Лек. 5.Строительные материалы на основе неорганических (минеральных) вяжущих веществ. Бетоны

► На основе неорганических вяжущих веществ изготавливаются бетоны, строительные растворы и сухие строительные смеси

► Бетон на неорганических вяжущих веществах — искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси, состоящей из вяжущего вещества (цемент или др.), крупных и мелких заполнителей, воды. В ряде случаев может содержать специальные добавки.

► Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водо­непроницаемость и др.).

► Разновидностей бетона великое множество, поэтому для удобства его классифицируют по различным показателям: по виду вяжущего вещества, назначению, плотности.

► От правильного подбора состава смеси бетона, соблюдения технологии производства, расчета параметров (водонепроницаемость, морозостойкость (число циклов замораживания, плотность)) будут зависеть его качественные характеристики.

► Вяжущее вещество определяет свойства бетонной смеси.

► По виду вяжущего выделяют бетоны:

► 1) цементные (наиболее распространенные),

► 2) силикатные (на известково-кремнеземистом вяжущем),

► 3) на гипсовом вяжущем,

► 4) на смешанных вяжущих (цементно-известковых, известково-шлаковых и т. п.),

► 5) на специальных вяжущих (неорганических и органических), применяемые при наличии особых требований (жаростойкости, химической стойкости и др.).

► Бетон силикатный: изготавливают при помощи автоклавного метода твердения на основе извести (редкий тип смеси).

► Бетон гипсовый: основа — гипс, они применимы для отделочных работ, создания внутренних перегородок, подвесных потолков; имеет несколько разновидностей (гипсоцементные — пуццолановые), важных для создания конструкций небольших зданий.

► Бетон цементный изготавливают на основе цементного состава (составов), широко применим в строительной отрасли. Так, повсеместно используют портландцемент и его разновидности, бетонные смеси на шлакопортландцементе и пуццолановом цементе, декоративный (на основе белых и цветных цементах), бетонные смеси на основе напрягающего, безусадочного и глиноземистого цементов.

► Бетон полимерцементный отличается смешанной связующей основой, которая состоит непосредственно из цемента, водорастворимых смол и латексов.

► Бетон шлакоблочный создают при помощи щелочных растворов и молотых шлаков; применим в строительстве не так давно.

► Специальный бетон изготавливают при помощи специальных вяжущих веществ. Для жаростойкого и кислотоупорного бетона применимо жидкое стекло, а в качестве вяжущих веществ используют шлаковые, стеклощелочные и нефелиновые вещества, которые получают в процессе переработки определенных отходов промышленности.

► По виду заполнителя различают бетоны:

► 1) на плотных заполнителях,

► 2) на пористых заполнителях,

► 3) на специальных заполнителях, удовлетворяющих специальным требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т. п.).

► В правильно подобранной бетонной смеси расход цемента составляет 8-15%, а заполнителей — 80-85% (по массе).

► Поэтому в виде заполнителей применяют местные каменные материалы: песок, гравий, щебень, а также побочные продукты промышленности (например, дроблёные и гранулированные металлургические шлаки), характеризующиеся сравнительно невысоким уровнем издержек производства.

► В зависимости от объемной массы (плотности) различают бетоны:

► 1) особо тяжелые — плотностью более 2500 кг/м³, изготовляемые на особо тяжелых заполнителях (из магнетита, барита, чугунного скрапа, на стальных стружках, опилках, железной руде, и др.); эти бетоны применяют для специальных защитных конструкций;

► 2) тяжелые — плотностью 2200-2500 кг/м³на песке, гравии или щебне из тяжелых горных (гранит, диабаз) пород; применяют во всех несущих конструкциях;

► 3) облегченные — плотностью 1800-2200 кг/м³; их применяют преимущественно в несущих конструкциях;

► 4) легкие — плотностью 500-1800 кг/м³; к ним относятся:

а) легкие бетоны на пористых природных и искусственных заполнителях (на пемзе, керамзите, туфе и прочих пористых заполнителях);

б) ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон) из смеси вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразователя;

в) крупнопористые (беспесчаные) бетоны на плотном или пористом крупном заполнителе без мелкого заполнителя;

► 5) особо легкие (ячеистые и на пористых заполнителях) — плотностью менее 500 кг/м³, используемые в качестве теплоизоляции.

► По условиям твердения: естественного твердения, с тепловой обработкой при атмосферном давлении (ТВО), автоклавного твердения.

► Бетон является главным строительным материалом, который применяют во всех областях строительства.

► Технико-экономическими преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения, полная механизация и автоматизация приготовления бетона и производства сборных конструкций.

► Бетонная смесь при надлежащей обработке позволяет формовать изделия оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры.

► Бетон долговечен и огнестоек, его объемную массу, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами.

► Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяжение, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие.

► Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения воспринимает арматура.

► Близость коэффициентов температурного расширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого

► В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой индустриального строительства.

Бетонная смесь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из тонкодисперсных частиц цемента, новообразований, возникающих при взаимодействии цемента с водой, частиц песка, крупного заполнителя, воды, вводимых в ряде случаев специальных добавок, вовлеченного воздуха.

По своему строению бетонная смесь представляет единое физическое тело, в котором частицы вяжущего, вода и зерна заполнителя связаны внутренними силами взаимодействия. Основной структурообразующей составляющей бетонной смеси является цементное тесто. Свойства бетонной смеси зависят от количества и качества цементного теста.