Бетон и его состав

БЕТОН И ЕГО СОСТАВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

1. Бетон

Бетон — искусственный строительный материал, образующийся в результате твердения смесей, состоящих из цемента (или другого вяжущего), мелких и крупных заполнителей (естественных или искус­ственных) и воды. На 1 куб м бетона расходуется 1000—1200 кг крупного заполнителя, 400—500 кг мелкого и 300—400 кг цементу. По характеру заполнителей и структуре (плотная или пористая) Б. делятся на тяжелые- (объем, масса более 1800 кг/м3) и легкие (объем, масса менее 1800 кг/м3). Тяжелые Б. применяются в пром. и гражданских сооружениях, в гидротех., дорожном и др. видах строительства. Для защиты от излучений на атомных электростанциях и в лабораториях применяют особо тяжелые бетоны (объем, масса более 2700 кг/м3) с заполнителями из барита и др. Легкие бетоны, характеризующиеся малой теплопроводностью, в основном используются в ограждающих конструкциях, а также как теплоизоляционный материал (особо легкие бетоны, с объем, массой менее 600 кг/м3). Прочность бетона зависит от марки цемента, водоцементного отношения, срока твердения, а также от прочности и формы зерен заполнителя. Прочность конструкций из бетона повышается при введении в них металлической арматуры, т. е. при изготовле­нии железобетона. Особенности тяжелых и легких бетонов приведены в таб­лице (по В. Н. Овсянкину).

Показатели

Требования

К легким бетонам

К тяжелым бетонам

Объемная масса

Не более заданного

Не лимитируется

Прочность заполнителя

В несколько раз меньше проектной марки бетона

В 1,5-2 раза больше проектной марки бетона

Зерновой состав заполнителя

Влияет на объемную массу и прочность бетона. и расход цемента

Влияет на расход цемента.

Марка вяжущего вещества

В 4-6 раз больше проектной марки бетона

Не больше, чем в 2 раза выше проектной марки бетона

Расход вяжущего вещества

Влияет на объемную массу бетона

Влияет на стоимость бетона

Строение бетона

Плотное, пористое и крупнопористое

Плотное и крупнопористое

Цель подбора состава бетона

Обеспечить требуемую прочность бетона. при минимальной объемной массе и расходе цемента

Обеспечить требуемую прочность бетона при минимальном расходе цемента

Основной фактор прочности бетона

Расход цемента при оптимальном расходе воды на 1м3 бетона

Водоцементное отношение

Бетон гидротехнический — специальный сорт бетона, применяемого для возведения сооружений или их отдельных частей, постоянно или периодически омываемых водой. По ГОСТу 4795—68 Б. г. в зависимости от расположения в гидротехнических сооружениях по отношению к уровню воды делится на бетон подводный (находящийся в воде постоянно), бетон переменного уровня воды, бетон надводный (выше зоны переменного уровня воды). К материалам для изготовления бетона гидротехнического предъявляют жесткие требования (по ГОСТу 4797—69): крупность зерен песка должна быть до 5 мм, содержание глинистых частиц до 3%, SiO3 до 1%, присутствие опала и др. аморфных разностей кремнезема допускается только после специальной проверки. Песок зоны переменного уровня воды должен обладать морозостойкостью.

Бетон дорожный — сорт бетона, применяемого при строительстве автомобильных дорог. По ГОСТу 8424—72 в качестве заполнителя бетона дорожного используют песок, гравий и щебень. В зависимости от назначения бетона песок должен содержать глинистых частиц не более 3— 5%, слюды 1—2% и органических веществ — в количестве, дающем окраску не темнее эталона. Для бетона однослойного покрытия и верхнего слоя двухслойных покрытий предел прочности исходной породы для получения щебня из интрузивных пород должен быть не менее 1200 кгс/см, из осадочных пород 800 кгс/см2. Содержание глинистых примесей в щебне не более 1%, в гравии 2%. Потеря в массе щебня при истирании не должна превышать 20—30%. Для нижнего слоя двухслойных покрытий и для оснований к щебню предъявляются меньшие требования.

Бетоны легкие — сорт бетона, объемная масса которого менее 1800 кг/м3. По способу изготовления различают следующие разновидности бетона легкого: ячеистые (поры образованы вспучиванием вяжущего), собственно легкие (пористая структура достигается применением пористых заполнителей, пространство между которыми занято плотным раствором), крупнопористые (зерна крупного заполнителя, примерно одинакового размера, склеиваются между собой только в местах контакта, а пустоты между ними раствором не заполняются). Наиболее эффективны бетоны легкие с пористыми заполнителями.

При ремонтно-строительных работах наиболее применимы тяжелый (обычный) и легкий бетоны. Тяжелый бетон (плотность около 2600 кг/м3) содержит плотные заполнители — кварцевый песок, щебень или гравий из плотных каменных пород. Легкий бетон (плотность 1200—1800, чаще 1300—1500 кг/м3) содержит шлак, пемзу, туф и т. п.

Для правильного приготовления бетонной смеси рекомендуем выбрать по таблице проектную марку бетона, требуемую марку цемента, установить соответствующий его расход. Затем определяют расход воды, состав бетонной смеси (цемент: заполнитель) и дозировку песка и гравия (щебня) по их предельной крупности.

Таблица. Ориентировочный расход цемента в бетонах

Марка бетона

Марка цемента

Расход цемента на 1м3 бетона, кг

Кроме тонкостенных конструкций

Для тонкостенных конструкций

100

300

225

-

150

300-400

250

280

200

400-500

270

300

2. Компоненты бетона

2.1. Заполнители бетона

Заполнители бетона – материал различной крупности и состава, вводимый в цемент для изготовления бетона с целью придания ему тех или иных свойств, уменьшения осадки и сокращения расхода вяжущего материала. На 1 м3 бетона расходуется 1000-1200кг крупного заполнителя и 400-500кг мелкого при расходе цемента 300-400кг. Заполнители бетона подразделяются на крупные (размер зерен 3-70мм) и мелкие (размер зерен менее 3мм). По объемной массе делятся на заполнители тяжелого бетона (обычного, дорожного и гидротехнического) и заполнители пористые (для изготовления легкого бетона). В качестве заполнителей применяют естественные горные породы, подвергающиеся только механической обработке, а также материал, получаемый термической обработкой горных пород, способных выпучиваться при обжиге и давать легкий пористый материал, обладающий малой объемной массой. Реже используются искусственные материалы, являющиеся отходом производства (металлургический шлак и др.).

Заполнители для тяжелых бетонов — щебень из природного камня, из гравия, а также гравий, песок природный и дробленый, применяемые в качестве заполнителя сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций и деталей промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. По размеру зерен заполнители делятся на круп­ные (щебень, гравий и щебень из гравия) и мелкие (песок). По ГОСТу 10268—70* крупные заполнители по размеру зерен делятся на фракции (в мм): 5—10, 10—20, 20—40, 40—70. Марка щебня, определяемая по дробимости в цилиндре, должна быть выше марки бетона: не менее чем в 1,5 раза для бетона марок ниже «300»; не менее чем в 2 раза для бетона марок «300» и выше. Щебень из интрузивных пород должен иметь по прочности марку не ниже «800», из метаморфических не ниже «600» и из осадочных не ниже «300». Крупные заполнители должны соответствовать требованиям ГОСТа 8267—64, ГОСТа 8268—74 и ГОСТа 10260—74. Марки гравия и щебня из гравия по дробимости должны соответствовать следующим требованиям: при марке бетона «400» и выше марка по дробимости должна быть не более Др 8, при марке бетона «300»—Др 12 и при марке бетона «200» и ниже — Др 16. Мелкий заполнитель должен отвечать требованиям ГОСТа 8736—67 (песок для строительных работ) и иметь зерновой состав, соответствующий кривой просеивания, установленной ГОСТом 10268—70.

Заполнители пористые для легких бетонов сыпучие материалы с объем, насыпной массы не более 1200 кг/м3 при крупности зерен до 5 мм и не более 1000 кг/м3 при крупности зерен от 5 до 40 мм (щебень, гравий). Пористые заполнители делятся на природные и искусственные. В число природных входят: вулканические (пемза, шлаки и туфы) и осадочные (пористые известняки, трепела, диатомиты, известковые туфы). К искусственным относятся: специально изготовляемые — гравий и песок керамзитовый, щебень и песок аглопоритовый, щебень и песок из вспученных вулканических стекол (перлит) и вермикулита, гранулированного или поризованного металлургического шлака и др. На пористые заполнители имеется ГОСТ 9757—73, согласно, которому заполнители по размеру делятся на пять фракций — от 1,2 до 40 мм, а по объемной насыпной массе на 11 марок — от 100 до 1600 кг/м3.

Заполнители для кладочных и штукатурных растворов — природные или искусственные пески, применяемые в качестве заполнителя в зависимости от назначения раствора. Содержание в песке отмучиваемых примесей для разных видов растворов 3—15%, а водорастворимых сернистых и сернокислых соединений (в пересчете на SОз) 1—2%. Содержание органических примесей должно давать окраску раствора не темнее эталона (по строительным нормам и правилам). Крупные заполнители для растворов не применяются.

Заполнители для особо тяжелых бетонов и рентгенозащитных растворов — материалы, которые готовят из барита, магнетита, лимонита, чугунного скрапа, чугунной дроби, а также из наиболее тяжелых горных пород.

 Заполнители для декоративных бетонов и растворов — мелкий материал (щебень, песок), который изготавливается дроблением одноцветных или многоцветных прочных горных пород, который должен отвечать следующим требованиям:

Назначение

Предел прочности (в кгс/см3) породы при сжатии не менее

Водопоглощение (в%) не более

Отделочный слой

Из раствора

Из бетона

 

200

400

 

12

6

Смешение зерен и кусков из пород, обладающих разной степенью истираемости в бетоне или растворе, для полов не допускается.

Заполнители для кислотостойких и щелочестойких бетонов и растворов — должны отвечать требованиям, приведенным в таблице.

Вид жидкости, действующей на бетон или раствор

Требования к крупным заполнителям

Требования к мелким заполнителям

Порода или материал

Специальные требования

Порода или материал

Специальные требования

Растворы кислот(в цехах электролиза, травления, производств неорганических кислот, кроме плавиковой)

Щебень из андезита, гранита, кварцита, фельзита

Кислотостойкость не менее 94% по массе

Кварцевый песок или песок, полученный дроблением

Кислотостойкость 94% по массе

Производство кислот (уксусной, щавелевой и органических кислот)

Растворы щелочей, сульфатов (в глиноземных цехах алюминевых заводов, искусственного волокна, фотопром., редких элементов и др.)

Плавленного базальта и диабаза, габбро, кислотостойкой керамики.

Должен выдерживать без разрушения 15 циклов попеременного насыщения в растворе сернокислого натра и последующего высушивания

 

Изверж. метаморф. Или карбонатных п. с прочностью не менее 400 кгс/см2

Кварцевый природный песок или песок, дробленый из пород, перечисленных выше

Загрязненность пылевидными гл.примесями не более 1% по массе

2.2. Цементы

Цементы большая группа гидравлических вяжущих веществ, представляющих собой искусственные порошкообразные материалы, обладающие способностью при смешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после предварительного затвердевания на воздухе может продолжать твердеть и длительно сохранять свою прочность в воде. Основной вид цемента — портландцемент различных разновидностей. Остальные виды цемента имеют специальные назначения и выпускаются в ограниченных количествах.

Портландцемент — вяжущий материал, твердеющий на воздухе и в воде,— подразделяют на портландцемент и его разновидности, цементы с активными минеральными добавками, шлаковые, глиноземистые, расширяющиеся цементы и т. д. Применяют в основном портландский (марок 300, 400, 500, 600), шлакопортландский (марок 200, 300, 400, 500). По внешнему виду портландцемент — тонкий порошок серовато-зеленого цвета. Начало схватывания — не ранее 45 мин, конец — не позднее 6 часов от начала затвердения.

Применяют портландцемент для изготовления монолитного и сборного бетона и железобетона, а также для производства многих других искусственных материалов. Недопустимо его использование в агрессивных средах и — в чистом виде — для штукатурных и кладочных растворов. Нарастание прочности цементного камня происходит неравномерно, достигая примерно половины марочной прочности на третий день, 60—70 %—на седьмой и 100 %—на 28-й дни. Прочность цементного камня продолжает нарастать месяцы и годы и при соответствующих условиях может превысить марочную в 2—3 раза.

Как определить качество цемента? Цемент считают хорошим, если он не имеет признаков окомкования. Хороший цемент в кулаке не удержать — он высыплется. Когда в руке остаются мелкие его кусочки величиной с горошину и более, это говорит о том, что начался процесс окомкования. Такой цемент имеет пониженную активность и соответственно прочность материалов на его основе. Во время хранения цемента его активность как связывающего материала падает примерно на 5 % в месяц.

Цемент глиноземистый — продукт тонкого помола обожженной до сплавления или спекания сырьевой смеси, состоящей из бокситов и известняка (или извести). Ц. г. состоит в основном из низкоосновных алюминатов кальция и является быстротвердеющим гидравлическим вяжущим, дающим высокую прочность уже через сутки после затворения.

Цемент кислотоупорный силикатное вяжущее вещество, представляющее собой смесь кислотоупорного микронаполнителя (обычно кварца) с активной кремнеземистой, добавкой (или с кремне-фтористым натрием), затворенную водным раствором силиката натрия (растворимое стекло).

Цемент расширяющийся — быстросхватывающееся и быстро твердеющее гидравлическое водонепроницаемое вяжущее вещество, получаемое в результате тщательного смешивании глиноземистого цемента или портландцемента с расширяющимися добавками. Последние готовятся в основном из высокоосновных гидроалюминатов и гипса.

click fraud detection