11.4. Выбор цемента для бетона

При выборе цемента для бетона учитывают требования, предъявляемые к бетону (прочность, морозостойкость, химическая стойкость и др.), а также технологию изготовления изделий.

Марку цемента рекомендуется выбирать в зависимости от проектной прочности бетона при сжатии (см. табл. 11.1).

Таблица 11.1

Марка бетона	М100	М200	М250	М300	М400	М500	М600 и выше
Марка цемента	300	300-400	400	400-500	500-600	600	600

На практике наиболее широко применяется портландцемент марок 400 и 500. Приготовление бетона с использованием более высокой марки цемента дает его экономию в среднем на 10 – 15 % при повышении марки цемента на 100 кг/см².

Для изготовления морозостойких бетонов, а также бетонов, подвергающихся сульфатной коррозии, рекомендуется применять сульфатостойкий портландцемент.

Для сборных изделий и конструкций рекомендуется применять цемент с повышенным содержанием С₃S и С₃А, обеспечивающие быстрое твердение в условиях тепловлажностной обработки, применяемой на заводах сборного железобетона для ускорения твердения цемента.

11.5. Вода для приготовления бетонной смеси

Для приготовления бетонной смеси обычно используют водопроводную питьевую воду. Вода не должна быть кислой (рH > 4), не должна содержать сульфатов больше 2700 мг/л (в пересчете на SO₄) и всех солей более 5000 мг/л.

Сточные воды, содержащие жиры, растительные масла, сахар, кислоты и т. п., нельзя использовать для затворения бетона. Природные воды должны браться из мест, достаточно удаленных от места выпуска сточных вод. Нельзя использовать болотную воду.

Морская и др. соленые воды, удовлетворяющие приведенным выше условиям, могут применяться для приготовления бетонной смеси, за исключением случаев бетонирования внутренних конструкций жилых и общественных зданий. Морскую воду нельзя использовать для бетонирования надводных железобетонных сооружений в жарких и сухих местах. Во всех указанных случаях морские соли могут выступить на поверхности бетона, а также вызвать коррозию арматуры.

В сомнительных случаях пригодность воды необходимо проверять сравнительными испытаниями бетонных образцов, изготовленных на данной воде и на обычной водопроводной.

11.6. Заполнители для бетона

Мелкие заполнители. В качестве мелких заполнителей для бетона применяются крупные, средние и мелкие пески, которые могут быть природными, дроблёнными и дроблёнными из отсевов, а также пески обогащенные и фракционированные. Размеры частиц песка составляют от 0,16 до 5 мм.

Выбор мелких заполнителей для бетона производят по зерновому составу и модулю крупности М_к (безразмерная характеристика крупности песка), содержанию пылевидных и глинистых частиц, петрографическому составу, в том числе содержанию вредных примесей, включая органические примеси и потенциально реакционно-способные породы и минералы (пирит, гипс, халцедон, опал, сера и др.).

Природный песок представляет собой образовавшуюся в результате процессов выветривания горных пород рыхлую смесь зерен. Искусственный песок изготовляют путем дробления твердых горных пород, поэтому он гораздо дороже.

Чаще всего встречаются кварцевые пески, реже – полевошпатные, известняковые и др. Кварцевые пески пригодны для бетона любых марок. Другие виды песков должны быть проверены на прочность в растворе или бетоне, требуемой марки.

По условиям залегания природные пески подразделяются на речные, морские и горные (овражные).

Морские и речные пески имеют окатанную форму и содержат меньше глинистых и органических примесей, т.е. они более чистые, чем овражные, но зёрна последних угловатее. В морском песке часто имеются примеси известняковых зерен и обломков раковин, что снижает прочность бетона.

С точки зрения прочности бетона или раствора желательно применять чистый песок с остроугольными зернами, т.к. он лучше сцепляется с цементным камнем. Для очистки пески подвергаются промывке, но эта процедура сложна и дорога, поэтому обычно предпочитают использовать речной песок, который чище овражного и не содержит ракушек.

Для обычного бетона основные требования к природному песку следующие:

• содержание глинистых, илистых и пылеватых частиц должно быть не более 3 % по массе (определяется методом отмучивания); глины в комках  не более 0,5 %; зерен размером 5 … 10 мм  не более 10 %, размером более 10 мм  не более 0,5 %;

• содержание органических примесей допускается в очень не большом количестве (определяется колориметрическим методом);

• зерновой состав, определяемый просеиванием пробы песка через стандартный набор сит, должен соответствовать рекомендациям ГОСТа. Кривая гранулометрического состава должна попадать в зону допускаемых для бетона песков (М_к от 1,5 до 3,25).

Для бетона высоких марок наиболее пригоден в основном крупный песок (М_к от 2,5 до 3,0), содержащий достаточное количество средних и мелких зерен, при этом достигается одновременно малый объем пустот и небольшая удельная поверхность песка, благодаря чему экономится цемент.

Крупные заполнители. В качестве крупного заполнителя для бетона применяют щебень, гравий и щебень из гравия. Размеры зерен крупного заполнителя составляют 5…120 мм (для гидротехнического строительства  до 150 мм).

Выбор крупного заполнителя производят по зерновому составу, плотности, прочности, содержанию зерен слабых пород, содержанию зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы, водопоглощению, морозостойкости, содержанию пылеватых и глинистых частиц и петрографическому составу, в том числе содержанию вредных примесей, включая органические примеси и потенциально реакционноспособные породы и минералы.

Щебнем называется материал, полученный в результате дробления камней из различных горных пород (гранит, диабаз, известняк и др.). Зерна щебня имеют остроугольную форму. Щебень чище гравия и обычно не содержит органических примесей.

Гравием называется материал, образовавшийся в результате естественного разрушения (выветривания) горных пород. Гравий состоит из более или менее окатанных зерен и обычно содержит примеси пыли, глины, песка и органических веществ.

Гравий имеет перед щебнем то преимущество, что встречается в природе в уже раздробленном состоянии, т.е. добыча его более дешева. Кроме того, благодаря окатанности зерен, бетонные смеси с использованием гравия имеют несколько большую подвижность, чем при использовании щебеня, при этом межзерновая пустотность оказывается меньшей.

К недостаткам гравия относятся более слабое сцепление его с цементным раствором при затвердевании, снижающее прочность бетона на 10…15 %, а также загрязненность примесями, вследствие чего часто требуется промывка гравия.

Для высокопрочных бетонов лучше применять щебень. Для бетона невысоких марок (до М150 включительно) можно применять щебень из промышленных отходов: шлаков, кирпичного боя, дробленного бетона.

Крупные заполнители должны применяться, как правило, в виде фракций, раздельно дозируемых при приготовлении бетонной смеси. Содержание различных фракций при подборе состава бетона должно обеспечивать получение плотной смеси.

Наибольшая крупность заполнителя бетона устанавливается стандартами, техническими условиями или рабочими чертежами для каждого конкретного вида конструкций.

Содержание зерен пластинчатой и игольчатой формы в щебне для всех видов тяжелого бетона не должно превышать 35 % по массе. К пластинчатым и игольчатым относятся зерна, у которых соответственно один или два поперечных размера меньше длины более, чем в 3 раза.

Щебень по прочности подразделяется на марки: 1400, 1200, 1000, 800, 600, 400, 300 и 200. Марка щебня должна быть выше проектируемой марки бетона в 1,5 раза для бетона марки ниже М300 и в 2 раза – для бетона марки М300 и выше.

Для гидротехнического, дорожного и износостойкого бетона, щебень и гравий должны иметь определенную марку по истираемости в полочном барабане, устанавливаемую по потере массы, в %, после испытания.

По морозостойкости для щебня устанавливаются марки 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300. Марка по морозостойкости обозначает число циклов попеременного замораживания и оттаивания пробы заполнителя, при котором потеря по массе не превышает 5%.

Количество пылеватых и глинистых частиц в КЗ из изверженных и метаморфических горных пород не должно составлять более 1 %, из осадочных пород – не более 1…3 % (в зависимости от вида и назначения бетона). Для гидротехнического бетона содержание таких частиц не должно превышать: для зоны переменного уровня воды и надводной зоны – 1 %, для подводной и внутренней зон – 2 %.