28. Основні принципи проектування складу бетону.

При проектуванні складу бетону встановлюють також технологічні параметри, від яких залежать властивості бетону (вік бетону, режим термічної обробки), вибирають вихідні матеріали і визначають їх витрату на 1 м³ суміші.

Вимоги до бетону визначаються проектною документацією. Го­ловним з них є проектний клас бетону, що встановлює необхідну міц­ність бетону при стиску у 28-добовому або іншому віці. Проектний клас бетону визначається в результаті розрахунку конструкції і техні-ко-економічного обґрунтування. Виходячи з особливостей конструкцій і способу їхнього вигото­влення, вибирається також рухливість або жорсткість бетонної суміші. При виборі вихідних матеріалів слід враховувати, по-перше, їх якісні особливості і, по-друге, вартість бе­тону при їхньому використанні.

Попередній розрахунок складу бетонної суміші полягає у послі­довному визначенні необхідних значень цементно-водного відношен­ня, витрати води, щебеню та піску.

Необхідне Ц/В або В/Ц може бути знайдене з формули: Rб = ARц (Ц/В – 0.5)

де Кб - проектна марка бетону в 28-добовому віці; К._ц - активність це­менту; А - коефіцієнт якості вихідних матеріалів.

Витрату води визначають по графічним або табличним довідко­вим даним в залежності від необхідної рухливості та особливостей матеріалів, що використовуються. Витрату цементу встановлюють за формулою Ц = В(Ц/В).

Втрати крупного заповнювача і піску визначаються за форму­лами:

Розрахунковий склад бетонної суміші уточнюють експеримен­тальне на пробних замісах, доводячи рухливість бетонної суміші до ^: ^обхідної при збереженні незмінним В/Ц.

29. Різновиди важкого бетону (дрібнозернисті, литі, надміцні, дорожні, гідротехнічні, жаростійкі, протирадіаційного захисту, декоративні), їх властивості, застосування.

'Дрібнозернисті бетони. Це бетони, що не містять крупного заповнювача, наприклад піщаний бетон. Дня них характерні висока однорідність, підвищена міцність при розтязі, морозостійкість і водонепроникність. Велика питома поверхня заповнювачів і їх міжзе-рнова пустотність викликають збільшення водопотреби бетонної су­міші. Витрата цементу в дрібнозернистих бетонах на 20-40% вище, ніж у звичайних. Властивості дрібнозернистих бетонів в більшій мірі, ніж звичайних, залежать від водоцементного відношення, зернового складу, крупності та інших особливостей піску. Для дрібнозернистих бетонів характерне підвищене повітрявтягування при вібруванні, тому важливо забезпечити хороше їх ущільнення. Дрібнозернисті бетони можна застосовувати у будівництві для тонкостінних конструкцій за відсутності кондиційних крупних заповнювачів.

Різновидністю дрібнозернистого бетону є армоцемент-бетон з максимальною крупністю заповнювача 2,5... З мм, армований стальними тканими сітками. Він має високу несучу здатність і вико­ристовується у тонкостінних конструкціях складної конфігурації, на­приклад для покриття, резервуарів, лотків та ін. Перевагами армоце­ментних конструкцій є знижена матеріалоємність, високі тріщинос-тійкість, водонепроникність, опір динамічним навантаженням.

Гідротехнічний бетон. Гідротехнічний бетон засто­совують для виготовлення конструкцій та зведення споруд, які постійно або періодично перебувають у воді.

Залежно від розташування гідротехнічного бетону в споруді по відношенню до рівня води він розділяється на підводний (перебуває у воді постійно), зон змінного рівня води, надводний. Бетон в підземних гідротехнічних спорудах розглядають як підводний. Гідротехнічні бе­тони поділяються також на масивні та немасивні. Масивні бетони ви­користовують переважно при будівництві гребель. Масивні конструкції потребують спеціальних заходів для регулюван­ня температурних напруг, що виникають при виділенні теплоти в бе­тоні.

Вимрги до гідротехнічних бетонів ставляться диференційовано з урахуванням зонального розподілу бетону в конструкціях.

Особливо жорстким є комплекс вимог, який ставиться до бетону для зони змінного рівня води та надводних зон зовнішніх частин ма­сивних споруд.

Для бетону сучасних гідротехнічних споруд основними показни­ками міцності є значення міцності на стиск та розтяг. Границя міцності бетону визначається у віці 28, 60 або 180 діб залежно від строків будівництва.

Для гідротехнічних бетонів найважливішими властивостями, що впливають на довговічність, є морозостійкість, водонепроникність, стійкість до хімічної корозії у водному середовищі.

Дорожний бетон. Дорожний бетон відрізняється від зви­чайного високою міцністю на розтяг та стиск, підвищеною деформа-тивністю, морозостійкістю. При цьому велике значення має опір роз­тягу при згині.

Залежно від призначення дорожний бетон поділяють на бетон для одно- та двошарових покрить, а також для основ вдосконалених покрить. Класи дорожнього бетону за границею міцності на стиск В5...В40, нормуються також показники границі міцності на розтяг при згині від 1,5 до 5,5 МПа.

Вимоги до дорожнього бетону зумовлені складними умовами йо­го служби в покриттях: діями статичних та динамічних транспортних навантажень, змінної вологості та температури тощо.

Вміст трьохкальцієвого алюмінату в цементі допускається не більше 10 °/о. Початок тужавлення цементу повинен наставати не ра­ніше ніж через 2 години після його замішування. Для одно- та дво­шарових покрить доріг та аеродромів рекомендується застосовувати цементи М500, а для основ вдосконалених капітальних покрить - ма­рок МЗОО і М400.

Час транспортування бетонної суміші до місця укладки не пови­нен перевищувати: при температурі повітря від +20 до +30°С - ЗО хви­лин при температурі повітря нижче + 20°С - 1 год. Бетонну суміш при температурі повітря вище +30°С транспортують та укладають відпові­дно із спеціальними технічними вказівками.

Для підвищення якості бетонної суміші та стійкості бетону про­ти сумісної агресивної дії розчинів хлористих солей та морозу до бе­тонної суміші під час приготування вводять поверхнево-активні до­бавки.

Литі бетони. До литих бетонів відносять бетони, одержані з сумішей, що укладаються без механічної обробки під дією власної ваги.

Литі бетонні суміші мають високу рухливість (ОК = 15...20 мм), здатність вільно текти та безперешкодно обтікати арматуру, проходкита закладні частини і повністю заповнювати складні конфігурації кон­струкції.

Одержання литих бетонів, що задовольняють вказаним властиво­стям, в умовах виробництва технологічно складніше ніж приготування звичайних бетонів нормальної консистенції. Литі бетони потребують підвищеної витрати цементу (порівняно з середньопластичними), зда­тні до водовідділення та розшарування. Тому для забезпечення зв'яз­ності литої бетонної суміші рекомендується вводити спеціальні водо-утримуючі добавки (бентонітові глини, кремнегель). Особливо ефек­тивним є введення до литих бетонних сумішей золи-виносу ТЕС.

Ефективним різновидом бетонів є литий бетон з помірним во-довмістом, що досягається при введенні сз'перпластифікаторів або пластифікаторів підвищеної ефективності, наприклад, модифікованих ЛСТ.

Високоміцні бетони, бетонополімери та фібробетони. До високоміцних належать бетони з границею міцності на стиск не менше 50 МПа, Обгрунтована можливість отри­мання бетонів з границею міцності на стиск у віці 28 діб до 100 МПа і більше. Міцність високоміцних бетонів, як правило, дорівнює або пе­ревищує активність вихідного цементу. Основними умовами отри­мання високоміцних бетонів є застосування високомарочних цементів, низьких водоцементних відношень, що знаходяться в інтервалі 0,25...0,40, використання жорстких бетонних сумішей або введення добавок-суперпластифікаторів.

До ефективних сучасних напрямків виробництва високоміцних бетонів поряд з використанням суперпластифікаторів відносяться за­стосування в'яжучих низької водопотреби (ВНВ), високодисперсних кремнеземистих наповнювачів.

Використання високоміцних бетонів дозволяє суттєво зменшити об'єм бетону і скоротити витрату арматурної сталі в залізобетонних конструкціях. Зменшення розмірів перерізу дає можливість виготовля­ти конструкції під різні навантаження в формах одного типорозміру, що веде до скорочення парку форм.

При одержанні бетонополімерних виробів бетонні ви­роби висушують, вакуумують та просочують малов'язкими рідкими мономерами (метилметакрилат, стирол тощо), які потім полімеризу-ють безпосередньо в бетоні за допомогою радіаційного або термока-талітичного способів. При цьому в декілька разів зростає міцність бетону, особливо на розтяг та згин, водонепроникність та моро­зостійкість, стійкість до агресивних середовищ, стійкість при сти­ранні, в дзсмтки разів зменшується повзучість бетону.

До перспективних видів бетону належать фібробетони -бетони армовані дисперсними волокнами (фібрами): стальними, база­льтовими, скляними, поліпропіленовими, азбестовими та ін. Щ бетони мають порівняно із звичайними підвищену міцність на розтяг, більш високу ударну та тріщиностійкість. Введення фібрової арматури в кількості 1,5...2% (за об'ємом) з відносною довжиною, що дорівнює 100 діаметрам, підвищує порівняно з неармованим міцність бетону на розтяг в 2...4 рази і на стиск в 1,2...1,6 разів, ударну стійкість, водо-, газо- та нафтонепроникність в 10...100 разів, зменшує стираємість в 2,5...4 рази.

Жаростійкі бетони. Для футерування топок, газоходів, димових труб при будівництві теплових електростанцій, в елементах захисних стін, перекрить АЕС та інших конструкцій, що нагріваються, застосовують жаростійкі бетони. Звичайний важкий цементний бетон, придатний для виготовлення будівельних конструкцій, що зазнають тривалий вплив температури лише до 200°С.

За граничне допустимою темературою використання жаростійкі бетони поділяються на класи: 300,600°С і т.д.

В жаростійких бетонах можуть використовуватися як гідравлічні (портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистий цемент), так і повітряні (каустичний магнезит, рідке скло) мінеральні в'яжучі. Це­ментний камінь набуває жаротривких властивостей завдяки введенню до нього різних тонкомелених мінеральних добавок, стійких до дії ви­соких температур та зв'язуючих вільний оксид кальцію. Такими до­бавками служать зола-унос, молота цегла, доменний, паливний шлаки таін.

В бетонах, що працюють при температурах до 700°С, можуть бути використані заповнювачі з базальту, андезиту, туфів та інших вилитих вулканічних порід, які не містять вільного кварцу. Най­більшого розповсюдження як заповнювач для жаростійких бетонів до 130С°С. має шамот - продукт випалювання вогнетривких глин.

Для одержання бетонів вищої вогнетривкості використовують магнезитові, хромітові, корундові та інші заповнювачі.

Декоративні бетони. До декоративних належать бето­ни, що мають архітектурну виразність та використовуються для оздоблювальних робіт, їх виготовляють з використанням як білих та ко­льорових, так і звичайних Цементів, а також заповнювачів, що дозво­ляють імітувати різні природні кам'яні матеріали та одержувачи вира­зну декоративну фактуру.

В кольорових бетонах забарвлення цементів досягають введен­ням лужностійких пігментів. Цементи світлих тонів отримують змі­шуванням звичайного портландцементу з розбілюючими мінераль­ними добавками (крейдою, меленим вапняком, мармуром та Ін.).

Бетони для захисту від радіоактивних випромінювань. Серед усіх радіоактивних випромінювань найбільшу проникноздатність мають у-випромінення та нейтрони. Здатність матеріалу поглинати випромінювання пропорційна його щі­льності. Для послаблення потоку нейтронів в матеріалі, навпаки, по­винні бути присутні елементи з малою атомною масою, як, наприклад, водень. Бетон є ефективним матеріалом для біологічного захисту яде­рних реакторів, оскільки в ньому вдало поєднуються при порівняно низькій вартості висока щільність та вміст певної кількості водню у хімічно зв'язаній воді. Для зменшення товщини захисних екранів атомних електростанцій та підприємств по виробництву ізотоігів по­ряд із звичайним використовують особливо важкі бетони з середньою густиною від 2500 до 2700 кг/м³ та гідратні бетони з високим вмістом хімічно зв'язаної води. З цією метою використовують важкі природні або штучні заповнювачі: магнезитові, гематитові або лімонітові заліз­ні руди, барит, механічний скрап, свинцевий дріб та ін. Для отримання гідратних бетонів ефективним є лімоніт, серпентиніт та інші матеріали, що мають поряд з високою щільністю значний вміст хімічно зв'язаної води. В гідратних бетонах можна використовувати також глиноземисті цементи, що зв'язують більшу кількість води, ніж портландцемент.