Архитектурный бетон - очень актуальная тема. Охарактеризованный Американским институтом бетона как "бетон, который всегда будет на виду и поэтому требует особого внимания при выборе ингредиентов, формовке, размещении и шлифовке ради обеспечения желаемого внешнего вида здания", его можно встретить везде. Примеры его применения - здания и транспортные структуры, такие, как мосты и дорожные звукоизолирующие заграждения. Методы постройки включают в себя отливку на месте, предварительную отливку и наклон вверх. И в любом случае, хороший внешний вид важен. Добиться оптимальных свойств поверхности - значит заставить свежий бетон как следует затвердеть и заполнить формы. К счастью, это делает материал прочнее, поскольку вода, осадки, агрессивные ионы и химикаты лучше отражаются поверхностью.
Заполнение форм обычным бетоном происходит при помощи вибраторов. Самоукрепляющийся бетон (СУБ) - большой шаг вперед в этом деле и усилении его защиты "от дураков".
Строительная индустрия всегда нуждалась в качественном бетоне, который может легко затекать в узкие места, не требуя вибрации. Потребность в этой технологии возросла, когда дизайнеры разработали укрепленные бетонные детали и усложненные формы. "Пчелиные соты" или оголившаяся арматура в структурных стенах или колоннах - распространенная проблема на сегодняшний день.
Башня Стокгольмского аэропорта
Тонкие и аккуратные архитектурные конструкции гораздо легче представить себе с СУБ, как, например, эту 83-метровую башню Стокгольмского аэропорта, украшенную выдержками из работ Антуана де Сент-Экзюпери. Низкий уровень шума сделал возможным ее строительство в ночное время.
До недавнего времени в промышленности использовались супер-пластифицирующие смеси (также известные как высококачественные уменьшители количества воды). Они применялись в обычных бетонных смесях для получения текучего бетона, имеющего в два раза больше преимуществ, чем самоукрепляющийся. Это позволяло получать бетон, стекающий на 8 дюймов или больше; однако для надлежащего затвердевания все еще была нужна некоторая вибрация. В то время как большие дозы супер-пластификаторов могут сделать бетон очень жидким и текучим, он может распасться на части, если раствор слишком жидкий, чтобы поддерживать вес крупных кусков наполнителя. Ключ к созданию СУБа, также называемого самоуплотняющимся, самовыравнивающимся и саморазмещающимся бетоном, лежит в создании очень текучего раствора, который сохраняет достаточную вязкость, чтобы поддерживать крупные куски.
Тест текучести белого СУБа
Выражение архитектуры в бетоне значит разные вещи для разных людей. Некоторые дизайнеры любят бетон за его чистый, неприукрашенный вид. Поэтому серый портланд-цемент тоже находит применение в архитектуре. Другие предпочитают использовать цвета для выражения эстетики, поэтому белый портланд-цемент используется для создания белого или цветного бетона. Большая часть экспериментальной работы с СУБ на сегодняшний день сосредоточена на сером цементе, но есть возможности и для бело-цементных составов.
Производители бетона знают, что любая смесь нуждается в разработке. Когда в уравнение подставляют СУБ, "свежие" качества - самая важная его характеристика. Бетон должен легко течь, в том числе обтекая препятствия типа арматурных сеток (что измеряется тестом с J-кольцом), но не должен становиться совсем жидким и распадаться на части.
Текучесть, проходимость и стабильность - три наиболее важные характеристики СУБ. В 2001 году ASTM начала разработку методов тестирования для оценки этих характеристик. В 2005 году были опубликованы первые стандарты СУБ: ASTM C1611, тестовый метод для измерения опадения самоукрепляющегося бетона, который оценивает его текучесть. В марте 2006 последовал ASTM C1621, тестовый метод проходимости СУБ с помощью J-кольца. Тестовые методы для достижения статической и динамической стабильности в настоящее время находятся в стадии развития. Эти стандарты будут использованы в процессе разработки СУБ-смесей, так же как и для контроля качества.
Бетон по своей сути - весьма устойчивый материал. Некоторые из его свойств и областей применения, связанных с этим, совершенствуются при использовании СУБ. СУБ дает больше преимуществ, чем обычный бетон, во всех трех аспектах развития надежности: экономическом, социальном и экологическом. Важнейшее преимущество СУБ - увеличение его прочности. Однородность структуры СУБ снижает его проницаемость и повышает общую прочность бетона. В свою очередь, это продлевает срок жизни СУБ по сравнению с обычным бетоном, а значит, уменьшает опасность для окружающей среды.
СУБ используется во многих сборочных операциях. Благодаря способности к самоукреплению он не требует вибрации, что в свою очередь, уменьшает затраты труда на размещение бетона. В некоторых случаях трудозатраты могут быть наполовину меньше, чем для обычного бетона. Прекращается лишнее потребление энергии, связанное с вибрацией. К тому же формы больше не подвергаются вибрационному "стрессу", что снижает изначальную стоимость форм и расходы на их ремонт. Этими преимуществами обладают как предварительная отливка, так и к отливка на месте.
Другой плюс отсутствия вибрации - снижение уровня шума, что делает работу безопаснее и комфортнее. Уменьшается количество болезней, вызванных вибрацией и шумом, благодаря чему повышается продуктивность работников. Помимо этого, работы, проводимые в жилых и коммерческих центрах (или около них), вызывают гораздо меньшую негативную реакцию со стороны жителей.
Эстетическое качество поверхностей, сформированных СУБ, таково, что необработанный бетон выглядит как готовый. Дополнительный материал, например, краска, становится не нужен. В свою очередь, это уменьшает затраты на ремонт и предотвращает загрязнение воздуха.
К экологическим проблемам можно подходить с тех же позиций, что и к социальным и экологическим аспектам развития надежности. Уменьшение энергопотребления напрямую ведет к снижению использования ископаемых источников энергии. Наконец, СУБ быстрее сливать, что позволяет грузовикам меньше находиться на стройке. А это тоже снижает использование ископаемого топлива.
Главинд утверждает, что бетонная индустрия "пострадала от имиджа грязной, шумной и неэкологичной". СУБ в сочетании с общими принципами надежности бетона может изменить этот образ и показать, что бетон - оптимальный выбор для устойчивого развития.
