Главная → Статьи

Бетоны

Классификация бетонов и технические требования к компонентам. Бетоном называется искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной смеси вяжущего, крупного и мелкого заполнителя и воды. Затворенное водой вяжущее образует цементное тесто, которое, обволакивая зерна заполнителя с течением времени, схватывается и твердеет, превращая бетонную смесь в бетон. Бетоны классифицируют по объемной массе: на особо тяжелые — более 2500 кг/м3, на.тяжелые — 1800—2500 кг/м3, легкие — 500—1800 кг/м3 и особо легкие — менее 1500 кг/м3; по пределу прочности на сжатие: тяжелые марок 100—600 кгс/см2 и легкие марок 25—200 кгс/см2; по. виду вяжущего: на цементные, известковые, гипсовые, силикатные и др. и на бетоны, изготовленные на органическом вяжущем, например асфальтобетон; по характеру назначения: на бетоны для гражданского и промышленного строительства, гидротехнические и жаростойкие, бетоны для санитарно-технических изделий, дорожные, кислотоупорные и т. п.

Минеральные вяжущие, которые применяют для бетонной смеси, должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов. Воду для затворения бетонной смеси, как правило, применяют пищевую. В мелком заполнителе не должно быть вредных примесей, он должен представлять собой порошкообразный полиминеральный и полидисперсный материал с фракциями крупностью 5—0,14 мм. Важнейшим физическим показателем мелкого заполнителя является зерновой или гранулометрический состав, т. е. отношение массы каждой фракции к массе всех частиц в%. Определение зернового состава мелкого заполнителя (песка) производят путем просеивания его через набор стандартных сит и сравнения фактически полученного гранулометрического состава с оптимальным. В качестве крупного заполнителя обычно применяют гравий (естественный материал) или щебень. Крупный заполнитель не должен содержать в своем составе вредных примесей, песка, глины и пыли, размер его фракций обычно 5—10; 10—20; 20—40; 40—70 мм и более. Кроме того, крупный заполнитель должен обладать высокой прочностью, ударной вязкостью, морозостойкостью. Зерновой состав заполнителя должен соответствовать оптимальному, так как в этом случае получается наименьшая пустотность и снижается расход вяжущего. Щебень обычно состоит из частиц различной формы, наилучшей считается кубическая форма зерен. Прочность крупного заполнителя должна быть в 1,5 раза выше прочности бетона марки до 300 и в 2 раза выше при более высоких марках бетона.

Свойства бетонной смеси. Подбор ее состава. Бетон в конструкциях может работать на сжатие, изгиб и растяжение, однако наиболее эффективно он сопротивляется воздействию сжимающих усилий. Прочность бетона зависит от многих факторов, главными из которых являются рациональность подбора состава, равномерность перемешивания компонентов, высокая степень уплотнения и правильный режим твердения, высокая активность цемента и малое водоцементное отношение.

Важнейшие свойства бетонной смеси — ее подвижность, пластичность. Первая оценивается способностью смеси растекаться по горизонтальной поверхности под действием собственного веса или внешних сил, вторая характеризует внутреннюю связность бетонной смеси, способность ее формоваться, приобретая заданную форму без разрывов и расслаивания на отдельные составляющие. Подбор состава бетонной смеси сводится к тому, чтобы определить такое соотношение ее компонентов, при котором смесь после уплотнения будет иметь минимальную пористость, т. е. максимальную объемную массу. После подбора компонентов определяют расход воды, песка, крупного заполнителя и вяжущего на 1 м3 бетона.

Легкие бетоны. Керамзитобетон. Легкие бетоны с объемной массой менее 1800 кг[м3 широко применяют в строительной промышленности для изготовления различных бетонных и железобетонных конструкций. Благодаря их использованию появляется возможность резко снизить массу зданий и сооружений, что дает большой экономический эффект (снижение расхода строительных материалов, транспортных расходов и трудовых затрат). В настоящее время применяют легкие бетоны различных объемной массы и прочности. Однако наиболее распространены конструктивный, конструктивно-теплоизоляционный и теплоизоляционный легкие бетоны. Конструктивные бетоны способны воспринимать значительные нагрузки, объемная масса их колеблется в пределах 1400— 1800 кг/м3, марка — не менее 50 кгс/см2, морозостойкость— 15 циклов. Конструктивно-теплоизоляционные бетоны применяют с объемной массой 800—1400 кг/м3, а теплоизоляционные — 800 кг/м3. На прочность легких бетонов в значительной мере влияет расход воды для их затворения. С увеличением расхода воды до оптимального значения прочность бетонов возрастает. Оптимальный расход воды соответствует наибольшей объемной массе бетона, при этом для легких бетонов некоторый избыток воды менее вреден, чем ее недостаток. Теплоизоляционные свойства бетонов зависят от количества и величины пор, поэтому легкие бетоны менее морозостойки, чем тяжелые. Морозостойкость легких бетонов повышается при применении искусственных пористых заполнителей с низким водопоглощением или при введении гидрофобных добавок.

Для приготовления легких бетонов применяют все виды вяжущих, но для материалов неавтоклавного твердения главным образом портландцемент различных марок. Воздушные вяжущие используют для получения легких бетонов автоклавного твердения (твердение бетона под воздействием пара давлением 8—10 кгс/см2). В качестве заполнителей применяют природные и искусственные минеральные вещества с малой массой. Природные заполнители с небольшой объемной массой получают дроблением легких горных пород: трепела, пемзы, диатомита, вулканического туфа, известняков-ракушечников и т. п. Искусственные легкие заполнители получают путем термической обработки силикатного сырья, подвергнутого дроблению и рассеву, или из вспученного керамзита, перлита, вермикулита, аглопорита и т. п.

Высокопрочный керамзитобетон марки 200—400, объемной массой 1500—1800 кг/м3 наиболее целесообразно применять для изготовления железобетонных конструкций больших пролетов, когда собственный вес составляет основную долю общей нагрузки. Основными компонентами керамзитобетона являются: керамзитовый гравий или щебень объемной массой 800— 1000 кг/м3, мелкий заполнитель — крупнозернистый кварцевый песок, вяжущее — портландцемент марки 500—700 и вода. Высокая прочность керамзитобетона достигается повышенным содержанием цемента, хорошим уплотнением и малым водоцементным отношением.

Ячеистые бетоны. В зависимости от типа вяжущего ячеистые бетоны делят на газо- и пенобетоны на основе портландцемента, газо- и пеносиликатобетоны на основе извести. Пенобетоны и пеносиликатобетоны получают путем смешения цементного теста или известкового раствора с устойчивой пеной, образуемой при взбалтывании животного клея и канифольного мыла или водного раствора сапонина (вытяжки из растительного мыльного корня). После затвердения такой массы на воздухе или в автоклаве получается бетон ячеистой структуры. Газобетон и газосиликатобетон получают путем вспучивания тех же компонентов газом, получающимся в результате взаимодействия химических веществ (например, алюминиевого порошка) с гидратом окиси кальция.

Жаростойкие и кислотостойкие бетоны. Жаростойкие бетоны сохраняют свои физико-механические свойства при температурах окружающей среды до 1200 °С. В качестве вяжущего применяют глиноземистый цемент, портландцемент, шлакопортландцемент и т. п. В жаростойких бетонах используют крупный и мелкий заполнители искусственного приготовления, причем вид заполнителей зависит от типа вяжущего. Например, при использовании портландцемента заполнитель изготовляют из пемзы, топливного шлака и т. п. Такой бетон можно применять при сооружении железобетонных дымовых труб, фундаментов доменных, мартеновских и других промышленных печей.

Кислотостойкий бетон приготовляют из жидкого стекла, молотого кремнеземистого материала, плотных кислотоустойчивых заполнителей и катализатора в виде кремнефтористого натрия. Этот бетон в основном идет на изготовление различных резервуаров, труб и аппаратуры в химической промышленности; он с успехом заменяет такие дорогостоящие материалы, как листовой свинец, кислотостойкую керамику и т. п.

Технико-экономические показатели. Основным направлением технического прогресса в сборном строительстве является снижение веса бетонных изделий, так как каждые 10% снижения объемной массы материала обеспечивают снижение стоимости конструкций на 3%. В ближайшие годы намечается резко увеличить выпуск продукции из легких бетонов, изготовляемых на извести и цементе. Применение легких бетонов в строительстве позволит снизить массу 1 и2

стены с 1080—1250 до 175—500 кг, т. е. примерно в 7 раз, что даст возможность в некоторых случаях уменьшить толщину ограждающих конструкций с 52—66 до 25—40 см. При этом сократится трудоемкость изготовления и монтажа конструкций соответственно с 1,3— 1,65 до 0,75—0,8 чел.-дня на 1 м2, т. е. на 30—55%.

Стоимость стены из плотного глиняного кирпича равна 14,25 руб/м2, а из легких бетонов — 7,5—11,9 руб/м2.

Капиталовложения на создание сырьевых баз для изготовления ячеистых бетонов, применяемых в крупнопанельном домостроении,, в 1Д—2,5 раза меньше по сравнению с затратами на другие сырьевые базы. Следует отметить также, что одно из важнейших преимуществ ячеистых бетонов — их малая объемная масса — в настоящее время используется неполностью, так как малые диаметры применяемых автоклавов не позволяют изготовлять крупноразмерные панели. В ближайшие годы планируется использовать автоклавы диаметром до 3,6 м, что даст возможность повысить эффективность производства и применять в строительстве однослойные панели из газо- и пенобетонов. Расчеты, подтвержденные практикой ряда строек, показывают, что применение легких и ячеистых бетонов в крупнопанельном домостроении обеспечит снижение стоимости жилой площади по сравнению с домами из тяжелого бетона на 5—6%.

Ваш отзыв