Материалы для тяжелого бетона

Тяжелый бетон, применяемый для изготовления фундаментов, колонн, балок, пролетных строений мостов и других несущих элементов и конструкций промышленных и жилых зданий и инженерных сооружений, должен приобретать определенную прочность в заданный срок твердения, а бетонная смесь должна быть удобной в укладке и экономичной. При использовании в не защищенных от внешней среды конструкциях бетон должен иметь повышенные плотность, морозостойкость и коррозиестойкость. В зависимости от назначения и условий эксплуатации бетона в сооружении предъявляются соответствующие требования к составляющим его материалам, которые предопределяют его состав и свойства, оказывают влияние на технологию производства изделий, их долговечность и экономичность.

Для приготовления тяжелых бетонов применяют портландцемент, пластифицированный портландцемент, портландцемент с гидравлическими добавками, шлакопортландцемент, быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) и др. Цемент выбирают с учетом требований, предъявляемых к бетону (прочности, морозостойкости, химической стойкости, водонепроницаемости и др.), а также технологии изготовления изделий, их назначения и условий эксплуатации.

16. Свойства бетонной смеси.

Бетон должен приобрести проектную прочность к определенному сроку и обладать другими качествами, соответствующими назначению изготовляемой конструкции (водостойкостью, морозостойкостью, плотностью и т. д.). Кроме того, требуется определенная степень подвижности бетонной смеси, которая соответствовала бы принятым способам укладки ее. Бетонная сместь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из новообразований, образовавшихся при взаимодействии вяжущего с водой, непрореагированных частиц клинкера, заполнителя, воды, вводимых специальных добавок и вовлеченного воздуха. Ввиду наличия сил взаимодействия между дисперсными частицами твердой фазы и воды эта система приобретает связанность и может рассматриваться как единое физическое тело с определенными реологическими, физическими и механическими свойствами.

Определяющее влияние на эти свойства будут оказывать количество и качество цементного теста, которое, являясь дисперсной системой, имеет высокоразвитую поверхность раздела твердой и жидкой фаз, что способствует развитию сил молекулярного сцепления и повышению связанности системы.

В процессе гидратации цемента количество гелеобразных новообразований растет, увеличивается дисперсность твердой фазы, повышается клеящаяся способность цементного теста и его связующая роль в бетонной смеси.

17. Основные свойства бетона.

Бетон состоит из цементного теста, мелкого и крупного заполнителя, каждый из которых влияет на вязкопластичные свойства бетона. Например, если увеличить содержание заполнителей, смесь становится более жесткой; если цементного теста — более пластичной и текучей. Существенно влияет на свойства бетонной смеси и вязкость цементного теста. Чем больше в цементном тесте воды, тем пластичнее получается тесто и соответственно пластичнее бетонная смесь. Одно из основных свойств бетонной смеси — тиксотропия — спо­собность разжижаться при периодически повторяющихся механических воздействиях (напри­мер, вибрации) и вновь загу­стевать при прекращении этого воздействия. Механизм тиксотропного разжижения заключается в том, что при вибрировании силы внутрен­него трения и сцепления между частицами уменьша­ются и бетонная смесь стано­вится текучей. Это свойство широко используют при ук­ладке и уплотнении бетон­ной смеси. Удобоукладываемость - обобщенная техническая характеристика вязкопластичных свойств бетонной смеси. Под удобоукладываемостью понимают способность бетонной смеси под действием определенных приемов и механизмов легко укладываться в форму и уплотняться, не расслаиваясь. Удобоукладываемость смесей в зависимости от их кон­систенции оценивают по подвижности или жесткости. Подвижность служит характеристикой удобоукладываемости пла­стичных смесей, способных деформироваться под действием собствен­ного веса. Подвижность характеризуется осадкой стандартного конуса, отформованного из испытуемой бетонной смеси. Для этого металли­ческую форму-конус, установленную на горизонтальной поверхности, заполняют бетонной смесью в три слоя, уплотняя каждый слой шты­кованием. Избыток смеси срезают, форму-конус снимают и измеряют осадку конуса из бетонной смеси — ОК, значение которой (в сантиметрах) служит показателем подвижности. Жесткость — характеристика удобоукладываемости бетонных сме­сей, у которых не наблюдается осадки конуса (ОК = 0). Ее определяют по времени вибрации (в секундах), необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из бетонной смеси с помощью специального прибора – вискозиметра.

18. Легкие бетоны на пористых заполнителях. Материалы. Свойства. Область применения.

Легкие бетоны имеют объемную массу менее 1800 кг/м³. Их изготовляют на основе быстротвердеющего и обычного портландцементов, а также шлакопортландцемента. Применяют в основном неорганические пористые заполнители.

Для теплоизоляционных и некоторых видов конструктивно-теплоизоляционных бетонов используют и органические заполнители из древесины (арболит), отходов сельскохозяйственных культур, а также из вспученных пластмасс (стиропорбетон).

Неорганические пористые заполнители отличаются большим разнообразием, и в любом экономическом районе страны можно изготовлять наиболее выгодный по технико-экономическим показателям вид заполнителя.

Природные пористые заполнители получают путем дробления и фракционирования пористых горных пород (пемзы, вулканического и известкового туфов и т. п.). Это самые дешевые заполнители, получаемые без участия термической обработки. Шлаковая пемза тоже недорога, получают ее путем вспучивания доменных шлаков.

Искусственные пористые заполнители изготовляют путем обжига вспучивающихся горных пород (керамзит, вспученный перлит, вермикулит). Для аглопорита используют разнообразное минеральное сырье (глинистые и лёссовые породы, золы, топливные шлаки и др.), которое обжигают с добавкой 8-10% измельченного каменного угля в агломерационных установках.

Легкие бетоны из всех видов бетонов отличаются своей универсальностью. Применяя различные виды пористых заполнителей и используя технологические приемы, получают бетоны различного назначения: теплоизоляционные - объемной массой 500 кг/м³ и менее; конструктивно-теплоизоляционные, предназначенные для ограждающих конструкций - стен и покрытий зданий, имеющие объемную массу до 1400 кг/м³, марки по прочности при сжатии 35-100; конструктивные объемной массой от 1400 до 1800 кг/м³, с марками по прочности 150-500 и высокой морозостойкостью (Мрз 100-300).

Качество легкого бетона определяется показателями двух самых важных его свойств: проектной маркой по прочности на сжатие и величиной объемной массы. Например, марка легкого бетона 75/1000 обозначает марку по прочности 75 при объемной массе 1000 кг/м³.

Объемная масса легкого бетона слитного (плотного) строения зависит, главным образом, от объемной массы пористого заполнителя. Наивыгоднейшее сочетание показателей объемной массы, теплопроводности и расхода цемента достигается при наибольшем насыщении бетона пористым заполнителем. При этом снижается расход цемента и уменьшается содержание цементного камня, яв­ляющегося самой тяжелой составной частью легкого бетона.

Установлены следующие марки конструктивно-теплоизоляционных бетонов по объемной массе в стандартном состоянии (после высушивания при 105°С до постоянной массы): 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400. Объемная масса характеризует пористость бетона. Ее увеличение означает снижение пористости бетона, при этом возрастает прочность, но вместе с этим увеличивается тепло­проводность.

В качестве вяжущего для легких бетонов применяют все виды цементов и другие вяжущие не ниже М 300. Желательно использовать высокоактивные вяжущие, расход которых на 1 м³бетона будет меньше, чем малоактивных вяжущих. Цементный камень в легких бетонах является самой тяжелой частью их, и сокращение расхода цемента введет к снижению объемной массы бетона.

Исходя из необходимости получения бетонной смеси требуемого качества минимальные расходы вяжущего на 1 м³ легких бетонов должны быть не меньше величин, приведенных в табл. 7.

В случае применения высокоактивных цементов, когда требуемая прочность бетона может быть достигнута при малых расходах вяжущего для увеличения количества цементного теста в бетонную смесь необходимо вводить тонкомолотые добавки. В бетоны низких марок с малым расходом вяжущего (а иногда и с недостаточным расходом мелких фракций заполнителя), характеризующихся низкой удобоукладываемостью, желательно вводить гидрофобизирующие поверхностно-активные добавки (мылонафт и др.).

Такое определение дает словарь Брокгауза и Ефрона - "Бетоном называют смесь цементированных составов (известь, цемент) с каменистыми веществами, приобретает через известное время твердость камня. Бетон используется для фундаментов, полов, труб, подводных работ (гидравлический бетон), искусственных камней, стен по системе Монье и пр. Для приготовления лучшего сорта бетона цемент (лучше всего портландцемент) смешивают с соответствующим количеством песка, гравия, мелкого камня и смачивают водой. К цементу часто добавляют извести. Отношение между составными частями в бетоне очень разнообразно; выбор определяется требуемым качеством бетона (крепостью, скоростью затвердения и пр.), также экономическими соображениями. Перемешивание материалов для бетона в мелком производстве делается вручную лопатами, в крупном - особыми машинами, бетоньерками. Самое простое приспособление - бочка или ящик, вращающиеся на оси."

19. Ячеистые бетоны. Свойства.