Комментариев:
Виды бетона представлены большим разнообразием получаемых искусственным путем материалов за счет отвердевания уплотненной смеси, содержащей в своем составе вяжущее вещество, частицы заполнителя, воду.
Качество бетона определяется точным соотношением цементной и других частей бетонной смеси. Само состояние цемента играет не последнюю роль для будущего состава. Не затвердевший еще смесовый состав из нескольких компонентов с включением цемента именуется бетонной смесью.
Самое обширное распространение в строительстве нашли виды бетона, в которых применяется качественный портландцемент марки М 500 (400).
Бетоны бывают разного типа. И различаются по основным параметрам:
Бетонный состав с включением цемента бывает номинальным и бывает рабочим. Номинальный производится посредством смешивания заполнителей в сухом виде. Рабочий состав выполняют способом пересчета номинального типа в зависимости от влажности смесовых наполнителей.
Зависят от степени плотности бетонного состава, которая складывается из плотности составляющих веществ и камня цементного.
Согласно показателю плотности выделяют особо тяжелый и тяжелый, легкий и особо легкий бетоны.
Вернуться к оглавлению
Вернуться к оглавлению
Для производства особо тяжелой разновидности бетона в качестве наполнителей выступают материалы высокоплотные: металлический скрап, гематит, барит, магнетит.
Особо тяжелые составы находят свое применение в специальных строениях, предохраняющих от радиоактивного влияния. В это число входят бетоны, плотность коих превышает 2500 килограмм на кубометр.
Смесь тяжелую приготовляют с привлечением плотных наполнителей, каковым является известняк, диабаз или гранит, на основе горных пород щебня. Повсеместно в строительных целях изготовляют стандартный тяжелый бетон, имеющий плотность от 1600 до 2500 кг/кубометр. Марочность тяжелых составов начинается с обозначения М100 (и далее 150, 200, …, 600).
Классификация бетона тяжелого:
Вернуться к оглавлению
Бетон легкого типа делают с добавлением пористых наполнителей. К таковым, в частности, относится пемза, керамзит, шлак вспученный, аглопорит, туфа. Легкие смеси считаются базовым строительным материалом для возведения ограждающих сооружений и несущих конструкций. В последних, благодаря легким видам бетона, добиваются уменьшения их тяжести.
Для таких видов бетона одновременно с прочностью достаточно важным показателем является их плотность. По плотности бетоны делят на:
Легкие типы бетона:
Создаваемую механически бетонную смесь именуют пенобетоном, а химическим путем — газобетоном.
Вернуться к оглавлению
Используемое в материале вяжущее вещество отвечает и за основные свойства его, и за название.
Вернуться к оглавлению
Гипсовая разновидность изготавливается с включением гипса. Его прочность меньше, нежели у цементного, потому этот бетон с успехом используется для строительства перегородок внутри помещений, подвесных конструкций потолков и декоративных отделочных элементов.
Материал из гипса с добавкой цемента и пуццоланового вяжущего — это гипсоцементнопуццолановый бетон, применяемый для малоэтажного строительства.
Гипсовый бетон отличает одно значительное преимущество — экологичность.
Вернуться к оглавлению
Силикатную смесь создают посредством тепловлажностного воздействия на смесь воды, неорганического заполнителя и известково-кремнеземистого вяжущего. Силикатный материал, так же как цементный, широко используется в промышленных целях и гражданском домостроении.
Силикатный состав нашел свое активное применение в изготовлении стеновых перекрытий и панелей. Помимо этого, из него делают лестничные марши, несущие части, колонны. Он участвует в укладке основания дорог, производстве тюбингов и железнодорожных шпал.
Силикатный материал водоустойчив и стоек к влиянию агрессивных сред.
Вернуться к оглавлению
Цементный состав находит самое обширное применение в строительной среде. Его делают на основе различных марок портландцемента, они и определяют имеющуюся классификацию цементных составов. В производстве их, как правило, задействуют цемент М 400 (500).
Согласно виду и марочности используемого цемента, бетоны выделяют:
Этот материал является искусственным камнем, технология производства которого зависит от свойств, которые необходимо придать конечному продукту. В состав смеси для приготовления бетона входят такие основные компоненты, как вяжущее (чаще всего – цемент, иногда другие вещества) и заполнитель. Как правило, добавляется вода, но в редких случаях обходятся и без нее. Для того чтобы придать бетону те или иные ярко выраженные качества, в смесь вводятся соответствующие вещества, называемые добавками.
Уже из этого становится ясно, что изменяя долевое соотношение компонентов, подбирая для приготовления раствора те или иные ингредиенты, можно регулировать различные характеристики бетона. Следовательно, такое разнообразие продукции должно быть классифицировано, чтобы облегчить выбор оптимального варианта для применения в конкретных условиях. Ошибки здесь недопустимы, для фермы железобетонной нужен совершенно другой класс чем, к примеру, для фундамента бани, в противном случае конструкция будет ненаденжа.
Основополагающим документом, определяющим классификацию бетонов, является Государственный Стандарт № 25 192 от 1982 года. В соответствии с ним все они различаются:
В Интернете можно встретить и некоторые другие критерии, по которым различают искусственный камень. Чтобы человек, не обладающий специальными знаниями в области стройматериалов, мог лучше разобраться во всем многообразии характеристик бетонов, приведем обобщенную (более полную) их классификацию.
Бетон по структуре
Особо легкие
Их плотность не превышает 500 кг/м3, и используется такая продукция в основном для дополнительного утепления конструкций и для герметизации швов, стыков, заделки крупных щелей. Производятся методом «вспучивания» (газо-, шлако-, пенобетоны).
Легкие
Применяются в основном при возведении элементов, не подвергающихся большим нагрузкам, так как их плотность – от 500 до 1 800 кг/м3. В качестве заполнителя используются «легкие» фракции (керамзит, туф, пемза, аглопорит и другие).
Облегченные
1 800 – 2 200 кг/м3. Благодаря такой характеристике бетоны являются более универсальными и могут использоваться при сооружении несущих частей. Их заполнитель – щебень различных фракций.
Тяжелые
Наиболее часто используемые виды, так как они подходят для монтажа несущих элементов (от 2 200 до 2 500 кг/м3). В их состав входят фракции горных пород (диабаз, известняк, гранит).
Особо тяжелые
Их плотность (более 2 500 кг/м3) определяет специфику применения. В частном секторе практически не используются, так как из них возводят различные сооружения специального назначения (подземные хранилища, бункера, дамбы и тому подобное). В качестве заполнителя используются фракции «тяжелых» материалов (например, дробь чугунная, металлическая стружка, железная руда, барит).
По типу заполнителя
Тоже, но с применением искусственного подогрева.
По назначению
Специальные
К ним относятся материалы, обеспечивающие теплоизоляцию, устойчивость перед критическими температурами, радиационным воздействием и так далее.
Конструкционные
Из них производят различные ж/б изделия, сооружают нагружаемые части конструкций (к примеру, различные перекрытия, опоры, фундаменты).
Гидротехнические
Используются для сооружения плотин, искусственных водоемов, подземных резервуаров и ряда других объектов.
1. Время отвердевания . С «повышением» марки бетона оно уменьшается. Это следует учитывать, если продукция не готовится на месте производства заливки, а доставляется на объект транспортом. Кроме того, определяется и условиями применения, ведь придется организовывать его укладку. Как это будет производиться – вручную или при помощи механизмов и приспособлений (желоб, бетононасос).
Немаловажно и то, при каких погодных условиях ведутся работы. Часто необходимо организовать утепление залитого раствора, чтобы добиться его надежного «схватывания».
2. Размеры фракций . Понятно, что чем они крупнее, тем затруднительнее будет перемешивать раствор, уплотнять загруженную в форму (опалубку) массу. Возможно, придется организовывать вибропрессование, а это не всегда удобно или возможно. Кроме того, есть понятие «текучести» раствора. Это нужно учитывать, если опалубка имеет сложную конфигурацию, так как, возможно, придется тратить время и силы на «растаскивание» бетона по всему объему.
3. Наличие добавок , как они влияют на характеристики бетона? Для фундаментов особенно важны такие показатели, как морозоустойчивость и водоотталкивание.
4. Прочность бетона . Она во многом зависит от марки вяжущего, использовавшегося для приготовления смеси.
Виды бетонов и их классификация
Бетон – это искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания смеси вяжущего материала, воды, заполнителей и специальных добавок (в определенной пропорции), тщательно перемешанной и уплотненной.До затвердевания указанная смесь называется бетонной смесью .
Одно из основных свойств бетона – высокая сопротивляемость сжимающим нагрузкам и низкая растягивающим: Rсж в 10 – 12 раз выше Rраст.
Для повышения сопротивляемости растяжению в бетонные конструкции укладывается арматура, которая в основном воспринимает растягивающие усилия. Армированный бетон называется железобетоном – он хорошо сопротивляется как сжатию, так и растяжению.
В строительной практике широко применяется предварительно напряженный железобетон . Сущность предварительного напряжения состоит в том, что зона бетона, подверженная растяжению, обжимается натянутой арматурой. В результате растягивающие силы воспринимаются арматурой, уменьшая напряжение сжатия в бетоне. Таким приемом обеспечивается высокая трещиностойкость бетона. Преднапряженные железобетонные конструкции по сравнению с обычными железобетонными экономичнее, так как в результате эффективного использования высокопрочных материалов (стали и бетона) расход арматурной стали снижается.
Бетоны классифицируются по ряду признаков.
А.) По средней плотности бетоны делятся на:
Особо тяжелые более 2500 кг/м 3 ;
Тяжелые 1800 – 2500 кг/м 3 ;
Легкие 500 – 1800 кг/м 3 ;
Особо легкие менее 500 кг/м 3 .
Для приготовлении особо тяжелых бетонов используются тяжелые заполнители из каменных рудосодержащих пород (магнетит, гематит); в виде стальных опилок или стружек, чугунной дроби, окалины и т.п. Такие бетоны применяются для радиационной защиты при строительстве атомных электростанций, в качестве тампонажных бетонов для заполнения выработок.
Тяжелый бетон получил наибольшее применение в практике строительства для возведения подземных и надземных несущих конструкций и сооружений (фундаменты, стены, колонны, балки, фермы, плиты покрытия и перекрытия и др.). В качестве крупного заполнителя для такого бетона используется щебень плотных горных пород (гранит, известняк, диабаз и др.).
В группу легких входят бетоны на пористых заполнителях естественного или искусственного происхождения, а также бетоны ячеистые (без заполнителей) со значительным количеством искусственно созданных замкнутых пор в теле бетона. Сюда же относятся бетоны на пористых заполнителях в сочетании с поризованным цементным камнем. Используются как теплоизоляционно-конструкционный материал.
Особо легкие (теплоизоляционные) – это преимущественно ячеистые бетоны с высокой степенью пористости (беспесчанные) и на легких пористых заполнителях. Такие бетоны обладают низкой теплопроводностью и используются как эффективный теплоизоляционный материал.
Б.) По структуре бетоны бывают с плотной, поризованной, ячеистой и крупнопористой структурой.
Плотная структура – когда соотношение компонентов подбирается так, чтобы в теле бетона не оставалось свободного пространства (метод абсолютных объемов). Бетон состоит из крупного и мелкого заполнителя (или только мелкого) и плотного цементного камня (или другого затвердевшего вяжущего) между частицами заполнителей.
Поризованная – когда пространство между зернами инертных компонентов (крупного и мелкого или одного из них) заполнено вяжущим, затвердевшим в поризованном состоянии.
Ячеистая – без заполнителей, со значительным количеством искусственно созданных пор в теле бетона в виде замкнутых ячеек, заполненных воздухом.
Крупнопористые бетоны – с одним только крупным заполнителем, без песка вовсе (беспесчанные) или с весьма небольшим его содержанием.
В.) По виду вяжущего вещества различаются бетоны: цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, полимербетоны, полимерцементные и специальные бетоны.
Цементные – бетоны на клинкерных цементах, главным образом на портландцементе и его разновидностях, шлакопортландцементе и пуццолановом цементе.
Силикатные бетоны получаются на известковом вяжущем. Для обеспечения процесса твердения таких бетонов используются автоклавы, где бетон подвергается тепловой обработке под давлением.
Гипсовые бетоны обладают малой водостойкостью, поэтому из них изготовляются конструкции, находящиеся внутри здания (подвесные потолки, перегородки).
Шлакощелочные бетоны (вяжущее – молотые шлаки и щелочные растворы) обладают высокой прочностью и стойкостью к агрессивным средам.
Полимербетоны (вяжущее – эпоксидные, полиэфирные, фурановые и др. смолы) высокостойкие к агрессивным средам, применяются при возведении сооружений медеплавильной и химической промышленности, предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции (сахарные и пивоваренные заводы), емкостей для хранения кислот, минеральных вод и др.
Полимерцементные бетоны изготовляются с добавкой водных дисперсий различных полимеров, которые вводят в смесь вместе с водой затворения. Полимеры осаждаются в виде пленки на поверхности заполнителя, увеличивая сцепление между элементами структуры бетона. Такие бетоны хорошо сопротивляются растяжению, обладают повышенной морозостойкостью, водонепроницаемостью и химической стойкостью.
Г.) По области применения и по соответствующим назначению техническим характеристикам различаются следующие виды бетона.
Конструкционные – общего назначения, применяемые в конструкциях, воспринимающих внешние силовые воздействия (нагрузки). Определяющими свойствами таких бетонов являются прочностные и деформативные характеристики, а также морозостойкость при работе конструкций в условиях знакопеременных температур. Это фундаменты, колонны, балочные конструкции, плиты покрытия и перекрытия и др.
Конструкционно-теплоизоляционные – применяются в ограждающих конструкциях (наружные стены, покрытия). Такие бетоны должны обеспечивать не только несущую способность конструкций, но и их теплозащитные свойства.
Теплоизоляционные – их назначение – обеспечивать необходимое термическое сопротивление ограждающих конструкций при сравнительно малой толщине слоя, в то время как несущую способность конструкций обеспечивает обычный бетон (в двух- и трехслойных конструкциях).
Гидротехнические , которые наряду с необходимыми прочностными и деформативными характеристиками должны обладать повышенной плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, а также стойкостью к агрессивному воздействию окружающей среды – воды.
Дорожные – для верхних покрытий дорог, взлетно-посадочных площадок аэродромов. Должны обладать повышенной прочностью, высокой износоустойчивостью, хорошо сопротивляться знакопеременному воздействию температуры и влаги.
Химически стойкие – соле-, кислото- и щелочестойкие. Наряду с необходимыми показателями технических свойств должны обладать способностью в течение длительного периода выдерживать без разрушения и снижения эксплуатационных качеств воздействие концентрированных растворов солей, кислот и щелочей и их паров. Такие бетоны применяются в качестве основного материала конструкций, либо для защитных покрытий конструкций из обычного бетона.
Жаростойкие – сохраняющие в заданных пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. Применяются для промышленных агрегатов и строительных конструкций, подвергаемых в процессе эксплуатации нагреванию до высоких температур.
Декоративные – для отделочных слоев с фактурной обработкой на лицевых поверхностях строительных изделий. Такие бетоны (растворы) должны отвечать требованиям в отношении цвета, фактуры, и обладать достаточно высокой атмосфероустойчивостью.
Рассмотренные выше виды бетонов, несмотря на значительные различия в тех или иных свойствах и их показателях, подчиняются общим закономерностям, которые вытекают из общности принципов формирования их структуры и строения.
Классификация бетона
Бетон - искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью.
Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам: по основному назначению, виду вяжущего вещества и заполнителя и по структуре.
По назначению бетоны бывают следующих видов:
конструктивные - для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаменты, колонны, балки, плиты, панели перекрытий и др.);
специальные - жаростойкие, химически стойкие, декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др.,
бетоны напрягающие, бетонополимеры, полимер-бетоны .
По виду вяжущего вещества бетоны бывают: цементные , изготовленные на гидравлических вяжущих веществах - портланд-цементах и его разновидностях; силикатные - на известковых вяжущих в сочетании с силикатными или алюминатными ком-понетами; гипсовые - с применением гипсоангидритовых вяжущих и бетоны на шлаковых и специальных вяжущих материалах.
Бетоны изготовляют на обычных плотных заполнителях, на естественных или искусственных пористых заполнителях; кроме того, разновидностью является ячеистый бетон, представляющий собой отвердевшую смесь вяжущего вещества, воды и тонкодисперсного кремнеземистого компонента. Он отличается высокой пористостью до 80...90% с равномерно распределенными порами размером 3 мм.
В связи с этим бетоны классифицируют также по структуре: плотная, поризованная, ячеистая и крупнопористая.
По виду заполнителя различают бетоны: на плотных заполнителях, пористых и специальных, удовлетворяющих специальным требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т. п.).
По показателям прочности при сжатии тяжелые бетоны имеют марки от 100 до 800. Марка бетона - одно из нормируемых значений унифицированного рода данного показателя качества бетона, принимаемых по его среднему значению. К различным видам бетонов устанавливаются требования по показателям, характеризующим прочность, среднюю плотность, водонепроницаемость, стойкость к различным воздействиям, упругопластические, теплофизические, защитные, декоративные и другие свойства бетонов.
Определенные требования предъявляются к материалам для приготовления бетона (вяжущим, добавкам, заполнителям), его составу и технологическим параметрам по изготовлению конструкций для их работы в конкретных условиях.
По показателям прочности бетона устанавливаются их гарантированные значения - классы. В соответствии с СТ СЭВ 1406-78 бетоны, предназначенные для зданий и сооружений, Делят на классы В, основной контролируемой характеристикой которых является прочность при сжатии кубов размером 150Х XI50X150 мм и соответственно цилиндров размером 150X300 мм. Для перехода от класса бетона (МПа) при нормативном коэффициенте вариации 13,5% применяют формулу
R ср.бет = В/0,778.
Долговечность бетона оценивают степенью морозостойкости. По этому показателю бетоны делят на марки от F15 до F1500. Качество бетона оценивают по водонепроницаемости, которая определяется максимальной величиной давления воды, при котором не наблюдается ее просачивания через контрольные образцы, изготовленные и испытанные на водонепроницаемость согласно требованиям действующих стандартов.
Материалы для тяжелого бетона(НАЧАЛО)!
Тяжелый бетон, применяемый для изготовления фундаментов, колонн, балок, пролетных строений мостов и других несущих элементов и конструкций промышленных и жилых зданий и инженерных сооружений, должен приобретать определенную прочность в заданный срок твердения, а бетонная смесь должна быть удобной в укладке и экономичной. При использовании в не защищенных от внешней среды конструкциях бетон должен иметь повышенные плотность, морозостойкость и коррозиестойкость. В зависимости от назначения и условий эксплуатации бетона в сооружении предъявляются соответствующие требования к составляющим его материалам, которые предопределяют его состав и свойства, оказывают влияние на технологию производства изделий, их долговечность и экономичность. Для приготовления тяжелых бетонов применяют портландцемент, пластифицированный портландцемент, портландцемент с гидравлическими добавками, шлакопортландцемент, быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) и др. Цемент выбирают с учетом требований, предъявляемых к бетону (прочности, морозостойкости, химической стойкости, водонепроницаемости и др.), а также технологии изготовления изделий, их назначения и условий эксплуатации.
Марку цемента выбирают в зависимости от проектируемой прочности бетона при сжатии:
Для приготовления бетонной смеси применяется питьевая, а также любая вода, не содержащая вредных примесей (кислот, сульфатов, жиров, растительных масел, сахара), препятствующих нормальному твердению бетона. Нельзя применять воды болотные и сточные, а также воды, загрязненные вредными примесями, имеющие водородный показатель рН менее 4 и содержащие сульфаты в расчете на ионы SO 4 более 2700 мг/л и всех других солей более 5000 мг/л. Морскую и другую воду, содержащую минеральные соли, можно применять, если общее количество солей в ней не превышает 2%. Пригодность воды для бетона устанавливают химическим анализом и сравнительными испытаниями прочности бетонных образцов, изготовленных на данной воде и на чистой питьевой воде и испытанных в возрасте 28 сут п ря хранении в нормальных условиях. Воду считают пригодной, если приготовленные на ней образцы имеют прочность не меньше, чем у образцов на чистой питьевой воде, К добавкам для бетонов относятся неорганические и органические вещества или их смеси, за счет введения которых в контролируемых количествах направленно регулируются свойства бетонных смесей и бетонов либо бетонам придаются специальные свойства. В основу классификации добавок для бетонов положен эффект их действия. По этому признаку добавки для бетонов делят на следующие группы:
1. Регулирующие реологические свойства бетонных смесей. К ним относятся пластифицирующие, увеличивающие подвижность бетонных смесей; стабилизирующие, предупреждающие расслоение, и водоудерживающие, уменьшающие водоотделение.
2. Регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов. К ним относятся добавки, замедляющие схватывание, ускоряющие схватывание и твердение, и противоморозные, т. е. обеспечивающие твердение бетона при отрицательных температурах.
3. Добавки, регулирующие пористость бетонной смеси и бетона. К ним относятся воздухововлекающие, газообразующие и пенообразующие добавки, а также уплотняющие (воздухоудаляющие или кольматирующие поры бетона).
4. Добавки, придающие бетону специальные свойства : гидро-фобизующие, уменьшающие смачивание, повышающие противорадиационную защиту, жаростойкость; антикоррозионные, т. е. увеличивающие стойкость в агрессивных средах; ингибиторы коррозии стали, улучшающие защитные свойства бетона к стали; добавки, повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства.
5. Добавки полифункционального действия , одновременно регулирующие различные свойства бетонных смесей и бетонов: пластифицирующе-воздухововлекающие; пластифицирующие, повышающие прочность бетона, и газообразующе-пластифицирую-щие.
6. Минеральные порошки - заменители цемента . К этой группе относятся тонкомолотые материалы, вводимые в бетон в количестве 5...20%. Это золы, молотые шлаки, отходы камне-дробления и др., придающие бетону специальные свойства (жаростойкость, электропроводимость, цвет и др.).
В качестве пластифицирующих добавок наибольшее распространение получили поверхностно-активные вещества (ПАВ).
К ускорителям твердения цемента , увеличивающим нарастание прочности бетона, особенно в ранние сроки, относятся хлорид кальция, сульфат натрия, нитрит-нитрат-хлорид кальция и др.
Противоморозные добавки - поташ, хлорид натрия, хлорид кальция и др. - понижают точку замерзания воды, чем способствуют твердению бетона при отрицательных температурах.
Для замедления схватывания применяют сахарную патоку и добавки СДБ, ГКЖ-10 и ГКЖ-94.
Песок - рыхлая смесь зерен крупностью 0,16...5 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения массивных горных пород (природные пески). Природные пески по минералогическому составу подразделяются на кварцевые, полевошпатовые, известняковые, доломитовые. Из природных песков наибольшее применение для тяжелого бетона получили кварцевые пески.
В качестве мелкого заполнителя применяют пески повышенной крупности, крупные, средние и мелкие - природные и обогащенные; пески из отсевов дробления и обогащенные из отсевов дробления.
Зерновой состав песка имеет особое значение для получения качественного бетона. Песок для бетона должен состоять из зерен различной величины (0.16...5 мм), чтобы объем пустот в нем был минимальным; чем меньше объем пустот в песке, тем меньше требуется цемента для получения плотного бетона. Зерновой состав песка определяют просеиванием сухого песка через стандартный набор сит с размерами отверстий (сверху вниз) 10; 5; 2,5; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Высушенную до постоянной массы пробу песка просеивают сквозь сита с круглыми отверстиями диаметром 10 и 5 мм. Остатки на этих ситах взвешивают и вычисляют с точностью до 0,1%. ПРОДОЛЖЕНИЕ!
Материалы для тяжелого бетона(КОНЕЦ)!
Из пробы песка, прошедшего сквозь указанные выше сита, отвешивают 1000 г (G) песка и просеивают его последовательно сквозь набор сит с отверстиями размером 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. Остатки на каждом сите взвешивают (G,) и вычисляют:
частный остаток на каждом сите - как отношение массы остатка на данном сите к массе просеиваемой навески (а;) - вычисляют с точностью до 0,1%:
аi = (Gi/G) 100,
полный остаток (Л,) на каждом сите - как сумму частных остатков на всех ситах с большим размером отверстий плюс остаток на данном сите - вычисляют с точностью до 0,1%:
Ai = a2.5 + a1,25 + ... + ai ,
где а2.5, a1,25, ... - частные остатки на ситах с большим размером отверстий начиная с сита размером отверстий 2,5 мм, %; а,- частный остаток на данном сите, %.
Модуль крупности песка М к (без фракций гравия с размером зерен крупнее 5 мм) определяют как частное от деления на 100 суммы полных остатков на всех ситах, начиная с сита с размером отверстий 2,5 мм и кончая ситом с размером отверстий 0,16 мм;
модуль крупности песка вычисляют с точностью до 0,1%:
Мк = (A 2 ,5 +А 1, 25 + A О ,63 + А0,315+ A о,16)/ 100.
По величине модуля крупности песок делят на повышенной крупности М к - З...3,5, крупный с М к > 2,5, средний М к = 2,5...2,0, мелкий Мк = 2,0...1,5 и очень мелкий М к = 1,5...1,0;
полные остатки на сите № 063 (% по массе) соответственно равны: 65...75, 45...65, 30...45, 10...30 и менее 10.
Зерновой состав мелкого заполнителя должен соответствовать указанному и на графике (рис. 6.1). При этом учитывают только зерна, проходящие через сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм.
В Качестве КРУПНОГО заполнителя для тяжелого бетона применяют гравий и щебень из горных пород или щебень из гравия размером зерен 5...70 мм.
Гравий - зерна окатанной формы и гладкой поверхности размером 5...70 мм, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород. Качество гравия характеризуется: зерновым составом и формой зерна, прочностью, содержанием зерен слабых пород, наличием пылевидных и глинистых примесей, петрографической характеристикой, плотностью, пористостью, пустотностью и водопоглощением. Для бетона наиболее пригодна малоокатанная (щебневидная) форма зерен, хуже яйцевидная (окатанная), еще хуже пластинчатая и игловатая, понижающие прочность бетона.
Часто гравий залегает вместе с песком. При содержании в гравии песка 25...40% материал называют песчано-гравийной смесью. Гравий, подобно песку, может содержать вредные примеси пыли, ила, глины, органических кислот..
Оценку прочности гравия производят испытанием на дробимость в цилиндре. Последняя определяется путем раздавливания пробы гравия в цилиндре статической нагрузкой. После этого пробу просеивают через сито с размером отверстия, соответствующим наименьшему размеру зерна в исходной пробе гравия, и устанавливают величину потери в массе. В зависимости от этой величины гравий делят на марки: Др8 (при потере в массе до 8%), Др12 (свыше 8 до 12%), Др16 (свыше 12 до 16%) и Др24 (свыше 16 до 24%).
Для конструкции промышленных и гражданских зданий прочность зерен гравия должна быть более чем в 1,5...2 раза выше прочности бетона.
По степени морозостойкости гравий делят на марки F 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300. Морозостойкость гравия определяют непосредственным замораживанием или испытанием в растворе сернокислого натрия. Гравий считают морозостойким, если в насыщенном водой состоянии он выдерживает без разрушения многократные (15 циклов и более) попеременные замораживание при температуре -17°С и оттаивание. При этом потеря в массе после испытания составляеyt более 5%. Для марок F 15 и 25 допускается потеря массы 10%
Хорошим зерновым составом гравия считается тот, в котором имеются зерна разной величины, что создает наименьшую пустотность. Зерновой состав гравия определяется просеиванием 10 кг сухой пробы через стандартный набор сит с размерами отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм. Зерновой состав каждой фракции или смеси нескольких фракций гравия должен находиться в пределах, указанных на графике рис. 6.3. За наибольшую крупность зерен гравия D наиб принимают размер отверстий сита, на котором полный остаток не превышает 10% навески, и за наименьшую крупность гравия Dнаим - размеры отверстия одного из верхних сит, через которое проходит не более 5% просеиваемой пробы. Ниже приведены значения полных остатков на контрольных ситах при рассеве гравия (шебня) фракций от 5 (3) до 10 мм, свыше 10 до 20; свыше 20 до 40 и свыше 40 до 70 мм.
Щебень получают путем дробления массивных горных пород, гравия, валунов или искусственных камней на куски размером 5... 120 мм. Для приготовления бетона обычно используют щебень, полученный дроблением плотных горных пород, гравия, доменных и мартеновских шлаков. Дробление производят в камнедробилках. При этом получают не только зерна щебня, но и мелкие фракции, относящиеся по крупности к песку и пыли. Зерна щебня имеют неправильную форму. Лучшей считается форма, приближающаяся к кубу и тетраэдру. Вследствие шероховатой поверхности зерна щебня лучше сцепляются с цементным камнем в бетоне, чем гравий, но бетонная смесь со щебнем менее подвижна.
По дробимости, морозостойкости, зерновому составу, износу к щебню предъявляют такие же требования, как и гравию.
В зависимости от формы зерен ГОСТ 8267-82 устанавливает три группы щебня из естественного камня: кубовидную, улучшенную и обычную. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в них не превышает соответственно 15, 25 и 35% по массе. К пластинчатой и игловатой форме зерен относят такие, в которых толщина или ширина их меньше длины в 3 раза и более.
Свойства бетонной смеси
Тяжелый бетон должен приобрести проектную прочность к определенному сроку и обладать другими качествами, соответствующими назначению изготовляемой конструкции (водостойкостью, морозостойкостью, плотностью и т. д.). Кроме того, требуется определенная степень подвижности бетонной смеси, которая соответствовала бы принятым способам укладки ее.
Бетонная сместь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из новообразований, образовавшихся при взаимодействии вяжущего с водой, непрореагированных частиц клинкера, заполнителя, воды, вводимых специальных добавок и вовлеченного воздуха. Ввиду наличия сил взаимодействия между дисперсными частицами твердой фазы и воды эта система приобретает связанность и может рассматриваться как единое физическое тело с определенными реологическими, физическими и механическими свойствами.
Определяющее влияние на эти свойства будут оказывать количество и качество цементного теста, которое, являясь дисперсной системой, имеет высокоразвитую поверхность раздела твердой и жидкой фаз, что способствует развитию сил молекулярного сцепления и повышению связанности системы.
Удобоукладываемость – это св-во заполнять форму при данном виде уплотнения. Хар-ся подвижностью, жесткостью и связанностью.
Подвижность бетонной смеси - способность ее растекаться под собственной массой. Для определения под. вижности используют конус (рис. 6.4), который послойно в три приема заполняют бетонной смесью, уплотняя штыкованием. После уплотнения последней форму снимают. O6paзовавшийся при этом конус бетонной смес ч под действием собственной массы оседает. Величина осадки конуса (см) служит оценкой подвижности бетонной смеси. По этому показателю различают смеси подвижные (пластичные) с осадкой конуса 1...12 см и более и жесткие, которые практически не дают осадки конуса, однако при воздействии вибрации последние обладают различными формовочными свойствами. Для оценки жесткости этих смесей используют свои методы.
Показатель жесткости бетонной смеси определяют на специальном приборе (рис. 6. 5), который состоит из цилиндрического сосуда с внутренним диаметром 240 мм и высотой 200 мм с закрепленным на нем устройством для измерения осадки бетонной смеси в виде направляющего штатива, штанги и металлического и ска и шестью отверстиями. Прибор устанавливают на виброплощадку и плотно к ней прикрепляют. Затем в сосуд помещают ме таллическую форму-конус с насадкой, который с помощью специального кольца-держателя закрепляют в приборе и заполняют тремя слоями бетонной смеси. Затем удаляют форму-конус, поворачивая штатив, устанавливают на поверхности бетонной смеси диск и включают виброплощадку. Вибрирование с амплитудой 0,5 мм продолжают до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из двух отверстий диска. Время вибрирования (с) и определяет жесткость бетонной смеси. Классификация бетонных смесей по степени их жесткости (удобоукладываемости) приведена в табл. 6. 2.
Таблица 6.2. Классификация бетонных смесей
На подвижность бетонной смеси влияет ряд факторов: вид цемента, содержание воды и цементного теста, крупность заполнителей, форма зерен, содержание песка.
Введение в бетонную смесь ПАВ, например СДБ, повышает подвижность бетонной смеси и уменьшает ее водопотребность. Положительное воздействие на подвижность смеси оказывают суперпластификаторы (С-3, 10-03, 40-03 и др.). Их эффективность выше в подвижных смесях, они позволяют снизить водопотребность смеси на 20...25%.
Вместе с тем следует учитывать, что подвижность смеси со временем уменьшается вследствие физико-химического взаимодействия цемента с водой.
Связанность- хар-ет однородность строения бетона.
Проектирование состава бетона
Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1 м 3 бетонной смеси, при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев необходимой морозостойкости, водонепроницаемости и специальных свойств бетона.
Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по массе (реже по объему) между количествами цемента, песка и щебня (или гравия) с указанием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу. Поэтому в общем виде состав бетонной смеси выражают соотношением цемент: песок:щебень = 1: х:у при В/Ц = z (например, 1:2,4:4,5 при В/Ц = 0,45).
Различают два состава бетона: номинальный (лабораторный), принимаемый для материалов в сухом состоянии, и производственный (полевой) - для материалов с естественной влажностью.
К моменту расчета состава бетонной смеси нужно определить качество исходных материалов: цемента, воды, песка и щебня (гравия) - согласно требованиям ГОСТов.
В зависимости от условий, в которых будет находиться бетон в сооружении или конструкции, к нему могут предъявляться также и другие требования, например степень морозостойкости, стойкость к воздействию агрессивных вод, водонепроницаемость. Высокая морозостойкость и непроницаемость плот-ноуложенного бетона регулируются В/Ц и расходом вяжущего, отсюда вытекает необходимость нормирования В/Ц в гидротехническом, дорожном и других специальных бетонах.
Расчет состава бетона производят в следующем порядке-определяют цементно-водное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности и расход воды; рассчитывают потребный расход цемента, а затем щебня (или гравия) и песка-проверяют подвижность (жесткость) бетонной смеси при отклонениях этих показателей от проекта; производят корректирование состава бетонной смеси; приготовляют образцы для определения прочности и испытывают в заданные сроки; пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на производственный.
Определение цементно-водного отношения производят по следующим формулам:
для бетонов с Ц/В = 2,5
Определение расхода воды . Оптимальное количество воды в бетонной смеси (водосодержание, л/м 3) должно обеспечивать необходимую подвижность (или жесткость) бетонной смеси. Количество воды для затвердения 1 м 3 бетонной смеси для всех расчетов в соответствии с ОНТП 07-85 принимается равным 200 л независимо от вида, жесткости и подвижности бетонных смесей.
Определение расхода цемента . При определенном из формулы значении Ц/В и принятой водопотребности бетонной смеси В рассчитывают ориентировочный расход цемента, кг/м 3 бетона:
Расход цемента на 1 м 3 бетона должен быть не менее минимального. Если расход цемента на 1 м 3 бетона окажется ниже допустимого, то необходимо довести его до ■ нормы или ввести тонкомолотую добавку.
Определение расхода заполнителей (песка и щебня или гравия) на 1 м 3 бетона. Для определения расхода песка и щебня (гравия) задаются двумя условиями:
1) сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона (л) равна 1 м 3 (1000 л) уплотненной бетонной смеси:
где Ц, В, П, Щ - содержание цемента, воды, песка и щебня, (гравия)< кг/м 3 ; q u , q b , g n , Q m - плотности этих материалов,кг/м 3 ;
2) цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен:
где Упуст.щ(г) - пустотность щебня или гравия в стандартном рыхлом состоянии (в формулу подставляется в виде относительной величины); а - коэффициент раздвижки зерен щебня (или избытка раствора); для жестких смесей а= 1,05...1,20, для подвижных смесей а= 1,2...1,4 и более; q h . щ (Г > - насыпная плотность щебня (гравия), кг/л; Q m (г >-плотность щебня (гравия),кг/л.
Коэффициент а определяет отношение между песком и щебнем в бетоне.
После определения расхода щебня или гравия рассчитывают расход песка (кг/м 3) как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов крупного заполнителя, цемента и воды:
Если гравий или щебень составляют из нескольких фракций, то необходимо заранее установить оптимальное соотношение между ними, пользуясь графиком наилучшего зернового состава или подбирая смесь с минимальным количеством пустот.
Проверка подвижности бетонной смеси . После произведенного предварительного расчета состава бетона делают пробный замес и определяют осадку конуса или жесткость. Если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, то увеличивают количество цемента и воды без изменения цементно-водного отношения. Если подвижность будет больше требуемой, то добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель, сохраняя соотношения их постоянными. Таким путем добиваются заданной подвижности бетонной смеси.
Уточнение расчетного состава бетона на пробных замесах. Производят опытные замесы бетона при трех значениях водо-цементного отношения, из которых одно принимают расчетное, а два других больше или меньше на 10...20%. Количество цемента, воды, песка и щебня (гравия) для бетона с водоцементным отношением, не равным расчетному, определяют по вышеизложенному методу. Из каждой приготовленной смеси готовят по три образца куба размером 20X20X20 см, которые выдерживают в нормальных условиях и испытывают в возрасте 28 сут при определении класса бетона (или в другие сроки). По результатам испытаний строят график зависимости прочности бетона от цементно-водного отношения, с помощью которого выбирают Ц/В, обеспечивающее получение бетона заданной прочности.
При пробных замесах проверяют также подвижность или жесткость бетонной смеси (она должна удовлетворять проектной), определяют ее плотность и по результатам испытания пробных замесов вносят соответствующие коррективы в рассчитанный состав бетона. При изменении содержания песка и щебня (гравия) учитывают их влажность.
Свойства бетона
Прочность бетона. В конструкциях зданий и сооружений бетон может находиться в различных условиях работы, испытывая сжатие, растяжение, изгиб, скалывание. Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, степени уплотнения бетонной смеси и условий твердения. Основными факторами при этом оказываются активность цемента и водоцементное отношение.
Для получения удобоукладываемой бетонной смеси отношение воды к цементу обычно принимают В/Ц = =0,4..,0,7, в то время как для химического взаимодействия цемента с водой требуется не более 20% воды от массы цемента. Избыточная вода, не вступившая в химическое взаимодействие с цементом, испаряется из бетона, образуя в нем поры, что ведет к снижению плотности и соответственно прочности бетона. Исходя из этого, прочность бетона можно повысить путем уменьшения водоцементного отношения и усиленного уплотнения.
Наряду с активностью и качеством цемента, водоцементным отношением и качеством заполнителей на прочность бетона в значительной степени влияют степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона.
Классификация бетона может базироваться не только на типе основных компонентов раствора и характеристиках, но и учитывать сферу его использования. Для тех, кто не слишком хорошо разбирается в химии строительных смесей, это наиболее удобный способ определиться с материалом, который подойдет для конкретного вида работ. Только после этого стоит переходить к поиску марки с требуемыми техническими параметрами.
Основное разделение бетонов предусматривает всего два его типа: общестроительный и специальный. Отдельной строкой идут легкие пористые материалы, чья сфера применения напрямую зависит от показателей плотности. При этом одни и те же марки бетона зачастую можно встретить сразу в нескольких группах по назначению, так что эту особенность всегда следует учитывать и при выборе ориентироваться не только на прочность.
Самая большая группа стройматериалов, в которую входят все виды смесей и готовых изделий, широко применяемых в разных сферах гражданского строительства, а также для производства ЖБИ. Из них отливают фундаменты, возводят стены, формируют балки, перекрытия и колонны. При выборе составов для конкретных условий необходимо обращать внимание на марки, которые характеризуют бетон по плотности, прочности, а также морозостойкости и показателям водонепроницаемости после застывания.
На прочность монолита указывают цифры после букв «М» или «В». В первом случае данные приводятся в единицах кГс/см2. И хотя подобная классификация считается недостаточно точной и морально устаревшей, ей до сих пор активно пользуются. Во втором варианте значения указываются в МПа, и это уже не усредненные цифры с разрешенной ГОСТом погрешностью, а гарантированная прочность. По этим простым записям легко определить характеристики смесей без каких-либо таблиц и справочников.
Разные виды марок бетона находят свое применение в строительстве:
Применение прочих марок от М400 и выше лежит уже в профессиональной сфере, поскольку их характеристики больше подходят для различных конструкций специального назначения: от чаш бассейнов и тоннелей до мостов и дамб.
Помимо прочности классификация общестроительных бетонов учитывает и другие их свойства. Например, морозостойкость не только определяет сферу использования монолита, но и его долговечность:
Класс водонепроницаемости имеет особое значение при выборе стройматериалов для устройства , чаш бассейнов или купелей, а также питьевых и септических колодцев. Он обозначается марками от W2 до W20 и указывает на давление водяного столба, которое может выдержать бетон (единицы измерения – атм·10 -1).
Также существует разделение монолитов по плотности (литера D). От нее отчасти зависит прочность бетона, а значит, и возможности его применения. Тяжелые разновидности от D2000-D2500 кг/м3 используются для возведения ответственных конструкций, облегченные – для общестроительных работ. Легкие изделия до D1200 кг/м3 идут в основном как теплоизоляционные материалы, поскольку обладают невысокой несущей способностью, едва дотягивающей до марочной прочности М50-М75.
Здесь разновидности бетона столь же многочисленны, сколь и сама сфера применения этого строительного материала. Рассмотрим наиболее распространенные из них:
Изготавливается из тонкоизмельченных компонентов с повышенным содержанием активного кремнезема либо глинозема. Отлично работает при серьезных перепадах температур и длительном нагреве до +700-1700 °С (в зависимости от собственных огнеупорных свойств минеральных заполнителей). Используется в строительстве ТЭС и металлургических цехов, а также промышленных печей. Обладает хорошими прочностными показателями и имеет марку не ниже М250, но подвержен кислотной коррозии.
Морозостойкий (до F300) вид бетона с минимальной водопроницаемостью. Применяется в производстве элементов канализационных и дренажных систем, плотин и некоторых подземных сооружений. Традиционно делится на дополнительные подгруппы: подводный и надводный, а также бетон переменного уровня. Все они работают в разных условиях среды, а потому отличаются по составу и характеристикам.
К этой группе бетонов относятся атмосферостойкие смеси высокой прочности. Они используются в качестве дорожного покрытия, для обустройства промышленных площадок с интенсивной эксплуатацией, а также строительства ВПП (взлетно-посадочных полос).
Также обладает невысоким водопоглощением за счет добавления в раствор жидкого стекла. Выдерживает нагрев до +1000 °С и обнаруживает стойкость к большинству агрессивных сред, кроме щелочей. Нашел широкое применение в отделке объектов химической промышленности. Однако как самостоятельный строительный материал почти не используется из-за относительно невысокой механической прочности, не превышающей В12,5-15.
Имеет очень высокие показатели сопротивления растяжению и сжатию. Изготавливается на основе ПЦ либо ШПЦ с тяжелыми заполнителями – как правило, металлосодержащими. Мелкофракционными компонентами здесь выступают баритовые руды, дробь из чугуна или свинца. Все это может увеличить марку плотности до D6000.
Легкие бетоны
Существует и другой принцип классификации, который чаще применяют к легким и особо легким разновидностям ячеистых бетонов. Здесь уже все завязано на их плотность (а точнее – пористость). Она характеризует теплоизоляционные свойства искусственного камня и позволяет автоматически разделить на группы такой бетон по назначению:
Разнообразные таблицы с техническими характеристиками бетонов не дают полного представления о возможностях их использования в строительстве. Поэтому прежде, чем выбирать такие материалы, необходимо изучать описание их эксплуатационных свойств и сферу применения.
