- •4 Бетоны
- •4.1 Общие сведения и классификация
- •4.2 Тяжелый бетон общестроительного назначения
- •4.2.1 Материалы для бетона
- •4.2.2 Подбор состава тяжелого бетона
- •4.2.2.1 Задание по подбору состава бетона
- •4.2.2.2 Подбор номинального состава бетона
- •4.2.2.3 Назначение рабочего состава бетонной смеси
- •4.2.2.4 Расчет рабочих дозировок бетонной смеси
- •4.2.3 Технология бетона
- •4.2.3.1 Приготовление бетонной смеси
- •4.2.3.2 Транспортировка бетонной смеси
- •4.2.3.3 Бетонирование конструкций
- •4.2.3.4 Уход за уложенным бетоном
- •4.2.3.5 Бетонирование в зимних условиях
- •4.2.4 Свойства бетонных смесей
- •4.2.4.1 Связность бетонной смеси
- •4.2.4.2 Жизнеспособность бетонной смеси
- •4.2.4.3 Удобоукладываемость бетонной смеси
- •4.2.4.4 Прочность свежеотформованной бетонной смеси
- •4.2.5 Свойства бетона
- •4.2.5.1 Строение бетона
- •4.2.5.2 Прочность бетона
- •III типа
- •4.2.5.3 Пористость бетона
- •4.2.5.4 Водопроницаемость бетона
- •4.2.5.5 Морозостойкость бетона
- •4.2.5.6 Усадка и набухание бетона
- •4.2.5.7 Ползучесть бетона
- •4.2.5.8 Тепловыделение при твердении бетона
- •4.2.5.9 Теплопроводность бетона
- •4.2.5.10 Огнестойкость бетона
- •4.2.5.11 Химическая коррозия бетона
- •4.3 Легкие бетоны
- •4.3.1 Легкие бетоны на пористых заполнителях
- •4.3.2 Ячеистые бетоны
- •Материалы для ячеистых бетонов
- •4.3.3 Арболит
- •4.4 Специальные бетоны
- •4.4.1 Гидротехнические бетоны
- •4.4.2 Дорожные бетоны
- •4.4.3 Радиационно-защитные бетоны
- •4.4.4 Декоративные бетоны
- •4.4.5 Жаростойкие бетоны
- •4.4.6 Шлакощелочные бетоны
- •4.4.7 Фибробетон
- •4.4.8 Цементно-полимерные бетоны
- •4.4.9 Бетонополимеры
- •4.4.10 Химически стойкие бетоны
- •5 Cборный железобетон
- •5.1 Общие сведения и классификация
- •5.2 Материалы для сборного железобетона
- •5.3 Армирование изделий
- •5.4 Технология изготовления
- •5.4.1 Организация технологического процесса
- •5.4.2 Агрегатно-поточный способ производства
- •5.4.3 Конвейерный способ производства
- •5.4.4 Стендовый и кассетный способы производства
- •5.4.5 Формование изделий
- •5.4.6 Тепловая обработка бетона
- •5.4.7 Технология изготовления шпал
- •5.5 Экономия цемента и тепловой энергии
Материалы для ячеистых бетонов
Вяжущие. Для изготовления ячеистого бетона применяют: известковые, цементные, смешанные и зольные вяжущие. Известковые вяжущие содержат негашеной строительной воздушной извести более 50 % по массе с добавками шлака, гипса или цемента до 15 % по массе. От качества извести зависят реологические свойства ячеистобетонной смеси, пористость, кинетика созревания и максимальная температура ячеистобетонного сырца. Следует применять известь с содержанием активных СаО+МgO не менее 70 % (лучше 80 %), с содержанием MgO не более 3 %, пережога не более 2 %, со скоростью гашения от 5 до 15 мин, тонкостью помола – 5500–6000 см2/г, с выходом известкового теста 1,8–2,2 л/кг..
Цементное вяжущее содержит портландцемента 50 % и более. Портландцемент и шлакопортландцемент должны иметь марку 400, содержание минерала С3А в клинкере не более 6 %, начало схватывания не ранее 2 ч и не позднее 4 ч, удельную поверхность 2500–4000 см2/г.
Смешанные вяжущие состоят из портландцемента от 15 до 50 % извести или шлака или шлакоизвестковой смеси. Удельная поверхность вяжущего из извести и шлака должна быть не менее 5000 см2/г.
Шлаковое вяжущее состоит из смеси шлака в количестве не более 50 % извести, гипса или щелочи.
Зольное вяжущее содержит не менее 50 % высокоосновных зол, образующихся от сжигания каменного, бурого углей или горючих сланцев.
Кремнеземистый компонент. Кремнеземистыми компонентами являются тонкомолотые кварцевые и полевошпатовые пески, зола-уноса ТЭС, зола гидроудаления, вторичные продукты обогащения различных руд, отходы ферросплавов и др.
Кварцевый и полевошпатовый пески измельчаются до удельной поверхности 2000–3000 см2/г, что повышает их химическую активность. В связи с неодинаковым минералогическим составом песков различных месторождений окончательное заключение о пригодности песка делается после лабораторных испытаний.
Для ячеистых бетонов применяют кислые золы-уноса и гидроудаления от сжигания бурых и каменных углей с содержанием SiO2 не менее 40 % и стекловидной фазы не менее 50 %.
Зола от сжигания бурых углей должна иметь удельную поверхность не менее 4000 и от сжигания каменных углей не менее 5000 см2/г. К золам предъявляются требования на равномерность изменения объема. Зола активнее молотого песка из-за содержания в ней стеклофазы.
Вторичные продукты обогащения руд должны содержать SiO2 не менее 60 % и иметь удельную поверхность от 1500 до 3000 см2/г.
Вода для ячеистого бетона должна соответствовать требованиям СТБ1114-98. Они приведены в 4.2.
Порообразователи. В качестве порообразователей применяют газообразователь и пенообразователи.
Газообразователем служит порошок алюминия (алюминиевая пудра), пенообразователями: клееканифольный, состоящий из мездрового или костного клея, канифоли и NaOH; смолосапониновый; алюмосульфонафтеновый – из керосинового контакта, сернокислого глинозема и NaOH; пенообразователь ГК – из гидролизованной боенной крови ПО-6 и сернокислого железа и др.
Добавки. В качестве добавок для регулирования процессов структурообразования, нарастания пластической прочности, ускорителей и пластификаторов применяют строительный гипс, поташ, соду кальцинированную, растворимые силикаты натрия или калия, триэталомин, тринатрийфосфат и суперпластификатор С-3.
В армированных конструкциях арматуру следует защищать от коррозии битумной, цементно-битумной, цементно-полистирольной, латексно-минеральной и другими мастиками.
Формование. Наибольшее распространение получили газобетоны, имеющие более стабильные свойства. Для изготовления газобетона применяют портландцемент, известь, кремнеземистый компонент, воду и газообразователь. Извести вводится до 10 %. Она может и не вводиться. Газообразователь алюминиевый порошок (алюминиевая пудра) вводится в виде суспензии. Для снятия парафина, покрывающего зерна алюминия, применяется ЛСТ, канифольное мыло или порошок прокаливается при температуре 200 оС. Алюминий взаимодействует с оксидом кальция Са(ОН)2:
2Al+3Ca(OH)2+6H2O=3CaO · Al2O3 · 6H2O+3H2.
1 г алюминия выделяет при обычной температуре 1,245 л водорода, который вспучивает бетон. На практике количество вводимого алюминия значительно больше в связи с потерей в процессе приготовления части газа и активностью алюминиевой пудры меньше 100 %. На изготовление 1 м3 газобетона обычно расходуется 0,4–0,5 кг алюминиевой пудры.
Бетонная смесь должна легко вспучиваться. Необходимо, чтобы к моменту окончания выделения газа она имела прочность, способную зафиксировать ячеистую структуру.
Изготовление газобетона включает в себя приготовление смеси, формование и тепловую обработку изделий. Смесь приготавливают в газобетоносмесителях. Вяжущее, кремнеземистый компонент, добавки и воду дозируют и перемешивают 3–5 мин. Затем вливают суспензию алюминиевой пудры и после перемешивания смесь выгружают в стальные формы на высоту с учетом последующего вспучивания. Ускорение газообразования происходит быстрее при температуре смеси 40 оС. Поэтому для затворения применяют горячую воду. Количество воды берется обычно 40–60 % от твердых составляющих. Уменьшить количество воды на 40–45 % можно, применяя комплексную вибрацию, приготавливая смесь в вибросмесителе и подвергая форму со смесью вибрации. В результате происходит тиксотропное разжижение смеси, что позволяет уменьшить расход воды и сократить время газовыделения до 5–7 вместо 15–20 мин.
После набора бетоном структурной прочности избыток смеси (горбушку) срезают туго натянутыми струнами или прикатывают, а затем разрезают струнами на изделия необходимых размеров.
Пенобетоны получают смешиванием раздельно приготовленной растворной смеси и технической пены в специальных пенобетоносмесителях. Пену приготавливают в лопастных смесителях или центробежных насосах из водного раствора пенообразователей. Лучшими пенообразователями являются алюмосульфонафтеновый и гидролизованная кровь. Пена должна быть прочной, устойчивой, не осаживаться и не расслаиваться.
Полученную смесь разливают в формы для изделий, где выдерживают до начала тепловой обработки. Уменьшают время выдержки введением ускорителей твердения или применением быстросхватывающихся цементов.
Тепловую обработку ячеистого бетона производят в автоклавах в среде насыщенного пара при температуре 175–200 оС и давлении 0,8–1,5 МПа. В этих условиях происходит взаимодействие кремнезема SiO2 с известью Ca(OH)2 и образуется гидросиликат кальция CaO·SiO2·nH2O.
Тепловую обработку ячеистых бетонов при атмосферном давлении и температуре 80–100 оС можно вести на вяжущих из портландцемента, шлакощелочного вяжущего с кремнеземистым компонентом золой-уноса.
Применение. Теплоизоляционные бетоны применяют для возведения наружных самонесущих стен в каркасных зданиях, перегородок, для укрепления покрытий и перекрытий, труб, холодильных камер.
Конструкционно-теплоизоляционные бетоны применяют для изготовления стеновых панелей наружных и внутренних стен жилых и промышленных зданий.
Из конструкционного бетона представляет интерес двухслойная ячеистобетонная плита покрытия, состоящая из конструкционного армированного бетона и монолитного теплоизоляционного слоя из ячеистого бетона.