39. Высокопрочный бетон

Основное положение теории деформирования и прочности бетона состоит в том, что изменение различных участков диаграммы состояний при нагружении бетона связано с появлением новых особенностей деформирования или изменением прочности материала. До границы микроразрушений Rr наблюдается в основном упругая деформация бетона (главным образом кристаллического скелета цементного камня и заполнителей). Деформация ползучести бетона обусловлена временем действия нагрузки, а следовательно, и скоростью ее подъема, без учета деформаций начальной области. Линейная ползучесть характеризуется небольшим искривлением диаграммы сжатия бетона. Последующее нагружение выше R? связано с развитием микроразрушений материала и нарушением его целостности в микрообъемах.

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- 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 М 500 - 1000.

40. Особо тяжелый бетон

Особо тяжелые бетоны применяют в специальных сооружениях для защиты от радиоактивных воздействий. К особо тяжелым относят бетоны с плотностью более 2500 кг/ куб. м.

Для особо тяжелых бетонов применяют портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, гипсоглино-земистый расширяющийся цемент. В качестве заполнителей в особо тяжелых бетонах используют материалы с высокой плотностью: магнетит, гематит, барит, металлический скрап.

К заполнителям особо тяжелых бетонов предъявляют следующие дополнительные требования:

- минимальная прочность на сжатие чугунного скрапа - 200МПа, магнетита - 200 МПа, лимонита или гематита - 35 МПа, барита -40 МПа (испытания в цилиндрических образцах диаметром 50 мм, высотой 50 мм);

- содержание полуторных окислов в барите - не более 1% массы заполнителей,

- водопоглощение (% по массе) магнетита и барита 1-2, лимонита и гематита 9-10.

41. Мелкозернистый бетон образуется при введении в его состав мелкого и тонкого песка размером не более 1,5 мкр. Мелкозернистый бетон характеризуется повышенной пустотностью и удельной поверхностью, вследствие чего понижается прочность и подвижность бетонной смеси.

Мелкозернистый бетон целесообразно применять при возведении тонкостенных конструкции, а также при работах со стыками в целях их герметизации. Мелкозернистый бетон применяю и при нанесении гидроизоляционных покрытий.

Мелкозернистый бетон имеет специфические особенности укладки и уплотнения, в связи с чем, как правило, используют пневматическое оборудование для повышения рациональности расходования мелкозернистого бетона. При таком способе также улучшаются физико-механические свойства мелкозернистого бетона.

Мелкозернистый бетон обладает рядом достоинств. Во-первых, мелкозернистый бетон позволяет создавать высококачественную однородную тонкодисперсную структуру. Повышенная тиксотрапия делает мелкозернистый бетон хорошо трансформируемым и транспортируемым. Мелкозернистый бетон технологичен и позволяет формировать конструкции методом литья, прессования, штампования, экструзии или методом набрызгивания. Мелкозернистый бетон позволяет получать тонкостенные и слоистые архитектурно-конструктивные решения, а также изделия варьируемой плотности. Мелкозернистый бетон в комплексе с различными добавками и технологическими приемами позволяет получать бетон с различными свойствами: теплоизоляционными, гидроизоляционными, декоративными.

Мелкозернистый бетон имеет более низкую себестоимость по сравнению с другими видами бетона.

Армоцемент — особый вид железобетона, приготовленный на цементно-песчаном бетоне, армированный сетками из тонкой проволоки диаметром 0,5—1 мм с мелкими ячейками размером до 10Х10 мм. Насыщение сетками густое, расстояние между сетками 3—5 мм, что позволяет получить достаточно однородный по свойствам материал. Из армоцемента изготовляют конструкции с малой толщиной стенок 10—30 мм (оболочки, волнистые своды и т. п.).

Предельная растяжимость бетона в армоцементных конструкциях благодаря значительному увеличению поверхности сцепления арматуры с бетоном возрастает. Малая ширина раскрытия трещин — основная особенность армоцемента, позволяющая достигнуть полного использования прочности арматурных сеток в конструкциях без предварительного напряжения. В растянутых зонах армоцементных конструкций возможно комбинированное армирование — сетками и напрягаемой арматурой. Армоцементные конструкции можно применять лишь при нормальной влажности и отсутствии агрессивных воздействий среды, так как их коррозионная стойкость невелика. Огнестойкость их меньше, чем огнестойкость железобетонных конструкций. Армоцементные конструкции не рекомендуется применять при систематическом воздействии ударной нагрузки.

42. В мировой строительной практике уже более ста лет существует понятие «декоративный бетон», пришедший на смену обработанному естественному камню, гипсу и шамоту. Российские производители бетона выпускают высококачественный, особо прочный архитектурный бетон (декоративный бетон - так называют его сами производители), который применяют для создания лицевых поверхностей крупных блоков и панелей наружных стен, а также некоторых других изделий внутри зданий (лестничные площадки и ступени, плиты для полов и панелей в вестибюлях, подоконники).

Из такого декоративного бетона изготавливают колонны, пилястры, порталы, малые архитектурные формы, им облицовывают стены, цоколи и т. п.

Этой разновидностью искусственного облицовочного камня выстилают сборные и монолитные полы. Используют не только для оформления стен и полов, но и в качестве дорожных покрытий. Ставший особенно популярным в последние годы декоративный бетон является альтернативой простому бетонному покрытию, тротуарной плитке, и, даже, в какой-то степени, натуральному камню.

Декоративный бетон долговечен, надежен и практичен. Он придает окраску и особенность бетону, где бы Вы его не использовали, как для личного, так и для коммерческого применения, включая пешие дорожки, подъездные пути, места под барбекю, внутренние дворики, демонстрационные залы, клубы отдыха, разделительные полосы, многоквартирные комплексы, места парковок и многое - многое другое.

Гидротехнический бетон – разновидность тяжелого бетона используемый для возведения конструкций которые постоянно погружены в воды или периодически омываются с ней. К примеру для постройки мостов, нефтяных скважин, портов, канализации и т.д.

Виды:

- подводный;

- находящийся выше зоны переменного уровня воды;

- надводный;

Состав:

При изготовлении бетона используют портландцемент, песок, гравий, щебень или галька крупностью до 150 миллиметров. Использование добавок таких как воздухововлекающих, пластифицирующих, уплотняющих качество бетона увеличивается.

Срок твердения:

180 суток - гидромелиоративные строения и речные гидротехнические строения;

60 суток – массивные конструкции;

28 суток – монолитные и сборные речные транспортные сооружения и тонкостенные гидромелиоративные строения;

28 суток - срок твердения бетона для достижения проектируемой марки морозостойкости.

Прочности:

Подземные и подводные части сооружения – от 150 до 175 кг/см2;

Облицовочные части сооружения – 250 кг/см2;

часть сооружения подвергающаяся истиранию водой – 300 кг/см2.

Прочности на сжатие:

от В3,5 до В60.

Морозостойкости:

F50; F100; F150; F200; F300.

Водонепроницаемости:

от W2 до W8.

Марки бетона определяются на 180 день после изготовления.

43. Полимербетоны изготовляют на основе полиэфирных, эпоксидных, фенолоформальдегидных, фурановых и других полимеров. Заполнители используют в зависимости от вида агрессивной среды. Для кислых сред применяют кислотостойкие заполнители — кварцевый песок и щебень из кварцита, базальта или гранита, а также кислотоупорный кирпич, как и графит.

По плотности различают: 1) конструкционный тяжелый полимербетон на тяжелых плотных заполнителях; 2) конструкционно-теплоизоляционный легкий бетон на минеральных пористых заполнителях (например, керамзите) и 3) теплоизоляционный особолегкий бетон на высокопористых заполнителях (пенопласте, пробке, древесине, вспученном перлите и т. п.).

Механические свойства полимербетона повышаются при армировании его стальной или стеклопластиковой арматурой. Из стале- и стеклополимербетона изготовляют элементы шахтной крепи, опоры контактной сети, шпалы, коллекторные кольца. Разработаны и находят применение в практике комбинированные несущие конструкции, в сжатой зоне которых располагают цементный железобетон, а в растянутой — армополимербетон. Такое сочетание существенно повышает трещиностойкость растянутой зоны, поскольку предельная растяжимость полимербетона примерно в 10 раз, а прочность при растяжении в 5 раз выше, чем у цементного бетона.

Отрицательным свойством полимербетонов является их большая ползучесть, а также старение, усиливающееся при действии попеременного нагревания и увлажнения. Кроме того, необходимо соблюдение специальных правил охраны труда при работе с полимерами и кислыми отвердителями, могущими вызвать ожоги, необходима хорошая вентиляция, а также обеспечение рабочих защитными очками, спецодеждой.

Полимерцементные бетоны и растворы содержат от 0,2 до 5...12% добавки синтетической смолы или каучука, их вводят в виде эмульсий или суспензий, что обеспечивает более равномерное распределение полимера в объеме материала. Обычно применяют водные дисперсии поливинилацетата, полистирола, поливинилхлорида, латексы, а также кремнийорганические соединения. В результате уменьшаются водопоглощение и водопроницаемость, увеличивается в 2...3 раза прочность бетона при растяжении и изгибе. Полимерцементные материалы применяют в виде красок, клеев, обмазок (например, для защиты арматуры); полимерцементные растворы и бетоны используют для устройства полов, а также в виде защитных слоев резервуаров, труб и других сооружений.

Бетонополимеры. Для получения бетонополимеров обычные бетоны пропитывают жидкими мономерами, например стиролом или метилметакрилатом. Для полной пропитки тяжелого цементного бетона требуется 2—5% мономера. Для освобождения пор и капилляров бетона от воды и воздуха производят его сушку и вакуумирование. Более экономичное расходование мономеров достигается при поверхностной пропитке конструкций. Решающей технологической стадией получения бетонополимеров является полимеризация мономера непосредственно в порах бетона. С этой целью после пропитки бетона мономерами с добавками инициаторов полимеризации изделия нагревают до 70—120°С или подвергают радиационной обработке при нормальной температуре. Образуемая в бетоне полимерная сетка оказывает упрочняющее и армирующее действие, вызывает обжатие минеральной части материала, улучшает сцепление цементного камня с заполнителем. Бетонополимеры характеризуются более высокой прочностью при сжатии и изгибе, чем исходные бетоны, газонепроницаемостью, износостойкостью в агрессивных средах. Каждый процент полимера повышает прочность бетона на 10—20 МПа, т. е. примерно так же, как в обычном бетоне увеличение расхода цемента на 100 кг. Пропитка бетонов мономерами с последующей полимеризацией позволяет получать бетонополимеры марок Ml300—М2000 с прочностью на растяжение до 18 МПа, т. е. в 3—10 раз выше по сравнению с исходными показателями. Из бетонополимеров эффективно получение высокопрочных, износостойких, химически стойких и других изделий, обладающих особыми свойствами. Накоплен положительный опыт производства бетонополимерных неарми-рованных или малоармированных тонкостенных напорных труб. Пропитанные бетоны целесообразно применять для строительства водозаборных сооружений, насосных станций, градирен и других сооружений, где необходимы плотные и особо плотные бетоны.