"СУХОЙ" БЕТОН
Г. ХУТОРЦОВ, КАНД. ТЕХН. НАУК
Бетон известен с незапамятных времен. Еще древние египтяне при строительстве пирамид, и храмов использовали раствор, представляющий разновидность бетона. С тех пор технология бетона постоянно совершенствовалась. Появилось много различных способов его приготовления. Чтобы повысить качество бетона, придать ему определенные свойства, его подвергают различным видам обработки, например, прессуют, прокатывают, центрифугируют, вакуумируют.
Однако принципиальная схема технологии бетонирования всегда оставалась той же, традиционной компоненты бетона смешивают вместе с водой, укладывают, и уплотняют бетонную массу, создают условия для ее твердения.
Но вот недавно появился новый способ, который получил название «сухого» бетонирования, существенно отличающийся от традиционной технологии.
Чем же обусловлено появление «сухого» бетонирования, и в чем его суть?
Несмотря на большую модернизацию, которую претерпела технология бетона за длительную историю его применения в строительстве, этот материал себя еще далеко не исчерпал. Большое разнообразие способов обработки бетона, и является следствием широких поисков, которые ведутся с целью приблизиться к тем оптимальным показателям качества, которые теоретически может иметь бетон.
Какие же трудности стоят на этом пути? Давно установлено, что для твердения бетона или, как говорят специалисты, для гидратации цемента в бетоне, которая превращает его в твердый камень, и придает ему все его характерные свойства, требуется совсем немного воды, примерно 4 - 6 процентов от веса бетонной смеси. Однако при таком незначительном количестве воды смесь представляет собой столь рыхлую массу, что ее невозможно уложить в процессе бетонирования. Чтобы придать смеси пластичность, необходимую для удобства укладки, строители вынуждены добавлять еще столько же воды, а иногда даже, и больше. Эта прибавка не только лишняя, но, и вредная вода снижает плотность твердой фазы (по сравнению с исходной), и прочность бетона.
Все известные способы усовершенствования технологии изготовления бетона в основном направлены на то, чтобы уменьшить избыточное количество воды. Это оказалось нелегкой задачей. И вот почему.
Бетонная смесь при одинаковых затратах энергии на ее уплотнение, но при различной влажности приобретает неодинаковую плотность. Характерно, что при влажности, оптимальной по условиям протекания процессов гидратации цемента, бетонная смесь уплотняется наихудшим образом. Именно этим противоречием, и определяется основная трудность получения высокоплотного и прочного бетона.
В то же время установлено, что если в смесь совсем не добавлять воды, то при тех же условиях уплотнения она приобретает наибольшую плотность. Этот факт, и послужил основой для рождения идеи уплотнять смесь в сухом состоянии, а затем пропитывать ее водой. Учитывая, что исходные материалы для приготовления бетона (цемент, песок, щебень) гидрофильны, то есть хорошо смачиваются водой, а с другой стороны, смесь этих материалов представляет собой пористую массу, логично ожидать, что вода будет хорошо в нее впитываться.
Такое сочетание условий бетонирования, когда чем плотнее укладывают смесь, тем меньше в ней должно быть воды, исключает противоречие, присущее традиционной технологии приготовления бетона, и поэтому представлялось ключом к решению задачи.
Эксперименты полностью подтвердили эти ожидания. Сухая бетонная смесь, будучи уложена, как угодно плотно, хорошо впитывает воду. Количество впитываемой воды соответствует объему пустот в сухой смеси. Скорость, и глубину пропитки можно регулировать, применяя растворенные в воде поверхностно-активные вещества.
Весьма наглядный показатель качества бетона - прочность, приходящаяся на 1 килограмм цемента, использованного на кубометр бетона. Этот показатель у «сухого» бетона оказался почти в 2 раза выше в сравнении с бетоном, приготовленным из тех же материалов по традиционной технологии.
Важной характеристикой бетона является его плотность. Опыты подтвердили, что «сухой» бетон практически непроницаем ни для воды, ни даже для газа, прогоняемых под большим давлением. Он, и морозостоек при испытании образцы выдерживали 950 циклов замораживания.
В настоящее время способ получения «сухого» бетона настолько уже изучен, что ему можно дать объективную оценку. Какие же преимущества имеет этот способ перед традиционным, сложившимся за длительную историю применения бетона в строительном деле?
Главное преимущество заключается в том, что удачно разрешается извечная проблема плотной укладки бетонной смеси, особенно, когда для улучшения качества бетона нужно, чтобы в его составе было мало воды. В таких случаях вообще отпадает необходимость дозировать воду сухая смесь забирает ее ровно столько, сколько требуется для заполнения оставшихся после уплотнения пустот.
Сухая смесь в отличие от мокрой не может удерживать воздух, так, как пористость ее сквозная, а не замкнутая, и он свободно вытесняется в процессе пропитки водой. Это, во-первых, способствует получению однородной монолитной структуры бетона, без включений воздушных пор, и раковин, а во-вторых, поверхность бетона получается намного качественнее, так, как между опалубкой (или формой), и бетоном воздух не задерживается.
Простым становится определение состава бетона. Нужно только подобрать такое соотношение используемых цемента, и заполнителей, при котором количество пустот в сухой смеси из них будет наименьшим.
Смешивание, и уплотнение сухих компонентов бетона происходит намного легче, и быстрее. Для этого можно использовать стандартное оборудование. Поскольку для сухих смесей не существует жесткого регламента во времени, их можно заготавливать впрок, транспортировать большими объемами, и на большие расстояния.
Для приготовления «сухого» бетона можно использовать мелкие пески, так, как причина отказа от них в традиционной технологии - большое потребное количество воды - здесь отпадает, ведь смесь уплотняется.
Конечно, специфика нового способа бетонирования приводит к некоторому усложнению технологии (по сравнению с традиционной) перед приготовлением смеси заполнители надо сушить. Кроме того, вводится еще одна дополнительная операция - пропитка водой уложенной, и уплотненной смеси. Однако практика показывает, что даже с учетом этих обстоятельств «сухой» бетон оказывается более экономичным.
Стоит напомнить, что укладку дорожных, и аэродромных плит уже давно производят на слой сухой цементно-песчаной смеси, которая благодаря постепенному увлажнению затвердевает. При ремонтных работах таких покрытий строители не раз убеждались, что этот слой из-за высокой прочности очень трудно поддается разрушению. Почему? Ответ простой. Здесь имеет место не, что иное, как проявление свойств «сухого» бетона под тяжестью плит слой сухой смеси сильно уплотняется, впитывает мало воды, и закономерно приобретает большую прочность.
Интересен американский опыт возведения стен домов из «сухого» бетона. Сухую смесь упаковывают в мешки, и из них, как из кирпича, возводят стены, которые поливают водой для пропитки, и твердения смеси, а затем отделывают торкретбетоном. В сообщениях об этом методе указывается, что через 28 дней прочность стен втрое превышает прочность бетонного блока соответствующего состава; экономия при таком способе строительства достигает 30 процентов.
Можно смело утверждать, что «сухой» бетон претендует занять, и притом далеко не последнее место, среди других разновидностей бетонной технологии. Для этого есть довольно веские основания. К сожалению, строители еще мало знают об этом прогрессивном способе. Конечно, одна из главных задач, без решения которой невозможно, и широкое внедрение «сухого» бетона в строительную практику, - это правильное определение областей его целесообразного применения.
Впервые авторское свидетельство на отдельные элементы «сухого» бетонирования, а именно укладку смеси в сухом состоянии, и последующую ее пропитку водой, выдано советскому инженеру И. В. Вольфу с приоритетом от 7 декабря 1937 года. Правда, в то время еще не были учтены некоторые существенные особенности нового способа, что не позволило получить положительных результатов. Оказалось, что свободно уложенная смесь впитывает много воды, а процесс пропитки сопровождается набуханием уложенной смеси, которое особенно велико при добавках к цементу некоторых инертных порошков. Чтобы этого не происходило, предложено сухую смесь предварительно уплотнять, фиксировать ее геометрический объем, а затем уже производить пропитку водой. Авторам этого усовершенствования (Н. В. Михайлову, Г. М. Хуторцову, и А. В. Борисовой) также выдано авторское свидетельство (№ 238384 с приоритетом от 4 июля 1964 года). Синтез этих двух изобретений, и привел к рождению «сухого» бетона.
В настоящее время работа по дальнейшему изучению, и усовершенствованию «сухого» бетона проводится в Академии коммунального хозяйства имени К. Д. Памфилова (Москва, Д-373, Волоколамское шоссе N° 116).
Читайте в любое время
