Классификация

В соответствии с ГОСТ 25485-89 "Бетоны ячеистые. Технические условия" бетоны классифицируются:

1. По функциональному назначению

1. теплоизоляционный – объёмная масса 300-500 кг/м³

2. конструкционно-теплоизоляционный- объёмная масса 500—900 кг/м³

3. конструкционный (бетон для конструкционных элементов жилых и сельскохозяйственных зданий) – объёмная масса 1000—1200 кг/м³

2. По способу поризации:

1. газообразование (газобетоны, газосиликаты)

2. пенообразование (пенобетоны, пеносиликаты)

3. аэрирование (аэрированный ячеистый бетон, аэрированный ячеистый силикат).

К модификациям способов поризации относятся:

1. вспучивание массы газообразованием в вакууме (небольшое разрежение)

2. аэрирование массы под давлением (барботирование её сжатым воздухом) с последующим снижением давления до атмосферного (баротермальный способ)

3. газопенная технология (Пеногазобетон) – сочетание метода аэрирования и газообразования

3. По виду вяжущего вещества: в основном используют цемент, известь, реже гипс (газогипс)

4. По виду кремнезёмистого компонента: кварцевый песок, зола-унос от сжигания угля, кислые металлургические шлаки и др.

5. По способу твердения: неавтоклавные, предусматривающие пропаривание, электропрогрев или другие виды прогрева при нормальном давлении, и автоклавные, которые твердеют при повышенном давлении и температуре.

Легкий бетон различного назначения получают в основном на пористых заполнителях. Требования к ним, а также особенности их применения достаточно подробно описаны выше, в соответствую-г щих главах. Поэтому здесь рассмотрим одну разновидность легкого бетона — крупнопористый бетон, требования к заполнителям которой специфичны.

Крупнопористый (беспесчаный) бетон получают как на пори-, стых, так и на плотных, тяжелых заполнителях. Крупнопористый бетон находит применение как теплоизоляционный и конструкционно-теплоизоляционный (стеновой) материал, а также в мелиоративном строительстве для фильтрующих откосов осушительных каналов, для изготовления дренажных труб,фильтров шахтных колодцев и т. д.

Заполнитель для крупнопористого бетона применяют преимущественно однофракционный: 5... 10 или 10... 20 мм. Структура, такого бетона — зернистая, он имеет открытые поры.

В крупнопористом бетоне гравий часто предпочтительнее щебня, поскольку возрастает прочность при заданном расходе цемента. Преимущество гравия перед щебнем проявляется еще и в следующем. Как видно из табл. 2.2, шаровидные зерна по сравнению с угловатыми характеризуются меньшей разницей в пустотности между наиболее плотной и наименее плотной укладкой в объеме. Такое же заключение можно сделать и в отношении суммарной площади поверхности зерен (см. табл. 2.3). Следовательно, при прочих равных условиях крупнопористый бетон на гравии более однороден по структуре и свойствам. С другой стороны, на щебне удается получить более легкий крупнопористый бетон, так как пустотность щебня больше.

Как указано выше, прочность заполнителя для обычного тяжелого бетона по ГОСТ 10268—80 должна превышать требуемую прочность бетона в 1,5... 2 раза. А. Д. Осипов пришел к выводу, что для крупнопористого бетона этого недостаточно, и прочность заполнителя должна превосходить требуемую прочность бетона в 6 раз.

По С. М. Ицковичу, требования к прочности заполнителя для крупнопористого бетона должны предъявляться дифференцированно в зависимости от расхода цемента. Чем меньше расход цемента, тем меньше площадь контактов, через которые на зерна заполнителя передается нагрузка, поэтому тем выше должна быть прочность заполнителя для получения бетона требуемой прочности.

Если прочность заполнителя соответствует этому требованию, то прочность крупнопористого бетона будет наибольшей и определяется только расходом цемента и его активностью. Если прочность заполнителя меньше, то и прочность крупнопористого бетона будет ниже, причем в этом случае она будет зависеть от расхода цемента (площади контактов) и прочности заполнителя.

Поризованные бетоны приготавливаются непосредственно на строительной площадке методом поризации специальных растворов в автомиксерах непосредственно перед использованием. Поризация раствора производится в течении 15-20 минут. Далее поризованный бетон подается бетонными насосами к месту его применения. При необходимости возможна доставка готового раствора  в автомиксере до 70 км.

Применение поризованных бетонов.

Поризованные бетоны применяются:

- в качестве стяжек полов;

- в качестве легкого раствора для кладки стен из кирпича и блоков;

- для монолитных стен и перекрытий при возведении зданий;

- утепление и разуклонка кровель под нанесение наплавных покрытий;

- для подстилающих слоев под автодороги;

- при укреплении грунтов;

- для литья малых форм.

Приобретенные  свойства:

- низкая объемная масса;

- низкая теплопроводность и шумопроницаемость;

- пониженное водопоглощение;

- стойкость при пожаре;

- высокие санитарно-гигиенические свойства;

- высокая подвижность смеси, легкость транспортировки и укладки;

- высокая трещиностойкость;

- хорошая обрабатываемость.

Преимущество поризованных бетонов.

Поризованные бетоны имеют ряд преимуществ перед стандартными растворами (бетонами):

- цена ниже обычных растворов на 10-30%;

- трудозатраты по подготовке и укладке растворов занимают значительно меньше времени;

- появляется возможность применять растворы с выраженными характеристиками – легкие, теплые, трещиностойкие, гидрофобные, жаростойкие.

• Высокопрочный бетон прочностью 60...100 МПа получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня прочностью не ниже 100 МПа. Высокопрочный бетон приготовляют с низким В/Ц = 0,3...0,35  (смеси жесткие или малоподвижные) в бетоносмесителях принудительного действия. Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование и др Значительный эффект в производстве высокопрочных бетонов дают суперпластификаторы.

Высокопрочные бетоны бывают, как правило, и быстротвер-деющими, однако для достижения отпускной прочности изделий в короткие сроки применяют тепловую обработку по сокращенному режиму. Новые особо быстротвердеющие цементы позволяют получать изделия из бетона без тепловой обработки. Тяжелый бетон имеет высокую прочность на растяжение, износ и морозостойкость.

Для приготовления высокопрочного бетона используют все средства, как-то: принимают предельно низкое водоцементное отношение, суперпластификаторы, высокопрочный цемент, тщательное перемешивание и уплотнение бетонной смеси и строгий уход за бетоном.

• Мелкозернистый бетон отличается большим содержанием цементного камня, поэтому его усадка и ползучесть несколько выше. Применяют его при изготовлении тонкостенных, в том числе армоцементных конструкций, а также в тех случаях, когда отсутствует крупный заполнитель. Свойства мелкозернистого бетона характеризуются такими же факторами, как и обычного бетона. Однако отсутствие крупного заполнителя влечет за собой увеличение водопотребности бетонной смеси, а для получения равнопрочного бетона и равноподвижной смеси возрастает расход цемента на 20...40% Для сокращения расхода цемента необходимо применять высококачественные пески, пластифицирующие добавки, суперпластификаторы, производить хорошее уплотнение смеси. Мелкозернистый бетон обладает повышенной прочностью на изгиб, хорошей водонепроницаемостью и морозостойкостью.

Кислотоупорный бетон получают на кислотоупорном цементе и кислотоупорных заполнителях. Затворяют бетонную смесь растворимым стеклом в количестве, обеспечивающем необходимую подвижность бетонной смеси. Для изготовления кислотоупорного бетона, обладающего стойкостью при действии неорганических кислот (кроме плавиковой), применяют смесь растворимого стекла (силиката натрия) с 15% кремнефтористого натрия Na2SiF6, а также песок кварцевый, щебень из бештаунита, андезита или кварцита и пылевидную фракцию (мельче 0,15 мм), приготовляемую из кислотостойких материалов.

Твердение кислотоупорного бетона должно проходить в теплой воздушно-сухой среде.

Кислотоупорный бетон характеризуется прочным сцеплением со стальной арматурой, стойкостью по отношению к действию серной, соляной, азотной кислот и др. (за исключением плавиковой), пределом прочности при сжатии через 3 сут— 11...12 МПа, через 28 сут— 15 МПа.  При  действии  воды и слабых кислот кислотоупорный бетон постепенно разрушается; действию концентрированных кислот этот бетон сопротивляется хорошо, но пастворы щелочей легко разрушают его. Кислотоупорный бетон используют для различных конструкций и облицовки аппаратуры в химической промышленности, заменяя им дорогие материалы:   листовой   свинец,   кислотоупорную   керамику,   тесаный камень.

 Жаростойкий бетон способен сохранять в заданных пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. В зависимости от применяемого вяжущего жаростойкие бетоны бывают следующих видов: бетоны на портландцементе, шлакопортландцемента, на глиноземистом цементе и жидком стекле. Для повышения стойкости бетона при нагревании в его состав вводят тонкомолотые добавки из хромитовой руды, шамотного боя, магнезитового кирпича, андезита, гранулированного доменного шлака и др. Тонкость помола добавки для бетона на портландцементе должна быть такой, чтобы через сито № 009 проходило не менее 70%, а для бетона на жидком стекле — не менее 50%. В качестве мелкого и крупного заполнителя применяют хромит, шамот, бой глиняного кирпича, базальт, диабаз, андезит и др. При правильно выбранных вяжущих и заполнителях бетон может длительное время выдерживать, не разрушаясь, действие температуры до 1200°С.

Выбор материалов производят в зависимости от условий и температуры его эксплуатации.

Жаростойкие бетоны на портландцементе и глиноземистом цементе производят класса (марки) не менее В20 (250), а на жидком стекле — В 12,5 (150). Бетоны на жидком стекле не применяют в условиях частого воздействия воды, а на портландцементе — в условиях кислой агрессивной среды.

При приготовлении бетонных смесей на портландцементе или глиноземистом цементе соблюдается такая последовательность: в смеситель заливают заданное количество воды, при включенном перемешивании загружают другие компоненты и перемешивают 2...3 мин. При изготовлении газобетона, в котором заполнители отсутствуют, после перемешивания загружают водно-алюминиевую суспензию и  перемешивают дополнительно  1...2  мин.

Приготовление бетонных смесей на силикат-глыбе производят в шламбассейне, куда загружают дозированные по массе силикат-глыбу, тонкомолотую добавку, едкий натр и воду. Полученный шлам перекачивают в ванну, подогревают до 30...35°С и подают в смеситель, в который при включенном перемешивающем механизме вводят дозированные по массе заполнитель, водоалюминиевую суспензию и нефелиновый шлам. Смесь перемешивают 2...3 мин. Для формования изделий из ячеистого бетона применяют металлические формы. В форме смесь выдерживают 2...3 ч.

Твердение изделий на глиноземистом цементе происходит в течение 1 сут при температуре 18...20°С и влажности 90...100%, на портландцементе твердение изделий проходит при температу. ре 80...90°С и влажности 90...100%, а изделия на силикат-глыбе твердеют в автоклаве. При приготовлении жаростойких бетонов стремятся ограничить количество воды и жидкого стек-ла. Осадка конуса должна быть не более 2 см, а жесткость —. не менее 10 с.

Бетоны на портландцементе разных составов использу. ются при одностороннем нагреве с предельной температурой 1700°С, на глиноземистом цементе и на жидком стекле — д0 1400°С.

•          Декоративные бетоны получают при введении в бетонную смесь щелоче- и светостойких пигментов в количестве 8...10 % от массы цемента (охра, мумия, сурик и др.) или применении цветных цементов. В отдельных случаях используют заполнители, обладающие необходимым цветом, например туфы, красные кварциты, мрамор и другие окрашенные горные породы. Цветные бетоны используют для декоративных целей в строительстве зданий и сооружений, при устройстве пешеходных переходов, разделительных полос на дорожных покрытиях, парковых дорожек, а также изготовлении элементов городского благоустройства.

•          Бетон для дорожных и аэродромных покрытий. Условия работы дорожного бетона неблагоприятны. Он многократно подвергается увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаиванию, а также воздействию транспортных средств. Основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба. В связи с этим к дорожному бетону предъявляют повышенные требования к прочности на растяжение при изгибе, морозостойкости, износостойкости и воздухостойкости. Долговечность дорожного бетона достигается не только выбором качественных материалов, но и правильной технологией производства работ. Для дорожного бетона применяют портландцемент высоких марок с органическим содержанием СзА, высокопрочные качественные заполнители — щебень из гранита, известняка, кварцевый песок и др. Для увеличения подвижности бетонной смеси применяют пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, иногда и ускорители твердения.

Бетон для защиты от радиоактивного воздействия. В качестве заполнителей для такого бетона применяют материалы с высокой плотностью — барит, магнетит, лимонит, а также металлический скрап в виде чугунной дроби, обрезков арматурного полосового и профильного металла, металлической стружки и др. Плотность защитных особо тяжелых бетонов зависит от вида заполнителя и его плотности. Для использования атомной энергии в мирных целях в нашей стране потребовалась надежная защита обслуживающего персонала от радиоактивных воздействий ядерных реакторов, атомных электростанций, предприятий по выработке и переработке изотопов и др. Среди лучей ядерного распада наибольшую   опасность   для   живых   организмов   представляют и нейтронное излучение. Степень защиты от последних определяется толщиной ограждения и его плотности.

В качестве вяжущих для приготовления особо тяжелых защитных бетонов применяют портландцемента, шлакопортланд-иементы и глиноземистые цементы. В специальных бетонах наиболее эффективным вяжущим может быть такое вещество, которое в результате твердения присоединяет большое количество воды (с целью увеличения в бетоне водорода). Таким веществом является гидросульфоалюминат кальция, который образуется при взаимодействии трехкальциевого алюмината, содержащегося в портландцементе, с гипсом. Поэтому один из видов цемента специального назначения содержит повышенное количество трехкальциевого алюмината и гипса. Для предупреждения его возможного самопроизвольного разрушения к нему добавляют гидравлические добавки (трепел, диатомит и др.). Кроме портландцемента применяют также глиноземистые, расширяющиеся и безусадочные цементы. Но последние вяжущие имеют высокую стоимость.

Для улучшения защитных свойств гидратных бетонов (такое название эти бетоны получили за большое содержание в них воды) вводят добавки, повышающие содержание в бетоне водорода, карбида, бора, хлористого лития, сернокислого кадмия, и другие добавки, содержащие легкие элементы — водород, литий, кадмий и борсодержащие вещества.

Полимербетон (пластбетон, пластоцемент) — общее название бетонов, содержащих в своём составе термореактивное органическое связующее (обычно эпоксидную смолу) и большое количество дисперсного наполнителя (талька, аэросила, толчёного кварца, гранитной крошки и др.). Состав может называться пластоцементом если количество наполнителя более 50 %.

По сравнению с цементными бетонами, полимерные и полимерцементные бетоны обладают большей прочностью на растяжение, меньшей хрупкостью, лучшей деформируемостью. У них более высокие водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление истиранию, стойкость к действию агрессивных жидкостей и газов.

Известно,^[1] что наполнение смол дисперсными наполнителями более 5 % резко понижает их прочностные свойства (в зависимости от степени наполнения). Пластоцементы никогда не используются в качестве композитов для деталей, находящихся под нагрузкой. Также цена пластоцементов значительно выше обычных неорганических цементных смесей, что определяет их узкую специализацию.

Полимербетон ещё называют «искусственный камень» из-за его прочности и внешнего сходства. Применяется полимербетон для герметизации резервуаров, шпатлёвки, грунтовки, при изготовлении наливных полов, для выравнивания неровностей и дефектов в металлических изделиях, в производстве мебели и как строительный материал.

Основные изделия из полимербетона:

• Столешницы из "искусственного камня". В данном случае пластоцемент наполняют мраморной или гранитной крошкой, что придаёт ему декоративные свойства.

• Раковины для химических лабораторий. Пластоцементы обладают высокой химической стойкостью, что позволяет их использовать таким образом.

• Двухкомпонентные шпатлёвки и грунтовки.

• Наливные полы.

• Изделия для оборудования, декорирования надгробных памятников и других мемориалов

Бетонополимер

• Иногда этот материал неточно называют полимербетоном. В данной монографии термин «бетонполимер» означает бетон на портландцементе, содержащий мономер, который полимеризуется после твердения бетона. С другой стороны, полн-мербетон — это бетон, в котором цемент полностью или в основном заменен органическим полимером (таким, как эпоксидная или полиэфирная смола) или же это нормальный бетон, содержащий полимер  в виде добавки.

• Различают два способа изготовления: 1) готовый бетонный элемент пропитывается (обычно погружением) мономером, который затем полимеризуется нагреванием или обработкой гамма-лучами; 2) мономер смешивается с водой для затво-рения и после твердения бетонного элемента полимеризуется нагреванием.

• В течение нескольких лет в ряде стран ведутся работы по методам пропитки бетона полимером и изучению свойств готового продукта. Основные преимущества бетонполимера перед обычным бетоном на портландцементе: значительное увеличение (до четырех раз) прочности на сжатие и растяжение; значительное увеличение сопротивления химической агрессии и попеременному замораживанию и оттаиванию; значительное   уменьшение   абсорбции   и   проницаемости.

• Получение бетонполимера — процесс сложный и дорогой. До настоящего времени он применялся лишь в отдельных случаях и в небольшом объеме.