Высокоэффективный бетон — это бетон с превосходной обрабатываемостью, механическими свойствами и долговечностью, изготовленный в соответствии с конкретными требованиями строительных проектов с использованием высококачественных традиционных сырьевых материалов и оптимизированного состава смеси, с применением экологически чистых методов производства и строгих строительных мер. Как важный «зеленый» строительный материал, продвижение и применение высокоэффективного бетона в инфраструктурном строительстве имеет большое значение для повышения качества проекта, снижения комплексной стоимости всего жизненного цикла проекта, развития круговой экономики, достижения энергосбережения и сокращения выбросов, а также содействия структурной перестройке бетонной промышленности.
Технические проблемы готового высокоэффективного бетона
1. Потеря просадки с течением времени
На практике из-за недостаточного учета потери просадки часто возникают трудности с перекачкой или уплотнением при заливке на месте, что сказывается на эффективности строительства и качестве бетона. По сравнению со смешиванием бетона на месте, для готовых бетонных смесей разница во времени между смешиванием и заливкой значительно увеличивается. Радиус доставки готовых бетонных смесей обычно составляет 10-20 км.
Разница во времени между смешиванием готовой смеси и транспортировкой ее на площадку для заливки может составлять более 1 ч, включая время транспортировки и ожидания. Поэтому потеря просадки готовой бетонной смеси со временем обычно велика, особенно при приготовлении бетона с высокой прочностью или высокой текучестью.
При перекачивании готовой бетонной смеси чем меньше просадка, тем больше требуется давление насоса. Поэтому для определения удобоукладываемости бетона обычно используется показатель просадки. Если просадка слишком мала, трение в трубах будет высоким. Увеличение давления насоса может сделать перекачку возможной, но при высоком давлении увеличивается износ деталей насоса, бетон подвержен обезвоживанию, и в конечном итоге трубы засоряются. При слишком большой осадке, несмотря на снижение давления насоса, бетонная смесь имеет плохую связность и очевидную сегрегацию, что также может привести к засорению труб. В целом, когда просадка бетона контролируется в диапазоне 160-180 мм, внутри стенки подающей трубы образуется тонкий слой маловязкой суспензии, что способствует снижению сопротивления перекачиванию бетонной смеси. Для высокоэффективного бетона нельзя судить о его удобоукладываемости только по просадке, необходимо также всесторонне учитывать показатель связности.
Для готового высокоэффективного бетона потеря просадки бетонной смеси происходит относительно быстро из-за физического и химического воздействия в процессе схватывания и твердения. Поэтому необходимо изучить механизм потери просадки и контрмеры по контролю потери просадки.
2. Показатели оценки эффективности перекачки еще не определены
Производительность насоса является важным аспектом обрабатываемости готовой бетонной смеси. Помимо соответствия механическим и прочностным свойствам, необходимым для выполнения конструктивных функций, готовая бетонная смесь, приготовленная на смесительном заводе, должна также отвечать требованиям, предъявляемым к бетонной смеси с низкой потерей просадочности во время транспортировки и хорошей перекачиваемостью во время строительства. Как теоретический анализ, так и практика показывают, что при перекачке бетона бетонная смесь образует в подающем трубопроводе цельную «пробку». Между стенкой трубы и краем «пробки» находится тонкий слой раствора с низкой вязкостью, а на стенке трубы — очень тонкая водяная пленка, которая смазывает бетон во время транспортировки по трубопроводу. Поэтому для того, чтобы бетонная смесь обладала хорошей перекачиваемостью, должны быть выполнены следующие требования: (1) бетонная смесь может образовывать тонкий слой суспензии, который действует как смазка при транспортировке по трубопроводу, уменьшая сопротивление бетона при транспортировке; (2) бетонная смесь должна обладать достаточной водоудерживающей и связующей способностью, чтобы бетон не расплывался и не расслаивался при перекачке, а также мог непрерывно и стабильно транспортироваться по трубопроводу.
Под действием трения в трубопроводе и давления перекачки факторы, влияющие на производительность перекачки бетона, сложны и тесно связаны с такими факторами, как содержание цемента, водоцементное отношение, скорость песка, свойства поверхности, размер частиц и градация крупного заполнителя, а также качество добавок, тип и дозировка добавок и т.д. Таким образом, производительность перекачки готового высокоэффективного бетона является комплексным показателем, и в настоящее время не существует точного показателя оценки или метода испытания.
3. Заметное раннее растрескивание готового бетона с высокими эксплуатационными характеристиками
Готовый бетон имеет высокое содержание цемента, высокое соотношение песка и мелкие частицы крупного заполнителя, что приводит к большой пластической осадке и делает бетон склонным к растрескиванию на ранних стадиях после заливки. Готовый бетон также имеет большую осадку (обычно более 200 мм), а для многих высотных зданий осадка бетона иногда превышает 220 мм. В строительстве было обнаружено, что бетон с большой просадкой и высокой текучестью более склонен к растрескиванию на ранних стадиях, чем бетон с малой просадкой и низкой текучестью.
При определенных соотношениях воды и цемента большая величина просадки требует больше воды на единицу объема, а большее количество воды на единицу объема ведет к увеличению количества используемого цемента. Цемент является основным компонентом цементирующего материала в бетоне, и он подвергается химической усадке (т.е. автогенной усадке бетона) в процессе схватывания и твердения бетона. Для высокоэффективного бетона, когда водоцементное отношение составляет менее 0,35, относительная влажность в смеси быстро падает ниже 80 %, а уменьшение объема бетона за счет самоусадки составляет около 8 %, что является важной причиной образования трещин в высокоэффективном бетоне. Кроме того, из-за высокого удельного расхода воды на поздней стадии твердения бетона по мере испарения внутренней воды происходит усадка и растрескивание бетона.
Кроме того, в готовых бетонных смесях высокое содержание песка (обычно более 40 %), а частицы крупного заполнителя меньше (обычно 5-25 мм), чтобы соответствовать требованиям транспортировки и перекачки.