Зерновой состав заполнителя
Согласно ГОСТу качество крупного заполнителя зависит от формы зерен и содержания вредных примесей, от зернового или гранулометрического состава, от прочности и морозостойкости.
Для приготовления бетона наиболее пригодна следующая форма зерен:
для гравия – яйцевидная или шаровая;
для щебня – близкая к кубу. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в гравии или щебне не должно превышать 15% по массе.
Прочность гравия и щебня характеризуют маркой, определяемой по дробимости щебня (гравия) при сжатии(раздавливании) в цилиндре. Марки прочности: 1400, 1200, 1000, 800, 400 и 300.
Морозостойкость щебня и гравия характеризуют числом циклов за-мораживания и оттаивания, при котором потери (в % по массе щебня и гравия) не превышают установленных норм – 10%. По этому признаку они подразделяются на восемь марок – F15; F25; F50; F100; F150; F200; F300 и F400.
Содержание пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0,05 мм) в щебне и гравии М800 не более 1%; М600...М800 – не более 1% для изверженных и метаморфических горных пород, а для осадочных— М600...М1200 - 2% и М200...М400 - 3% по массе.
Содержание глины в комках не более 0,25%. Сернистые и сернокислые соединения(гипс, серный колчедан и др.) способствуют коррозии бетона. Их содержание в пересчете наSО3 не должно превышать 1% по массе.
Хорошим зерновым составом считается тот, в котором имеются зерна разной величины, так как при этом пустотность заполнителя оказывается наименьшей.
Испытания гравия и щебня проводят по ГОСТ 8269-87. Зерновой состав щебня (гравия) определяют путем рассева пробы на стандартном наборе сит с размерами отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм.
Пробу гравия (щебня) 5 или 10 кг просеивают вручную или механическим способом через сита, собранные последовательно в колонку, начиная снизу с сита с отверстиями наименьшего размера. Длительность просеивания должна быть такой, чтобы при контрольном интенсивном ручном встряхивании каждого сита в течение 1 мин. через него проходило не более 0,1% общей массы навески.
По результатам просеивания вычисляют частный остаток на каждом
сите аi, %, по формуле:
аi=(mi/m)100,
где mi— масса остатка на данном сите, г;
m — масса пробы, г.
Далее определяют полные остатки на каждом сите (в % от массы пробы), равные сумме частных остатков на данном и всех ситах с большими размерами отверстий, и устанавливают наибольшую D и наименьшую d. крупность зерен заполнителя. За наибольшую крупность зерен гравия (щебня) принимают размер отверстия верхнего сита, на котором полный остаток превышает 5% навески. Наименьшая крупность зерен гравия (щебня) соответствует размеру отверстия первого снизу сита, полный остаток на котором составляет не менее 95%.
К кислотоупорньим наполнителям относятся также андезит, базальт, диабаз, бештаунит.
Золы ТЭС образуются при сжигании твердых видов топлива в пыле-видном состоянии при температуре 1 400 ... 1 600°С. В состав зол входят оксиды кальция, кремния, алюминия и др. Золы не требуют помола, что делает их использование эффективным. После проверки на равномерность изменения объема золы применяют в качестве добавки-наполнителя к цементам; имеют невысокую плотность, что позволяет вводить их в качестве наполнителя в гипсовые мастики для крепления гипсокартонных листов.
По степени готовности бетонные смеси делят на:
бетонные смеси, готовые к употреблению (БСГ);
сухие бетонные смеси (БСС).
Основные свойства бетона. Различают следующие свойства затвердевшего бетона как искусственного камня:
механические (прочность);
физические (плотность, пористость, водонепроницаемость, морозостойкость, усадка и расширение);
специальные (коррозионная стойкость, огнестойкость, радиационная стойкость).
Прочность бетона– способность выдерживать внешние нагрузки, не разрушаясь. Известно, что в конструкциях зданий и сооружений бетон испытывает различные деформации: сжатие, растяжение, изгиб и др. Лучше всего бетон сопротивляется (работает) сжатию, поэтому его прочность при сжатии является основной характеристикой механических свойств бетона.
Прочность бетона зависит от:
свойств составляющих его компонентов;
состава бетона;
условий приготовления, твердения, эксплуатации бетона.
В стандартах на изделия обычно указывают требования к прочности бетона, его класс или марку. В отличие от марки класс гарантирует не только прочность, но и однородность материала.
Согласно СТ СЭВ 1406-78 и СНиП 2.03.01-84 прочность бетона для конструкций характеризуется классом. Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. Для бетонов установлены следующие классы: В1(М15); В1,5(М25); В2(М25); В2,5(М35); В3,5(М50); В5 (М75); В7,5(М100); В10 (150); В12,5(М150); В15(М200); В20(М250); В22,5(МЗОО); В25(МЗОО); В25(М350); В27,5(М350); ВЗО (М400); В35 (М700); В60(М800). Класс бетона задан в МПа, а марка — кгс/см2
Марку бетона используют при расчете состава и изготовлении бетона.
На прочность бетона заметное влияние оказывают виды цемента, форма заполнителей, характер их поверхности, степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона.
Хорошо уплотненная бетонная смесь при благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет. В первые 7...10 суток прочность бетона растет быстро, затем к 28 суткам рост прочности замедляется, в возрасте 1 года постепенно затухает. В нормальных условиях бетонные образцы за 7 суток набирают 60...70% 28-суточной (марочной) прочности; в возрасте 180 суток, 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200% марочной прочности. Твердение бетона ускоряется с повышением температуры и замедляется с ее понижением. Так, при температуре 80...90 °С прочность бетона в атмосфере насыщенного пара достигает 60...70% от марочной за 10...12 ч твердения.
Физические и специальные свойства бетона.
Плотность бетона свойство бетона, влияющее на его стойкость к различным условиям эксплуатации. Обычный тяжелый бетон не является абсолютно плотным. Пористость в бетоне образуется из-за наличия воды в бетонной смеси. Пористость тяжелого бетона колеблется от 5 до 15%.
Плотность бетона может быть повышена тщательным подбором зернового состава заполнителей с целью уменьшения объема пустот в смеси; уменьшением водоцементного отношения, что достигается введением в бетонную смесь специальных добавок-пластификаторов, которые способствуют снижению водопотребности бетонной смеси при той же подвижности.
С повышением плотности бетона улучшаются его физико-механические свойства – повышается прочность, водонепроницаемость, морозо- и коррозиестойкость и др. Водонепроницаемость бетона зависит от его плотности и структуры. Плотный бетон мелкопористой структуры при толщине железобетонных конструкций более 200 мм практически водонепроницаем. Водонепроницаемость бетона характеризуется наибольшим давлением воды, при котором она еще не просачивается через бетонный образец.
По водонепроницаемости бетон подразделяется на шесть марок: W2; W4; W6; W8; W10; W12. Цифра в обозначении марки указывает на величину давления соответственно 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 МПа. Для повышения водонепроницаемости бетона его поверхность покрывают плотным раствором, пленками из пластмасс, применяя расширяющиеся цементы.
Морозостойкость бетона – способность в насыщенном водой состоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания. Определяется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые способны выдержать образцы 28-суточного возраста без снижения предела прочности при сжатии более чем на 25% и без потери массы более чем на 5%.
В ГОСТе на тяжелый бетон, в том числе и гидротехнический, уста-новлены следующие марки морозостойкости: F50; F100; F150; F200; F300; F400; F500.
Высокой морозостойкостью обладают плотные бетоны, бетоны с вы-сококачественным гранитным щебнем.
Усадка и расширение. Усадка бетона – уменьшение его объема в процессе твердения. Она происходит при твердении бетона на воздухе или при недостаточной влажности среды, способствующей высыханию бетона.
Усадка цементного камня обычно равна 3...5мм/м. У бетонов в связи с введением заполнителей она значительно меньше и составляет 0,2...0,4 мм/м.
Усадка увеличивается при повышении содержания цемента и воды, применении мелкозернистых и пористых заполнителей.
Для снижения усадки бетона следует применять белитовые цементы или цементы более низких марок, уменьшать количество воды затворения, применять крупные заполнители рационального зернового состава и строго соблюдать влажный режим твердения бетона.
В первый период твердения может происходить расширение бетона от нагревания теплом, выделяющимся при взаимодействии цемента с водой. Оно способно вызвать деформации конструкций и появление трещин, во избежание которых устраивают температурные швы, а для уменьшения тепловыделения бетона применяют цементы с малым выделением тепла.
Коррозионная стойкость. Коррозия бетона вызвана разрушением цементного камня и сопровождается понижением прочности и водонепро-ницаемости, а также ухудшением сцепления бетона с арматурой. Разрушение бетона от коррозии значительно ускоряется, если агрессивные вещества проникают в его толщу, поэтому мерами повышения коррозионной стойкости бетона являются:
применение цементов определенного состава и качества с малым содержанием трехкальциевого алюмината и минимальным выделени-ем гидроксида кальция;
тщательное уплотнение бетонной смеси после ее укладки с целью придания бетону большей плотности; правильное конструирование элементов сооружений для обеспечения равномерной деформации бетона в процессе твердения без образования трещин.
Защитить поверхность бетона от проникновения агрессивных веществ можно облицовкой ее плотными керамическими плитками, обработкой специальными веществами (жидким стеклом, кислотоупорным цементом), покрытием гидроизоляционными и пленкообразующими полимерными материалами.
Огнестойкость. Бетон – огнестойкий материал, способный при пожаре выдерживать высокие температуры, но длительное действие на бетон температур 150...250°С снижает его прочность на 25%. Эта потеря прочности после ликвидации пожара не восстанавливается. При длительном воздействии температуры 500°С и последующем увлажнении бетон разрушается. При строительстве сооружений, подвергаемых в процессе эксплуатации длительному воздействию высоких температур (свыше 250°С), применяют жаростойкий бетон.
Радиационная стойкость. Для защиты от радиоактивных излучений в качестве заполнителей для бетона используют материалы с высокой плотностью: магнетит, барит, металлический скрап, чугунную дробь и др.
Для улучшения защитных свойств особо тяжелых и гидратных бетонов (содержат большое количество химически связанной воды) в их состав вводят добавки, содержащие легкие элементы (литий, кадмий, бор), такие, как карбид бора, хлористый литий, сернокислый кадмий и др.