книги / Строительные материалы

бблее раз превышающей толщину, и игловатая с дли­ ной, в три и более раз превышающей толщину и ши­ рину. Игловатых и пластинчатых зерен в составе гра­ вия для бетона должно быть не более 15% (по массе).

В зависимости от величины зерен, мм, различают гравий:

Крупность гравия определяют, просеивая его через стандартный набор сит с круглыми отверстиями разме­ ром 70, 40, 20, 10 и 5 (или 3) мм. Среднюю пробу высу­ шенного гравия (масса пробы 10 кг) для просеивания берут из разных мест штабеля.

При изготовлении бетона большое значениё имеет максимально допускаемая крупность гравия, определяе­ мая размером отверстия сита, на котором полный оста­ ток не превышает 5 % общей навески. Максимальная крупность гравия зависит от размера бетонируемых кон­ струкций: для удобной укладки бетонной смеси нельзя применять гравий крупнее Vi части минимального раз­ мера сечения конструкции и больше минимального рас­ стояния между стержнями арматуры в железобетонной конструкции. Например, для балки шириной 200 мм можно использовать гравий с наибольшей величиной зе­ рен (200:4 = 50 мм). Только для бетонирования плит, полов и покрытий, в которых бетонная смесь укладыва­ ется легче благодаря их большой площади, применяют гравий с максимальной крупностью зерен, составляющей до !/2 толщины плиты. При изготовлении бетонной смеси в крупных бетоносмесителях вместимостью больше 2000 л для бетонирования массивных сооружений с ред­ кой арматурой можно использовать гравий, наибольшая крупность которого достигает 120—-150 мм.

Желателен в основном крупный гравий, но с доста­ точным содержанием средних и мелких зерен. Подвиж­ ность бетонной смеси одинакового состава и с одинако­ вым количеством воды при крупном гравии больше, чем При мелком, вследствие меньшей поверхности зерен.

Результаты просеивания гравия обычно наносят на график,' откладывая по горизонтали размеры отверстий сит: наибольший для данного гравия (Днаиб), половин­ ный и наименьший (5 или 3 мм); по вертикали отклады­ вают полные остатки на ситах в процентах. Данные зер­ нового состава гравия должны располагаться по возмож­ ности в пределах заштрихованной части (рис. 6.3). Пустотность в гравии не должна превышать 45 %.

Влажность гравия (за вычетом воды, поглощенной зернами) должна учитываться при определении количе­ ства воды, добавляемой в бетонную смесь. На изменение объема гравия влажность в отличие от песка почти не влияет.

Прочность зерен гравия должна обеспечивать полу­ чение прочности бетона выше заданной на 20—50 %. Так как определять прочность зерен гравия трудно (ку­ бики из них выточить нелегко), то ее определяют косвен­ ным путем. Для этого приготовляют кубики из бетона с испытываемым гравием на цементе известной активно­ сти при водоцементном отношении, рассчитанном для бетона, прочность которого на 20—50 % превышает за­ данную. При испытании эти кубики должны показать прочность не ниже вычисленной по расчетным формулам для бетона с гравием.

Количество зерен слабых пород в гравии допускается для бетона марки М 100 и выше не более 10 %, зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы — не бо­ лее 15 % (по массе).

Гравий считается морозостойким, если в насыщенном водой состоянии он выдерживает без разрушения много­ кратное попеременное замораживание при —15 °С и от­ таивание, причем суммарная потеря в массе зерен будет не более 10 %, а при морозостойкости выше 50 циклов — потеря в массе не более 5 %. Морозостойкость требуется от гравия только в том случае, если он предназначается для бетонных сооружений, подвергающихся заморажи­ ванию и оттаиванию. В суровых климатических условиях требуется, чтобы гравий выдерживал не менее 100—2Q0 циклов замораживания и оттаивания; в умеренных — 50 циклов; в мягких— 15—25 циклов.

Допускается и ускоренное испытание гравия на моро­ зостойкость (Мрз) путем его переменного насыщения в растворе сернокислого натрия и высушивания. Требуемое число циклов в этом случае 5—10—15 соответствует Мрз

25—50—200 циклов обычного испытания замораживани­ ем и оттаиванием. Если потеря в массе зерен гравия со­ ставит при этом соответственно не более 10—5—3 %, то материал признается пригодным. Если получены неудов­ летворительные результаты, необходимо испытать моро­ зостойкость гравия обычным способом.

В гравии допускается не более 1 % (по массе) гли­ нистых, илистых и пылевидных примесей, количество ко­ торых определяют отмучиванием. Содержание органиче­ ских примесей в гравии устанавливают, как и в песке, колориметрическим методом. Если в гравии количество примесей больше допустимого, то его промывают водой, организуя обычно промывку в карьере. Кроме того, на карьере гравий сортируют, т. е. разделяют на фракции по крупности путем просеивания через сита или хотя бы отделяют песок и излишне крупные зерна, т. е. получа­ ют рядовой гравий,

Для сортировки гравия на фракции иногда вместе с промывкой применяют цилиндрические вращающиеся грохоты с ситами, у которых отверстия увеличиваются по пути движения материала. Более производительны современные вибрационные грохоты, которые состоят из плоских прямоугольных рам с натянутыми на них про­ волочными ситами. Рамы расположены параллельно одна над другой. Сита приводятся в колебательное дви­ жение, вызываемое вращением неуравновешенного груза ца валу грохота.

Гравий складывают в конусы или штабеля на доща­ том настиле или бетонной площадке, чтобы материал не загрязнялся землей и чтобы его удобно было брать скре­ пером.

Приемку гравия, как и песка, производят по объему; скидку на влажность не делают. Иногда в природе встре­ чаются готовые смеси песка и гравия. В этих случаях необходимо проверить постоянство состава и соответст­ вие песчаной и граЬийной частей существующим стан­ дартам. Если состав смеси пригоден для бетона и сохра­ няется неизменным, то смесь можно не рассеивать, но чаще всего смеси пО составу непостоянны и их приходит­ ся разделять на песюк и 2—3 фракции гравия.

Щебень из природного камня. Щебнем называется

ную .форму. Куски, близкие по форме к кубу или тетра­ эдру, лучше всего для применения, куски плоской фор­ мы значительно хуже, так как они легко ломаются. Форма щебня зависит от структуры каменной породы и от типа камнедробильной машины (при слоистых породах и простых щековых дробилках получается пластинчатый щебень). Щебень дробят из гранита, диабаза и других изверженных пород, а также из плотных осадочных по­ род— известняка, доломита и измененных пород—квар­ цита.

К крупности, зерновому составу, прочности и морозо­ стойкости щебня предъявляют те же требования, что и к гравию. Щебень чище гравия, обычно он не содержит органических примесей. Предельное содержание глинис­ тых и пылевидных примесей допускается: для бетонов марки М 300 и выше 1 % в щебне из изверженных пород и 2 % в щебне из карбонатных пород; для бетонов более низких марок соответственно 2 и 3 % (по массе).

Для обычного бетона можно применять щебень толь­ ко из каменных пород, прочность которых выше задан­ ной марки бетона, а именно: необходимая прочность ис­ ходной каменной породы (в насыщенном водой состоя­ нии) # щ>2/?б для бетона марки М 300 и выше и /?щ> >1,5 Лб для бетонов более низких марок. Для бетона в конструкциях, подвергающихся насыщению водой и за­ мерзанию, желательно применять щебень с водопоглощением не более 3 % (по массе), а без замерзания — не более 5 %.

Камень дробят в щебень в камнедробилках трех ти­ пов: щековых, конусных и валковых. В щековых дробил­ ках камень попадает в пространство между двумя сталь­ ными плитами-щеками, из которых одна укреплена не­ подвижно, а другая качается и раздавливает камень. Щеки изготовляются из твердой стали в виде рифленых плит. Размер щебня, получаемого из дробилки, зависит от ширины выпускного отверстия. Однако из крупной дробилки нельзя сразу получить мелкий щебень. Поэтому дробление крупного камня производится последователь­ но в двух-трех дробилках, позволяющих получить ще­ бень постепенно уменьшающихся размеров.

Гравий имеет перед щебнем то преимущество, что встречается в природе в раздробленном состоянии и дро­ бить приходится только крупные его куски. Другое пре­

имущество гравия -г- несколько большая: подвижность бе­ тонной смеси из-за меньшего, чем при щебне, трения между цементным раствором и гладкой поверхностью зе­ рен. Гравий обычно имеет меньший объем пустот из-за окатанности зерен и меньшего трения при укладке, бла­ годаря чему получается больший выход бетона.

К недостаткам гравия относятся более слабое сцеп­ ление. его с цементным раствором при затвердевании, снижающее прочность бетона, а также загрязненность глинистыми и другими примесями, вследствие чего час­ то требуется промывка гравия.

При выборе между гравием и щебнем исходят из их стоимости и других экономических показателей. Для вы­ сокопрочных бетонов лучше применять щебень.

Щебень из искусственного камня. Для бетона невысо­ ких марок можно применять щебень из промышленных отходов: шлаков, кирпичного боя, дробленого бетона. В районах, расположенных близ металлургических заво­ дов, для изготовления обычного бетона можно дробить щебень из кускового тяжелого отвального или специаль­ но отлитого доменного гшлака. Из старых отвалов дроб­ леный шлак можно брать только после того, как он про­ лежал не менее 3 мес на открытом воздухе и не обнару­ жил признаков распада.

По структуре шлак должен быть кристаллическим, по химическому составу — кислым*1, так как именно в этом случае он не распадается при медленном охлаждении. Наоборот, основные шлаки при медленном охлаждении могут распадаться вследствие перехода содержащегося в них двухкальциевого силиката из одной формы в дру­ гую с увеличением объема. Кроме того, возможен еще распад шлака от гашения свободного оксида кальция или магния в шлаке, а также железистый или марганцевый распад от:перехода закисей этих металлов в оксиды с увеличением объема. В шлаке допускается содержание закиси марганца не более 5 %, свободных оксидов СаО и MgO не должно быть.

Кроме выдерживания шлака в отвалах, должно быть проведено ускоренное испытание стойкости шлака в ла­ боратории путем пропаривания образцов в автоклаве под давлением 0,2 МПа в течение 2 ч или в парах кипя­ щей воды пять раз по 3 ч; стойкие по отношению к сили­

катному распаду шлаки при этом испытании не должны обнаруживать никаких дефектов. Шлаки, стойкие по отношению к железистому распаду, должны выдержи­ вать без повреждений 30-дневное хранение в дистилли­ рованной воде.

Доменные кусковые шлаки имеют плотность (в кус­ ке) не менее 2,1 кг/дм3, прочность на сжатие обычно не менее 50 МПа. Шлаковый щебень применяют в граждан­ ских и промышленных бетонных и железобетонных со­ оружениях за исключением сооружений, эксплуатирую­ щихся в проточной воде.

Отходы, имеющиеся на кирпичных, черепичных, кера­ мических заводах, а также кирпичный лом, получаемый от разборки старых и разрушенных зданий при реконст­ рукции городов, можно использовать в бетонах низких марок (до М 150 включительно), так как в этом случае бетон разрушается по наиболее слабому месту — цемент­ ному раствору, и применение кирпичного щебня техни­ чески допустимо и часто экономически выгодно. В этих бетонах можно использовать и щебень, полученный дроб­ лением бракованных бетонных и железобетонных изде­ лий.

3. Добавки к бетонам

Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента применяют различные добавки в бе­ тон. Их подразделяют на две группы. К первой относят­ ся химические вещества, добавляемые в бетон в не­ большом количестве (0,1—2 % массы цемента) для изменения в необходимом направлении свойстз бетонной смеси и бетона. Ко второй относят тонкомолотые мате­ риалы, добавляемые в бетон в количестве 5—20 % и более для экономии цемента или для получения плотно­ го бетона при малых расходах цемента. К тонкомолотым добавкам относят золы, молотые шлаки, пески, отходы камнедробления и некоторые другие материалы, прида­ ющие бетону специальные свойства (повышающие его плотность, жаростойкость, изменяющие электропроводи­ мость, окрашивающие и т. п.).

В последнее время наибольшее применение находят химические добавки. Эти добавки классифицируют по основному эффекту действия:

1.Добавки, регулирующие свойства бетонных смесей: пластифицирующие, т е. увеличивающие подвижность бетонной смеси; стабилизирующие, т. е. предупреждаю­ щие расслоение бетонной смеси; водоудерживающие, уменьшающие водоотделение.

2.Добавки, регулирующие схватывание бетонных

смесей и твердение бетона: ускоряющие схватывание, за­ медляющие схватывание, ускоряющие твердение, обеспе­ чивающие твердение при отрицательных температурах (противоморозные).

3. Добавки, регулирующие плотность и пористость бетонной смеси и бетона: воздухововлекающие, газообра­ зующие, пенообразующие, уплотняющие (воздухоудаля­ ющие и кольматирующие поры бетона), добавки — регу­ ляторы деформаций бетона, расширяющие добавки.

4. Добавки, придающие бетону специальные свойства: гидрофобизирующие, т. е. уменьшающие смачивание бе­ тона; антикоррозионные, т. е. повышающие стойкость к агрессивным средам; ингибиторы коррозии стали, повы­ шающие защитные свойства бетона по отношению к ста­ ли; красящие; придающие бактерицидные и инсектицид­ ные свойства.

Некоторые добавки обладают полифункциональным действием, например пластифицирующие, воздухововлека­ ющие, газообразующие, пластифицирующие и др. Нередко для получения необходимого эффекта полифункционального действия применяют комплексные добавки, включа­ ющие несколько компонентов, например добавки одно­ временно пластифицирующие бетонную смесь и инги­ бирующие бетон и т. д. Большое разнообразие добавок и возможностей их рационального комплексирования по­ зволяет технологу добиваться повышения технологичес­ ких свойств бетонной смеси и бетона, снижения расхода цемента, энергии и трудозатрат при производстве бетон­ ных и железобетонных конструкций.

В качестве пластифицирующих добавок широко при­ меняют поверхностно-активные вещества (ПАВ), неред­ ко получаемые из вторичных продуктов и отходов хими­ ческой промышленности.

llAB делят на две группы: первая — пластифицирую­ щие добавки гидрофильного типа, способствующие дис­ пергированию коллоидной системы цементного теста и тем самым улучшающие его текучесть; вторая — гидрофобизярующие добавки, вовлекающие в бетонную смесь мель­

чайшие пузырьки воздуха, что также улучшает подвиж­ ность бетонной смеси. Молекулы поверхностно-активных гидрофобных добавок, адсорбируясь на поверхности раз­ дела воздух — вода, понижают поверхностное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки воздуха в цементном тесте.

Кдобавкам первой группы относят сульфитно-дрож­ жевую бражку (СДБ). Эта добавка представляет собой

восновном кальциевые соли лигносульфоновых кислот. Получают ее в виде жидкости из сульфитных щелоков, образующихся при переработке целлюлозы.

Кдобавкам второй группы относят: абиетат натрия— натриевую соль абиетиновой кислоты, получаемую в ви­ де порошка или жидкости путем омыления канифоли едким натром; омыленный древесный пек (препарат

ЦНИИПС-1) — паста, получаемая нейтрализацией ед­ ким натром жирных кислот древесного пека; мылонафт — мазеобразное вещество желто-коричневого цвета, пред­ ставляющее собой натриевые соли нерастворимых в во­ де органических кислот, получаемых из отходов’ при пе­ реработке нефти: асидол — нефтяные кислоты, являющи­ еся отходами при переработке нефти, и др.

ПАВ повышают подвижность бетонной смеси, ее од­ нородность, нерасслаиваемость, текучесть при перекачи­ вании насосом, способствуют сохранению удобоукладываемости смеси во времени. Пластифицирующие добавки позволяют за счет уменьшения расхода воды сократить на 8—12 % расход цемента либо при неизменном расхо­ де цемента понизить водоцементное отношение и не­ сколько повысить прочность бетона, его водонепроницае­ мость и морозостойкость.

В обычных бетонах в качестве пластификатора широ­ ко используют СДБ. Эта добавка несколько замедляет твердение бетона в раннем возрасте, поэтому при про­ изводстве железобетонных изделий на заводах ее приме­ няют в сочетании с добавками — ускорителями тверде­ ния цемента. СДБ несколько уменьшает тепловыделение цемента в первые дни твердения, что облегчает возведе­ ние массивных железобетонных сооружений. СДБ в Ос­ новном воздействует на цементное тесто, поэтому наибо­ лее эффективно ее применение в бетонах с достаточно высоким расходом цемента.

Воздухововлекающие добавки используют, главным образом, в бетонах, от которыхтребуется повышенная

морозостойкость, и в строительных растворах. Воздухововлечение в бетонную смесь несколько понижает проч­ ность бетона. Так, по опытным данным, 1 % вовлечённо­ го воздуха снижает прочность бетона на сжатие на 3 %> поэтому не следует в бетонную смесь с целью ее пласти­ фикации вводить большое количество воздухововлекаю­ щей добавки. Содержание вовлеченного воздуха состав­ ляет обычно 4—5 %. В этом случае прочность бетона практически не снижается, так как отрицательное влия­ ние на прочность бетона вовлеченного воздуха нейтрали­ зуется благодаря повышению прочности цементного кам­ ня вследствие уменьшения водоцементного отношения за счет пластифицирующего эффекта добавки. Воздуховов­ лекающая добавка гидрофобизирует поры и капилляры бетона, а воздушные пузырьки служат резервным объ­ емом для замерзания воды без возникновения больших внутренних, напряжений в бетоне. В результате значи­ тельно повышаются водонепроницаемость и морозостой­ костьбетона. Воздухововлекающие добавки более эф­ фективны в бетонах смалыми расходами цемента.

К гидрофобно-пластифицирующим добавкам относят также кремнийорганические жидкости: метилсиликонат натрия (ГКЖ-П), этилсиликонат натрия (ГЖК-10) и этилгидросилоксановая жидкость (ГКЖ-94). Применя­ ют их для увеличения стойкости бетонов и растворов в агрессивной среде, для повышения долговечности бетона, а также в качестве гидрофобизаторов поверхности яче­ истых бетонов.

В последнее время разработаны и внедряются в стро­ ительство новые химические добавки — суперпластифи­ каторы, резко увеличивающие подвижность и текучесть бетонной смеси и существенно улучшающие строительно­ технологические свойства бетона. В большинстве супер­ пластификаторы— синтетические полимерные вещества,

ничено 2—3 ч с момента введения их в бетонную смесь. Под действием щелочной среды они подвергаются частйчной деструкции и переходят в другие вещества, без­ вредные для бетона и не тормозящие процессы его твер­ дения. Введение суперпластификаторов эффективно для производства сборного железобетона, где увеличение скорости твердения бетона имеет важное значение и где

применение обычных пластификаторов, часто замедляю­ щих твердение, требует применения специальных мер: введения в бетонную смесь одновременно ускорителей твердения, мягких режимов, тепловой обработки и др. Кроме того, суперпластификаторы разжижают бетонную смесь в большей степени, чем обычные пластификаторы, например, увеличивают подвижность смеси с 2 см до 20 см по осадке конуса или на 20—25 % уменьшают водопотребность бетонной смеси.

Все это вместе взятое, позволяет эффективно примем нять бетоны с низкими В/Ц и получать высокую проч*- ность (60—80 МПа) более просто* чем при использова­ нии других технологических приемов, шире использовать литьевой способ изготовления сборного железобетона или укладку бетонной смеси с пониженными В/Ц с по­ мощью кратковременной вибрации, успешно бетониро­ вать конструкции сложного профиля, сокращать время формования изделий, повышать качество лицевых по­ верхностей, уменьшать расход цемента.

Среди суперпластификаторов-разжижителей широко распространена добавка С-3 на основе иафталинсульфокислоты, предложенная НИИЖБ. Внедряются в строи­ тельство также добавки 10-03 ВНИИжелезобетона и КМ-30 ЦНИЭПжилища на основе меламиновой смолы.

Сильными разжижителями являются и другие поли­ мерные добавки, например СПД, ОП-7, 40-03 и т. п. Их следует отнести к добавкам переходного типа так как они несколько замедляют твердение бетона. Это вынуж­ дает ограничивать дозировку добавки и тем самым сни­ жать ее пластифицирующий эффект.

В качестве ускорителей твердения применяют хлорид кальция, сульфат натрия, нитрит-нитрат-хлорид кальция и др. При этом необходимо учитывать побочное действие этих добавок. Например, хлорид кальция способствует коррозии арматуры, поэтому нормы ограничивают его максимальную дозировку в железобетоне (менее 2%), не допускают его применения в конструкциях с тонкой и предварительно напряженной арматурой, эксплуатирую­ щихся в неблагоприятных условиях. Сульфат натрия мо­ жет вызвать появление высолов на поверхности конст­ рукций, что требует специальных предохранительных мер. В нитрит-нитрат-хлориде кальция ускоряющие дей­ ствия хлорида сочетаются с ингибирующим действием нитрата кальция.