Дорожный бетон и бетонные покрытия полов промышленных зданий.

Дорожный бетон предназначен для оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Покрытие работает на изгиб как плита на упругом основании, поэтому основной прочностной характеристикой бетона является проектная марка на растяжение при изгибе.

Крупный заполнитель (щебень, гравий, щебень из шлака) обязательно проверяют на износостойкость в полочном барабане; она нормируется в соответствии с назначением бетона.

Бетон дорожных покрытий подвергается совместному действию воды и мороза при одновременном влиянии солей, использующихся для предотвращения обледенения и облегчения очистки дорог ото льда. Поэтому бетон однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий должен иметь необходимую морозостойкость: в суровом климате – не ниже Мрз200; в умеренном – Мрз150; в мягком – Мрз100.

Чтобы получить морозостойкий бетон, применяют портландцемент М500 с содержанием трехкальциевого алюмината не более 10%, гидрофобный и пластифицированный портландцементы, а В/Ц бетона ограничивают пределом 0,5-0,55. Бетон оснований дорожных покрытий изготовляют на портландцементе М300 и М400 и шлакопортландцементе. Начало схватывания цемента должно быть не ранее 2 часов, поскольку дорожный бетон нередко приходится перевозить на большие расстояния.

Бетонные покрытия полов промышленных зданий могут быть монолитными и сборными. Бетон для пола должен хорошо сопротивляться действию истирания. При прочности бетона выше величины, называемой «порогом выкрашивания» и равной 30-40 МПа, зерна заполнителя почти не выкрашиваются и основным фактором, влияющим на истираемость, в этом случае является твердость заполнителя. Используют твердые заполнители из гранитов, диоритов и других изверженных горных пород, а также из металлургических шлаков.

Для повышения плотности и износостойкости верхнего слоя покрытия втрамбовывают в свежеуложенный бетон порошок, приготовленный из твердых материалов – корунда, карборунда и т.п. Износостойкость бетонного пола сильно возрастает при покрытии его, например, эпоксидными полимерами, которые защищают бетон одновременно и от химической коррозии.

Бетон для защиты от радиоактивных излучений.

Бетон предназначается для конструкций биологической защиты атомных электростанций, предприятий по производству и переработке изотопов и т.п.

Защитная конструкция энергетических ядерных реакторов может иметь различную форму, но чаще применяется цилиндрическая.

Защитные свойства бетонов определяются в основном плотностью (объемной массой бетона) и содержанием связанной воды, являющейся замедлителем нейтронов. Для биологической защиты наряду с тяжелым бетоном применяют особо тяжелые бетоны с объемной массой 2500 – 6000кг/м³. Гидратные бетоны содержат повышенное количество связанной воды (более 3% по массе). В борсодержащих бетонах бор входит в состав вяжущего, заполнителей или специальных добавок.

Материалы, применяемые для сооружения бетонной защиты, должны обеспечить возможно большую объемную массу бетона и определенное содержание водорода – обычно в виде воды, связанной с вяжущим.

Цементы: применяют портландцемент или шлакопортландцемент, который выделяет при гидратации немного тепла и поэтому хорошо зарекомендовал себя в массивных защитных конструкциях.

В качестве заполнителей используют тяжелые природные или искусственные материалы. Для особо тяжелого бетона применяют в качестве заполнителя близкие по своим свойствам железные руды – магнетит и гематит с содержанием железа не менее 60%. Бурый железняк (лимонит) позволяет значительно повысить содержание связанной воды в гидратном бетоне. Баритовые руды (или барит), содержащие около 80% сульфата бария, применяют в качестве мелкого и крупного заполнителя.

Металлический крупный заполнитель получают из отходов металлообрабатывающих заводов, мелким заполнителем служит кварцевый или лимонитовый песок, а также чугунная дробь. Свинцовая дробь дорогая и ее применяют при малой толщине защиты для заделки отверстий в конструкциях, когда требуется бетон с повышенными защитными свойствами. Объемная масса бетона на металлическом заполнителе достигает 6000кг/м ³.

Бетон должен иметь заданную марку по прочности и относительно низкий модуль упругости, что позволяет снизить величину растягивающих напряжений во внешней зоне защиты, вызываемых односторонним нагревом. Кроме того, бетон, расположенный у активного корпуса реактора, должен обладать достаточной стойкостью к воздействию излучений, быть огнестойким и жаростойким даже при температурах, возможных при аварийном режиме реактора. Для массивных конструкций желательна меньшая теплота гидратации цемента и минимальная усадка бетона (для предотвращения температурных и усадочных трещин), а также небольшая величина коэффициента температурного расширения.

Механические свойства особо тяжелых магнетитового, гематитового, лимонитового и баритового бетонов близки. Особо тяжелый бетон имеет марки по прочности М100, М200 и М300, при этом марки на осевое растяжение составляют Р10, Р20.

В качестве дополнительной характеристики бетона, которую учитывают в расчете толщины защиты, подбирают количество связанной воды (В₁), исходя из того, что она связывается цементом или входит в состав заполнителя (лимонита, серпентина). Требуемое количество связанной воды вычисляют по формуле:

В1 Нγ_σ / 11,1

Где Н – необходимое содержание водорода в бетоне, % по массе; γ_σ - объемная масса бетона, т/м³; 11,1 – содержание водорода в воде, %.

Защитные свойства бетона характеризуются толщиной слоя половинного ослабления (b_1/2), вычисляемой по формуле:

b_1/2 = 0,693λ

Где λ – длина релаксации, см, численно равная толщине слоя данного материала, ослабляющего поток излучения в е раз (т.е. в 2,718 раза).