Основные этапы развития технологии бетона

Повышенная стойкость по отношению к действию мягких и сульфатных вод, пониженное тепловыделение сульфатостойкого портландцемента позволяют эффективно использовать его и в гидротехническом морском и речном строительстве (с учетом при этом норм агрессивности воды-среды).

Портландцемент и шлакопортландцемент широко применяют в производстве сборных бетонных и железобетонных конструкций и изделий, в частности изготовляемых с использованием тепловлажностной обработки. Быстротвердеющий шлакопортландцемент рекомендуется при изготовлении сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций, когда требуется высокая прочность в начальные сроки, а также при изготовлении сборных конструкций с применением тепловой обработки.

Если бетоны на шлакопортландцементах используют при пониженных положительных температурах (ниже 10 °С), то необходим искусственный обогрев (за исключением массивных сооружений).

Во всех областях применения шлакопортландцемент оказывается экономичнее портландцемента той же активности.

 

 

Классификация по назначению	Классификация по основным способам производства	Классификация по прочности при сжатии в 28-суточном возрасте
шлакопортландцемент с 30-70% доменного гранулированного шлака	сухой	портландцемент – 400, 500, 550, 600
пуццолановый портландцемент, содержащий до 20-45% пуццолановых добавок	полусухой	шлакопортландцемент – 300, 400, 500
быстротвердеющий портландцемент	мокрый	портландцемент быстротвердеющий – 400, 500
пластифицированный и гидрофобный портландцемент	комбинированный	шлакопортландцемент быстротвердеющий – 400
сульфатостойкий портландцемент	радиационно-химический	-
портландцемент с умеренной экзотермией	-	-
белый и цветные портландцементы	-	-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Заполнители для бетона: классификация и общие требования.

 

Заполнители (песок, щебень или гравий) занимают до 80 - 85 % объема бетона и образуют его жесткий скелет препятствующий усадке. Применяя заполнители с различными свойствами, можно получать бетоны с разнообразными физико-механическими показателями, например, легкие, жароупорные и пр.

По происхождению заполнители подразделяют на три группы:

1) природные, в том числе  из попутно добываемых пород  и отходов обогащения; 2) из отходов  промышленности; 3) искусственные (специально  приготовленные).

Природные материалы и материалы из отходов промышленности, получаемые без изменения их химического состава и фазового состояния, характеризуются соответственно происхождением и петрографическим наименованием горных пород или видом отходов. Например, изверженные глубинные (интрузивные) породы — гранит, сиенит, диорит; доменные отвальные шлаки. Природные заполнители бетона должны быть долговечными, твердыми и без излишнего количества глины, суглинка, ила, слюды, сланца, черта (кремнистого сланца), щелочей и органических веществ. Заполнитель должен тщательно выбираться.

Искусственные заполнители характеризуются видом сырья (природное, из отходов или их смесь) и технологией производства (способ обработки). Например, получаемые из природного сырья обжигом со вспучиванием— керамзит; получаемые поризацией расплава доменных шлаков — шлаковая пемза.

Для изготовления легких бетонов применяют пористые заполнители. Они бывают природные и искусственные. Природные заполнители получают путем дробления пористых горных пород — вулканического туфа, пемзы, известкового туфа, известняка-ракушечника и некоторых других. Они относятся к местным материалам и используются для строительства в районах, незначительно удаленных от месторождения. Более распространены искусственные пористые заполнители, которые подразделяют на специально изготовляемые и заполнители из отходов промышленности.

К специально изготовляемым пористым заполнителям относят керамзит, аглопорит, вспученный перлит, вспученный вермикулит, шлаковую пемзу, зольный гравий. Керамзит — продукт обжига вспучивающихся глин. Из отходов промышленности используют топливные шлаки и золы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Мелкие заполнители для бетонов: общие требования и методы определения показателей качества.

 

Мелкий заполнитель - песок. Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов. Качество песка, применяемого для изготовления бетона, определяется минеральным составом, зерновым составом и содержанием вредных примесей. В качестве мелкого заполнителя для тяжелого бетона используют природный песок крупностью от 0,16 до 5мм и имеющий плотность более 1,8 г/см3.

Природные пески представляют рыхлую смесь зерен различных минералов, входивших в состав изверженных (реже осадочных) горных пород (кварца, полевого шпата, кальцита, слюды и др.). Природные пески разделяются наречные, морские и горные (овражные). Речные и морские пески имеют округлую форму зерен; горные содержат остроугольные зерна, что обеспечивает их лучшее сцепление с бетоном. Однако горные пески обычно больше загрязнены вредными примесями, чем речные и морские.

 Искусственные пески  получают дроблением твердых  и плотных горных пород, а также  отвальных металлургических шлаков. Дробленые пески имеют высокую  стоимость, и поэтому, их применяют  для обогащения мелкого природного  песка в бетоне.

Заполнитель должен состоять из зерен разного размера (разных фракций), при этом количество крупных, средних и мелких зерен устанавливается на основе проверенных рекомендаций таким образом, чтобы зерна меньшего размера располагались в пустотах между крупными. Чем компактнее расположены зерна заполнителей, тем меньше объем пустот. Зерновой (гранулометрический) состав песка определяют просеиванием высушенной средней пробы (1000 г) через стандартный набор сит с размерами отверстий 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Мелкие частицы песка (пыль) имеют размер менее 0,16 мм. В песке зерен гравия от 5 до10 мм допускается не более 5%, зерен крупнее 10 мм - не должно быть.

Для оценки крупности песка применяют безразмерный показатель - модуль крупности, который вычисляют как отношение суммы полных остатков на ситах, ко всей пробе, принятой за 100.

В зависимости от зернового состава песок разделяют на крупный, средний, мелкий

Мелкие частицы (пыль, ил, глина) увеличивают водопотребность бетонных смесей и расход цемента в бетоне. Поэтому содержание в песке зерен, проходящих через сито 0,16 мм, должно быть не более 10% по массе, при этом количество пылевидных, илистых и глинистых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 3%. Глина набухает при увлажнении и увеличивается в объеме при замерзании, снижая морозостойкость.

Классификация песков по крупности

Группа песков	Полный остаток на сите с сеткой 0,63 мм, %	Модуль крупности
Крупный	50-75	3,5-2,5
Средний	35-50	2,5-2
Мелкий	20-35	2-1,5

 

В природном песке и в гравии могут содержаться органические примеси (например, продукты разложения остатков растений), в частности, органические гумусовые кислоты, которые понижают прочность бетона и даже разрушают цемент. Наличие органических примесей определяют колориметрическим (цветовым) методом.

Глинистые и пылевидные частицы, органические примеси, сернистые и сернокислые соединения являются вредными примесями в песке. Глинистые примеси, обволакивая тонким слоем зерна песка, ухудшают сцепление их с цементным камнем и снижают прочность бетона. Органические примеси (остатки растений, перегной и т. п.) снижают прочность цементного камня и могут явиться источником его разрушения. Сернистые и сернокислые соединения (гипс, серный колчедан и др.) спос обствуют коррозии бетона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Крупные заполнители для бетонов: общие требования и методы определения показателей качества.

Крупный заполнитель: для тяжелого бетона это гравий или щебень

Гравий - рыхлая смесь зерен округлой формы размером 5-70 мм, образовавшихся в результате естественного разрушения (выветривания) твердых , горных пород. Гравий может быть горным (овражным), речным и морским. Горный гравий имеет шероховатую поверхность и содержит обычно примеси песка, глины, пыли и органических веществ. Речной и морской гравий чище горного, но зато с гладкой поверхностью, что ухудшает сцепление с цементно-песчаным раствором. Для улучшения сцепления его можно дробить на щебень.

Щебень - рыхлая смесь, получаемая дроблением больших кусков различных твердых горных пород, а также кирпичного боя, шлаков и др. Полученную смесь зерен различных размеров (5 - 70 мм) подвергают рассеву на отдельные фракции. В зависимости от размера зерен гравий и щебень подразделяют на фракции 5-10, 10 - 20, 20 - 40 и 40 –70мм. В каждой фракции гравия или щебня должны быть зерна всех размеров - от наибольшего до наименьшего для данной фракции.

Для приготовления бетона более экономичен предельно крупный гравий или щебень, так как при этом снижается расход цемента. Но наибольший размер зерен крупного заполнителя должен быть не более 1/3 наименьшего размера бетонируемой конструкции или не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры. При бетонировании плит допускается применение до 50 % зерен крупного заполнителя наибольшей крупности, равной половине толщины плиты. Содержание зерен крупнее установленного наибольшего размера допускается не более 5% по массе гравия или щебня.

Содержание в гравии или щебне лещадных или игловидных зерен не должно превышать 15 % по массе.

Для тяжелых бетонов следует применять щебень, получаемый из горных пород, имеющих прочность в 1,5 - 2 раза выше заданной марки бетона. Содержание в щебне зерен слабых, выветрившихся пород не должно превышать 10%по массе. Проверяется также морозостойкость гравия и щебня. Окончательно пригодность гравия или щебня для бетона требуемой марки устанавливают по результатам испытания бетона на данном заполнителе.

Прочность заполнителей влияет на прочность бетона. Требования по прочности устанавливают только для крупного заполнителя, поскольку обычно применяемые в качестве мелкого заполнителя кварцевые пески заведомо прочнее бетона: предел прочности при сжатии кварца свыше 1000 МПа, а максимальная прочность бетона по ГОСТ 26633—85 составляет 80 МПа.

Прочность крупного заполнителя нормируют с учетом прочности бетона. Так, марка щебня из естественного камня должна превышать прочность бетона не менее чем в 1.5...2 раза. Во всех случаях щебень из изверженных горных пород должен быть марки не ниже 80 МПа, из метаморфических пород — не ниже 60, из осадочных пород — не ниже 30 МПа. Содержание в щебне и гравии зерен слабых и выветренных пород — не более 10 % по массе.

Морозостойкость щебня и гравия должна обеспечивать получение проектной марки бетона по морозостойкости. Определяют ее путем циклического замораживания и оттаивания пробы заполнителя в водонасыщенном состоянии. Для предварительной оценки морозостойкости разрешается ускорять испытание путем насыщения пробы в растворе сернокислого натрия и последующего высушивания ее. По морозостойкости крупные заполнители подразделяют на семь марок: 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300. Марка заполнителя по морозостойкости характеризует число циклов замораживания — оттаивания, при котором потеря массы пробы не превышает 5% (исключение составляют марки F15 и F25, для которых установлен предел 10 %).

9. Вода для приготовления бетонной смеси: общие требования.

 

Для приготовления бетонной смеси используют водопроводную питьевую, а также любую воду, имеющую водородный показатель рН не менее 4, т. е некислую, не окрашивающую лакмусовую бумагу в красный цвет. Вода не должна содержать сульфатов более 2700 мл/ч (в пересчете на S04—) и всех солей более 5000 мг/л. В сомнительных случаях пригодность воды для приготовления бетонной смеси необходимо проверять путем сравнительных испытаний образцов, изготовленных на данной воде и на обычной водопроводной.

Для приготовления бетонной смеси можно применять морскую и другие соленые воды, удовлетворяющие приведенным выше условиям. Исключением является бетонирование внутренних конструкций жилых и общественных зданий и надводных железобетонных сооружений в жарком и сухом климате, так как морские соли могут выступить на поверхности бетона, а также вызвать коррозию стальной арматуры.

Для поливки бетона следует применять воду такого же качества, как и для приготовления бетонной смеси.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Добавки к бетонам: классификация.

 

Введение добавок – один из наиболее эффективных факторов, повышающих долговечность бетона. Действие различных типов добавок (пластифицирующих, воздухововлекающих, комплексных) достаточно хорошо изучено.

Добавки для бетонов - природные или искусственные химические продукты, вводимые в составы бетонов при их изготовлении с целью улучшения технологических свойств бетонных смесей, физико-химических свойств бетонов, снижения их стоимости.