Programación concreta para un rascacielos.

Hacer concreto es muy simple. Tome cemento, agua y arena, una pizca de escombros, mezcle. Hecho ¿Es posible construir algo a partir de la solución resultante? Por supuesto ¿Es posible construir un edificio único a partir de él? No

¿Qué tiene de malo esta mezcla? Iremos al sitio de construcción del Centro Lakhta de San Petersburgo y lo descubriremos. La publicación de hoy es sobre el segundo de los tres "componentes" de la torre. Puedes averiguar sobre el primero, vidrio, aquí .


( Fuente de la foto )

Las grandes ciudades a menudo se llaman selvas de hormigón. Esto demuestra elocuentemente qué material de construcción es el más común en la actualidad.

La mayoría del concreto es amado en Asia. Forzado debido al costoso acero. Allí, los rascacielos se construyen casi completamente de hormigón, por ejemplo, la Torre Petronas en Kuala Lumpur.



Estos "gemelos" pesan el doble que si tuvieran un marco de acero. Pero mucho menos que si se construyeran solo una década antes. ¿Qué pasó en esta brecha?

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Encontrar un equilibrio entre la capacidad de carga del suelo y el peso de un punto de construcción pesada siempre es un desafío. La historia de las torres en Kuala Lumpur es indicativa aquí: no solo son "hormigón pesado", sino que también se alzan sobre piedra caliza maleable. Probablemente, si fueron construidos por ingenieros y constructores menos competentes, los empleados de Petronas habrían sabido por mucho tiempo cómo se ve el magma. Pero debajo de las torres hay pilas de 100 metros, y el peso de los edificios se aligera significativamente gracias al hormigón modificado de alta resistencia. Estarás en Kuala Lumpur, ve a salvo.


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Revolución del hormigón

El hormigón modificado debe haberse inventado en algún lugar del este de Asia. En una región donde los suelos son débiles y sísmicamente activos, cada pedazo de tierra, que vale su peso en oro y un metro cúbico de acero, es casi lo mismo, pero todo está bien con el cerebro y las tecnologías. La situación revolucionaria no maduró mucho. El avance fue realizado por los japoneses, a fines de los 80 y principios de los 90. La invención son aditivos especiales en hormigón. Lo hicieron de alta resistencia y marcaron el comienzo de una era de "programación" concreta. Ahora las propiedades del concreto se pueden establecer de antemano utilizando la química de la construcción.


Paisajes urbanos en Asia. ( Fuente de la foto )

HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA. CÓMO SE HACE

La calidad del hormigón clásico depende del consumo de cemento. Las propiedades del hormigón de alta resistencia dependen de los aditivos.

Como su nombre lo indica, el criterio principal para el concreto nuevo es una mayor dureza. Esta es una clase mínima B40, resistencia a la compresión de 60 MPa y superior. En Rusia, el hormigón de mayor resistencia, B90, se anuncia en la construcción del complejo de la ciudad de Moscú.

La mezcla de concreto consiste en sustancias sólidas, líquidas y gaseosas: aire, agua, cemento, agregados grandes y pequeños. Los tamaños de partícula pueden variar un millón de veces.


Los principales componentes del mortero de hormigón.

Si la mezcla resultará en principio depende de la relación de partículas sólidas a agua. Si es óptimo, las moléculas de agua rodean las partículas sólidas, se vuelven más densas y forman enlaces entre ellas, una estructura cristalina. Si hay más agua de la necesaria, habrá estratificación: charcos arriba y grandes fracciones debajo. Con la falta de agua, tampoco saldrá nada de ella.


Estratificación de la mezcla

Si se obtiene la solución, el siguiente peligro son los poros capilares.


Aquí están (Foto de aquí )

Estas son cavidades que varían en tamaño de 0.01 a 10 μm llenas de agua. Después de que el agua ingresa a la estructura, aparece un vacío en las cavidades. El agua o el aire del ambiente son absorbidos allí. A menos 2-3 C, el agua en los poros se congela y aumenta de volumen. El hielo rasga el hormigón. Después de algunos ciclos de congelación, se forman microgrietas.

Los poros son el defecto principal en el concreto. Afortunadamente, casi todos se concentran en un solo lugar: piedra de cemento.


Fragmento del espacio poroso de la piedra de cemento ( Fuente de la foto )

El volumen de piedra de cemento en hormigón es del 25-30%. Él es el eslabón más débil. Si será menor o nada, la porosidad disminuirá. Es en este objetivo que los suplementos están siendo afectados.

Por ejemplo, humo de sílice. Estas son partículas de sílice esféricas de aproximadamente 0,1 micras de tamaño. Miles de esos gránulos rodean los granos de cemento, compactan la mezcla y llenan todos los vacíos.
Otro grupo son los superplastificantes (polímeros). Aumenta la movilidad y la fluidez de la mezcla. La estructura del hormigón se forma en la etapa inicial, reduciendo el volumen de piedra de cemento.


Piedra de cemento, edad: 28 días, un aumento de 1000 veces.



Piedra de cemento, con la adición de humo de sílice. Edad: 28 días, un aumento de 1000 veces. Ambas fotos de aquí

POR QUÉ ES ESTA REVOLUCIÓN

El Panteón y con piedra de cemento se ha sentido bien durante dos mil años. Construido de hormigón ordinario. Algo está mal aquí.


Panteón, Roma. Puesta en servicio - 126 AD (Foto de aquí )

En primer lugar, Roma no hace frío. Pero esto no es lo principal. Lo principal es que los antiguos romanos no construyeron rascacielos. No tenían la tarea de reducir el peso de la estructura y la carga en el suelo. Los rascacielos modernos cuentan cada tonelada.

El concreto de alta resistencia pesa como de costumbre, de todos modos 2200-2500 kg / m3. Pero el peso total de la estructura se reduce significativamente. Esto se debe a la reducción de secciones transversales y al número de armaduras.

Así es como se ve en números específicos.
Investigadores E.E. Koryakina y V.N. Aksenov, de la Universidad Estatal Social de Rusia, realizó cálculos en columnas en los dos primeros pisos en un edificio residencial en la calle Stadionnaya (Rostov-on-Don). El primer cálculo, con hormigón clásico B25, el segundo, con B80 de alta resistencia. El tamaño de la sección transversal de la columna se redujo de 600 * 600 mm a 400 * 400 mm. La masa de refuerzo es de 6 toneladas a 1.1 toneladas, el volumen de concreto es de 29 a 13 m3. Costos de los materiales: en un 57%, "a pesar de un aumento significativo en el costo del concreto".

Fuente - Art. "Sobre la eficiencia del uso de concreto de alta resistencia en elementos comprimidos de edificios altos", g. "Ciencias técnicas")

Este es un cálculo para un rascacielos simple. Transferimos en aproximación aproximada estos resultados a la escala de un rascacielos. ¡Esto es realmente una revolución!

QUE MÁS PUEDE SER "POLLO"

Con la ayuda de aditivos, ahora es posible diseñar previamente otras cualidades: resistencia a las heladas, resistencia a la agresión química, hacer que el concreto se mueva, cambiar el tiempo de endurecimiento. Ahora incluso puede adaptarse a sí mismo.

Entenderemos todas las complejidades del ejemplo de la estructura de hormigón monolítico más grande y compleja de Rusia.


La placa inferior de la base en forma de caja de la torre del Centro Lakhta. Área - 5700 metros cuadrados. Espesor - 3600 mm, materiales - accesorios, acero A500, concreto - B60

¿CUÁL ES EL SECRETO DEL HORMIGÓN RÁPIDO?

Para la losa de los cimientos inferiores, el Centro Lakhta fue el poseedor del récord del vertido continuo más continuo de concreto: 19,624 metros cúbicos en 49 horas.


01/03/2015

Un año y medio después, en 2016, el logro fue superado en los Emiratos: tienen 169 metros cúbicos más y 4 horas más rápido. Según el registro en el KRG, el primer número es una solicitud urgente para aclarar si el registro ruso se rompe con precisión. Sí, amigos, la construcción de gran altura no se detiene, y esto es maravilloso. Sin embargo, por el momento, los contadores de placas similares a los nuestros y a Dubai en el mundo se cuentan con los dedos.

Entonces, veinte mil metros cúbicos en dos días. Uno de los secretos de la velocidad es el SMS, el hormigón autocompactante.

El caso clásico se ve así: en un derrame de concreto, los trabajadores se paran y con la ayuda de vibradores compactan la mezcla.



Un constructor diligente cambia los vibradores y la velocidad de vibración: en sus manos está la calidad de la construcción. El proceso es largo y muy laborioso. SUB se compacta por sí mismo. Puedes poner fin a esto. Pero aún así, hay razones aún más convincentes para ello.

TAZA SIN VÁLVULA

Razón número 1 - costuras
La velocidad de colocación es necesaria, por supuesto, no para los registros. En el hormigonado, existe el concepto de "costura fría": el límite entre el conjunto y los morteros recién vertidos. Este es un futuro punto débil. Lágrimas en la costura, no solo sobre la tela.


Costuras frías. Hormigón autocompactante por Geert De Schutter, Peter JM Bartos, Peter Domone y John Gibbs

Razón No. 2 - alcance de la construcción
Suponga que puede hacer vibrar la primera capa rápidamente, en menos de 5 horas, necesaria para la formación de una costura. El llenado continúa. Después de un tiempo, el "estanque" de hormigón alcanza una profundidad de 1 metro. No podrá caminar con el vibrador; ahora definitivamente tiene que esperar hasta que la mezcla se endurezca. Volvemos a la razón No. 1.


Gran volumen

Razón número 3 - accesorios
Todos los diseños del Centro Lakhta están densamente reforzados. En la placa inferior –15 rejillas dispuestas coaxialmente. Trabajar con una unidad de vibración en tales condiciones es absolutamente imposible.


Refuerzo de la placa inferior de la base de la caja de la torre del Centro Lakhta

¿Cómo funciona Sub

SUB se compacta por su propio peso. Como un líquido viscoso, llena incluso la forma más densamente reforzada. El mecanismo de operación proporciona la adición de superplastificantes: las partículas de policarboxilatos rodean la superficie de los granos de cemento y les dan una carga negativa. Los granos se repelen entre sí, la solución se mueve sin ninguna vibración.


Comportamiento de SMS en el relleno de la placa: la mezcla envuelve suavemente el refuerzo

Cómo se pueden entender los SMS móviles a partir de la comparación. Hay una prueba de este tipo: vierta la mezcla en el cono de medición, déle la vuelta, quítela y mida cuánto se ha extendido el burro o el cono. El indicador se llama OK - sedimento cónico. OK para hormigones de alta resistencia y altamente móviles: 22-24 cm. En el SMS, que se usó en Lakhta, el cono no se "sentó", ¡sino que se extendió con un diámetro de pulverización de 60-65 cm!


Prueba de propagación de cono

Por supuesto, tal mezcla "mágica" requiere un cálculo preciso y componentes de primera clase. Por ejemplo, el SMS, más que otro concreto, depende de la forma y el tamaño de las fracciones. Si el agregado grueso tiene una forma de partícula aplanada, creará bloqueos en el "río" de hormigón. De lo contrario, la mezcla puede ser perfecta, y de todos modos, ya que no debería funcionar.

POR QUÉ EN PETERSBURGO NO VENDE HORMIGÓN EXTRANJERO

Si alguna vez ha preguntado en comentarios sobre materiales o tecnologías locales, entonces este es el caso. El concreto es siempre un producto local. En el complejo del Centro Lakhta: 400 mil metros cúbicos de hormigón producidos aquí y ahora.

La razón es simple: los componentes para la mezcla de concreto no pueden almacenarse durante mucho tiempo. El cemento se deteriorará, la arena se humedecerá. La solución final tiene solo 2-3 horas desde el momento de la mezcla para yacer en la estructura o ir a la chatarra. En el extranjero no ayudará aquí.

Y ese es el problema. En el mercado venden lo que compran. En San Petersburgo, compran mezclas de las clases B25-B30: concreto clásico para edificios civiles comunes. B25-B30 no es sinónimo de mala calidad, puede estar en la cima. Pero esto significa automáticamente que no puede venir a ningún lado y simplemente comprar concreto para un rascacielos. Debemos realizar un reconocimiento: buscar componentes, experimentar con una receta, buscar proveedores.


No puedes llevar y comprar concreto en cualquier lugar, ni para la casa ni para el rascacielos

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Lea en la próxima publicación: ¿por qué no puede verter arena del Golfo de Finlandia en la mezcla, cerca y conveniente? La grava de granito no encajaba en los agregados. Que hacer Oler aditivos concretos: ¿es cierto o no? ¿Cuánto tiempo puedo caminar sobre concreto y no quedar atrapado?

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Consultor

V.M. Lukin - Gerente de Proyecto para Estructuras de Hormigón Armado "Centro Lakhta"