Лепка из цемента: Как лепить из цемента. Технология изготовления скульптур из бетона.

Поделки из бетона своими руками

Как человек творческий, я не могла не попробовать себя в этом ремесле. Живу с в деревне совсем недавно — три года. Увлеченно и с фанатизмом начала создавать свой «Сад мечты»)) Перекопка земли, посадка растений, прополка, ожидание новых бутонов, радость цветам и, конечно, первые разочарования и горести о потере любимцев. А потом долгие зимние дни и тоска по лету.

Но и у зимы есть свои плюсы — мечты, новые задумки и планы. Когда увидела однажды на просторах интернета садовые скульптуры и поделки из бетона, то сразу загорелась этой идеей. Лепка из бетона — занятие довольно кропотливое и совсем не быстрое. Летом я так и не нашла времени на новое увлечение и, так получилось, что изготавливать свои первые изделия я начала зимой, в подвале собственного дома. Начала делать сразу несколько работ одновременно. Два моих первых произведения хочу показать здесь)) Итак, плоская рыбка из бетона со стеклянной мозаикой. Окрашена с помощью аэрозольных баллончиков с акриловой краской.

Внутри рыбки, в районе верхнего плавника, для прочности, есть небольшой кусок металлической сетки. Также там имеется пластиковая пробка от бутылки. Когда рыбка полностью высохла — пробку просверлили и получилась дырочка, за которую ее можно повесить на любую поверхность.
 

Что хочу сказать о самом производстве. Цемент, конечно, нужно выбирать высшего качества. Замес стандартный — три части песка, одна цемента. В массу добавляю чуть-чуть клея ПВА и жидкого стекла. Жидкое стекло нужно бетону не только для дополнительной прочности, оно также придает ему пластичность, для удобства лепки. 

Вот еще одна рыбка. Для каркаса я взяла обычную двухлитровую пластиковую бутылку. Хвост и плавники сформировала из картона, примотав его скотчем к бутылке. Всю бутылку так же обмотала скотчем и как можно более «неряшливее», чтобы поверхность не была гладкой. Бетон так легче будет сцепляться с каркасом. 

Для мозаики использовала бутылочное стекло.
 

И еще!.. После того, как скульптура полностью высохнет, ее нужно обработать специальной пропиткой для защиты от влаги. Также дополнительную защиту дает яхтный лак. Но перед тем как покрыть лаком, можно заняться творчеством и расписать фигурку по своему вкусу. Для этого как нельзя лучше подходит акрил.

А вот еще кое-что из заготовок для будущих садовых скульптур)

Бетон непростой, но очень интересный материал для изготовления садовых поделок. Фигурки, кашпо, мебель, декорирование стен, поилки для птиц — да много еще чего можно придумать! Если страшно начинать делать что-то глобальное — забетонируйте хотя бы для начала листик)) В саду такое украшение точно найдет свое место!

Как сделать скульптуру из бетона своими руками

Скульпторы не любят бетон. И положа руку на сердце, тому есть причины. Щебень, даже мелкий, усложняет проработку тонких деталей, для лепки бетон приспособлен плохо, ещё и долго схватывается.

Но, как ни странно, как материал скульптур для парка, дворика или детской площадки бетон вполне по плечу даже рядовому домашнему мастеру.

Конечно, материал сложный, зато по прочности и долговечности конкурент ему, разве что, гранит или бронза. Но с ними и работать куда труднее. К тому же и мелкие детали сделать есть способы, и приготовить пригодный для лепки скульптуры состав своими руками тоже можно. Но, начнём по порядку.

Необычная скульптура из бетона, в совершенстве имитирующая деревянный парусник

Содержание:
1.  Три шага до скульптуры.
1.1 Замысел.
1.2 Эскиз.
1.3 Масштабная модель.
2. Как переносить размеры модели.
3. Как сделать каркас скульптуры.
4. Укладка бетона на каркас.
5. Окончательная отделка скульптуры.
6. Состав бетона.
7. Осталось немного и в том числе ТБ.

Видео-версия статьи

Три шага до скульптуры

Замысел

Сразу решим, где разместится наше будущее творение. Для украшения парка лучше что-то отдыхающее: фигуры людей, животных, либо абстрактные украшения. Для детской площадки подойдут персонажи из сказок или мультфильмов.

Если бетонную скульптуру можно задействовать в игре — замечательно!

Эскиз

Рисунок будущей скульптуры. Если получится сделать его точно и подробно — хорошо. Если ещё и в масштабе, совсем замечательно. Если же нет, хотя бы в самом общем виде, примитивно, лишь бы самому было понятно. Или подобрать готовый в интернете. Главное — определиться с размерами (рис. 1), хотя бы основными, это обязательно.

Определяемся с размерами будущей скульптуры

Масштабная модель

Эскиз сделали, но приступать к работе ещё рано. Следующий шаг — модель будущей скульптуры.

Модель делаем из глины или пластилина. В тонкие детали, скажем хвост и лапы кошки с рис. 1 вставим проволоку для жёсткости.

Если нет навыков лепки и желания их осваивать, подходящую модель подыскиваем в магазине игрушек, на «блошином» рынке или создаем на 3D принтере.

Совет. Порой элемент замечательно выглядит на крохотной модели, а увеличенным не смотрится. Чтобы такого избежать, старайтесь подбирать размер модели в масштабе порядка 1:5. Скажем, для метровой скульптуры модель в 20 см самое то.

Для чего нужна модель? Поясним на примере.

Чтобы скопировать готовый рисунок есть один из способов: оригинал расчерчивают сеткой из одинаковых клеточек, а затем маленькими простыми «кусочками» переносят в такую же или пропорционально увеличенную (уменьшенную) сетку (см. фото).

Перенос рисунка по клеточкам

Похожим образом можно копировать и скульптуру. Единственно, переносить будем не плоскость, а объем, поэтому и оригинал нужен объёмный.

Как переносить размеры модели

Для разметки и перенесения размеров с модели на оригинал, сделаем простое приспособление.

Оно представляет две прямоугольные «беседки» из прутьев, с крышей в виде сетки, с натянутыми нитями или тонкой проволокой, или сварной сеткой. Называется такое приспособление — копировальная рамка. Маленькая ставится над моделью, а пропорционально увеличенная — в месте изготовления скульптуры. По отвесу замеряем рулеткой размер на модели и переносим. Сначала на каркас, затем и на скульптуру. Как это делать, понятно по рис. 2.

По отвесу замеряем рулеткой размер на модели и переносим на скульптуру.

Главное, в процессе разметки не сдвигать разметочные станки, а если это необходимо,  возвращать точно в то же место.

Как сделать каркас скульптуры

Для бетонной скульптуры каркас это 80% работы. Он задаёт её общий вид и пропорции, придаёт скульптуре прочность, удерживает бетон в процессе лепки.

Начинаем с основного каркаса. → Свариваем (по ссылке рассказано о сварке инвертором) его из прочных элементов — труб, проката, толстой арматуры. Пока бетон твердеет, этому каркасу приходится нести его вес то есть, практически вес всей скульптуры.

«Первичный» скелет служит опорой для каркаса «вторичного», который:

• удерживает бетон в процессе лепки, передавая нагрузку от его веса на основной каркас;
• служит основой сетки удерживающей бетон;
• определяет основные элементы скульптуры, за исключением самых маленьких деталей;

Вторичный каркас сгибаем из гладкой арматуры 6-8 мм, соединяем сваркой, скрутками из проволоки. Подойдет и «рифлёнка» А-II; А-III. Её труднее гнуть, но для относительно ровных деталей она ещё лучше.

В завершение, большие промежутки между прутьями вторичного каркаса закрываем сеткой или заматываем проволокой, закрепляя скрутками. Расстоянием между витками или ячейками сетки оставляем приблизительно в 2,5-3 см.

В результате получаем проволочную скульптуру, размером на 2-6 см «худее» чем будущая бетонная.

Составляющие каркаса видны на примере скульптуры дельфинчика для фонтана (рис 3).

Составляющие каркаса скульптуры

Укладка бетона на каркас

Для укладки смеси понадобится пара шпателей, мастерок, штукатурный ковш. Чтобы укрывать бетон от пересыхания запасёмся непрозрачной полиэтиленовой пленкой.

Скульптуру высотой 1,5 м и выше не сделать без → кóзел, или хотя бы → стремянки (по ссылкам рассказано как сделать козлы или стремянку своими руками).

Постамент скульптуры, если он необходим, отливаем  из обычного бетона в опалубке, причём за три-четыре дня до начала работы по скульптуре, чтобы успел схватиться.

Готовим смесь для тела скульптуры (см. раздел «Бетон для лепки») и начинаем укладывать на каркас с самых простых мест.

Укладываем смесь, набрасывая или намазывая её на каркас с помощью мастерка. Для больших порций используем ковш.

За один заход, нужно постараться выполнить какой либо элемент скульптуры, выделяющийся рельефом, какими то иными границами. Такие участки заранее наметим на модели.

Заполнив некоторый участок, приглаживаем смесь, формуем её поверхность шпателями, шаблонами и просто пальцами.

Если приходится делать много повторяющихся деталей, заранее стоит вырезать из дерева подходящий штамп.

Кроме того, для шаблонов и штампов иногда подходят самые разнообразные предметы. Скажем фактуру, имитирующую короткую шерсть можно сделать короткой жесткой кистью, борозды «под кору» продавить частым гребнем, а шерсть животного — металлической расческой.

Интересные узоры получают накаткой фактурными валиками.

Повторяющийся рельеф можно выполнить фактурным валиком

Совет. На вертикальных и «обратных» поверхностях бетон толще  2-2,5 см не держится. Нужный массив получают, укладывая смесь в несколько слоёв. При этом не торопитесь. Смесь через пол часа — час может показаться достаточно «прихватившейся» (особенно с добавкой гипса), а при укладке новой порции отвалиться целым пластом.

Окончательная отделка скульптуры

Отделку поверхности смеси начинаем уже на следующий день после укладки. Бетон ещё не набрал прочность и его можно резать хоть ножом. Это последняя возможность исправить допущенные огрехи без особого труда.

Бетон в этом состоянии заглаживаем до состояния строганой доски, правим и дополняем фактуру, делаем → железнение.

Декоративному бетону, прежде чем его шлифовать, дадим выстояться хотя бы неделю. Если начать раньше, частички щебня и песка будут выворачиваться, образуя раковины и борозды.

Крупные детали и плоские поверхности шлифуем «болгаркой» с насадкой в виде абразивной чашки. Мелкий рельеф — лепестковыми насадками из наждачной бумаги, насадками с мягкой основой и вручную — обычной шкуркой.

Полируем «мокрым» способом, смачивая водой и абразивы, и сам бетон.

Совсем уж крохотные детали или орнамент для бетонных скульптур требуются редко. Если все же ваш замысел требует «волосяной» точности, обработку делаем по схватившемуся бетону. Работаем режущими дисками маленькой «болгарки», перфоратором, молотком и тонкими зубилами разной формы.

Состав бетона

Для лепки нужна пластичная бетонная смесь, хорошо прилипающая к металлу каркаса и к уже уложенным слоям.

Основа её обычный либо декоративный → бетон плюс добавки (по ссылке рассказано о приготовлении бетона своими руками). Декоративный бетон отличается тем, что вместо обычного серого цемента, используем белый, а в качестве щебня цветную крошку (мрамор, гранит, синтетические камни и т.д.).

Основные добавки — гашёная известь и глина. Они и превращают строительный бетон в скульптурный, который не растекается, а сохраняет форму, которую мы ему придадим.

Глину лучше брать каолиновую. Шамотная глина или бентонит дадут сероватый оттенок, что в декоративном бетоне может быть нежелательным.

В качестве пластификаторов, уменьшающих потребность бетона в воде, используем клей КМЦ и (или) ПВА эмульсию. Они хороши еще и тем, что КМЦ повышает вязкость бетона, а ПВА увеличивает адгезию («прилипаемость»). Так же можно добавлять специальные пластификаторы для бетонов.

В бетон для первых слоёв добавим и полипропиленовую фибру. Она улучшит сцепляемость слоёв, сведёт почти к нулю риск трещин, увеличит морозостойкость.

Ускорит схватывание и облегчит лепку добавление гипсовой смеси для штукатурки. Её минус — снижение устойчивости бетона к атмосферным воздействиям, поэтому использовать её нужно с осторожностью, не превышая дозировку.

Один из вариантов состава скульптурного бетона:

№ пп	Наименование	Количество		Примечания
		В объёмных долях	В кг на м³ смеси
1	Цемент ПЦ М500	12	260	Для декоративного бетона цемент ПБ500, кварцевый песок, мраморная или иная декоративная крошка
2	Мытый  песок	22	520
3	Щебень фракции 3-5 мм	39	990
4	Вода	8	110
5	Известь гашёная	5	70
6	Глина	5	120	для декоративного бетона каолиновая
7	Фибра полипропиленовая 6-10 мм	6	25	Для нижних слоев
8	Гипсовая штукатурная (шпаклевочная) смесь	2	20	Не используется с быстротвердеющим цементом
9	КМЦ	0,5	3
10	ПВА	0,5	9
11	Цветные пигменты			До получения нужного оттенка
	Итого:	100	2127

КМЦ и ПВА заранее размешиваем в воде. Гипс, фибру и цемент смешиваем в сухом виде. Известь и глину добавляем вместе с песком и щебнем.

По консистенции должно получиться что-то среднее между мягким сливочным маслом и густой сметаной.

Осталось немного и в том числе ТБ

Особых опасностей лепные работы не создают. Но элементарные правила техники безопасности нужно соблюдать и здесь.

Уникальная бетонная скульптура — памятник Артёму в Святогорске

Избегайте контакта открытой кожи с жидким бетоном — используйте шпатели, перчатки с полимерным покрытием. Работая болгаркой, перфоратором, даже просто зубилом и молотком надевайте защитные очки. При шлифовке «на сухую» не забывайте о респираторе.

Для серийных поделок метод лепки неудобен. Он для уникальных, «штучных» скульптур и композиций.

Конечно, не стоит сразу браться за крупные и сложные по форме скульптуры. Начните с небольших изделий до полуметра размером.

Что же касается изложенных в статье принципов, помните завет Петра I: не держитесь устава — «…яко слепой — стены, ибо там порядки писаны, а времён и случаев — нет».

Оставляйте ваши советы и комментарии ниже. Подписывайтесь на новостную рассылку. Успехов вам, и добра вашей семье!

гриб, ваза и способы приготовления

Бетон – универсальный материал. Он широко используется во многих сферах: строительстве, архитектуре, дизайне ландшафтов и других отраслях. Сейчас речь пойдет о создании скульптур из бетона.

Преимущества

Скульптуры из бетона во многом превосходят фигуры из других материалов. По сравнению с камнем жидкий скульптурный бетон более эластичен, легко поддается работе. Из него создаются любые фигуры разной величины.

Такую скульптуру не разрушат никакие дожди, ветра, а также другие «сюрпризы» погоды. Бетонные произведения искусства стойко выносят морозы, солнцепек, поэтому могут украшать ваш сад круглый год, требуя лишь редкого обновления внешнего вида.

Сохнут бетонные скульптуры при нормальных условиях погоды на протяжении нескольких дней. Такой, относительно долгий период просушки позволяет доработать материал: подправить неровности, что-то изменить, добавить рельефность, удалить лишний раствор.

Плюс монолитных бетонных фигур еще и в том, что с такой скульптурой тяжело далеко уйти, ведь даже меленькие произведения из бетона – достаточно тяжелые. Поэтому можете оставаться спокойными насчет того, что вашу «красоту» кто-то попытается украсть.

Вернуться к оглавлению

Способы изготовления

Скульпторы, работающие с бетоном, создают свои произведения по двум принципам.

Вернуться к оглавлению

На каркасной металлической основе

Многие мастера выбирают данную технологию потому, что каркас сохраняет изначальный облик бетонной скульптуры во время застывания, при этом мешая раствору деформироваться. Кроме того, подобная методика обеспечивает конечному результату работы долговечность.

Металлический каркас для бетонных скульптур изготавливается из крупной проволоки либо сваривается из арматурных прутьев. Чем точнее каркас отображает задуманную мастером форму, тем меньше труда уйдет на бетонную лепку. Если по задумке автора скульптура должна быть пустотелой, то каркас следует обернуть строительной сеткой.

Технология изготовления бетонной смеси одинакова как для каркасных скульптур, так и для монолитных. В состав раствора входят цемент, клей ПВА, вода. К цементу лучше подмешать песок с соответствующим соотношением 1:3.

Для ускоренного твердения в состав раствора добавляют жидкое стекло. Замешанный раствор не должен быть жидким. Его консистенция должна соответствовать густоте пластилина. Если смесь готова, приступайте к лепке. Начальный слой раствора, наложенного на каркас, обрисовывает только приблизительные очертания будущего произведения.

Второй слой бетона накладывайте после того, как немного схватится первый. Это придаст фигуре монолитности. Если вы хотите, чтобы скульптура из бетона была легкой, заполните ее тело строительной пеной или ветошью.

Когда вы добьетесь нужных размеров изделия, можете приступать к лепке мелких частей, а также к нанесению рельефного рисунка. Для этого вам пригодятся: шило, наждачная бумага, долото, а также другие инструменты, которые окажутся под рукой. После того, как окончательная форма скульптуры будет готова, дайте ей полностью высохнуть. Для этого обычно требуется около двух недель.

Затем на работу нанесите водонепроницаемую грунтовку. После ее высыхания фигуру красят. Для покраски садовых скульптур лучше использовать акриловые составы красителей или любые другие, предназначенные для уличных работ. Осуществляется покраска несколько раз. Каждый следующий слой накладывается после полного высыхания предыдущего.

Иногда краску заменяют покрытием-имитатором разных каменных пород. Например, посыпают слегка затвердевшую фигуру каменной стружкой, морским песком.

Вернуться к оглавлению

С использованием форм

Часто мастера практикуют заливку бетона уже внутрь готовых силиконовых или пластиковых емкостей, которые приобретают в специальных магазинах. А можно изготовить их самостоятельно.

Вернуться к оглавлению

Гриб

Для формирования бетонного гриба нужно отдельно приготовить ножку и шляпку. Но без формы здесь не обойтись. Чтобы ее сделать, нужно свернуть трубой кусок линолеума или рубероида, зафиксировать сформированную трубу. Внутрь заливается жидкий скульптурный бетон, приготовленный из стандартного состава. По центру залитого бетона устанавливается арматура для прочности изделия.

Чтобы сформировать шляпку, возьмите таз подходящего размера округлой формы, смажьте его любой масляной жидкостью. Положите внутрь крупный лист лопуха, который сделает шапку гриба рифленой, залейте внутрь раствор до краев миски. Затем подождите полчаса. Пока смесь схватывается, посередине шляпки разместите несколько крупных гвоздей, которые придадут фигуре прочности.

Когда ножка со шляпкой полностью высохнут, начинайте сборку изделия. Сначала установите, немного углубив в землю, ножку. Лучше это делать сразу там, где будет постоянно находиться фигура. На верхушку ножки уложите немного свежего раствора, посадите на него шапку гриба. Для полной просушки изделия понадобится 5 суток.

Вернуться к оглавлению

Ваза

Для вазы понадобится две формы. Под одну из них используют старую канистру или коробку. В состав бетона для вазы должны входить песок, цемент, гравий в соответствующих пропорциях 3:2:3. Для прочности работы применяйте цемент определенных марок. Во время приготовления хорошо мешайте раствор, пока он не станет похож на густую сметану. Затем смажьте емкости маслом. На дно уложите около 5 см раствора, утрамбуйте.

Далее разместите верхнюю форму так, чтобы была одинаковая толщина по всей поверхности. Между формами вставляется арматура, закладывается бетонная смесь. Затем поставьте работу туда, где она будет защищена от солнечных лучей, подождите несколько суток, пока изделие полностью застынет.

Потом достаньте получившуюся вазу, оберните влажной мешковиной, затем полиэтиленом. Дайте постоять еще неделю. Это не позволит вазе деформироваться. По истечении этого времени можете приступать к отделке, а также покраске бетонной вазы, предварительно пройдясь по ней грунтовкой.

Если вам не нравятся получившиеся контуры изделия, смело поправляйте их при помощи болгарки с алмазным кругом. Скульптуре вы при этом не навредите. Очень легко лепить фигуры черепах, божьих коровок. Возьмите старый мяч, разрежьте на две одинаковые части, положите внутрь половинок целлофановый пакет, залейте бетоном. После затвердения изделия удалите куски мяча, украсьте работу мозаикой из плитки разных цветов.

Вернуться к оглавлению

Полезные рекомендации

Лепка массивных бетонных скульптур занимает довольно много времени. Создание подобных статуй без дополнительной основы невозможно. Каркасом может выступить ведро либо крупное бревно, которое обматывается проволочной сеткой. Мелкие детали скульптуры, например, части лица, попробуйте смастерить из пенополистирола. Лишние щели забиваются с помощью монтажной пены.

Во время приготовления бетонного раствора следует помнить, что он не должен быть слишком жидким. Иначе при формировании скульптуры бетон будет расплываться, и вам не удастся придать работе желаемых очертаний. Сушить готовые бетонные статуи лучше подальше от солнца, потому как солнечные лучи пагубно действуют на изделие – оно может потрескаться. Во время сушки следует покрыть работу водоотталкивающим средством.

Готовую покрашенную скульптуру можно залакировать.

Cоставы цементных смесей для лепки

Категория: Лепка

Cоставы цементных смесей для лепки

Цементные цветные смеси применяют в изделиях, подвергающихся систематическому увлажнению, например балконах, парапетах, лоджиях, оградах мостов и т. д. Марка составов или растворов должна быть минимум 75. Цемент должен быть высоких марок.

Такие смеси состоят, %, из: портландцемента — 30.. .40, песка с другими заполнителями (крошкой) — 60…50, извести-пушонки — не более 5, сухих красок — не более 15. Смеси бывают мелко-, средне-и крупнозернистые.

Цементные, каменные цветные смеси (каменные штукатурки). Эти смеси в основном состоят из белого или цветного цемента, иногда с добавкой до 5 % известкового теста для придания раствору пластичности, крошки различных каменных пород и сухих красок, с добавкой слюды до 10% объема заполнителя. Эти растворы самые прочные, но и самые трудоемкие во время укладки и обработки. Для придания таким растворам пластичности в них добавляют небольшое количество известкового теста. Ниже рассмотрены некоторые каменные цветные смеси, состав материалов дан в % по массе.

Белые:
1. Белый портландцемент — 25, крошка белого извест-няка — 75. 2. Белый портландцемент — 20, известковое тесто — 5, крошка белого известняка — 75. 3. Белый портландцемент — 22, известковое тесто — 3, крошка белого мрамора — 75.
Серовато-серые:
1. Цветной цемент — 25, белая каменная мука — 5, крошка серого гранита — 70. 2. Цветной цемент — 25, крошка веневского известняка — 65, известковое тесто — 10.

Светло-желтые.
1. Цветной цемент — 24, известковое тесто — 3, крошка кисловодского доломита — 73. 2. Цветной цемент — 25, известковое тесто — 3, крошка подольского камня — 72.

Под красный гранит:
1. Цветной цемент — 30, крошка красного гранита — 70. 2. Цветной цемент — 25, крошка красного гранита — 7,5.

Под серый гранит:
1. Цветной цемент — 30, крошка серого гранита — 70. 2. Цветной цемент — 25, известковое тесто — 2,5; крошка серого гранита — 72,5.

Для получения прочных однотонных изделий цементные растворы необходимо тщательно приготовить. Для этого прежде всего надо просеять входящие в состав раствора материалы. Затем отмерить материалы необходимыми дозами (частями) и тщательно перемешать до получения однородной сухой смеси, затем добавить воду до получения раствора требуемой густоты.

Не следует приготовлять смесь с запасом, так как цемент под воздействием влаги постепенно снижает свою прочность. Смеси должно быть столько, чтобы приготовленный из нее раствор был уложен за 45 мин, в крайнем случае — за 1 ч работы.

Изготовленные цементные изделия через 24 ч слегка смачивают водой по 2 раза или более в день. Через 48 ч изделия обильно смачивают водой.

Лепка — Cоставы цементных смесей для лепки

Как сделать садовые фигуры своими руками (60 фото)

Украшение садового, приусадебного, дачного участка — это процесс бесконечный. Все время что-то меняется, убирается, добавляется. Один из способов украшения — сделать садовые фигуры. Если грамотно расставить их, они преображают облик участка. 

Содержание статьи

Фигурки из цемента: чем хороши и как делать

Сделать садовые фигуры можно из цемента — это один из самых используемых и доступных материалов. Стоит он недорого, позволяет создать самые различные фигурки — от простых и небольших, до скульптур в полный рост. Есть несколько способов того, как можно сделать садовые фигуры из цементного раствора: с каркасом, без него, из полусухого раствора. Обо всем подробнее дальше.

Очень часто из бетона делают грибочки, но они не всегда одинаковые…

Что добавить в раствор

Есть множество добавок в цемент, которые улучшают/изменяют его свойства. Их очень много, но продаются они довольно солидными объемами, которые могут понадобиться разве что для изготовления садовых скульптур в промышленных масштабах. Но есть обычные вещества, которые также меняют свойства бетонного раствора.

• Клей ПВА — повышает морозостойкость готового изделия и пластичность жидкого раствора. Он лучше заполняет форму, но быстрее «схватывается». Подсохший цемент с добавкой ПВА обработке поддается в разы хуже чем обычный. Поэтому не пропустите время, пока его можно формовать.
• Жидкое стекло — снижают водопроницаемость, раствор быстрее схватывается. Но добавлять его следует не более 1% от общей массы раствора.

  Не слишком распространенная техника: рисунок копируется на полусухой блок бетона, потом выскабливается стамесками или ложками. Главное — успеть до того, как бетон станет неподатливым для обработки

• Пластификатор — добавка, которая повышает пластичность полусухого (с малым количеством воды) бетонного раствора. Добавлять надо совсем немного, буквально чайную ложку на ведро раствора.
•  Сделать бетон легче поможет добавка ГИПЕРТУФ.
• Стиральный порошок или жидкость для мытья посуды — работает как пластификатор и ускоряет затвердение. Добавлять 0,5-1 чайной ложки на ведро раствора.
• Чтобы поверхность фигурки была более гладкая, ее можно покрыть шпаклевкой. Но шпаклевка нужна не для стен, а для деревянного пола. Она после высыхания становится очень жесткой, а с бетоном схватывается крепко.

Это основные добавки, которые нужны при изготовлении фигурок для сада из бетона. С ними работать проще. Но не добавляйте много. Максимум — одна чайная ложка на ведро, иначе сделаете только хуже.

Чем красить и некоторые технологические нюансы

После того как фигура из бетона высохла, ее надо ошкурить до гладкости, убрать пыль и можно красить. Чтобы краска ложилась ровнее и меньше расходовалась, сначала надо покрыть изделие слоем грунтовки. Грунтовка подбирается в зависимости от типа краски. Сам процесс покраски ничем не отличается — обычно нужны кисточки разного размера. Но стоит знать некоторые особенности.

Разных технологических нюансов еще очень много, но это основные. Остальные вы освоите или придумаете в процессе работ.

Как сделать садовые фигуры: вырезание из полусухого раствора

Сделать садовые фигуры из свежего цементно-песчаного раствора не получится — слишком он жидкий. Даже если его замешать с минимумом воды, ничего внятного слепить не получится. Зато можно дождаться пока раствор станет твердеть, но останется еще довольно мягким — под нажимом будет крошиться. В таком состоянии, в нем можно металлическим предметом делать бороздки, срезать лишнее.

Заготовка для фигуры из монолита

Из густой смеси можно сформировать приблизительную форму задуманного персонаж — выложить в кусок пленки, завязать, придать желаемую форму. Если есть жидкий раствор, находите более-менее подходящую емкость или используете всю ту же пленку. Раствор в форме оставляют на 8-12 часов. Время зависит от того, насколько цемент был жидким изначально и температуры, при которой вы изделие выдерживаете. Оптимальная температура около +20°C, при более низкой время на твердение увеличивается, а при более высокой, есть возможность того, что цемент высохнет, а не «схватиться».

Постепенно из глыбы проявляется фигура

Периодически проверяйте состояние заготовки: под пальцами должна быть твердая масса, а когда прилагаешь большее усилие, цемент слегка продавливается. В этом состоянии уже можно начинать формировать скульптуру. На работу у вас 7-8 часов. Для маленьких фигурок этого более чем достаточно, для больших впритык — придется торопиться. Чтобы отсрочить высыхание частей, которые пока не обрабатываются, их можно обернуть мокрой тряпкой.

Берете нож, проволоку, шпатели, начинаете понемногу срезать лишнее. Боятся не нужно, если что-то лишнее уберете, можно позже добавить немножко раствора, подправить когда он подсохнет. В общем, технология не слишком сложная, но если нет художественных способностей, самому придумать что-то внятное сложно. Для таких случаев есть одна хитрость: находите фигурку небольшого размера из любого материала, глядя на нее ваяете свою.

Изготовление фигурок из цемента с основой или каркасом

Технология изготовления садовых фигурок из бетона на основании, состоит в послойном нанесении раствора на каркас. Но эта техника требуется при изготовлении больших фигур — около 150 см и больше. Тогда несущей способности самого бетона может не хватить. В таком случае и необходимо жесткое основание. В остальных случаях каркас или основа нужна только для минимизации расхода бетона и уменьшения общего веса изделия.

Каркас для сложных изделий делают (плетут или варят) из проволоки, для более простых используют подручные материалы. На готовый каркас наносится слой раствора (густого) 1-2 см, прокладывается стеклотканевой сеткой-серпянкой, снова наносится раствор, снова сетка. Процесс чередуется до тех пор, пока ваше изделие не приобретет желаемую форму.

Пример: каркас черепахи из проволоки

Где и как найти основание

Основная задача — найти посудину, бутылку, коробку, которая по форме подходит для задуманного изделия. Если форма сложная, ее можно дорастить или полностью создать из кусков пенопласта. Он легкий, хорошо режется. Но такие фигуры — с основой из пенопласта — не выдерживают нагрузку. Если вы предполагаете, что на ваши изделия может кто-то сесть или каким-то другим образом механически воздействовать, вместо пенопласта лучше использовать деревянные бруски или пенобетонные блоки. Пенобетон отлично режется пилой по дереву, его можно строгать рубанком, большим ножом, проделывать канавки острым предметом. Принципы работы с древесиной всем известны.

Каркас может понадобится, если вы хотите воссоздать точную копию животного или растения

Найденную форму обкладывают раствором, обматывают тряпками, паклей, веревками, а потом тоже обмазывают цементом. Если слой раствора больше 2 см, его армируют при помощи сетки из стеклоткани (сетка-серпянка используется для оштукатуривания стен). Если в качестве основы используется пластик, на него очень сложно нанести раствор — он стекает. Такие изделия обматывают тряпками, пропитанными раствором. После высыхания, на них очень хорошо наносится следующий слой.

В подсохшем растворе проделывают канавки, которые обозначают перья, шерсть. В общем, приемов много. Приведем несколько примеров, чтобы было яснее как же все-таки сделать садовые фигуры из бетона. Еще вариант — обмазывают раствором, в который вдавливают гальку. Она создает неровный рельеф.

Лебеди

Например, хотим сделать фигуры лебедей. Основа для тела — небольшой округлый тазик. Шея — выгнутая в виде буквы S проволока. «Шею» крепим к туловищу любым доступным способом.

Бетонные лебеди

На тазик накладываем густой раствор, формируя нужный изгиб добавляем пенопласт, куски тряпок и т.д. Оставляем сохнуть. На проволоку (лучше найти потолще, можно арматуру) наматываем тряпки, смоченные в растворе. Закрепляем и оставляем все на сутки. За это время бетон схватится, и на «теле» можно при помощи выскабливания формировать крылья, проделывать бороздки, рисовать перья и т.д.

Процесс изготовления

Вплотную занимаемся шеей и головой. На полученную основу руками накладываем раствор (резиновые перчатки надеть не забудьте), формируя шею нужной формы и толщины. Много сразу «нарастить» не получится — только тонкими слоями. Когда шея станет больше похожа на настоящую, можно начать формирование перышек, очертить клюв, глаза и т.д. Готовых птиц оставляем сохнуть на неделю или больше. Далее — шлифовка, грунтовка покраска.

Лягушка-царевна

На этом примере продемонстрируем, как можно сделать садовые фигурки из цементного раствора и камней. В качестве основы взят пеноблок, подрезан и обтесан где надо. Сверху обмазан густым раствором в несколько слоев.

Как сделать садовые фигуры: лягушка из бетона и камней

В верхнем, еще мягком, слое укреплены камешки — плоская галька небольшого размера, на короне использованы стеклянные осколки. После высыхания фигурка покрашена акриловыми красками, дважды покрыта лаком.

Бескаркасная технология: поилка-лист из бетона

Если изделие небольшое или тонкое, на него не планируется большая нагрузка, можно сделать его без каркаса. Так делают разного рода чаши, плиты, небольшие скульптуры. Например, поилка для птиц в виде листа. Она может быть также подставкой под вазоны и горшки с цветами, другие фигурки, которым нежелательно контактировать с грунтом.

Находим большой лист — лопуха, ревеня и т.д. Лист ставим в воду, из песка на ровной поверхности (стол) формируем пологую горку, накрываем ее пленкой.

Формируем чашу наоборот

Раскладываем лист на горке, вдавливая его в песок. Замешиваем густой раствор — он не должен стекать. Состав раствора для скульптур — на 1 часть цемента, 3 части мелкого песка, можно добавить пластификатор. Выкладываем раствор поверх листа, плотно его прижимая. В середине толщина слой — около 2 см, к краям становится тоньше — до 1 см. Края формируйте аккуратно. Их можно будет подрихтовать, но сделать это не так просто.

Лист обмазываем раствором

В середину вставляем отрезок пластиковой трубы диаметром около 10 см и длиной 10-15 см. Место стыка обмазываем раствором, заполняем трубу. Прикрываем полиэтиленовой пленкой. Она предохраняет от перегрева, дождя, грязи. Края прижимаем камнями или чем-то тяжелым, но герметичности добиваться не надо — лишняя влага должна испаряться.

Почти готово, осталось ждать

Выдержать садовую скульптуру не переворачивая не менее 2 суток. Затем снять наружную пленку, аккуратно перевернуть, снять  лист. Если он не отходит, смочить и подождать пару минут. Щеткой убрать остатки, мусор. Выждать еще несколько дней перед покраской — желательно две недели.

Вот что получилось… оригинальная поилка для птиц

Перед покраской отшлифовать наждачной бумагой, очистить от пыли. При желании можно покрыть грунтовкой. Ее тип подбирается под тип краски. Грунтовка нужна чтобы краска ложилась ровнее и чтобы она меньше расходовалась. Когда краска высохнет, изделие покрывается двумя слоями лака. Лак выбираете для наружных работ. Лучше — матовый или полуматовый.

Декоративные фигурки из монтажной пены

Очень быстро и просто можно сделать садовые фигурки из монтажной пены. Только учтите, они получаются очень легкими, так что нужны какие-то утяжелители. В качестве основы подходят пластиковые бутылки, металлические емкости, картонные коробки, и т.д. Для тонких деталей — рук, ног, шей — подходят любые материалы нужной формы и размера: ветки, проволока, проволочный каркас, пластиковые трубы, металлический уголок и т.д. и т.п.

Это альпийский бычок из монтажной пены. Тут и шерсть специально делать не надо: пена сама формирует нужный рельеф

Основа для тонких или сильно выступающих деталей фигур, может втыкаться позже — после того, как «тело» готово. Проволоку, уголок, палку, можно просто воткнуть в подсохшую пену. Если используются мягкие материалы, их можно прибить гвоздиками или прикрутить саморезами, прихватить скобами из степлера, приклеить. В общем, используйте любой доступный метод.

На качестве пены лучше не экономить — выбирайте дорогую. Она не течет как подымающееся дрожжевое тесто, а увеличивается в размерах, сохраняя заданную при нанесении форму. Но даже с дорогой монтажной пеной не стоит торопиться. Основной секрет такой: за один раз наносить тонкий слой. Затем подождать пока он перестанет увеличиваться в объеме, затвердеет (минут 25-40) и наносить следующий тонкий слой. Такое последовательное наращивание объемов — залог успеха.

Доработанная технология и советы

Если по шагам, то делать садовые фигуры из пены надо так:

В общем, технология несложная и теперь вы знаете, как сделать садовые фигуры из монтажной пены. Но есть нюансы. Первый. Если куплена была дешевая пена и она стала растекаться, надо дождаться пока она начнет твердеть, смочить руки водой и сформировать из нее то, что вам надо. Тут важно уловить момент, когда пена уже не очень липнет, но еще не застыла окончательно.

Вот такие трещины идут после высыхания шпаклевки

Второй. Если в процессе отвалилась часть фигуры, ее можно закрепить, капнув на стык пеной, воткнув кусок проволоки — для большей прочности — соединить детали. Шов замазать мастикой, шпаклевкой.

А это устранение дефектов

Третий. При высыхании шпаклевки на поверхности фигурки образуются трещины. Замазывание их шпаклевкой снова результата почти не приносит. Трещины появляются снова. Чтобы их не было, берем бинт, обматываем обмазанную шпаклевкой фигурку, сверху наносим еще один слой, разравниваем.

Это после заглаживания руками, но еще непросохшие

Четвертый. Если при помощи шпателя не удалось получить идеально ровную поверхность, а она вам нужна, то когда шпаклевка подсохнет, ее можно загладить руками. При необходимости руки смочить водой.

Фото самодельных садовых фигур и скульптур

Это камни из бетона, но они полые внутри. Основу можно слепить из глины, обмазать несколькими слоями бетона. Когда все высохнет, глину выкрошить

 

Чтобы оперение совы было похоже на настоящее, в раствор добавили опилки

 

Самое интересное на этих садовых фигурках из бетона — одежда настоящая, просто пропитана бетонным раствором, а после высыхания покрашена

 

Садовые фигурки из дерева — это необязательно резьба. Могут быть и такие — из чурбаков. Замечательный конь!

 

Это сделано из бетонного монолита при помощи ножа

 

Кот высокий — более 160 см в основании штырь. Голову делали отдельно, потом соединили с «телом»

 

Черепахи и грибы из бетона — их начинающие скульпторы делают чаще всего

 

Для таких скульптур нужна форма…

 

Лягушачья семейка

 

Из остатков бетона…

 

Это гипсовые фигурки для сада, но их на зиму оставлять нельзя

 

Деревянная скульптура для сада и приусадебного участка — талант…

 

Грибы из бетона — пластиковый стакан для ножки и миска для шляпки. В будущей шляпке, пока раствор не затвердел, проковырять цилиндрическое отверстие — чтобы ножка туда входила. Так грибок будет очень похож на настоящий

 

Милый гномик как украшение колодца

 

Сказочный город из гипса

 

Лягушки готовы к покраске

 

Такой себе лесовик из засохшего дерева

4 мастер-класса по изготовлению шедевров

Из года в год тенденция украшать загородные сады удивительными клумбами, водопадами с каскадами, петляющими дорожками и альпинариями все больше набирает оборотов. Оформляя свой участок, любому хозяину хочется не только преобразить территорию, но получить так называемый эффект «чтобы было не как у всех». Для того чтобы сделать красивые и оригинальные элементы декора вовсе не обязательно тратить баснословные суммы. После ремонта или постройки всегда остается небольшая часть цемента и шпаклевки. Почему бы не использовать их в дело? Оригинальные фигуры из цемента, выполненные своими руками, выступят «изюминкой» ландшафтного дизайна, сделав участок более привлекательным и интересным.

Вы только взгляните на это великолепное украшение сада. Изысканную садовую фигуру запросто можно спутать с работой профессионального мастера.

У многих фигура вызывает интересные ощущения, которые трудно выразить словами. Она скорее имеет философское внутренне наполнение, подобно фигурам для сада в стиле фен-шуй

Скульптурная рука помимо декоративного значения выполняет еще и практическую функцию. Она выступает в роли оригинальной подставки для клумбы с почвопокровными и низкорослыми растениями.

Для изготовления фигуры нам потребуется:

• Цементный раствор;
• Шпатлевка по бетону для наружных работ;
• Укрепляющая пропитка для бетона;
• Мелкозернистая наждачная бумага;
• Пара латексных или резиновых перчаток;
• Емкость с высокими бортами.

Раствор делаем из смеси цемента и песка, выдерживая пропорцию 3:1, которую разбавляем холодной водой до консистенции густой сметаны. Чтобы придать бетонной фигуре необычных цветов, желательно воспользоваться специальными пигментами. Красители добавляют в сухую смесь еще на этапе замешивания и лишь после этого разбавляют водой.

Чтобы сделать скульптуру в форме ладоней, берем перчатки и постепенно наполняем их раствором, стараясь избегать образования пустот с воздухом. Затем наполненные перчатки укладываем в емкость, придавая им желаемое положение.

Пока раствор не застыл можно смело экспериментировать с формой, выбирая наиболее оптимальный вариант: просто сомкнув ладони, сложив их кулачок или переплетя пальцы между собой

Повысить прочность фигуры можно путем установки каркаса: в наполненные раствором отделения для пальцев вставить кусочки проволоки, стараясь острыми краями не повредить резину.

Определившись с формой скульптуры, оставляем наполненные раствором перчатки в емкости на 2-3 дня. За это время раствор застынет и приобретет достаточную прочность.

Когда цемент полностью высохнет, разрезаем перчатки и снимаем их с поверхности фигуры. Остатки резины удаляем с помощью ножниц и пинцета. На этом этапе потребуется немало терпения, поскольку резина будет сниматься частями.

Оригинальная фигура готова. Остается только выбрать для нее достойное место в саду и наполнить смесью под высадку почвопокровников и суккулентов

Бетонную фигуру покрываем слоем шпатлевки, аккуратно выравнивая поверхность, и вновь оставляем до высыхания на несколько часов. На завершающем этапе остается только отшлифовать  поверхность ладошек и покрыть их укрепляющей пропиткой.

Ярким украшением парадной части дома или площадки для отдыха могут выступить вылитые из бетона цветы. Гармонично сочетаясь с зелеными насаждениями, они великолепно смотрятся как вдоль бордюра петляющих садовых дорожек, так и на фоне изумрудного газона.

Главным преимуществом таких садовых фигур является их устойчивость к перепадам температур, благодаря чему они способны выступать украшением участка не один сезон

Сделать нарядные цветы из бетона совсем не сложно. Для этого необходимо подготовить форму, которую будем наполнять раствором и собственно сам наполнитель цемент. Проще всего использовать уже готовые силиконовые формы, предназначенные для выпечки. Разнообразие ассортимента силиконовых форм довольно обширно.

Из силиконовых заготовок можно сделать цветы всевозможных форм и размеров: начиная с обычных полевых ромашек и завершая многолепестковыми хризантемами и георгинами

Для изготовления бетонных цветов нам потребуется:

• Цементный раствор той же пропорции, что в предыдущем примере;
• Акриловая или масляная краска для наружных работ;
• Машинное масло или олифа;
• Полиэтиленовая пленка.

В качестве форм некоторые умельцы используют и разрезанные вдоль пластиковые бутылки, срезанные половинки резиновых мячей и другие емкости подходящего размера.

Поскольку ключевая деталь в создании цветов из бетона является форма, чтобы иметь возможность использовать ее повторно внутренние стенки необходимо промазать машинным маслом или олифой. Для повышения сцепки готовой смеси и облегчения веса самой фигуры в раствор желательно добавить кусочки керамзита.

Заполняем форму раствором, утрамбовывая содержимое по мере наполнения. Взявшись за края формы, необходимо немного ее потрясти с тем, чтобы на поверхности проступили пузырьки с лишним воздухом из раствора

Заполненную до краев форму накрываем полиэтиленовой пленкой и оставляем на пару суток до затвердения в сухом и скрытом от прямых солнечных лучей месте. После того, как бетон приобрел достаточную прочность, достаем цветок из заготовки и выкладываем на ровную поверхность. На полное высыхание фигуры в затененном месте уходит от 4 до 6 дней. Освободившуюся форму можем пока наполнять повторно, формируя следующий цветок.

Предупредить образование трещин на поверхности цветка, застывающую фигуру рекомендуется раз в день смачивать водой. В случае, когда трещина все же появилась, исправить ситуацию не сложно, замазав изъян жидким цементным раствором. Желая повысить прочность готового бетонного цветка, его поверхность следует обработать укрепляющей пропиткой, приобрести которую можно в строительном центре.

Для оформления цветка из бетона лучше использовать акриловые краски, которые способны сохранять яркость цветка в течение всего сезона

Выбор оттенков при оформлении цветка зависит от цветовой палитры клумбы и вкусовых предпочтений самого мастера.

Пестрая черепаха, поселившись на загородном участке, поможет создать ту особую атмосферу уюта и комфорта.

Своим присутствием черепаха Тортилла будет непременно поднимать настроение и вызывать восторг у детей и гостей участка

Для воплощения идеи необходимо подготовить:

• Камни среднего размера любой формы;
• Отрезки металлического прута;
• Цементный раствор;
• Пропитка для бетона;
• Акриловые или масляные краски.

Размеры фигуры зависят только от задумки мастера и объема необходимых материалов. Выбрав место для установки фигуры, выравниваем площадку под ее размещение.

Из камней формируем небольшую горку, которая внешне напоминает туловище черепахи. Для обустройства лап фигуры на уровне нижнего ряда камней укладываем металлические прутки, которые в последующем будут выполнять роль каркаса конструкции. На такой же каркас можно «посадить» и голову черепахи, либо же уложить ее на землю. После того как уложен нижний ряд и вставлены металлические прутья, покрываем его цементным раствором. Все пустоты между камнями следует залить и утрамбовать цементом. По такому же принципу выкладываем последующие ряды, тщательно фиксируя камни.

Выложив туловище, приступаем к изготовлению лап и головы животного. Выбираем камни небольших размеров и выкладываем их горкой вокруг прутков. Для фиксации камней и придания желаемой полукруглой формы лапам и голове нашего персонажа лучше использовать раствор более густой консистенции. После того как сформировали и скрепили лапы фигуры, приступаем к отделочным работам. Для этого выравниваем поверхность и заштукатуриваем ее более жидким цементным раствором. На еще не застывший слой цемента выкладываем морскую гальку.

Плоские гладкие камешки будут превосходно имитировать пластины панциря. Для закрепления гальки в панцире их достаточно слегка вдавить в «штукатурный слой»

Готовую фигуру оставляем на 2-3 дня для полного высыхания. После затвердения бетона туловище и панцирь можно раскрасить специальными пигментами, а плоскую морскую гальку акриловыми красками.

Все не так уж и сложно. Немного фантазии и терпения – и на вашем участке появится новый запоминающийся персонаж, который станет удачным дополнением ландшафтного дизайна.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как из обычного бетона сделать великолепную садовую фигуру

Имея успешный детский опыт лепки из пластилина, можно себя попробовать в изготовлении несложных бетонных скульптур для украшения сада. Для этого не нужно быть Микеланджело, хотя определенная доля таланта все же требуется. Можно предварительно потренироваться на глине, а получив навыки перейти до серьезных проектов из бетона.

Материалы:

• песок;
  
• цемент;
  
• пластификатор или ПВА;
  
• арматура 4-6 мм;
  
• штукатурная сетка;
  
• краска для бетона.

Процесс лепки садовой фигурки на примере олененка

Чтобы садовая фигура из бетона получилась подъемной, необходимо чтобы внутри она была пустотелой. Для этого на подложку для лепки укладывается кирпич или шлакоблок и засыпается мокрым песком.


Поверх кучки песка наносится бетон. Он готовится из 1 части цемента и 3-х частей песка. Бетон должен получиться густым, поэтому вода добавляется по минимуму. Обязательно заливается пластификатор по инструкции, вместо него можно использовать клей ПВА.


Бетон размазывается по песку небольшой кельмой. Нужно сформировать туловище лежащего оленя. Далее делаются согнутые ноги, и устанавливается трубочка из штукатурной сетки для формирования шеи. На нагруженные части скульптуры нужно наносить посыпку из чистого цемента.


Ноги, шея, переход на голову и спина оленя армируются тонкими подогнутыми прутками. Сверху арматура замазывает бетоном и делается посыпка цементом. На бока укладывается и утапливается штукатурная сетка.




Затем формируется хвостик вокруг арматурной вставки.
Раствор наносится тонкими слоями равномерно по всем поверхностям скульптуры, чтобы отдельные ее части не успевали пересыхать, так как тогда прилипание будет хуже. Процесс продолжительный, поэтому бетон готовится малыми порциями, а не за 1 раз.


Готовые поверхности нужно приглаживать. Это удобно делать рукой, используя шлифовальную сетку для штукатурки. Как только корпус оленя будет готов, можно перейти к шее и голове. Делать это раньше не следует, чтобы скульптуру не перевесило, и она не опрокинулась. Бетон также наносится тонкими слоями и посыпается цементом.


Получив грубые контуры головы, нужно вставить арматуру и сетку для армирования ушей. Для работы с головой используется скульптурный стек, его можно просто выстрогать из палки.

Сформировав уши, ноздри и глаза, нужно дать скульптуре просохнуть. Затем она покрывается белой основой.

После ее схватывания наносится коричневая краска на спину, голову и ноги.

Брюшко и низ ножек должны остаться светлыми. Затем черным цветом закрашиваются копыта, нос, глаза и хвост. На спинке рисуются белые крапинки.

Смотрите видео

Моделирование гидратации цементной пасты и развитие микроструктуры

Резюме:

Понимание сложных химических изменений, которые происходят при смешивании цементного порошка с водой, является давней, но чрезвычайно сложной технологической задачей. Эти изменения получили название гидратации . Фундаментальное компьютерное моделирование гидратации цемента затруднено, поскольку оно включает большое количество связанных нелинейных скоростных уравнений, которые необходимо решать в случайной трехмерной пространственной области.Для решения этих проблем мы применяем новую вычислительную модель под названием HydratiCA, которая имеет несколько преимуществ по сравнению с предыдущими попытками моделирования гидратации цементного теста.

Визуализация важна для проверки модели в процессе разработки. Также важно облегчить понимание распределения фаз в 3D.

Описание:

Модель HydratiCA основана на концепциях теории переходных состояний и использует алгоритмы стохастических клеточных автоматов для одновременного моделирования трехмерных реакций и явлений переноса.Это позволяет нам отслеживать детальную кинетику и равновесия, которые происходят в разнообразных цементных системах. При масштабах длины, необходимых для точного определения механизмов реакции и изменений микроструктуры в цементном тесте, HydratiCA необходимо делать небольшие временные шаги (приблизительно 10-5 секунд), чтобы оставаться численно стабильной. Другими словами, требуются десятки миллионов временных шагов, чтобы смоделировать поведение цементного теста всего за один час. Следовательно, распараллеливание модели важно для того, чтобы мы могли моделировать системы, которые достаточно велики, чтобы быть реалистичными, избегая эффектов конечного размера, и при этом иметь возможность завершить моделирование за разумный промежуток времени.

Дополнительные технические данные:

HydratiCA основана на концепциях теории переходных состояний и использует алгоритмы стохастических клеточных автоматов для одновременного моделирования трехмерных реакций и явлений переноса. Это позволяет нам отслеживать детальную кинетику и равновесия, которые происходят в разнообразных цементных системах. При масштабах длины, необходимых для точного определения механизмов реакции и изменений микроструктуры в цементном тесте, HydratiCA необходимо делать небольшие временные шаги (приблизительно 10-5 секунд), чтобы оставаться численно стабильной.Другими словами, требуются десятки миллионов временных шагов, чтобы смоделировать поведение цементного теста всего за один час. Следовательно, распараллеливание модели важно для того, чтобы мы могли моделировать системы, которые достаточно велики, чтобы быть реалистичными, избегая эффектов конечного размера, и при этом иметь возможность завершить моделирование за разумный промежуток времени.

Используется стандартная пространственная декомпозиция с регулярными подобъемами. Узлы-призраки используются для поддержания актуальности данных между процессорами. Код был протестирован на кластере Linux NIST и обнаружил, что он хорошо масштабируется.Нажмите на следующее уменьшенное изображение, чтобы увидеть графики, показывающие подробные результаты производительности:

Основные достижения:

Публикации

• J. Bullard, J. Hagedorn, T. Ley, Q. Hu, W. Griffin и J. Terrill. Критическое сравнение трехмерных экспериментов и моделирования гидратации силиката трикальция. Журнал Американского керамического общества 101: 4 (2018), 1453–1470.
• Эдвард Гарбоци, Джеффри Буллард, Никос Мартис и Джудит Террилл, Виртуальная испытательная лаборатория цемента и бетона: прогнозирование производительности, устойчивость и CSHub на конференции NRMCA Concrete Sustainability Conference , Темпе, Аризона, 13 апреля — 15 июля 2010 г. .
• Джеффри Буллард, Эдит Энджолрас, Уильям Джордж, С. Саттерфилд и Джудит Террилл, Параллельная модель реакции-переноса, применяемая для гидратации цемента и развития микроструктуры , Моделирование и моделирование в материаловедении и инженерии, 18 , 2010. ID: 025007.
  Примечание: Simul. Матер. Sci. Англ. 18 (2010) 025007 (16pp) DOI: 10.1088 / 0965-0393 / 18/2/025007

---

Вернуться к высокопроизводительным вычислениям

Моделирование гидратации, прочности на сжатие и карбонизации портландцементного цементного бетона (PLC)

Материалы (Базель).2017 Февраль; 10 (2): 115.

Хорхе де Брито, академический редактор

Департамент архитектурной инженерии, Инженерный колледж, Кангвонский национальный университет, Чхунчхон 200701, Корея; rk.ca.nowgnak@evarbxw; Тел .: + 82-33-250-6229

Поступила 12.10.2016; Принято 25 января 2017 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 /). Эту статью цитировали в других статьях в PMC.

Abstract

Известняк широко используется в строительной отрасли для производства бетона на портландцементном известняке (PLC). Систематические оценки кинетики гидратации, повышения прочности на сжатие и устойчивости к карбонизации имеют решающее значение для рационального использования известняка. В этом исследовании представлена ​​основанная на гидратации модель для оценки влияния известняка на прочность и карбонизацию бетона. Во-первых, модель гидратации анализирует эффект разбавления и эффект зародышеобразования известняка во время гидратации цемента.Степень гидратации цемента рассчитывается с учетом пропорций бетонной смеси, свойств вяжущего и условий твердения. Во-вторых, с помощью соотношения геля и объема оценивается прочность на сжатие бетона PLC. Выделены взаимосвязи между соотношением воды и связующего, коэффициентом замещения известняка и развитием прочности. В-третьих, содержание карбонатного материала и пористость рассчитываются из модели гидратации и используются в качестве входных параметров для модели карбонизации. Рассматривая микроструктуру бетона и условия окружающей среды, оценивают коэффициент диффузии углекислого газа и глубину карбонизации бетона PLC.Предложенная модель признана пригодной для бетона с различным соотношением воды и вяжущего, содержанием известняка и периодами выдержки.

Ключевые слова: Портланд-известняковый цементный бетон, гидратация, прочность на сжатие, карбонизация, модель

1. Введение

Портланд-известняковый цемент (PLC) получают путем измельчения портландцементного клинкера с различным содержанием известняка. Известняк легче измельчается, чем клинкер, и в нем концентрируются мельчайшие частицы.Многие преимущества могут быть достигнуты при использовании бетона с ПЛК. Бетон PLC показывает лучшую удобоукладываемость и меньшую утечку, чем контрольный бетон. Когда коэффициент замещения известняка меньше 5%, характеристики бетона не ухудшаются. Кроме того, экологические преимущества, такие как сокращение выбросов CO ₂ и NO _x при производстве цемента, могут быть получены при использовании бетона PLC [1,2].

С другой стороны, помимо обычного содержания цемента (около 300 кг / м ³ бетона), известняк добавляется в качестве наполнителя в количестве от 200 до 300 кг / м ³ для производства самоуплотняющегося бетона.Это исследование сосредоточено на бетоне PLC, а не на самоуплотняющемся бетоне с известняковой смесью. В этом исследовании отношение воды к вяжущему (W / B) означает массовое отношение воды к портландцементу плюс известняк, а отношение воды к цементу (W / C) означает массовое отношение воды к портландцементу.

Гидратация, повышение прочности на сжатие и устойчивость к карбонизации являются решающими факторами для практического использования бетона PLC. Было выполнено множество экспериментальных исследований и разработано много теоретических моделей для изучения бетона PLC.Bonavetti et al. [3] обнаружили, что замена известняка (замена части портландцемента на известняк) может увеличить соотношение воды и цемента (W / C) и степень гидратации цемента. Поэтому известняк, используемый в бетоне с низким соотношением W / B, считается рациональным использованием энергии. Elgalhud et al. [4] сообщили, что свойства, связанные с пористой структурой бетона, оставались неизменными до 25% максимальной замены известняковых материалов связующими. После 25% замещения структура пор начинает разрушаться.Bentz et al. [5] обнаружили, что прочность бетона PLC в раннем возрасте выше, чем у контрольного бетона. Парротт [6] и Балайссак [7] и др. обнаружили, что замена известняка увеличивает глубину карбонизации бетона. С увеличением сроков отверждения повышается устойчивость бетона к карбонизации.

Помимо экспериментальных исследований [3,4,5,6,7], было предложено множество численных моделей для прогнозирования свойств бетона из PLC. Киши и Саруул [8] и Маэкава и др. [9] предложили модель для оценки скорости тепловыделения PLC.Было рассмотрено влияние известняка на стадии контроля реакции и стадии контроля диффузии при гидратации цемента. Poppe et al. [10] и Ye et al. [11] смоделировали процесс гидратации и развитие микроструктуры бетона PLC. Скорость тепловыделения и пористость рассчитывались по степени гидратации. Cyr et al. [12] предложили функцию эффективности для учета влияния известняка на рост прочности бетона. Эта функция эффективности [12] также была принята Zeng et al.[13] для моделирования эффекта гетерогенного зародышеобразования летучей золы на гидратацию цемента. Бенц [14,15] моделировал гидратацию PLC. Смоделированы эффект разбавления, физический эффект (эффект зародышеобразования) и химический эффект (образование фазы монокарбоалюмината). Lothenbach et al. [16] создали термодинамическое моделирование ПЛК. Рассчитана эволюция фазовых объемных долей продуктов гидратации. Таким образом, современные модели гидратации в основном сосредоточены на гидратации цемент-известняк [8,9,10,11,16] и развитии прочности [12,13,14,15].Вряд ли рассматриваются отношения между гидратацией цемент-известняк и аспектами долговечности, такими как карбонизация.

Карбонизация — одна из основных причин возникновения коррозии стальной арматуры в железобетонных (ЖБ) конструкциях [9]. Срок службы железобетонных конструкций в атмосферной среде тесно связан с карбонизацией. Предложены аналитические модели для оценки устойчивости бетона к карбонизации. Demis et al. [17] рассчитали содержание карбонатных материалов и пористость бетона.Глубина карбонизации бетона была спрогнозирована с учетом свойств материала бетона и условий окружающей среды. Квон и На [18] и Энн и др. [19] рассмотрели неопределенности, связанные с прогнозом карбонизации, и предложили вероятностный подход для оценки глубины карбонизации бетона. Однако Demis et al. [17] предположили, что все вяжущие в бетоне будут гидратироваться независимо от соотношения воды и вяжущего. Maekawa et al. [9] сообщили, что бетон с более низким соотношением W / B имеет более медленную скорость гидратации и более низкую конечную степень гидратации.Кроме того, Marques et al. [20,21] обнаружили, что с увеличением периода отверждения устойчивость бетона к карбонизации повышается. Современные модели карбонизации [17,18,19] не учитывают влияние периодов выдержки на карбонизацию.

Чтобы преодолеть недостатки предыдущих исследований [3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19], это исследование представляет собой численное модель для систематической оценки кинетики гидратации, развития прочности на сжатие и глубины карбонизации бетона PLC.С помощью модели гидратации PLC прогнозируются степень гидратации цемента, количество продуктов реакции, пористость, соотношение геля и объема и прочность на сжатие. Кроме того, результаты расчета модели гидратации используются в качестве входных параметров для модели карбонизации. Кроме того, оцениваются коэффициент диффузии CO ₂ и глубина карбонизации бетона PLC с учетом свойств материала и условий окружающей среды.

2. Модель гидратации

2.1. Модель гидратации цемента

Ван и Ли [22] предложили усовершенствованную модель усадки керна для имитации гидратации портландцемента.Модель усадки керна учитывает влияние соотношения W / C, состава цементного компаунда и содержания капиллярной воды на гидратацию цемента. Модель гидратации анализирует кинетические процессы во время гидратации цемента, такие как начальный период покоя, процесс, управляемый активированной химической реакцией, и процесс, управляемый диффузией. Уравнение для модели гидратации показано ниже:

dαdt = 3 (Sw / S0) ρwCw − free (v + wg) r0ρc1 (1kd − r0De) + r0De (1 − α) −13 + 1kr (1 − α) −23

(1)

где α представляет собой степень реакции цемента, k _d — коэффициент реакции в начальном периоде покоя, D _e — коэффициент реакции на стадии контролируемой диффузией, k _r — коэффициент реакции граничного реакционного процесса, ν обозначает стехиометрическое отношение массы воды к массе цемента (= 0.25), w _g обозначает физически связанную воду в продуктах гидратации (= 0,15; значения ν и w _g зависят от составного состава цемента [9]. , для простоты используются фиксированные значения для ν и w _g ), ρ _w обозначает плотность воды, ρ _c обозначает плотность цемента, C _{w — f r e e} обозначает количество капиллярной воды снаружи продуктов гидратации, r ₀ обозначает радиус негидратированных частиц цемента (r0 = 3ρCSC, где S _C — площадь поверхности цемента по Блейну), S _w обозначает эффективную площадь поверхности контакта между частицами цемента и капиллярной водой. и S ₀ обозначает общую площадь поверхности, если продукты гидратации развиваются неограниченно.

Начальный период покоя состоит из образования начального непроницаемого слоя и разрушения этого непроницаемого слоя. Скорость гидратации снижается из-за образования этого непроницаемого слоя. И наоборот, скорость гидратации увеличивается, когда этот непроницаемый слой разрушается. Коэффициент реакции k _d можно определить следующим образом:

где B — скорость образования начального непроницаемого слоя, а C — скорость разрушения начального непроницаемого слоя.

Параметр D _e представляет скорость гидратации цемента на стадии, управляемой диффузией. D _e можно рассчитать как функцию степени гидратации следующим образом:

где D _{e 0} — начальный коэффициент диффузии.

Количество воды в порах капилляров, C _{w — f r e e} , определяется как функция степени гидратации, как показано в уравнении (4):

Cw − free = (W0−0.4 × α × C0W0) r

(4)

где C ₀ — содержание цемента в пропорции смеси, W ₀ — содержание воды в пропорции смеси, r — эмпирический параметр, который учитывает доступность воды во внутреннюю безводную часть через внешняя твердая оболочка из частиц цемента. Когда соотношение W / C выше 0,4, r = 1,0; и когда W / C меньше 0,4, из-за увеличения сужения и извилистости в капиллярных порах и уменьшения связности пор r больше 1, и r может быть определено как r = 2.6−4W0C0 [22]. Для высокопрочного бетона с низким отношением W / C в позднем возрасте C _{w — f r e e} оказывает значительное влияние на скорость гидратации.

Влияние температуры на коэффициенты реакции можно описать с помощью закона Аррениуса [22] следующим образом:

B = B20exp (−β1 (1T − 1293))

(5)

C = C20exp (−β2 (1T − 1293))

(6)

kr = kr20exp (−ER (1T − 1293) ))

(7)

De0 = De20exp (−β3 (1T − 1293))

(8)

где β ₁ , β ₂ , E / R и β ₃ обозначают коэффициенты температурной чувствительности, а B ₂₀ , C ₂₀ , k _{r 20} и D _{e 20} представляют значения B , C , k _r и D _e , соответственно, при 20 ° С.

Ван [23] исследовал зависимость коэффициентов реакции модели гидратации в композициях цементных компаундов. Использовали пять типов портландцемента: обычный портландцемент, цемент раннего твердения, цемент средней температуры, цемент низкой температуры и цемент с высоким содержанием белита. Связь между коэффициентами реакции гидратации и составом цементного компаунда была выведена на основе анализа степени гидратации и адиабатического повышения температуры твердеющего бетона.Эти отношения показаны следующим образом:

B ₂₀ = 6 × 10 ⁻¹² × ( C ₃ S % + C ₃ A %) + 4 × 10 ⁻¹⁰

(9)

C ₂₀ = 0,0003 × C ₃ S % + 0,0186

(10)

k r ₂₀ = 8 × 10 ^-8 × C ₃ S % + 1 × 10 ⁻⁶

(11)

D e ₂₀ = −8 × 10 ⁻¹² × C ₂ S % + 7 × 10 ⁻¹⁰

(12)

Модель гидратации цемента действительна для бетона с различными пропорциями смешивания (бетон обычной прочности и бетон высокой прочности), с различной температурой отверждения и разные виды цемента.Входными параметрами модели гидратации являются пропорции бетонной смеси, составы цементных смесей, площадь поверхности Блейна и температуры твердения бетона. Используя входные параметры, значения коэффициентов модели гидратации могут быть определены уравнениями (9) — (16). Кроме того, степень гидратации, зависящая от времени, может быть рассчитана по уравнению (1).

2.2. Эффект разбавления, эффект зародышеобразования и химический эффект частиц известняка

Порошок известняка проявляет эффект разбавления, физический эффект (эффект зародышеобразования) и химический эффект (образование фазы монокарбоалюмината) на гидратацию цемента [15].

Эффект разбавления: замена известняка увеличивает эффективное соотношение воды и углерода и улучшает скорость гидратации цемента. Для высокопрочного бетона с низким отношением воды к вяжущему эффективное соотношение W / C может быть значительно увеличено за счет замены известняка. Этот эффект разбавления учитывается с помощью элемента C ₀ / W ₀ в уравнении (4).

Физический эффект (эффект зародышеобразования): частицы известняка могут обеспечивать дополнительные места для зарождения и роста продуктов гидратации цемента, что обычно усиливает гидратацию цемента [9,15].Maekawa et al. [9] обнаружили, что для цементно-известняковых смесей гидраты аналогичным образом образовывались на общей поверхности как частиц цемента, так и известнякового порошка. Внешний слой гидратов может осаждаться из элюированной ионной фазы в любом месте, даже вдали от частиц цемента, и все площади поверхности частиц могут вносить вклад в качестве места осаждения. В этом исследовании соотношение площади поверхности порошка известняка и цемента используется в качестве индикатора для выражения ускоряющего воздействия порошка известняка на гидратацию цемента.Этот показатель выражается следующим образом:

где L _r — показатель эффекта зародышеобразования известняка, L S ₀ — масса известняка в пропорциях для смешивания бетона, а S _{L S} — коэффициент Блейна. площадь поверхности известнякового порошка.

Maekawa et al. [9] предположили, что для цементно-известняковых смесей скорость реакции цемента на стадии контроля реакции и стадии контроля диффузии улучшается за счет увеличения содержания известняка.Для модели гидратации цемента, показанной в уравнении (1), стадия управления реакцией относится к коэффициенту реакции, k _r , а стадия управления диффузией относится к коэффициенту диффузии, D _e . В этом исследовании мы предположили, что k _r и D _e увеличиваются линейно с индикатором эффекта зародышеобразования известняка, L _r .Соотношение между k _r и L _r показано следующим образом:

k _{r L S} = k _r (1 + A ₁ L _r )

(18)

где k _{r L S} — обновленный коэффициент реакции, k _r и A ₁ — усиленный коэффициент k _r .

Аналогичным образом соотношение между D _e и L _r показано следующим образом:

D _{e L S} = D _e (1 + A ₂ L _r )

(19)

где D _{e L S} — обновленный коэффициент реакции, D _e и A ₂ — расширенный коэффициент D _e .В ходе анализа, показанного ниже, значения A ₁ и A ₂ устанавливаются как те же значения в 1.12. Кроме того, следует отметить, что уравнение (19) — это уравнение, основанное на явлении, используемое для описания увеличения скорости гидратации на стадии контролируемой диффузией бетона PLC. Уравнение (19) не точно анализирует взаимосвязь между параметром D _{e L S} и пористостью гидрата силиката кальция (C – S – H).

Химический эффект: Помимо эффекта разбавления и эффекта зародышеобразования, частицы известняка могут незначительно вступать в реакцию с цементом и образовывать в основном монокарбоалюминатную фазу. Химическая активность известняка очень слабая по сравнению с цементом. Ye et al. [11,24] предположили, что известняк можно приблизительно рассматривать как химически инертный материал. Следовательно, химический эффект известнякового порошка в данном исследовании не рассматривается. Химическая реакционная способность известняка [15] должна быть изучена в дальнейших исследованиях.Кроме того, предполагается, что энергия активации различных химических процессов не изменяется при замене известняка [9].

Предлагаемая модель смешанной гидратации учитывает усиливающие эффекты от замены известняка. Смоделированы эффект разбавления и физический эффект (эффект зародышеобразования) известняка. Эффект разбавления учитывается через концентрацию воды в капиллярах (уравнение (4)). Физический эффект (эффект зародышеобразования) учитывается с помощью индикатора эффекта зародышеобразования известняка.По сравнению с простой моделью гидратации цемента, модель гидратации цемента с известняковой смесью использует дополнительные входные параметры, которые представляют содержание известняка в пропорциях бетонной смеси и площадь поверхности известняка по Блейну. Значения коэффициентов модели гидратации цементной смеси могут быть определены с использованием входных параметров (уравнения (9) — (16), уравнения (17) — (19)). Кроме того, можно рассчитать зависящую от времени степень гидратации цементно-известняковых смесей (уравнение (1)).

3. Соотношение гель – пространство и прочность на сжатие

Хорошо известно, что прочность бетона на сжатие зависит от соотношения гель – объем, определяемого по степени гидратации цемента и соотношению W / C [9]. Отношение объема геля к объему равно отношению объема продуктов гидратации цемента к сумме объема прореагировавшего цемента и капиллярных пор. Для портландцемента 1 мл гидратированного цемента занимает примерно 2,06 мл пространства. Следовательно, соотношение гель-пространство, x _{f c} , [25] бетона можно рассчитать следующим образом:

xfc = 2.06 (1 / ρC) αC0 (1 / ρC) αC0 + W0

(20)

Кроме того, развитие прочности бетона на сжатие можно оценить по теории прочности Пауэрса [9,25] следующим образом:

где f _c — прочность бетона на сжатие, σ ₀ — собственная прочность материала, а n — показатель прочности. Для бетона PLC степень гидратации можно рассчитать с помощью модели кинетической гидратации (показанной в разделе 2).Кроме того, отношение объема геля к объему и прочность на сжатие могут быть рассчитаны на основе степени гидратации.

4. Карбонизация модели бетона

Карбонизация связана со свойствами материала и условиями окружающей среды бетона. Количество карбонатируемых материалов в бетоне, таких как гидроксид кальция (CH) и C-S-H, зависит от цемента и содержания дополнительного вяжущего материала в пропорциях бетонной смеси и степени реакции связующих. Для простого бетона или для бетона, содержащего химически инертные материалы, содержание CH можно определить следующим образом:

C H ( т ) = R C H _{C E} × C ₀ × α

(22)

где R C H _{C E} — масса CH от гидратации 1 единицы массы цемента. R C H _{C E} можно определить, используя минеральные составы цемента [26,27].

Аналогичным образом, используя содержание цемента и степень реакции цемента, содержание C-S-H можно рассчитать следующим образом:

C S H ( t ) = 2,85 f _{S , C} × C ₀ × α

(23)

где f _{S , C} — массовая доля кремнезема в цементе.Коэффициент 2,85 представляет собой массовое соотношение между молярной массой C-S-H и массой SiO ₂ в C-S-H [26,27].

Продукты гидратации от отложений гидратации цемента в капиллярных поровых пространствах бетона и пористость бетона уменьшаются из-за гидратации цемента. Пористость бетона ε можно определить следующим образом:

ε ( т ) = Вт ₀ / ρ _Вт — 0.25 × C ₀ × α — Δ ε _C

(24)

где Δ ε _C — уменьшение пористости за счет карбонизации бетона [26,27].

Demis et al. [17] предположили, что, когда относительная влажность в окружающей среде выше 0,55, карбонизация бетона контролируется диффузией CO ₂ . Глубину карбонизации бетона можно определить следующим образом [17]:

xc = 2D [CO2] 0t [CH] +3 [CSH]

(25)

D = A (εC0ρc + W0ρw) a (1-Rh200) 2.2

(26)

где x _c — глубина карбонизации бетона, D — коэффициент диффузии CO ₂ , [ C O ₂ ] ₀ — молярная концентрация CO ₂ в бетоне. поверхность, [CH] — молярная концентрация гидроксида кальция, [CSH] — молярная концентрация гидрата силиката кальция, A и a — параметры реакции карбонизации, а RH — относительная влажность окружающей среды.[CH] + 3 [CSH] в знаменателе уравнения (26) — это содержание карбонатируемого материала [26,27]. Зависимость коэффициента диффузии CO ₂ от температуры можно учесть с помощью закона Аррениуса [28,29,30].

Блок-схема предлагаемой модели представлена ​​на. С помощью модели гидратации рассчитывается степень гидратации цемента. Рассмотрено влияние пропорций бетонной смеси, свойств вяжущего и условий твердения на скорость гидратации. Кроме того, содержание карбонатного материала, пористость, соотношение гель-объем и прочность бетона на сжатие рассчитываются с использованием степени гидратации и пропорций бетонной смеси.Наконец, глубина карбонизации оценивается с учетом свойств конкретных материалов и условий окружающей среды.

5. Проверка предлагаемой модели

5.1. Степень гидратации цемента в смесях цемент-известняк

Экспериментальные результаты Bonavetti et al. [3] были использованы для проверки модели гидратации цемента с известняковой добавкой. Bonavetti et al. [3] измерили степень гидратации цемента в цементно-известняковой смеси. Отношение воды к связующему в образцах пасты варьировалось от 0.25–0,4. Порошок известняка заменяет цемент на двух уровнях: 9% и 18%. Образцы хранили на водяной бане при 21 ° C до возраста испытания. В возрасте 1, 3, 7 и 28 дней степень гидратации оценивалась по содержанию неиспариваемой воды. Используя модель гидратации цемента, была рассчитана степень гидратации в обычном цементном тесте, которая показана на рис. Когда соотношение W / C увеличивается, доступное пространство для осаждения продуктов гидратации цемента увеличивается, концентрация капиллярной воды увеличивается, а также увеличивается скорость гидратации цемента и степень гидратации.

Степень гидратации в обычном цементном тесте [3].

Для цементно-известняковой смеси из-за замены известняка эффективное соотношение W / C увеличивается. Следовательно, степень гидратации цемента в цементно-известняковых смесях выше, чем в контрольной пасте. Этот эффект разбавления учитывается с помощью элемента C ₀ / W ₀ в уравнении (4). Используя модель гидратации цемента, рассчитывается эффект разбавления известняка, который показан на рис.С увеличением коэффициента замещения известняка улучшение степени гидратации цемента становится более значительным. Однако результаты расчетов степени гидратации несколько ниже экспериментальных, поскольку эффект зародышеобразования не учитывался.

Эффект разбавления заменителей известняка: ( a ) 9% известняковый порошок; и ( b ) 18% известняковый порошок [3].

В данном исследовании индикатор эффекта зародышеобразования известняка, L _r , предлагается учитывать физический эффект известнякового порошка.Используя обновленные коэффициенты реакции, k _r и D _e , можно учесть физический эффект известнякового порошка. Расширенные коэффициенты A ₁ и A ₂ могут быть откалиброваны на основе экспериментальных результатов для степени гидратации. Значения A ₁ и A ₂ установлены равными 1,12. Как показано на фиг.1, когда учитываются эффект разбавления и эффект зародышеобразования, проанализированные результаты показывают лучшее согласие с экспериментальными результатами, чем те, которые показаны на.

Эффект разбавления и эффект зародышеобразования заменителей известняка: ( a ) 9% известняковый порошок; и ( b ) 18% известняковый порошок [3].

В данном исследовании экспериментальные результаты [3] рассматриваются только начиная с одного дня гидратации. Изотермический калориметр широко используется для изучения поведения гидратации в очень раннем возрасте при старении менее одного дня [31,32,33,34,35,36]. Используя изотермический калориметр, Aqel et al. [35] обнаружили, что для бетона с отношением воды к вяжущему 0.37 и коэффициент замещения известняка 10%, через 20 ч теплота гидратации увеличилась примерно на 5% по сравнению с контрольным бетоном. Bouasker et al. [31] обнаружили, что для бетона с отношением воды к связующему 0,32 и коэффициентом замещения известняка 10% через один день теплота гидратации снизилась примерно на 17% по сравнению с контрольным бетоном. В этом исследовании для бетона с соотношением воды и связующего вещества 0,37 и коэффициентом замещения известняка 10% через один день относительная степень гидратации составляет приблизительно 1.1. Следовательно, теплота гидратации практически не изменилась (теплота гидратации = масса цемента × степень гидратации = (1 — 10%) × 1,1 = 0,99). Различия между исследованиями Aqel et al. [35] и Bouasker et al. [31], и это исследование может исходить из различных кристаллических структур известняка [36] или калибровки A ₁ . Калибровка A ₁ требует дальнейшего изучения с использованием фактических измерений в бетоне с очень ранним возрастом.

5.2. Прочность на сжатие бетона

Экспериментальные результаты для прочности на сжатие бетона PLC от Parrot [6] были использованы для проверки модели прочности на сжатие.Отношение воды к связующему составляло 0,59, а содержание связующего составляло 320 кг / м ³ . Известняк заменил цемент на двух уровнях: 15% и 25%. Бетонные образцы были запечатаны и отверждены при 20 ° C. В возрасте одного дня, трех дней, 28 дней и 18 месяцев была измерена прочность бетона на сжатие. Возраст в один день и три дня представляет собой ранний возраст бетона, а возраст 18 месяцев представляет собой длительный возраст бетона. Используя модель гидратации, которая учитывает эффект разжижения известняка и физический эффект, была рассчитана степень реакции цемента и соотношение геля и объема бетона.Кроме того, коэффициенты σ ₀ и n были установлены равными 157 и 2,74, соответственно, на основе экспериментальных результатов [6]. Bentz et al. [5] предположили, что показатель прочности, n , был между 2 и 3. Калиброванное значение n в этом исследовании в целом согласуется с этим значением. Как показано на, результаты расчетов в целом согласуются с экспериментальными результатами. Однако прогнозируемая длительная прочность на сжатие отклоняется от экспериментальных результатов.Это связано с тем, что образование фазы монокарбоалюмината в позднем возрасте в предлагаемой модели не учитывалось.

Прочность на сжатие бетона PLC: ( a ) соотношение между прочностью и соотношением гель-объем; и ( b ) прогнозируемая прочность на сжатие [6].

, и показывают анализ параметров взаимодействия между соотношением воды и связующего, коэффициентом замещения известняка и развитием прочности.

Влияние замены известняка на соотношение степени гидратации: ( a ) отношение воды к связующему равно 0.4; ( b ) отношение воды к связующему 0,25.

Влияние замены известняка на повышение прочности на сжатие: ( a ) отношение воды к связующему 0,4; ( b ) отношение воды к связующему составляет 0,25.

Влияние замены известняка на коэффициент прочности на сжатие: ( a ) отношение воды к связующему составляет 0,4; ( b ) отношение воды к связующему составляет 0,25.

показывает результаты анализа соотношения степени гидратации между бетоном PLC и контрольным бетоном.Результаты показывают, что замена известняка может увеличить степень гидратации цемента. Для бетона с более низким отношением воды к вяжущему (b, отношение воды к вяжущему 0,25), когда цемент частично заменяется известняком, соотношение W / C значительно увеличивается. Следовательно, максимальная степень гидратации цемента значительно улучшается. Bonavetti et al. [3] также обнаружили, что влияние известняка на степень гидратации является значительным для бетона с низким отношением воды к вяжущему (показано на и).

показывает результаты анализа повышения прочности на сжатие бетона с различным содержанием известняка. Результаты показывают, что замена известняка может повысить прочность бетона в раннем возрасте. В более позднем возрасте для бетона с более высоким отношением воды к вяжущему (a, отношение воды к вяжущему составляет 0,4) прочность на сжатие бетона PLC ниже, чем у контрольного бетона. С другой стороны, для бетона с более низким отношением воды к вяжущему (b, отношение воды к вяжущему равно 0.25), прочность на сжатие бетона PLC аналогична прочности контрольного бетона. Бенц [15] также обнаружил, что ухудшение прочности на сжатие из-за замены известняка несущественно для бетона с низким соотношением воды и вяжущего.

Известняк оказывает положительное и отрицательное влияние на прочность бетона. Известняк может увеличить степень гидратации цемента, что повысит прочность бетона на сжатие. Однако, когда цемент частично заменяется известняком, количество цемента уменьшается.Это снизит прочность бетона на сжатие. Следовательно, на прочность на сжатие бетона PLC влияют как повышающие, так и понижающие факторы. Следовательно, результаты по прочности на сжатие отличаются от результатов по степени гидратации.

показывает результаты анализа отношения прочности на сжатие между бетоном PLC и контрольным бетоном. Использование известнякового порошка в бетоне с более низким отношением воды к вяжущему является более рациональным вариантом, учитывая прочность бетона на сжатие (b, отношение воды к вяжущему равно 0.25).

В этом исследовании развитие прочности на сжатие оценивается с использованием отношения объема геля и теории прочности Пауэрса. Однако модель прочности на сжатие имеет некоторые ограничения. Во-первых, теория прочности Пауэрса предполагает, что развитие прочности на сжатие начинается, когда начинается гидратация цемента. Хотя Carette et al. [33,34] сообщили, что существует пороговое значение степени гидратации. Когда степень гидратации цемента ниже этого порогового значения, прочность бетона на сжатие равна нулю.Когда степень гидратации цемента выше этого порогового значения, начинается развитие прочности на сжатие. Пороговое значение степени гидратации в данном исследовании не рассматривается. Во-вторых, монокарбоалюминатная фаза образуется в результате химической реакции известняка [32]. Вклад монокарбоалюминатной фазы в развитие прочности не учитывается.

5.3. Карбонизация бетона PLC

Экспериментальные результаты карбонизации бетона PLC из справочных материалов [6,7] были использованы для проверки предложенной модели карбонизации.Balayssac et al. [7] исследовали сопротивление карбонизации бетона PLC с различным содержанием вяжущего и периодами отверждения. Пропорции бетонной смеси показаны на. Коэффициент замещения известняка составил 0,25. Образцы бетона были подвергнуты влажному отверждению при 20 ° C перед воздействием естественной карбонизирующей среды. Через один день, три дня и 28 дней влажного отверждения бетон подвергался естественной карбонизации (20 ° C и относительная влажность 60%). После 90, 180, 360 и 540 дней воздействия измеряли глубину карбонизации после нанесения фенолфталеина на свободную от бетона поверхность.Глубина карбонизации образцов бетона была рассчитана с использованием уравнения (25) и показана в ( A = 1,1 × 10 ^-5 и a = 4,7). С увеличением отношения воды к вяжущему или уменьшением периодов отверждения, глубина карбонизации бетона увеличивается. Когда период отверждения увеличивается с одного дня до трех дней, глубина карбонизации бетона уменьшается примерно на 25%. В то время как период отверждения увеличивается с трех до 28 дней, глубина карбонизации бетона уменьшается примерно на 25–30%.Это связано с тем, что скорость гидратации цемента в раннем возрасте (до трех дней) намного быстрее, чем в позднем возрасте (28 дней). Следовательно, отверждение в раннем возрасте эффективно для уменьшения глубины карбонизации бетона.

Глубина карбонизации бетона PLC. Отношение воды к связующему ( a ) 0,65; ( b ) 0,61; ( c ) 0,53; и ( d ) 0,48 [7].

Таблица 1

Пропорции смешивания бетона.

057

Связующее (кг / м 3 )	Отношение воды к связующему	Гравий / песок	Прочность на сжатие в течение 28 дней (МПа)
300 0 .1057	65	1	25,1
340	0,61	1,13	32,6
380	0,53	1,13	37,8			4,1

Parrot [6] исследовал влияние замены известняка на карбонизацию. Был использован контрольный бетон и бетон PLC (коэффициенты замещения известняка 0,15 и 0,25). После трех или 28 дней отверждения образцы бетона подвергались естественной карбонизации (20 ℃ и относительная влажность 60%).После 6 месяцев и 18 месяцев воздействия измеряли глубину карбонизации. показывает влияние замены известняка на карбонизацию. По сравнению с контрольным бетоном, бетон PLC показывает более высокую глубину карбонизации. Для бетона с трехдневным отверждением, содержащего 25% известняка, после 18 месяцев карбонизации глубина карбонизации примерно на 15% выше, чем у контрольного бетона (показано на рисунке а). Для того же самого бетона после 28 дней выдержки глубина карбонизации бетона примерно на 30% выше, чем у контрольного бетона (показано на b).Это можно объяснить соотношением степени гидратации (показано на). Повышение степени гидратации за счет замены известняка гораздо более очевидно при раннем старении бетона.

Влияние замены известняка на карбонизацию: ( a ) трехдневное отверждение перед карбонизацией; ( b ) 28-дневное отверждение перед карбонизацией.

Устойчивость к карбонизации бетона PLC зависит от компромисса между некоторыми конкурирующими эффектами. Во-первых, замена известняка увеличивает степень гидратации цемента.Этот фактор увеличивает сопротивление карбонизации бетона PLC. Во-вторых, замена известняка снижает содержание цемента в бетоне. Этот фактор снижает сопротивление карбонизации бетона PLC. Факторы увеличения и уменьшения влияют на устойчивость бетона к карбонизации с разной массой. Карбонизация бетона PLC связана с повышающими и понижающими факторами.

В этом исследовании рассматривается влияние содержания карбонатного материала, пористости и условий окружающей среды на карбонизацию бетона.Однако модель карбонизации также имеет некоторые ограничения. Во-первых, не учитывалась сушка бетона во время испытаний на карбонизацию [9]. Зависимость коэффициента диффузии CO ₂ от местной относительной влажности требует дополнительного изучения. Во-вторых, изменение глубины карбонизации также может быть связано с изменениями порового раствора и состава гидратов цемента с известняком, присутствующим (и вступающим в реакцию) в цементном тесте. Этот момент не рассматривался.

6. Выводы

Это исследование представляет собой систематическое исследование гидратации, развития прочности и карбонизации бетона PLC.Выводы этого исследования резюмируются следующим образом:

Во-первых, предлагается модель кинетической гидратации для цементно-известняковых смесей. Учитывается эффект разбавления и физический эффект от замены известнякового порошка. Эффект разбавления учитывается эффективным соотношением W / C. Физический эффект учитывается индикатором эффекта зародышеобразования известняка. Входными параметрами модели гидратации являются пропорции смешивания бетона, состав смеси, площадь поверхности по Блейну цемента и известняка, а также температуры твердения бетона.Значения коэффициентов реакции модели гидратации можно определить с помощью входных параметров. Кроме того, можно рассчитать зависящую от времени степень гидратации.

Во-вторых, прочность на сжатие бетона PLC оценивается с использованием соотношения геля и объема. Замена известняка может увеличить степень гидратации цемента. Для бетона с низким соотношением воды и вяжущего улучшения, связанные со степенью гидратации цемента, более очевидны. В более позднем возрасте для бетона с более высоким отношением воды к вяжущему замена известняка ухудшает прочность на сжатие, в то время как для бетона с более низким отношением воды к вяжущему снижение прочности из-за замены известняка незначительно.Что касается прочности на сжатие, использование известняка в бетоне с низким отношением воды к вяжущему является более рациональным вариантом.

В-третьих, результаты расчетов модели гидратации, такие как содержание карбонатируемого материала и пористость бетона, используются в качестве входных параметров для модели карбонизации. CO ₂ Коэффициент диффузии и глубина карбонизации бетона PLC оценивается с учетом свойств материала бетона и условий окружающей среды. С увеличением соотношения воды и вяжущего и содержания известняка или сокращением периода отверждения, глубина карбонизации бетона увеличивается.Карбонизация бетона PLC связана как с повышающими факторами (замена известняка может увеличить степень реакции цемента), так и с понижающими факторами (замена известняка снижает содержание цемента в пропорциях смеси).

Благодарности

Это исследование было поддержано Программой фундаментальных научных исследований через Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF), финансируемой Министерством науки, ИКТ и планирования будущего (№ 2015R1A5A1037548).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Tennis P.D., Thomas M.D.A., Weiss W.J. Современный отчет об использовании известняка в цементах с уровнями до 15%. Ассоциация портлендского цемента; Скоки, Иллинойс, США: 2011 г. [Google Scholar] 2. Hooton R.D., Nokken M., Thomas M.D.A. Портлендский известняковый цемент: современный отчет и анализ недостатков для CSA A 3000. Университет Торонто; Торонто, Онтарио, Канада: 2007. [Google Scholar] 3. Бонаветти В., Донза Х., Менендес Г., Кабрера О., Ирассар Э. Ф. Цементный наполнитель из известняка в бетоне с низким содержанием влаги: рациональное использование энергии.Джем. Concr. Res. 2003. 33: 865–871. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (02) 01087-6. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Элгалхуд А.А., Дхир Р.К., Гатаора Г. Влияние добавок известняка на пористость бетона. Джем. Concr. Compos. 2016; 72: 222–234. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2016.06.006. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Бенц Д.П., Ирассар Э.Ф., Бухер Б.Э., Везис В.Дж. Известняковые наполнители сохраняют цемент, Часть 1: Анализ, основанный на модели Пауэрса. Concr. Int. 2009; 31: 41–46. [Google Scholar] 6. Парротт Л.Дж. Некоторые эффекты цемента и отверждения при карбонизации и коррозии арматуры в бетоне.Матер. Struct. 1996. 29: 164–173. DOI: 10.1007 / BF02486162. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Балайсак Дж. П., Детриче К. Х., Гранде Дж. Эффекты отверждения при карбонизации бетона. Констр. Строить. Матер. 1995; 9: 91–95. DOI: 10.1016 / 0950-0618 (95) 00001-V. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Тошихару К., Саруул Д. Гидравлическое тепловое моделирование цемента с использованием известнякового порошка. Iabse Colloq. Пхукет. 1999. 81: 133–138. [Google Scholar] 9. Маэкава К., Исида Т., Киши Т. Многомасштабное моделирование конструкционного бетона. Тейлор и Фрэнсис; Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: 2009.[Google Scholar] 10. Поппе А., де Шуттер Г. Гидратация цемента при высоком содержании наполнителя. Джем. Concr. Res. 2005; 35: 2290–2299. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2005.03.008. [CrossRef] [Google Scholar] 11. Е. Г., Лю X., Поппе А.М., де Шуттер Г., ван Брейгель К. Численное моделирование процесса гидратации и разработка микроструктуры самоуплотняющегося цементного теста, содержащего известняк в качестве наполнителя. Матер. Struct. 2007. 40: 865–875. DOI: 10.1617 / s11527-006-9189-6. [CrossRef] [Google Scholar] 12.Сир М., Лоуренс П., Ринго Э. Минеральные добавки в строительных растворах: количественная оценка физического воздействия инертных материалов на кратковременную гидратацию. Джем. Concr. Res. 2005; 35: 719–730. [Google Scholar] 13. Цзэн К., Ли К., Фен-чонг Т., Дангла П. Определение степени гидратации цемента и степени пуццолановой реакции для зольных цементных паст. Констр. Строить. Матер. 2012; 27: 560–569. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2011.07.007. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Бенц Д.П. Влияние водоцементного отношения на кинетику гидратации: простые модели, основанные на пространственных соображениях.Джем. Concr. Res. 2006; 36: 238–244. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2005.04.014. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Бенц Д.П. Моделирование влияния известнякового наполнителя на гидратацию цемента с помощью CEMHYD3D. Джем. Concr. Compos. 2006. 28: 124–129. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2005.10.006. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Лотенбах Б., Ле Саут Г., Галуччи Э., Скривенер К. Влияние известняка на гидратацию портландцементов. Джем. Concr. Res. 2008; 38: 848–860. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2008.01.002. [CrossRef] [Google Scholar] 17.Демис С., Эфстатиу М.П., ​​Пападакис В.Г. Компьютерное моделирование ресурса бетона. Джем. Concr. Compos. 2014; 47: 9–18. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2013.11.004. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Квон С., На У. Прогнозирование долговечности колонн RC с трещинами и стыками при карбонизации на основе вероятностного подхода. Int. J. Concr. Struct. Матер. 2011; 5: 11–18. DOI: 10.4334 / IJCSM.2011.5.1.011. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Энн К.Ю., Пак С.-В., Хван Дж .-П., Сон Х.-В., Ким С.-Х. Прогнозирование срока службы бетонной мостовой конструкции, подвергшейся карбонизации.Констр. Строить. Матер. 2010; 24: 1494–1501. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2010.01.023. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Маркес П.Ф., Частре С., Нуньес А. Моделирование срока службы железобетонных конструкций для бетона с использованием портландцемента и смешанных цементов. Джем. Concr. Compos. 2013; 37: 171–184. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2012.10.007. [CrossRef] [Google Scholar] 21. Маркес П.Ф., Коста А. Срок службы железобетонных конструкций: коррозия, вызванная карбонизацией. Предписательные методологии и методологии, основанные на результатах. Констр. Строить.Матер. 2010. 24: 258–265. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2009.08.039. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Ван Х.-Й., Ли Х.-С. Моделирование гидратации бетона с добавлением летучей золы или шлака. Джем. Concr. Res. 2010; 40: 984–996. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2010.03.001. [CrossRef] [Google Scholar] 23. Ван X.-Y. Моделирование повышения температуры при затвердевании портландцементного бетона и бетона с добавлением летучей золы. Mag. Concr. Res. 2013; 65: 930–941. DOI: 10.1680 / макр.13.00019. [CrossRef] [Google Scholar] 24. Е. Г., Лю Х., de Schutter G., Poppe A.-M., Taerwe L. Влияние известнякового порошка, используемого в качестве наполнителя в SCC, на гидратацию и микроструктуру цементных паст. Джем. Concr. Compos. 2007. 29: 94–102. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2006.09.003. [CrossRef] [Google Scholar] 25. Хашолт М.Т., Йенсен О.М., Ковлер К., Жутовский С. Могут ли супервпитывающие полимеры уменьшить автогенную усадку бетона внутреннего отверждения без ущерба для прочности? Констр. Строить. Матер. 2012; 31: 226–230. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2011.12.062. [CrossRef] [Google Scholar] 26.Демис С., Пападакис В.Г. Программная сравнительная оценка влияния типа цемента на карбонизацию бетона и проникновение хлоридов. Comput. Concr. 2012; 4: 373–389. DOI: 10.12989 / cac.2012.10.4.391. [CrossRef] [Google Scholar] 27. Пападакис В.Г. Влияние дополнительных вяжущих материалов на устойчивость бетона к карбонизации и проникновению хлоридов. Джем. Concr. Res. 2000; 30: 291–299. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (99) 00249-5. [CrossRef] [Google Scholar] 28. Юн И.-С., Чопуроглу О., Пак К.-Б. Влияние глобального изменения климата на процесс карбонизации бетона.Атмос. Environ. 2007. 41: 7274–7285. DOI: 10.1016 / j.atmosenv.2007.05.028. [CrossRef] [Google Scholar] 29. Талукдар С., Бантия Н., Грейс Дж. Р. Карбонизация в конкретной инфраструктуре в контексте глобального изменения климата — Часть 1: Экспериментальные результаты и разработка модели. Джем. Concr. Compos. 2012; 34: 924–930. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2012.04.011. [CrossRef] [Google Scholar] 30. Талукдар С., Бантия Н., Грейс Дж. Р., Коэн С. Карбонизация в бетонной инфраструктуре в контексте глобального изменения климата: Часть 2 — Моделирование городов в Канаде.Джем. Concr. Compos. 2012; 34: 931–935. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2012.04.012. [CrossRef] [Google Scholar] 31. Буаскер М., Халифа Н.Е.Х., Мунанга П., Кала Н.Б. Риск ранней деформации и автогенного растрескивания шлак-известняковый наполнитель-цементные вяжущие. Констр. Строить. Матер. 2014; 55: 158–167. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2014.01.037. [CrossRef] [Google Scholar] 32. Вэнс К., Агуайо М., Оэй Т., Сант Г., Нейтхалат Н. Гидратация и повышение прочности смесей тройного портландцемента, содержащих известняк и летучую золу или метакаолин.Джем. Concr. Compos. 2013; 39: 93–103. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2013.03.028. [CrossRef] [Google Scholar] 33. Каретт Дж., Стакет С. Мониторинг и моделирование раннего старения и твердения эко-бетона посредством непрерывных неразрушающих измерений: Часть II. Механическое поведение. Джем. Concr. Compos. 2016; 73: 1–9. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2016.07.003. [CrossRef] [Google Scholar] 34. Каретт Дж., Стакет С. Мониторинг и моделирование раннего возраста и твердения экобетона посредством непрерывных неразрушающих измерений: Часть I.Гидратация и кажущаяся энергия активации. Джем. Concr. Compos. 2016; 73: 10–18. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2016.07.002. [CrossRef] [Google Scholar] 35. Акель М., Панесар Д.К. Кинетика гидратации и прочность на сжатие отверждаемых паром цементных паст и растворов, содержащих известняковый наполнитель. Констр. Строить. Матер. 2016; 113: 359–368. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2016.03.031. [CrossRef] [Google Scholar] 36. Бенц Д.П., Ардани А., Барретт Т., Джонс С.З., Лутенс Д., Пельц М.А., Сато Т., Штутцман П.Е., Танези Дж., Вайс В.J. Многоуровневое исследование характеристик известняка в бетоне. Констр. Строить. Матер. 2015; 75: 1–10. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2014.10.042. [CrossRef] [Google Scholar]

Моделирование гидратации, развития прочности и оптимальных комбинаций цементно-шлако-известнякового тройного бетона | Международный журнал бетонных конструкций и материалов

Моделирование гидратации бинарных смесей цемент-шлак

В нашем предыдущем исследовании (Lee and Wang, 2016) была представлена ​​кинетическая модель гидратации цементно-шлаковых смесей.Эта модель кинетической гидратации включает три подмодели, то есть модель гидратации цемента, модель реакции шлака и модель взаимных эффектов между гидратацией цемента и реакцией шлака. Модель гидратации цемента рассматривает кинетические стадии, связанные с гидратацией цемента, например начальную стадию покоя, стадию, связанную с химической реакцией, и стадию, связанную с диффузией. Модель гидратации цемента также учитывает водозабор из-за недостаточного количества капиллярной воды для высокопрочного бетона.{r} \) где \ (C_ {0} \) — содержание цемента в пропорциях бетонной смеси, \ (W_ {0} \) — содержание воды в пропорциях бетонной смеси, r (\ (r = 2.6 — 4 \ frac {{W_ {0}}} {{C_ {0}}} \)) является эмпирическим фактором, учитывающим доступность капиллярной воды от внешней твердой оболочки до внутренней безводной части частиц цемента).

Коэффициенты расхода \ (k_ {d} \), \ (k_ {r} \) и \ (D_ {e} \) могут быть определены на основе составного состава цемента (Lee and Wang 2016).Влияние температуры на скорость гидратации цемента признано законом Аррениуса (Lee and Wang, 2016). У высокопрочного бетона степень гидратации снижается из-за отвода капиллярной воды. Механизм забора воды рассматривается через \ (\ left ({S_ {w} / S_ {0}} \ right) \) и \ (C_ {w — free} \) в уравнении. (1). \ (\ left ({S_ {w} / S_ {0}} \ right) \) описывает уменьшение площади контакта между частицами цемента и окружающей капиллярной водой, а \ (C_ {w — free} \) описывает уменьшение концентрация капиллярной воды.

Подобно гидратации цемента, реакция шлака также включает три стадии: начальную стадию покоя, стадию, связанную с химической реакцией, и стадию, связанную с диффузией. Кроме того, реакция шлака зависит от содержания гидроксида кальция в цементно-шлаковых смесях. Уравнение реакции шлака упрощенно записывается следующим образом (Ли и Ван, 2016):

$$ \ frac {{d \ alpha_ {SG}}} {dt} = f (k_ {dSG} (T), D_ {eSG } (T), k_ {rSG} (T), r_ {SG_0}) * \ frac {{m_ {CH} (t)}} {P} $$

(2)

где \ (\ alpha_ {SG} \) — степень реакции шлака, \ (\ frac {{d \ alpha_ {SG}}} {dt} \) — скорость реакции шлака, \ (k_ {dSG} \) — коэффициент в начальном периоде покоя шлака, \ (D_ {eSG} \) — коэффициент коэффициента в контролируемом диффузией процессе шлака, \ (k_ {rSG} \) — коэффициент в процессе контролируемого реакцией шлака. , \ (r_ {SG_0} \) — радиус частицы непрореагировавшего шлака, \ (m_ {CH} (t) \) — содержание гидроксида кальция (CH) в цементно-шлаковых смесях, \ (P \) — содержание шлака в долях бетонирования.

Степени реакции цемента и шлака можно рассчитать с помощью модели гидратации цементно-шлаковых смесей. Кроме того, термические свойства, механические свойства и долговечность бетона на шлаковой шихте могут быть определены с помощью степени реакции отдельных компонентов вяжущих. Модель бинарной гидратации цемент-шлак многократно проверена с использованием экспериментальных результатов для бетона с различными пропорциями смесей. Однако, поскольку модель бинарной гидратации цемент-шлак не учитывает влияние известняка, модель бинарной гидратации не может использоваться для анализа гидратации тройного бетона цемент-шлак-известняк.

Модель реакции порошка известняка

Бенц (2006) сообщил, что добавление известняка вызывает разбавление, зародышеобразование и химические эффекты на гидратацию цемента. Эффект разбавления возникает, когда известняк частично заменяет цемент, содержание цемента уменьшается, а соотношение воды и цемента соответственно увеличивается. Эффект зародышеобразования — это тот факт, что известняк может работать как центры зародышеобразования гидратирующего цемента. Гидратация цемента может ускориться из-за эффекта зародышеобразования. Химический эффект заключается в образовании монокарбоалюмината из-за реакции известняка, а не моносульфоалюмината.

Подобно бетону с шлаковой смесью, эффект разбавления известнякового порошка можно учесть с помощью члена \ (\ frac {{C_ {0}}} {{W_ {0}}} \) в формуле. (1). Что касается эффекта зародышеобразования, Ван (2017) предположил, что эффект зародышеобразования известняка связан с отношением площади поверхности частиц цемента к площади поверхности известнякового порошка. Индикатор эффекта зародышеобразования известнякового порошка можно записать следующим образом (Wang 2017):

$$ L_ {r} = \ frac {{LS_ {0} * S_ {LS}}} {{C_ {0} * S_ { C}}} $$

(3)

где \ (L_ {r} \) обозначает показатель эффекта зародышеобразования от добавления известняка, \ (LS_ {0} \) обозначает массу известняка в пропорциях бетонной смеси, \ (S_ {LS} \) обозначает удельную поверхность (Blaine) известняка, а \ (S_ {C} \) обозначает удельную поверхность (Blaine) цемента.Maekawa et al. (2009) сообщили, что эффект зародышеобразования известняка является значительным на стадии, связанной с реакцией, и стадии, связанной с диффузией. следующим образом:

$$ k_ {rLS} = k_ {r} (1 + 1.2L_ {r}) $$

(4)

$$ D_ {eLS} = D_ {e} (1 + 1.2L_ {r}) $$

(5)

где \ (k_ {rLS} \) — это обновленный коэффициент реакции на границе раздела фаз в цементно-известняковых смесях, 1.2 — это улучшающие коэффициенты \ (k_ {r} \) (Wang 2017), \ (D_ {eLS} \) — обновленный коэффициент диффузии в цементно-известняковых смесях, а \ (1.2 \) — улучшающие коэффициенты \ (D_ {e} \) (Ван, 2017).

Ipavec et al. (2011) измерили образование карбоалюминатных фаз во время гидратации пасты из смеси порошка известняка (отношение воды к связующему составляет 0,5, коэффициент замещения известняка составляет 0,2, а температура отверждения составляет 20 ° C). Содержание карбоалюминатных фаз измеряли через 1, 3, 7, 15, 28 и 100 дней. Монокарбоалюминат является основным продуктом гидратации известняка в позднем возрасте.Основываясь на содержании монокарбоалюмината, мы предположили, что степень реакции известнякового порошка может быть рассчитана следующим образом:

$$ \ alpha_ {LS1} = 0,0087 \ ln (t) — 0,0265 \ begin {array} {* {20} c } {} & {(t> 21)} \\ \ end {array} $$

(6)

где \ (\ alpha_ {LS1} \) — степень реакции известнякового порошка, а т. — возраст (часы). Результаты оценки степени реакции известняка показаны на рис. 1. На рис. 1 показано, что степень реакции известняка является логарифмической функцией времени, которая аналогична соотношению между степенью гидратации цемента и возрастом выдержки (Lee and Wang, 2016). .Рисунок 1 также показывает, что реакция известняка начинается примерно через 21 час, а не сразу после смешивания. Бенц (2006) также предположил, что реакция известняка начинается только тогда, когда исходный сульфат кальция полностью израсходован и образовавшаяся фаза эттрингита начинает превращаться в фазу AFm. Lothenbach (2008) сообщил, что примерно через 1 день начинается реакция известняка. Время появления известняка в Lothenbach et al. (2008) исследование (1 день) аналогично нашему исследованию (21 час). Кроме того, используя уравнение.(6), мы можем найти, что в возрасте 180 дней степень реакции известняка составляет около 4,6%, что аналогично результатам исследования Бенца (Bentz 2006), предполагающего, что для бетона с 20% известняка в возрасте 180 дней прореагировало около 5% известняка). Реакционная способность известняка намного ниже, чем у цемента или шлака.

Рис. 1

Степень реакции известняка.

С другой стороны, мы должны заметить, что уравнение. (6) действительно только для Ipavec et al. (2011) (отношение воды к связующему было 0.5, коэффициент замещения известняка составлял 0,2, а температура отверждения составляла 20 ° C). Реакция известняка — сложный процесс, и он связан с множеством факторов. На реакцию известняка будут влиять такие факторы, как соотношение замещения известняка, добавка шлака, крупность известняка, тонкость цемента, отношение воды к связующему и температура отверждения. Принимая во внимание эти моменты, мы предлагаем более общее уравнение для определения степени реакции известняка следующим образом:

$$ \ alpha_ {LS} = \ alpha _ {{LS_ {1}}} * m_ {1} * m_ {2} * м_ {3} * м_ {4} * м_ {5} * м_ {6} $$

(7)

где \ (m_ {1} \) учитывает влияние коэффициентов замещения известняка на степень реакции известняка, \ (m_ {2} \) учитывает влияние крупности известняка, \ (m_ {3} \) учитывает эффект тонкости цемента, \ (m_ {4} \) учитывает эффект добавления шлака, \ (m_ {5} \) учитывает влияние отношения воды к вяжущему, а \ (m_ {6} \) учитывает эффект отверждения температура.

Влияние коэффициентов замещения известняка

Antoni et al. (2012) сообщили, что по мере увеличения уровня замещения известняка степень реакции известнякового порошка снижается. Эта тенденция аналогична степени реакции шлака в цементно-шлаковом композитном бетоне (Lee and Wang, 2016). На основании Антони и др. (2012), мы обнаружили, что степень реакции известняка приблизительно обратно пропорциональна коэффициенту замещения известняка (показано на рис. 2а). Следовательно, мы предполагаем, что \ (m_ {1} = \ frac {0.2} {{\ frac {{LS_ {0}}} {{C_ {0} + LS_ {0}}}}} \) (когда коэффициент замещения известняка равен 0,2, \ (m_ {1} \) = 1, что это случай исследования Ипавека и др. (2011)).

Рис. 2

Коэффициенты модификации известняковой реакции. a коэффициенты замещения известняка, b тонина известняка, c крупность цемента, d добавка шлака: отношение воды к вяжущему 0,5, e отношение воды к вяжущему: 20% известняка, f температура отверждения .

Крупность известняка

Aqel и Panesar (2016) сообщили, что при уменьшении среднего размера частиц известнякового порошка реакционная способность известняка увеличивается. Основываясь на исследовании Aqel and Panesar (2016) о связи между степенью реакции и размером частиц известняка (показано на рис. 2b), мы предположили, что \ (m_ {2} = 1,0131 — 0,0144 * d_ {LS} \), где \ (d_ {LS} \) — средний диаметр известняка (\ (m_ {2} \) = 1 в случае исследования Ипавека и др. (2011)).

Тонкость цемента

Акель и Панесар (2016) обнаружили, что, когда поверхность цемента по Блейну увеличивается, средняя степень реакции известняка также увеличивается.Основываясь на исследовании Aqel and Panesar (2016), мы предположили, что \ (m_ {3} = 0,55 \ frac {{S_ {C}}} {{S_ {C1}}} + 0,45 \) (показано на рис. 2c), где \ (S_ {C1} \) — поверхность Блейна цемента, используемого Ipavec et al. (2011) (когда \ (S_ {C} = S_ {C1} \), \ (m_ {3} \) = 1 — это случай исследования Ипавека и др. (2011)).

Добавки в шлак

Hoshino et al. (2006) сообщили, что из-за высокого содержания алюминия в шлаке реакция известняка в тройных смесях цемент-шлак-известняк усиливается.Мы предположили, что влияние шлака на добавку известняка можно описать как \ (m_ {4} = 1 + \ frac {{{\ text {Al}} _ {SG} \ alpha_ {SG} P}} {{{\ text {Al}} _ {C} \ alpha C_ {0}}} \), где \ ({\ text {Al}} _ {SG} \) — содержание алюминия в шлаке, \ ({\ text {Al} } _ {C} \) — содержание алюминия в цементе, \ ({\ text {Al}} _ {SG} \ alpha_ {SG} P \) в числителе — содержание алюминия в реакции шлака, а \ ({\ text {Al}} _ {C} \ alpha C_ {0} \) в знаменателе количество прореагировавшего алюминия в результате реакции с цементом). Как показано на рис.2d, добавки шлака увеличивают степень реакции известняка. Для обычного портландцемента \ (m_ {4} = 1 \), как в случае Ipavec et al. (2011) исследование.

Отношение воды к вяжущему

Подобно гидратации цемента, продукты реакции отложений известняка в поровом пространстве бетона. Мы предположили, что по мере увеличения отношения воды к связующему, степень реакции известняка, соответственно, увеличивается (показано на рис. 2e). Мы предложили \ (m_ {5} = \ frac {\ alpha} {{\ alpha_ {0.5}}} \), где \ (\ alpha_ {0.5} \) — степень реакции цемента при соотношении воды к вяжущему 0,5. Когда отношение воды к связующему равно 0,5, \ (m_ {5} = 1 \), как в случае Ipavec et al. (2011) исследование.

Температура отверждения

Акель и Панесар (2016) предположили, что при повышении температуры отверждения из-за снижения растворимости известняка химическая реакция известняка снижается. Основываясь на экспериментальном исследовании Aqel and Panesar (2016), мы предположили, что при температуре отверждения выше 55 ° C реакция известняка прекращается.Следовательно, \ (m_ {6} = 1 — \ frac {T — 20} {35} \) (показано на рис. 2f). Когда температура отверждения составляет 20 ° C, \ (m_ {6} = 1 \), как в случае Ipavec et al. (2011) исследование.

Вкратце, предлагаемая нами модель рассматривает разбавление, зародышеобразование и химические эффекты добавок известняка. Мы рассматриваем эффект разбавления посредством концентрации капиллярной воды (член \ (\ frac {{C_ {0}}} {{W_ {0}}} \) в уравнении 1). Мы рассматриваем эффект нуклеации с помощью индикатора эффекта нуклеации (уравнение 3). Химический эффект учитывается с использованием функции логарифма и нескольких коэффициентов модификации (уравнения.6 и 7). Коэффициенты модификации отражают общие тенденции степени реакции известнякового порошка. Однако, поскольку имеющиеся экспериментальные результаты о степени реакции известняка очень ограничены, калибровка факторов модификации все еще требует дальнейшего изучения. Другие влияющие факторы, такие как содержание алюминия и гипса в цементе, также требуют дополнительного изучения.

Взаимодействия между реакциями цемента, шлака и известняка

В этом исследовании содержание гидроксида кальция (CH) и капиллярной воды в гидратирующих цементно-шлако-известняковых смесях принято в качестве основных индикаторов для учета взаимных эффектов между реакциями цемент, шлак и известняк.Бенц (2006) предположил, что при реакции 1 г известнякового порошка будет потреблено 1,62 г воды. Потребляемая мощность известняковой воды намного выше, чем у цемента или шлака. Это связано с тем, что продуктами реакции известнякового порошка являются монокарбоалюминат и эттрингит, которые содержат большое количество воды. Для трехкомпонентных смесей цемент-шлак-известняк количество капиллярной воды \ (W_ {cap} \) можно определить следующим образом:

$$ W_ {cap} = W_ {0} — 0,4 * C_ {0} * \ альфа — 0,45 * \ alpha_ {SG} * P — 1,62 * LS_ {0} * \ alpha_ {LS} $$

(8)

где \ (0.4 * C_ {0} * \ alpha \), \ (0,45 * \ alpha_ {SG} * P \) и \ (1,62 * LS * \ alpha_ {LS} \) — вода, потребляемая при гидратации цемента, реакции шлака. , и известняковая реакция соответственно.

Гидратация цемента, реакция шлака и реакция известняка будут способствовать образованию химически связанной воды. Химически связанная вода \ (W_ {куб.м} \) может быть определена следующим образом:

$$ W_ {куб.м} = v * C_ {0} * \ alpha + 0,3 * P * \ alpha_ {SG} + 1,62 * LS_ {0} * \ alpha_ {LS} $$

(9)

где \ (v * C_ {0} * \ alpha \), \ (0.3 * P * \ alpha_ {SG} \) и \ (1.62 * LS_ {0} * \ alpha_ {LS} \) — количество полученной химически связанной воды, полученной в результате гидратации цемента, реакции шлака и реакции известняка соответственно.

Weerdt et al. (2011) измерили содержание гидроксида кальция при гидратации цементно-известняковых смесей. Они обнаружили, что содержание гидроксида кальция в образце из цементно-известнякового композита ниже по сравнению с контрольным образцом. Гидроксид кальция расходуется из-за образования гемикарбоната в реакции известняка.На основании экспериментальных результатов Weerdt et al. (2011), мы предположили, что, когда вступает в реакцию 1 г известняка, будет израсходовано 0,35 г гидроксида кальция. Рисунок 3 показывает, что результаты анализа CH в целом соответствуют экспериментальным данным. Для трехкомпонентных смесей цемент-шлак-известняк содержание CH можно рассчитать следующим образом:

Рис. 3

Содержание CH в цементно-известняковых смесях (отношение воды к вяжущему 0,5, 5% известняка).

$$ CH (t) = RCH_ {CE} * C_ {0} * \ alpha — v_ {SG} * \ alpha_ {SG} * P — 0.35 * \ alpha_ {LS} * LS_ {0} $$

(10)

где \ (RCH_ {CE} \) означает массу CH как 1 единицу массы гидратов цемента. \ (RCH_ {CE} * C_ {0} * \ alpha \) — масса CH, полученная в результате гидратации цемента. \ (v_ {SG} * \ alpha_ {SG} * P \) и \ (0,35 * \ alpha_ {LS} * LS_ {0} \) — масса CH, израсходованная в результате реакции шлака и реакции известняка соответственно.

Вкратце, из Разд. 2.1–2.3 представлена ​​имитационная модель, имитирующая гидратацию цементно-шлако-известняковых смесей.Взаимодействие между гидратацией цемента, реакцией шлака и реакцией известняка учитывается посредством содержания гидроксида кальция и капиллярной воды. Эта имитационная модель учитывает эффект разбавления от добавок шлака и известняка. Эффект зародышеобразования при добавлении известняка учитывается с помощью индикатора эффекта зародышеобразования. Химическая реакция добавок известняка моделируется с использованием функции логарифма с множеством коэффициентов модификации. Входными параметрами этой численной процедуры являются пропорции смешивания бетона, физические и химические свойства вяжущих и условия отверждения.Кроме того, используя уравнения кинетической реакции, можно определить степень реакции композиционного связующего по мере увеличения времени отверждения. Кроме того, следует отметить, что коэффициенты реакции предложенной трехкомпонентной модели гидратации не меняются для различных пропорций бетонных смесей. Поскольку комбинации цемента, шлака, известняка и воды изменяются от одной смеси к другой, коэффициенты реакции тройной модели гидратации постоянны.

Повышение прочности на сжатие Модель

Продукты реакции гидратации цемента, реакции шлака и реакции известнякового порошка заполнят поровое пространство бетона.{n} $$

(11)

, где \ (f_ {c} (t) \) — прочность бетона на сжатие, \ (A \) — внутренняя прочность бетона, \ (x_ {c} \) — отношение гелевого пространства в бетоне, и n — показатель силы. Кроме того, следует отметить, что уравнение. (11) не учитывают влияние заполнителя на прочность бетона. Для бетона нормальной прочности влияние заполнителя на прочность бетона незначительно. Отношение гелевого пространства обозначает объемное отношение продуктов гидратации к сумме гидратированных связующих и капиллярных пор.Что касается смесей цемент-шлак-известняк, 2,06 мл пространства занято как 1 мл гидратов цемента (Lee and Wang, 2016), пространство 2,52 мл занято, поскольку 1 мл шлака вступает в реакцию (Lee and Wang, 2016), а пространство 4,1 мл занято как 1 мл прореагировавшего известняка вступает в реакцию (Bentz 2006). Прореагировавшие продукты из 1 мл известняка могут занимать гораздо больше места, чем цемент (4,1 против 2,06). Это происходит из-за образования эттрингита и монокарбоалюмината в результате реакции известняка. Принимая во внимание гидратацию цемента, реакцию шлака и реакцию известняка, соотношение объема геля для трехкомпонентного цементного раствора цемент-шлак-известняк можно определить следующим образом:

$$ x_ {c} = \ frac {2.06 (1 / \ rho_ {C}) \ alpha C_ {0} + 2.52 (1 / \ rho_ {SG}) \ alpha_ {SG} P + 4.1 (1 / \ rho_ {LS}) \ alpha_ {LS} LS_ {0}}} {{(1 / \ rho_ {C}) \ alpha C_ {0} + (1 / \ rho_ {SG}) \ alpha_ {SG} P + (1 / \ rho_ {LS}) \ alpha_ {LS} LS_ {0} + W_ {0}}} $$

(12)

где \ (\ rho_ {C} \), \ (\ rho_ {SG} \) и \ (\ rho_ {LS} \) — плотности цемента, шлака и известнякового порошка соответственно.

Для смесей цемент-шлак-известняк цемент, шлак и известняк будут влиять на внутреннюю прочность бетона и показатель прочности.Мы предполагаем, что внутренняя прочность бетона \ (A \) и показатель прочности n могут быть записаны как функции от массовых процентов цемента, шлака и известняка в пропорциях бетонной смеси следующим образом:

$$ A = a1 * \ frac {{C_ {0}}} {{C_ {0} + P + LS_ {0}}} + a2 * \ frac {P} {{C_ {0} + P + LS_ {0}}} + a3 * \ frac {{LS_ {0}}} {{C_ {0} + P + LS_ {0}}} $$

(13)

$$ n = b1 * \ frac {{C_ {0}}} {{C_ {0} + P + LS_ {0}}} + b2 * \ frac {P} {{C_ {0} + P + LS_ {0}}} + b3 * \ frac {{LS_ {0}}} {{C_ {0} + P + LS_ {0}}} $$

(14)

, где коэффициенты \ (a1 \), \ (a2 \), и a 3 в уравнении.(13) обозначают влияние цемента, шлака и известняка на внутреннюю прочность бетона, соответственно, а единицы a 1, a 2 и a 3 — МПа; коэффициенты \ (b1 \), b 2 и b 3 в уравнении. (14) обозначают влияние цемента, шлака и известняка на показатель прочности соответственно. Для чистого портландцементного бетона массовая доля известняка и шлака равна нулю, прочность бетона относится только к a 1 и b 1.Для бинарного бетона с шлаковой смесью массовая доля известняка равна нулю, а прочность бетона связана с коэффициентами a 1, a 2, b 1 и b 2. Для тройного композитного бетона прочность бетона относится к коэффициентам a 1, a 2, a 3, b 1, b 2 и b 3. Эти коэффициенты a 1, a 2, a 3 , b 1, b 2 и b 3 не меняются для различных пропорций бетонной смеси.

Блок-схема расчета показана на рис. 4. На каждом временном шаге степени реакции цемента, шлака и известнякового порошка рассчитываются с использованием тройной смешанной модели гидратации. Содержание CH, химически связанной воды и капиллярной воды определяют по степени реакции связующих веществ. Кроме того, соотношение гелевого пространства гидратирующего бетона определяется с учетом вкладов отдельных реакций цемента, шлака и известняка. На основе теории прочности Пауэрса рассчитывается прочность бетона на сжатие.

Рис. 4

Блок-схема расчета.

Моделирование бетона | Tekla

3D-моделирование конструктивного бетона Специально для строительных нужд

Точные конструктивные модели, отвечающие потребностям бетонных конструкций, позволяют подрядчикам снизить риски, сэкономить время в офисе и на стройплощадке и повысить производительность заливки на стройплощадке. Благодаря надежной информации и предоставленным инструментам вы сможете лучше планировать процесс строительства бетона и управлять им.

Tekla Structures позволяет создавать готовые к строительству модели, с которыми действительно можно строить. Координируйте работы по бетону и арматуре и обеспечивайте конструктивность, предвидите возможные проблемы и виртуально моделируйте свою работу, а затем успешно воплощайте проект в реальность.

Модели

Tekla укомплектованы точной заливкой, детализированной арматурой, закладными и опалубкой. Информация о визуальной 3D-модели легко доступна для измерения, составления отчетов и управления проектами.Используя интуитивно понятные инструменты управления информацией, вы можете автоматизировать утомительные ручные задачи количественной оценки материалов и управления информацией. Вы можете быстро определить изменения проекта и приспособиться к ним с помощью модели.

Быстрый старт с эффективной обработкой ссылок

• Легко импортируйте справочные чертежи и модели из дизайнерских дисциплин в Tekla Structures.
• Организуйте свой проект на лету с помощью эффективных инструментов управления информацией

Простые инструменты для быстрого 3D моделирования бетона

• Интуитивно понятные инструменты моделирования и копирования были разработаны специально для моделирования монолитного бетона
• Объекты с одинаковой бетонной смесью автоматически объединяются в монолитную конструкцию для надежного планирования QTO и заливки
• Внесите изменения в модель, просто щелкнув и перетащив геометрию на место — вы видите то, что получаете

Конструируемые 3D-модели, которые действительно можно построить с помощью

• Модель разливает точно для эффективного управления информацией о разливке
• Интерактивные инструменты для быстрой установки бетонных закладных в точное место
• Планирование размещения, количественная оценка и документирование опалубки с помощью интеллектуальных автоматизированных инструментов
• Координатная адаптивная и конструктивная арматура для любой конструкции независимо от сложности
• Получите готовые модели бетонных закладных и опалубки от производителя на складе Tekla Warehouse
.

Разберитесь в своей структуре и обеспечьте плавное продвижение на площадке

• Трехмерные модели позволяют быстро и легко понять структуру для всех на месте
• Визуализируйте ход проекта и четко общайтесь с другими, используя 3D-модель, на настольном компьютере и мобильном устройстве

Автоматическое создание чертежей, спецификаций арматуры и отчетов по материалам

• Чертежи подъемников и общие чертежи, чертежи размещения арматуры и опалубки с размерами и примечаниями могут быть автоматически созданы из модели
.
• Прямая ссылка на модель позволяет создавать любые дополнительные разрезы непосредственно из видов чертежа.
Модель
• , как единый источник информации, обеспечивает согласованность аннотаций, размеров, спецификаций арматурных стержней, спецификации и любых включенных данных.
• Изменения в модели автоматически обновляются в документах и ​​отчетах

Моделирование измерения содержания углекислого газа на цементных заводах

[1] Чжэньцзюнь Цзо, в: Китайский цемент.01 (2012), стр.79. (На китайском языке).

[2] Лан Ван, в: Китайский цемент.01 (2006), стр 34-36. (На китайском языке).

[3] Ю Лю, Яоциу Куанг, Ниншэн Хуанг, Чжифэн Ву и Цуйпин Ван, в: Международный журнал окружающей среды и загрязнения, 2009 г., 37 (4): 369-382.

[4] Ю Лэй, Цян Чжан, Крис Нильсен и Кебин Хе, в: Атмосферная среда 2011, 45 (1): 147-154.

DOI: 10.1016 / j.atmosenv.2010.09.034

[5] Всемирный деловой совет по устойчивому развитию.Статистика выбросов углекислого газа и стандарты отчетности цементной промышленности (2005 г.).

[6] Лан Ван, в: Китайский цемент.2009, 02 (11): 21-22. (На китайском языке).

[7] Цзюнься Пэн, Юбо Чжао, Лихуа Цзяо, Лу Цзэн и Вэйминь Чжэн, в: Наука об окружающей среде, 2012, 33 (2): 665-672.(На китайском языке).

[8] Межправительственная группа экспертов по изменению климата, В: Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов (2006 г.).

[9] Китайская группа по исследованию выбросов углекислого газа и энергии.Отчет об энергии и выбросах углекислого газа в Китае к 2050 году. Опубликовано Science Press, Пекин. 2009. (на китайском языке).

[10] Майкл Гроппи и Джерри Берин.Решение проблемы выбросов углерода ： роль владельцев коммерческой недвижимости ， пользователей и менеджеров. Компания Grubb & Ellis, Чикаго, (2007).

[11] Эрнст Уоррелл, Линн Прайс, К.Хендрикс, Л. Одзава Медиа, в: Ежегодный обзор энергетики и окружающей среды., 2001, 26 (2): 303-329.

[12] Всемирный деловой совет по устойчивому развитию.На пути к устойчивой цементной промышленности. WBCSD, (2002).

[13] Сунгли Чжу, в: Энергия Китая.2000, 1 (07): 25-28. (На китайском языке).

[14] Супин Цуй, Вэй Лю, в: Китайский цемент, 2008 г., 04: 57-59.(На китайском языке).

[15] Хунтао Хэ, Вэньсянь Юань, в: Китайский цемент.2005, 1 (03): 47-49. (На китайском языке).

[16] Национальное бюро статистики Китая и Национальное управление энергетики.в: Энергетический статистический ежегодник Китая. 2009. (на китайском языке).

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Пятые достижения в области материалов на основе цемента: характеристика, обработка, моделирование и зондирование

Итоговая программа

Описание встречи

5-е мероприятие «Развитие материалов на основе цемента», которое состоялось 9-11 июля, проходит в Технологическом университете Теннесси в Куквилле, штат Теннеси.Цемент 2014 организован Подразделением цемента ACerS и Центром передовых материалов на основе цемента. Не пропустите Эллис Гартнер, лектор Делла Рой в 2014 году, представивший 40 лет ученому-цементу — может ли это быть устойчивым? Выставка Cements 2014 проходит в аудитории Центра STEM Millard Oakley (Рэй Моррис Холл). Загрузите карту кампуса, чтобы узнать направление.

Скачайте финальную программу. Техническая программа Cements 2014 включает:

Химия цемента и нано / микроструктура Альтернативные вяжущие материалы Реология и достижения в области SCC Интеллектуальные материалы и датчики

Достижения в методах определения характеристик материалов Долговечность и моделирование жизненного цикла Достижения в области вычислительного материаловедения и химико-механического моделирования материалов на основе цемента

Регистрация закрыта.

	До или ранее 10 июня 2014 г.	После 10 июня 2014 г.
Член ACerS или член ACBM	$ 230	$ 380
Член ACerS с продлением членства	$ 350	$ 500
Не член	$ 350	$ 500
Почетный член ACerS / старший / ассоциированный член	$ 185	$ 335
Студент	$ 55	$ 130
Студент, не являющийся членом	$ 95	$ 170

При совместном размещении с ACBM Подразделение цемента будет опираться на нашу основную аудиторию, предлагать сильные студенческие мероприятия для обучения и привлекать новых членов.