Специальные виды бетонов

Строительные материалы

Лекция №23

Специальные виды бетонов.

Специальные бетоны способны работать в экстремальных условиях и обладают свойствами, не характерными для обычных бетонов, Но при этом технология и принципиальный состав остаются бетонными.

 

1. Дорожный или асфальтовый бетон применяется для устройства покрытий и оснований при строительстве автомобильных дорог и аэродромов. Дорожный бетон должен обладать высокой прочностью при сжатии и растяжении при изгибе, большой плотностью и морозостойкостью, поышенной изностойкостью, минимальной усадкой в процессе твердения.

 

Дорожный бетон по СНиП 2.05.02-85 подразделяется на марки

.

К заполнителям предъявляют те же требования, что и для тяжелого бетона.

В дорожном бетоне нормируется содержание воздуха, вовлекаемого в бетонную смесь. Это достигается введением в состав воздухововлекающих и газообразующих добавок.

 

2. Защитные бетоны – бетоны, снижающие интенсивность проникающей радиации. В зависимости от вида излучения применяют:

 

особо тяжелые бетоны используют для устройства конструкций, защищающих людей от рентгеновского и гамма-излучения. В состав бетона вводят заполнители, содержащие железо, барий и др. тяжелые элементы, хорошо поглощающие жесткое ионизирующее излучение. В качестве заполнителей используют железные руды, барит, металлическую дробь. Плотность бетонов 4000-5000кг/мз.

 

Гидратные бетоны - для защиты от нейтронного излучения. Исползуются бетоны в большим количеством химически связанной воды.

 

3. Жаростойкие бетоны - характеризуются способностью сохранять в определенных пределах физико-химические свойства при длительном воздействии высоких температур. В качестве вяжущих используют глиноземистый цемент, шлакопортландцемент и жидкое стекло Заполнителями и тонкомолотыми наполнителями служат металлургические шлаки, бой керамических и огнеупорных изделии, базальт и др. Применяют для футеровки промышленных печей, фундаменты доменных и мартеновских печей и т.п. Применение жаростойких бетонов взамен штучных материалов уменьшает стоимость и ускоряет строительство.

4. Кислотоупорные бетоны – получают на кислотоупорном цементе и кислотостойких заполнителях. Применяют на химических предприятиях для облицовки несущих конструкций, устройства бетонных полов и т.п.

 

5.Гидротехнические бетоны – предназначен для строительства гидротехнических и подземных сооружений, при строительстве искусст-венных сооружений. Для приготовления используют ПАВ и различные виды специальных цементов. Требования – повышенные водонепроницаемость, морозостойкость, противодействие агрессивным грунтовым водам и истиранию водой.

 

6. Дисперно-армированный бетон (фибробетон)- материал, в котором арматура различного вида (стеклопластиковая, капроновая,стальная) располагается виде отрезков разной длины. Используется в дорожном строительстве, для тоннельной отделки, при изготовлении труб.

 

7. ПИ - бетоны - группа бетонов, в которых полностью или частично в роли вяжущего выступают полимеры. К ним относятся:

 

Полимерцементные бетоны - на стадии приготовления вводится полимерная добавка. Это водные дисперсии (эмульсии, латексы) полиакрилатов, поливинилацетата и др. или сухие порошки (как сухое молоко) тех же полимеров. Они износоустойчивы, имеют повышенную ударную прочность и прочность при изгибе.

 

Бетонополимеры - бетоны, поры которых заполнены полимерами. Сухие бетонные элементы пропитывают жидкими мономерами, которые затем полимеризуются в порах бетона, переходя в жидкое состояние. Из него изготавливают трубы.

 

Полимербетоны - вместо минерального вяжущего используют полимерное. Применяют эпоксидные и полиэфирные смолы. Для снижения расходов вводят тонкомолотый минеральный порошок (кварц, мрамор, полевые шпаты).

 

8. Легкие бетоны – применяют в качестве стенового материала, для изготовления перекрытий в гражданском строительстве, для строительства мостов и дорожных покрытий. В качестве заполнителей используют искусственные, которые получаю путем обжига горных пород (керамзит, аглопорит, шунгизит, песок и щебень из топливных шлаков) и природные заполнители вулканического (природные пемз, туфы) или осадочного (пористые известняки, ракушечники) происхождения.

 

9. Керамзитобетон – разновидность легкого бетона, в котором заполнителем служит керамзит, а вяжущим - цемент, гипс. Аналогичным керамзитобетону является аглопоритобетон.

 

10. Перлитобетон – заполнителем служат перлитовые породы. Применяется в качестве конструкционных и теплоизоляционных материалов.

 

11. Ячеистый бетон - характеризуется высокой пористостью с большим количеством замкнутых пор. Пористость ячеистого бетона – 55-85%.

 

Пенобетоны – получают смешиванием цементного теста или цементного раствора с устойчивой пеной, которую готовят взбиванием жидкой смеси канифольного мыла и животного клея. Главное достоинство – малая теплопроводность.

 

Газобетон – получают путем вспучивания цементного теста или цементного раствора на мелком или молотом песке. Для вспучивания применяют газообразующие вещества, в качестве которых применяют быстрогасящую известь, алюминиевый порошок.

Безобжиговые искусственные каменные материалы и изделия на основе гидротационных вяжущих веществ

Безобжиговые искусственные каменные материалы и изделия изготавливают из смеси вяжущих веществ, воды и заполнителей путём её формирования и соответствующей обработки. По виду вяжущего вещества их подразделяют на силикатные, известково-шлаковые, газосиликатные, газобетонные, гипсовые, гипсобетонные, асбестоцементные и др.

 

По условиям твердения — их делят на:

изделия твердеющие при автоклавной и тепловой обработке

изделия, твердеющие в условиях воздушно-влажной среды.

 

Материалы и изделия автоклавного твердения

 

Для производства изделий автоклавного твердения широко используют местные материалы: известь, кварцевые пески, отходы промышленности.

 

Прочные и водостойкие автоклавные материалы и изделия получаются в результате химического взаимодействия тонкоизмельчённых извести и кремнезёмистых компонентов в процессе их гидротермической обработки в паровой среде при 175 °C в автоклавах под давлением 0,8-1,4 МПа. В результате химической реакции возникает прочное и водостойкое вещество (силикат кальция), который цементирует частицы песка, образуя искусственный камень. Автоклавные материалы и изделия могут иметь как плотную, так и ячеистую структуру.

 

Автоклавный силикатный бетон

 

Смесь известково-кремнезёмистого вяжущего, песка и воды. В качестве вяжущих используют известково-пуццолановый, известково-шлаковый и известково-зольный цементы. Изделия из силикатного автоклавного бетона имеют достаточную морозостойкость, водостойкость и химическую стойкость к некоторым агрессивным средам. Из автоклавного силикатного изготовляют крупные, плотные, силикатные стеновые блоки.

 

 

Автоклавный ячеистый бетон

 

Приготовляют из однородной смеси минерального вяжущего, кремнезёмистого компонента, гипса и воды. Вяжущими материалами служат портландцемент, молотая известь-кипелка. Во время выдержки изделия перед автоклавной обработкой из него выделяется водород, в результате чего в однородной пластично-вязкой вяжущей среде образуются мельчайшие пузырьки. В процессе газовыделения эти пузырьки увеличиваются в размерах, создавая сфероидальные ячейки во всей массе ячеистой бетонной смеси.

 

При автоклавной обработке под давлением 0,8-1,2 МПа в высоковлажной воздушно-паровой среде при 175—200 °C происходит интенсивное взаимодействие вяжущего вещества кремнезёмным компонентов с образованием силиката кальция и др. цементирующих новообразований, благодаря которым структура ячеисто высокопористого бетона приобретает прочность.

 

Из ячеистого бетона изготовляют панели однорядной разрезки, стеновые и крупные блоки, однослойные и двухслойные стеновые навесные панели, однослойные плиты междуэтажных и чердачных перекрытий.

 

Силикатный кирпич формуют на специальных прессах из тщательно приготовленной однородной смеси чистого кварцевого песка (92-95 %), воздушной извести (5-8 %) и воды (7-8 %). После прессования кирпич запаривают в автоклавах в среде, насыщенной парами, при 175 °C и давлении 0,8 МПа. Изготавливают кирпич одинарный размером 250×120×65 мм и модульный (полуторный) размером 250×120×88 мм; сплошной и пустотелый, лицевой и рядовой. Марка кирпича: 75, 100, 125, 150, 200, 250.

 

1.Асфальтобетон

Асфальтовый бетон, строительный материал в виде уплотнённой смеси щебня, песка, минерального порошка и битума. Перед смешением составные части высушивают и нагревают до температуры 100—160°C. Различают асфальтобетон горячий, содержащий вязкий битум, укладываемый и уплотняемый при температуре не ниже 120°C; тёплый — с маловязким битумом и температурой уплотнения 40—80°C; холодный — с жидким битумом, уплотняемый при температуре окружающего воздуха, но не ниже 10°C. Асфальтобетон может быть крупно-, средне-, мелкозернистым и песчаным (наибольшая крупность зёрен, соответственно, 40—25—15—5 мм). Асфальтобетон применяют для покрытий дорог, аэродромов, эксплуатируемых плоских кровель, в гидротехническом строительстве. В зависимости от нагрузок и климатических условий к асфальтобетону предъявляются соответствующие требования по плотности, прочности, сдвигоустойчивости, водостойкости. Для приготовления асфальтобетона используют фракционированные минеральные материалы и битумы, качества которых регламентируются государственными стандартами

2.Декоративный бетон

Для декоративной отделки в бетон вводят окрашивающий заполнитель - молотый мрамор или молотое стекло.

Терраццо - это декоративный бетон из цветных цементов и дробленого мрамора, формуемый на месте в стенах и особенно в полу. Из декоративного бетона можно изготавливать облицовочные детали любой формы и любых размеров, чем они выгодно отличаются от изделий из керамики и естественного камня.

 

3.Жаростойкий бетон

Жаростойкий бетон - бетон, способный сохранять в заданных пределах физико-механические свойства при длительном воздействии на него высоких температур. Вяжущими для жаростойкого бетона служат: портландцемент, шлакопортландцемент, высокоглинозёмистый, глинозёмистый или периклазовый цементы, жидкое стекло, фосфатные связки и др. В вяжущие во многих случаях вводятся тонкомолотые добавки. В качестве заполнителей используют дроблёные огнеупорные или тугоплавкие горные породы, бой обожжённых огнеупорных изделий и некоторые др. материалы. По степени огнеупорности жаростойкий бетон подразделяются на высокоогнеупорные (огнеупорность выше 1770оС), огнеупорные (1580—1770°С), жароупорные (ниже 1580°С). Жаростойкий бетон применяют для сооружения тепловых агрегатов, фундаментов промышленных печей и др. конструкций, подверженных длительному нагреванию.

4.Кислотоупорный бетон

Вяжущим для кислотоупорного бетона является жидкое стекло с полимерной добавкой. Для повышения плотности бетона вводят наполнители: кислотостойкие минеральные порошки, получаемые измельчением чистого кварцевого песка, андезита, базальта, диабаза и т. п. В качестве отвердителя используют кремнефтористый натрий, в качестве заполнитея - кварцевый песок, щебень из гранита, кварцита, андезита и других стойких пород. После укладки с вибрированием бетон выдерживают не менее 10 суток на воздухи (без поливки) при 15-20 0С. После отвердения рекомендуется поверхность бетона "окислить", т. е. смочить раствором серной или соляной кислот. Кислотоупорный бетон хорошо выдерживает действие концентрированых кислот; вода разрушает его за 5 -10 лет, щелочные растворы - быстрее. Кислотоупорный бетон применяют в качестве защитных слоев (футеровок) по железобетону и металлу.

5.Силикатный бетон

Силикатный бетон - бетон, получаемый тепловлажностной обработкой (в автоклавах) смесей, состоящих из известково-кремнезёмистого вяжущего, неорганического заполнителя и воды. В процессе обработки силикатобетонного изделия паром (под давлением 0,9—1,5 Мн/м2 при температуре 174,5—197,4°С) смесь затвердевает (вследствие образования в ней гидросиликатов и других соединений кальция), приобретая прочность на сжатие до 60 Мн/м2, а иногда и более. В качестве вяжущего при изготовлении силикатного бетона используют тонкомолотые смеси воздушной или гидравлической извести с материалами, содержащими кремнезём (такими, как кварцевые пески, вулканические породы, металлургические, электрофосфорные и топливные шлаки, золы, нефелиновый шлам, отходы обогатительных фабрик и т. п.). Заполнителями в силикатный бетон служат природные или искусственные пески (кварцевые, полевошпатовые, вулканические, карбонатные, шлаковые и т. п.), а также более крупные заполнители. По своим свойствам силикатный бетон близок к бетону на портландцементе. Его объёмная масса 1800—2200 кг/м3, морозостойкость 75—200 циклов.

6.Бетон с воздухововлекающими добавками

Вовлечение воздуха повышает долговечность бетона, в частности его стойкость к замерзанию-оттаиванию и крошению. Это особенно важно для дорожных покрытий и панельных конструкций, подвергающихся воздействию неблагоприятных погодных условий. Промышленность выпускает много различных воздухововлекающих добавок, а также воздухововлекающий цемент.

7.Бетон с поверхностно-активными добавками

В современном строительстве широко применяют поверхностно - активные добавки (ПАВ), вводимые в состав бетона для улучшения его свойств и экономии цемента ПАВ подразделяются на две группы:

1 группа - пластифицирующие добавки пептизирующего действия, способствующие диспергированию коллоидной системы цементного теста и тем самым улучшающие его текучесть, к ним относятся концентраты сульфитно-спиртовой барды (ССБ) и их производные,

2 группа - гидрофобизирующие добавки, вызывающие вовлечение в бетонную смесь мельчайших пузырьков воздуха, что также улучшает подвижность бетонной смеси и, кроме того, повышает морозостойкость бетона и улучшает некоторые другие его свойства.К ним относятся омыленный древесный пек, мылонафт, омыленная абиетиновая смола (абиетат натрия), препарат ГК (пенообразователь на основе гидролизованной крови), микропенообразователь БС, получаемый из растительного сырья. Оптимальное содержание добавки составляет: ССБ 0,15...0,25%, абиената Натрия 0,01...0,25% (от веса цемента).

Эффективность применение добавки зависит от многих факторов: состава бетона, качества цемента и заполнителя, пластичности бетонной смеси.

8.Гипсобетон

Гипсобетон - гипсовый бетон, вид бетона, изготовляемого на основе гипсовых вяжущих материалов (главным образом строительного гипса). Применяется для производства гипсобетонных изделий. Для изготовления гипсобетона используются каменные минеральные (преимущественно с пористой и шероховатой поверхностью) и органические (древесные опилки, сечка соломы и пр.) заполнители. В гипсобетон вводятся добавки, замедляющие схватывание, а также повышающие его водо- и атмосферостойкость. Прочность гипсобетона зависит от тех же факторов, что и прочность обычного цементного бетона (см. Бетон)

9.Мелкозернистый бетон

Для изготовления тонкостенных железобетонных конструкций применяют мелкозернистый бетон, не содержащий щебня. Армируя этот бетон стальными ткаными сетками, получают армоцемент - высокопрчный материал для тонкостенных конструкций. Мелкозернистый бетон можно также использовать для изготовления железобетонных Конструкций в районах, где отсутствуют щебень и гравильно - песчаная смесь. Мелкозернистый цементно-песчаный бетон имеет некоторые особенности, обусловленные его структурой, для которой характерны большая однородность и мелкозернистость, высокое содержание цементного камня, отсутствие жесткого каменного скелета, повышенные пористость и удельная поверхность твердой фазы. Для мелкозернистого бетона на мелком песке оптимальными оказываются составы 1:1... 1:1,5. Мелкозернистый бетон обладает повышенной прочностью при изгибе Кизг = 2...20 МПа, водонепроницаемостью и морозостойкостью. Поэтому его можно использовать для дорожных покрытий в районах, где нет хорошего щебня, для труб и гидротехнических сооружений. Существует два вида мелкозернистого бетона:

1 вид - мелкозернистый бетон для армоцементных конструкций:

2 вид - мелкозернистый бетон с микронаполнителем (зола, известняковая мука, молотый песок).

10..Фибробетон

Поскольку прочность на растяжение обычного бетона значительно меньше, чем на сжатие, разработан фибробетон - бетон с волокнистым заполнителем. При его изготовлении в бетоносмеситель вводится стальное, углеродное, стеклянное, асбестовое, полипропиленовое или бамбуковое волокно. Волокно повышает прочность бетона на растяжение и на изгиб, а также ударную прочность. К специальным бетонам относятся также бетоны, пропитываемые полимером после удаления влаги (с последующим отверждением), получаемые добавлением мономера или полимера в бетоносмеситель, и бетоны с полной заменой цемента полимером. Они применяются для ямочного ремонта и нанесения покрытий.

11.Шлакощелочной бетон

Приготовление шлакощелочных бетонов идет так же как и обычного бетона на портланцементе, с той лишь разницей, что затворение бетонной смеси производится не водой, а растворами щелочных компонентов. Уже сейчас изделия из шлакощелочных цементов и бетонов с успехом используются в различных конструкциях, сооружениях промышленного и сельскохозяйственного назначения и других видах строительства. Обследование этих конструктций после длительной (до 20 лет) эксплуатации показали, что за это время их прочность не уменьшилась, а напротив возросла (в 1,5-2 раза). Все это позволяет считать шлакощелочной цемент высокоэффективными строительным материалом.