Цементные бетоны

Бетон– это искусственный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси, состоящей из минерального вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей и воды. Иногда для улучшения каких-либо свойств применяют добавки.

Технико-экономические преимущества бетона:

1. Достаточно низкий уровень затрат на изготовление конструкций, т. к. используется местное сырьё;

2. Из бетона можно получить изделия любой сложной конфигурации;

3. Свойства бетона можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами;

4. Быстрая технология изготовления.

Недостаток бетона:

Низкая прочность на растяжение (в 10–15 раз ниже, чем на сжатие), но этот недостаток устраняется в железобетонных конструкциях за счёт применения арматуры.

Материалы для тяжелых цементных бетонов

В правильно подобранной бетонной смеси расход цемента составляет 8–15%, а заполнителей 80–85%.

Вяжущее (цемент)

В качестве вяжущего могут использоваться все виды цементов. Выбирать цемент необходимо с учетом эксплуатации бетона. Вяжущее в бетоне является непрерывной фазой и называется матрицей.

Для тяжёлого бетона применяют портландцемент и его разновидности. Цемент испытывают, определяя его свойства по ГОСТу. Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бетона.

Мелкий заполнитель

Мелкий заполнитель представляет собой вторую фазу. В качестве мелкого заполнителя в тяжёлом бетоне применяют песок, состоящий из зёрен размером 0,16–5 мм. При выборе мелкого заполнителя необходимо, чтобы он отвечал следующим требованиям.

1. Требование по чистоте к песку:

Содержание в песке зёрен размером менее 0,16 мм должно быть не более 10%, при этой количество глинистых, илистых частиц должно быть не более 3% (определяется отмучиванием (промывкой)).

2. Ограничение по органическим примесям:

В природном песке содержатся органические примеси (их количество определяют колориметрическим способом). Песок считается пригодным, если 3%^ный раствор едкого натра () над песком окрашивается светлее эталона.

3. Требования по зерновому составу:

Песок должен состоять из зёрен различного размера, причём количество крупных, мелких и средних зёрен устанавливается таким образом, чтобы зёрна меньшего размера располагались в пустотах между крупными. Гранулометрический состав песка определяют просеиванием через стандартный набор сит. Сначала определяют частный остаток (где– номер сита) на каждом сите:,

где m_i ─ масса песка, оставшегося на i-ом сите после просейвания, m_нав ─ масса навески песка, участвовавшего в просеивании.

Затем определяют полный остаток в процентах как сумму частного остатка на данном сите и частных остатков на ситах большего размера:

.

Для оценки крупности песка используется модуль крупности (М_к), значение которого определяется по формуле

,

где А_i – полные остатки на соответствующих ситах, %.

После этого в осях «размер сита ─ полный остаток на данном сите» строится кривая просеивания песка, которая должна входить в стандартную область.

Если кривая не вошла в стандартную область, то песок рассеивают на фракции и дозируют каждую фракцию отдельно.

4. Насыпная плотность не более 1,8 г/см³.

Крупный заполнитель

Крупный заполнитель является третьей фазой. В качестве крупного заполнителя для тяжёлых бетонов используют гравий или щебень. Гравий – это окатанные зёрна различных горных пород, которые образовались в результате естественного разрушения горных массивов. Щебень – материал, полученный в результате искусственно дробления горных пород. При выборе крупного заполнителя необходимо, чтобы он отвечал следующим требованиям.

1. Требование по чистоте:

Содержание пылевидных, глинистых и илистых частиц не должно превышать 1% (определяется отмучиванием);

2. Содержание органических примесей: ограничено;

3. Зерновой состав:

В крупном заполнителе должны содержаться зёрна фракций: 5–10 мм, 10–20 мм, 20–40 мм, 40–70 мм (определяется просеиванием через стандартный набор сит).

Строится кривая просеивания, которая не должна выходить за пределы стандартной области;

4. Требование по прочности:

Прочность крупного заполнителя определяется дроблением зёрен в цилиндре. Марки по дробимости: Др 8 –16;

5. Зёрна крупного заполнителя должны иметь шероховатую поверхность (для лучшего сцепления);

6. Крупный заполнитель должен иметь марку по морозостойкости не менее 15 циклов;

7. Крупный заполнитель должен иметь марку по истираемости и на удар;

8. В крупном заполнителе нормируется содержание зёрен по форме.

Вода

Для приготовления бетона используют чистую питьевую воду. НЕЛЬЗЯ использовать сточные, кислые, щелочные и болотные воды. воды должен быть не менее 4. Водоцементное отношение должно находиться в интервале В/Ц = 0,4 ─ 0,7. При увеличении количества воды затворения избыточная вода будет испаряться и в матрице будет появляться большое количество пор, которые будут снижать плотность, связность и непрерывность матрицы, что будет негативно влиять на свойства бетона.

В любом цементном бетоне четвертой фазой являются пузырьки воздуха, которые захвачены при перемешивании бетона или при неплотном заполнении пустотности щебня песком и пустотности песка вяжущим. Необходимо стремиться чтобы в тяжелом бетоне было как можно меньше четвертой фазы.