Главная / Про Бетон / Выбор цемента и заполнителей для бетона

Выбор цемента и заполнителей для бетона

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:

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.
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

Заполнители бетона – природные или искусственные сыпучие каменные материалы. Занимая в бетоне до 80-85% его объема, заполнители образуют жесткий скелет бетона, уменьшая усадку и предотвращая образование усадочных трещин.В зависимости от размера зерен заполнитель делят на мелкий (песок) и крупный (щебень и гравий).

Мелкий заполнитель (песок)
Различают природный и искусственный мелкие заполнители.
Природный песок — рыхлая смесь зерен крупностью 0,16…5 мм — состоит главным образом из зерен кварца SiO2; возможна примесь полевых шпатов, слюды, известняка. Реже встречаются пески иного состава, например полевошпатные, известняковые. Насыпная плотность природного песка 1300… 1600 кг/м3.
По происхождению природные пески разделяют на горные (овражные), речные и морские.
Искусственные пески, используемые значительно реже, бывают тяжелые и легкие. Тяжелые пески, получаемые дроблением плотных горных пород (базальта, диабаза, мрамора), применяют для специальных целей (отделочные растворы, кислотостойкие растворы и бетоны).
Легкие пески получают дроблением пористых горных пород (пемза, туф) или изготовляют специально. Например, перлитовый песок получают термическим вспучиванием вулканических стекол; керамзитовый — обжигом глиняного сырья. Эти пески применяют для теплоизоляционных и акустических растворов и бетонов.Поступающий на строительство песок должен отвечать требованиям ГОСТ 8736—93 и 8735—88 по зерновому составу, наличию примесей и загрязнений.Зерновой состав песка определяют на стандартном наборе сит с размерами ячеек: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. Навеску сухого песка просеивают через набор сит и определяют сначала частные (%) (а 2,5; а 1,25; а 0.63 и т. д.), а затем полные На основании результатов ситового анализа рассчитывают модуль крупности песка:
Мк зависимости от Мк и А 0,16 пески подразделяют на группы по крупности. Для строительных растворов рекомендуется применять пески с модулем крупности не менее 1,2, а для бетонов — не менее 2.Для бетонов применяют песок крупностью не более 5 мм, для растворов, используемых для замоноличивания сборных железобетонных конструкций и заполнения швов при монтаже панелей,— также не более 5 мм; для растворов, служащих для кладки кирпича, камней правильной формы и блоков,— не более 2,5 мм; для штукатурных отделочных растворов — не более 1,25 мм.Присутствие в песке пылеватых и особенно глинистых примесей снижает прочность и морозостойкость бетонов и растворов. Количество таких примесей определяют отмучиванием (многократной промывкой водой). В природном песке пылеватых и глинистых примесей должно быть не более 3 % по массе, причем содержание собственно глины не должно превышать 0,5 %.Присутствие в песке органических примесей замедляет схватывание и твердение цемента и тем самым снижает прочность бетона или раствора. Для оценки количества органических примесей пробу песка обрабатывают раствором едкого натра NaOH и сравнивают цвет раствора с эталоном. Если цвет раствора темнее эталона, песок нельзя использовать в качестве заполнителя.

Основной особенностью легких заполнителей является их высокая пористость и как следствие низкий удельный вес. Применяются как природные, так и искусственные легкие заполнители.

Основными заполнителями, относящимися к этой группе, являются: диатомит, пемза, вулканический шлак, вулканический пепел и туф. Кроме диатомита все эти породы вулканического происхождения. Природные легкие заполнители находят ограниченное применение, так как добываются только в некоторых районах земного шара. Пемза—это светло-окрашенное пенообразное вулканическое стекло с объемной массой 480—880 кг/м3. Разновидности пемзы, имеющие достаточно прочную структуру, позволяют получать бетон с объемной массой 720— 1440 кг/мг, с хорошими изоляционными свойствами, но с большим водопоглощением и усадкой.

Вулканический шлак, являющийся пористой стекловидной породой, аналогичной промышленным шлакам, позволяет получать бетон со сходными свойствами.

Искусственные заполнители часто известны под различными фирменными названиями, но лучше классифицировать их по методам изготовления.

В первую группу входят заполнители, получаемые в результате вспучивания при нагревании глины, глинистых и кремнистых сланцев, диатомовых сланцев, перлита, обсидиана и вермикулита.

Вторая группа характеризуется специальными процессами охлаждения, в результате которых достигается вспучивание доменных шлаков. К третьей группе относятся промышленные шлаки.

Крупными заполнителями в бетоне служат гравий, щебень, а также щебень из гравия.

Гравий представляет собой осадочную горную породу в виде скопления зерен размерами 5. 70 мм округлой, окатанной формы и с гладкой поверхностью. В гравий входит некоторое количество песка. При содержании песка 25. 40% материал называют песчано-гравийной смесью.

Щебень получают дроблением массивных плотных горных пород на куски размерами 5. 70 мм. Зерна щебня — угловатой формы и с более развитой, чем у гравия, шероховатой поверхностью. Благодаря этому сцепление с цементным камнем у щебня выше, чем у гравия. Для высокопрочного бетона предпочтительно применять щебень, для бетонов средней прочности (15. 30 МПа) — дешевый местный гравий, а не привозной щебень.

Для характеристики зернового состава крупного заполнителя необходимо знать его наибольшую и наименьшую крупность. Наибольшая крупность заполнителя D соответствует размеру отверстий стандартного сита, на котором полный остаток еще не превышает 10% по массе. Наименьшая крупность d определяется размером отверстий первого из сит, полный остаток на котором превышает 95 %, т.е. через него проходит не более 5 % просеиваемой пробы. Наименьшая крупность обычно равна 5 мм.

Наибольшая крупность заполнителя должна соответствовать размерам бетонируемой конструкции и расстоянию между стержнями арматуры. Чтобы заполнитель при бетонировании равномерно, без зависаний, распределялся в объеме конструкции, его наибольшую крупность назначают с учетом вида и размеров конструкции и густоты армирования.

вода для приготовления бетонной смесиДля приготовления бетонной смеси используют водопроводную питьевую, а также любую воду, имеющую водородный показатель (рН) не менее 4, т. е некислую, не окрашивающую лакмусовую бумагу в красный цвет. Вода не должна содержать сульфатов более 2700 мг/л (в пересчете на SO₄) и всех солей более 5000 мг/л.
Сточные воды, содержащие жиры, растительные масла, сахар, кислоты и т. п., нельзя использовать для затворения бетона. Природные воды для затворения бетона должны браться из мест, достаточно удаленных от места выпуска сточных вод.
В сомнительных случаях пригодность воды для приготовления бетонной смеси необходимо проверять сравнительными испытаниями образцов, изготовленных на данной воде и на обычной водопроводной.
Морская и другие соленые воды, удовлетворяющие приведенным выше условиям, применяются для приготовления бетонной смеси, за исключением случаев бетонировання внутренних конструкций жилых и общественных зданий. Морскую воду нельзя применять для бетонировання надводных железобетонных сооружений в жарких и сухих местах. Во всех указанных случаях морские соли могут выступить на поверхности бетона, а также вызвать коррозию стальной арматуры.

минеральные тонкомолотые добавки для приготовления бетонной смесиВ зависимости от назначения (основного эффекта действия) химические добавки для бетонов по ГОСТ 24211 подразделяются на следующие виды. Регулирующие свойства бетонных смесей:а) пластифицирующие:I группа — суперпластификаторы,II группа — сильнопластифицирующие,III группа — среднепластифицирующие,IV группа — слабопластифицирующие;б) стабилизирующие;в) водоудерживающие;г) улучшающие перекачиваемостъ;д) регулирующие сохраняемость бетонных смесей:

замедляющие схватывание, ускоряющие схватывание;е) поризующие (для легких бетонов):

воздухововлекающие,пенообразующие,газообразующие.2. Регулирующие твердение бетона:а) замедляющие твердение;б) ускоряющие твердение.3. Повышающие прочность и (или) коррозионную стойкость, мо

розостойкость бетона и железобетона, снижающие проницае

мость бетона:а) водоредуцирующие I, II, III и ГУ групп;б) колъматирующие; в) поризующие (для тяжелых бетонов):

— воздухововлекающие;— газообразующие;г) повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре (ингибиторы коррозии стали). 4. Придающие бетону специальные свойства:а) противоморозные (обеспечивающие твердение при отрицательных температурах);б) гидрофобизирующие I, II и III групп.

В отдельные группы выделены тонкодисперсные минеральные и комплексные добавки.

Химические добавки для тяжелого, легкого, мелкозернистого бетонов следует выбирать на основании рекомендаций нормативно-технической документации [1—5] и технико-экономических расчетов.

Выбор добавки должен производиться в зависимости от технологии приготовления бетонной смеси и от способа изготовления изделий и конструкций с учетом влияния добавок на свойства бетонной смеси и бетона.

Применение добавок в тяжелом и мелкозернистом бетонах позволяет решать следующие технологические задачи:

• уменьшать расход дорогого цемента;

• уменьшать расход дефицитного крупного заполнителя вплоть до замены тяжелого бетона мелкозернистым;

• улучшать технологические и реологические свойства бетонной смеси;

• регулировать потерю подвижности смеси во времени, скорость процессов схватывания и твердения;

• сокращать продолжительность тепловой обработки бетона в тепловых агрегатах;

• ускорять сроки распалубливания при естественном твердении бетона в условиях полигона;

• повышать прочность, водо- и газонепроницаемость бетона;

• повышать морозостойкость, коррозионную стойкость бетона и железобетона;

• усиливать защитное действие бетона по отношению к арматуре.

Для бетонов, к которым предъявляются специальные требования по долговечности (морозостойкости, водонепроницаемости, коррозионной стойкости и другим показателям), выбор добавок следует производить по ведущему агрессивному воздействию.

Снижение материалоемкости бетонов может быть достигнуто за счет применения водоредуцирующих добавок (суперпластификаторов и комплексных добавок на их основе). Их использование позволяет в равнопрочных бетонах уменьшить расход цемента на 15. 20 %.

Независимо от достигаемого эффекта по экономии цемента при приготовлении бетонов, к которым предъявляются повышенные требования по долговечности, в состав бетонной смеси целесообразно вводить воздухововлекающие, слабопластифицирующие добавки или их сочетания с ускорителями твердения.Для получения бетонной смеси с требуемыми технологическими свойствами в ее состав рекомендуется вводить следующие добавки:• для приготовления литых и высокоподвижных бетонных смесей — суперпластификаторы и сильнопластифицирующие добавки;• для снижения жесткости и увеличения подвижности — пластифицирующие, воздухововлекающие и комплексные на их основе;• для повышения однородности и связности бетонной смеси — стабилизирующие, слабопластифицирующие, воздухововлекающие, гидрофобизирующие-воздухововлекающие;• для ускорения твердения или повышения электропроводности смеси — добавки ускорителей твердения и ингибиторов коррозии стали.Для получения бетонов высокой плотности и высокопрочных бетонов класса В40 и более следует обязательно вводить суперпластификаторы и комплексные добавки на их основе.Для обеспечения стойкости бетонных и железобетонных конструкций в зависимости от условий эксплуатации и вида коррозионного воздействия агрессивной среды необходимо применять следующие добавки:• для повышения морозостойкости бетона — воздухововлекаю-щие, газообразующие, слабопластифицирующие, гидрофоби-зирующие-воздухововлекающие, гидрофобизирующие-газооб-разующие;• для повышения стойкости бетона при воздействии солей, в том числе в условиях капиллярного подсоса и испарения — те же, что для повышения морозостойкости, а также суперпластификаторы, гидрофобизирующие и кольматирующие;• для повышения непроницаемости бетона — кольматирующие, водоредуцирующие, воздухововлекающие, гидрофобизирую-щие-возду хововлекающие;• для повышения защитного действия по отношению к стальной арматуре — ингибиторы коррозии стали: НН и ННК — для конструкций, предназначенных для эксплуатации в слабоагрессивных средах, а комплексные: НН+ТБН, НН+БХН, НН+БХК — для конструкций, предназначенных для эксплуатации в средне- и сильноагрессивных средах.Для сокращения режима тепловой обработки, а также для ускорения твердения бетонов, выдерживаемых на полигонах в естественных условиях, в состав бетона следует вводить добавки ускорителей твердения и комплексные на их основе.При изготовлении изделий из легкого бетона на пористых заполнителях могут применяться все химические добавки, рекомендуемые для тяжелых бетонов, с аналогичными проектными характеристиками, условиями приготовления и применения с учетом некоторых особенностей.При использовании водопотребных мелких заполнителей (золы и золошлаковых смесей ТЭС, пористого песка и др.) следует применять пластифицирующие добавки, а повышение плотности бетона при этом можно компенсировать увеличением объема вовлеченного воздуха за счет применения воздухововлекающих добавок.

Дозировка пластифицирующих добавок для конструкционных легких бетонов находится в тех же пределах, что и для тяжелых бетонов.

При изготовлении изделий из конструкционно-теплоизоляционного бетона целесообразно использовать воздухововлекающие добавки. Одновременно с ними могут применяться:• пластификаторы — для снижения на 10. 20 % водосодержа-

ния бетонной смеси и отпускной влажности бетона;

• гидрофобизаторы — для уменьшения водопоглощения бетоном в ограждающих конструкциях, эксплуатируемых в агрессивных средах;• ускорители твердения — для создания требуемой распалубоч-ной прочности бетона при сокращенных режимах тепловой обработки.Количество вводимых химических монодобавок и комплексных добавок необходимо определять по рекомендациям [1—5]. Оптимальное количество добавок устанавливается экспериментально при подборе состава бетона.При использовании добавок следует учитывать требования [3,5], которые ограничивают применение добавок в бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях в зависимости от условий их эксплуатации

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Задача выбора оптимального соотношения заполнителей в бетонной смеси претерпела со временем определенную эволюцию. Первоначально она сводилась к экспериментальному определению наиболее плотной смеси песка и щебня. Однако затем многими исследователями было доказано, что с изменением объемного соотношения мелкого и крупного заполнителей при постоянном объеме цементного теста возможно достигать наибольшей удобоукладываемости или при постоянной подвижности (жесткости) бетонной смеси наибольшей прочности бетона и при этом оптимальное значение объемного соотношения заполнителей, как правило, не совпадает с соотношением, обеспечивающим минимальную пустотность их смеси.

Объемное соотношение г’ песка и щебня (гравия) можно определить по формуле:

где V_n и У_щ— абсолютные объемы; П и Щ — расходы по массе; Рп и р_щ— плотности мелкого и крупного заполнителей.

При применении в качестве заполнителей кварцевого песка и щебня или гравия из плотных пород, учитывая, что р_п

р_щ , можно с достаточной для практики точностью принимать г — П/Щ.

Более часто используют параметр г — объемную долю мелкого заполнителя в смеси мелкого и крупного заполнителей.

Параметры г’ и г связаны соотношением

Зная необходимые объемы цементного теста (У_ц._т), вовлеченного воздуха (V_B._B) и дисперсных наполнителей (V_H), можно легко определить абсолютный объем смеси заполнителей (V₃), а затем необходимые объемы песка

В настоящее время существуют достаточно апробированные рекомендации по назначению, доле песка в смеси мелкого и крупного заполнителя, установленные эмпирически обычно из условия достижения наилучшей удобоукладываемости бетонной смеси при заданном объеме цементного теста и В/Ц.

В.П. Сизовым получены экспериментальные данные (табл. 3.11) для определения доли песка в смеси заполнителей в % в зависимости от расхода цемента (Ц, кг/м 3 ) или цементного теста (Уц.т, л/м 3 ), крупности щебня (D_IU) и модуля крупности песка (М_кр). Эти данные получены для бетонных смесей с ОК = 2 см (Ж = 5 с), уплотняемых вибрированием. Содержание в заполнителях пыли, глины, органических примесей должно находиться в пределах нормы, соотношение между фракциями крупного заполнителя — обеспечивать наименьший объем пустот.

Статистическая обработка данных, приведенных в табл. 3.11, позволяет получить зависимости:

При подвижности бетонных смесей более 2 см или жесткости более 5 с вводятся соответствующие поправки.

В.Н.Шмигальским было установлено «правило постоянства консистенции», согласно которому при заданных В/Ц и качестве компонентов удобоукладываемость (консистенция) смеси с изменением величины г практически не изменяется, если условная толщина оболочки цементного теста на зернах заполнителя 8 сохраняется постоянной. Основываясь на данном правиле, он получил расчетную зависимость для определения оптимального значения г(г):

r0 =(l-8Um)rm, (3.37) где Um и rm — соответственно поверхность смеси заполнителей и доля песка при минимальной пустотности. Таблица 3.11 Ориентировочные значения доли песка (г) в смеси заполнителей

крупность зерен щебня, гравия, мм

Примечание. Приведенные значения г рекомендуются для бетонной

смеси с подвижностью 2 см. При увеличении подвижности на каждые 2 см значение г увеличивается на 0,01.

Очевидно при 8—>0 r0—>rm, как следствие правила посто янства консистенции бетонных смесей можно рассматривать правило оптимального содержания песка. Для большинства

составов бетонных смесей оптимальное содержание песка в смеси заполнителей (г) находится из условия: г—»г при V_IlT=const, если вязкость бетонной смеси r|₆.c->niin. При этом соответственно минимизируется водосодержание.

Вязкость и, следовательно, удобоукладываемость бетонных смесей на неизменных исходных материалах определяется в общем случае цементно-водным отношением цементного теста и толщиной его слоя (8) на зернах заполнителя. Расчет 8 возможен при известных значениях объема цементного теста (Уц.г), пустотности заполнителей по отношению к их абсолютному объему (П°_а.з) и поверхности смеси мелкого и крупного заполнителей (U₃ V₃):

где U₃ — удельная поверхность смеси заполнителей, V₃ — объемное содержание заполнителей в бетонной смеси.

Поверхность смеси заполнителей монотонно возрастает по мере увеличения содержания в ней песка и может быть рассчитана при известных значениях удельной поверхности мелкого (U_n) и крупного (и_щ) заполнителей из условия аддитивности:

Точный теоретический расчет пустотности заполнителей как функции их объемного соотношения выполнить практически невозможно, поскольку интегральная величина П_аз смеси заполнителей зависит от их расположения в пространстве, которое в свою очередь определяется формой, особенностями поверхности зерен и пр. Ориентировочный расчет пустотности сухой смеси мелкого и крупного заполнителей возможен, если задаться параболическим видом аппроксимирующей кривой (рис.3.11.)

Для литых бетонных смесей, предназначенных для тонкостенных, густоармированных конструкций, подводного бетонирования доля песка в смеси заполнителей назначается с учетом предотвращения водоотделения. С этой целью используются известные эмпирические рекомендации.

Рис. 3.11. Зависимость пустотности смеси сухих заполнителей от доли песка в смеси песка и щебня

На выбор оптимального содержания песка в бетонной смеси может существенно влиять также стремление обеспечить необходимый объем вовлеченного воздуха. Имеются экспериментальные данные, показывающие, что параметры воздушных пор, вовлекаемых при увеличении содержания песка в бетонной смеси, могут способствовать существенному увеличению морозостойкости также как и при введении воздухововлекающих добавок. Главным фактором состава, влияющим на воздухововлече- ние для бетонов без добавок ПАВ, является массовое соотношение цемента и песка в бетонных смесях. При этом существенное влияние оказывает В/Ц и зерновой состав песка. Установлено, что наиболее активной воздухововлекающей фракцией песка является фракция 0,15. 0,6 мм. Частицы размером меньше

0,07 мм тормозят воздухововлечение примерно в такой же мере как и цемент. В то же время зерна 0,07. 0,15 мм практически не оказывают влияния на воздухововлечение.

Рис. 3.12. Номограмма для определения объема вовлеченного воздуха

Сложность механизма воздухововлечения и многообразие влияющих факторов не позволяют предложить достаточно общие зависимости. В то же время для конкретных исходных условий при проектировании оптимальных составов бетона могут быть использованы соответствующие уравнения регрессии.

На рис. 3.12 приведена номограмма для определения объема вовлеченного воздуха, полученная анализом экспериментальных данных при использовании в бетонных смесях портландцемента М500, гранитного щебня фракции 5. 20 мм и кварцевого песка. В качестве воздухововлекающей применяли добавку СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая). Объем вовлеченного воздуха определяли компрессионным способом на бетонных смесях, уплотненных вибрированием.

Для задач многопараметрического проектирования составов бетона оптимальное содержание песка в бетонной смеси должно наилучшим образом обеспечивать комплекс заданных свойств, а не только подвижность смеси и прочность бетона.

В расчетно-экспериментальных методах проектирования составов бетона предусматривается обычно для определения расходов песка и щебня использование коэффициента заполнения пустот и раздвижки зерен щебня (гравия) цементно-песчаным раствором — а. Этот коэффициент <коэффициент раздвижки) справедлив при допущении, что бетонную смесь можно представить как двухфазную систему, состоящую из крупного заполнителя в стандартном насыпном состоянии и цементнопесчаного раствора. В этом случае формулируется условие:

где — пустотность крупного заполнителя, р_{н щ} — его насыпная плотность; — плотности соответственно воды, цемента и

Приведенное выше допущение является условным. Бетонную смесь изготавливают обычно в одну стадию и, в действительности, в пустоты смеси заполнителей может проникать не раствор, а цементное тесто и смазывать их тонким слоем. Как показано Ю.Я. Штаер- маном и Д.Н. Тевзадзе, реальная пустотность заполнителей в бетонной смеси отличается от их пустотности в рыхлонасыпном состоянии. Однако, как показал многолетний опыт, использование эмпирических значений а в уравнении (3.40) в сочетании с уравнением суммы абсолютных объемов дает приемлемые дня практики результаты.

Использование физически более обоснованного коэффициента раздвижки зерен заполнителя цементным тестом (3 сопряжено с определенными трудностями. Действительно, в этом случае уравнение (3.40) необходимо заменить уравнением, в котором «apriori» учитывается пустотность смеси заполнителей:

где П° — пустотность смеси заполнителей, р_н.₃— насыпная масса смеси заполнителей.

На стадии проектирования состава бетонной смеси однако П° и рн.з, как правило, неизвестны. Неприемлемым является и

использование коэффициента раздвижки зерен и заполнения пустот не раствором, а песком. Он не учитывает расход цементного теста и удобоукладываемость бетонных смесей.

В уравнениях (3.40,3.41) для простоты исключен объем воздуха, имеющийся в бетонной смеси.

Параметры г и а взаимосвязаны:

где Vц т — объем цементного теста.

Соотношение мелкого и крупного заполнителей по массе г’ = П/Щ при известном значении а можно найти из выражения:

где р_п и р_щ— плотность песка и щебня (гравия).

Расходы крупного и мелкого заполнителей можно легко найти решением системы 2-х уравнений материального баланса. Первое уравнение в системе (3.44) постулирует равенство абсолютного объема бетонной смеси сумме абсолютных объемов входящих в нее компонентов, второе — соответствие объема цементно-песчаного раствора в бетонной смеси объему пустот крупного заполнителя с учетом необходимой раздвижки для обеспечения нормированной удобоукладываемости смеси:

где — плотности соответственно цемента, воды, мелкого и крупного заполнителей, кг/л; — пустотность крупного заполнителя, Рн.щ- насыпная плотность крупного заполнителя, кг/л. Откуда:

При решении системы уравнений (3.44) может при необходимости учитываться также воздух, находящийся в бетонной смеси.

При нахождении оптимального содержания песка в смеси заполнителей из условия минимизации водосодержания бетонной смеси целесообразно учитывать правило постоянства величины а. Это правило справедливо при неизменной удобоукладывае- мости и в области постоянства водопотребности бетонных смесей (по данным В.П. Сизова до 350 кг/м 3 ).

По мере уменьшения В/Ц постоянная подвижность бетонной смеси обеспечивается в определенном интервале при неизменном водосодержании за счет некоторого уменьшения г. Одновременное увеличение У_цт и уменьшение г оказывает взаимно компенсирующее влияние на величину а и она может оставаться практически постоянной (рис.3.13) до критического расхода цемента. При дальнейшем повышении расхода цемента и снижении В/Ц существенно возрастает необходимое водосодержа- ние, объем цементного теста и уменьшение г не компенсирует увеличение коэффициента а и он возрастает практически линейно.

Коэффициент раздвижки определяют по справочным данным (табл.3.12).

Коэффициент раздвижки (для пластичных бетонных смесей)

источник

14 Июл 2019 admin 14