4. ЦЕМЕНТНЫЕ БЕТОНЫ

4.1. Общие сведения

4.1.1. Цементный бетон представляет собой искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально рассчитанной бетонной смеси, состоящей из цемента, воды, щебня (гравия), песка и специальных добавок.

Тяжелый цементный бетон является основным конструкционным материалом. Технические требования к тяжелым и мелкозернистым цементным бетонам (далее – бетонам), применяемым во всех отраслях строительства, правилам их приемки, методам испытаний, а также технические требования к заполнителям, цементам, воде и добавкам изложены в ГОСТ 26633-2012.

4.1.2. Прочность бетона характеризуют классами. Класс бетона по прочности В – это гарантированная прочность бетона с учетом его неоднородности, принимаемая с обеспеченностью 0,95. Обеспеченность 0,95 означает, что установленная классом прочность будет достигаться в 95 % случаях из 100 % и только в 5 % случаях можно ож и- дать ее невыполнение. Однородность бетона оценивают коэффициентом вариации.

По ГОСТ 26633-2012 тяжелый бетон подразделяется на следующие классы прочности:

–классы прочности на сжатие (МПа): В3,5; В5; В7,5; В10;

В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В70; В80; В90; В100;

–классы прочности на осевое растяжение (МПа): Вt0,8; Вt1,2;

Вt1,6; Вt2,0; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2; Вt3,6; Вt4,0;

– классы прочности на растяжение при изгибе (МПа): Вtb0,4;

Вtb0,8; Вtb1,2; Вtb1,6; Вtb2,0; Вtb2,4; Вtb2,8; Вtb3,2; Вtb3,6; Вtb4,0; Вtb4,4; Вtb4,8; Вtb5,2; Вtb5,6; Вtb6,0; Вtb6,4; Вtb6,8; Вtb7,2; Вtb8,0.

4.1.3. Контроль и оценку прочности бетона проводят по ГОСТ 18105-2010 статистическими методами с учетом характеристик однородности бетона по прочности в течение анализируемого периода. За анализируемый период определяют: фактическую прочность бетона Rm и текущий коэффициент вариации прочности бетона Vm в каждой партии; рассчитывают средний коэффициент вариации прочности бе-

тона Vm ; определяют требуемую прочность бетона RТ для следующего контролируемого периода.

28

Требуемую прочность бетона каждого вида рассчитывают по формуле

где RТ – требуемая прочность бетона, МПа; КТ – коэффициент требуемой прочности, принимаемый для тяжелых бетонов (кроме ячеистого и массивного гидротехнического) по табл. П.8.3 в зависимости от

среднего коэффициента вариации Vm за анализируемый период; Внорм

= В – нормируемая прочность бетона, МПа.

При изготовлении отдельных конструкций или в начальный период производства, когда недостаточно данных для определения характеристик однородности бетона по прочности, требуемую прочность рассчитывают по формуле (4.1). Коэффициент требуемой прочности КТ для всех видов бетонов (кроме плотного силикатного и ячеистого) принимают равным 1,28.

4.1.4.Тяжелый бетон по средней плотности делится на марки D2000 – D2500, мелкозернистый бетон – на марки D1800 – D2300.

По морозостойкости бетоны подразделяются на марки: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800, F1000; по водонепро-

ницаемости – на марки: W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18, W20; по истираемости – на марки: G1, G2, G3 (при испытании на круге истирания).

4.1.5.В качестве вяжущих материалов для бетонов следует применять цементы по ГОСТ 10178-85, ГОСТ 31108-2003, ГОСТ 2226694, ГОСТ Р 55224-2012. Вид и класс (марку) цемента следует выбирать в соответствии с назначением конструкций и изделий, условиями их эксплуатации, требуемых классов бетона по прочности, марок по морозостойкости, водонепроницаемости, истираемости, декоративных свойств. Рациональные марки цементов для бетонов различных классов выбирают по табл. П.8.4.

4.1.6.В качестве крупных заполнителей для бетонов применяют щебень и гравий из плотных горных пород по ГОСТ 8267-93, а также щебень из шлаков черной, цветной металлургии и шлаков ТЭЦ.

Крупные заполнители должны иметь среднюю плотность зерен от

2000 до 3000 кг/м3.

Крупный заполнитель следует применять в виде раздельно дозируемых фракций при приготовлении бетонной смеси.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и метаморфических пород, щебне из гравия и в гравии не

29

должно превышать 1 % мас., в щебне из осадочных пород – 3 % мас. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в крупном заполнителе не должно превышать 35 % мас.

4.1.7.В качестве мелких заполнителей для бетонов применяют

природный песок или песок из отсевов дробления горных пород с истинной плотностью от 2000 до 2800 кг/м3, а также их смеси, соответствующие требованиям ГОСТ 8736-93. Допускается применять песок из шлаков черной и цветной металлургии, золошлаковые смеси и зо- лы-уноса.

4.1.8.Химические добавки, применяемые в бетоне, должны соответствовать требованиям ГОСТ 24211-2008. Общее количество химических добавок должно быть не более 5 % от массы цемента. Добавки (кроме воздухововлекающих), используемые в количестве менее 0,2 % мас. цемента, вводят в бетонную смесь с водой затворения. Вода для затворения бетонной смеси и приготовления растворов химических добавок должна соответствовать требованиям ГОСТ 237322011.

4.1.9.Требования к качеству бетонной смеси нормируются ГОСТ 7473-2010. Основной показатель качества – удобоукладывае-

мость. В зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют на группы: жесткие (Ж), подвижные (П) и растекающиеся (Р). Группы подразделяются на марки по удобоукладываемости (табл. П.8.2).

Жесткость бетонной смеси Ж характеризуется временем (в секундах) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси. Подвижность бетонной смеси определяют по осадке стандартного конуса ОК (в сантиметрах), отформованного из бетонной смеси. Растекаемость бетонной смеси Р (в сантиметрах) оценивают по нижнему диаметру лепешки конуса, который образовался в результате расплыва бетонной смеси при определении подвижности по осадке стандартного конуса.

4.1.10. Свойства бетона зависят от качества компонентов, состава и технологии производства. Состав бетона – оптимальное соотношение между компонентами, обеспечивающее требуемые свойства бетонной смеси и бетона при минимальном расходе цемента, обусловливает характер структуры бетона. Состав бетона выражается в виде расходов компонентов на 1 м3 бетона или в виде отношения масс составляющих к единице массы цемента.

30

Исходные данные для расчета – класс прочности бетона на сжатие В, коэффициент вариации прочности Vm , а также соответствую-

щая ему требуемая прочность RТ; подвижность (ОК) или жесткость (Ж) бетонной смеси.

Состав тяжелого бетона рассчитывают по методу абсолютных объемов (разработан проф. Б.Г Скрамтаевым), который сводится к решению четырех уравнений с четырьмя неизвестными – расхода воды В (л), цемента Ц, (кг), щебня Щ (кг) и песка П (кг). Сумму абсолютных объемов всех составляющих принимают равной 1000 л готового уплотненного бетона, пренебрегая появлением небольшого объема вовлеченного воздуха.

Удобоукладываемость бетонной смеси назначают с учетом вида конструкции (табл. П.8.5). При подборе состава бетона пользуются справочными таблицами (табл. П.8.6, П.8.7, П.8.8).

Физические свойства бетона – пористость, водопоглощение, морозостойкость, водонепроницаемость – определяют долговечность бетона. Пористость зависит от водоцементного отношения, степени уплотнения бетонной смеси и условий твердения. Пористость находится в пределах 7 – 15 % об.

Механические свойства бетона выражают показателями пределов прочности на сжатие, на растяжение при изгибе, на осевое растяжение, на растяжение при раскалывании (ГОСТ 10180-2012).

Предел прочности при сжатии определяют при испытании стандартных образцов размером 15х15х15 см в возрасте 28 суток после твердения в нормальных условиях (при температуре (20 ±2) °С и относительной влажности воздуха (95 ± 5) %. При определении прочности бетона на кубах с другими размерами вводят масштабные коэффициенты (табл. П.8.10), на которые умножают полученную в опытах прочность бетона.

4.2. Дополнительные требования к дорожным бетонам

4.2.1. Дорожный бетон предназначен для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Покрытие работает на изгиб как плита на упругом основании, поэтому основной прочностной характеристикой бетона является класс прочности на растяжение при изгибе. Классы бетона по прочности принимают по табл. П.8.9.

По морозостойкости бетон для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных разделяют на такие марки: F100 – для районов

31

со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца от 0 до –5 °С; F150 – для районов со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца от –5 до –15 °С; F200 – для районов со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца ниже –15 °С.

4.2.2.Марка щебня по дробимости для бетона однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий должна быть не ниже 1200 при использовании изверженных и метаморфических горных пород и 800 при использовании осадочных.

Содержание зерен пластинчатой (лещадной) формы допускается не более 25 % мас. Марка по морозостойкости варьируется от F15 до F150 в зависимости от конструктивного слоя и климатических условий района строительства.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из ос а- дочных пород не должно превышать: для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий – 2 % мас.; для нижнего слоя двухслойных покрытий и оснований – 3 % мас.

Зерновой состав песка в бетоне для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов должен соответствовать требовани-

ям ГОСТ 26633-2012.

4.2.3.Для бетонов дорожных и аэродромных покрытий и оснований применяют цементы, изготовленные на основе клинкера нормированного состава с содержанием трехкальциевого алюмината

(С3A) не более 7 % мас., удовлетворяющие требованиям ГОСТ Р

55224-2012 (табл. П.7.4).

Удельная поверхность цементов должна быть не менее 270 и не более 350 м2/кг при измерении методом воздухопроницаемости. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 2 ч от начала затворения.

4.2.4.Для улучшения технологических свойств бетонных смесей, повышения морозостойкости и экономичности бетона в бетонные смеси рекомендуется вводить химические добавки: суперпластифицирующие (С-3, 10-03, 40-03 и др.) – в количестве 0,3 – 0,7 %; пластифицирующие (ЛСТ, ЛСТМ) от 0,1 до 0,25 %; воздухововлекающие (СНВ, СДО и др.) от 0,003 до 0,05 % от массы цемента. В бетоне покрытий следует одновременно применять добавку пластификатора (суперпластификатора) и воздухововлекающую или газообразующую добавку.

32