6)Свойства тяжелого бетона

Пористость. Как это ни покажется странным, такой плотный материал, как бетон  имеет заметную пористость. Причина ее возникновения, как, это уже не раз говорилось, кроется в избыточном количестве воды затворения. Бетонная смесь после правильной укладки представляет собой плотное те­ло. При твердении часть воды химически связывается минералами цементного клинкера (для портландцемента около 0,2 от массы цемента), а оставшаяся часть постепенно испаряется, оставляя после себя поры. В этом случае пори­стость бетона можно определить по фор­муле

П = [(В - ω•Ц)/1000]100,

где В и Ц - расходы воды и цемента на 1м³ (1000дм³ );

ω — количество химиче­ски связанной воды в долях от массы цемента.

Морозостойкость — главный показатель, определяющий долговеч­ность бетонных конструкций в нашем климате. Морозостойкость бетона оценивается путем попеременного замораживания при минус (18 ± 2)° С и оттаивания в воде при (18 ± 2)° С предварительно насы­щенных водой образцов испытуемого бетона. Продолжительность од­ного цикла - 5... 10 ч в зависимости от размера образцов.

За марку по морозостойкости принимают наибольшее число цик­лов «замораживания - оттаивания», которое образцы выдерживают без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочно­стью контрольных образцов в начале испытаний. Установлены следу­ющие марки бетона по морозостойкости: F25; F35; F50; F75; F100...F1000. Стандартом разрешается применять ускоренные методы испы­таний в растворе соли или глубоким замораживанием до минус (50 ± 5)° С.

Водопроницаемость определяется в основном проницаемо­стью цементного камня и контактной зоны «цементный камень — заполнитель»; кроме того, путями фильтрации жидкости через бетон могут быть микротрещины в цементном камне и дефекты сцепления арматуры с бетоном. Высокая водопроницаемость бетона может при­вести его к быстрому разрушению из-за коррозии цементного камня.

Для снижения водопроницаемости необходимо применять запол­нители надлежащего качества (с чистой поверхностью), а также ис­пользовать специальные уплотняющие добавки (жидкое стекло, хлорное железо) или расширяющиеся цементы. Последние использу­ются для устройства бетонной гидроизоляции.

По водонепроницаемости бетон делят на марки W0,2; W0,4; W0,6; W0,8 и Wl,2. Марка обозначает давление воды (МПА), при котором образец-цилиндр высотой 15 см не пропускает воду при стандартных испытаниях.

Тепловыделение при твердении бетона

При изготовлении бетона происходит тепловыделение в результате гидратации цемента. Повышенное тепловыделение в массивных конструкциях приводит к саморазогреву бетона до 50°С и выше. Разность температуры внутри и на поверхности конструкции вызывает термические напряжения и образование трещин, что особенно недопустимо для бетона напорных конструкций. Для уменьшения тепловыделения следует применять низкотермичные цементы: белитовые, пуццолановые и шлакопортландцементы, вводить в бетон тонкомолотые добавки, охлаждать заполнители, заменять часть воды дробленым льдом, бетонировать в зимнее время и др.

Усадка — процесс сокращения размеров бетонных элементов при их нахождении в воздушно-сухих условиях. Основная причина усадки — сжатие гелевой составляющей при потере воды. Усадка бетона тем выше, чем больше объем цементного теста в бетоне. В среднем усадка тяжелого бетона составляет 0,3...0,4 мм/м.

Вследствие усадки бетона в бетонных и железобетонных конструк­циях могут возникнуть большие усадочные напряжения, поэтому элементы большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. При усадке бетона 0,3 мм/м в конст­рукции длиной 30 м общая усадка составит 10 мм. Усадочные трещины в бетоне на контакте с заполнителем и в самом цементном камне могут снизить морозостойкость и послужить очагами коррозии бетона.

Обратный процесс - набухание сухого бетона под действием влаги характеризует та-же величина 0,3 мм/м. Чем больше была доля цемента в растворе, тем выше набухание.

Поэтому, даже для работы бетонной конструкции в условиях постоянной температуры необходимо преусматривать усадочные швы.

7)Прочность тяжелого бетона

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего бетон сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в некоторых конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может определяться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.

В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%.

Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: В_b1; В_b1,5; В_b2; В_b2,5; В_b3,5; В_b5; B_b7,5; В_b10; В_b12,5; В_b15; В_b20; В_b25; В_b30; В_b35; В_b40; В_b50; В_b55; В_b60. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см² (МПах10).

Тяжелый бетон имеет следующие марки при сжатии: М_b50; М_b75; М_b100; М_b150; М_b200; М_b250; М_b300; М_b350; М_b400; М_b450; М_b500; М_b600; М_b700; М_b800.

Между классом бетона и его средней прочностью при коэффициенте вариации прочности бетона n = 0,135 и коэффициенте обеспеченности t = 0,95 существуют зависимости:

В_b = R_b х0,778, или R_b = В_b / 0,778.

При проектировании конструкций обычно назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношение классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в табл. 1.

Прочность при растяжении. С прочностью бетона на растяжение приходится иметь дело при проектировании конструкций и сооружений, в которых не допускается образование трещин. В качестве примера можно привести резервуары для воды, плотины гидротехнических сооружений и др. Бетон на растяжение подразделяют на классы: В_t0,8; B_t1,2; B_t1,6; В_t2; B_t2,4; В_t2,8; В_t3,2 или марки: Р_t10; B_t15; B_t20; B_t25; B_t30; B_t35; В_t40.

Прочность на растяжение при изгибе. При устройстве бетонных покрытий дорог, аэродромов назначают классы или марки бетонов на растяжение при изгибе.

Классы: В_bt0,4; В_bt0,8; В_bt1,2; B_bt1,6; В_bt2,0; В_tb2,4; В_bt2,8; В_bt3,2; В_bt3,6; В_bt4,0; B_bt4,4; В_bt4,8; В_bt5,2; В_bt5,6; В_bt6,0; В_bt6,4; В_bt6,8; В_bt7,2; В_bt8.

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона. На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Активность цемента. Между прочностью бетона и активностью цемента существует линейная зависимость R_b = f(R_Ц). Более прочные бетоны получаются на цементах повышенной активности.

Содержание цемента. С повышением содержания цемента в бетоне его прочность растет до определенного предела. Затем она растет незначительно, другие же свойства бетона ухудшаются. Увеличивается усадка, ползучесть. Поэтому не рекомендуется вводить на 1 м³ бетона более 600 кг цемента.

Водоцементное отношение. Прочность бетона зависит от В/Ц. С уменьшением В/Ц она повышается, с увеличением — уменьшается. Это определяется физической сущностью формирования структуры бетона. При твердении бетона с цементом взаимодействует 15-25% воды. Для получения же удобоукладываемой бетонной смеси вводится обычно 40-70% воды (В/Ц = - 0,4...0,7). Избыточная вода образует поры в бетоне, которые снижают его прочность.

При В/Ц от 0,4 до 0,7 (Ц/В = 2,5... 1,43) между прочностью бетона R_в , МПа, активностью цемента R_ц, МПа, и Ц/В существует линейная зависимость, выражаемая формулой:

R_b = A R_ц (Ц/В – 0,5).

При В/Ц < 0,4 (Ц/В > 2,5) линейная зависимость нарушается. Однако в практических расчетах пользуются другой линейной зависимостью:

R_b = A1 R_ц (Ц/В + 0,5).

Ошибка в расчетах в этом случае не превышает 2-4 % вышеприведенных формулах: А и А₁ — коэффициенты, учитывающие качество материалов. Для высококачественных материалов А = 0,65, А1 = 0,43, для рядовых — А = 0,50, А1 = 0,4; пониженного качества — А = 0,55, А1 = 0,37.

Прочность бетона при изгибе R_bt, МПа, определяется по формуле:

R_bt =A` R` _ц (Ц/В - 0,2),

где R_ц — активность цемента при изгибе, МПа;

А' — коэффициент, учитывающий качество материалов.

Для высококачественных материалов А' = 0,42, для рядовых - А' = 0,4, материалов пониженного качества — А' = 0,37.

Качество заполнителей. Не оптимальность зернового состава заполнителей, применение мелких заполнителей, наличие глины и мелких пылевидных фракций, органических примесей уменьшает прочность бетона. Прочность крупных заполнителей, сила их сцепления с цементным камнем влияет на прочность бетона.

Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси существенно влияют на прочность бетона. Прочность бетона, приготовленного в бетоносмесителях принудительного смешивания, вибро - и турбосмесителях выше прочности бетона, приготовленного в гравитационных смесителях на 20-30%. Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности тонной смеси на 1% изменяет прочность на 3-5%.

Влияние возраста и условий твердения. При благоприятных температурных условиях прочность бетона растет длительное время и изменяется по логарифмической зависимости:

R_b(n) = R_b(28) lgn / lg28,

где R_b(n) и R_b(28) — предел прочности бетона через n и 28 суток, МПа; lgn и lg28 — десятичные логарифмы возраста бетона.

Эта формула осредненная. Она дает удовлетворительные результаты для бетонов, твердеющих при температуре 15-20 °С на рядовых среднеалюминатных цементах в возрасте от 3 до 300 суток. Фактически же прочность на разных цементах нарастает поразному.

Рост прочности бетона во времени зависит, в основном, от минерального и вещественного составов цемента. По интенсивности твердения портландцементы подразделяют на четыре типа (табл. 2).

Интенсивность твердения бетона зависит от В/Ц. Как видно из данных, приведенных в табл. 3, более быстро набирают прочность бетоны с меньшим В/Ц.

На скорость твердения бетона большое влияние оказывает температура и влажность среды. Условно-нормальной считается среда с температурой 15-20 °С и влажностью воздуха 90-100%.

Как видно из графика, приведенного на рис. 1, прочность бетона в 28-суточном возрасте, твердевшего при 5 °С, составила 68%, при 10°С — 85%, при 30 °С — 115% от предела прочности бетона, твердевшего при температуре 20 °С. Те же зависимости наблюдаются и в более раннем возрасте. То есть интенсивнее набирает прочность бетон при более высокой температуре и, напротив, медленней — при ее понижении.

При отрицательной температуре твердение практически прекращается, если не снизить температуру замерзания воды введением химических добавок.

Рис. 1. Рост прочности бетона при разной температуре

Твердение ускоряется при температуре 70-100 °С при нормальном давлении или при температуре около 200 °С и давлении 0,6-0,8 МПа. Для твердения бетона требуется среда с высокой влажностью. Для создания таких условий бетон укрывают водонепроницаемыми пленочными материалами, покрывают влажными опилками и песком, пропаривают в среде насыщенного водяного пара.

Повторное вибрирование увеличивает прочность бетона до 20%. Оно должно выполняться до конца схватывания цемента. Повышается плотность. Механические воздействия срывают пленку гидратных новообразований и ускоряют процессы гидратации цемента.

8) Твердение бетона

Твердение бетона – сложный физико-химический процесс, который происходит при взаимодействии цемента с водой. Вода проникает в частицы цемента постепенно, в результате чего твердение бетона совершается довольно медленно. Для изготовления бетона высокой прочности необходимо создать нормальные условия твердения: такими условиями считаются относительная влажность окружающего воздуха не менее 90% и плюсовая температура 18-22°С.  Подобные условия твердения создаются в специальной камере или достигаются путем засыпки бетона увлажненным песком или опилками.

При твердении бетона во влажной среде его прочность будет намного выше, чем при его твердении на воздухе, так как на суше вода из смеси полностью испарится через несколько месяцев, и процесс твердения прекратится. Это происходит из-за того, что сердцевина многих зерен цемента просто не успевает вступить в химическую реакцию с водой.  Поэтому нельзя допустить преждевременного высыхания бетона. В весенне-летнее время года для сохранения влаги в бетоне на его поверхность наносят битумную эмульсию, а также укрывают бетон полиэтиленовыми пленками.

Рост прочности бетона напрямую зависит от температурного режима твердения. При температуре ниже нормальной твердение бетона замедляется, а при минусовой – прекращается полностью; при повышенной температуре и влажности процесс твердения происходит быстрее. При нормальных условиях твердения бетон через 7-14 дней приготовления достигает 60-70% своей 28-дневной прочности.

Во время процесса твердения его объем изменяется, так как, затвердевая, бетон дает усадку. В поверхностных зонах усадка происходит быстрее, чем во внутренних, поэтому при недостатке влаги во время твердения, на поверхности бетона могут появиться усадочные трещины. Мелкие трещины, снижающие качество и прочность бетона, возникают также из-за неравномерного прогрева бетонного блока в процессе выделения тепла при схватывании цемента.

Скорость твердения бетона играет большую роль при проведении строительных работ. Иногда необходимо ускорить время затвердевания бетона – например, если требуется быстрая эксплуатационная нагрузка конструкции, или же при зимнем бетонировании. В этом случае используют добавки-ускорители, которые вводят в бетон при его изготовлении. При производстве сборного железобетона, для ускорения твердения смесь обычно обрабатывают электрическим током или паром.

9)

Высокопрочный бетон

Высокопрочный бетон прочностью 60... 100 МПа получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня прочностью не ниже 100 МПа. Высокопрочный бетон приготовляют с низким В/Ц = 0,3... 0,35 и ниже (смеси жесткие или малоподвижные) в бетоносмесителях принудительного действия. Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование.

Для приготовления высокопрочного бетона применяют различные способы повышения активности цемента и качества бетонной смеси (домол и виброактивация цемента, виброперемешивание, применение суперпластификаторов) и принимают высокий расход цемента. Большие перспективы в получении высокопрочных бетонов связаны с применением вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), которое получают совместным помолом высокомарочного цемента и суперрластификатора С-3. При бетонировании массивных сооружений целесообразно применить цементы с пониженным содержанием алита (трех кальциевого силиката) и особенно целита (трех кальциевого алюмината), лучше всего белитовые (двух кальциевый силикат). Максимально допустимый расход белитового портландцемента составляет 450 кг/ куб.м. В качестве крупного заполнителя следует применять фракционированный щебень из плотных и прочных горных пород. Предел прочности при сжатии - у изверженных не менее ЮОМПа и у осадочных 80 Мпа. Песок для высокопрочных бетонов должен иметь пустотность менее 40%. Марки высокопрочных бетонов М 500 - 1000.

Дорожный бетон

В бетонных покрытиях дорог и аэродромов основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба, так как покрытие работает на изгиб, как плита на упругом основании. Поэтому при расчете состава бетона надо установить такое соотношение между его составляющими, которое обеспечивает требуемую прочность бетона на растяжение при изгибе, а также достаточную прочность на сжатие и морозостойкосить. Проектную прочность дорожного бетона устанавливают в зависимости от назначения бетона: при изгибе - М 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55; при сжатии - М 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500.

Марки бетона по морозостойкости назначают в соответствии с климатическими условиями района строительства: F50, F100, F150, F200.

Требования к подвижности бетонной смеси: ОК = 1...3 см; Ж = 2...5с и Ж =10...15с, Чтобы обеспечить достаточную морозостойкость, и, следовательно, надежную защиту и эксплуатацию покрытий длительное время, В/Ц должно быть не более: для сурового климата - 0,5, умеренного - 0,53, мягкого - 0,55. Для оснований бетонных дорог допускается использовать портландцемент не ниже МЗОО, Для бетона однослойных и двухслойных покрытий не ниже М400 с содержанием трех кальциевого алюмината менее 10%. В качестве крупного заполнителя используют щебень из прочных пород - изверженных (прочностью не менее 120 МПа) и осадочных пород (прочностью не менее 80 МПа); гравий только после промывки, при этом содержание в них загрязняющих частиц, не должно превышать 1,5 - 2% по массе. Наибольший размер зерен щебня и гравия не менее 20мм, 40мм, 70мм. В качестве ПАВ используют - пластификаторы (ССБ) и воздухововлекающие (мылонафт и Абиетат натрия); комплексные добавки - СДБ и мылонафт, СДБ и СНВ.

Мелкозернистый бетон

Мелкозернистый бетон относится к категории тяжелых бетонов, производящихся на мелком, песчаном наполнителе (ГОСТ ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые»). Как один из видов тяжелых бетонов, мелкозернистый бетон применяется для возведения монолитных зданий, прочных тонкостенных железобетонных конструкций, укладки дорожного покрытия.

Среди достоинств мелкозернистого бетона:

• Однородная структура без включений и крупных зерен;

• Простота транспортировки;

• Возможность создания разнообразных бетонных конструкций методом литья, штампования, набрызга, экструзии или прессования;

• Широкая вариабельность свойств смеси в зависимости от состава, используемых добавок, технологических приемов и наполнителей;

• Способность к трансформации смеси;

• Возможность получения бетона со специальными свойствами (водонепроницаемого, армированного, электропроводящего и пр.);

• Широкая область применения в комбинации с низкой себестоимостью ( в сравнении с традиционным крупнозернистым материалом).

10)

Жаростойкий бетон способен сохранять в заданных пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. В зависимости от применяемого вяжущего жаростойкие бетоны бывают следующих видов: бетоны на портландцементе, шлакопортландцемента, на глиноземистом цементе и жидком стекле. Для повышения стойкости бетона при нагревании в его состав вводят тонкомолотые добавки из хромитовой руды, шамотного боя, магнезитового кирпича, андезита, гранулированного доменного шлака и др. Тонкость помола добавки для бетона на портландцементе должна быть такой, чтобы через сито № 009 проходило не менее 70%, а для бетона на жидком стекле — не менее 50%. В качестве мелкого и крупного заполнителя применяют хромит, шамот, бой глиняного кирпича, базальт, диабаз, андезит и др. При правильно выбранных вяжущих и заполнителях бетон может длительное время выдерживать, не разрушаясь, действие температуры до 1200°С.Жаростойкие бетоны на портландцементе и глиноземистом цементе производят класса (марки) не менее В20 (250), а на жидком стекле — В 12,5 (150).

КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЙ БЕТОН 

 

Это бетон с пониженной проницаемостью для хлористых солей, в природоохранных сооружениях; при строительстве автодорожных мостов, дорог, морских сооружений. Бетон получают введением суперпластификаторов и тонкодисперсного кремнезема (содержащегося в конденсированном микрокремнеземе, золе-уносе, в молотом доменном шлаке), обладающий сверхнизкой водо- и хлоридопроницаемостью, высокой стойкостью в сульфатных средах (в т.ч. морской воде), морозостойкостью и высоким электрическим сопротивлением.

После трехлетнего хранения бетона в растворе соли отмечено значительное снижение диффузионной проницаемости. Лучшие результаты показали бетоны с добавками микрокремнезема и суперпластификатора (МК + С-3) на сульфатостойком портландцементе и шлакопортландцементе. Прочность на сжатие бетонов (плотностью порядка 2200-2400 кг/м3) составила 60-80 МПа, морозостойкость более F1000, удельное электрическое сопротивление - около 700 кОм/мм.

11)

Декоративные бетоны используются для повышения эстетической выразительности зданий и сооружений. Бетон данного вида получают за счет применения цветных составляющих - белого и цветного цементов, щелочестойких пигментов, заполнителей из цветных горных пород. Декоративный бетон наряду с требованиями к его цвету и внешнему виду должен удовлетворять повышенным требованиям в отношении прочности, плотности и долговечности, так как он является наружным слоем железобетонных изделий и в первую очередь подвергается атмосферным воздействиям, а в ряде случаев и истиранию. Марка декоративного бетона обычно М150, а морозостойкость - МРЗ 50.

бетоны радиационно-защитные

специальные бетоны, предназначенные для защиты от воздействия радиационных излучений.

12)

Лёгкие бетоны — группа бетонов с объёмной массой менее 2000 кг/м³. К ней относятся бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, аглопоритобетон, перлитобетон), бетоны на лёгких органических заполнителях (арболит, костробетон, полистиролбетон) и ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон). В качестве вяжущих могут быть использованы цемент, гипс, магнезиальный цемент.

Применяются лёгкие бетоны как конструкционные или теплоизоляционные материалы, обладая небольшой массой и стоимостью относительно тяжёлых бетонов.

Изготовление

Бетон производится смешиванием цемента, песка, щебня и воды (соотношение их зависит от марки цемента, фракции и влажности песка и щебня), а также небольших количеств добавок (пластификаторы, гидрофобизаторы, и т. д.). Цемент и вода являются главными связующими компонентами при производстве бетона. Например, при применении цемента марки 400 для производства бетона марки 200 используется соотношение 1:3:5:0,5. Если же применяется цемент марки 500, то при этом условном соотношении получается бетон марки 350. Соотношение воды и цемента («водоцементное соотношение», «водоцементный модуль»; обозначается «В/Ц») — важная характеристика бетона. От этого соотношения напрямую зависит прочность бетона: чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически, для гидратации цемента достаточно В/Ц = 0,2, однако у такого бетона слишком низкая пластичность, поэтому на практике используются В/Ц = 0,3—0,5.

Распространенной ошибкой при кустарном производстве бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает его прочность.

Виды бетона

Согласно ГОСТ 25192-82, классификация бетонов производится по основному назначению, виду вяжущего, виду заполнителей, структуре и условиям твердения: По назначению различают бетоны обычные (для промышленных и гражданских зданий) и специальные — гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, а также бетоны специального назначения (химически стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и др.)

• По виду вяжущего вещества различают цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон (полимербетон) и др.

• По виду заполнителей различают бетоны на плотных, пористых или специальных заполнителях.

• По структуре различают бетоны плотной, поризованной, ячеистой или крупнопористой структуры.

• По условиям твердения бетоны подразделяют на твердевшие в естественных условиях; в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении; в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного (автоклавного твердения).

Дополнительно к классификации ГОСТ 25192-82 используется следующая классификация. По объёмной массе бетоны подразделяют на:

• особо тяжёлый (плотность свыше 2500 кг/м³) — баритовый, магнетитовый, лимонитовый;

• тяжёлый (плотность 2200—2500 кг/м³);

• облегченные (плотность 1800—2200 кг/м³);

• легкий (плотность 500—1800 кг/м³) — керамзитобетон, пенобетон, газобетон, арболит, вермикулитовый, перлитовый;

• особо лёгкий (плотность менее 500 кг/м³).

По содержанию вяжущего вещества и заполнителей бетоны подразделяют на:

• тощие (с пониженным содержанием вяжущего вещества и повышенным содержанием крупного заполнителя);

• жирные (с повышенным содержанием вяжущего вещества и пониженным содержанием крупного заполнителя);

• товарные (c соотношением заполнителей и вяжущего вещества по стандартной рецептуре).

13) Легкие бетоны

Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют принципиальные отличия от обычных тяжелых бетонов, обусловленные особенностями пористых заполнителей. Последние имеют меньшую плотность, чем плотные, небольшую прочность, зачастую ниже заданного класса бетона, обладают сильно развитой и шероховатой поверхностью. Эти качества легкого заполнителя влияют как на свойства легкобетонных смесей, так и на свойства бетона.

В зависимости от заполнителя, плотного или пористого, резко меняются водопотребность и водосодержание бетонной смеси, меняются и основные свойства легкого бетона. Одним из решающих факторов, от которых зависит прочность легкого бетона, является расход воды. При увеличении количества воды до оптимального прочность бетона растет. Оптимальный расход воды в легких бетонах соответствует наибольшей плотности смеси, уложенной в заданных условиях, и устанавливается по наибольшей прочности бетона или же по наибольшей плотности уплотненной смеси. Если же количество воды превышает оптимальное для данной смеси, то плотность цементного камня уменьшается, а с ним уменьшается и прочность бетона. Для легкого бетона оптимальный расход воды можно установить по наибольшей плотности уплотненной бетонной смеси или наименьшему выходу бетона. Следует также иметь в виду, что в легких бетонах некоторый избыток воды менее вреден, чем ее недостаток. Оптимальному расходу воды для бетона данного состава соответствует наилучшая удобоукладываемость, при которой наиболее компактно располагаются составляющие бетона.

Стремление максимально плотно уложить заполнитель объясняется тем, что наиболее легкий бетон заданной прочности получается при минимальном расходе вяжущего и наибольшем сближении зерен пористого заполнителя, т. е. при предельной степени уплотнения смеси. Хорошее уплотнение смеси достигается вибрацией с применением равномерно распределенного при-груза на поверхности формуемой массы (вибропрессованием, вибро штампованием).

Оптимальное количество воды для приготовления легких бетонов зависит главным образом от водопотребности заполнителя и вяжущего, интенсивности уплотнения смеси и состава бетона. Водопотребность заполнителя определяется зерновым составом и ; пористостью, и обычно чем она больше, тем больше суммарная -поверхность и открытая пористость его зерен.

Отсос   воды  из   цементного  теста   или   раствора   пористыми заполнителями в период приготовления и укладки бетонной смеси : вызывает   относительно   быстрое   ее   загустевание,   что   делает смесь    жесткой    и    трудноукладываемои.    Это    специфическое яойство усиливается и шероховатой, развитой поверхностью пористого заполнителя. Для повышения подвижности смеси необходимо вводить в нее большее количество воды, чем в обычные (тяжелые) бетоны.

Плотность и прочность легкого бетона зависят главным образом: от насыпной плотности и зернового состава заполнителя, расхода вяжущего и воды, а также от метода уплотнения легкобетонной смеси. По качеству пористого заполнителя можно ориентировочно судить, какая прочность легкого бетона может быть получена.

В строительной практике ограждающие и несущие конструкции получают из относительно плотных легких бетонов значительной прочности (2,5... 10 МПа). Снижение плотности достигается тщательным подбором зернового состава пористого заполнителя, а также наименьшим расходом вяжущего для бетона заданной прочности, т. е. максимальным заполнением объема бетона пористым заполнителем, так как заполнитель легче цементного камня. При этом важно правильное соотношение крупных и мелких фракций заполнителя. Для разных видов заполнителей будет свой оптимальный зерновой состав. Оптимальное содержание мелких фракций соответствует наименьшей плотности бетона и наименьшему расходу цемента. Однако с увеличением количества мелких фракций заполнителя сверх оптимального растет плотность бетона и ухудшается удобоукладываемость смеси. Оптимальный зерновой состав заполнителя подбирают опытным путем.

Для снижения плотности бетона без уменьшения его прочности целесообразно применять высокоактивные вяжущие вещества.

Особенностью легких бетонов является то, что их прочность зависит не только от качества цемента, но и его количества. С увеличением расхода цемента растут прочность и плотность бетона. Это связано с тем, что с увеличением количества цементного теста легкобетонные смеси лучше уплотняются, а также возрастает содержание в бетоне наиболее прочного и тяжелого компонента — цементного камня.

Теплоизоляционные свойства легких бетонов зависят от степени их пористости и характера пор. В легком бетоне тепло передается через твердый остов и через воздушные пространства, заполняющие поры, а также в результате конвекционного движения воздуха в замкнутом объеме. Поэтому чем меньше объем пор, тем меньше подвижность воздуха в бетоне и лучшими теплоизолирующими свойствами обладает бетон.

Легкие бетоны в силу своей высокой пористости менее морозостойки, чем тяжелые, но достаточно морозостойки для применения в стеновых и других конструкциях зданий и сооружений. Хорошую морозостойкость легких бетонов можно получить, применяя искусственные пористые заполнители, обладающие низким  водопоглощением,  например,  керамзит,  а  также  путем поризации цементного камня. Повышают морозостойкость легких бетонов также введением гидрофобизующих добавок.

Легкие бетоны ввиду универсальности свойств применимы в различных строительных элементах зданий и сооружений Так, из легких бетонов на пористых заполнителях, обладающие низкой теплопроводностью, изготовляют панели для стен и перекрытий отапливаемых зданий; из напряженного армированного бетона выполняют пролетные строения мостов, фермы, плиты для проезжей части мостов, из легкого бетона строят плавучие средства.

Состав бетона на пористых заполнителях определяется расчет­но-экспериментальным путем. Вначале находят предварительный состав бетона, который затем уточняют на пробных замесах. При определении предварительного состава бетона используют зави­симости и учитывают особенности влияния на свойства бетона и бетонной смеси различных видов пористого заполнителя. Ниже на примере керамзитобетона приводится порядок определения состава легкого бетона. При применении других заполнителей состав уточняют на основе опытных затворений.

Особенности технологии легких бетонов связаны со спецификой пористых заполнителей: их плотность меньше плотности воды, поверхность частиц шероховатая и они активно поглощают воду.

14) Ячеистые бетоны

Ячеистый бетон – это искусственный каменный материал,который  получают в результате затвердевания или тепловлажностного синтеза поризованного вяжущего и имеющего, наряду с капиллярной и гелевой микропористостью, ячеистую пористость.

В зависимости от вида вяжущего ячеистый бетон можно разделить на: портландцементные бетоны, силикатные (вяжущее – известь) бетоны, шлаковые и гипсовые бетоны.

В зависимости от вида вяжущего и способа поризации различают такие ячеистые бетоны: газобетоны, пенобетоны , где в качестве вяжущего используют цемент;при применении в качестве вяжущего извести – газосиликаты, пеносиликаты и т.д.;на шлаковых вяжущих – газошлакобетоны, пеношлакобетоны и т.д.; на цементно-известковых вяжущих в соотношении извести и цемента- пенобетоны, пеносиликаты, газобетоны, газосиликаты,  и т.д.; на гипсе – газогипс, пеногипс.

По виду крамнеземистого компонента отличают, в основном, бетоны на тонкомолотом кварцевом песке и тонкодисперсной золе-унос ТЭС. Кроме того в качестве кремнеземистого компонента могут использоваться тонкомолотые кислые металлургические шлаки и др. материалы.

Вид кремнеземистого компонента может отражаться на названии ячеистого бетона. По способу твердения ячеистые бетоны делятся на два класса:  неавтоклавные, предусматривающие тепловлажностную обработку при атмосферном давлении (пропаривание, электропрогрев и т.д.) и автоклавные, которые твердеют при повышенных давлениях. Объем производства ячеистых бетонов во всем мире непрерывно возрастает, так как это один из самых эффективных и дешевых видов строительной теплоизоляции.

 В практике используются две основные технологии ячеистого бетона. Первая технология газобетона характеризуется введением в массу бетона алюминиевой пудры при перемешивании. Вспучивание смеси происходит после разливки бетона в формы. Вторая технология пенобетона использует для пориза-иии материала техническую пену, получаемую при введении в массу пенообразователей. В этом случае процесс получения порисованной массы завершается в смесителе.

Свойства ячеистого бетона

Теплоизоляция

Теплоизоляционные свойства блоков из ячеистого бетона обусловлены пористой структурой . Ограждающие конструкции из блоков в 3 раза выше, чем из керамического кирпича и в 8 раз выше, чем из тяжелого бетона. Зимой они предотвращают значительные потери тепла, а летом позволяют избежать слишком высоких температур, то есть создают благоприятный микроклимат. В процессе эксплуатации таких конструкций энергозатраты уменьшаются на 25-30%.

Звукоизоляция.

Газобетонные блоки надежно защищают от шумов. Особенно хорошо блоки из ячеистого бетона поглощают низкие шумовые частоты.

Прочность.

Конструктивная прочность блоков- класс В3,5, а значит, их можно использовать в качестве несущих стен при строительстве 2-3 этажных объектов с пустотными плитами перекрытия, а при каркасном и каркасно- монолитном строительстве (ненесущие стены) возводить здания без ограничения этажности.

Морозостойкость.

Морозостойкость бетона – способность сохранять физико-механические свойства при многократном переменном полном замораживании и оттаивании. Высокая морозостойкость блоков обеспечивается капилярно-пористым строением, что гарантирует долговечность зданий и сооружений даже при строительстве в районах севера.

Пожаробезопасность.

Ячеистый бетон - огнестойкий, негорючий материал, в отличие от дерева, и соответствует первой степени огнестойкости. Может использоваться для теплоизоляции при температуре изолируемой поверхности до +400 С. Предел огнестойкости по ГОСТ 30247.0-94 составляет 70 мин.

Экологичность.

Ячеистый бетон имеет низкое содержание естественных нуклидов, не содержат радиоактивных и канцерогенных веществ, тяжелых металлов и прочих вредных веществ, что подтверждено соответствующим санитарно-эпидемиологическим заключением . Коэффициент экологичности ячеистого бетона составляет 2.0; у дерева 1.0; данный коэффициент у керамического кирпича составляет 10.0, а у керамзитобетона 22.0.

В строительстве применяются различные изделия из ячеистых бетонов: панели, блоки и камни для наружных и внутренних стен и перегородок, плиты для утепленных кровель промышленных сооружений, скорлупы и сегменты для теплоизоляции трубопроводов, блоки для утепления и т. д.

15) Строительная растворная смесь

Строительной растворной смесью называют материал, получаемый в результате затвердевания смеси вяжущего вещества (цемент), мелкого заполнителя (песок), затворителя (вода) и в необходимых случаях специальных добавок.

Свойства растворных смесей

Удобоукладываемость - это свойство растворной смеси легко распределяться плотным и тонким слоем на основании, равномерно заполняя все его неровности и шероховатости. Удобоукладываемость зависит от пластичности и водоудерживающей способности смеси.

Подвижность - это способность растворной смеси растекаться под действием собственной массы или приложенных к ней внешних сил. Водоудерживающая способность - это свойство растворной смеси удерживать воду при наличии ее поглощения пористым основанием.

Расслаиваемость - разделение растворной смеси на твердую и жидкую фракции при ее перевозке или хранении. Наибольшая крупность зерен заполнителя должна быть, мм, не более: кладочные (кроме бутовой кладки) 2,5; бутовая кладка5,0; штукатурные ( кроме накрывочного слоя) 2,5; штукатурные накрывочного слоя 1,25; облицовочные 1,25.

Прочность раствора характеризуется его маркой, которая определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов - кубов с ребрами 7,07 см. По пределу прочности на сжатие (кгс/см²) для строительных растворов установлены следующие марки: М 4, 10, 25, 50, 75, 150, 200.

Водонепроницаемость - это свойство раствора не пропускать через себя воду. Степень водонепроницаемости зависит в основном от пористости раствора. Водонепроницаемость раствора повышают введением в него жидкого стекла или полимерных смол.

Морозостойкость - это свойство раствора выдерживать многократное число циклов попеременного замораживания и оттаивания без видимых признаков разрушения и значительного снижения прочности и массы (F 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200).

Составы простых растворов обозначают двумя числами. Первое число (обычно единица) показывает, что вяжущего материала в растворе одна объемная (или массовая) часть. Последнее число в соотношении с первым показывает, сколько объемных (или массовых) частей заполнителя приходится на одну часть вяжущего материала. Например, известковый раствор состава 1:3 означает, что в данном растворе на 1 ч. извести приходится 3 ч. заполнителя. Для сложных растворов соотношение состоит из трех чисел, из которых первое число (единица) выражает объемную часть основного вяжущего материала, а второе число показывает, каково количество дополнительного вяжущего нужно взять на одну часть.

Строительные сухие смеси - это композиции заводского изготовления на основе минеральных вяжущих веществ, включающие заполнители и добавки. В качестве вяжущего используют порошкообразные минеральные вяжущие: портландцемент, строительный гипс, воздушную известь. В качестве заполнителя применяется песок для строительных работ.

Большую роль в технологии сухих смесей играют добавки. Применяются неорганические и органические пластифицирующие добавки: глина, воздушная известь, зола, суперпластификатор С-З. Вода для затворения сухих смесей не должна содержать вредных примесей.

Технология производства сухих смесей: поступаемый с карьера песок подвергается тепловой обработке в сушильных агрегатах, затем производят рассев на ситах до нужных фракций. Просеянный песок направляется в смеситель. В этот же смеситель загружают и другие компоненты в необходимом количестве. Дозированные материалы перемешивают до получения однородной массы. Полученную смесь затаривают в емкости, необходимые для реализации и подают на склад готовой продукции.

21) Состав и структура черных органических вяжущих

Би́ту́мы (от лат. bitumen — горная смола, нефть) — твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битум является аморфным веществом, то есть в твёрдом состоянии проявляет свойства жидкости.

Природные битумы — полезные ископаемые органического происхождения с первичной углеводородной основой. К ним относятся естественные производные нефти, образующиеся при нарушении консервации её залежей в результате химического и биохимического окисления. Добычу проводят главным образом карьерным или шахтным способом (Битуминозные пески).

Искусственные (технические) битумы — это остаточные продукты переработки нефти, каменного угля и сланцев. По составу сходны с природными битумами.

По составу, зависящему от состава исходных нефтей и условий их преобразования, условно подразделяются на несколько классов: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты и антраксолиты.

Основные используемые свойства битума – гидроизоляция, консервация или связующее вещество.

Битум — древнейший строительный и отделочный материал. О свойствах природного битума — «земляной смолы», применявшейся для скрепления наконечников древних копий и делающей посуду водонепроницаемой, древний человек знал ещё в эпоху неолита. Битумная посуда предшествовала глиняной. Битум использовали в строительстве для изоляции достаточно редкого для Месопотамии дерева. Природный битум часто использовался как связующее вещество при создании мозаик из полудрагоценных камней и раковин.

В зависимости от показателей основных свойств, особенно вязкости, пластичности и температуры размягчения, нефтяные битумы делятся на марки:

Для дорожного строительства но ГОСТу предусмотрены пять марок от БНД (битум нефтяной дорожный)-200/300 до БНД-40/60, где цифры дроби указывают на допустимые для данной марки пределы изменения показателей пенетрации при 25°С, и четыре марки БН от 200/300 до БН-60/90.

Для строительных работ по ГОСТу предусмотрено три марки, обозначаемые "БН" -- битум нефтяной: БН-50/50, БН-70/30 и БН-90/10, где цифры числителя дроби соответствуют показателю температуры размягчения по "К и Ш" (кольцо и шар), а знаменателя -- указывают на средние значения пределов изменения пенетрации при 25°С.

Для кровельных работ по ГОСТу предусмотрены следующие марки: БНК (битум нефтяной кровельный)-45/180, БНК-90/40 и 90/30, а также БНК-45/190. В данном случае числитель дроби соответствует среднему значению показателей температуры размягчения по "К и Ш", а знаменатель -- среднему значению показателей пенетрации на 25СС.

Кроме твердых и вязкопластичных битумов указанных марок существуют жидкие битумы. Жидкие битумы при комнатной температуре имеют незначительную вязкость, т. е. жидкую консистенцию, и применяются в строительстве в холодном или слегка подогретом (до 50.. .60°С) состоянии.

Вследствие испарения летучих фракций и процессов окисления жидкие битумы постепенно загустевают. В зависимости от скорости загустевания жидкие нефтяные битумы выпускают двух классов -- густеющие со средней скоростью (класс СГ) и медленногустеющие (класс МГ). Жидкие битумы класса СГ изготовляют путем разжижения обычных, вязких битумов легкими разжижителями типа керосина. Для получения битумов класса МГ применяют разжижители каменноугольного или нефтяного происхождения (нефть, мазут и т. п.). В зависимости от показателей вязкости дорожные жидкие битумы классов СГ и МГ каждый делят на три марки- эти битумы должны удовлетворять требованиям ГОСТа.

Российские стандарты к нефтяным битумам:

- ГОСТ 22245-90 "Битумы нефтяные дорожные вязкие";

- ГОСТ 11955-82 "Битумы нефтяные дорожные жидкие";

- ГОСТ 21822-87 "Битумы нефтяные хрупкие";

- ГОСТ 6617-76 "Битумы нефтяные строительные";

- ГОСТ 9548-74 "Битумы нефтяные кровельные"

22)Производство битумов

Концентрирование остатков путем перегонки их в вакууме в присутствии водяного пара или инертного газа (при переработке сверхтяжелых асфальтосмолистых нефтей остаточные битумы могут быть получены атмо-сферной перегонкой). В некоторых странах к остаточным битумам относят и асфальт процесса деасфальтизации гудрона. В других странах его выделяют в отдельный способ - получение осажденных битумов.

Окисление кислородом воздуха различных остатков (мазутов, гудронов, полугудронов, асфальтов деасфальтизации, экстрактов селективной очистки масел, крекинг- остатков или их смесей) при температуре 180 - 300° С .

3.Компаундирование (смешение) различных остатков с дистиллятами и с окисленными или остаточными битумами и др.

По химическому составу битумы — сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных азота, кислорода и серы, полностью растворимые в сероуглероде.

В групповой состав битумов входят: масла (45 ...65%) — вязкие жидкости светло-желтого цвета с плотностью менее 1, состоящие из углеводородов с молекулярной массой 100 ...500; масла придают вяжущему подвижность и текучесть; смолы (15... 30 %) — вязкопластичные высокомолекулярные аморфные вещества темно-коричневого цвета с плотностью около 1 и молекулярной массой 500... 1000; от их содержания зависят степень пластичности битумов и вяжущие свойства; асфальтены (10... 30%) — твердые хрупкие вещества кристаллического строения с плотностью больше 1 и молекулярной массой 1000... 5000; их содержание определяет теплоустойчивость, вязкость и хрупкость вяжущего; карбены и карбоиды (1... 2%) — твердые углеродистые вещества, образующиеся при высоких температурах; их содержание повышает вязкость и хрупкость вяжущего.

Свойства битумных вяжущих

Важнейшими свойствами битумов для их применения в строительстве являются:

▪ способность при нагревании (до 80…170°С) или добавлении растворителей (разжижителей) переходить в вязкожидкое состояние и объединяться с каменными или другими строительными материалами;

▪ способность при понижении температуры (до 20…25°С и ниже) или испарении растворителей вновь загустевать и образовывать единый материал, сцепляться с введенными в них или пропитанными и обмазанными ими другими материалами (асфальтовые бетоны и растворы, кровельные и гидроизоляционные материалы);

▪ способность придавать гидрофобные (водоотталкивающие) свойства другим материалам, обработанным битумом.

Основными свойствами, определяющими качество твердых и полутвердых битумов и деление их на марки, являются вязкость, температура размягчения и хрупкости, пластичность; для жидких битумов- вязкость и фракционный состав (содержание летучих масел).

Групповые углеводороды, входя в состав битумов в различных соотношениях и образуя сложную дисперсную систему, предопределяют их структуру и свойства (12.1). Дисперсионной средой в этой системе является молекулярный раствор смол или их части в маслах, а дисперсной фазой служат асфальтены с адсорбированной на их поверхности частью смол. Если в этой дисперсной системе имеется избыток дисперсионной среды, то комплексные частицы (мицеллы) не контактируют между собой, свободно перемещаясь в дисперсионной среде. Такая структура характерна для жидких битумов при нормальной температуре и для вязких битумов при повышенных температурах   ( 12.1,а).

При относительно пониженном количестве дисперсионной среды и большом количестве мицелл они, контактируя друг с другом, образуют мицеллярную пространственную сетку. Битумы, имеющие такую структуру, характеризуются высокой вязкостью и твердостью при комнатной температуре

23) Типы битумов

Битум – это вещество, которое  изготовляется промышленным методом в результате преобразования и смешивания смол, нефтепродуктов и других органических веществ. Известно, что химический состав и метод изготовления битума определяют его свойства. Существуют различные виды битума. Между собой они отличаются прочностью, эластичностью, твердостью. По сфере использования различают строительный, дорожный, изоляционный и кровельный битум. 

 

Во всем мире широко используется дорожный битум.  Он может быть как жидким, так и вязким.

 

Вязкий битум является главным вяжущим веществом в дорожном строительстве и ремонте дорог. Благодаря этому виду битума возрастает мягкость и эластичность горячего асфальта.

 

Жидкий битум создают на основе вязкого битума путем добавления к нему растворителей. Различные типы дорожного битума используют в зависимости от климата.

Для выполнения строительных работ, таких как гидроизоляция строений из бетона, подвалов и фундаментов,  широко применяется строительный битум.

Битум так же является основой для изготовления битумного праймера, битумной мастики, гидростеклоизола и прочих стройматериалов.

 

Строительный битум применяется обычно в горячем виде. Для использования битума в холодной форме, его нужно разбавлять растворителями.

Строительный битум является универсальным материалом,  который используют на всех стадиях возведения новых строений. Химического состав строительного битума представляет собой смесь из гетероорганических соединений и углеводородов.

Важное преимущество битума – его дешевизна.

Битум обеспечивает эффективную защиту строений и сооружений от неблагоприятного воздействия факторов внешней среды и  механических воздействий.

 

Нефтяные битумы применяется в дорожном и гражданском строительстве. Битум пластичен, может переносить  низкие температуры, температурные перепады, различные виды нагрузок.

 Главным потребителем нефтяных битумов является дорожное строительство. На сегодняшний день до 90% производимого во всем мире объема товарных битумов потребляется дорожной отраслью. Нефтяной  жидкий битум является более дешевым и универсальным материалом для применения в качестве вяжущего средства при устройстве дорожных покрытий.

24) Жидкие битумы и битумные эмульсии

Дорожные битумы бывают двух видов: вязкие и жидкие. И те и другие представляют собой горючие вещества, имеющие температуру вспышки от 65 до 120 градусов тепла (для жидких битумов), или выше 220 градусов тепла (для вязких битумов). Вязкие дорожные битумы самовоспламеняются при температуре 368 градусов, а жидкие – не ниже 300 градусов тепла жидкий дорожный битум может использоваться и в холодную погоду, при минусовых температурах воздуха. Жидкий битум изготавливают путем добавления в вязкий битум растворителей..

Битумные дорожные эмульсии представляют собой жидкость темно-коричневого цвета, которую получают путем диспергирования (измельчения) битума в воде с добавлением специального эмульгатора - поверхностно-активного вещества (ПАВ). Эмульсии образуются при соединении двух взаимонесмешивающихся жидкостей. В большинстве эмульсий одной из жидкостей является вода. Эмульсии бывают двух типов:

1.Эмульсии типа масло в воде представляют собой эмульсии, в которых непрерывной фазой является вода, а диспергированной фазой масло.

2.Эмульсии типа вода в масле представляют собой эмульсии, в которых непрерывной фазой является масло, а диспергированной фазой вода. Эмульсии такого типа называют инвертированными.

Битумные эмульсии — это эмульсии типа «масло в воде», где диспергированной фазой является битум. Эмульсии, содержащие от 40% до 80% битума, представляют собой жидкость коричневого цвета, плотность которой изменяется от плотности молока до плотности жирных сливок. Размер капель находится в диапазоне от 0.1 до 20 микрон.

Масло и вода могут образовать эмульсию при смешивании, но быстро отделяются друг от друга, по завершении этого процесса.

Для стабильности битумные эмульсии содержат третий компонент, эмульгатор, который понижает поверхностное натяжение между фазами, стабилизирует дисперсию, а также способствует сцеплению битума с каменным материалом.

Битумные эмульсии применяют в строительстве и ремонте автодорог как вяжущий или пленкообразующий материал. Рекомендуемая область применения данных эмульсий по видам работ приведена в приложении к стандарту (ГОСТ 18659-81).

По виду поверхностно-активного вещества, которые используются в качестве эмульгатора, битумные дорожные эмульсии делятся на 2 вида: анионные битумные эмульсии (ЭБА) и катионные битумные эмульсии (ЭБК).

По смешиваемости с различными минеральными материалами каждый вид битумной эмульсии подразделяют ещё на 3 класса: анионные – это ЭБА-1, ЭБА-2 и ЭБА-3; и катионные – это ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3.

25) кровельные и гидроизоляционные рулонные безосновные материалы

Безосновные кровельные и гидроизоляционные рулонные материалы по виду вяжущего разделяются на битумно-резиновые, полимерные и битумно-полимерные. Они должны удовлетворять следующим требованиям: быть однородными по массе; иметь гладкую без пятен лицевую сторону; не иметь видимых посторонних включений и пористости; полотно материала в рулоне не должно быть слипшимся. Битумно-резиновый материал выпускается в виде изола.

Из о л (ГОСТ 10296—62) представляет собой безосновный рулонный материал, изготовляемый из резино-битумного вяжущего, минерального наполнителя, пластификатора и антисептика. Изол выпускают в виде рулонов площадью 10 м2, шириной 800 и 1000 м, толщиной 2 мм. Допускаемые отклонения по толщине ±0,2 мм.

В качестве наполнителей для производства изола используют тонкоразмолотый минеральный материал, например тальк, известняк, инфузорную землю. Резино-битумное вяжущее при изготовлении изола получают в процессе девулканизации утильной резины с избытком битума в течение 30 мин при температуре 180—200° С, после чего вводят наполнитель. Резино-битумную массу подвергают пластификации на вальцах, прокатывая через каландры.

Достоинствами изола являются его высокая растяжимость, не менее 60%', сохраняющаяся при температуре до —15° С, и гнило-стойкость. Предел прочности изола при растяжении составляет не менее 4 кгс/см2; водонасыщение за сутки, не более 1%: (по массе); теплостойкость 150° С.

Изол используют для устройства пароизоляции в совмещенных покрытиях, т. е. в защищенных условиях от непосредственного воздействия атмосферных факторов.

Полиэтиленовая пленка ГОСТ 16337—70 — морозостойкий рулонный материал шириной 800—900 или 1400—1420 мм и толщиной соответственно 0,2 и 0,06 мм. Пленку получают из полиэтилена высокого давления методом экструзии—выдавливания с последующим пневматическим растяжением. Она предназначается для устройства внутренних слоев кровель.

26) Кровельные и гидроизоляционные рулонные материалы на металлической основе

Для ответственных гидроизоляционных работ значительно более пригодны битумные материалы, изготовленные на неорганической (асбестовой или металлической или стекловолокнистой) основе.

Фольгоизол — рулонный основной материал, состоящий из тонкой рифленой или гладкой фольги, покрытой с нижней стороны защитным битумно-резиновым антисептированным составом с мелким наполнителем или битумно-резинополимерным антисептированным с наполнителями. Этот материал изготовляют из холоднотянутой алюминиевой фольги толщиной 0,08...0,3 мм и шириной 1000±5 мм, на которую наносят в горячем состоянии битумно-резиновый слой толщиной 0,8...4 мм. Допускаемые отклонения толщины резинобитумного слоя ±2мм. Наружная поверхность фольгоизола может быть гладкой, рифленой, окрашенной в различные цвета атмосферостойкими красками и лаками с целью увеличения коррозионной стойкости. Материал применяют в качестве кровельного паро- и гидроизоляционного материала в ответственных конструкциях зданий и сооружений. Фольгоизол характеризуется высокими физико-механическими показателями, так как резина, входящая в состав гидроизоляционного слоя, медленнее стареет, пластична и влагостойка, фольгоизол — прочный водонепроницаемый и долговечный кровельный материал.

Фольгорубероид является разновидностью рубероида. Вместо крупнозернистой посыпки применяется рифленая алюминиевая фольга. Высота гофра 0,4...1 мм с шагом 7...10 мм. Такое устройство верхнего слоя кровельного покрытия способствует лучшему отражению солнечных лучей, а материал вяжущего может иметь более низкую температуру размягчения. Фольгорубероид бывает двух марок.

Фольгорубероид марки АР-420 имеет повышенную гибкость, остается гибким при отрицательных температурах; фольгорубероид марки РА-420 гибкость сохраняет только при положительных температурах. Выпускают этот материал в рулонах общей площадью 10±0,5м² шириной рулона 1026±5 мм. Применяется для устройства верхнего слоя кровельного покрытия в южных районах страны.

Фольгобитэп — рулонный основный кровельный материал, в котором основанием служит рифленая фольга, покрытая с одной или двух сторон слоем битумно-полимерного вяжущего, смешанного с минеральными наполнителями и антисептиками. Из-за дефицита алюминиевых пластин для изготовления фольги применение кровельных материалов с использованием фольги ограничено.

27) Кровельные и гидроизоляционные рулонные материалы на стекловолокнистой основе

Кровельные материалы, имеющие основание (или основные). К кровельным материалам,на стекловолокнистой основе, имеющим основание, относятся: кровельный стеклоизол, армобитум, толь, толь-кожа, асфальтовые армированные маты, гудрокамовые материалы и др. К основанию рулонных материалов предъявляются высокие требования. Основанием служат строительный картон, бумага, алюминиевая фольга, стеклоткань, кожа.

Стеклорубероид — рулонный кровельный и гидроизоляционный материал на стекловолокнистой основе, получаемый двусторонним нанесением битумного вяжущего на стекловолокнистый холст. В зависимости от вида посыпки на лицевой поверхности стеклорубероид выпускают трех марок: С-РК — кровельный с крупнозернистой посыпкой на лицевой поверхности и пылевидной или чешуйчатой на нижней; С-РЧ — кровельный с чешуйчатой посыпкой на лицевой поверхности и мелкой или пылевидной на нижней; С-РМ — гидроизоляционный, имеющий с двух сторон мелкую или пылевидную посыпку. Марки С-РК и С-РЧ применяются для устройства верхнего слоя кровельного ковра. Марка С-РМ применяется для оклеечной гидроизоляции нижних слоев и для кровельного ковра, имеющего защитный покровный слой. В качестве основы для стеклорубероида применяют стекловолокнистый холст марки ВВ-К. На холст на обе поверхности наносят сплав битума в смеси с наполнителем, пластификатором и антисептиком. Крупнозернистая посыпка должна иметь определенный зерновой состав; содержание зерен размером от 1,2 до 0,8 мм должно быть не менее 80 %, а зерен размером от 0,8 до 0,5 мм — не более 20 %. Крупность зерен минеральной посыпки 0,6 мм. Стеклорубероид выпускается в рулоне шириной 750...1025 мм, толщиной 2,5±0,5 мм, площадью 10±0,5 м², массой 1 м² 2,3...2,9 кг. Стеклорубероид водонепроницаем, выдерживает в течение 10 мин гидростатическое давление в 0,08 МПа. Он гибок, при изгибании полоски стеклорубероида на стержне диаметром 40 мм при 0°С на его поверхности не появляется трещин.

Гидростеклоизол подкладочный может быть использован для устройства нижнего слоя при устройстве кровель. Полотна подкладочного гидростеклоизола приклеиваются к основанию клеящими мастиками или оплавлением его поверхности, т.е. нагревом до капельно-жидкого состояния. Гидростеклоизол подкладочный выпускают одно-слойно- или двухслойноформированным в рулонах с шириной полотна 850...1000 мм, длиной 10 м±250 мм. Для предотвращения склеивания гидростеклоизола в рулоне поверхность полотна покрывают каолиновой эмульсией.

Резино-каучуковые композиции вяжущего состава гидроизоляционных материалов повышают их сопротивление действию воды и замедляют процессы старения. Таким материалом, предназначенным для устройства кровли и подкладочного гидроизоляционного слоя, является армобитэн, где стеклоткань, стеклохолст или биостойкая штапельная стеклосетка пропитываются битумно-каучуковым вяжущим. Выпускают армобитэн с крупнозернистой и мелкозернистой посыпкой. Армобитэн с крупной посыпкой применяется для устройства верхнего слоя кровельного покрытия, с мелкозернистой — для устройства нижнего слоя кровельного покрытия или гидроизоляции. Выпускаются в рулонах общей площадью 5...10 м², шириной 1000±20 мм. Теплостойкость высокая — не ниже 75 °С. Материал очень гибкий, морозостойкий, с незначительным водопоглощением (не более 0,5 %/сут.). Приклеивается армобитэн путем сплавления покровной массы с нижней стороны полотна горячим воздухом.

28) Кровельные и гидроизоляционые материалы на картонной основе

К кровельным материалам, имеющим бумажно-картонное основание, относятся: пергамин, рубероид, рубероид наплавляемый, К основанию рулонных материалов предъявляются высокие требования. Основанием служат строительный картон, бумага.

Строительный картон выпускается следующих видов: прокладочный, водонепроницаемый, строительно-кровельный и облицовочный.

Кровельный картон представляет собой пористый волокнистый материал, состоящий из волокон вторичной переработки текстильного, синтетического и древесного сырья.

К картону строительному предъявляются следующие требования: общая площадь рулона 25...30 м², ширина 1000, 1025 и 1050±5 мм. Картон не должен иметь впадин, бугров, трещин, дыр, разрывов. Должен иметь ровные торцы, обладать хорошей впитываемостью, обеспечивающей равномерную, однородную пропитку расплавленным битумом или разновидностью вязких вяжущих. Одновременно картон должен иметь достаточную прочность на разрыв, влажность не более 6 %.

Картон маркируется по величине массы, г, приходящейся на изготовление 1 м², картона, например А-500, А-420, А-350, А-300, Б-500, Б-420, Б-350, Б-300. Каждой марке соответствует своя разрывная сила: 226, 216, 186, 176, 226, 196, 186 Н.

Посыпка может быть крупнозернистая, тогда в марку вводят индекс К; мелкозернистая — М, или пылевидная — П. Допускается выпуск рулонного кровельного материала с чешуйчатой посыпкой с индексом Ч.

Битумные материалы.

Пергамин — выпускают в соответствии с ГОСТ 2697—75, пропитывая кровельный картон мягкими нефтяными битумами с температурой размягчения не ниже 40°С. Его применяют в кровельных и гидроизоляционных покрытиях в качестве подкладочного материала для нижних слоев многослойного кровельного ковра при укладке на горячей мастике и под битумные фасонные листы или под асбестоцементные листы, а также как самостоятельный материал в многослойных покрытиях при условии защиты верхнего слоя битумной мастикой с втопленным в него гравием, так как пергамин относится к беспокровным, не защищенным с поверхности материалом. Пергамин выпускают в рулонах площадью 10...20 м², шириной 1000, 1025, 1050±5 мм. Масса 1 м² картона — основы пергамина — весит 300 и 350 г, в соответствии с этим пергамин имеет марки П-300, П-350. Пергамин должен быть гибким, водопоглощение не должно превышать 20 % по массе. К пергамину предъявляются следующие требования: поверхность не должна иметь бугров, впадин, трещин, дыр, складок, разрывов, свободно скатываться в рулоны и не слипаться при температуре 5 °С.

Рубероид изготавливают в соответствии с ГОСТ 10923—82 путем пропитки кровельного картона нефтяными битумами и покрытием его с обеих сторон тугоплавкими битумами с наполнителем и посыпкой. Крупнозернистая цветная посыпка не только повышает атмосферостойкость рубероида, но и придает ему привлекательный вид. На нижнюю поверхность кровельного рубероида, образующего верхний слой кровельного ковра, и на обе стороны подкладочного рубероида наносят мелкозернистую или пылевидную посыпку, предотвращающую слипание материалов в рулонах. Рубероид подвержен гниению, в этом его большой недостаток, поэтому освоено производство антисептированного рубероида. Рубероид бывает кровельный, применяемый для устройства кровельного ковра, и подкладочный — применяемый для устройства нижних слоев кровельного ковра.

В зависимости от назначения — кровельный или подкладочный — в обозначение марки вносятся индексы соответственно К и П. Вид посыпки — крупный, чешуйчатый или пылевидный — в марке обозначается индексом соответствия К, Ч и П. Масса 1 м² основы картона выражена в марке рубероида цифрами

Кровельный рубероид РЦ-420 с цветной минеральной посыпкой по своим физико-механическим свойствам эффективнее РКК-420. Окрашенная посыпка не только улучшает его внешний вид, но и в несколько раз уменьшает поглощение покрытием солнечных лучей, ускоряющих старение рубероида. Так, красная посыпка отражает до 15 % лучей, зеленая — до 20%, а серебристая — до 40 %. С изнаночной стороны кровельный рубероид посыпают мелкозернистой посыпкой для предотвращения слипания его в рулоне в жаркое время. Рубероид с эластичным покровным слоем обладает следующими физико-техническими показателями: прочность на разрыв полоски рубероида шириной 50 мм не менее 320 Н; водопроницаемость образца площадью 78,2 см² (диаметр 100 мм) при гидростатическом давлении до 0,07 МПа; водопоглощение при замачивании в воде в течение 24 ч — не более 25 г/м²; температура размягчения пропиточной массы не ниже 40°С и покровной массы 80...90°С. Для районов с холодным климатом применяют рубероид с эластичным слоем битума, модифицированного полимерами. Добавка полимера снижает температуру хрупкости покровного битума (—50) °С. Долговечность кровли в случае применения эластичного рубероида увеличивается в 1,5...2 раза. Рубероид с эластичным покровным слоем обладает повышенной погодоустойчивостью.

К рубероиду как кровельному материалу предъявляются следующие основные требования. Рубероид должен быть теплостойким и водонепроницаемым. Теплостойкость определяется нагреванием его в вертикальном положении в течение 2 ч при температуре 80 °С, при этом посыпка не должна сползать, не должны появляться вздутия и другие дефекты покровного слоя, а масса покровного слоя не должна уменьшаться более чем на 0,5 %. Водонепроницаемость рубероида должна характеризоваться давлением не ниже 0,05 МПа; при действии последнего в течение 10 мин не должны появляться признаки протекания воды.

Рубероид в зависимости от марок имеет следующие качественные показатели: отношение массы пропиточного битума к массе абсолютно сухого картона не менее 1,25...1,4:1; масса покровного состава 500...1000 г/м²; средняя величина разрывной нагрузки при растяжении рубероида в продольном и поперечном направлениях не менее 216...333Н; отсутствие трещин и отслаивания посыпки при изгибании по полуокружности стержня диаметром 20...30 мм при 18...25°; рубероид с крупнозернистой посыпкой должен иметь с одного края поверхности вдоль полотна чистую непосыпанную кромку шириной не менее 70 и не более 100 мм.

Рубероид наплавляемый отличается от обычного тем, что в заводских условиях на нижнюю поверхность рулона наносится мастика, которая в присутствии растворителей обладает приклеивающими свойствами. Растворители наносятся на поверхность оснований по ровной, очищенной, сухой стяжке. В качестве растворителей могут быть уайт-спирит или керосин, расходуемые в количестве 45...60 г/м². Цементно-песчаная стяжка грунтуется раствором битума БН 90/10 в керосине или уайт-спирите в соотношении 1:2 ч. по массе из расчета 800 г/м².

Если наплавляемый рубероид используется для нижних слоев кровельного ковра, то минеральную посыпку счищают, так как она мешает склеиванию. Если применяется для верхнего слоя ковра, то очищается крупнозернистая посыпка на ширину нахлестки полотнищ (ТУ 21-27-35—78). Главное преимущество наплавляемого рубероида состоит в том, что при устройстве кровли наклейка осуществляется без применения кровельной мастики. Производительность труда при этом повышается на 50%. Без использования дорогостоящей мастики снижается стоимость устраиваемой кровли. Для нижних слоев используют марки РМ-350-1.0; РМ-420-1.0; РМ-500-2.0; для верхних слоев — марки PK-420--1.0 и РК-500-2.0. Наплавляемый рубероид выпускают в рулонах общей площадью 7,5...10 м² с шириной полотна 1000, 1025 и 1050±5 мм. Масса одного рулона 25...37 кг.