Бетоны получаемые из смеси вяжущего воды

Бетоны и изделия из них

1. Общие сведения и классификация.

2. Материалы для бетона. Вяжущие, заполнители, добавки, вода.

3. Свойства бетонной смеси.

4. Тяжелый бетон. Структура и свойства. Принципы определения состава.

5. Легкие и ячеистые бетоны.

8. Применение бетона в монолитном строительстве.

Общие сведения и классификация.

Бетон — искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате формования и твердения смеси вяжущего, воды, заполнителей и специальных добавок.

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

1) возможность изготовления самых разнообразных по форме и размерам конструкций;

2) широкий диапазон показателей свойств бетона;

3) доступностью сырьевой базы и возможностью полной механизации бетонных работ.

1) конструкционные — предназначены для изготовления несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений: тяжелые (2200. 2500 кг/м 3 ), мелкозернистые (более 1800 кг/м 3 ), легкие бетоны (500. 1800 кг/м 3 ), ячеистые бетоны (менее 500 кг/м 3 );

2) специальные бетоны, работает в конструкциях, эксплуатируемых в особых условиях: теплоизоляционные, жаростойкие, для биологической защиты человека, химически стойкие, декоративные;

1) бетоны на цементных вяжущих;

2) бетоны на известковых вяжущих;

5) на специальных вяжущих (на жидком стекле, магнезиальных вяжущих, асфальтобетон).

1) бетоны на плотных заполнителях;

2) на пористых заполнителях;

3) на специальных заполнителях.

1) бетоны плотной слитной структуры: Vвозд менее 6%;

2) поризованные, камень вяжущего поризован пеной или газообразователем, воздухововлекающими добавками;

3) крупнопористые — беспесочные бетоны;

4) ячеистые — состоят из смеси вяжущего, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразующей добавки.

Материалы для бетона. Вяжущие, заполнители, добавки, вода.

Вяжущие — цементы различных разновидностей.

Выбор вяжущих должен производиться после тщательного анализа условий их твердения и работы проектируемой конструкции, необходимо нормировать целый комплекс его свойств: прочность, плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, все виды коррозионной стойкости, скорость твердения.

Разберем некоторые виды портландцемента:

1. Быстротвердеющий ПЦ (БТЦ) получают путем очень тонкого (3500. 5000 см 2 /г) помола клинкера соответствующего минералогического состава, что способствует интенсивному набору прочности в начальный период твердения. К 3 суткам до 50% марочной прочности. Существует особо быстротвердеющий (ОБТЦ) — 4500 см 2 /г. Применяют для производства высокопрочных и обычных бетонных конструкций с интенсификацией технологии (без ТВО) и с целью экономии цемента.

2. Пластифицированные ПЦ получают совместным помолом клинкера с пластифицирующей добавкой, повышающей подвижность и удобоукладываемость смеси, что позволяет значительно сократить расход воды с повышением прочности или снизить расход цемента с сохранением прочности. Применяются наряду с обычными в дорожном и гидротехническом строительстве.

3. Гидрофобные ПЦ получают совместным помолом клинкера с поверхностно-активной гидрофобной добавкой, уменьшающей смачиваемость цементных зерен и сохраняющий активность цемента при хранении и перевозках. Применяют при необходимости длительного хранения и дальних перевозок.

4. Сульфатостойкий ПЦ получают помолом клинкера нормированного минералогического состава, который обеспечивает стойкость в условиях сульфатной агрессии. Медленно твердеет. Применяют для гидротехнических и дорожных бетонов.

5. Пуццолановый ПЦ получают совместным помолом с пуццолановыми добавками (20. 40%). Пуццолановые или активные минеральные добавки — вещества, которые в тонкодисперсном состоянии в присутствии воды способны реагировать с Са(ОН)2, образуя нерастворимые продукты. Могут быть природные и искусственные. Применяют для бетона подводных и подземных частей зданий и сооружений, для предупреждения причин коррозии.

6. Шлакопортландцемент ШПЦ получают совместным помолом портландцементного клинкера, доменного граншлака (21. 60%) и необходимого количества гипса. Доменный граншлак обладает гидравлической активность, но не достаточной для практического применения в чистом виде. Существует 3 вида активации: химическая введением добавок извести и сульфатов, механическое измельчение, ТВО. Твердение в ранние сроки замедлено. Применяется для конструкций подводных, подземных и наземных частей зданий и сооружений. Для массивного бетона гидротехнических сооружений.

7. Белый ПЦ получают помолом белого маложелезистого клинкера, получаемого из сырья, содержащего минимальное количество окрашивающих оксидов. Цветные ПЦ получают совместным помолом белого клинкера со свето- и щелочестойкими минеральными пигментами. Применяют для декоративных работ, отделочных слоев, облицовочных плит.

8. Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое тонким помолом обожженной до спекания сырьевой смеси, состоящей из бокситов и известняков с преобладанием в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция. За 1 сутки набирает до 90% марочной прочности в условиях нормальных температур и повышенной влажности. Не рекомендуется ТВО более 25 0 С. Высокая морозостойкость, водостойкость, коррозионная стойкость, жаростойкость. Стоимость в 3. 4 раза выше чем ПЦ. Применяют для срочных восстановительных работ, производства расширяющихся цементов.

9. ВРЦ — водонепроницаемый расширяющийся цемент получаемый смешиванием или совместным помолом глиноземистого цемента 7-. 75% и полуводного гипса 20. 22%. Применяют для заделки трещин в ЖБК, заченка стыков напорных бетонных труб, как гидроизоляция.

Заполнители предназначены для:

1) сокращения расхода цемента, занимают до 80. 85% объема бетона;

2) создания жесткого каркаса, уменьшающего усадку бетона в 10 раз;

3) повышения прочности и модуля упругости бетона.

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

По минералогическому составу различают пески:

1. Истинная плотность более 2 г/см 3 . Rсж кв > 1000МПа, М 800.

2. Насыпная плотность > 1550 кг/м 3 для бетонов класса В15 и выше, > 1400 кг/м 3 для остальных.

3. Зерновой состав — характеристика, учитывающая крупность зерен песка и количественное содержание отдельных фракций в нем.

Проводится ситовой анализ. 2 кг высушенного песка просеиваются через сита 10, 5; 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 до 15%, в обогащенном до 5%.

Модуль крупности Мк = SAi/100

Требования ГОСТ к зерновому составу

Размеры сит, мм 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16
Ai, % 0. 20 5. 45 20. 70 35. 90 90. 100

Для бетонов повышенной прочности В15 (М200 и выше) рекомендуют пески с Мк более 2, В25 (> 35 МПа) Мк > 2,5.

Группы песка по крупности

Группа Мк А0,65, %
Очень крупный Повышенной крупности Крупный Средний Мелкий Очень мелкий Тонкий Очень тонкий Свыше 3,5 3. 3,5 2,5. 3 2. 2,5 1,5. 2 1. 1,5 0,7…1 Менее 0,7 – 65. 75 45. 65 30. 45 10. 30 до 5 – –

4. Наличие вредных примесей. Содержание пылевидных, глинистых и илистых частиц в песке нас = 20. 140 МПа, М200, 300, 400, 600 . 1400. Предел прочности щебня должен быть в 1,5. 2 раза выше предела прочности или марки бетона.

5. Показатель дробимости — доля раздробленных и прошедших через сито зерен в % от исходной массы пробы: 5. 10 — 1,25; 10. 20 — 2,5; 20. 40 — 5.

6. Ограничивается содержание зерен слабых пород с Rсж нас

источник

Бетон — хлеб строительства. Без него, не обходится любая стройка, производятся различные конструкции и изделия от строительных — фундамент, стены, лестницы — до декоративных — скамейки, садовые дорожки и малые архитектурные формы. И все это — несложная по составу смесь. Правда пропорции бетона и его характеристики могут быть самыми разными — под выполнение разных задач.

Из бетона делают большие многоэтажные дома, дорожки и небольшие скульптуры. Для этого используют бетон разного состава

В большинстве своем бетон состоит из трех основных составляющих:

  • Вяжущего — чаще всего это цемент, иногда — известь.
  • Заполнителей — песка, щебня, гальки.
  • Воды.

Разное количество всего трех компонентов дает широкую гамму качеств и характеристик. Для придания особых свойств еще используют различные присадки и добавки, что еще во много раз расширяет область использования этого материала.

Все эти марки бетона изготовлены из одних компонетов, но в разных пропорциях

Основная характеристика бетона — его прочность или та нагрузка, которую он может выдерживать длительное время без потери прочностных характеристик. Именно этот параметр является ключевым при выборе марки бетона для фундамента. Также важны могут быть водопроницаемость, морозостойкость. Но это характеристики «вызревшего» материала, которые зависят от рецептуры. А при замесе вас может интересовать такая характеристика, как удобоукладываемость. Она отражает степень текучести бетона и зависит от количества воды в составе. Повысить текучесть без добавления воды можно при помощи добавок, как и повысить морозостойкость и водоотталкивающие свойства.

Прочность бетона зависит от того, насколько точно придерживались рецептуры, от качества составляющих и от того, насколько тщательно все перемешали. Только при однородном составе и качественных составляющих можно добиться проектных характеристик. Подробнее о том, какие компоненты можно использовать и требования к ним читайте в конце статьи.

Основные характеристики бетона — его прочность и класс на сжатие. Класс на сжатие обозначается буквой «В» далее идут цифры класса от 3 до 40, марка по прочности обозначается буквой «М», после которой стоят цифры от 50 до 1000. Они обозначают максимальную нагрузку, которую данный вид бетона может вынести. Например, марка М300 обозначает, что максимальная нагрузка на 1 квадратный сантиметр не может быть выше 300 кг.

В частном строительстве наиболее популярны марки М200-М250, для фундаментов двухэтажных домов может использоваться бетон М300-М350, намного реже льют М400 — для тяжелых зданий на сложных грунтах. Более высокие вообще встречаются редко. Их область применения — промышленное строительство и объекты со специальными свойствами (пирсы, дамбы, дороги и т.п.).

Соответствие между марками бетона по прочности и по сжатию приведено в таблице (применяемые в частном строительстве).

Класс бетона по прочности на сжатие Прочность бетона на сжатие кг/см2 Ближайшая марка бетона по прочности
В 5 65.5 M 75
B 7.5 98.2 M 100
B 10 131.0 M 150
B 12.5 163.7 M 150
B 15 196.5 M 200
B 20 261.9 M 250
B 22.5 294.4 M 300
B 25 327.4 M 350
B 30 392.9 M 400
B 35 458.4 M 450
B 40 523.5 M 500

Весь этот ассортимент и спектр качеств получается при использовании одних и тех же материалов, просто в разном количестве. Для достижения требуемых характеристик необходимо рекомендованные пропорции соблюдать строго.

При строительстве своего дома, хочется сделать все как можно лучше, в связи с чем при составлении бетона возникает желание добавить больше цемента: чтобы было прочнее. Делать этого не следует. Лучше станет вряд ли, а вот хуже — запросто. Для набора прочности бетону необходимо определенное количество воды и других компонентов. Если воды будет мало, цемента много, связи между частицами образуются в недостаточном количестве, из-за чего бетон может трескаться и крошиться. Тоже относится и к количеству заполнителей. И слишком большое их содержание, и недостаточное, негативно сказывается на качествах бетонного камня.

Пропорции бетона отображаются обычно в долях. За единицу берется количество цемента, а остальные компоненты прописываются по отношению к нему. Данные приводятся в виде таблиц для соответствующих марок, обязательно указаны единицы измерения. Такую таблицу компонентов бетона вы видите ниже.

Пропорции бетона разных марок из портландцемента М400 и М500

Как определить требуемые пропорции бетона по этой таблице? Во второй колонке находите требуемую марку бетона. Например, нужен M250. В зависимости от того, какой портландцемент будете использовать М 400 или М 500, выбираете одну из двух строк. В третьей колонке указаны пропорции для бетона в килограммах: для 400 цемента это 1/2,1/3,9. Обозначает это вот что: для получения бетона марки М 250, на 1 кг портландцемента М400 необходимо добавить 2,1 кг песка и 3,9 кг щебня. Аналогичным образом определяете пропорции для бетона М200 — данные для него в таблице находятся чуть выше, или бетон М 300 — чуть ниже.

В четвертой колонке представлены объемные доли: все компоненты даны из расчета на 10 литров. Выбираются они аналогично.

В подобных таблицах не указано количество воды. Оно зависит от того, какой густоты вам необходим раствор. Водо-цементное отношение дают отдельными таблицами. Например, ниже даны данные о количестве вводы по отношению к килограмму цемента, при условии использования заполнителей средних размеров.

Количество воды для получения бетона требуемой марки при использовании щебня и песка средних размеров

Например, для получения бетона марки М 300 пропорции цемента М 500 и воды определены как 0,61. Это значит что на 1 кг цемента в раствор добавляют 0,61 литра воды (610 мл). При этом получается среднепластичный раствор, который используется чаще всего. Но при заливке фундаментов или других конструкций с густым армированием может понадобиться пластичный раствор. Тогда при определении количества воды кроме марки цемента необходимо учитывать еще и размеры заполнителей и то, насколько текучим должен быть раствор. Эти данные представлены в таблице ниже.

Количество воды в бетоне в зависимости от размеров щебня /гравия и текучести раствора

Иногда необходимо определить, сколько же цемента вам потребуется для той или иной задачи. Для этого необходимо знать, сколько цемента содержится в кубометре бетона. Данные по маркам бетона и цементов вы найдете в таблице ниже.

Количество цемента на куб бетона

С тем, какие требуются материалы для бетона в каких пропорциях определились, но какая марка нужна? Это зависит от назначения конструкции и условий ее эксплуатации. Проще будет ориентироваться, если будете знать, какие марки бетона для чего могут быть использованы (назовем только те, которые применяются при строительстве частного дома, его ремонте или обустройстве участка).

М100 (В7,5). Это так называемый тощий бетон. Его используют в для подготовки площадки под ответственные конструкции. Например, при строительстве ленточного фундамента на гравийно-песчаную подсыпку укладывают слой тощего бетона, а после начинают работы по армированию. Этот же состав применяют при укладке бордюрного камня, например при изготовлении дорожек или отмостки вокруг дома.

М150 (В12.5). Этот состав применяют при подготовке под плитный фундамент, для стяжек, заливки бетонных полов или садовых дорожек. Этот вид бетона может использоваться для изготовления фундаментов под небольшие легкие постройки типа деревянной бани или небольшого гостевого дома из бруса или бревна.

М200 (В15). Одна из наиболее популярных марок бетона. Из него делают фундаменты любого типа для легких домов на нормальных грунтах, стяжки, лестницы, отмостки, дорожки. Из бетона этой марки изготавливают цементные блоки в домашних условиях, его же используют на заводах для изготовления фундаментных и строительных блоков.

Соотношение цемента и песка для бетона влияет на прочностные характеристики

М250 (В20). Область применения практически та же, но в более сложных условиях. Делают любые фундаменты на сложных грунтах, или на нормальных, но для домов, построенных из тяжелых материалов. Делают отмостки, которые будут использоваться как дорожки, наружные лестницы, бетонируют крыльцо, заборы и т.п. Также из него делают плиты перекрытия при небольших нагрузках.

М300 (В22,5). Также подходит для всех перечисленных выше областей, но в еще более суровых условиях эксплуатации. Изготавливают фундаменты под тяжелые дома на пучныстых грунтах, делают монолитные стены, дорожки, водонепроницаемую отмостку и т.п. Из этой марки бетона в основном делают плиты перекрытия и ростверки для свайно-ростверковых фундаментов.

М350 (В25). Прочность этой марки для частного строительства в основном чрезмерна. Это бетон используется для строительства монолитных чаш бассейнов или для изготовления фундаментов при высоком уровне грунтовых вод, для других сооружений, требующих высокой водостойкости. Эта марка уже чаще используется в промышленном строительстве.

М400 (В30). Это уже дорогая марка бетона, которая используется на объектах со специальными требованиями: для больших бассейнов, дамб, хранилищ в банках и т.д.

При больших объемах работ лучше заказать бетон на заводе. Изготовление большого количества раствора вручную или даже с использованием бетономешалок задача сложная, а укладка порциями требует дополнительных усилий на то, чтобы слои хорошо сцепились. Тем не менее, приготовить бетон можно и вручную. В этом случае есть две последовательности действий:

  1. Сначала в сухом виде перемешивают бетон и песок. Его смешивают до тех пор, пока цвет не станет однородным. Потом засыпают щебень, все снова перемешивают, и последней добавляется вода.
  2. Сначала заливается вода, в нее — цемент. Когда все перемешается добавляют песок и потом крупный заполнитель.

Порядок добавления составляющих для бетона при замесе может быть разный

В первом варианте есть возможность, что при ручном замесе на дне, возле стен емкости останется неразмешанный состав, что приведет к снижению прочности бетона. Выход — хорошо и тщательно все перемешивать. Но слишком много времени тратить на это нельзя: раствор начнет схватываться.

Во втором варианте свои минусы: для получения однородного цементного молочка (смеси воды и цемента) порой уходит много времени. В результате на образование связей с засыпкой его просто не хватает: цемент «схватывается» и прочность бетона тоже снижается.

Все это не столь критично при использовании бетономешалок, но тоже неидеально. Тут есть другая сложность. Доставляется бетон на стройплощадку обычно в тележках. В одну весь объем не помещается, и остаток оставляют крутиться в бетономешалке. Это лучше, чем оставить его просто стоять, но при слишком длительном перемешивании раствор может начать расслаиваться, результат — прочность бетона станет ниже. Выход — две тележки и два человека, которые их повезут. Способ засыпки — первый или второй — выбирайте сами.

При небольших объемах бетон можно замешивать вручную

Так все-таки, как приготовить бетон. Выбор за вами. Если объемы небольшие — можете месить вручную. Только делайте это тщательно. Для заливки фундамента лучше-все-таки заказать миксер, но можно справиться и бетономешалкой (или двумя, в зависимости от объема). А чтобы решить проблемы с неоднородностью замеса (хотя лучше, чтобы он был хорошим), обработайте укладываемый бетон вибратором. Большая часть проблем уйдет.

Далее поговорим о требованиях к компонентам бетона, их размерах и качествах.

Для большей части строительных работ используют цементный бетон, где в качестве вяжущего компонента используется портландцемент. Бывает еще и известковый, но его область применения ограничена в основном отделочными работами, которые делают «по старинке».

Видов портландцемента несколько — шлакопортландцемент, глиноземистый и пуццолановый. Все они немного отличаются по характеристикам, но для частного строительства подходит любой. Разница может сказаться только на времени схватывания: дольше всех не застывает шлакопортландцемент — до 12 часов, затем идет стандартный портландцемент — до 10 часов, а быстрее всех застывает глиноземистое вяжущее — не более 8 часов.

Цемент для бетона должен быть сухой, сыпучий и свежий

Цемент требователен к условиям хранения, и особенно к влажности. Для изготовления важных конструкций — фундаментов, перекрытия и т.п. желательно использовать свежий, недавно вышедший с завода. Уже через месяц он теряет до 10% свои свойств, а через 6 месяцев они ухудшаются на 30-35%. Потому, например, для заливки фундамента лучше брать его максимум двух недельной давности, и закупать незадолго до использования.

Хранить в сухом проветриваемом помещении. Если помещения нет, складывают под крышей или укутав от влаги несколькими слоями пленки. Обратите внимание — укутав, а не укрыв. И желательно не на землю, а на деревянный настил. Все дело в том, что при попадании влаги, даже в парообразном состоянии, цемент становится комковатым, что намного ухудшает характеристики бетона. При обилии влаги он просто становится камнем и использовать его нет никакой возможности. Потому о месте для хранения цемента позаботьтесь заранее.

Какую марку цемента нужно брать, указывается обычно в рецептуре бетона. Она обозначается буквой М и цифрами, которые обозначают максимальную прочность бетона, которая может быть достигнута с этом вяжущим. Например, с цементом марки М400 максимально можно получить бетон марки М400, а также более низкие.

Далее идет буква «Д» и цифры, обозначающие количество примесей. М400 Д15, обозначает, что примесей в вяжущем 15%. Для строительных работ эта цифра не должна быть больше 20%.

Состав бетона определяется теми функциями и характеристиками бетона, которые необходимы при его эксплуатации. Наиболее распространенные — песок и щебень. К ним предъявляются не менее жесткие требования, чем к качеству цемента. Иногда используют гальку, но только если она имеет острые грани, а не округлые. При наличии ломанных линий лучше сцепление заполнителя с раствором, в результате прочность бетон имеет значительно выше.

Строительный песок может быть речным или карьерным. Речной стоит дороже, но он, как правило чище и имеет более однородное строение. Его лучше использовать при составлении бетона для заливки фундамента, стяжки. Для кладки или штукатурки уместно использовать более дешевый карьерный песок.

Кроме происхождения, песок различают по фракциям. Для строительных работ используют крупные или средние. Мелкие и пылеватые не подходят. Нормальный размер зерен песка — от 1,5 мм до 5 мм. Но оптимально в растворе он должен быть более однородным, с разницей в величине зерен в 1-2 мм.

Песок должен быть чистым, лучше с одинаковыми размерами зерен

Важна также чистота песка. В нем точно не должно быть никаких посторонних органических включений — корней, камней, кусков глины и т.п. Нормируется даже содержание пыли. Например, при замесе бетона для фундамента количество загрязнений не должно превышать 5%. Определяется это опытным путем. В полулитровую емкость засыпается 300 мл песка, все заливается водой. Через минуту, когда песчинки осядут вода сливается и заливается снова. Так повторяют до тех пор, пока она не будет прозрачной. После этого определяют, сколько песка осталось. Если разница не более 5%, песок чистый и его можно использовать при замесе бетона для фундамента.

Для тех работ, где наличие глины или извести только плюс — при кладке или штукатурке — особо заботиться о чистоте песка нет необходимости. Органики и камней быть не должно, а наличие глиняной или известковой пыли только сделает раствор более пластичным.

Для ответственных конструкция — перекрытий и фундаментов — используется дробленый щебень. Он имеет острые грани, которые лучше сцепляются с раствором, придавая конструкции большую прочность.

  • особо мелкий 3-10 мм;
  • мелкий 10-12 мм;
  • средний 20-40 мм;
  • крупный 40-70 мм.

В замесе щебень используют нескольких фракций — от мелкого до крупного

В бетоне используют одновременно несколько разных фракций. Самый крупный фрагмент не должен превышать 1/3 размера самого маленького элемента заливаемой конструкции. Поясним. Если заливается армированный фундамент, то элемент конструкции, который принимается в расчет — армирование. Находите два элемента, расположенных ближе всех. Самый крупный камень не должен быть больше 1/3 этого расстояния. В случае с заливкой отмостки самый маленький размер — толщина бетонного слоя. Щебень выбираете так, чтобы он был не больше трети ее толщины.

Мелкого щебня должно быть порядка 30%. Остальной объем поделен между средним и крупным в произвольной пропорции. Обращают внимание и на запыленность щебня. Особенно нежелательна известковая пыль. Если ее много, щебень моют, после — сушат, и только после этого засыпают в бетон.

Понятно, что стройплощадка — не самое чистое и обустроенное место.и песок и щебень часто сгружают прямо на землю. В таком случае при загрузке необходимо следить, чтобы в замес не попадала земля. Даже небольшое ее количество негативно скажется на качестве. Потому желательно насыпать заполнители на твердые площадки.

Также необходимо предохранять их от осадков. В рецептурах бетона количество составляющих дано в расчете на сухие компоненты. Учитывать влажность компонентов учатся с опытом. Если у вас его нет, приходится заботиться о состоянии и укрывать песок и щебень от дождя и росы.

Для получения бетона нормального качества должна использоваться питьевая вода. Так прописано в СНиПе: «питьевая, в том числе после кипячения». Воду из реки или озера брать нельзя, техническую — тем более. Никаких загрязняющих веществ, кислот, солей, щелочей, масел и т.д. Все эти вещества негативно влияют на прочность бетона, а что хуже всего — результат предсказать невозможно.

источник

Бетон – это искусственный материал, который получают в результате затвердевания бетонной смеси. Бетонная смесь – это определенная комбинация подобранных элементов входящих в ее состав для придания ей однородного состояния. Так же под этим понимают еще не затвердевшую смесь вяжущих материалов, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок. В состав любой бетонной смеси входят вяжущие материалы . Вяжущие материалы подразделяются на:

  • автоклавного твердения , которые наиболее эффективно твердеют в процессе автоклавной обработки при давлении насыщенного пара;
  • гидравлические – способные твердеть как на воздухе, так и в воде;
  • воздушные , которые способны твердеть только на воздухе.

Для приготовления бетонных смесей, используемых при возведении конструкций и сооружений из монолитного бетона и изготовлении сборных бетонных железобетонных изделий, в основном применяют цементы . Они являются гидравлическими вяжущими материалами. В зависимости от химико–минералогического состояния вяжущие материалы подразделяют на несколько групп: Цементы, силикаты (на известковом вяжущем) и строительный гипс.

  • Цементные вяжущие используют во всех типах, если этому не противоречат требования по жаростойкости , химической стойкости;
  • Силикатные (на известковом вяжущем) используют только для сборных бетонных и железобетонных изделий заводского изготовления; На смешанных вяжущих (известково-цементных, известково-шлаковых, цементо-известково-шлаковых) применяют при изготовлении бетонных изделий и конструкций;
  • На специальных вяжущих (органических или неорганических) при изготовлении конструкций с повышенными требованиями по жаростойкости, химической стойкости, расширению бетона)

В качестве заполнителя в бетонных растворах используют различные материалы, которые обладают различной плотностью, пористостью и зернистостью. Но следует выделить несколько основных заполнителей – это песок, гранитный щебень, дресва и гранулированный шлак. Эти заполнители классифицируют на крупные и мелкие. В качестве мелких заполнителей используют песок и отсев, а в качестве крупного заполнителя используют щебень. По плотности бетоны разделяют на: Особо тяжелые бетоны плотностью более 2500 кг/м3 используют в конструкциях для защиты от радиоактивного излучения; Тяжелые бетоны плотностью более 2200 и до 2500 кг/м3 используют во всех несущих конструкциях; Облегченные — плотностью более 1800 и до 2200 кг/м3. Преимущественно используют в несущих конструкциях.; Легкие – плотностью более 500 и до 1800 кг/м3 включительно используют в ограждающих конструкциях и при соответствующей плотности и в несущих конструкциях; Особо легкие – плотностью до 500 кг/м3 включительно используют в качестве теплоизоляции.

Виды бетоных растворов по структуре

Плотной структуры , у которых пространство между зернами заполнителя (крупного и мелкого) занято затвердевшим вяжущим веществом; межзерновых пустот в уплотненной смеси не свыше 6%. Бетон плотной структуры используют в несущих и ограждающих конструкциях, в конструкциях, где необходимы требования по водонепроницаемости и повышенной морозостойкости; Крупнопористые (мелкопесчаные и беспесчаные) бетоны, у которых пространство между зернами крупного заполнителя не полностью занято мелким заполнителем, затвердевшим вяжущим, крупнопористый бетон используют только для бетонных конструкций воспринимающих сжимающие усилия (блочные и монолитные стены); Поризованные бетоны , у которых пространство между зернами заполнителей, занято затвердевшими вяжущими, поризованными пено — и газооброзавателями воздухововлекающими добавками; межзерновых пустот в уплотненной смеси свыше 6%. Поризованный бетон используют только для ограждающих конструкций; Ячеистые бетоны – бетоны без крупного заполнителя с искусственно созданными порами, межпоровые перегородки которых состоят из затвердевшей смеси вяжущего (цемента, извести или молотого шлака) и кремнеземистого компонента (молотого песка или золы). Ячеистый бетон используют преимущественно для ограждающих конструкций, а так же для теплоизоляции.

В зависимости от требований предъявляемых к бетонным растворам их классифицируют на марки. Бетон определнных марок будет обладать свойствами, которые необходимы для какого-либо строительного объекта. Например, маркировки в паспорте бетона обозначают следующие характеристики: F — уровень морозостойкости, B — прочности. Вернуться на главную.

источник

Ячеистый бетон является разновидностью легкого бетона, его получают в результате затвердевания вспученной при помощи порообразователя смеси вяжущего, кремнеземистого компонента и воды. При вспучивании исходной смеси образуется характерная «ячеистая» структура бетона с равномерно распределенными по объему воздушными порами. Благодаря этому ячеистый бетон имеет небольшую объемную массу, малую теплопроводность и достаточную прочность. Эти свойства, доступность сырья и простота технологии делают ячеистый бетон прогрессивным материалом для эффективных конструкций стен, покрытий зданий из легкого железобетона.

Пористость ячеистого бетона сравнительно легко регулировать в процессе изготовления и получать бетоны разной объемной массы и назначения.

По назначению ячеистые бетоны подразделяют на три группы:

  • теплоизоляционные объемной массой в высушенном состоянии не более 500 кг/м3;
  • конструктивно-теплоизоляционные (для ограждающих конструкций) объемной массой от 500 до 900 кг/м3;
  • конструктивные (для железобетона) объемной массой от 900 до 1200 кг/м3.

Вяжущим для цементных ячеистых бетонов обычно служит портландцемент.

Бесцементные ячеистые бетоны (газо- и пеносиликат) автоклавного твердения изготавливают, применяя молотую негашеную известь 1-го и 2-го сортов с временем гашения от 8 до 25 мин. Вяжущее применяют совместно с минеральной добавкой, содержащей двуокись кремния.

Кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок, зола-унос ТЭЦ и молотый гранулированный доменный шлак) уменьшает расход вяжущего и повышает качество ячеистого бетона.Кварцевый песок размалывают обычно мокрым способом и применяют в виде песчаного шлама. Измельчение увеличивает удельную поверхность кремнеземистой добавки и повышает ее химическую активность. Встречается тонкодисперсный природный кварц-маршалит частицами от 0,01 до 0,06 мм.Зола-унос имеет высокую дисперсность, поэтому ее не нужно молоть. К химическому составу золы предъявляют определенные требования, вызванные стремлением иметь в золе побольше активной составляющей — двуокиси кремния и поменьше веществ, вызывающих химическую коррозию или неравномерность изменения объема. Поэтому зола-унос должна содержать (в % по массе): SiO2 — не менее 40, Аl2O3- не более 30, Fe2O3 — не более 15, MgO — не более 3, сернистых и сернокислых соединений (в пересчете на SО3) — не более 3. В золе допускается присутствие до 5% частиц несгоревшего угля.Молотый доменный гранулированный шлак служит в качестве добавки к портландцементу при изготовлении цементного ячеистого бетона. Его можно использовать для изготовления бесцементного ячеистого бетона с активизаторами твердения — воздушной известью и гипсом.Применение отходов промышленности (золы-унос и доменных шлаков) для изготовления ячеистого бетона все время увеличивается, так как это экономически выгодно.

Эффективно также использовать нефелиновый цемент, получающийся в виде сопутствующего продукта ряда производств.

Соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим устанавливают опытным путем. Кремнеземистую добавку и портландцемент обычно берут поровну (соотношение 1:1).При перемешивании материалов в смесителе получается исходная смесь — тесто, состоящее из вяжущего, кремнеземистого компонента и воды. Вспучивание теста вяжущего может осуществляться двумя способами: химическим, когда в тесто вяжущего вводят газообразующую добавку и в смеси происходят химические реакции, сопровождающиеся выделением газа; механическим, заключающимся в том, что тесто вяжущего смешивают с отдельно приготовленной устойчивой пеной.

В зависимости от способа изготовления ячеистые бетоны подразделяют на газобетон и пенобетон. У нас и за рубежом развивается производство преимущественно газобетона. Его технология более проста и позволяет получить материал пониженной объемной массы со стабильными свойствами. Пена же не отличается стабильностью, что вызывает колебания объемной массы и прочности бетона — пенобетона.

Газобетон и газосиликат. Газобетон приготовляют из смеси портландцемента (часто с добавкой воздушной извести или едкого натра), кремнеземистого компонента и газообразователя.По типу химических реакций газообразователи делят на следующие виды:

  • вступающие в химическое взаимодействие с вяжущим или продуктами его гидратации (алюминиевая пудра);
  • разлагающиеся с выделением газа (пергидроль Н202);
  • взаимодействующие между собой и выделяющие газ в результате обменных реакций (например, молотый известняк и соляная кислота).

Чаще всего газообразователем служит алюминиевая пудра. Она, реагируя с гидратом окиси кальция, выделяет водород по реакции: ЗСа (ОН)2 + 2Аl + 6Н20 = ЗН2^ + ЗСаО • Аl2О3 • 6Н2О. Согласно уравнению химической реакции 1 кг алюминиевой пудры выделит в нормальных условиях 1,245 м3 водорода. При повышении температуры объем газа возрастет и, например, при 40°С составит 1,425 м3. На практике расходуется большее количество алюминиевой пудры, так как она содержит менее 100% активного алюминия и, кроме того, часть газа теряется в процессе перемешивания и вспучивания раствора.Это учитывается с помощью коэффициента газоудержания Кг.у, представляющего отношение объема газа, удержанного раствором, Vу к теоретическому объему выделяемого газа Vт при данной температуре Кг.у= Vу / Vт.Коэффициент газоудержания обычно составляет 0,7-0,85; на изготовление 1 м3 ячеистого бетона объемной массой 600-700 кг/м3 расходуется 0,4-0,5 кг алюминиевой пудры.Гидроокись кальция образуется в процессе взаимодействия портландцемента с водой при гидролизе трехкальциевого силиката. Для усиления газовыделения в смесь добавляют воздушную известь или едкий натр.

Алюминиевую пудру применяют в виде водной суспензии. При изготовлении на заводе алюминиевый порошок парафинируют, поэтому его частицы плохо смачиваются водой. Для придания пудре гидрофильных свойств ее обрабатывают водным раствором поверхностно-активных веществ (ССБ, канифольного мыла и др.).Прокаливание же алюминиевого порошка с целью удаления пленок парафина с частиц может вызвать взрыв.

Ячеистый бетон изготовляют по обычной (литьевой) технологии и другими методами.

Литьевая технология предусматривает отливку, изделий, как правило, в отдельных формах из текучих смесей, содержащих до 50-60% воды от массы сухих компонентов (водотвердое отношение В/Т=0,5-0,6). При изготовлении газобетона применяемые материалы — вяжущее, песчаный шлам и вода дозируют и подают в самоходный растворосмеситель, в котором их перемешивают 4-5 мин; затем в приготовленную смесь вливают водную суспензию алюминиевой пудры и после последующего перемешивания теста с алюминиевой пудрой газобетонную смесь заливают в металлические формы на определенную высоту с таким расчетом, чтобы после вспучивания формы были доверху заполнены ячеистой массой.Избыток массы («горбушку») после схватывания смеси (через 3-6 ч) срезают специальными струнами. Для ускорения газообразования, а также процессов схватывания и твердения применяют «горячие» смеси на подогретой воде с температурой в момент заливки в формы около 40°С.Тепловую обработку ячеистого бетона производят преимущественно в автоклавах в среде насыщенного водяного пара при температуре 175-200°С и давлении 0,8-1,3 МПа. Автоклавы представляют собой герметически закрывающиеся цилиндры диаметром до 3,6 м и длиной до 32 м. Во влажной среде и при повышенной температуре кремнеземистый компонент проявляет химическую активность и вступает в соединение с гидроокисью кальция с образованием гидросиликатов кальция, придающих ячеистому бетону повышенную прочность и морозостойкость.

Автоклавную обработку производят по определенному режиму с учетом типа и массивности изделий. Чтобы не появились трещины в изделиях, предусматривают плавный подъем и спуск температуры и давления (в течение 2-6 ч); время выдержки изделий при максимальной температуре составляет 5-8 ч.Неавтоклавные ячеистые бетоны, изготовленные по литьевой технологии и твердевшие в нормальных условиях или пропаренные при атмосферном давлении (при температуре 80-100°С), значительно уступают автоклавным бетонам по прочности и морозостойкости.Литьевая технология ячеистого бетона, основанная на применении текучих смесей с большим количеством воды, имеет ряд недостатков. Готовые изделия имеют большую влажность 25-30%, поэтому у них большая усадка, вызывающая появление трещин. Изделия получаются неоднородными по толщине (по высоте формы) вследствие расслоения жидкой смеси, всплывания газовых пузырьков. Производственный цикл удлиняется из-за медленного газовыделения и схватывания смеси.

Новые технологические методы позволяют смягчить или полностью устранить эти недостатки.

Вибрационная технология газобетона заключается в том, что во время перемешивания в смесителе и вспучивания в форме смесь подвергают вибрации.Тиксотропное разжижение, происходящее вследствие ослабления связей между частицами, позволяет уменьшить количество воды затворения на 25-30% без ухудшения удобоформуемости смеси. В смеси, подвергающейся вибрированию, ускоряется газовыделение- вспучивание заканчивается в течение 5-7 мин вместо 15-50 мин при литьевой технологии. После прекращения вибрирования газобетонная смесь быстро, через 0,5-1,5 ч, приобретает структурную прочность, позволяющую разрезать изделие на блоки, время автоклавной обработки также сокращается. Все это повышает производительность предприятий и снижает себестоимость изделий из ячеистого бетона.Разработаны новые технологические приемы изготовления ячеистого бетона из холодных смесей (с температурой около 20°С) с добавками поверхностно-активных веществ и малым количеством воды. Такой газобетон на цементе после обычного пропаривания при атмосферном давлении достигает прочности автоклавного бетона, изготовленного по литьевой технологии. Замена автоклавной обработки пропариванием без ущерба для качества ячеистого бетона дает большой экономический эффект, так как отказ от дорогостоящего и сложного автоклавного хозяйства удешевляет и упрощает изготовление изделий.Принципы вибрационной технологии разработаны советскими учеными.

Резательная технология изготовления изделий из ячеистого бетона предусматривает формование вначале большого массива (объемом 10-12 м3, высотой до 2 м). После того как бетон наберет структурную прочность, массив разрезают в горизонтальном и вертикальном направлениях на прямоугольные элементы, а затем подвергают тепловой обработке. Полученные элементы калибруют на специальной фрезерной машине и отделывают их фасадные поверхности.Из готовых элементов, имеющих точные размеры, собирают на клею плоские или объемные конструкции, используя стяжную арматуру. Таким путем получают большие стеновые панели размером на одну или две комнаты и высотой на этаж.Резательная технология дает возможность изготовлять с большой точностью легкие сборные конструкции полной заводской готовности, что повышает качество монтажных работ и темпы индустриального строительства.

Газосиликат автоклавного твердения в отличие от газобетона не требует цемента, так как изготовляется на основе известково-кремнеземистого вяжущего. Поэтому изделия из газосиликата получают, используя в основном местные дешевые материалы — воздушную известь и песок, золу-унос и металлургические шлаки. Соотношение между известью и молотым песком колеблется от 1 :3 до 1 :4,5 (по массе), при этом извести расходуется от 120 до 180 кг на 1 м3 газосиликата. Изделия из газосиликата приобретают нужную прочность и морозостойкость только после автоклавной обработки, обеспечивающей химическое взаимодействие между известью и кремнеземистым компонентом и образование нерастворимых в воде гидросиликатов кальция.

Пенобетон и пеносиликат. Пенобетон приготовляют, смешивая между собой приготовленную растворную смесь и пену, образующую в тесте воздушные ячейки.

Раствор получают из вяжущего (цемента или воздушной извести) кремнеземистого компонента и воды, как и в технологии газобетона.

Пену приготовляют в лопастных пеновзбивателях и центробежных насосах из водного раствора пенообразователей, содержащих поверхностно-активные вещества, либо при помощи пеногенераторов. Применяют гидролизованную кровь (ГК), клееканифольный, смолосапониновый, алюмосульфо-нафтеновый и синтетические пенообразователи. Пенообразование вызывается понижением поверхностного натяжения воды на поверхности раздела «вода-воздух» под влиянием поверхностно-активных веществ, адсорбирующихся на поверхности раздела.

Качество пены тем выше, чем больше «кратность», представляющая отношение начального объема пены к объему водного раствора пенообразователя. Пена должна быть прочной и устойчивой, т. е. не осаживаться и не расслаиваться по крайней мере в начальный период схватывания ячеистой массы. Стабилизаторами пены служат добавки раствора животного клея, жидкого стекла или сернокислого железа; минерализаторами же являются цемент и известь.

Пенобетонную смесь на цементе или извести можно изготовлять в смесителях периодического действия. В пеногенераторе приготовляется пена, в растворосмесителе готовится цементно-песчаный или известково-песчаный раствор и приготовленная пена смешивается с растворной смесью. Полученную ячеистую массу заливают в формы. Перед термообработкой отформованные пенобетонные изделия выдерживают до приобретения необходимой структурной прочности, тогда изделия не растрескиваются при перемещении форм и для них не опасно расширение воздуха, находящегося в ячейках-порах, происходящее при тепловой обработке. Для сокращения времени выдержки и ускорения оборачиваемости форм добавляют хлористый кальций, поташ и другие вещества, ускоряющие структурообразование.

Прочность и объемная масса являются главными показателями качества ячеистого бетона.

Объемная масса косвенно характеризует пористость ячеистого бетона: увеличивая пористость с 60 до 83%, можно снизить объемную массу с 1000 до 400 кг/м3. Поэтому зависимость свойств бетона от объемной массы, представленная на графике, выражает, в сущности, влияние пористости. Возрастание объемной массы ячеистого бетона с 300 до 1200 кг/м3 сопровождается, как видно из графика, закономерным увеличением его прочности и теплопроводности.Кривые, характеризующие изменение свойств ячеистого бетона от объемной массы приведены на рисунке ( 1 — марка по прочности, 2- контрольная, прочностная характеристика, 3 — водопоглощение по объему, 4 — коэффициент теплопроводности):

Проектная марка ячеистого бетона по прочности R обозначает предел прочности при сжатии кубов с ребром 200 мм, имеющих естественную влажность 8% (по массе). Если кремнеземистым компонентом является не молотый кварцевый песок, а зола, влажность ячеистого бетона принимается равной 15%. Установлены следующие марки конструктивно-теплоизоляционных и конструктивных ячеистых бетонов по прочности на сжатие: 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200.

Предел прочности при сжатии (контрольная характеристика) ячеистого бетона определяют как среднее арифметическое результатов испытания шести высушенных до постоянной массы образцов-кубов с ребром 100 мм или цилиндров диаметром и высотой 100 мм.

Для перехода от контрольной характеристики RC к марке бетона пользуются переходным коэффициентом 0,7, т. е. R = 0,7RC. У Водопоглощение и морозостойкость зависят от величины и характера макропористости ячеистого бетона и от плотности перегородок между макропорами (ячейками). Для снижения водопогло-щения и повышения морозостойкости стремятся к созданию ячеистой структуры с замкнутыми порами. Этому способствует вибрационная технология, так как при вибрации газобетонной смеси разрушаются крупные ячейки, снижающие морозостойкость и однородность материала.

Водотвердое отношение В/Т (т. е. отношение массы воды к массе вяжущего и кремнеземистого компонента) при вибрационной технологии значительно меньше, чем при литьевой, поэтому уменьшается и капиллярная пористость перегородок между порами, они становятся плотнее. Улучшению структуры благоприятствует введение при изготовлении ячеистого бетона гидрофобизующих и комплексных гидрофобно-пластифицирующих добавок. Таким путем можно получить ячеистый бетон высокой морозостойкости, пригодный для строительства в суровом климате.

Установлены следующие марки ячеистого бетона по морозостойкости (в циклах замораживания и оттаивания): 10, 15, 25, 35, 50, 100 и 200.

Для панелей наружных стен применяется ячеистый бетон марок Мрз10, Мрз15, Мрз25 в зависимости от влажности атмосферы в помещениях и климатических условий. Более высокая морозостойкость требуется от конструктивного ячеистого бетона для железобетонных конструкций, подвергающихся многократному замораживанию и оттаиванию.

Теплопроводность ячеистого бетона сильно зависит от влажности. Расчетную величину коэффициента теплопроводности лр можно определить, имея данные о коэффициенте теплопроводности сухого материала лсух и влажности (W в % по объему)

где б — прирост коэффициента теплопроводности на 1% влажности (в среднем б = 0,01).

Удельная теплоемкость ячеистого бетона составляет в среднем 0,84 кДж/кг-град.

Коэффициент его теплоусвоения при периоде 24 ч колеблется взависимости от объемной массы от 1,5 до 5,8 кДж/м2*К Для тяжелого бетона он составляет около 14,5 кДж/(м*К).

Коэффициент линейного температурного расширения ячеистого бетона в среднем равен 8*10-6*1/К.

Усадка зависит от объемной массы и состава ячеистого бетона (величины водотвердого отношения, расхода вяжущего), а также от условий твердения. Ячеистый бетон объемной массой 700- 800 кг/м3 в воздухе с 70-80% -ной относительной влажностью и температурой 20°С имеет усадку 0,4-0,6 мм/м.

Снижение усадки необходимо для предотвращения усадочных технологических трещин и для повышения трещиностойкости ячеистобетонных конструкций при эксплуатации здания. Этому способствует уменьшение начального количества воды затворення и введение пористого крупного заполнителя.

Ячеистые бетоны успешно применяют для легких железобетонных конструкций и теплоизоляции. У нас в стране широко распространены конструктивно-теплоизоляционные и теплоизоляционные ячеистые бетоны. Из них изготовляют панели наружных стен и покрытий зданий, неармированные стеновые и теплоизоляционные блоки, камни для стен. Конструкции из ячеистых бетонов долговечны в зданиях с сухим и нормальным режимами помещений при относительной влажности воздуха 60-70%. Коррозия стальной арматуры в ячеистом бетоне может начаться еще при автоклавной обработке изделий и усиливаться при эксплуатации.

Для защиты от коррозии арматуру покрывают цементно-битумными или цементно-полистирольными обмазками толщиной 0,3-0,5 мм.

Ячеистые бетоны обладают сравнительно большой сорбционной влажностью, паро- и воздухопроницаемостью, которая в 5-10 раз больше, чем у тяжелого бетона. Поэтому наружную поверхность ограждающих конструкций защищают более плотными слоями раствора, дроблеными каменными материалами, керамической плиткой, гидрофобными покрытиями на основе кремнийорганических пленкообразующих веществ и др. Защитные слои и покрытия должны предохранять ячеистый бетон от увлажнения атмосферной влагой, иметь с ним прочное сцепление, обладать морозостойкостью не менее 35 циклов и достаточной паропроницаемостью. Для панелей наружных стен жилых и общественных зданий толщина отделочного слоя раствора или бетона должна быть не более 2см, а марка по прочности на сжатие не менее 100 и не более 200% от проектной марки ячеистого бетона.

В промышленном строительстве широко применяют ленточные стеновые панели размерами 1,2x6x0,2 и 1,8x6x0,24 м и плиты покрытий ГПК. Наружные стены жилых зданий монтируются из крупных панелей на одну или две комнаты. Совмещенные покрытия жилых зданий выполняются из плит с вентилируемыми каналами.

Предварительно напряженные двухслойные плиты используют для покрытий и чердачных перекрытий всех видов зданий.

Конструкции из ячеистых бетонов отличаются высокими технико-экономическими показателями.

Стены из ячеистого бетона в 1,3-2 раза легче стен из железобетонных слоистых и керамзитобетонных панелей, стоимость их также меньше. Удельные капиталовложения в строительство заводов ячеистого бетона на 30-40% меньше, чем в строительство предприятий, выпускающих аналогичные конструкции из тяжелого и легкого бетона с пористым заполнителем. Поэтому применение ячеистого бетона постоянно расширяется. Эффективность ячеистого бетона возрастает при снижении объемной массы и выпуске изделий полной заводской готовности. Заводы переходят на массовое производство ячеистого бетона объемной массой 500-600 кг/м3 (вместо 700-800 кг/м3) с контрольной прочностью 25-35.

Вы также можете посмотреть следующие разделы

источник

Читайте также:  Бетон в20 прочность при осевом растяжении