Pemrograman beton untuk gedung pencakar langit

Membuat beton sangat sederhana. Ambil semen, air dan pasir, sejumput puing, aduk. Selesai! Apakah mungkin untuk membangun sesuatu dari solusi yang dihasilkan? Tentu saja Mungkinkah membangun gedung unik darinya? Tidak.

Apa yang salah dengan campuran ini? Kami akan pergi ke lokasi pembangunan Pusat Lakhta St. Petersburg dan mencari tahu. Posting hari ini adalah tentang yang kedua dari tiga "komponen" menara. Anda dapat mencari tahu tentang yang pertama, gelas, di sini .


( Sumber foto )

Kota-kota besar sering disebut hutan beton. Ini dengan fasih bersaksi tentang bahan bangunan apa yang paling umum saat ini.

Paling konkret dicintai di Asia. Terpaksa karena baja mahal. Di sana, gedung pencakar langit dibangun hampir seluruhnya dari beton - misalnya, Menara Petronas di Kuala Lumpur.



"Si kembar" ini memiliki berat dua kali lipat seolah-olah memiliki kerangka baja. Tetapi jauh lebih sedikit daripada jika mereka dibangun hanya satu dekade sebelumnya. Apa yang terjadi di celah ini?

***

Menemukan keseimbangan antara daya dukung tanah dan berat suatu titik, bangunan berat selalu merupakan tantangan. Sejarah menara di Kuala Lumpur adalah indikasi di sini - mereka tidak hanya "beton berat", tetapi juga berdiri di atas batu kapur lunak. Mungkin, jika dibangun oleh insinyur dan pembangun yang kurang kompeten, karyawan Petronas akan lama tahu seperti apa bentuk magma. Tetapi di bawah menara ada tumpukan 100 meter, dan berat bangunan secara signifikan diringankan berkat beton modifikasi kekuatan tinggi. Anda akan berada di Kuala Lumpur - pergi dengan aman.


( Sumber foto )

REVOLUSI BETON

Beton yang dimodifikasi pasti telah ditemukan di suatu tempat di timur Asia. Di daerah di mana tanahnya lemah dan seismik aktif, setiap bagian tanah - seharga bobotnya dalam emas dan satu meter kubik baja - hampir sama, tetapi semuanya baik-baik saja dengan otak dan teknologi. Situasi revolusioner tidak matang lama. Terobosan ini dibuat oleh Jepang, pada akhir 1980-an dan awal 90-an. Penemuan ini adalah aditif khusus dalam beton. Mereka menjadikannya kekuatan tinggi dan mengantarkan era "pemrograman" konkret. Sekarang sifat-sifat beton dapat ditetapkan di muka menggunakan kimia konstruksi.


Cityscapes di Asia. ( Sumber foto )

BETON KEKUATAN TINGGI. BAGAIMANA ITU DILAKUKAN

Kualitas beton klasik tergantung pada konsumsi semen. Sifat-sifat beton mutu tinggi tergantung pada aditif.

Seperti namanya, kriteria utama untuk beton baru adalah meningkatnya kekerasan. Ini adalah kelas minimum B40, kuat tekan 60 MPa dan lebih tinggi. Di Rusia, beton kekuatan tertinggi - B90, diumumkan pada pembangunan kompleks Kota Moskow.

Campuran beton terdiri dari zat padat, cair dan gas - udara, air, semen, agregat besar dan kecil. Ukuran partikel dapat bervariasi jutaan kali.


Komponen utama mortar beton

Apakah campuran akan berubah pada prinsipnya tergantung pada perbandingan partikel padat terhadap air. Jika optimal, maka molekul air mengelilingi partikel padat, menjadi lebih padat dan membentuk ikatan di antara mereka - struktur kristal. Jika ada lebih banyak air dari yang diperlukan, akan ada stratifikasi: genangan air di atas dan sebagian besar di bawah. Dengan kekurangan air, tidak ada yang akan dihasilkan.


Stratifikasi campuran

Jika solusinya didapat, maka bahaya selanjutnya adalah pori kapiler.


Inilah mereka. (Foto dari sini )

Ini adalah rongga mulai dari 0,01 hingga 10 μm yang diisi air. Setelah air ditarik ke dalam struktur, ruang hampa muncul di rongga. Air atau udara dari lingkungan tersedot di sana. Pada minus 2-3 C, air di pori-pori membeku dan volumenya meningkat. Beton air mata es. Setelah beberapa siklus pembekuan, microcracks terbentuk.

Pori-pori adalah cacat utama pada beton. Untungnya, hampir semuanya terkonsentrasi di satu tempat - batu semen.


Fragmen ruang pori batu semen ( Sumber foto )

Volume batu semen dalam beton adalah 25-30%. Dia adalah mata rantai terlemah. Jika akan kurang atau tidak sama sekali - porositas akan berkurang. Dalam target inilah suplemen dikonsumsi.

Misalnya, silica fume. Ini adalah partikel silika bulat dengan ukuran sekitar 0,1 mikron. Ribuan butiran seperti itu mengelilingi butiran semen, memadatkan campuran, mengisi semua lubang.
Kelompok lain adalah superplasticizers (polimer). Tingkatkan mobilitas dan fluiditas campuran. Struktur beton dibentuk pada tahap awal, mengurangi volume batu semen.


Batu semen, usia - 28 hari, naik 1.000 kali.



Batu semen, dengan tambahan asap silika. Usia - 28 hari, meningkat 1.000 kali. Kedua foto dari sini

MENGAPA REVOLUSI INI

Pantheon dan dengan batu semen sudah terasa baik selama dua ribu tahun. Dibangun dari beton biasa. Ada yang salah di sini.


Pantheon, Roma. Commissioning - 126 AD (Foto dari sini )

Pertama, Roma tidak dingin. Tapi ini bukan yang utama. Hal utama adalah bahwa orang Romawi kuno tidak membangun gedung pencakar langit. Mereka tidak punya tugas untuk mengurangi berat struktur dan beban di tanah. Gedung pencakar langit modern memiliki setiap ton dihitung.

Beton berkekuatan tinggi berbobot seperti biasa - semuanya sama 2.200-2500 kg / m3. Tetapi total berat struktur berkurang secara signifikan. Ini karena pengurangan penampang dan jumlah tulangan.

Begini tampilannya dalam angka tertentu.
Peneliti E.E. Koryakina dan V.N. Aksenov dari Universitas Sosial Negara Rusia, melakukan perhitungan pada kolom di dua lantai pertama di sebuah bangunan perumahan di Stadionnaya Street (Rostov-on-Don). Perhitungan pertama - dengan B25 beton klasik, yang kedua - dengan B80 kekuatan tinggi. Ukuran penampang kolom berkurang dari 600 * 600 mm menjadi 400 * 400 mm. Massa tulangan adalah dari 6 ton menjadi 1,1 ton, volume beton adalah dari 29 hingga 13 m3. Biaya bahan - sebesar 57%, "meskipun peningkatan signifikan dalam biaya beton."

Sumber - Seni. “Tentang Efisiensi Penggunaan Beton Kekuatan Tinggi dalam Elemen Terkompresi dari Gedung Tinggi,” g. "Ilmu Pengetahuan Teknis")

Ini adalah perhitungan untuk bangunan tinggi sederhana. Kami mentransfer dalam perkiraan kasar hasil ini ke skala gedung pencakar langit. Ini benar-benar sebuah revolusi!

APA YANG LAIN BISA "AYAM"

Dengan bantuan aditif, sekarang mungkin untuk pra-desain kualitas lain - tahan es, ketahanan terhadap agresi kimia, membuat beton bergerak, mengubah waktu pengerasan. Sekarang dia bahkan bisa menyesuaikan diri.

Kami akan memahami semua seluk-beluk pada contoh struktur beton monolitik terbesar dan paling kompleks di Rusia.


Pelat dasar dari fondasi berbentuk kotak menara Lakhta Center. Area - 5700 sq.m. Tebal - 3600mm, bahan - kelengkapan, baja A500, beton - B60

APA RAHASIA BETON CEPAT

Untuk pelat pondasi bawah, Lakhta Center adalah pemegang rekor untuk penuangan beton kontinu paling kontinu - 19.624 meter kubik dalam 49 jam.


03/01/2015

Setahun setengah kemudian, pada tahun 2016, prestasi itu melampaui di Emirates - mereka memiliki 169 meter kubik lebih banyak dan 4 jam lebih cepat. Di bawah catatan dalam KRG, angka pertama adalah permintaan mendesak untuk mengklarifikasi apakah catatan Rusia itu dipecahkan secara akurat. Ya, teman-teman, bangunan tinggi tidak berdiri diam, dan ini luar biasa. Namun demikian, untuk saat ini, penghitung piring yang serupa dengan kami dan Dubai di dunia dihitung dengan jari.

Jadi, dua puluh ribu meter kubik dalam dua hari. Salah satu rahasia kecepatan adalah SMS, self-compacting concrete.

Kasing klasik terlihat seperti ini: pada tumpahan beton, pekerja berdiri dan dengan bantuan vibrator memadatkan campuran.



Seorang pembangun yang rajin mengubah vibrator dan kecepatan getaran - di tangannya adalah kualitas konstruksi. Prosesnya panjang dan sangat melelahkan. SUB dipadatkan dengan sendirinya. Anda dapat mengakhiri ini. Namun masih terus berlanjut - ada alasan yang lebih meyakinkan untuk itu.

CANGKIR VALVE-GRATIS

Alasan nomor 1 - jahitan
Kecepatan meletakkan diperlukan, tentu saja, bukan untuk catatan. Dalam beton, ada konsep "lapisan dingin" - batas antara set dan mortir yang baru dituangkan. Ini adalah titik lemah di masa depan. Air mata di jahitan - bukan hanya tentang kain.


Lapisan dingin. Self-Compacting Concrete oleh Geert De Schutter, Peter JM Bartos, Peter Domone & John Gibbs

Alasan No. 2 - ruang lingkup konstruksi
Misalkan Anda mampu menggetarkan lapisan pertama dengan cepat, dalam waktu kurang dari 5 jam, diperlukan untuk pembentukan jahitan. Pengisian berlanjut. Setelah beberapa saat, "kolam" beton mencapai kedalaman 1 meter. Anda tidak akan dapat mengarungi vibrator - sekarang Anda harus menunggu sampai campuran mengeras. Kami kembali ke alasan No. 1.


Volume besar

Alasan nomor 3 - alat kelengkapan
Semua desain Lakhta Center diperkuat dengan padat. Di pelat bawah –15 kisi yang diatur secara koaksial. Bekerja dengan unit getaran dalam kondisi seperti itu sama sekali tidak mungkin.


Penguatan pelat dasar pondasi kotak menara Lakhta Center

BAGAIMANA SUB

SUB dipadatkan oleh bobotnya sendiri. Itu, seperti cairan kental, mengisi bahkan bentuk yang paling padat. Mekanisme operasi menyediakan penambahan superplasticizer - partikel polikarboksilat mengelilingi permukaan butiran semen dan memberi mereka muatan negatif. Butir saling tolak, solusi bergerak tanpa getaran.


Perilaku SMS pada pelat mengisi - campuran dengan lembut membungkus tulangan

Bagaimana SMS seluler dapat dipahami dari perbandingan. Ada semacam tes - tuangkan campuran ke dalam kerucut pengukur, balikkan, lepas dan ukur berapa banyak keledai atau kerucut telah menyebar. Indikator ini disebut OK - endapan kerucut. OK untuk beton berkekuatan tinggi dan sangat mobile - 22-24 cm. Dalam SMS, yang digunakan di Lakhta, kerucut tidak "duduk", tetapi menyebar dengan diameter semprotan 60-65 cm!


Tes penyebaran kerucut

Tentu saja, campuran "ajaib" seperti itu membutuhkan perhitungan yang akurat dan komponen kelas satu. Misalnya, SMS, lebih dari beton lainnya, tergantung pada bentuk dan ukuran fraksi. Jika agregat kasar memiliki bentuk partikel yang rata, mereka akan membuat sumbatan di “sungai” beton. Kalau tidak, campurannya mungkin sempurna - dan lagi pula, karena seharusnya tidak berhasil.

MENGAPA DI PETERSBURG JANGAN MENJUAL BETON ASING

Jika Anda pernah bertanya dalam komentar tentang bahan atau teknologi lokal, maka ini masalahnya. Beton selalu merupakan produk lokal. Di kompleks Lakhta Center - 400 ribu meter kubik beton diproduksi di sini dan sekarang.

Alasannya sederhana - komponen untuk campuran beton tidak dapat disimpan untuk waktu yang lama. Semen akan memburuk, pasir akan menjadi lembab. Solusi selesai hanya memiliki 2-3 jam dari saat pencampuran untuk berbaring di struktur atau pergi ke memo. Di luar negeri tidak akan membantu di sini.

Dan itu masalahnya. Di pasar mereka menjual apa yang mereka beli. Di St. Petersburg, mereka membeli campuran kelas B25-B30 - beton klasik untuk bangunan sipil biasa. B25-B30 bukan sinonim untuk kualitas buruk, itu bisa di atas. Tapi ini secara otomatis berarti Anda tidak bisa datang ke mana pun dan hanya membeli beton untuk gedung pencakar langit. Kita harus melakukan pengintaian - mencari komponen, bereksperimen dengan resep, memeriksa pemasok.


Anda tidak bisa hanya mengambil dan membeli beton di mana saja - baik untuk rumah, maupun untuk gedung pencakar langit

***

Baca di pos berikutnya - mengapa Anda tidak bisa menuangkan pasir dari Teluk Finlandia ke dalam campuran - dekat dan nyaman? Kerikil granit tidak cocok dengan agregat. Apa yang harus dilakukan Aditif beton yang berbau - benarkah atau tidak? Berapa lama saya bisa berjalan di atas beton dan tidak macet?

-
Konsultan:

V.M. Lukin - Manajer Proyek untuk Struktur Beton Bertulang “Lakhta Center”