39)Тяжелый бетон. Материалы для получения тяжелого бетона и основные требования к ним.

Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания специально подготовленной смеси, компоненты которой обеспечивают бетону необходимые свойства к заданному сроку.

Смесь состоит из вяжущего, мелкого и крупного заполни­телей, воды и некоторых добавок и до начала схватывания и твердения вяжущего вещества называется бетонной смесью.

Бетон – важнейший строительный материал, применяемый во всех от­раслях строительства. На его основе можно изготовить конструкции самых разнообразных форм и размеров с широким диапазоном свойств.

Бетон является преобладающим на рынке строительных материалов и сохранит лидирующее положение ввиду его нескольких преимуществ:

− возможность изготовления самых разнообразных по форме и размерам конструкций;

− широкий диапазон показателей свойств бетона;

− доступность сырьевой базы и возможность полной механизации бетонных работ.

Бетонная смесь является полуфаб­рикатом для получения бетона. Рациональный состав и применение качест­венных заполнителей гарантирует пластичность бетонной смеси при заданном спосо­бе формования, а также однородность, плотность, прочность, долговеч­ность и экономичность бетона.

При изучении свойств бетона необходимо обратить внимание на определяющую роль качества применяемых материалов и величину водоцементного отношения В/Ц. Одним из главных строительных свойств бетона является его прочность. В строительстве используют следующие марки бетона по прочности: М50 - М1000. Для конструкций, которые проектируют с учетом гарантированной прочности на сжатие, равной 0,95, прочность бетона характеризуют по классам. Бетоны подразделяются на классы: B1- В60.

Соотношение между маркой и классом бетона выражается формулой R_б = 1,285В.

Изучая легкие бетоны на пористых заполнителях, следует обратить внимание на некоторые их особенности; повышенную водопотребность смеси, возможность достижения прочности бетона выше прочности заполнителей, зависимость прочности и плотности бетона от степени заполнения его объема легким заполнителем. Важной характеристикой легкого бетона является плотность. В зависимости от плотности в сухом состоянии легкие бетоны подразделяют на марки: Д200…Д2000.

9.1. Классификация бетонов

Бетон – сложный многокомпонентный материал, поэтому для оценки его свойств производя классификацию по различным признакам.

Классификация бетонов по назначению:

− конструкционные бетоны, применяемые для изготовления несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений;

− специальные бетоны, работающие в конструкциях, которые эксплуатируются в особых условиях: теплоизоляционные, жаростойкие, для биологической защиты человека, химически стойкие, декоративные и др.

Классификация бетонов по виду применяемого вяжущего вещества (цементные, силикатные, гипсовые, на шлаковых вяжущих, на специальных вяжущих, на смешанных вяжущих).

Классификация бетонов по виду заполнителей (на плотных заполнителях, на пористых заполнителях, на специальных заполнителях).

Классификация бетонов по характеру структуры (плотные, поризованные, крупнопористые, ячеистые).

Классификация бетонов по плотности: особо тяжелые бетоны, имеющие плотность более 2500 кг/м³, тяжелые бетоны с плотностью 2200…2500 кг/м³, облегченные бетоны с плотностью 1800…2200 кг/м³, легкие бетоны с плотностью. 500…1800 кг/м³ и особо легкие бетоны, имеющие плотность менее 500 кг/м³.

9.2. Тяжелый бетон.Материалы для тяжелого бетона

Вяжущее вещество. Для получения тяжелого бетона применяют портландцемент ПЦ и его разновидности. Возможно применение глиноземистого цемента и других вяжущих веществ, отвечающих требованиям соответствующих ГОСТов.

Заполнители. Заполнители применяются для снижения расхода цемента, для придания специальных свойств бетонам (создание жесткого каркаса, уменьшающего усадку бетона в 10 раз; повышение прочности и модуля упругости бетона). Они занимают до 80…85 % объема бетона.

В зависимости от зернового состава различают мелкий заполнитель и крупный заполнитель.

Мелкий заполнитель (песок) – рыхлосыпучая смесь минеральных зерен крупностью от 0,16 до 5 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения массивных горных пород (природный песок) или дробления горных пород (искусственный или дробленый песок).

По минералогическому составу различают кварцевые, полевошпатовые, известняковые, доломитовые и другие разновидности песков.

Пески должны иметь истинную плотность > 2 г/см³, насыпную плотность ≥ 1550 кг/м³ для бетонов класса В15 и выше, и > 1400 кг/м³ для остальных классов бетона

Важным является гранулометрия песка, т.е. характеристика, учитывающая крупность зерен песка и количественное содержание отдельных фракций в нем. Для определения гранулометрии проводится ситовой анализ песка. Берут 2 кг высушенного до постоянной массы песка и просеивают его через сита 10 и 5 мм для выявления наличия в нем зерен гравия. Затем из просеянного песка методом квартования отбирают 1 кг и просеивают через сита 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм.

Зерен гравия крупнее 10 мм должно быть не более 0,5 % по массе, зерен крупнее 5 мм в природном песке менее 10 %, в дробленом песке менее 15 %, в обогащенном песке менее 5 %.

За частный остаток на сите принимают а_i = m_i/m_пробы^.100 %,где m_i – масса остатка на контрольном сите, г; m_пробы – масса всей навески песка (1000 г).

За полный остаток на сите принимают сумму частных остатков на всех вышележащих ситах, включая исследуемое сито. В частности полный остаток на сите 2,5 определяется как А_2,5 = а_2,5 + а_1,25 +…+а_0,16, %.По результатам ситового анализа определяется модуль крупности песка (МК) МК = ΣА_i/10) где A_i – полный остаток на контрольных ситах, %.

По зерновому составу и модулю крупности песка устанавливают его группу, а также пригодность для использования в бетонах различного назначения (табл.11).

В песке ограничивается наличие вредных примесей. Содержание пылевидных, глинистых и илистых частиц в песке < 0,05 мм, т.к. они повышают водопотребность бетонной смеси, понижают прочность бетона. В песке должны отсутствовать глинистые включения.

Крупный заполнитель− рыхлосыпучая смесь минеральных зерен крупностью от 5 до 70 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения массивных горных пород (гравий) или дробления горных пород (щебень).

Гравий применяется для бетонов с R_сж ≤ 30 МПа, поскольку гладкая поверхность снижает сцепление с цементным камнем. Щебень применяется для всех марок. Из-за неправильной формы бетонные смеси на щебне более жесткие.

Крупный заполнитель различается по фракциям (5–10, 10–20, 20–40, 40–70), где первая цифра – минимальный размер частиц, мм, а вторая – максимальный размер частиц в данной фракции. Допускаются фракции 5–20, 10–40 мм и другие. Тип фракции и выбирается в зависимости от массивности бетонного сооружения, а также от частоты армирования. НК заполнителя должна быть менее 1/3 толщины ЖБК и 3/4 шага армирования.

По форме зерен различают:

– обычный щебень, содержащие зерна пластинчатой и игловатой формы менее 30 % по массе;

– щебень улучшенной формы, содержащие зерна пластинчатой или игловатой формы менее 25 % по массе;

– щебень кубовидной формы, содержащие зерна пластинчатой или игловатой формы менее 15 % по массе.

К пластинчатым и игловатым формам относятся зерна, у которых толщина или ширина меньше длины в 3 и более раз.

Марки щебня по прочности определяют по дробимости (М200, 300, 400, 500, 600,…1400). Марка щебня должна быть в 1,5…2 раза выше марки бетона.

Вода. Вода затворения не должна содержать загрязняющих примесей сульфатов, хлоридов, масляных и нефтяных, рН воды должна составлять 4,0…12,5, всех солей ≤ 5000 мг/л, в том числе сульфатов ≤ 2700 мг/л в пересчете на SO₃. Нельзя применять болотные воды, сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.

Добавки. Добавки применяются для придания бетонным смесям и бетонам специальных свойств. Многие добавки играют полифункциональную роль.