Высокопрочный песчаный бетон доц., к.т.н. Морозов Н.М. проф., д.т.н. Хозин В.Г. Казанский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра технологии строительных материалов изделий и конструкций

Тенденции рынка строительства Уменьшение объема конструкции – увеличение пространства Уменьшение веса конструкций Уменьшение стоимости строительства

Направления в развитии бетона 3 КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Maintower, Frankfurt (R = МПа) Commerzbank Tower, Frankfurt (R = 80 МПа) Виадук Мийо, Франция (R = 80 МПа) Бурдж-Хали́фа, ОАЭ (R = МПа) Тайбэй 101, Тайвань (R = 70 МПа) В мировой практике в основном востребован бетон классов В40-В60. High Performance Concrete (HPC) – бетон с высокими эксплуатационными и технологическими свойствами. КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

+ ВПБ сокращение расхода бетона и арматуры более высокая начальная прочность увеличение несущей способности конструкций, работающих на изгиб увеличение несущей способности конструкций, работающих на изгиб повышенная стойкость к химически активным веществам более высокая плотность, воды- и газонепроницаемость повышенная коррозионная защита арматуры уменьшение габаритов опалубки для колонн, балок и стеновых элементов более высокая износостойкость КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Экономический эффект от применения высокопрочных песчаных бетонов 1. Снижение себестоимости бетона 2. Снижение стоимости конструкций 3. Снижение затрат при изготовлении конструкций 3. Снижение затрат при изготовлении конструкций 4. Снижение затрат при эксплуатации конструкций 4. Снижение затрат при эксплуатации конструкций

Возможности модифицирования песчаного бетона 7 ПБ Химические добавки Минеральные добавки Улучшение зернового состава песка Наномоди- фицирование Фибра КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Влияние минеральных наполнителей Улучшение технологических свойств бетонной смеси 1)Создание плотной однородной структуры в тощих смесях 2) Снижение водыотделения в высокоподвижных смесях 3) Увеличение объема цементного теста в самоуплотняющихся бетонах Повышение физико- механических свойств бетона 1) Повышение прочности бетона 2) Снижение проницаемости бетона 3) Повышение коррозионной стойкости 4) Придание специальных свойств (улучшения декоративного вида, повышения жаростойкости, износостойкости и др.) КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

9 1- контр, 2- МтК, 3- МК, 4- Изв Влияние наполнителей на водыпотребность цемента КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

10 Влияние наполнителей на водыредуцирующий эффект суперпластификаторов КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Структурные факторы влияющие на прочность бетона содержание воздуха в бетонной смеси количество и характер пор образующих -ся в бетоне вид новообразований и степень гидратации цемента характер и качество контактной зоны зерновой состав КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Проблема Высокая стоимость щебня высоких марок р. за тонну, который завозится в нашу Республику.

КАРТА Ежегодная потребность республики в высокопрочном щебне на сегодняшний день составляет 950 тыс.куб.м в год. Основные поставщики высокопрочного щебня для заводыв- производителей бетона и железобетона в РТ: 1. Миньярский карьер г.Миньяр Челябинской области, 2. Вижайский каменный карьер Пермская обл. 3. Саткинский щебеночный карьер г.Сатка Челябинской области 4. Бурманский карьер; г. Екатеринбург

Идея – заменить привозной щебень на песок разрабатываемый в Татарстане Щебень Песок кварцевый

15 П1П4 Водоредуцирующий эффект суперпластификаторов в зависимости от модуля крупности песка КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Улучшение зернового состава заполнителей, состава Содержание фракций, % Плотность, кг/м 3 Пустотность, %Модуль крупности, М к Удельная поверхность по формуле Ладинского, см 2 /г 5 - 1,25 1,25 – 0,315 0, ,14 насып- ная виброуплотнение насып- ная виброуплотнение 1Песок Камского местор ,4332,7523, ,537,54, ,137,72,1324, ,2152, ,532,64,078, ,330,93,7213, ,731,33,6912, ,330,83,415, ,629,83,3518, ,829,43,1721, ,429,83,1423, ,330,53,1320, ,32,8822, ,830,92,6527,94 Свойства фракционированных песков КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Влияние зернового состава песка на физико- механические свойства самоуплотняющегося бетона состава Фракционный состав песков Вода, л Свойства бетонной смеси Марочная прочность бетона, МПа 5-1,25 1,25- 0,315 0,315-0,14 расплыв конуса, см плотность, кг/м 3 на растяжение при изгибе на сжатие ,339, ,248, ,445, ,843, ,453, ,048, ,848, ,957, ,157,7 КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Зависимость воздухововлечения смесей от крупности песка и количество наполнителей КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Составы и свойства бетонов из подвижных смесей с суперпластификаторами и наполнителями Цемент, кг Песок, кг Ще- бень, кг МК-85/ МтК, кг Пласти- фикатор, кг В/Ц Прочность на сжатие, МПа 7 сутки 28 сутки (обычный) / - C-3 (0,8%) 3,6 0,4451, (обычный) -55 / - Melflux (0,5%) 2,75 0,3965,781, (обычный) -55 / - Glenium (0,7%) 3,85 0,3951,476, (фракц.) -50/ - Glenium (0,7%) 3,85 0,3454,089, (фракц.) -50 / - Melflux (0,5%) 2,5 0,3169,1102, (фракц.) -- / 25 Melflux (0,5%) 2,5 0,2965,292, (фракц.) -- / 50 Melflux (0,5%) 2,5 0,370,4100,6 КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

п/пЦ:П Вид песка Расход материалов на песчаного бетона, кг Класс бетона на сжатие Класс бетона при изгибе Марка по морозостойкости це- мент песок вода наполнитель + С-3 1 1:2,5 обычный ,5- В55В tb 5,2F300 2 фракц ,668,04 В65В tb 7,2F :3 обычный В45В tb 4,8F200 4 фракц ,457,24 В60В tb 6,8F :4 обычный В30В tb 3,6F200 6 фракц ,746,44 В45В tb 5,2F :5 обычный ,5- В22,5В tb 2,8F100 8 фракц ,537,8 В30В tb 4,0F200 Состав и свойства песчаных бетонов из жестких смесей КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Обычная технология изготовления бетона Крупный заполнитель Песок Цемент Хим добавки Вода Смешение Приготовление Дозирование Технология изготовления высокопрочного песчаного бетона Песок Цемент Наполнители Хим добавки Вода Смешение Приготовление Дозирование Фракционирование Дозирование КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Рис. Испытание дорожной плиты Бетон: Rсж= 85 МПа Rизг= 10,5 Мпа W16 F300 Рис. Формование дорожной плиты (ОАО «ЖБИ-210») КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Примечание: 1. Фактическую прочность бетона определяли механическим методом неразрушающего контроля при использовании прибора «Schmidt-hammer» модель N Значение контрольной нагрузки без учета собственного веса плиты при испытании плит по прочности равно 7.0 т (68.6 кН). 3. Значение контрольной нагрузки без учета собственного веса плиты при испытании плит по трещиностойкости принято 3.8 т (37.2 кН), приняли 4,0 т. Результаты испытания дорожных плит КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Экономическая эффективность высокопрочного песчаного бетона Экономическая эффективность высокопрочного песчаного бетона Преимущество дорожных конструкций с использованием ВПБ Обычный бетон ВМБ с уменьшением размеров конструкции Сравнительная стоимость бетона Класс по прочности Стоимость м 3, % Стоимость каждого МПа прочности, % В В45100 В В F F КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Технико-экономический эффект применения высокопрочного песчаного бетона в дорожных покрытиях п/п Наименование показателя Единиц ы измерения Значение для вариантов Примечание крупнозернистый бетон В40 высокопрочный песчаный бетон В70 1Срок службы без ремонта: - морозостойкость - истираемость лет циклов г/см , ,53 Экспери- ментальн ые данные 2Себестоимость бетонного покрытия %10089Расчетны е данные 3Расход на эксплуатацию в течении 50 лет: - количество проводимых ремонтных работ - снижение затрат на эксплуатацию % 2, % КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Преимущество конструкций с использованием ВПБ Обычный бетон ВПБ с уменьшением размеров конструкции ВПБ с уменьшением армирования конструкции Сравнительная стоимость бетона Класс по прочности Стоимость м 3, % Стоимость каждого МПа прочности, % В В45100 В В Экономическая эффективность применения высокопрочного бетона в сжатых конструкциях КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Наименование составляющих Расход материалов, кг Цена за 1 т, руб Стоимость бетона, руб крупно- зернистый песчаный крупнозернистый песчаный Цемент ПЦ500 Д Щебень фр мм Песок обогащенный Песок оптимальной гранулометрии МБ 10-30С Melflux 2651F-2, Микрокремнезем МК , Вода ИТОГО Сравнение себестоимости высокопрочного песчаного бетона В80 и бетона на щебне КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон

Вид решения Класс бетона Расход бетона на каркас, м 3 Расход стали на каркас, т Цена 1 м 3 бетона, тыс. руб. Цена 1 т арматуры, тыс. руб. Расчетная стоимость каркаса по материалам, тыс. руб Снижение стоимости каркаса, тыс. руб Проектное решениеВ40 В30 25,76 220,2 67,955 4,386 3, ,48- Расчетное решение с сечением 300 х 300 В70 В60 14,54 124,5 60,5225,6 5, ,48 Расчетное решение с сечением 400 х 400 В70 В60 25,76 220,2 34,9975,6 5, ,2648,28 Ориентировочный расчет стоимости каркаса по материалам КГАСУ КГАСУ Высокопрочный песчаный бетон