45) § 5.18. Расширяющийся цемент к этой группе вяжущих относятся цементы, несколько увеличивающиеся в объеме при твердении во влажных условиях или не дающие усадки при твердении на воздухе.

• Водонепроницаемый расширяющийся цемент представляет собой быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое помолом или смешением в шаровой мельнице тонко измельченных глиноземистого цемента, гипса и высокоосновного алюмината кальция. Высокоосновный алюминат кальция (4СаО-АЬОз) получают гидротермической обработкой в течение 5...6 ч при температуре 120...150°С смеси глиноземистого цемента с известью (1:1), затворенной 30% воды. Полученный продукт высушивают и измельчают. Начало схватывания цемента не ранее 4 мин, а конец—не позднее 10 мин. Схватывание можно замедлить добавкой СДБ, уксусной кислоты и буры. Линейное расширение через 1 сут твердения цемента должно быть не менее 0,2% и не более 1%. Применяют водонепроницаемый расширяющий цемент при восстановлении разрушенных бетонных и железобетонных конструкций, для гидроизоляции туннелей, стволов шахт, в подземном и подводном строительствах, при создании водонепроницаемых швов.

• Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент является быст-ротвердеющим гидравлическим вяжущим, получаемым путем совместного тонкого помола или смешения высокоглиноземистого клинкера или шлака и природного двуводного гипса. Применяют гипсоглиноземистый цемент для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых растворов и бетонов, для зачеканки швов, гидроизоляции шахт.

• Расширяющийся портландцемент (РПЦ) — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом портландцементного клинкера — 58...63%, глиноземистого шлака или клинкера — 5...7%, гипса— 7...10% и гранулированного доменного шлака или другой активной минеральной добавки — 23...28%. РПЦ быстро твердеет в условиях кратковременного пропаривания, обладает высокой плотностью и водонепроницаемостью во влажной среде в течение 3 сут твердения, способностью расширяться.• Напрягающий цемент (НЦ) при затворении водой сначала твердеет и набирает прочность, а в последующее время расширяется и напрягает железобетон. Этот цемент получен В. В. Михайловым. Он состоит из 65...75% портландцемента, 13...20% глиноземистого цемента и 6... 10% гипса; его удельная поверхность не менее 3500 см2/г, начало схватывания не ранее 30 мин и конец — не позднее чем через 4 ч после затвердения. НЦ быстро твердеет, прочность при сжатии через 1 сут должна быть не менее 15 МПа, через 28 сут твердения — 50 МПа. Применяют самонапрягающий цемент для изготовления напорных труб, резервуаров для воды, хранения бензина, спортивных сооружений.

46) Бетон на неорганических вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок.

Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и др.)

Бетон является главным строительным материалом, который применяют во всех областях строительства.Преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения, механизация и автоматизация приготовления товарного бетона и производства конструкций. Бетон при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами.

Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяжение, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения воспринимает арматура. Близость коэффициентов температурного расширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства.

По виду вяжущего выделяют: цементные (наиболее распространенные)силикатные (известково-кремнеземистые)гипсовые, смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т.п.),специальные - применяемые при наличии особых требований (жаростойкости, химической стойкости и др.)По виду заполнителя различают бетоны на: плотных, пористых, специальных заполнителях, удовлетворяющих специальным требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т.п.).В правильно подобранной бетонной смеси расход цемента составляет 8-15%, а заполнителей - 80-85% (по массе).В виде заполнителей применяют местные каменные материалы: песок, гравий, щебень, а также побочные продукты промышленности (например, дробленные и гранулированные металлургические шлаки), характеризующиеся сравнительно невысоким уровнем издержек производства.

В зависимости от плотности различают бетоны: особо тяжелые - плотностью более 2500 кг/м3, изготовляемые на особо тяжелых заполнителях (из магнетита, барита, чугунного скрапа и др.); эти бетоны применяют для специальных защитных конструкций;

тяжелые - плотностью 2200-2500 кг/м3 на песке, гравии или щебне из тяжелых горных пород; применяют во всех несущих конструкциях;

облегченные - плотностью 1800-2200 кг/м3; их применяют преимущественно в несущих конструкциях;

легкие - плотностью 500-1800 кг/м3; к ним относятся:

легкие бетоны на пористых природных и искусственных заполнителях;

ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон) из смеси вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразователя;

крупнопористые (беспесчаные) бетоны на плотном или пористом крупном заполнителе без мелкого заполнителя;

особо легкие (ячеистые и на пористых заполнителях) - плотностью менее 500 кг/м, используемые в качестве теплоизоляции.

47) Классификация.- Конструктивные.- Специальные.От средней плотности.- Особо тяжелые бетоны.- Тяжелые бетоны.- Легкие бетоны.- Особо легкие бетоны.По виду вяжущего.- Цементные бетоны.- Бетоны на известковых вяжущих.- Гипсовые бетоны.- Шлакощелочные бетоны.- Полимерные бетоны.

По вижу применяемых заполнителей.- Бетоны на плотных заполнителях.- Бетоны на пористых заполнителях.- Бетоны на специальных заполнителях.По крупности зерен заполнителей.- Мелкозернистый бетон.- Крупнозернистый бетон.

Характер структуры.- Бетоны плотной (слитной) структуры.- Крупнопористые бетоны.- Поризованные бетоны.- Ячеистые бетоны.По условиям твердения.- Бетоны естественного твердения.- Бетоны, подвергнутые тепловой обработке.- Бетоны, твердеющие в автоклавах.

48) Тяжелый бетон является основным видом бетона для железобетонных конструкций. Проектные марки тяжелого бетона по прочности на сжатие: М50, М75, М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М600, М700, М800. Марки М250, М350 и М450 предусматривают при условии, что это приводит к экономии цемента. Бетоны высоких марок (М500-М800) нужны для предварительно напряженных железобетонных конструкций. При этом надо учесть, что бетон на плотном заполнителе имеет меньшую усадку и ползучесть по сравнению с легким бетоном на пористом заполнителе и ячеистым бетоном. Поэтому и потери предварительного напряжения арматуры при тяжелом бетоне меньше. Кроме того, он хорошо защищает стальную арматуру от коррозии, что особенно важно для предварительно напряженных конструкций, работающих в агрессивных условиях.

Цемент. Для изготовления тяжелого бетона применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент и другие вяжущие отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов.

Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бетона по прочности при сжатии: Если марка цемента выше той, которая рекомендуется для данного бетона, то надо разбавить высокоактивный цемент тонкомолотой активной добавкой, чтобы избежать перерасхода высокомарочного цемента.

Мелкий заполнитель. В качестве мелкого заполнителя при изготовлении бетона применяют песок, состоящий из зерен размером 0,16-5 мм и имеющий плотность более 1,8 г/см3. Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов. Природные пески представляют рыхлую смесь зерен различных минералов, входивших в состав изверженных (реже осадочных) горных пород (кварца, полевого шпата, кальцита, слюды и др.).

Качество песка , применяемого для изготовления бетона , определяется минеральным составом, зерновым составом и содержанием вредных примесей. Заполнитель для изготовления бетона должен состоять из зерен разного размера (разных фракций), при этом количество крупных, средних и мелких зерен (т.е зерновой состав заполнителя) устанавливается на основе проверенных рекомендаций таким образом, чтобы зерна меньшего размера располагались в пустотах между крупными. Чем компактнее расположены зерна заполнителей, тем меньше объем пустот.

49) Крупный заполнитель. В качестве крупного заполнителя для изготовления бетона применяют гравий, щебень с размером зерен 5-70 мм. При бетонировании массивных конструкций можно применять щебень крупностью до 150 мм. Зерна гравия имеют окатанную форму и гладкую поверхность. Обычно гравий содержит в том или ином количестве песок, а также вредные примеси - глину, пыль, слюду, гумусовые вещества (органические примеси).

Щебень получают дроблением изверженных, метаморфических, плотных и водостойких осадочных горных пород (плотных известняков, песчаников и др.). Зерна щебня имеют угловатую форму; желательно, чтобы по форме они приближались к кубу. Более шероховатая, чем у гравия, поверхность зерен способствует лучшему их сцеплению с цементным камнем, поэтому для изготовления бетона высокой прочности (М500 и выше) обычно применяют щебень, а не гравий.

Качество крупного заполнителя для изготовления бетона определяется минеральным составом и свойствами исходной породы (ее прочностью и морозостойкостью), зерновым составом заполнителя, формой зерен и содержанием вредных примесей. Прочность исходной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии должна не менее чем в 1,5-2 раза превышать марку бетона.

Содержание пылевидных и илистых частиц при изготовлении бетона допускается в зависимости от вида исходной горной породы и марки щебня и гравия по прочности. Количество пылевидных, глинистых и илистых частиц, определяемое отмучиванием, в гравий и щебне допускается не более 1%. Содержание органических примесей в крупном заполнителе проверяют, пользуясь той же методикой, которая применяется для песка, гравий и щебень при обработке водным раствором едкого натра не должны придавать раствору окраску темнее эталона. Радиационно-гигиеническая оценка мелкого и крупного заполнителя должна проверяться постоянно на содержание естественных радионуклеидов.

Водопотребность является важной технологической характеристикой заполнителя применяемого для изготовления бетона. Зерна заполнителя поглощают воду и адсорбируют ее на своей поверхности, поэтому необходимо регулировать количество воды затворения с учетом "смачивания" заполнителя, чтобы получить нужную удобоукладываемость бетонной смеси. Вода , применяемая для затворения бетонной смеси и поливки бетона, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схватыванию и твердению вяжущего вещества. Для затворения бетонной смеси применяют водопроводную питьевую воду, а также природную воду (рек, естественных водоемов), имеющую водородный показатель рН не менее 4, содержащую не более 5000 мг/л минеральных солей, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л (в пересчете на SO 3 ). При изготовлении бетона ее допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.