где применять хоботы невозможно, бетонируют ярусами высотой до 2 м, при этом с одной стороны опалубку возводят сразу на всю высоту. К этой опалубке крепят арматуру. Вторую сторону опалубки возводят на высоту одного яруса по окончании бетонирования предыдущего яруса. Уплотняют бетонную смесь внутренними или наружными вибраторами. Возобновляют бетонирование на следующем по высоте участке стены или перегородки лишь после устройства рабочего шва.

При необходимости бетонирования без рабочих швов участков стен и перегородок высотой более 3 м требуется устраивать перерывы в работе для осадки бетонной смеси. Продолжительность перерывов должна быть не менее 40 мин и не более 2 ч.

При бетонировании стен сверху нижнюю часть опалубки вначале заполняют на высоту 10—20 см цементным раствором состава 1:2 — 1:3 во избежание образования в этой части стены пористого бетона со скоплением крупного заполнителя.

При бетонировании стен резервуаров для хранения жидкостей необходимо непрерывно укладывать бетонную смесь на всю высоту слоями высотой не более 0,8 длины рабочей части вибратора. В исключительных (аварийных) случаях разрешается устраивать рабочий шов с последующей тщательной обработкой его поверхности. Стыки стен и днища резервуаров выполняют в местах, предусмотренных проектом.

В больших резервуарах окружность делят на секции вертикальными швами и бетонируют секционно, но лучше, если и такие резервуары бетонировать по всей окружности непрерывно.

Для придания поверхностям днищ и стен резервуаров большей водонепроницаемости применяют железнение.

Стены в скользящей (подвижной) опалубке начинают бетонировать, наполняя форму бетонной смесью на половину ее высоты в два или три слоя с уплотнением вибраторами На укладку двух (трех) слоев бетонной смеси по всему периметру следует затрачивать не более 3,5 ч. Затем опалубку отрывают и поднимают (непрерывно) со скоростью 30—60 см/ч до момента заполнения опалубки бетонной смесью на всю высоту.

В дальнейшем бетонную смесь укладывают в форму непрерывно слоями по 20—25 см, не доходя до ее верха на 5 см. Обычно слои укладываемой бетонной смеси принимают по высоте равными расстоянию между горизонтальными рядами арматуры, но не более 25 см. Следующий по высоте слой начинают укладывать только после окончания укладки предыдущего на заданную высоту по всему периметру опалубки.

Для приготовления бетонной смеси применяют цемент с началом схватывания не ранее 3 ч и концом схватывания не позднее 6 ч. Водоцементное отношение должно быть не более 0,5 для районов с суровым климатом и 0,55 — для остальных районов.

Размер зерен крупного заполнителя должен быть не более 1/6 наименьшего размера поперечного сечения бетонируемой конструкции, а для густоармированных конструкций — не более 20 мм.

Бетонную смесь в подвижные формы подают бадьями или вибропитателями. При заполнении углов форм применяют лопаты и ковши.

Бетонную смесь уплотняют вибратором с гибким валом или штыкуют вручную шуровками (металлическими стержнями). Во избежание повреждения нижележащих слоев бетона нельзя упирать вибронаконечник в опалубку или арматуру.

Темп укладки бетонной смеси определяется наиболее выгодной рабочей скоростью подъема форм, исключающей возможность сцепления уложенного бетона с опалубкой и повреждения бетона по выходе из форм. При такой скорости бетон, освобождающийся от опалубки, на ощупь твердый, но следы от щитов опалубки на нем легко заглаживаются. Прочность его на сжатие равна примерно 8—10 кг/см2. Интервалы между подъемами опалубки не должны превышать 8 мин при уплотнении вибраторами и 10 мин при ручном уплотнении.

При скользящей опалубке не следует допускать перерывов в бетонировании продолжительностью более 2—3 ч. При более длительных перерывах необходимо продолжать медленный подъем форм до момента появления между бетоном и стенками опалубки различимого на глаз зазора. Перед возобновлением бетонирования поверхность затвердевшего бетона в шве должна быть обработана по правилам, изложенным в разделе Подготовительные работы.

Поверхность стен, бетонируемых в скользящей опалубке, затирают сразу по выходе бетона из форм, используя специальные подмости, подвешенные к формам. Бетон затирают стальными терками без добавления раствора, лишь слегка смачивая его водой при помощи кисти. Одновременно заделывают раковины и исправляют дефекты бетонирования. При ветреной погоде и высокой температуре воздуха (30°С и выше) щиты опалубки окрашивают в белый цвет, а бетон ниже щитков закрывают фартуками, которые непрерывно увлажняют.

  1. Бетоноведение
  2. Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
  3. Бетонные работы в зимних условиях
  4. Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
  5. Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
  6. Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
  7. Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке

Технология бетонирования наиболее распространенных конструкций

Колонны и стены высотой до 5 м и сечением шириной до 0,8 м бе­тонируются сразу на всю высоту до низа примыкающих прогонов, балок и капителей. Колонны и стены высотой более 5 м бетонируются ярусами высотой до 2 м каждый. Ддя этого в одной из сторон опалубки оставля­ют боковые окна или эту сторону опалубки наращивают по мере уклад­

ки бетона и уплотнения. Бетонирование таких конструкций начинают с укладки в основание слоя цементного и мелкозернистого бетона (5-20 см), чтобы избежать появления раковин у основания. При боль­шой высоте необходимо устраивать перерывы (один или два часа) для осадки смеси. Верхний пористый слой лучше удалять, для чего следует бетонировать на 2-3 см выше проектной отметки.

Главные балки, прогоны и плиты ребристых перекрытий следует бетонировать одновременно, если балки и прогоны высотой до 0,8 м. В случае, если они более 0,8 м, то их бетонируют отдельно от плит с устройством рабочего шва на уровне низа плиты. Бетонные смеси в плиты укладывают по маячным рейкам полосами шириной 2-2,5 м для снятия деформационных напряжений сразу на всю толщину.

Арки и своды пролетом менее 15 м бетонируют сразу на всю тол­щину непрерывно, одновременно с двух сторон от пяты к замку.

Своды пролетом 15 м бетонируют полосами с образованием швов, которые через 5- 6 дней заливают бетонной смесью. Бетонную смесь укладывают сразу в замке и у пят одновременно.

Устройство конструктивных и технологических швов.Разбив­ка конструкций на балки бетонирования проводится с учетом конструк­тивных и технологических требований.

Конструктивная разбивка связана с устройством деформационных швов (осадочных) для полов вокруг колонн и фундаментов, температурных — для длинных дорог, аэродромов, откосов каналов, усадочных — в протяженных и массивных конструкциях. Все эти швы выполняются по проекту.

Рабочие (технологические, строительные) швы вызваны (по разным причинам) рабочими остановками бетонирования.

Рекомендуется организовать укладку бетона так, чтобы рабочие швы совпадали с конструктивными.

При устройстве рабочих швов в теле бетонируемых конструкций необходимо руководствоваться правилом размещения швов в наименее нагруженных местах. Например, при бетонировании вдоль второстепен­ных балок это средняя треть пролета, а вдоль главных балок — две сред­ние четверти пролета (рис. 41).

Шов устраивается вертикальным на всю толщину или высоту кон­струкции. Место стыка старого бетона тщательно очищают от пыли и цементной пленки металлической щеткой и промывают для лучшего сцепления поверхностей, на старый бетон наносят насечку. Затем очи­щенную поверхность перед началом укладки свежего бетона покрывают цементным раствором того же состава, что и бетон.

ш

ZZ//A TTZZa

Wy

и

YA У/

‘А

if

. к

At

il

. к

к

**

i

г

Г

Рис. 41. Устройство рабочих швов

При бетонировании арок, сводов, резервуаров, бункеров, массивов и т. и. места устройства технологических швов предусматриваются про­ектом.

Бетонирование конструкций со специальными качествами.

Густоармированные конструкции (или конструкции в труднодоступ­ных местах) могут быть забетонированы методом раздельного бето­нирования.

При этом методе в опалубку укладывается крупный заполнитель, хорошо очищенный, однородный, который тщательно уплотняется. За­тем в опалубку нагнетают под давлением цементно-песчаный раствор. Часто предварительно при этом глубинными вибраторами вибрируют крупный заполнитель. Естественно, особые требования предъявляются к прочности опалубки.

Конструкции, требующие получения специальных размеров и тех­нологических качеств: толщины в несколько сантиметров, повышенной водонепроницаемости и морозостойкости, высокой адгезии к поверхно­сти основания и др. — можно получить, используя метод торкретирова­ния — процесс нанесения бетонных или растворных смесей на поверх­ность в струе сжатого воздуха с подачей воды под давлением. Соединя­ясь в сопле, смесь и вода перемешиваются, из сопла факел смеси с высо­кой скоростью наносится на поверхность.

Этот метод дает возможность получить конструкцию высокой плот­ности, прочности и любой конфигурации, поэтому используется для ус­тройства монолитной изоляции в атомных станциях, укрепления горных выработок и т. д.

Существенный недостаток — зависимость качества работы от ква­лификации рабочего из-за необходимости точно определять расстояние факела от поверхности, следить за состоянием смеси и т. и.

Плоские и тонкие горизонтальные конструкции’,монолитные пе­рекрытия, дороги, полы и т. и. — обычно имеют большие объемы, а ук­ладка бетона в такие конструкции и уплотнение очень трудоемки. Кроме того, как правило, требуется быстрое нарастание прочности и другие качества в зависимости от объекта использования. Для бетонирования такого типа конструкций очень хорошо себя показал метод вакуумиро­вания.

Вакуумирование —технологический прием, позволяющий извлечь часть воды затворения из уже уложенного и уплотненного бетона. Этот прием дает возможность применять смесь с повышенной подвижностью, которую легче распределять и уплотнять. Очень важно, что получается высокая начальная прочность, а значит, можно быстро распалубливать.

Существенно повышаются важнейшие свойства бетонного камня: прочность на 20-40 %, сопротивление истиранию — на 30-40 %, плот­ность — на 2 %, а следовательно, химическая и морозостойкость, снижа­ется усадка на 30-40 %.

Для вакуумирования применяют жесткие вакуум-щиты и гибкие. Они прилегают к поверхности бетона и герметизируются по периметру. Отсос воды происходит на глубину 25-30 см в течение первых 1,5 ч пос­ле укладки бетона (рис. 42).

■ Резиновый фартук

Вакуумный насос

Л

к_

Распределительная сетка шнлвща:с1ь ииааеща

Фильтрационная ткань, капрон, бязь

Мат с отсасывающими трубками

Г

у Мат из фильтрационной ткани

и распределительной сетки

Рис. 42. Схема метода вакуумирования

Фильтрующая ткань предотвращает вынос цемента, мелких фрак­ций. Распределительная сетка обеспечивает зазор между фильтром и вер­хним слоем бетона, из-под которого откачивается воздух. (Без зазора вода будет неравномерно откачиваться.) Происходит отсос не только воды, но и воздуха, что увеличивает прочность верхних слоев на 20 %.

Технология бетонирования под сверхвысоким давлением «Эко-бетон»

Технология бетонирования под сверхвысоким давлением «Эко-бетон».

 

 

Технология бетонирования под сверхвысоким давлением «Эко-бетон» – это принципиально новая технология, направленная на создание бетонной конструкции высокой плотности с повышенными физико-механическими свойствами. Технология «Эко-бетон» полностью исключает применение традиционных способов бетонирования, специальных дорогостоящих опалубок и вибрационных машин. «Эко-бетон» как технологический процесс уплотнения бетонной смеси основан и направлен на использование физических свойств, массы, инерции самих твердых частиц бетонной смеси (щебня, песка и цемента).

 

Описание

Преимущества

Принципиальная схема технологии бетонирования под сверхвысоким давлением

Применение

 

Описание:

Технология бетонирования под сверхвысоким давлением «Эко-бетон» – это принципиально новая технология, направленная на создание бетонной конструкции высокой плотности с повышенными физико-механическими свойствами. Технология «Эко-бетон» полностью исключает применение традиционных способов бетонирования, специальных дорогостоящих опалубок и вибрационных машин.

«Эко-бетон» как технологический процесс уплотнения бетонной смеси основан и направлен на использование физических свойств, массы, инерции самих твердых частиц бетонной смеси (щебня, песка и цемента).

Технология бетонирования под сверхвысоким давлением «Эко-бетон» включает процессы приготовления бетонной смеси в герметичном камерном скоростном бетоносмесителе, ее транспортировку под сверхвысоким давлением (1,4 МПа со скоростью 120-200 м/с) и бетонирование в водно-аэрозольной среде в герметичной замкнутой системе, исключающей пылевыделение и отскоки.

Для этого используется специально разработанный механизированный комплекс, который обеспечивает выполнение указанных технологических процессов: приготовления бетонной смеси в герметичном камерном скоростном бетоносмесителе, ее транспортировку под сверхвысоким давлением по рукаву к месту бетонирования и бетонирование в водно-аэрозольной среде в герметичной замкнутой системе, исключающей пылевыделение и отскоки, специальным конечным устройством – соплом.

При этом, сверхвысокая плотность бетонных и железобетонных конструкций достигается за счет уплотнения и вытеснения воды и воздуха из бетонной смеси на периферийную поверхность бетонирования.

Технология бетонирования  под сверхвысоким давлением «Эко-бетон» обеспечивает прочность однородной однослойной бетонной смеси на ранней стадии бетонирования до 40%.

Технология бетонирования под сверхвысоким давлением «Эко-бетон» обеспечивает проведение работ по реконструкции зданий, сооружений, объектов без приостановки технологического и производственного процесса, а также без выселения жителей.

«Эко-бетон» высокой плотности, нанесенный под сверхвысоким давлением, обладает повышенными эксплуатационными свойствами: в т.ч. повышенным сопротивлением к истираемости и более высокой устойчивостью к выветриванию и атмосферному воздействию.

При строительно-восстановительных работах гидротехнических сооружений (плотин, гидроэлектростанций, очистных сооружений, резервуаров, подпорных стенок русел больших и малых рек и пр.) данная технология позволяет произвести восстановление без их остановки.

Восстановление инженерных, водопроводных, канализационных и ливневых сетей можно производить изнутри, не обнажая водопровод (и пр. сети) и не производя раскопок.

 

Преимущества:

– высокая экономическая эффективность. Технология исключает применения опалубки и вибрационных машин,

– исключает применение традиционных способов бетонирования,

– высокая экологическая чистота рабочих мест и окружающей среды, резкое уменьшение запыленности и технологических отскоков с 30% до 2%,

– существенное снижение стоимости строительства,

– увеличение производительности бетонных работ и бетонирования в 10 раз,

– увеличение прочности на изгиб, прочности на сжатие, модуля упругости конструкций на 20% и более,

– исключение усадки бетонной смеси,

– увеличивает безопасность производственных операций благодаря более высокому схватыванию бетона на ранних стадиях работ и набору им прочности,

– сокращение трудозатрат, расхода материалов и сроков строительства (реконструкции),

– повышенное сопротивление поверхности к истираемости и ее более высокая устойчивость к выветриванию и атмосферному воздействию,

– прочность однородной однослойной бетонной смеси на ранней стадии бетонирования до 40%,

– проведение работ по реконструкции зданий, сооружений и объектов без приостановки технологического и производственного процесса, а также без выселения жителей.

 

Принципиальная схема технологии бетонирования под сверхвысоким давлением:

1 – бетон высокой плотности с прочностью до 40%,
2 – вытесненные из бетона вода и воздух.

 

Применение:

– гражданское и промышленное строительство, в т.ч.:

– строительство и восстановление гидротехнических сооружений, плотин, гидроэлектростанций, очистных сооружений, резервуаров, подпорных стенок русел больших и малых рек,

– усиление зданий и сооружений в зонах стихийных бедствий от землетрясений, оползней и просадочности грунта, наводнений и воздействия военных операций,

– гидроизоляция подземных зданий и сооружений от проникновения грунтовых вод,

– защита и укрепление горных шахт, рудников после выработки для обеспечения экологической чистоты и стабильности окружающей среды,

– восстановление объектов металлургических производств, плавильных, доменных печей и других тепловых агрегатов без остановки производства,

– строительство и возведение новых фантастических объектов лунно-космической архитектуры с применением компьютерной графики и надувных воздухоопорных опалубок, армированных или фиброармированных конструкций, и последующим демонтажом воздухоопорных опалубок для повторного применения,

– возведение эксплуатируемых кровельных систем.

 

Примечание: описание технологии на примере технологии бетонирования под сверхвысоким давлением «Эко-бетон».

 

карта сайта

технология зимнего бетонирования конструкций фундаментов колонн перекрытий фундаментов под колонны в зимних условиях
монолитное сухое подводное бетонирование дорог зимой двутаврового ригеля технология
технология бетонирования пола распластанных конструкций свай стен в зимнее время монолитных конструкций монолитного перекрытия двора
технология бетонирования площадки
бетонирование фундаментной плиты технология
технология обрыва бетонирования отдельных конструкций
технология бетонирования конструкций торкрет бетоном буронабивных свай железобетонных колонн в зимний период полосами по 3 метра оснований сооружений под водой
бетонирование новые технологии винтовых свай технология
бетонирование в производственных помещениях полов полосами технология

 

Коэффициент востребованности 1 287

Технология подводного бетонирования

Подводное бетонирование (ПБ) – это особая техника заливки бетона под водой на разной глубине. При этом отливные и другие работы по откачке воды не производятся. Благодаря такому способу намного удобнее выполнять монтаж подводной части опор для строящихся мостов, линий электропередач, при выполнении ремонта гидротехнических построек и для многих других работ. Также такой тип бетонирования может быть использован и в более мелких проектах, например, при наладке водоотвода из котлована, когда грунтовые воды проходят слишком высоко. Так как ПБ выполнятся в сложных условиях, для работ необходим не простой, а специализированный строительный состав.

Состав для ПБ

Бетон для таких проектов должен обладать самыми высокими прочностными характеристиками, водонепроницаемостью, морозостойкостью, а также сульфатостойкостью. Одновременно с этим бетон должен быть подвижным и удобоукладываемым, с минимальными показателями тепловыделения в процессе твердения массы.

Данным условиям соответствуют специализированные гидротехнические бетоны. Они отличаются маркой, которая подбирается в зависимости от специфических требований к будущей конструкции. Согласно ГОСТ 4795-68, для такого вида бетонирования состав должен обладать:

  • Маркой прочности не меньше М400.
  • Морозостойкостью не менее F

Смесь для ПБ готовится из нескольких компонентов.

Сульфатостойкого ПЦ или портландцемента с пуццоланой.

Это оптимальные вяжущие при ПБ. Согласно нормативам, вяжущее должно быть марки М400-500 и обладать следующими характеристиками:

  • густотой не выше 26%;
  • началом схватывания не раньше, чем через несколько часов после процедуры затворения;
  • объемом щелочи до 0,6%, извести и осадка до 0,5%.

Пропорция цемента рассчитывается исходя из необходимой марки готового бетона. Обычно объем вяжущего не превышает 350-400 кг/м3.

Заполнителя

По ГОСТ 10268-80 в качестве мелкозернистого заполнителя должен использоваться песок (кварцевый подойдет больше всего). Модуль крупности материала должен быть в пределах 2,0-2,5. В качестве крупного заполнителя для специализированных гидротехнических бетонов используется щебень, изготовленный из плотных пород (его фракция должна быть от 5-10 до 5-40 мм). Прочность на сжатие у материала должен составлять больше 1000 кгс/см2.

Перед использованием щебня его промывают водой (можно использовать питьевую, соответствующую ГОСТ 4797-69) и удаляют все илистые, глинистые и прочие включения, которые могут понизить эксплуатационные характеристики бетона.

Важно! В составе заполнителя не могут присутствовать минералы (пирит, опал и прочие), которые могут войти в химическую реакцию с щелочами из ПЦ.

Поверхностно активных добавок

Добиться высокого качества гидротехнического бетона без ПАВов невозможно. Это присадки, которые сочетаются с микронаполнителями. В качестве последних обычно используют тонкомолотые шлаки.

Согласно стандартам, наилучшими характеристиками обладают следующие ПАВы:

  • СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка, которая предварительно растворяется в теплой воде). Добавку используют в виде концентрата (10-20%), который дополнительно нужно процедить при помощи ситечка.
  • ГКЖ-94+СДБ – это разновидность комплексной присадки.
  • СНВ (смола воздухововлекающего типа). ПАВ также разводят в воде. Готовый раствор необходимо процедить через ткань или сито.

ПАВы обычно вливают в воду, с добавлением которой будет изготовлен замес. Только потом можно добавлять оставшиеся компоненты и приступать к подводному бетонированию.

Способы выполнения бетонирования

Для ПБ могут применяться разные методы выполнения работ.

ВПТ

Метод вертикально перемещающейся трубы считается одним из наиболее совершенных. Такое бетонирование может выполняться на глубине от 1,5 до 50 м. ПБ производится в котловане, который должен быть хорошо закрыт от проточной воды. Как правило, для этого изготавливается ограждение, которое также выполняет роль опалубки.

Чтобы подать бетонный раствор в котлован, используются специальные бесшовные трубы (из стали) со звеньями длиной от 0,5 до 1 м. Их крепят на кране или лебедках, которые закреплены на ограждении котлована. В верхней части каждой трубы устанавливается воронка, а в нижней – металлический клапан (необходим, чтобы избежать наполнения воронки водой).

Для передачи смеси используются бетононасосы, бетоносмесители и прочие привычные конструкции. Труба должна постоянно быть погруженной в бетон (на 0,8 м и более, если глубина ПБ составляет менее 10 м и на 1,5 м при выполнении работ на 20 м под водой). По мере заливки бетона трубу приподнимают и демонтируют лишние звенья.

Полезно! При ВПТ смесь должна иметь осадку в пределах 14-16 см, если предусматривается дополнительное вибрирование. При укладке без вибрации осадка конуса должна быть от 16 до 20 см.

ВР

Способ восходящего раствора используется реже, но также является востребованным. Для его выполнения используется гравийно-щебеночная отсыпка или так называемая каменная наброска. Смесь подается через трубы (диаметр 37-100 мм), который установлены на ограждениях или отсыпке. Раствор нагнетают за счет давления. При этом «выдавливается» вода, а в нужной зоне создается монолит.

ВР обладает важным плюсом, который выделяет его на фоне ВПТ – крупный заполнитель и раствор подаются отдельно. Благодаря этому нет риска расслоения состава. Но есть и минусы, из-за которых ВР не так популярен:

  • важно очень ответственно выбирать мелкий заполнитель;
  • требуется большее количество труб;
  • есть риск, что раствор недостаточно будет заполнять пустоты.

Поэтому такой способ оправдан тогда, когда необходимо выполнить заливку раствора на глубине до 50 м, если нет возможности произвести ВПТ. Также он больше подходит при работе в стесненных условиях или, когда требуется довольно густое армирование.

Укладка бункерами (кюбелями)

Данный метод заключается в том, что бетонная смесь опускается на основание в специальных бункерах. В качестве них могут быть использованы грейферные ящики – кюбели. Объем такого ящика может составлять от 0,3 до 2,0 м3. По контуру кюбели уплотнены, поэтому при транспортировке смеси в них не может проникнуть вода. Когда они достигают необходимой глубины, то открываются.

Чтобы выполнить разгрузку бетона, нужно открыть дно ящика максимально близко к уже уложенному слою бетона. Из минусов способа можно выделить то, что первый слой очень сильно размывается, поэтому для него придется готовить раствор с содержанием цемента на 20% выше.

Также есть и плюсы:

  • работы выполняются практически на любой глубине;
  • нет необходимости в подмостях;
  • смесь можно выкладывает на основание с ямами и резкими перепадами.

Важно! Для такого типа бетонирования смесь должна иметь осадку (тестируется по конусу) от 1 до 5 см.

Втрамбовывание

Принцип данного способа в том, чтобы из раствора сформировать своеобразный островок под углом 35-45 градусов. На него добавляется бетон, после чего он втрамбовывается или уплотняется методом вибрации. Такой метод подойдет только при ПБ до 1,5 м. При этом готовые конструкции должны бетонироваться до отметки выше уровня воды.

Для такого типа ПБ осадка конуса у раствора должна быть от 5 до 7 см.

Укладка в мешках

Принцип данного способа напоминает укладку в бункерах, только в этом случае используются мешки из специальной ткани высокой прочности. Объем одного мешка составляет 10-20 л. В них можно укладывать раствор с заполнителями до 40 мм. При этом осадка конуса для бетона составляет от 2 до 5 см. Также предусмотрены мешки на 5-7 л. В них укладывают бетон с заполнителем до 10 мм.

Как правило, метод укладки при помощи мешков применяется в качестве вспомогательного, когда необходимо уплотнить щели в зонах, где опалубка установлена на неровном дне. Мешки можно опускать на глубину до 2 м. Также этот способ помогает в случае аварийной ситуации, когда нет времени разворачивать трубы или выполнять другой тип бетонирования.

Нужно учитывать, что подводное бетонирование является сложной процедурой. Если планируется возведение массивных сооружений или конструкций ответственного назначения, то сначала необходимо забетонировать опытные блоки. Они необходимы, чтобы удостовериться, что способ укладки раствора выбран правильно и все требуемые характеристики смеси соблюдены. Поэтому дополнительно в ходе работ ведутся журналы по форме 49, ознакомиться с образцами которых можно в нормативе N ИС-478-р от 23.05.2002.

11 новых тенденций в технологии бетона

Строительство — одна из последних отраслей, которая встала на путь технологической трансформации. Бетонные подрядчики стремятся повысить эффективность за счет разработки новых технологий для внедрения в свои процессы. При правильном объеме и правильном дизайне ваша команда может сотрудничать таким образом, который лучше всего подходит для владельца и клиента. Есть новые тенденции в бетонных технологиях, о которых многие еще не знают.

Бетонные подрядчики и строительные компании должны с распростертыми объятиями принять новые тенденции в бетонных технологиях.В целом, одна из проблем, от которой страдает вся отрасль, — это нехватка квалифицированных рабочих. Эти новые тенденции в технологии производства бетона позволят снизить затраты на строительство и повысить эффективность работы на стройплощадке и за ее пределами.

1. Программное обеспечение для управления проектами

Существует программное обеспечение для управления строительством, разработанное специально для подрядчиков по бетону. Для коммерческих строительных проектов фундамент закладывают подрядчики по бетону и кладке. Они предоставляют услуги, которые варьируются от подготовки объекта до отделки, своевременной доставки и качества.При использовании традиционных процессов это может привести к значительным задержкам проекта, что может потребовать дополнительных денег и времени. С помощью управления проектами бетонного строительства вы можете в реальном времени отслеживать трудозатраты и производство. Вам больше не нужно ждать обработки платежных или бухгалтерских отчетов.

2. БИМ

Информационное моделирование зданий существует уже несколько десятилетий, но технологии постоянно развиваются. Его программное обеспечение для 3D-моделирования позволяет профессионалам использовать инструменты для просмотра дизайна, плана и строительства своего проекта.Использование BIM может помочь донести объем конкретного проекта до всех сторон. Бетонные подрядчики пытались продвигаться к 3D, формируя из 2-х для полевых работ. Весь процесс строительства становится более эффективным, потому что увеличивается взаимодействие с полевыми рабочими, и они могут видеть, как построена опалубка. BIM в целом имеет преимущества для улучшения цепочки поставок и сокращения отходов, задержек и ошибок.

Фото KRAUCHANKA HENADZ

Есть дополнительные преимущества:

— более раннее выявление ошибки и неисправности

— меньше заказов на изменение

— улучшенное общение, сотрудничество и продуктивность в рамках продукта

— больше прозрачности информации, которая может быть использована в процессе торгов и закупок

— более надежный процесс проектирования

3.Искусственный интеллект (IoT)

GPS-трекеры и датчики Интернета вещей на оборудовании для бетонного строительства позволяют проводить профилактическое обслуживание и улучшать производственные циклы. Интеллектуальное оборудование — одна из новейших технологий бетонного строительства, поскольку оно может использовать человеческие знания с помощью компьютерных процессов. Добавление датчиков к оборудованию дает полевым работникам более точную и своевременную информацию об их активах, поэтому нет необходимости строить догадки!

Фото TonelloPhotography

Измерители прочности эволюционируют, и мы можем понять процесс отверждения и общий жизненный цикл бетона.Процессы отверждения и твердения имеют решающее значение для окончательного образования цемента. Приложения Интернета вещей могут автоматически регулировать температуру и влажность, чтобы гарантировать соответствие свойств бетона химическим реакциям. Хотя новая технология стоит дорого, это необходимое вложение, поскольку проблемы решаются, и вы можете подготовиться соответствующим образом. Данные от AI и IoT позволяют конкретным подрядчикам отслеживать бетон, быстро получать доступ к данным для своевременного принятия решений.

4.UHPC

Бетон со сверхвысокими характеристиками — это новая технология производства бетона, которая содержит волокна, но на 80% состоит из традиционного бетона. Эти волокна различаются по прочности от полиэстера до нержавеющей стали и в конечном итоге обеспечивают долговечность и прочность конечному продукту. Кроме того, UHPC имеет более длительный срок службы, чем традиционный бетон; он составляет более 75 лет, а традиционный бетон — 15-25 лет. Соединенные Штаты являются одним из ключевых игроков на рынке UHPC. Кроме того, ожидаемый среднегодовой темп роста мирового рынка UHPC составляет 8.3% с 2019 по 2024 год с ростом на 369 миллионов долларов в 2019 году до 550 миллионов в 2024 году.

По сравнению с традиционным бетоном, UHPC имеет явные преимущества:

— увеличенный срок службы

— повышенной прочности

— повышенная отказоустойчивость

— минимальное прерывание

— сокращенное техническое обслуживание / прекращение обслуживания

— упрощенная техника строительства

— скорость строительства

5.Самовосстанавливающийся бетон

После строительства в бетоне появляются трещины, погодные условия, протечки и изгибы. Самовосстанавливающийся бетон содержит бактерии, вырабатывающие известняк, которые восстанавливают трещину при контакте с воздухом и водой. Наряду с бетоном, эти самовосстанавливающиеся бактерии могут восстанавливать строительный раствор для уже существующих конструкций. Повторяющиеся циклы «сухой» и «влажный» с шириной от 0,05 до 0,1 мм полностью закрывают трещины. Самовосстанавливающийся продукт действует как капилляр, и частицы воды проходят сквозь трещины.Затем эти частицы воды впитывают и гидратируют цемент, заставляя его расширяться, заполняя трещину. Однако, если ширина трещин превышает примерно 0,1 мм, потребуются другие восстановительные работы.

Самовосстанавливающийся бетон готовится двумя способами:

1. По прямой заявке:

После смешивания бетона добавьте в смесь кальций и споры бактерий. Процесс заделки трещин происходит, когда вода вступает в контакт с этими бактериями, затем они прорастают на лактате кальция, и при производстве известняка образуется самовосстанавливающийся бетон.

2. Путем заливки легким бетоном:

Бактерии и лактат кальция находятся в глиняных гранулах и смешаны с бетонными препаратами. Только около 6% глиняных гранул используется для изготовления самовосстанавливающегося бетона. Когда в структуре появляется трещина, глиняные гранулы разрушаются, бактерии прорастают, питаются лактатом кальция и производят известняк.

6. Бетон графитовый

По словам Киммо Кнаппилы, генерального директора Graphic Concrete LTD, «графический бетон предлагает архитекторам универсальность, позволяющую создавать отличительные, интригующие и знаковые изображения на поверхностях из сборного железобетона.”Технология графического бетона — это печать визуальной идеи на конкретной мембране и перенос ее на поверхность сборного железобетона. Мембрана является одноразовой и может иметь любую форму или форму. Эта новая тенденция в бетонных технологиях позволяет создавать поверхности с индивидуальным рисунком. С графическим бетоном вы можете настраивать и добавлять цветные пигменты и разные цвета для улучшения узоров и рисунков.

Фото belov1409

Графический бетон может применяться на уже сборных железобетонных изделиях.Обычно графический бетон применяется для звукоизоляции, брусчатки, фасадов и внутренних помещений. Графический бетон является более экономичным по сравнению с другими сборными бетонными поверхностями. После завершения они готовы к использованию, поэтому вам не потребуется дополнительное покрытие или обработка поверхности. В целом, графический бетон может сократить время строительства и снизить затраты на строительство.

7. Светогенерирующий бетон

Хосе Карлос Рубио Авалос развил это направление в технологии бетона.Этот вид цемента может поглощать и излучать свет. С точки зрения энергопотребления, он потребляет гораздо меньше, потому что этот цемент можно создать при комнатной температуре. В течение дня цемент поглощает солнечную энергию, а затем может расходовать свет примерно в течение 12 часов. Теперь вы думаете, как этот цемент поглощает солнечную энергию? Цемент не содержит добавки для кристаллизации и вместо этого имеет гелеобразную консистенцию; это позволяет свету проходить внутрь.

Фото BobTrade

Этот вид цемента не требует электричества, поэтому его обычно используют на дорогах, мостах, велосипедных дорожках и т. Д.Это экологически чистая альтернатива, поскольку в процессе производства выделяется водяной пар. Срок службы светогенерирующего бетона составляет около 100 лет. Многие светоизлучающие бетонные изделия излучают синий или зеленый свет, чтобы освещать дороги и мосты. Во время производства, чтобы обеспечить более безопасную среду для водителей, велосипедистов и пешеходов, вы можете регулировать уровень яркости.

8. Цемент полупрозрачный

Полупрозрачный бетон и цемент передают архитектурный облик.Эта передовая технология состоит из «волоконной оптики, зажатой между слоями изоляции и бетона». Эти волокна позволяют свету снаружи проходить внутрь и наоборот. Полупрозрачный цемент можно настроить в соответствии с конструктивными и проектными требованиями проекта. По этому вы можете определить диаметр и плотность волокон, и это определяет, насколько прозрачным будет бетон. Вместо обычного обычного бетона дизайнеры и архитекторы выбирают полупрозрачный цемент, чтобы добавить дизайнерские аспекты к таким конструкциям, как лестницы и перегородки.

9. Дроны

Дроны — одна из новых тенденций в бетонных технологиях, и их использование на строительных площадках растет, и мы можем ожидать, что их использование будет расти в геометрической прогрессии. В первую очередь, дроны обследуют и осматривают участки с высоты птичьего полета, которую подрядчик не может. Дроны завершают проверки быстрее, чем обычно. Хотя некоторые строительные компании неохотно использовали дроны, результаты принесли им огромную пользу. Для профессионалов в области бетона беспилотные летательные аппараты полезны, потому что они могут помочь оптимизировать макеты с помощью оцифровки.Дроны гарантируют, что проекты будут идти в ногу со временем, благодаря возможности повышенной видимости для выявления потенциальных проблем.

Фото FS11

В 2019 году испанская архитектурная фирма MuDD использовала дроны для распыления цементоподобного вещества на ткань, чтобы «построить легкие конструкции». дроны устранили дорогостоящее строительное оборудование и ускорили процесс. На создание прототипов у них ушло всего пять дней; традиционно на это могли уйти недели. Прототип включал дрон-квадрокоптер для нанесения торкретбетона на ткань.Для эффективного нанесения торкретбетона вам обычно требуются люди-операторы и кран, но с этим методом вы управляете дроном для выполнения работы.

10. 3D-печать

3D-печать — это не только пластик и металл. Благодаря последним разработкам, 3D-печать бетона открывает возможность быстрого строительства доступных домов и сообществ. Для бетонных подрядчиков и архитекторов 3D-печать бетона привлекательна, потому что они могут создавать менее дорогие здания с меньшими затратами времени и обрабатывать более размерную аналитику по сравнению с традиционными методами строительства.

Фото sspovpov

Преимущества 3D-печати бетоном:

— низкая

— высокая скорость сборки

— уменьшенные отходы

Поскольку это одна из новейших тенденций в технологии производства бетона, она обычно не используется в крупномасштабных проектах. Это связано с тем, что этот тип технологии лучше подходит для зданий и сооружений среднего размера по невысокой цене и в более короткие сроки. 3D-печать на бетоне более экологична, что означает очень мало отходов материала в процессе строительства по сравнению с традиционными сборками.Вместо того, чтобы архитектор или дизайнер преобразовывал свои чертежи в формы, 3D-печать из бетона экономит энергию, время и деньги благодаря способности принтера считывать коды 3D-чертежей и сразу же начинать печать. Все больше и больше компаний будут применять 3D-печать на бетоне, чтобы снизить затраты, производить сложные конструкции и сократить время производства.

11. Выездное строительство

Строительство вне площадки — это проектирование, изготовление и сборка компонентов в месте, отличном от места фактической установки.Сборный или сборный бетон является наиболее распространенным типом бетонных работ вне строительной площадки. Поскольку количество квалифицированной рабочей силы невелико, строительство за пределами площадки является идеальным вариантом, поскольку оно эффективно, повышает безопасность, снижает затраты, увеличивает скорость и обеспечивает стабильное качество. Как упоминалось ранее, UHPC, бетон со сверхвысокими характеристиками является очень адгезивным, что делает его совместимым для использования в сборных элементах и ​​системах мостов (PBES). С помощью этой системы вы строите компоненты моста, такие как настил и балки, за пределами площадки, в другом месте, а затем устанавливаете в конечном месте.

Бетонные решения: 9 инноваций для строительства, необходимые

1. СИСТЕМА ПОДКЛАДКИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ЭКОНОМИИ ВРЕМЕНИ И ДЕНЕГ НА РАБОТУ ПЛИТ

Шведское здание больницы и медицинского офиса, Иссакуа, Вашингтон, представляет собой кампус площадью 600 000 квадратных футов, разработанный компанией Hammes под руководством архитектора Коллинза Вурмана и подрядчика Селлен Констракшн, возглавляющих строительную группу.Проект был завершен с опережением графика и бюджетом почти на 35 миллионов долларов за счет сочетания методов, включая активное использование принципов бережливого производства, BIM и интегрированную поставку. Одним из результатов совместной работы стал выбор системы SUPERCAP для перекрытия бетонной плиты основания вместо использования традиционной отделки, наносимой шпателем. Система сочетает в себе сертифицированную Greenguard, малощелочную, самовыравнивающуюся технологию на цементной основе с насосной тележкой с компьютерным управлением. В Шведской больнице эта система устранила опасения по поводу плоскостности, свойственной бетонным плитам зданий из металлоконструкций.Селлен уложил около 20 000 квадратных футов в день бетона по сравнению с 15 000 квадратных футов в день при использовании обычного затирки. LATICRETE

2. СТУДЕНТЫ ТЕХАСА ДВИГАЮТСЯ БЫСТРЕЕ С БЫСТРЫМ СУХОМ БЕТОНА

Первоначальный график средней школы Билли Эрла Дейда, заменяющей школу независимого школьного округа Далласа, предусматривал 14-месячный период строительства. Когда официальные лица попросили сократить график до 10 месяцев, чтобы студенты могли переехать на осенний семестр 2013 года, строительная группа знала, что сушка бетона представляет собой потенциальную проблему.Быстро сохнущий бетон Aridus — это готовая смесь, предназначенная для предотвращения разрушения полов, связанных с влажностью, — была выбрана благодаря сочетанию быстрого времени высыхания, высокой начальной прочности, прочности на сжатие и низкой проницаемости. Для проекта требовалось 20 000 кубических ярдов бетона, в том числе 5 000 кубических ярдов Aridus, используемого для покрытия 120 000 квадратных метров этажей. Бригады смогли уложить окончательный пол через 21 день после заливки бетона, по сравнению с обычным временем высыхания, составляющим не менее четырех месяцев. В строительной группе: Satterfield & Pontikes Construction (GC), Redi-Mix Concrete (поставщик бетона) и KAI Texas (архитектор). Бетон США

3. СИСТЕМА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ, АКТУАЛЬНАЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗАЛИВНЫХ БЕТОННЫХ СТЕН

По словам производителя, теплоизоляция ThermaEZE работает с наливными бетонными стенами, включая фундаментные стены, для лучшей изоляции, чем при использовании обычного наливного бетона. Система состоит из панелей из пенополистирола, размещенных внутри стеновых форм перед заливкой и удерживаемых запатентованной сетчатой ​​структурой, которая встраивается в бетон.Таким образом, полученные стены состоят из бетонного слоя и прикрепленной изоляционной панели с крепежными полосами на открытой поверхности для облегчения нанесения гипсокартона или других отделочных материалов. В зависимости от толщины бетона значения R варьируются от 9,6 до 11,7. Панели устойчивы к термитам, не имеют запаха и не содержат CFC, HCFC, HFC или формальдегид. Одобренная UL система соответствует нормам IECC для фундаментных стен и отвечает требованиям ASTM C578 Type 1 и ICC-ES EG239 для использования в грунтовых условиях. Североамериканские специальные продукты

4. УСЛУГА ОПТИМИЗАЦИИ ДОБАВЛЯЕТ GREEN SPIN В КОНСТРУКЦИЮ ОДНОГО МИРОВОГО ТОРГОВОГО ЦЕНТРА

В дополнение к символическому посланию силы и свободы, Всемирный торговый центр One World Trade Center в Нью-Йорке был задуман как образец устойчивости. Администрация порта Нью-Йорка / Нью-Джерси ввела строгие требования, включая замену большого процента портландцемента переработанными материалами.Служба оптимизации Green Sense компании BASF Construction Chemicals помогла строительной группе, включая подрядчика по бетону Collavino Construction и производителя бетона Eastern Concrete Materials, создать смеси с соответствующей прочностью на сжатие для небоскреба высотой 1776 футов. Смесь заменила 71% портландцемента, который требовался бы в обычной смеси с переработанными материалами, нецементными наполнителями и специальными добавками, чтобы превысить целевые показатели эффективности, указанные заинтересованными сторонами.Для первых 40 этажей требовалось 38 000 кубических ярдов специальной смеси, обеспечивающей прочность на сжатие не менее 12 000 фунтов на квадратный дюйм. По оценкам BASF, в течение жизненного цикла проекта будет получена экономия 25,4 млн кВтч в связи со смешением, а также сокращение производства ископаемого топлива и парниковых газов, потенциала подкисления дождя, воды и твердых отходов. Корпорация BASF

5. КОМПОЗИТНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ НА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ КОНСОЛИ И ИЗВЕСТИ ДЛЯ ВЫСОКОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Tradical Hemcrete, разработанный в США.K. от Lime Technology, включает конопляную косточку (древесное ядро ​​промышленной конопли) и связующее на основе извести Tradical HB. По словам производителя, полученный композит демонстрирует хорошую теплоизоляцию и отличную тепловую инерцию, создавая среду, которая требует минимального нагрева или охлаждения. Материал имеет отрицательный воплощенный углерод, потому что CO2, который захватывается коноплей по мере ее роста, в конечном итоге блокируется внутри Hemcrete. Подходят несколько методов проектирования и строительства, включая прямое нанесение на деревянные конструкции и использование с системой защиты от дождя.Поскольку надлежащая сушка на месте может быть сложной задачей, компания недавно разработала системы, которые включают материал в панели заводского изготовления, в том числе Hembuild (для малоэтажных зданий) и Hemclad (для крупномасштабных зданий с основным несущим каркасом). Американская технология производства извести

6. УМЕНЬШЕНИЕ ВРЕМЕНИ СУХОСТИ БЕТОНА ПОЛИАЧАСТИЧНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ

Быстротвердеющие полиаспарагиновые покрытия с использованием сырья Bayer MaterialScience разработаны для более высокой производительности без ущерба для высоких характеристик или долговечности.Применяемые как для металлических, так и для бетонных поверхностей, покрытия устойчивы к повреждениям ультрафиолетовым светом, разливам химикатов и истиранию. По заявлению производителя, они имеют сверхнизкие выбросы летучих органических соединений, высокую стабильность цвета и чистоту. Составы предлагают быстрое время отверждения с типичным циклом от начала до конца, который соответствует восьмичасовому рабочему дню. Покрытия на основе сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты можно наносить при температуре ниже 50 ° F и в среде с высокой влажностью, продлевая сезон нанесения.Покрытия можно наносить на пятна для получения привлекательного эффекта. Подходящие коммерческие проекты включают отели, рестораны, торговые площади, медицинские учреждения и другие объекты с бетонными полами. Bayer MaterialScience

7. БЕТОННАЯ КРОВЕЛЬНАЯ ПЛИТКА ЕДАЕТ СМОГ, ФОТО ПРЕДОСТАВЛЕНО СВЯЗАННЫМ ДИОКСИДОМ ТИТАНА

BoralPure Smog-Eating Tile, удостоенный награды Popular Mechanics ’за прорыв, удаляет оксиды азота из атмосферы для улучшения качества окружающей среды.Плитки содержат фотокатализатор диоксида титана, который окисляется NOx, выделяемым транспортными средствами, и удаляет его из атмосферы. Мягкий осадок, образовавшийся в результате химической реакции, смывается дождем. Технология также использует естественный ультрафиолетовый свет, чтобы помочь разрушить органические вещества, которые могут образоваться на крышах, такие как плесень и водоросли. Дополнительные преимущества, указанные производителем, включают высокую тепловую массу, коэффициент излучения и отражательную способность, а также изоляционное воздушное пространство между черепицей и настилом крыши.По окончании срока службы плитку можно утилизировать для строительства новых сооружений или проезжей части. Боровая кровля

8. PRIMER-PATCH COMBO РЕШАЕТ ПРОБЛЕМУ С ВОДОЙ НА СТАДИОНЕ AUBURN

Стадион Джордан-Хейр при Обернском университете, домашний стадион футбольных тигров, недавно нуждался в ремонте, так как осадка сборных бетонных стояков вызвала циклические наводнения. Вода скапливалась на полу стояков каждый раз, когда шел дождь, что увеличивало риск повреждения бетона и заставляло вентиляторов справляться с лужами.Подрядчик Юго-Восточной Реставрации и Противопожарной защиты применил эпоксидную грунтовку ProSpec Level Set с разносом песка для решения проблемы воды в труднодоступных местах, где существующее покрытие не могло быть удалено. Это создало прочную адгезионную поверхность для смеси ProSpec Vinyl Concrete Patch и B-730 Mortar / Acrylic Additive. Продукт имел кромку с уклоном на бетонный пол, чтобы заполнить области, где обычно происходило образование луж. Это исправление поможет продлить срок службы стадиона и сделает ноги посетителей более сухими во время игр. ProSpec / Bonsal American

9. ПРОЦЕДУРЫ ПОВЫШАЮТ ПЛОТНОСТЬ, СДЕЛАЯ ПОВЕРХНОСТИ БОЛЕЕ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНЫМИ

Два продукта из линии PROSOCO Consolideck разработаны для улучшения плотности и улучшения внешнего вида поверхности бетона. Consolideck LS имеет более низкую вязкость и более химически активные силикаты, чем обычные силикатные отвердители натрия или калия. Эти характеристики помогают формуле более глубоко проникать в поверхность.По словам производителя, более высокая реакционная способность способствует затвердеванию без агрессивной очистки и полоскания, необходимых для обычных отвердителей. Consolideck LSGuard — это глянцевый герметик, отвердитель и уплотнитель, который дополнительно увеличивает блеск, твердость и устойчивость к пятнам полов, обработанных Consolideck LS. Он обеспечивает высокоглянцевую поверхность, которая максимизирует светоотражение, устраняя необходимость в воске для пола, жидких полировальных средствах и обычных полимерных покрытиях. PROSOCO (Изображение: Chris Robertson Photography)

Последние тенденции в технологии бетона

Технологии играют все большую роль в нашей жизни с каждым днем, и бетонная промышленность не исключение.Подрядчики и строительные компании знают, что они должны использовать новые бетонные технологии, чтобы выжить.

Причины включают растущие затраты на строительство, постоянно растущую потребность в повышении эффективности и нехватку квалифицированной рабочей силы. Недавний Индекс коммерческого строительства США показал, что более 90 процентов опрошенных подрядчиков, руководителей строительства и строителей с трудом находили квалифицированных рабочих.

Подрядчики и компании могут преодолеть эти проблемы, используя последние тенденции в бетонных технологиях.

10 ведущих тенденций в технологии бетона

Информационное моделирование зданий (BIM)

На самом базовом уровне BIM — это программное обеспечение для трехмерного проектирования и моделирования, которое предоставляет профессионалам в области архитектуры, проектирования и строительства (ACE) инструменты и понимание процессов планирования, проектирования, строительства и управления проектами.

BIM существует уже несколько десятилетий, но по мере развития технологий он стал больше, чем просто 3D-моделью. Это совместный процесс, который позволяет всем заинтересованным сторонам проекта работать вместе.

В модели BIM есть объекты BIM, в которые встроен интеллектуальный уровень. Если элемент в модели изменяется, программное обеспечение BIM обновляет модель, создавая совместную и согласованную среду, в которой архитекторы, инженеры и подрядчики могут работать вместе.

Модель BIM хранит данные, которые хранятся в общей среде данных (CDE). Эти данные предоставляют ценную и полезную информацию не только в процессе планирования и проектирования, но и во время сборки и за ее пределами.На него даже можно ссылаться при проведении ремонтных работ в будущем.

Существуют разные уровни BIM, от нуля до трех. Более высокий уровень указывает на усиление потока информации и обмена знаниями в течение всего процесса.

Для строительной отрасли BIM позволяет оцифровать рабочую площадку и связать важную информацию для всех этапов проекта. Это улучшает цепочку поставок и сокращает отходы, ошибки и задержки.

Конкретные преимущества BIM включают:

  • Улучшение взаимодействия и сотрудничества на протяжении всего проекта
  • Повышение производительности
  • Более простой и надежный процесс проектирования, сокращающий количество ошибок на этапе выполнения
  • Повышенная прозрачность информации, которая может использоваться в процессе торгов и закупок
  • Более раннее выявление ошибок
  • Меньше заказов на изменение
  • Сокращение сроков реализации проекта
  • Продукт более высокого качества

Ведущее программное обеспечение BIM включает Autodesk BIM 360, Revit и BIMx.

По мере того, как строительная отрасль все больше движется к сотрудничеству и цифровым технологиям, BIM будет становиться все более популярной. Фактически, в некоторых странах использование BIM уже является обязательным для определенных проектов. В ответ на это более широкое использование Международная организация по стандартизации (ISO) недавно опубликовала первый набор глобальных стандартов для BIM, чтобы помочь подрядчикам во всем мире сотрудничать более эффективно.

Интеллектуальное оборудование

Датчики

IoT и GPS-трекеры на строительной технике для бетона могут улучшить производственный цикл и обеспечить профилактическое обслуживание.

Подрядчики могут контролировать состояние бетономешалок и другого оборудования, получая предупреждение, если что-то идет не так. За активами можно обращаться при первых признаках проблемы. Проблемы можно решить до того, как они станут серьезной головной болью и помешают работе.

GPS-трекеры

информируют мастеров в режиме реального времени о движении цементовозов. Эти данные позволяют мастерам планировать работу соответствующим образом и быстро реагировать, устраняя задержки, когда они случаются.

Бетон со сверхвысокими характеристиками (UHPC)

UHPC — это новая технология производства бетона, которая содержит несколько новых ингредиентов, включая волокна, но сохраняет 80% того, что составляет традиционный бетон.Волокна различаются по прочности от полиэстера до нержавеющей стали, каждое из которых придает конечному продукту дополнительную прочность и долговечность.

UHPC имеет более длительный срок службы более 75 лет по сравнению с традиционным бетоном, срок службы которого составляет 15-25 лет. Он также имеет прочность на сжатие примерно 30 000 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с типичными 4 000 фунтов на квадратный дюйм для традиционного бетона.

Дополнительные преимущества включают замечательную стойкость к проникновению влаги и разрушению окружающей среды, гибкость, пластичность и адгезию.

UHPC существует с 2000 года, но в последние несколько лет федеральное правительство и правительства штатов США выступали за его использование, особенно на мостах и ​​шоссе США. Благодаря государственной поддержке UHPC в сочетании с его превосходным качеством и долговечностью, мы ожидаем, что его внедрение будет быстро распространяться.

Фактически, ожидается, что глобальный рынок UHPC будет расти со среднегодовым темпом роста (CAGR) в 6,92 процента в период с 2017 по 2023 год.

Выездное строительство

Строительство вне строительной площадки относится к проектированию, изготовлению и сборке элементов в месте, отличном от фактического места, где они будут установлены.Сборный / сборный бетон — один из наиболее распространенных методов строительства вне строительной площадки.

Раньше этот подход использовался для более крупных проектов, но поскольку количество квалифицированной рабочей силы сокращается, а проекты необходимо выполнять быстрее, количество перемещений за пределы объекта увеличилось. Преимущества включают эффективность, повышенную безопасность, снижение затрат, скорость и более стабильное качество.

Самовосстанавливающийся бетон

При трещинах в бетоне внутрь проникает вода и воздух, что ускоряет разрушение бетона.Что, если бы бетон мог остановить процесс разложения и самовосстанавливаться?

Инновации обретают форму с бетоном, который содержит бактерии, которые производят известняк при контакте с водой и воздухом, устраняя трещины. Этот самовосстанавливающийся бетон делается для новых смесей, а также в качестве ремонтного раствора для существующих конструкций.

Другие исследуемые методы самовосстановления включают гидрогели, которые набухают при попадании воды, и капсулы из полимеров, которые ломаются при образовании трещин.После разрушения полимеры внутри капсулы закрывают трещину.

Конечно, эти более совершенные типы бетона поначалу будут стоить больше денег, но если они могут продлить срок службы бетонных конструкций, они могут быть менее дорогостоящими в долгосрочной перспективе.

Графический бетон

Визуальный интерес и дизайн объединены в графическом бетоне. Эта технология используется на сборном железобетоне для создания узорчатой ​​поверхности.

Изображения также могут быть применены. Сам бетон служит столько же, сколько и простой вариант.Добавление этого эстетического элемента к бетону делает его более предпочтительным выбором для проектов, где простой бетон может показаться слишком простым или скучным.

3D печать

Бетонная 3D-печать дает множество преимуществ.

Можно создать уникальные бетонные конструкции, которые раньше были невозможны. Доступные дома могут быть созданы для семей с низкими доходами или для тех, кто восстанавливается после стихийного бедствия. Срок изготовления проектов может быть значительно сокращен.

Конечно, это все еще новая технология, и мы не ожидаем ее использования в крупномасштабных проектах, поскольку размер принтера ограничивает размер объекта, который можно создать.Однако экономия средств, возможность создавать сложные конструкции и урбанизация — все это будет стимулировать внедрение 3D-печати на бетоне.

Светогенерирующий цемент

Цемент, который может поглощать и излучать свет, был разработан Хосе Карлосом Рубио Авалосом в Мексике. Цемент можно создавать при комнатной температуре, что значительно экономит энергию.

Он может освещать дороги, мосты, велосипедные дорожки и многое другое — и все это без электричества. Итак, как это работает?

Цемент поглощает солнечную энергию в течение дня и может излучать свет в течение примерно 12 часов.Чтобы это стало возможным, кристаллизация цемента была удалена, чтобы свет мог проходить внутрь. Его заменили на гелевую консистенцию.

В настоящее время продукт может излучать зеленый или синий свет, а яркость можно регулировать во время производства.

Цемент полупрозрачный

Немного отличается от светоизлучающего цемента, полупрозрачный цемент позволяет свету проходить через него. Это качество обеспечивается прядями оптического волокна в бетоне.

Насколько он полупрозрачный? Вы сможете четко видеть очертания чего-то по другую сторону цементного блока или стены, но при этом он по-прежнему имеет такую ​​же прочность, как и обычный бетон.

Он используется в таких конструкциях, как перегородки и лестницы, чтобы добавить элемент дизайна к тому, что в противном случае было бы простой бетонной конструкцией.

Дроны

Дронов уже используются на стройплощадках. Мы ожидаем увеличения использования.Основное использование — это обследования объектов, которые можно проводить за меньшую часть времени с помощью дронов.

Хотя некоторые компании поначалу неохотно использовали дроны, их повышенная точность, простота управления и экономия времени сделали их привлекательными для многих строительных компаний.

Заглядывая в будущее, мы узнаем, что знание новых подходов, инструментов и инновационных материалов поможет определить разницу между выигравшей и проигравшей заявкой.

Четыре основных типа технологий Smart Concrete® для улучшения бетонных конструкций

Несколько лет назад мы указали на неотъемлемую технологическую эволюцию каждой отрасли.И это все еще правда. В конце концов, как могут компании в отрасли оставаться актуальными и полезными для сообществ, которым они служат, без технического прогресса? Простой. Они не могут. Вместо этого они отстают от тех, кто хочет вводить новшества.

Хороший тому пример — Netflix. За годы до того, как компания начала предоставлять стриминговые сервисы, люди, которые хотели смотреть шоу или фильмы, не могли выбрать, что они хотят посмотреть и когда. Вместо этого они застряли на телевидении, что означало попытки идти в ногу с расписанием каждого телеканала и мириться с постоянными перерывами из-за рекламы.

В некоторых случаях для просмотра некоторых фильмов людям приходилось выходить из дома, чтобы их посмотреть. Если бы они этого не сделали, скорее всего, они не смогли бы посмотреть фильм, пока он не вышел на DVD (или когда-то давно, на VHS).

Но все изменилось, когда Netflix представил свой потоковый сервис. Компания разработала инновационный способ предоставления развлечений без множества неудобств, связанных с телеиндустрией. Итак, они запустили потоковый сервис, который позволял людям смотреть все, что им нравится, в любое время и в любом месте, в том числе не выходя из дома.И рекламы в пути тоже не было!

Все эти инновации означали, что со временем все больше людей решили стать резчиками шнура и вообще перестали смотреть телевизор, поскольку они могли смотреть все, что хотели, за фиксированную плату от Netflix.

Эту неприятную ситуацию для телеканалов никто из нас не хочет испытывать. Поэтому, чтобы помочь вам оставаться новаторскими и конструктивными, мы здесь, в Kryton, хотим поделиться списком из четырех лучших технологий умного бетона, которые улучшат ваше бетонное строительство.

1. Технология кристаллической гидроизоляции

Первым в нашем списке стоит технология кристаллической гидроизоляции!

Всякий раз, когда вам нужно создать бетонные конструкции и поблизости есть вода, эта технология вам нужна. В отличие от внешних гидроизоляционных мембран, кристаллическая гидроизоляция позволяет полностью и надолго гидроизолировать ваш бетон. Он делает это при добавлении в бетон, поэтому его кристаллические материалы могут помочь закупорить или заблокировать естественные поры, капилляры и микротрещины вашего бетона.

Другими словами, он превращает ваш бетон в , водонепроницаемый барьер, вместо того, чтобы использовать поверхностный барьер. Таким образом можно избежать некоторых проблем, связанных с внешними гидроизоляционными мембранами, например:

  • Нанесение мембраны требует больших затрат времени и труда
  • Наличие водонепроницаемого барьера с более коротким сроком службы, чем у конструкции
  • Работа с мембраной, проколотой во время строительства
  • Попытки отремонтировать его, так как мембраны часто недоступны

А в свою очередь, ваш бетон надежно защищен от проникновения воды и коррозии арматуры!

Конечно, это не так просто, как просто найти кристаллическую гидроизоляцию и выбрать название бренда, которое хорошо звучит.Вы должны знать два типа кристаллической гидроизоляции: добавки, снижающие проницаемость для негидростатических условий (добавки PRAN) и добавки, снижающие проницаемость для гидростатических условий (добавки PRAH).

PRAN Добавки

Если вы выберете добавки PRAN, вы, по сути, будете использовать гидроизоляционные добавки. Это не то же самое, что полная гидроизоляция вашего бетона. Вместо этого, эти добавки делают его таким, чтобы ваш бетон мог сопротивляться прохождению воды.Но это сопротивление работает только при отсутствии гидростатического давления.

Из-за этого ограничения добавки PRAN не следует использовать в бетоне, который, как вы знаете, будет подвергаться воздействию воды под давлением. Так что он определенно не предназначен для тяжелых проектов, связанных с водонепроницаемыми конструкциями или чем-то еще, где требуется серьезная гидроизоляция.

PRAH Добавки

Однако, если вы воспользуетесь добавками PRAH, такими как наша Krystol Internal Membrane ™, вы обнаружите, что они достаточно устойчивы к воде при гидростатическом давлении.Это делает их лучшим выбором, если вы надеетесь сделать свой проект полностью водонепроницаемым.

2. Добавки для повышения прочности бетона

Но что делать, если вам нужно, чтобы ваш бетон выдерживал другие резкие абразивные и эрозионные воздействия от строительных грузовиков и т. Д.?

Вот тут-то и появляется второй пункт в нашем списке бетонных технологий! С добавками, повышающими долговечность, вы можете помочь предотвратить износ вашего бетона транспортными средствами и т. Д.

Однако, как и в случае с кристаллической гидроизоляцией, у вас есть несколько вариантов, которые нужно разобрать, прежде чем начинать улучшать бетон.

Редукторы высокого диапазона

Один из ваших вариантов может включать использование редукторов высокого давления. Эти добавки, также известные как суперпластификаторы, влияют на соотношение водоцементных материалов в бетоне.

Таким образом, когда вы добавляете их в бетонную смесь, они уменьшают количество воды в бетоне от 12% до 40%.Это уменьшение гарантирует, что ваш бетон будет иметь низкую проницаемость. Благодаря этому ваш бетон будет более прочным.

Однако с этим преимуществом связан, по крайней мере, один потенциальный недостаток: потеря спада. Согласно академическому сайту ScienceDirect, многие утверждали, что высокопроизводительные редукторы воды второго поколения не подвержены феномену потери воды из-за спада, но это утверждение может быть маловероятным. По крайней мере, в одном исследовании использование высокоэффективных восстановителей воды привело к очень быстрой потере осадки.

Тем не менее, эта проблема была менее значимой с новыми добавками, в которых используются сополимерные составы.

Воздухововлекающие добавки

Если вы работаете в регионе, который проходит циклы замораживания-оттаивания, вы можете вместо этого использовать воздухововлекающую добавку для большей прочности. В конце концов, обычный бетон вряд ли переживет такие циклы.

Почему?

Ну, во время замерзания части цикла вода во влажном бетоне замерзнет, ​​расширяясь и создавая внутреннее давление в порах бетона.И если это давление превышает предел прочности бетона на растяжение, полость из замороженной воды расширится и разорвется.

Достаточное количество повторяющихся циклов замораживания-оттаивания приведет к значительному разрушению пасты и заполнителя бетона. И в конечном итоге это приведет к растрескиванию, масштабированию и даже крошению бетона.

Но с воздухововлекающими добавками вы можете создать устойчивый комплекс воздушных пустот в вашем бетоне. Эти пустоты затем позволяют замерзающей воде в бетоне расширяться, не создавая давления внутри бетона и не повреждая его.

Тогда ваш бетон сможет сохранять свою долговечность во время ужасных циклов замораживания-оттаивания.

Примеси, ингибирующие коррозию

Говоря о воде, некоторые из ваших бетонов, вероятно, хотя бы раз сталкивались с коррозионным воздействием жидкости. Это потому, что бетон — довольно пористый материал, позволяющий воде легко проходить сквозь него, если это возможно. И как только это произойдет, он может достичь стальной арматуры внутри бетона, вызывая коррозию этой арматуры.В свою очередь, это может привести к растрескиванию, расколу и расслоению самого бетона, что снизит его долговечность.

Универсальный выпуск для тех, кто работает с бетоном. Хотя из-за его распространенности это означает, что у вас есть множество решений для этого.

Мы здесь, в Kryton, считаем, что кристаллическая гидроизоляция предлагает одно из лучших решений для блокировки воды и ее коррозионного воздействия на неопределенный срок. Но если вам в основном нужны решения, которые предназначены для защиты от коррозии, а не от проникновения воды, вам следует искать добавки, ингибирующие коррозию.

Их довольно много, но большинство из них, как правило, используют нитрит кальция или органический ингибитор коррозии на основе сложного эфира амина.

Те, которые содержат нитрит кальция, защищают стальную арматуру, образуя вокруг нее оксидный слой. Однако эти добавки также сокращают время, необходимое вашему бетону для схватывания, поэтому вам может потребоваться одновременно использовать замедляющую добавку.

В противном случае, если вы выберете органический ингибитор коррозии на основе сложного эфира амина, эта добавка уменьшит проникновение хлоридов за счет защитной пленки, которая покрывает стальную арматуру.В отличие от добавок нитрита кальция, он не сокращает время схватывания бетона. Но это может снизить прочность вашего бетона на сжатие.

Добавки для уменьшения усадки

Хотя такие добавки, замедляющие коррозию, и ранее упомянутые добавки хороши для долговечности, они могут легко выйти из строя, если бетон когда-либо потрескается. Таким образом, вы также можете добавить добавку, уменьшающую усадку (SRA), которая также известна как добавка, уменьшающая трещины (CRA).

И SRA, и CRA помогут свести к минимуму усадку при высыхании вашего бетона и последующие трещины, которые она может вызвать. Фактически, SRA может минимизировать сумму на 30% или 50%. И это достигается за счет уменьшения поверхностного натяжения на границе раздела жидкость-пар бетона.

Интегральная закалочная добавка

Хотя все эти добавки, повышающие долговечность, придают бетону устойчивость к химическому разрушению, они не очень эффективны для защиты бетона от физического разрушения.Вот тут и пригодится наша собственная добавка Hard-Cem ® ! Эта добавка защищает бетон от разрушающих физических сил истирания и эрозии.

Все, что вам нужно сделать, чтобы его использовать, — это бросить смесь, пакет и все остальное прямо в бетонную смесь. По мере добавления в бетон Hard-Cem увеличивает твердость бетонной пасты и снижает абразивный износ. Оба эти фактора увеличивают срок службы бетона в суровых условиях в два раза по сравнению с другими бетонными смесями.

При использовании этой добавки нет отрицательных побочных эффектов, ее можно использовать для бетона с воздухововлекающими добавками. Так что, если вы ищете безопасную и эффективную добавку, повышающую стойкость, Hard-Cem должен быть где-то в верхней части вашего списка!

3. Датчики контроля бетона

Конечно, после заливки бетона с добавками, вы захотите узнать, как он развивается. Вы можете сначала обратиться к старому испытанию на раздавливание бетона, но для вас есть более точные и лучшие инструменты.

К ним относятся следующие.

Датчики Bluetooth

С датчиками Bluetooth вы можете получать беспроводные данные о том, насколько хорошо ваш бетон развивается, не находясь рядом с ним. Таким образом, вам не нужно делать предположения или полагаться только на испытания на раздавливание, чтобы определить, достиг ли ваш бетон целевых показателей прочности.

Однако, поскольку технология Bluetooth основана на передаче коротких радиоволн, вам все равно необходимо находиться в пределах восьми метров от бетона.

Датчики на базе Интернета вещей

Если вы хотите контролировать бетон из любого места, лучше использовать датчики бетона, работающие на базе Интернета вещей (IoT). Эта технология IoT позволяет датчикам использовать радиоволны дальнего действия для беспроводной передачи точных оценок прочности и температуры вашего бетона по мере его изменения в реальном времени. Каждый отчет может быть отправлен на любое цифровое подключенное к Интернету устройство по вашему выбору, независимо от того, где оно находится. Так что вы можете получить отчет где угодно и когда угодно.

Чтобы убедиться в этом удобстве, мы рекомендуем попробовать наши датчики Maturix ™ Smart Concrete ® .

4. Конкретные технологии, ставшие возможными благодаря нанотехнологиям

Похоже, строительная отрасль действительно вводит новшества, не так ли? Итак, чего еще вам стоит ожидать?

Что ж, технологии все еще развиваются быстрыми темпами, поэтому, возможно, вы увидите, что больше нанотехнологий повысит вашу производительность с помощью бетонного строительства.Например, исследователи уже занимаются нормализацией следующих конкретных нанотехнологий.

Армирование углеродным волокном

Использование углеродных волокон, армирующих ваш бетон, вместо обычной стальной арматуры, может дать вам некоторые преимущества. Например, согласно академическому журналу Cement and Concrete Composites , добавление углеродных волокон может повысить как композитную, так и одноосную прочность бетона.

Бетон термоэлектрический

И если вы действительно надеетесь воспользоваться преимуществами бетона, вам поможет одно исследование, проведенное Школой гражданского строительства и строительства.В этом исследовании студенты-исследователи рассматривают, как можно использовать проводящий бетон вместе с термоэлектрическими материалами для создания интеллектуальной оболочки здания. Оболочка потенциально могла бы генерировать электричество, обогревать, охлаждать помещения и повышать тепловой комфорт.

Неважно, привлекают ли вас внимание эти или другие технологии Smart Concrete, вы обязательно повысите свою производительность, если когда-нибудь воспользуетесь ими.

студентов Массачусетского технологического института укрепляют бетон, добавляя переработанный пластик | MIT News

Согласно новому исследованию, однажды выброшенные пластиковые бутылки можно будет использовать для строительства более прочных и гибких бетонных конструкций, от тротуаров и уличных ограждений до зданий и мостов.

Студенты бакалавриата Массачусетского технологического института обнаружили, что, подвергая пластиковые хлопья малым безвредным дозам гамма-излучения, а затем измельчая хлопья в мелкий порошок, они могут смешать облученный пластик с цементной пастой и летучей золой для производства бетона, который составляет до На 15 процентов прочнее обычного бетона.

Бетон является вторым после воды наиболее широко используемым материалом на планете. На производство бетона приходится около 4,5% мировых выбросов углекислого газа, вызванных деятельностью человека.Таким образом, замена даже небольшой части бетона облученным пластиком может помочь уменьшить глобальный углеродный след цементной промышленности.

Повторное использование пластмасс в качестве добавок к бетону может также привести к перенаправлению старых бутылок с водой и газировкой, большая часть которых в противном случае оказалась бы на свалке.

«Каждый год на свалку вывозится огромное количество пластика, — говорит Майкл Шорт, доцент кафедры ядерной науки и техники Массачусетского технологического института. «Наша технология извлекает пластик со свалки, фиксирует его в бетоне, а также использует меньше цемента для изготовления бетона, что снижает выбросы углекислого газа.Это может привести к перемещению пластиковых отходов со свалки в здания, где это действительно может помочь сделать их сильнее ».

В команду входят Кэролайн Шефер ’17 и старший сотрудник Массачусетского технологического института Майкл Ортега, которые инициировали исследование в качестве классного проекта; Кунал Купваде-Патил, научный сотрудник Департамента гражданской и экологической инженерии; Энн Уайт, доцент кафедры ядерной науки и техники; Орал Бююкёзтюрк, профессор кафедры гражданской и экологической инженерии; Кармен Сориано из Аргоннской национальной лаборатории; и короткие.Новая статья опубликована в журнале Waste Management .

«Это часть наших целенаправленных усилий в нашей лаборатории по вовлечению студентов в выдающийся исследовательский опыт, связанный с инновациями в поисках новых, лучших бетонных материалов с разнообразным классом добавок различного химического состава», — говорит Бююкёзтюрк, директор Лаборатории инфраструктурных наук и устойчивого развития. «Результаты этого студенческого проекта открывают новую арену в поисках решений для устойчивой инфраструктуры.”

Кристаллизованная идея

Шефер и Ортега начали исследовать возможность использования пластикового армированного бетона в рамках 22.033 (Проект проектирования ядерных систем), в котором студентов попросили выбрать свой собственный проект.

«Они хотели найти способы снизить выбросы углекислого газа, а не просто« давайте построим ядерные реакторы », — говорит Шорт. «Производство бетона — один из крупнейших источников углекислого газа, и они задумались:« Как мы можем бороться с этим? »Они просмотрели литературу, и затем идея кристаллизовалась.”

Студенты узнали, что другие пытались добавить пластик в цементные смеси, но пластик ослабил полученный бетон. Продолжая расследование, они обнаружили доказательства того, что воздействие на пластик доз гамма-излучения приводит к изменению кристаллической структуры материала таким образом, что пластик становится более прочным, жестким и жестким. Действительно ли облучение пластика способствует укреплению бетона?

Чтобы ответить на этот вопрос, ученики сначала получили хлопья полиэтилентерефталата — пластикового материала, используемого для изготовления бутылок с водой и газировкой — на местном предприятии по переработке отходов.Шефер и Ортега вручную отсортировали хлопья, чтобы удалить кусочки металла и другой мусор. Затем они спустились с образцами пластика в подвал здания 8 Массачусетского технологического института, где находится облучатель кобальта-60, излучающий гамма-лучи — источник излучения, который обычно используется в коммерческих целях для обеззараживания пищевых продуктов.

«От этого типа облучения остаточной радиоактивности нет, — говорит Шорт. «Если что-то воткнуть в реактор и облучить нейтронами, то получится радиоактивное.Но гамма-лучи — это другой вид излучения, которое в большинстве случаев не оставляет следов радиации ».

Группа подвергала различные партии хлопьев воздействию низкой или высокой дозы гамма-излучения. Затем они измельчали ​​каждую партию хлопьев в порошок и смешивали порошки с серией образцов цементной пасты, каждый с традиционным порошком портландцемента и одной из двух распространенных минеральных добавок: летучей золы (побочный продукт сгорания угля) и микрокремнезема ( побочный продукт производства кремния).Каждый образец содержал около 1,5% облученного пластика.

После того, как образцы были смешаны с водой, исследователи вылили смеси в цилиндрические формы, дали им затвердеть, удалили формы и подвергли полученные бетонные цилиндры испытаниям на сжатие. Они измерили прочность каждого образца и сравнили его с аналогичными образцами, изготовленными из обычного необлученного пластика, а также с образцами, не содержащими пластика.

Они обнаружили, что в целом образцы из обычного пластика были слабее, чем образцы без пластика.Бетон с летучей золой или дымом кремнезема был прочнее, чем бетон из портландцемента. А присутствие облученного пластика вместе с летучей золой еще больше укрепило бетон, увеличив его прочность на 15 процентов по сравнению с образцами, изготовленными только с портландцементом, особенно в образцах с высокодозным облучением пластика.

Бетонная дорога впереди

После испытаний на сжатие исследователи пошли еще дальше, используя различные методы визуализации, чтобы исследовать образцы, чтобы понять, почему облученный пластик дает более прочный бетон.

Команда отвезла свои пробы в Аргоннскую национальную лабораторию и в Центр материаловедения и инженерии (CMSE) Массачусетского технологического института, где они проанализировали их с помощью дифракции рентгеновских лучей, электронной микроскопии обратного рассеяния и рентгеновской микротомографии. Изображения с высоким разрешением показали, что образцы, содержащие облученный пластик, особенно при высоких дозах, демонстрируют кристаллические структуры с большим количеством поперечных связей или молекулярных связей. В этих образцах кристаллическая структура, казалось, также блокировала поры в бетоне, делая образцы более плотными и, следовательно, более прочными.

«На наноуровне этот облученный пластик влияет на кристалличность бетона», — говорит Купваде-Патил. «Облученный пластик обладает некоторой реакционной способностью, и когда он смешивается с портландцементом и летучей золой, все три вместе дают волшебную формулу, и вы получаете более прочный бетон».

«Мы заметили, что в рамках параметров нашей программы испытаний, чем выше доза облучения, тем выше прочность бетона, поэтому необходимы дальнейшие исследования, чтобы адаптировать смесь и оптимизировать процесс облучения для достижения наиболее эффективных результатов», Купваде-Патил говорит.«Этот метод имеет потенциал для достижения устойчивых решений с улучшенными характеристиками как для структурных, так и для неструктурных приложений».

В дальнейшем команда планирует провести эксперименты с различными типами пластмасс, а также с различными дозами гамма-излучения, чтобы определить их влияние на бетон. На данный момент они обнаружили, что замена около 1,5% бетона облученным пластиком может значительно улучшить его прочность. Хотя это может показаться небольшой долей, говорит Шорт, реализованной в глобальном масштабе, замена даже такого количества бетона может иметь значительное влияние.

«Бетон производит около 4,5% мировых выбросов углекислого газа», — говорит Шорт. «Уберите 1,5 процента от этого, и вы уже говорите о 0,0675 процента выбросов углекислого газа в мире. Это огромное количество парниковых газов одним махом ».

«Это исследование является прекрасным примером междисциплинарной работы нескольких групп по поиску творческих решений и представляет собой образцовый образовательный опыт», — говорит Бююкёзтюрк.

Эта история была обновлена, чтобы уточнить, что бетон, содержащий как облученный пластик, так и летучую золу, а не только облученный пластик, прочнее на 15 процентов по сравнению с обычным бетоном.

достижений в технологии бетона | Agg-Net

Использование достижений в бетонных технологиях для улучшения решений по восстановлению смеси

Стив Кромптон, национальный технический директор, CEMEX UK Materials

Товарный бетон впервые был использован почти 100 лет назад на строительной площадке в Балтиморе, США, а во многих развитых странах сейчас на его долю приходится более половины всего цемента, используемого в строительстве. Ежегодный объем производства бетона во всем мире составляет 4 миллиарда кубических метров, поэтому бетон является наиболее широко используемым строительным материалом в мире благодаря уникальному сочетанию универсальности, экономичности и долговечности.

Хотя основная концепция продукта осталась неизменной, современные бетоны мало похожи на те, которые впервые были произведены в начале 20 века. Замечательные разработки в области технологии цементных материалов, минеральных добавок и добавок, в сочетании с достижениями в методах производства, привели к появлению широкого спектра высокоэффективных бетонов, которые могут обеспечить рентабельные и экологически безопасные решения для самых требовательных областей применения.

Требования клиентов, конкурирующие технологии и растущее стремление к экологически безопасным методам строительства усилили давление на отрасль, заставляя ее внедрять новые и инновационные способы удовлетворения этих требований.Промышленность отреагировала тем, что переместила инновации в бетонных технологиях из исследовательских лабораторий в поле, и ассортимент доступных в настоящее время бетонов больше, чем когда-либо в истории отрасли.

Однако претворить исследовательские идеи в жизнь непросто. Скривенер и Киркпатрик (1) выделили три основных препятствия на пути внедрения инноваций в бетонную промышленность:

  1. Конструктивная безопасность — Необходимость расчетного срока службы в 100 лет или более может привести к консервативному подходу к принятию новых идей, чтобы избежать последствий отказа.
  2. База эмпирических знаний — Отсутствие знаний о физических и химических процессах, которые определяют характеристики вяжущих материалов на макроскопическом уровне, что приводит к необходимости проведения итерационных и полномасштабных испытаний.
  3. Рыночная ниша и критическая масса. Успех бетона как строительного материала во многом основан на его дешевизне в производстве. Однако это возможно только из-за экономии на масштабе, особенно при производстве цемента. Требования к нише меньшего масштаба могут быстро увеличить затраты, сводя на нет одно из фундаментальных преимуществ продукта.

Несмотря на эти препятствия на пути внедрения, были достигнуты заметные успехи в применении передовых технологий в производстве товарного бетона с такими разработками, как высокопрочный бетон, фибробетон, использование самоуплотняющегося бетона и широкое распространение использование высокоэффективных добавок и добавок для изменения свойств бетона.

В этой статье рассматриваются некоторые ключевые разработки в технологии производства бетона, которые привели к изменениям в конструкции и производстве товарного бетона за последние 30 лет, а также рассматриваются некоторые текущие исследования, которые могут в дальнейшем повлиять на характер отрасли.

ЦЕМЕНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Достижения в технологии производства цемента привели к большей стабильности и улучшенным характеристикам традиционных цементов. Были достигнуты значительные успехи в использовании альтернативных видов топлива, которые снижают воздействие на окружающую среду производства цемента, которое остается энергоемким процессом, который по самой природе химических реакций производит CO2. Тем не менее, цементная промышленность добилась успеха в сокращении количества CO2, выделяемого во время производства, и часто цитируемая статистика о том, что каждая тонна произведенного цемента выделяет эквивалентный вес CO2, больше не соответствует действительности, поскольку многие производители заявляют, что снизили выброс CO2 на 30% и более.

За последние 30 лет произошло резкое увеличение доступности и использования дополнительных вяжущих материалов. В частности, преимущества, вытекающие из следующих материалов, привели к их широкому распространению:

Измельченный гранулированный доменный шлак

Измельченный гранулированный доменный шлак (ggbs) является побочным продуктом производства чугуна и образуется при быстром охлаждении расплавленного доменного шлака. Вяжущие свойства ggbs известны давно (свидетельства его первого использования датируются более 80 лет), и его использование широко распространено в ряде стран по всему миру.

Его можно перемалывать с цементным клинкером для производства цемента с заводскими смесями, и этот подход распространен в Европе, хотя в Великобритании ggbs обычно добавляют в бетономешалку для получения эквивалентной комбинации цемента.

Обычно ggbs используется для замены 50% компонента CEM I в смеси, хотя в специализированных приложениях его можно использовать при уровнях замещения до 90%.

Значительные улучшения устойчивости к атаке хлоридов достигаются при использовании ggbs при уровнях замещения, превышающих 40%.Его использование также улучшает стойкость бетона к сульфатному воздействию, что признано британскими стандартами, где рекомендуется использовать высокие уровни замены ggbs для наиболее серьезных категорий химического воздействия.

Использование ggbs также снижает риск вредной щелочно-кремнеземной реакции (ASR), и снова это признано в национальных руководящих документах, которые поощряют использование ggbs там, где есть потенциал для ASR.

Еще одним преимуществом ggbs является более низкая теплота гидратации, что делает его популярным в массовых конструкциях для уменьшения проблем, связанных с развитием высоких температур.

Неудивительно, что, учитывая потенциальные преимущества использования ggbs, наблюдается устойчивый рост его использования в товарном бетоне, хотя при использовании материала для производителя есть последствия:

  • Требуется дополнительная емкость хранилища.
  • Дополнительные требования по контролю качества для расширенного ассортимента смесей.
  • Небольшое увеличение содержания цемента, когда требуется эквивалентная 28-дневная прочность.
  • Увеличенное время схватывания, особенно в холодную погоду, может привести к повышенному кровотечению, хотя это можно контролировать с помощью добавок и изменений в составе смеси.

В целом использование ggbs не представляет особых проблем для производителя товарного бетона, и это наиболее часто используемый дополнительный цементный материал в Великобритании.

Зола пылевидная

Зола пылевидного топлива (PFA) является побочным продуктом при производстве электроэнергии на угольных электростанциях, и пуццолановая реакционная способность материала хорошо задокументирована при использовании в сочетании с портландцементами.

PFA может быть перемолот с цементным клинкером для производства цемента заводского смешивания или может быть добавлен в бетономешалку для получения эквивалентной комбинации цемента.Оба метода обычно используются в Великобритании.

PFA обычно используется с более низкими уровнями замещения, чем ggbs, обычно около 30%, хотя иногда для конкретных приложений используются более высокие уровни.

Было показано, что использование PFA улучшает долговечность бетона (2) за счет уменьшения проникновения хлоридов, улучшения сульфатостойкости и минимизации риска вредного ASR. Он также может улучшить свежие свойства бетона с пониженным содержанием воды, что приведет к меньшему просачиванию и улучшению характеристик текучести.

Использование PFA продолжает увеличиваться, хотя доступность материала в течение длительного времени ограничивает его рост по сравнению с ggbs.

С точки зрения товарного бетона использование PFA имеет некоторые последствия:

  • Требуется дополнительная емкость для хранения и необходимость в усиленной аэрации силосов для обработки более мелкого PFA по сравнению с цементом или ggbs.
  • Дополнительные требования по контролю качества для расширенного ассортимента смесей.
  • Увеличение содержания цемента там, где требуется эквивалентная 28-дневная прочность. Эти дополнительные увеличения несколько больше, чем при использовании ggbs, и могут достигать 40 кг / м3.

Microsilica

Microsilica является побочным продуктом производства кремния и ферросилиция. Это очень мелкий, высокореакционный пуццолан с высоким содержанием SiO2, который значительно снижает пористость бетона.

Microsilica обычно используется в качестве добавки для улучшения свойств высококачественного бетона и используется при дозах добавки от 5 до 20% от веса цемента.

Было показано, что

Microsilica улучшает долговечность, сопротивление истиранию и прочностные характеристики бетона, но этот материал значительно дороже, чем цемент, и его использование в значительной степени ограничивается специальными применениями или высокопрочными бетоном (обычно> 80 Н / мм2).

Метакаолин

Метакаолин производится путем прокаливания каолина при температурах 700–900 ° C для получения высокореакционного пуццолана при смешивании с CEM I. Обычно он используется аналогично микрокремнезему, то есть в качестве добавки (5–15% от веса диоксида кремния). цемент) для производства высококачественного бетона.

Ограниченная доступность и практический опыт применения метакаолина привели к более низкому уровню использования по сравнению с другими минеральными добавками, такими как ggbs, PFA и микрокремнезем. Тем не менее, данные исследований показывают, что уровни эффективности аналогичны тем, которые наблюдаются при использовании микрокремнезема.

Сводка

Значительные исследования и полевой опыт показали, что использование минеральных добавок улучшает характеристики бетона за счет улучшения ряда ключевых свойств. Это признано британскими и европейскими стандартами, и дизайнеры все чаще определяют использование таких материалов.Промышленность товарного бетона отреагировала на это, сделав такие материалы широко доступными, и, по оценкам, 75% всех товарных бетонов теперь содержат минеральные добавки.

ТЕХНОЛОГИЯ СМЕСЕЙ

Возможно, наиболее значительный прогресс в технологии бетона был достигнут в области добавок, что позволило разработать ряд высокоэффективных бетонов, которые позволили проектировщикам в полной мере использовать преимущества материала. Крупные компании-производители добавок вкладывают значительные средства в исследования и разработки, и за последние 30 лет значительно расширился ассортимент добавок, доступных как для производителя цемента, так и для производителя товарного бетона:

Водоредуцирующие добавки

Это наиболее часто используемые добавки, обычно добавляемые для снижения содержания воды при сохранении удобоукладываемости и, таким образом, уменьшения содержания цемента при заданной прочности.

Редукторы высокого давления

Все чаще используется для увеличения консистенции бетона при сохранении прочности. Возможно, наиболее значительный прогресс был достигнут в этой области технологии смешения с разработкой продуктов на основе поликарбоксилатного эфира (PCE). Это привело к разработке самоуплотняющегося бетона и сыграло решающую роль в достижении еще большей прочности бетона. Добавками PCE можно управлять, чтобы изменить их влияние на важные свойства бетона, такие как когезия, скорость набора прочности, консистенция и сохранение осадки.

Модификаторы вязкости

Модификаторы вязкости были разработаны для поддержания когезии при очень высоких значениях консистенции и обычно используются при производстве самоуплотняющегося бетона.

Шлифовальные добавки

Шлифовальные добавки, оптимизирующие процесс производства цемента и снижающие потребление энергии, теперь стали обычным явлением наряду с химическими веществами, улучшающими прочностные характеристики цемента.

Добавки для компенсации усадки

Этот набор добавок снижает внутреннюю усадку бетона, которая является неизбежным результатом процесса гидратации.Использование этих добавок особенно полезно при строительстве бетонных полов, где они позволяют значительно увеличить расстояние между швами. В сочетании с другими технологическими разработками, такими как стальная фибра, они могут даже использоваться для производства «бесшовных» полов.

Ингибиторы коррозии

Дополнительную стойкость арматуры к коррозии можно получить путем введения в бетон ингибиторов коррозии, и такие добавки часто используются в критических проектах.

Пигменты

Пигменты

бывают самых разных цветов и дают дизайнерам художественную лицензию, позволяя им использовать бетон по-разному.

Добавки гидроизоляционные

Блокаторы пор все чаще используются при проектировании и строительстве водонепроницаемых конструкций, и в этой области постоянно ведутся разработки для улучшения характеристик таких добавок, особенно там, где бетон подвергается внешнему давлению воды.

Приведенный выше список ни в коем случае не является исчерпывающим, и другие добавки, такие как замедлители схватывания и воздухововлекающие добавки, обычно используются для изменения свойств свежего и затвердевшего бетона.

Преимущества добавок в увеличении долговечности, сокращении времени укладки, сокращении затрат и улучшении показателей устойчивости бетона широко признаны, и рост использования добавок отражает это, поскольку объем продаж в Великобритании утроился за последние 15 лет. , как показано на рисунке 1.

В производстве товарного бетона в настоящее время производство бетона без добавок является скорее исключением, чем правилом, и все большая доля включает высокодисперсные водоредуцирующие добавки (HRWRA), что также отражено на рисунке 1.

ВОЛОКНА

Использование волокон в бетоне и растворах не ново, о чем свидетельствует использование волокон животного происхождения в некоторых из самых ранних зарегистрированных бетонов. Как и в случае с добавками, произошли значительные изменения в типах, доступности и характеристиках волокон, и на рынке доступны три основных типа волокна:

Фибра стальная

Стальные волокна производятся различных форм и размеров, и хотя обычно они изготавливаются из низкоуглеродистой стали, они доступны из нержавеющей стали и в оцинкованной форме.Обычно их добавляют при дозировке от 15 до 50 кг / м3 в зависимости от типа волокна и желаемых свойств бетона.

Стальная фибра может повысить ударную вязкость и пластичность бетона и широко используется в промышленных покрытиях во всем мире. Совсем недавно были разработаны методы строительства из композитных материалов, которые позволяют стальной фибре заменять традиционную конструкционную арматуру в некоторых областях применения.

Стальной фибробетон можно приобрести на большинстве заводов по производству товарных смесей по всей Великобритании, хотя может потребоваться уведомление за несколько дней, чтобы гарантировать наличие указанного волокна на складе на заводе.Важно убедиться, что волокна полностью диспергированы в бетоне, и обычно для стального фибробетона также используется водоредуцирующая добавка с высоким содержанием воды для улучшения консистенции бетона и облегчения тщательного перемешивания.

Полипропиленовые волокна

Полипропиленовые волокна обычно вводятся с гораздо более низкими дозами, чем стальные волокна, обычно менее 1 кг / м3, и в основном используются для изменения пластических свойств бетона, чтобы минимизировать проблемы пластического растрескивания.Они также способствуют повышению стойкости к истиранию, ударопрочности и устойчивости к растрескиванию при пожаре.

Использование полипропиленовых волокон неуклонно растет с 1980-х годов, и по оценкам, более 5% всего товарного бетона в Великобритании в настоящее время содержат такие волокна. С точки зрения производителя, волокна просты в обращении и легко добавляются в бетон, хотя необходимо следить за тем, чтобы учесть влияние на прочность консистенции.

Синтетические макроволокна

Синтетические макроволокна являются более поздней разработкой и обычно производятся из смесей различных органических полимеров, включая полиэтилен и полиолефины (3).Последние разработки позволили изготавливать материалы с более высоким модулем упругости с различными механизмами крепления, которые улучшают сцепление и приводят к улучшенным характеристикам этого типа волокна.

Несмотря на то, что они относительно новы в Великобритании, их пониженная дозировка (обычно 2–7 кг / м3) делает их популярными среди производителей товарного бетона, поскольку с ними легче обращаться, чем со стальными волокнами. Их использование в таких областях, как промышленные полы и настил из композитной стали, продолжает расти.

Комбинации типов волокон также могут использоваться для реализации преимуществ пластичного состояния, обеспечиваемых полипропиленовыми волокнами, в сочетании с преимуществами твердого состояния, которые связаны с использованием стальных или синтетических макроволокон.

УСТОЙЧИВОСТЬ

Концепция устойчивого развития стала важной темой во всех сферах строительства, и производство товарного бетона не исключение (4). Устойчивое развитие станет основным двигателем будущего развития цементных материалов, и компании все чаще будут стремиться снизить воздействие своей продукции на окружающую среду.

Устойчивость может рассматриваться как сочетание социальных, экономических и экологических воздействий, и вместе они влияют на восприятие продукта.Экологичный материал должен продемонстрировать:

  • Минимальный ущерб окружающей среде (возобновляемый, нетоксичный, пригодный для вторичной переработки, биоразлагаемый и т. Д.).
  • Минимальные отходы, связанные с его использованием (отходы при производстве; избыточный заказ; предварительная сборка за пределами объекта и т. Д.).
  • Местное снабжение (при наличии на месте, поездки сведены к минимуму, что снижает вредные выбросы топлива).
  • Низкие выбросы CO2 (учитываются все выбросы во время поиска, производства и жизненного цикла материала / продукта).

Кроме того, экологически чистый материал должен быть прочным, прочным, огнестойким и обеспечивать адекватную безопасность.

Промышленность товарного бетона ответила на эти вызовы:

Снижение загрязнения и выбросов

  • За последние 20 лет выбросы пыли сократились на 90%
  • Снижение содержания углекислого газа в воздухе на 18%
  • Снижение содержания диоксида серы на 46%
  • Снижение оксидов азота на 17%
  • 60% -ная экономия твердых частиц.

Увеличение использования вторичного сырья

  • Цементная и бетонная промышленность Великобритании продолжает вносить свой вклад в Стратегию Великобритании по отходам, потребляя отходы, произведенные в других отраслях, и перерабатывая собственные отходы
  • Цементная промышленность играет важную роль в сведении к минимуму некоторых проблем страны с удалением отходов путем переработки отдельных отходов в альтернативные виды топлива для печей
  • Использование GGB и летучей золы в бетоне и цементе увеличивается, что позволяет сократить выбросы CO2 до 45%.

Снижение отходов и повышение эффективности

  • соответствие строгому экологическому законодательству
  • Аккредитация ISO 14001 становится нормой
  • бетонные заводы теперь рециркулируют воду (достижимо до 65%)
  • в странах ЕС удельное потребление энергии при производстве цементного клинкера снизилось на 30% с 1970-х годов.

Меньшая зависимость от первичных полезных ископаемых

  • 1,5 миллиона тонн ГГБ и летучей золы используется в Великобритании каждый год в качестве замены цемента
  • сокращение выбросов CO2 на 1.5 млн тонн
  • сокращение потребления первичной энергии на 2 000 миллионов киловатт в час
  • экономия 1,5 млн тонн карьеров
  • экономия 1,5 млн тонн полигона.

Снижение использования первичных агрегатов

  • Снижение производства первичных заполнителей на 45% с 1989–2011 гг.
  • Увеличение на 94% использования переработанных и вторичных заполнителей
  • К 2011 году 30% агрегатов (70 миллионов тонн) будет поступать из неосновных источников.

Отрасль осознает свою ответственность в отношении вопросов устойчивого развития и продолжает инвестировать время, деньги и ресурсы для дальнейшего улучшения своей деятельности в этой важной области. Хотя бетон вносит небольшой чистый вклад в глобальное потепление, на него приходится лишь 2,6% выбросов CO2 в Великобритании в 2006 году, он продолжает продвигать использование материалов и технологий, которые еще больше снизят его воздействие на общество (5).

МИКС ДИЗАЙН

Чтобы извлечь максимальную пользу из вышеперечисленных разработок, необходимо, чтобы технолог по бетону разработал конструкцию смесей в соответствии с требованиями специалиста, и это подчеркивается здесь путем рассмотрения трех приложений, которые были разработаны в результате достижений в области бетонных технологий:

Бетон высокопрочный

Указанная прочность бетона неуклонно растет в течение последних 30 лет.За этот период средняя прочность выросла примерно на 10 Н / мм2, и все большее количество всего бетона определяется прочностными характеристиками.

Более значительный рост наблюдается в производстве высокопрочных бетонов. В то время как C50 когда-то считался высокопрочным, теперь обычным явлением является то, что бетон C80 производился в обычном порядке, а на некоторых заводах по производству товарного бетона производились бетонные смеси с прочностью до C130.

Эти преимущества возможны только при тщательном выборе и сочетании сырьевых материалов, а также при использовании высокодисперсных водоредуцирующих добавок в сочетании с отобранными вяжущими компонентами, такими как PFA и микрокремнезем.Теория упаковки частиц и реологическое поведение бетона становятся важными частями процесса разработки смеси в этих приложениях.

Границы высокопрочного бетона были расширены с разработкой и производством сверхвысокопрочных бетонов, где прочность может превышать 200 Н / мм2, хотя на сегодняшний день применение и производство таких материалов ограничено.

Самоуплотняющийся бетон

Самоуплотняющийся бетон (SCC) быстро развивается с тех пор, как он был впервые продемонстрирован в Японии в конце 1980-х годов.Развитие технологии добавок и лучшее понимание реологических характеристик SCC позволили производителям надежно производить материалы, которые можно размещать без вибрации, что дает преимущества за счет повышения эффективности на месте, снижения воздействия на окружающую среду и улучшения качества поверхности.

Однако конструкция SCC является сложной, часто включающей несколько комбинаций порошка и примеси, чтобы гарантировать достижение желаемых свойств, и требуются дальнейшие исследования и разработки для обеспечения большей надежности конструкции смеси.

Устойчивое проектирование

Использование вторичных вяжущих компонентов является обычным явлением в промышленности, и использование таких материалов может снизить выброс CO2 в бетон до 40%.

Водоредуцирующие добавки обычно используются для снижения содержания воды и, таким образом, предоставляют возможности для удовлетворения заданных требований к прочности при более низком содержании цемента.

Использование оборотной воды и устранение отходов смыва в настоящее время является эталоном в отрасли, и более крупные производственные предприятия будут иметь установки для регенерации материалов из любого возвращенного бетона.

Использование переработанных заполнителей часто рассматривается как логический способ снижения воздействия бетона на окружающую среду. Однако использование переработанного заполнителя (RA) или переработанного заполнителя для бетона (RCA) требует тщательного рассмотрения, поскольку их использование может значительно увеличить содержание цемента.

Требуется подробное рассмотрение общих преимуществ для устойчивости от использования RA или RCA, чтобы гарантировать полное понимание воздействия на устойчивость, поскольку часто бывает, что природный заполнитель местного производства является более устойчивым решением, чем импорт переработанных материалов.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА

Основные требования для производства бетона сегодня немного отличаются от того, когда эта отрасль зародилась почти 80 лет назад — однородное смешивание цемента, заполнителей и воды для производства материала, который можно транспортировать до 2 часов и при этом использовать при строительстве. сайт.

Однако мир изменился, и развитие цементных и бетонных технологий привело к появлению все более сложных смесей, требующих все более сложных методов смешивания и контроля для удовлетворения требований современных методов строительства.

Компьютеризация, прогресс в измерении материалов и доступность передовых добавок позволяют производителю товарного бетона проектировать и производить огромное количество сложных, технически сложных бетонов, которые были просто недоступны даже 10 лет назад.

Повышение экологической осведомленности привело к значительным изменениям в конструкции современных бетонных заводов: новые заводы были полностью закрыты, и никакие отходы никогда не покидали территорию, поскольку бетонные установки и установки для рециркуляции воды становятся нормой.

Снаружи современный завод по производству бетона может не сильно отличаться от построенного 60 лет назад, но технологии и сложность современного завода и производимые на нем материалы — это световые годы по сравнению с первым заводом, построенным в Великобритании в 1930 году.

ВЫВОДЫ

За последние 30 лет произошло много инноваций в области бетонных технологий, в частности, касающихся разработки альтернативных вяжущих компонентов и еще более мощных и гибких систем добавок, способных изменять свойства свежего и затвердевшего бетона.

В последнее время акцент на экологические проблемы и концепция устойчивого развития привели к изменениям в способах производства и использования сырья для производства бетона. Увеличилось использование переработанных и альтернативных материалов, которые вместе могут снизить воздействие бетона на окружающую среду, и ожидается дальнейшее развитие в этой области.

Эти разработки были приняты промышленностью товарного бетона, и характер продукции, производимой в этой отрасли, значительно изменился.Производственные подразделения стали более сложными и имеют более широкий ассортимент цементов, добавок и заполнителей, что позволяет производить широкий спектр бетонов с высокими техническими характеристиками, разработанных для удовлетворения самых требовательных применений.

ССЫЛКИ

  1. СКРИВЕНЕР К.Л. и Р.Дж. КИРКПАТРИК: «Инновации в использовании и исследования вяжущих материалов», Cement and Concrete Research 38 (2008), стр. 128-136.
  2. BAMFORTH, P.B .: «Повышение прочности железобетона», Технический отчет Concrete Society No.61, 2004.
  3. Руководство по использованию макробетона, армированного синтетическим волокном, Технический отчет № 65, 2007 г.
  4. Руководящий документ по «Устойчивым системам проектирования и оценки бетона», Британская ассоциация товарного бетона, 2008 г.
  5. MEYER, C .: «Озеленение бетонной промышленности», Цемент и бетонные композиты, 2009.

Этот документ был представлен на 37-м ежегодном техническом симпозиуме Института технологии бетона (ИКТ) в апреле 2009 года и впоследствии опубликован в выпуске Ежегодника ИКТ за 2009/10 год.Он воспроизведен здесь с любезного разрешения ICT.

Инновации в бетоне | Журнал гражданского и строительного инженера

Автор: Лайонел Лемей, PE, SE, LEED AP. Исполнительный вице-президент по конструкциям и устойчивому развитию, Национальная ассоциация товарного бетона

Брайан Лемей, младший научный сотрудник, Национальная ассоциация товарных бетонных смесей

Кредит: 1 LU / HSW

Номер курса: ZG082019CS

Спонсор:

Build with Strength, коалиция Национальной ассоциации готовых бетонных смесей, знакомит строителей и дизайнеров и политиков с преимуществами бетона и поощряет его использование в качестве строительного материала.Никакой другой материал не может повторить преимущества бетона с точки зрения прочности, долговечности, безопасности и простоты использования.

Обзор курса:

Бетон — это материал, который выбирают для самых высоких зданий в мире и инфраструктуры, рассчитанной на века. Чтобы соответствовать требованиям, предъявляемым к этим передовым проектам, бетон должен быть прочнее, долговечнее и удобнее, чем когда-либо прежде. В этой статье рассказывается, как с помощью новых продуктов, методов производства и исследований разрабатываются инновационные бетоны для решения этих новых задач.Гибкий бетон, бетон, поедающий смог, и улавливание углерода — это лишь несколько примеров новых технологий, улучшающих продукт, разработка которого ведется почти 5000 лет.

Цели обучения:

1. Понимание новых технологий, используемых в производстве бетона

2. Узнайте, как инновационные бетонные изделия могут повысить эффективность проекта

3. Узнайте, как внедрять новейшие бетонные инновации в проекты строительства и инфраструктуры

4.Продемонстрировать важность внедрения новых технологий для повышения устойчивости и устойчивости искусственной среды

Юбилейная церковь. Фото: Элио Ломбардо, Alamy Stock Photo Пантеон. Фото: Hercules Milas, Alamy Stock Photo

Введение

Что общего между Юбилейной церковью и Пантеоном? Оба они являются культовыми сооружениями в Риме. Но, кроме того, они оба построены из инновационного бетона. Римляне освоили использование бетона 2000 лет назад, чтобы построить одни из самых знаковых построек из когда-либо построенных.Хотя римский бетон и отличается от современного бетона, он использовал те же принципы, сочетая заполнитель с гидравлическим вяжущим. Агрегат включал в себя куски камня, керамической плитки и кирпичного щебня, часто перерабатываемого в снесенных зданиях. Вулканический пепел, называемый пуццоланом, был излюбленным связующим там, где он был доступен. В качестве связующих также использовались гипс и негашеная известь. И даже 3000 лет назад египтяне использовали бетонную форму, сделанную из глины и соломы, чтобы построить пирамиды. Сегодня, конечно, большая часть бетона производится из портландцемента, изобретенного в 1824 году, в сочетании с высококачественным заполнителем.Большинство современных бетонов дополнены инновационными продуктами и добавками для улучшения пластических и затвердевших свойств.

Инновационные дополнительные вяжущие материалы (SCM), такие как летучая зола, шлаковый цемент и микрокремнезем, используются для повышения прочности, долговечности и удобоукладываемости. Химические добавки влияют на время схватывания, морозостойкость и текучесть. Крошечные волокна добавляются для увеличения пластичности и контроля растрескивания. Двуокись углерода вводится в бетон для повышения прочности и улавливания парниковых газов.Некоторые усовершенствования фактически удаляют загрязняющие вещества с поверхности бетона и из окружающей атмосферы, что и делает бетон Юбилейной церкви таким инновационным. Наружные изогнутые поверхности покрыты цементом из диоксида титана (TiO 2 ), который разъедает смог, помогая поддерживать чистоту поверхности.

Бетон — это наиболее широко используемый строительный продукт в мире. В основном его делают на месте из местных материалов. Он экономичен, доступен повсюду, прочен и долговечен.Хотя обычный бетон может справиться с большинством работ, он также является предпочтительным материалом для самых высоких зданий в мире и инфраструктуры, рассчитанной на века. Хотя бетон не всегда является синонимом инноваций, новые продукты и методы производства улучшают характеристики бетона для решения современных проблем. В этой статье рассматриваются некоторые из этих последних нововведений.

Самоочищающийся бетон

Представьте себе бетон, который может очищать себя и даже окружающий воздух от вредных загрязняющих веществ.Именно на это способен бетон, изготовленный из диоксида титана (TiO 2 ). Цемент TiO 2 предназначен для разрушения вредных загрязняющих веществ в воздухе посредством реакции, катализируемой светом, или фотокатализа из-за диоксида титана, который добавляется в цемент во время его производства. Эта способность цементов TiO 2 была вдохновлена ​​способностью определенных микробов расщеплять вредные химические вещества, изменяя их степень окисления, в том числе посредством фотокатализа. Однако в фотокатилитических цементах реакция осуществляется титаном, тогда как микробы полагаются на естественные ферменты.Цемент разрушает как органические, так и неорганические загрязнители, и он предназначен для использования в проектах в городских центрах, где загрязнение воздуха и плохое качество воздуха наиболее выражены.

Пример того, как цемент TiO 2 разрушает загрязняющие вещества, можно увидеть в его преобразовании диоксида азота (NO 2 ), вредного соединения, которое в основном образуется при сжигании топлива в легковых и грузовых автомобилях. Двуокись азота — одно из соединений, вызывающих кислотные дожди, смог, респираторные заболевания и окрашивание зданий и тротуаров.Реакция с солнечным светом дает гидроксильные радикалы, которые реагируют с NO 2 с образованием NO 3 , который растворяется в воде после реакции с поверхностью цемента.

Данные исследования TX Active®, цемента TiO 2 , продаваемого Lehigh Hanson (подразделение HeidelbergCement Group) в США, показывают, что «до 50% этих атмосферных загрязнителей можно было бы сократить в некоторых городах, если бы только 15%. зданий и дорог были покрыты цементом TX Active®.«TX Active® был впервые использован для изогнутых панелей в Юбилейной церкви (также известной как Dives in Misericordia Church) в Риме, где в качестве стилистических оболочек использовались фотокаталитические цементные панели. С тех пор Italcementi (подразделение HeidelbergCement Group) посвятила десятилетия исследованиям фотокаталитических цементных продуктов. Этот цемент имеет многообещающий потенциал для значительного улучшения городской жизни и окружающей среды.

Пример: Юбилейная церковь, Рим, Италия

Фото: Эдмунд Самнер-ВЗГЛЯД, Алами Стоковое Фото

По словам архитекторов Ричарда Мейера и его партнеров, Юбилейная церковь в Риме «была задумана как часть инициативы тысячелетия Папы Иоанна Павла II по обновлению приходской жизни в Италии.«Проект состоит из самой церкви, а также светского жилья и жилья для духовенства. Церковь легче всего отличить по трем большим бетонным корпусам, которые символизируют Святую Троицу. Учитывая символическое значение ракушек, их внешний вид является безусловным приоритетом. Таким образом, из-за того, что оболочки должны оставаться в первозданном состоянии, было вполне естественным использовать «самоочищающийся» фотокаталитический бетон TX Active®, чтобы гарантировать, что на оболочках не будут накапливаться пятна из-за смога.Фотокаталитические оболочки, построенные в 2003 году, заметно остались чистыми и белыми, постоянно выполняя самообслуживание.

Гибкий бетон

Гибкий бетон в 300-500 раз пластичнее обычного. Фото: Victor C. Li

Гибкий бетон представляет собой эффективную альтернативу, прежде всего, при строительстве и обслуживании инфраструктуры, где бетон подвержен суровым погодным условиям и экстремальным нагрузкам. Конструкция, которая дает сгибаемый бетон или инженерный цементный композит (ECC), его впечатляющая пластичность основана на перламутре, веществе, которое покрывает внутреннюю часть раковин морского ушка.Перламутр состоит из небольших пластинок арагонита, которые удерживаются вместе с помощью природных полимеров, что делает его твердым и гибким, поскольку пластинки могут свободно скользить из стороны в сторону под действием нагрузки. Этот эффект имитируется в гибком бетоне за счет рассеивания крошечных волокон по всей поверхности. Виктор К. Ли из Мичиганского университета, где впервые была исследована и изобретена система ECC, утверждает, что изгибаемый бетон «может деформироваться от 3 до 5 процентов при растяжении до того, как он разрушится, что дает ему в 300-500 раз большую способность к деформации при растяжении, чем обычно. конкретный».Конечно, именно эта невероятная способность выдерживать растягивающую деформацию делает изгибаемый бетон уникальным.

Это огромное увеличение пластичности предполагает различные потенциальные области применения. Во-первых, на дорогах, а также на других покрытиях с твердым покрытием, которые должны выдерживать многократную нагрузку тяжелых транспортных средств, изгибаемый бетон будет реже трескаться, предотвращая дальнейшее выветривание, главным образом из-за дорожных солей, которые разъедают стальную арматуру. Кроме того, благодаря способности ECC поглощать большее количество энергии без повреждений, его можно использовать для изготовления усиливающих элементов, таких как демпферы на обходном виадуке Сейшо в Японии, протяженность которого составляет примерно 28 километров.Д-р Ли также заявляет, что система ECC использовалась в качестве сейсмостойкости в высотных зданиях в Токио и Осаке, и далее предполагает, что ECC может быть полезен при подземном строительстве, а также строительстве водной инфраструктуры.

Однако, прежде чем его можно будет более широко коммерциализировать для таких крупномасштабных проектов, изгибаемый бетон должен стать более доступным. Чтобы быть экономически жизнеспособным, он должен поставляться эффективно и не чрезмерно использоваться в проектах. Но крайне важно, чтобы профессионалы в области проектирования были осведомлены о продукте и его потенциале, поскольку в противном случае они могли бы упустить из виду перспективный бетонный вариант для конструкций, требующих способности выдерживать значительную растягивающую деформацию.

Гибкий бетон также обладает способностью к самовосстановлению. Поскольку изгибаемый бетон сохраняет трещины относительно небольшими, естественные реакции в затвердевшем бетоне создают «исцеляющие» продукты за счет минерализации углерода и постоянной гидратации, которые устраняют трещины и восстанавливают прочность бетона. Гибкий бетон — перспективная технология, которая уже зарекомендовала себя благодаря коммерциализации нескольких компаний.

На самом деле, фибробетон не новость.Многие компании поставляют волокна для использования в бетоне с целью улучшения прочности и долговечности бетона. В бетоне, армированном волокном, это достигается за счет включения волокон из стали, стекла или органических полимеров (пластмасс). Иногда также используются натуральные волокна, такие как сизаль и джут. Эти волокна в основном используются для борьбы с пластической усадкой и усадкой при высыхании, которые в противном случае могут привести к растрескиванию и повреждению бетона. Это сопротивление усадке и последующему растрескиванию является ключом к продлению срока службы бетона, уменьшая частоту дорогостоящих ремонтов.Волокна также препятствуют расширению существующих трещин и дальнейшему повреждению бетона, когда они действительно появляются. А в последнее время стальная фибра используется в конструкциях, чтобы уменьшить количество традиционных стальных арматурных стержней, сэкономив время и труд.

Фото: Bluestone Organization

Пример: 42 Broad, Fleetwood, New York

42 Broad — это 16-этажный комплекс смешанного использования недалеко от Нью-Йорка, построенный с использованием изоляционной бетонной формы (ICF). Строительство ICF становится все более популярным с тысячами проектов, построенных в США, но по-прежнему многими считается инновационным.ICF размещает железобетонную стену между формами из жесткого пенополистирола, которые остаются на месте после затвердевания бетона. В Канаде есть несколько более высоких зданий ICF, но 16-этажное здание 42 Broad будет самым высоким в США.

Фото: ICF Panels, Inc.

Настоящим нововведением в этом проекте является облицовка блоков Amvic ICF панелями и использование армирования стальным волокном HelixTM. ICF собираются за пределами строительной площадки на ближайшем заводе и прибывают на рабочую площадку в виде индивидуальных панелей длиной до 50 футов, что приводит к экономии труда и времени на строительной площадке, а это означает, что владелец может занять здание раньше.Частью того, что делает возможным этот процесс, является использование стальных волокон в готовом смешанном бетоне для замены горизонтальной арматуры, что устраняет дорогостоящие горизонтальные срезы арматуры.

LafargeHolcim — одна из первых компаний, которые начали коммерциализацию гибкого бетона с продуктом под названием Ductal®. Ductal® — это бетон со сверхвысокими характеристиками (UHPC), который включает волокна в бетонную смесь для повышения прочности и пластичности, а также множества других преимуществ.LafargeHolcim распределяет порошок премикса, волокна и добавки, необходимые для производства Ductal®, своим партнерам, которые затем смешивают его с бетоном. LafargeHolcim заявляет, что они используют «высокоуглеродистые металлические волокна, нержавеющие волокна, волокна поливинилового спирта (ПВС) или стекловолокна», чтобы повысить способность бетона выдерживать растягивающие нагрузки и деформации.

Ductal® также менее пористый, чем обычный бетон, что делает его более устойчивым к хлоридам, кислотам и сульфатам. Кроме того, он, как правило, гораздо более непроницаем для воды, что делает его идеальным для кровли.Кроме того, Ductal® обладает самовосстанавливающимися свойствами. Этот гибкий бетон был тщательно исследован и продается.

Пример из практики: Художественный музей Переса, Майами, Флорида

Фото: Ян Дагналл, Алами Стоковое Фото

Художественный музей Переса в центре Майами примечателен главным образом применением сверхвысокопроизводительного бетона Ductal® (UHPC). В музее находится около 200 000 квадратных футов внутреннего и внешнего пространства для презентации современного искусства.Однако это свойство сопряжено с одной серьезной проблемой. Музей построен в заливе Бискейн, где он подвержен воздействию морского воздуха и соли. Кроме того, он подвержен риску тропических штормов и ураганов и, следовательно, должен противостоять силам, связанным с этими экстремальными погодными явлениями. Ductal® был использован для производства около 100 стоек длиной 16 футов для поддержки самого большого в мире ударопрочного окна во время его строительства в 2013 году. Бетонные стойки были сделаны тонкими, что обеспечивало максимальную видимость, а также соответствовало строительным нормам Флориды. для сопротивления ураганам.

Графеновый бетон — это бетон, армированный графеном. Графен представляет собой одинарный слой атомов углерода, прочно связанных в гексагональную сотовую решетку. Слои графена, наложенные друг на друга, образуют графит, естественную кристаллическую форму углерода, наиболее часто используемую в карандашах и смазках. Отдельные слои графена в графите можно разделить на листы толщиной всего в один атом. Графен — это самое тонкое соединение, известное человеку, самый легкий из известных материалов и самое прочное соединение из обнаруженных, более чем в 100 раз прочнее стали.Графеновый бетон получают путем суспендирования хлопьев графена в воде, а затем смешивания этой воды с традиционными ингредиентами бетона, такими как цемент и заполнитель.

Сила этой технологии во многом заключается в ее доступности, поскольку она недорогая и совместима с современными крупномасштабными производственными требованиями. Согласно исследовательской статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials, озаглавленной «Сверхвысокопроизводительные нанотехнологические композиты из графена и бетона для многофункциональных приложений», графеновый бетон впечатляюще демонстрирует «увеличение прочности на сжатие на 146% по сравнению с обычным бетоном — 79.5-процентное увеличение прочности на изгиб и снижение водопроницаемости почти на 400 процентов ». Помимо повышенной прочности, графеновый бетон также более экологичен, поскольку для него требуется меньше цемента, чем обычно требуется для производства бетона с заданной прочностью. В качестве альтернативы можно использовать более прочный графеновый бетон для изготовления более мелких структурных элементов, что уменьшит количество используемого материала.

Улавливание углерода

Как и большинство искусственных материалов, бетон считается источником выбросов углекислого газа (CO 2 ), в основном из-за процесса производства цемента.Но что, если бы вы могли обратить этот процесс вспять и улавливать или улавливать CO 2 в бетоне с помощью естественных процессов или технологий улавливания углерода.

Карбонизация — это естественный процесс, при котором диоксид углерода (CO 2 ) проникает через поверхность затвердевшего бетона и вступает в химическую реакцию с продуктами гидратации цемента с образованием карбонатов. Для эксплуатационного бетона карбонизация — медленный процесс со многими зависимыми переменными. Скорость снижается со временем. Это связано с тем, что карбонизация снижает проницаемость, и карбонизация происходит от поверхности внутрь, создавая более плотную матрицу на поверхности, затрудняя дальнейшую диффузию CO 2 в бетон.Хотя процесс карбонизации медленный, он все же приводит к поглощению некоторого количества CO 2 , выделяемого при производстве цемента, — химический процесс, называемый кальцинированием. Теоретически при наличии достаточного времени и идеальных условий весь CO 2 , выделяющийся при прокаливании, может быть изолирован посредством карбонизации. Однако условия реального мира обычно далеки от идеальных.

Скорость поглощения CO 2 зависит от воздействия воздуха, ориентации поверхности, отношения поверхности к объему, компонентов связующего, обработки поверхности, пористости, прочности, влажности, температуры и концентрации CO 2 в окружающей среде.Предсказать, сколько CO 2 абсорбируется монолитным бетоном, сложно. Известно, что скорость поглощения CO 2 является наибольшей, когда отношение поверхности к объему высокое, например, когда бетон был раздроблен и подвергался воздействию воздуха.

В одном из наиболее всеобъемлющих исследований Си и др. Опубликовали краткое изложение своего исследования в статье «Существенное глобальное поглощение углерода за счет карбонизации цемента» в журнале Nature Geoscience, ноябрь 2016 года. процесс прокаливания — карбонизация.Используя аналитическое моделирование химии карбонизации, они смогли оценить региональное и глобальное поглощение CO 2 в период с 1930 по 2013 год. По их оценкам, совокупное количество CO 2 , изолированного в бетоне, составляет 4,5 Гт за этот период. Это компенсирует 43% выбросов CO 2 от производства цемента, вызванных процессом обжига. Они пришли к выводу, что карбонизация цементных продуктов представляет собой значительный сток углерода.

Две области исследований и коммерциализации предлагают значительные улучшения в этом процессе поглощения CO 2 .Самый простой подход — усиленная карбонизация в условиях окончания и вторичного использования бетона. Это нельзя считать инновационным, поскольку это просто означало бы изменение способа сбора и обработки разрушенного бетона перед повторным использованием. При подходящих условиях и небольшом размере частиц измельченный бетон потенциально может поглотить значительные количества CO 2 за небольшой период, например год или два, и, таким образом, будет полезно оставить измельченный бетон на воздухе перед повторным использованием.

Другие коммерчески жизнеспособные технологии ускоряют карбонизацию. Это достигается либо введением CO 2 в бетон, выдержкой бетона в CO 2 или созданием искусственных заполнителей известняка с использованием CO 2 .

Компания под названием CarbonCure использует CO 2 , улавливаемый промышленными выбросами, который затем очищается, сжижается и доставляется на бетонные заводы-партнеры в резервуарах под давлением. Затем он вводится в бетон во время его перемешивания, что превращает CO 2 в твердый минерал внутри бетона.Образовавшиеся минералы увеличивают прочность на сжатие.

Этот процесс снижает выбросы CO 2 двумя способами — за счет прямого связывания CO 2 , вводимого в бетонную смесь, и за счет снижения потребности в цементе, поскольку бетон CarbonCure требует меньше цемента для производства бетона с заданной прочностью.

Экономическая жизнеспособность этого бетона также делает его особенно привлекательной инновацией. Стоимость оборудования и лицензирования компенсируется снижением цен на цемент.Компания CarbonCure установила свою технологию на более чем 100 заводах по всей Северной Америке, которые поставили более двух миллионов кубических ярдов бетона. Этот продукт достаточно доступен, чтобы его можно было использовать сейчас, и уже был использован с большим эффектом во многих проектах.

Фото: любезно предоставлено CarbonCure

Пример: 725 Понсе, Атланта, Джорджия

Завершенное в 2018 году офисное здание по адресу 725 Ponce De Leon Avenue было построено с использованием 48000 кубических ярдов бетона CarbonCure.Благодаря их сотрудничеству инженер-конструктор Uzun + Case и поставщик бетона Thomas Concrete смогли значительно сократить углеродный след этого проекта. Бетон CarbonCure поглощает 680 метрических тонн, или 1,5 миллиона фунтов, CO 2 , что примерно равно количеству CO 2 , поглощаемому 800 акрами леса в США каждый год. Тот факт, что выбросы, вредные для окружающей среды, могут быть сокращены таким значительным фактором в этом большом проекте, который обеспечивает 360 000 квадратных футов офисных площадей, является прекрасным примером жизнеспособности улавливания и связывания углерода в качестве устойчивого варианта для бетонного строительства.

Solidia Technologies предлагает еще одну технологию улавливания углерода. Он сочетает в себе специально разработанный цемент с отверждением CO 2 для производства бетона, в первую очередь в промышленности сборных железобетонных изделий. Цемент Solidia примерно такой же по стоимости, как портландцемент, но значительно снижает выбросы CO 2 за счет снижения производственной энергии. В первую очередь это связано с тем, что в цементе Solidia используются все те же материалы, которые используются для производства портландцемента, но в другом соотношении.

Цемент

Solidia использует меньше известняка, чем портландцемент, что позволяет обжигать его при более низких температурах в тех же вращающихся печах, в которых в настоящее время производится обычный портландцемент. Эти более низкие температуры горения потребляют меньше энергии, а также производят на 30% меньше парниковых газов и других загрязнителей. Кроме того, вместо отверждения в воде, как у обычного бетона, бетон Solidia отверждается при контакте с атмосферой, содержащей CO 2 . Это не только обеспечивает большую точность во время процесса отверждения, но и во время отверждения, бетон Solidia изолирует CO 2 , равный 5% от его веса.Solidia утверждает, что за счет сочетания более низких материальных затрат, более низких затрат на топливо и секвестрации CO 2 во время отверждения углеродный след бетона снижается на 70%.

Бетон

Solidia также предлагает другие практические преимущества, помимо экологической безопасности. Например, Solidia заявляет, что их бетон подвержен уменьшению высолов, а это означает, что солевые пятна будут проявляться менее серьезно и реже на поверхности, когда она подвергается воздействию воды. Кроме того, снижается водопоглощение бетона, составляющее менее 2%.Его прочность на сжатие составляет около 10 000 фунтов на квадратный дюйм. Для окрашивания требуется меньше пигмента. И, наконец, Solidia Concrete совместим с нетрадиционными заполнителями и переработанным стеклом. Это позволяет дополнительно снизить материальные затраты и экологические преимущества.

Другой компанией, использующей технологию улавливания углерода, является Blue Planet Ltd. Они предлагают продукт, который «сочетает в себе неочищенный CO 2 , абсорбированный непосредственно из дымовых газов электростанции или других промышленных источников выбросов CO 2 , с оксидами металлов для производства известняка, используемого для покрытия субстрат, делающий СО 2 -секвестрированный строительный заполнитель.Известняковое покрытие на 44 процента по массе состоит из постоянно секвестрированных отходов CO 2 ». Подложка обычно представляет собой мелкие частицы камня или даже переработанный бетон.

Частицы переработанного бетона покрыты синтетическим известняком, образуя покрытие, которое содержит 44% по массе CO2. Фотографии: Blue Planet Ltd.

Blue Planet заявляет, что углерод-отрицательный бетон достижим, используя их искусственный известняк в бетоне. По их оценкам, при замене обычного заполнителя на один кубический ярд бетона, обычно стоимостью 3000 фунтов, 44% его веса будет состоять из секвестрированного CO 2 , примерно 1320 фунтов.Это компенсировало бы больше, чем количество CO 2 , обычно производимое таким же количеством обычного бетона, сделанного с портландцементом, которое составляет примерно 600 фунтов на кубический ярд. Легкий заполнитель Blue Planet, покрытый известняком, был рекомендован для промежуточной зоны посадки B в международном аэропорту Сан-Франциско в 2016 году. Испытания бетона показали, что бетон Blue Planet соответствует всем необходимым спецификациям.

Технология улавливания и связывания углерода — многообещающее решение для уменьшения углеродного следа цемента и бетона при одновременном повышении производительности.Возможность значительно сократить выбросы CO 2 , связанные с производством бетона, или даже выйти за их пределы за счет связывания большего количества CO 2 , чем производится в процессе производства цемента, является заманчивой. Многие технологии улавливания и связывания углерода уже коммерчески жизнеспособны и в настоящее время используются в строительстве, поскольку их можно удобно производить на существующем оборудовании или путем модернизации существующих заводов. В целом, улавливание углерода представляет собой простое, но очень многообещающее решение для уменьшения воздействия бетона на окружающую среду.

Самоуплотняющийся бетон

Самоуплотняющийся бетон (SCC) — это высокотекучий, не расслаивающийся бетон, который может течь на место, заполнять опалубку и инкапсулировать арматуру без какой-либо механической вибрации. SCC основан на сочетании высокой доли мелкозернистого заполнителя и добавок, называемых суперпластификаторами и модификаторами вязкости, для получения стабильного и высокотекучего бетона.

Повышенная простота использования и эффективность SCC во время строительства является основой многих его основных преимуществ.Во-первых, его можно укладывать быстрее, чем обычный бетон, при этом требуется меньшая отделка и отсутствие механической вибрации. Он также улучшает однородность бетона на месте, а также однородность поверхностей, уменьшая или устраняя необходимость в поверхностных работах.

Кроме того, использование SCC позволяет сэкономить трудозатраты, а также повысить безопасность на рабочем месте, поскольку не требует от рабочих перемещаться по поверхности плит или верху стен для механической вибрации бетона. SCC экономит время во время строительства, что приводит к снижению затрат, а также улучшает прокачиваемость бетона и время оборачиваемости автобетононасосов.

SCC был впервые разработан в 1986 году профессором Окамура из Университета Оучи, Япония, для решения проблемы нехватки квалифицированной рабочей силы. Сначала SCC использовался в узкоспециализированных проектах, таких как ремонтные работы или в труднодоступных местах из-за высокой стоимости производства и необходимости высокого контроля качества. Первое массовое использование SCC было в сборных железобетонных изделиях, где бетон производился и размещался в контролируемых условиях. В товарных бетонных смесях SCC использовался в основном для сильно армированных секций, где механическая вибрация была затруднена.В последнее время SCC используется в архитектурном бетоне, поскольку он обеспечивает более качественную обработку поверхности, чем у обычного бетона. SCC по-прежнему имеет относительно высокую стоимость, но набирает популярность там, где не хватает рабочей силы или где требуется гладкий открытый бетон.

Одно из самых популярных применений SCC — это проекты высотных зданий, что доказывает его коммерческую жизнеспособность и успех в практических применениях. Некоторые соображения, которые следует учитывать в отношении этого бетона, связаны с тем фактом, что он зависит от текучести, которая может снижаться из-за жаркой погоды, больших расстояний или задержек на стройплощадке.Технические характеристики, необходимые для данной работы, такие как текучесть и растекание, могут варьироваться, но смеси могут быть испытаны с помощью методов, включая испытание на оседающую текучесть, чтобы определить степень пластических свойств бетона, чтобы гарантировать, что бетон, поступающий на рабочую площадку, соответствует стандартам, специфичным для сам проект. SCC полностью коммерциализирован и используется во всем мире.

Пример использования: 432 Park Avenue, New York

Фото: Дэвид Перейрас, Shutterstock

432 Парк-авеню в Нью-Йорке в настоящее время является самым высоким жилым строением в США.Это эстетически простое здание с открытыми белыми бетонными колоннами, которые структурно укрепляют здание, а также придают ему наиболее характерные стилистические атрибуты. Здание очень тонкое для своей высоты, его ширина и длина составляет 93,5 фута, а высота — 1396 футов. Согласно статье в журнале STRUCTURE, июль 2018 года, для достижения «минимального смещения, ускорения и вибрации для соответствия самым строгим стандартам» использовались многочисленные инновационные структурные методы.К ним относятся: «пять выносных опор, каждая из которых занимает более двух этажей, были разработаны по всей высоте башни, чтобы служить положительной связью между внутренним ядром и периметром, что улучшило общие характеристики конструкции».

Более жесткий бетон с более высокой прочностью на сжатие был использован на этажах выше 38-го этажа для дальнейшего увеличения сопротивления движению в верхних этажах. Кроме того, весь бетонный бетон для 432 Park Avenue был разработан для повышения долговечности за счет сведения к минимуму отношения воды к цементным материалам до нуля.25, и бетон должен был быть перекачиваемым, самоуплотняющимся и иметь низкую теплоту гидратации для облегчения конструкции и внешнего вида открытых структурных элементов.

От отходов к стоимости

Дополнительные вяжущие материалы (SCM), такие как летучая зола, шлаковый цемент и микрокремнезем, являются ключевыми для получения высокоэффективных бетонов. Что делает эти материалы настолько инновационными, так это то, что большинство из них получают из отходов — побочных продуктов производственного процесса, которые в противном случае оказались бы на свалках.Но когда эти отходы смешиваются с портландцементом в бетоне, они вступают в реакцию с определенными химическими соединениями с образованием большего количества связующего. В результате эти материалы чрезвычайно ценны как SCM.

Пример: Башня Трампа Чикаго

Фото: ghornephoto, iStock

Chicago Trump Tower and Hotel — это 92-этажное здание, полностью построенное из железобетона. В проекте было использовано 194 000 кубических ярдов бетона. Архитектор / инженер Skidmore, Owings & Merrill указал поставщика высококачественного бетона и бетона Prairie Materials, который разработал смеси.Колонны и стены требовали 12000 фунтов на квадратный дюйм в течение 90 дней до уровня 51 с некоторыми боковыми элементами сопротивления до 16000 фунтов на квадратный дюйм. SCC был указан для многих элементов конструкции из-за перегрузки арматуры. Чтобы уменьшить теплоту гидратации, большие объемы SCM были определены для основы мата, которая включала комбинацию шлакового цемента, летучей золы и микрокремнезема. На момент строительства фундамент площадью 5000 кубических ярдов был крупнейшим размещением SCC в Северной Америке.

Высокопроизводительная система железобетона помогла минимизировать толщину пола, создав более высокие потолки.Жилые этажи также имеют открытые пролеты до 30 футов, не требующие перемычки по периметру, позволяющие открывать панорамные виды на Чикаго и озеро Мичиган. Сочетание нескольких инновационных бетонных технологий позволило быстро и эффективно построить, а также открыло новые возможности, недоступные для обычного бетона.

Дым кремнезема — это побочный продукт переработки кварца в кремний или железо-кремниевые металлы в электродуговой печи. Пары кремнезема состоят из сверхмелкозернистых сферических частиц, которые в сочетании с цементом значительно увеличивают прочность и долговечность бетона.Из трех основных СКМ у микрокремнезема самый низкий запас и самая высокая стоимость, обычно как минимум в три раза выше, чем у портландцемента. Он используется в приложениях, где требуется чрезвычайно высокая прочность, например, в колоннах в высотных зданиях или там, где требуется чрезвычайно низкая проницаемость для долговечности, например, настилы мостов и настилы парковок. Обычно его комбинируют с другими SCM для оптимизации производительности и затрат.

Доменный шлак — побочный продукт производства чугуна. После закалки и измельчения доменный шлак приобретает гораздо более высокую ценность, чем SCM для бетона.Доменный шлак используется в качестве частичной замены цемента, чтобы придать бетону дополнительную прочность и долговечность. Некоторое количество шлака используется для изготовления легкого заполнителя для бетона. В США было произведено около 16 миллионов тонн шлака, но менее половины из них было использовано в бетоне в качестве SCM. Шлаковый цемент стоит примерно столько же или немного больше, чем цемент, в зависимости от качества и местоположения.

Угольная зола является побочным продуктом сжигания угля на электростанциях. Летучая зола, обычный SCM, используемый в бетоне, является одним из компонентов угольной золы.По данным Американской ассоциации угольной золы (ACAA), в 2017 году было произведено 111,4 миллиона тонн угольной золы, из которых 38,2 миллиона тонн — летучая зола. Угольная зола и летучая зола имеют множество применений, от использования в бетоне в качестве SCM до синтетического гипса для стеновых панелей и в горнодобывающей промышленности. Из 38,2 миллиона тонн производимой летучей золы только 14,1 миллиона тонн используются в бетоне.

Зола-унос — самый распространенный из всех СКМ, и ее стоимость составляет примерно половину стоимости портландцемента. Однако из-за ужесточения правил выбросов на угольных электростанциях производится не так много высококачественной золы-уноса, как в прошлом.Кроме того, с переходом к возобновляемым источникам энергии и природному газу закрываются угольные электростанции, и поэтому многие рентабельные поставки сокращаются.

Пример: 102 Ривония, Йоханнесбург, Южная Африка

Фото: Грег Бальфур Эванс, Алами Стоковое Фото

Ривония-Роуд 102 состоит из двух основных зданий с соединенными переходами между ними, чтобы создать ощущение единства и стимулировать сотрудничество между различными зонами офиса. Оно было спроектировано с учетом экологических требований, поскольку оно на 50% более устойчиво, чем среднее офисное здание с 4-звездочным рейтингом Green Star SA (Южная Африка).Чиллеры с воздушным охлаждением и противопожарная система, рециркулирующая использованную воду, также внесли свой вклад в энергоэффективность проекта. Примечательно, что использование летучей золы в бетоне снизило общее использование материалов в рамках проекта на 30%, что также в значительной степени способствовало уменьшению углеродного следа проекта.

Поскольку производство электроэнергии на угле началось в США в начале 1900-х годов, но использование летучей золы в бетоне в значительных объемах началось только в конце 1900-х годов, по оценкам, около 1.На свалки было размещено 5 миллиардов тонн угольной золы, часть из которых — летучая зола. И вот тут-то и появляется инновация. Некоторые компании, понимая, что спрос на летучую золу в бетоне, вероятно, возрастет, начали собирать летучую золу со свалок и обрабатывать ее с помощью процесса, называемого обогащением.

Обогащение просто означает извлечение угольной золы со свалок и ее переработку, чтобы она соответствовала необходимым стандартам для полезного использования. Для летучей золы это обычно означает уменьшение количества несгоревшего углерода в золе.Углерод имеет свойство абсорбировать, что препятствует улавливанию воздуха и добавкам, уменьшающим воду. Есть также другие химические вещества, такие как аммиак, в некоторых отложениях угольной золы, которые необходимо уменьшить перед использованием в бетоне.

Несколько компаний разработали процессы для сбора золы со свалок и уменьшения количества несгоревшего углерода и аммиака, кальция, серы и других примесей. Самый простой процесс — сжечь излишки углерода. В других методах используется химическая обработка для смягчения воздействия углерода и аммиака, а одна компания использует низкочастотный звук, чтобы уменьшить размер частиц и сделать их более однородными, что является желаемой характеристикой летучей золы.Компании включают Boral Resources, Waste Management / Fly Ash Direct, SEFA Group, SonoAsh LLC и Charah Solutions, согласно статье «Копаем в прошлом: сбор унаследованных месторождений золы для удовлетворения будущего спроса», написанной Рафиком Минкарой и опубликованной в Выпуске 1 за 2019 год. журнала Ash at Work.

Минкара заключает: «Несмотря на то, что в настоящее время существует множество технологий для обогащения золы, содержащейся на суше и в накопителях, стоимость и сложность этого могут быть весьма значительными». Он продолжает: «Процессы обогащения могут быть столь же простыми, как использование стандартного оборудования, или включать разработку индивидуальных решений с высокими требованиями к капитальным затратам.«В конце концов, это будет зависеть от спроса на летучую золу. Поскольку запасы недорогих материалов со временем уменьшаются, спрос, вероятно, будет удовлетворен за счет сбора и обогащения огромных запасов угольной золы на свалках.

Бетон без цемента

Хотя мы, вероятно, находимся далеко от широкой коммерциализации, одной из наиболее интересных областей исследований и разработок является геополимерный бетон, в котором вместо портландцемента в качестве связующего используется летучая зола и / или шлак и химические активаторы.Геополимерный бетон изготавливается с использованием источника кремния и алюминия, обычно летучей золы или шлака, и объединения его со щелочным активирующим раствором, который полимеризует эти материалы в молекулярные цепочки для создания затвердевшего связующего. Более распространенные активирующие растворы включают гидроксид натрия или гидроксид калия, которые высвобождают кремний и алюминий.

Прочность на сжатие геополимерного бетона сравнима с портландцементным бетоном или выше, и увеличение прочности обычно происходит быстрее при прочности 3500 фунтов на квадратный дюйм или выше за 24 часа.Прочность на сжатие через 28 дней составляет от 8000 до 10000 фунтов на квадратный дюйм. Исследования показывают, что геополимерный бетон имеет более низкую усадку при высыхании, меньшую теплоту гидратации, улучшенную проницаемость для хлоридов и более устойчив к кислотам. И его огнестойкость значительно выше, чем у портландцементного бетона, который уже обладает высокой огнестойкостью, что делает геополимерный бетон идеальным для применения в особых условиях высоких температур.

На сегодняшний день развитие большинства этих продуктов не вышло за пределы стадии исследований и разработок.Одна компания, Ceratech, запустила геополимерный бетон в 2002 году, но позже закрылась. Продукт под названием Pyrament® был выпущен на рынок в 1980-х годах, но не был успешно коммерциализирован. Некоторые из недостатков включают высокую стоимость и энергию для производства химического активатора, трудности и проблемы безопасности при работе с сильно щелочным раствором и необходимость контроля температуры во время процесса отверждения. Кроме того, утверждение строительных норм всегда является препятствием. В настоящее время наиболее многообещающими приложениями являются приложения в суровых условиях окружающей среды, такие как сборные железобетонные мосты, или другие специальные приложения, такие как среды с высокой кислотностью или высокой температурой, или для быстрого ремонта.

Фото: commons.wikimedia.org

Пример из практики: Институт глобальных изменений, Брисбен, Австралия

Институт глобальных изменений при Квинслендском университете, первое в Австралии здание с нейтральным выбросом углерода, был спроектирован с учетом высочайшего уровня устойчивости. Это одно из первых зданий, зарегистрированных для участия в конкурсе Living Building Challenge. Некоторые из особенностей зеленого здания включают в себя работающую солнцезащитную шторку, биоудерживающий бассейн, локальную систему «серой воды», солнечную энергию и тепловую трубу.И это первое здание, в котором используется сборный железобетон из структурного геополимера, что значительно снижает углеродный след строительных материалов.

Ключом к коммерциализации геополимерного бетона будет разработка недорогих, простых в использовании активаторов. Одна многообещающая разработка находится в Университете Райса, где инженеры разработали геополимерный бетон, для которого требуется лишь небольшая часть активирующих химикатов на основе натрия, используемых в других геополимерных бетонах. По словам исследователей, они использовали сложные статистические методы для оптимизации стратегий смешивания ингредиентов.Это привело к оптимальному балансу летучей золы, богатой кальцием, нанокремнезема и оксида кальция с менее чем 5% традиционного активатора на основе натрия.

Заключение

Ежегодно в мире производится более 20 миллиардов тонн бетона. В результате на бетонные конструкции приходится около 5% мировых выбросов CO 2 , в основном за счет процесса производства цемента. Спрос на бетон, вероятно, будет продолжать расти по мере роста населения.Кроме того, требования к прочности, долговечности и технологичности будут продолжать расти. Сочетание традиционных и передовых технологий поможет удовлетворить эти новые требования. Такие технологии, как цемент TiO 2 , SCC, SCM и волокна, теперь используются в различной степени с выдающимися результатами. Улавливание и связывание углерода находятся в зачаточном состоянии, но имеют большие перспективы. Обогащение летучей золой поможет удовлетворить спрос на доступный по цене бетон с высокими эксплуатационными характеристиками, а геополимерный бетон может однажды помочь сделать бетон углеродно-нейтральным без ущерба для характеристик.

Пройдите викторину и получите сертификат.