книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник

ния в смеси вводят добавку 1-—1,5% хлористого кальция от массы цемента. Объемная масса затвердевшего грунтоцемептного камня 1800—2150 кг/м3.

Прочность грунтоцементных бетонов зависит от марки цемента, качества грунта, степени перемешивания, способа укладки, а так­ же длительности твердения. Грунтоцементиые бетоны применяют для устройства фундаментов, стен, дорог, взлетных дорожек.

Вяжущими в шлакощелочных бетонах являются молотые до­ менные гранулированные шлаки, затворенные растворами соеди­ нений щелочных металлов: соды, поташа, растворимого стекла, едких щелочей. В качестве заполнителей наряду с обычным« могут быть использованы различные местные дисперсные заполнители: пески, супеси и др.

Шлакощелочные бетоны обладают высокими физико-механи­ ческими свойствами (марка находится в пределах 300—1000, моро­ зостойкость 300—800 циклов замораживания и оттаивания, водо­ непроницаемость 8—20 ат). Они стойки в агрессивных средах.

§ 59. Бетоны легкие

Бетоны, обладающие пониженной объемной массой и низким коэф­ фициентом теплопроводности, называются легкими. Легкие бетоны делят на конструктивные (объемная масса 1400—1800 кг/м2, марка не менее 50, Мрз не менее 15), конструктивно-теплоизоляционные (объемная масса 500—1400 кг/м3\ марка 35 и выше) и теплоизоля­ ционные— особо легкие (объемная масса ниже 500 кг/м3).

Конструктивные бетоны получают благодаря применению лег­ ких минеральных заполнителей, поризации раствора с заполните­ лем, применению крупнопористых беспесчаных смесей; конструк­ тивно-теплоизоляционные— теми же способами и дополнительно за счет применения органических заполнителей, поризации цемент­ ного теста; теплоизоляционные бетоны — за счет поризации це­ ментного теста или применения очень легких заполнителей — вспу­ ченного перлитового песка, вермикулита, гранул минеральной ваты

с пористым строением, в которых растворная часть поризована, бетоны с межзерновыми порами (пустотами) — беспесчаные или малопесчаные.

Бетоны на легких заполнителях широко применяют в строитель­ ной индустрии. Невысокая объемная масса, достаточная проч­ ность, низкая теплопроводность, низкий модуль упругости позво­ ляют применять их не только в гражданском, но и в специальном строительстве (мосты, фундаменты, фермы и др.).

Прочность легких бетонов может быть различна и достигает при соответствующих заполнителях и цементе высоких марок —

более 300. Особенно эффективны такие бетоны для изгибаемых элементов сооружений.

Морозостойкость и долговечность легких бетонов определяются качеством заполнителя и вяжущего. Большинство их имеют повы­ шенную огнестойкость, гвоздимы, хорошо поглощают звук.

Особенностью легких бетонных смесей является их высокая водопотребность, значительно превышающая водопотребность обычных бетонных смесей. Усадочные деформации легких бетонов выше, чем обычных. Легкий бетон можно армировать. При расходе вяжущего на 1 м3 более 200 кг и плотной структуре арматура в нем не ржавеет

К природным минеральным легким и облегченным запол­ нителям относят пемзу, туфы вулканические, ракушечники, опоки.

Легкими искусственными минеральными заполнителями явля­ ются шлаки топливные, шлаки и золы вторичного спекания (аглопориты), шлаки доменные гранулированные, щебень из вспу­ ченных доменных шлаков (термозит), керамический щебень, керамзитовый гравий, агломерированные глины, пустотелый кера­ мический гравий, вспученные перлит, обсидиан, вермикулит, обож­ женные трепеловидные опоки.

Для получения легких бетонов большое значение имеет легкий мелкий заполнитель, занимающий в бетоне до 50% объема. При отсутствии легких мелких заполнителей растворную часть бетона поризуют путем добавки алюминиевого порошка, воздухововлека­ ющих веществ.

Мелкие легкие заполнители для легких бетонов получают дроб­ лением легкого щебня. В настоящее время в качестве легкого мел­

Свойства легких минеральных заполнителей и бетонов на их. основе приведены в табл. 21.

На основе органических заполнителей (мелкой древеснойстружки, кукурузной кочерыжки, стеблей подсолнечника, рубле­ ного камыша) можно изготовлять легкие бетоны объемной массой 400—1000 кг/м3 с пределом прочности при сжатии (5-^50)-ІО5 н/м2. При добавке к бетонной массе с органическим заполнителем лег­ ких минеральных заполнителей объемная масса, прочность и огне­ стойкость бетона повышаются.

Основные свойства легких бетонов на минеральных заполнителях

Вяжущими в бетонах на органических заполнителях служат гипс, растворимое стекло, каустический магнезит, цементы. Бетоны на гипсовых вяжущих с органическим заполнителем можно при­ менять только в местах, защищенных от увлажнения. Из цемент­ ного бетона на органических заполнителях можно сооружать сте­ ны, перегородки, им утепляют перекрытия и кровли при условии защиты их от увлажнения.

Бетоны на цементах с органическими заполнителями обладают низкой теплопроводностью, хорошим звукопоглощением, гвоз­ димы и легко обрабатываются (табл. 22).

в этом случае будет заполнитель с зернами приблизительно оди­ накового размера. При этих условиях облегченные бетоны можно получить даже из тяжелых заполнителей. Бетон на таком запол­ нителе (при недостаточном заполнении пустот между зернами)

будет иметь объемную массу 750—1900 кг/м3. Теплопроводность его зависит от вида заполнителя и величины пустот.

Т а б л и ц а 23

Примерный состав и свойства крупнопористого бетона

систему, сцементированную по точкам касания заполнителя без заполнения пустот, поэтому такой бетон легко продувается и тре­ бует обязательного оштукатуривания поверхностей и даже уст­ ройства горизонтальных диафрагм.

В качестве заполнителей для крупнопористых бетонов можно использовать любые естественные и искусственные каменные мате­ риалы, плотные и пористые; последние являются наиболее эффек­ тивными.

Объемная масса и прочность крупнопористых бетонов во мно­

объемную массу их в пре­ делах 300—1200 кг/м3 с коэффициентом теплопро­ водности 0,07—0,4 вт/мХ-

X град.

По способу твердения ячеистые бетоны бывают:

неавтоклавные, твер­ деющие на воздухе или при термовлажностной об­ работке;

автоклавные, тверде­ ющие при обработке па­ ром в автоклавах.

По прочности и объем­ ной массе ячеистые бето­ ны делятся на следую­ щие:

конструктивные с объемной массой 900—1200 кг/м3 марок 75,

150; конструктивно-теплоизоляционные с объемной массой 500—

900 кг/м3, марок 25—75; теплоизоляционные с объемной массой менее 500 кг/м3, марок

5—25.

Для изготовления неавтоклавных ячеистых бетонов применяют различные цементы, гипс, каустический магнезит, активирован­ ные доменные гранулированные шлаки.

Добавками при изготовлении ячеистых бетонов служат пески, золы различных топлив, диатомит, опоки, лесс, глины, горелые

породы.

Для образования пор при получении ячеистых бетонов приме­ няют пеноэмульсии и газообразователи. Пеноэмульсии получают из канифольного мыла, водной вытяжки смолосапонина, алюмосульфонафтеновогопенообразователя, ГК (гидролизованной крови).

Клееканифольную пеноэмульсию приготовляют на основе кани­ фольного мыла (ощелоченная канифоль) и стабилизатора пены—■ животного клея.

Смолосапониновый пенообразователь изготовляют из мыльного корня выщелачиванием из него смоляных пенообразующих веществ в горячей воде.

Алюмосульфонафтеновый пенообразователь получают на основе керосинового контакта, нейтрализованного едкой щелочью в смеси с сернокислым глиноземом. Керосиновый контакт — смесь нефтя­ ных сульфокислот, получаемая при сульфатировании керосинового, солярового и других нефтяных дистиллятов серной кислотой или серным ангидридом.

Пенообразователь ГК получают гидролизом технической крови. Для получения ячеистых бетонов заданной объемной массы требуется пена, способная выдержать без осадка вес пены до схва­

тывания. Такую пену можно получить, вводя в пеноэмульсию ста­ билизатор (клей, растворимое стекло, деготь, сернокислое железо и др.).

Газообразователями, способствующими образованию пор в

в массу бетона материалами. Таким веществом является алюми­ ниевая пудра, которая, вступая в реакцию с известью цемента, выделяет водород, пронизывающий затвердевающее тесто и обра­ зующий ячейки.

Взаимодействие между алюминием и гидратом окиси кальция, находящимися в цементе, происходит по реакции

ЗСа (ОН)2 + 6Н20 + 2А1 = ЗН2 + ЗСаО • А120 3 • 6Н20.

Для более интенсивного протекания процесса порообразования к смеси добавляют некоторое количество гидратной извести. Так как эта реакция происходит с выделением тепла, схватывание цемента ускоряется.

Качество ячеистого бетона во многом зависит от свойств алю­ миниевого газообразователя, регламентируемого такими требо­ ваниями: поверхность частиц должна быть гидрофильной; форма частиц предпочтительна сферическая; дисперсность порошка долж­ на быть в узком интервале по размерам.

Алюминиевые газообразователи выпускают в виде гидрофиль­ ной пудры или паст.

Газообразователем ячеистой массы является также перекись водорода, подогретая до температуры 40—50° С.

Для получения ячеистых бетонов с пеноэмульсией приготовляют вспученную смесь из пены и цементного теста, которую разливают в формы для последующего твердения. Расход вяжущего для полу­ чения ячеистого бетона зависит от марки и объемной массы мате­ риала. Для экономии цемента в массу вводят дисперсные кремне­ земистые добавки (молотый песок, золу и др.).

Ячеистые бетоны на основе газообразователя получают, вводя в цементную пасту порошок алюминия или другое вещество. Фор­ мы заливают такой массой на заданную часть высоты с учетом по­ следующего вспучивания. Примерный расход алюминиевого по­ рошка на 1 м3 ячеистого бетона равен 300—500 г. Изготовляемые ячеистые изделия на цементном вяжущем затвердевают в термовлажностных условиях. Для ячеистых цементных изделий, изго­ товляемых с пропариванием, применяют обычно не чистый цемент, а смесь цемента с золой-уносом, молотым шлаком.

Цементно-ячеистые материалы применяют в строительстве для легких монолитных конструкций, выполняемых в опалубке (стены, термовкладыши, утеплительные слои перекрытий, кровель).

Широко применяют ячеистые бетоны при сооружении холо­ дильников и для тепловой изоляции при температуре не выше 400° С. Из ячеистого бетона изготовляют различные строительные изделия — плиты, камни, блоки, скорлупы.

Высокое водопоглощение затвердевших цементно-ячеистых ма­ териалов требует при их применении гидроизоляции или гидрофобизации. Улучшить свойства цементно-ячеистых бетонов можно вводом гидрофобных веществ непосредственно в пластичную мас­ су, а также использованием в качестве вяжущего гидрофобных цементов.

Теплопроводность цементно-ячеистых материалов низкая — 0,08—0,29 вт/м-град в зависимости от объемной массы.

§ 60. Бетоны специального назначения

Гидротехнический бетон в процессе эксплуатации постоянно млн периодически подвергается воздействию воды. Он должен быть стойким в агрессивной среде, водонепроницаемым, морозостойким. Бетонная смесь должна быть с низким тепловыделением при твер­ дении.

По пределу прочности при сжатии гидротехнический бетон изготовляют восьми марок: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500. Марку гидротехнического бетона определяют в возрасте 180 суток. При необходимости марку бетона можно устанавливать в другие сроки.

По степени водонепроницаемости гидротехнический бетон делят на марки В-2, В-4, В-6, В-8, В-12. Водонепроницаемость характе­ ризуется установленным давлением воды, при котором она не про­ сачивается через образцы в 180-суточном возрасте.

По морозостойкости гидротехнический бетон делят на марки 50, 100, 150, 200, 300, 400, 500. Они определяют наибольшее число циклов замораживания и оттаивания с потерей прочности не более

15%.

Для изготовления бетона, находящегося постоянно в воде (с учетом агрессивности среды), следует применять преимуще­ ственно шлакопортландцемент и пуццолановый цемент. Для бето­ на, работающего в зоне переменного горизонта воды, рекомендуют­ ся портландцемент сульфатостойкий с умеренной экзотермией, пластифицированный и гидрофобный портландцементы, для зоны выше переменного уровня воды — портландцементы пластифици­ рованный и гидрофобный.

Заполнителями в гидротехнических бетонах служат щебни крис­ таллических пород, известняков, пемзы. При использовании для гидротехнического бетона заполнителей, содержащих опал и 'дру­ гие аморфные видоизменения кремнезема, цементы не должны со­ держать щелочей более 0,6% (в пересчете на ИагО).

Основным условием обеспечения плотности бетона является тщательное вибрирование, вакуумирование, а также введение в

бетонную смесь различных добавок. Добавка небольших доз хлор­

вводят водно-битумные эмульсии, эмульгированные добавкой суль­ фитно-дрожжевой бражки.

Значительно улучшает свойства гидротехнических бетонов на портландцементе длительное влияние углекислоты воздуха. Весьма эффективное воздействие оказывают на бетон некоторые кремнийорганические добавки, вводимые в бетонную смесь при изготовле­ нии ее на портландцементе (например, ГКЖ-94 в количестве 0,1— 0,2% от веса цемента). Бетон с добавкой ГКЖ-94 становится стой­ ким в зоне переменного горизонта воды. Повысить стойкость бетон­ ных изделий в агрессивных водах и водонепроницаемость молено также поверхностными покрытиями раствором ГКЖ-94, перхлорвиниловым лаком, стяжкой из цементно-полимерных растворов, из цементного раствора с добавкой 3%-ного раствора алюмината нат­

рия и др.

Бетоны для защиты от радиоактивных излучений (особо тяже­

поглощает нейтроны. Бетоны, изготовляемые с применением тяже­ лых заполнителей (магнетита, лимонита, барита, металлического скрапа) с добавлением соединений бора, кадмия и других веществ, хорошо поглощают нейтроны.

Химически связанная вода является хорошим поглотителем ней­ тронов и ее наличие в тяжелых заполнителях либо в цементном камне в связанном виде является положительным фактором.

К числу особо тяжелых бетонов, пригодных для радиоактивной защиты, относятся магнетитовые, баритовые, лимонитовые и др.

Интенсивность проникновения через обычный бетон у-лучей и нейтронов примерно в два раза больше, чем через магнетитовый бетон. Объемная масса магнетитового бетона достигает 5000—

ны с заполнителем из лимонитовых руд целесообразны из-за небольшого количества в них кристаллизационной воды.

Лучшим вяжущим для этих бетонов является порошок каусти­ ческого магнезита, затворенный сернокислым или хлористым бари­ ем, который при твердении усваивает больше воды, чем портланд­ цемент.

Дорожный бетон характеризуется повышенными требованиями к прочности при растяжении и к морозостойкости.

бой керамических и огнеупорных материалов, базальт, диабаз, андезит и др.

Особый интерес представляют жаростойкие легкие бетоны, в которых заполнителями служат пемза, туфы, шлаки, керамзит, вспученный перлит, асбест. Изготовляют также жаростойкие газо­ бетоны. Жаростойкие бетоны в зависимости от степени огнеупор­ ности подразделяют на высокоогнеупорные с огнеупорностью свы­ ше 1770° С, огнеупорные с огнеупорностью 1580—1770° С и жаро­ упорные с огнеупорностью ниже 1580° С.

Жаростойкий бетон можно армировать. При этом арматуру перед укладкой в бетон покрывают тонким слоем битума, чтобы при нагревании она свободно расширялась.

Применение жаростойких бетонов в конструкциях тепловых агрегатов способствует сокращению сроков строительства, сни­ жению стоимости и уменьшению трудовых затрат.

Кислотоупорный бетон изготовляют в основном на базе жидко­ го стекла с добавкой кремнефтористого натрия, кислотоупорных наполнителей и заполнителей. Его структура должна быть воз­ можно более плотной.

Примерный состав кислотоупорногобетона(вес. ч.):

Кислотоупорный бетон в возрасте трех суток имеет прочность (100—120) ІО5 н/м2, в возрасте одного месяца (150—175) ІО5 н/м2. Он затвердевает в сухих и теплых условиях, после чего он стано­ вится водостойким.

Кислотоупорный бетон применяют для изготовления различных конструкций, труб, резервуаров, плит облицовок на предприятиях химической промышленности взамен дорогостоящих цветных металлов, кислотоупорной керамики, каменного литья.

Такой бетон стоек к действию сильных кислот: серной, соляной, азотной и других (за исключением плавиковой). В растворах сла­ бых кислот и в воде кислотоупорный бетон постепенно разру­ шается.

Изготавливают кислотоупорный бетон также на серном вя­ жущем.

§ 61. Сведения по технологии приготовления, укладки и уплотнения бетонной смеси

Приготовление бетонной смеси. Бетонную смесь приготовляют в передвижных или стационарных бетоносмесителях периодиче­ ского или непрерывного действия. По характеру работы они могут быть со свободным падением массы, с принудительным перемешиванием, с виброперемешиванием при одновременном