2020-04-12
80Лекция 12
ТЕМА: БЕТОНЫ
Бетон – это искусственный каменный материал для строительства, который получается в результате формования и затвердевания правильно подобранной смеси, включающей вяжущее вещество, воду, а также мелкие и крупные наполнители. Все это претерпевает обязательное уплотнение. В некоторых случаях используются специальные добавки, а если речь идет об асфальтобетоне, то вода вовсе не используется
Бетоны классифицируются по следующим признакам:
- основное назначение;
- стойкость к видам коррозии;
- вид вяжущего;
- вид заполнителей;
- структура;
- условия твердения;
- прочность;
-темп набора прочности;
- средняя плотность;
- морозостойкость;
- водонепроницаемость;
- истираемость.
В зависимости от основного назначения бетоны подразделяют на:
-конструкционные, которые используются для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаменты, колонны, балки, плиты, панели перекрытий и др.);
- специальные (например, теплоизоляционные, химически стойкие, радиационностойкие, декоративные).
По стойкости к видам коррозии бетоны подразделяют на следующие виды:
А - бетоны, эксплуатируемые в среде без риска коррозионного воздействия (ХО);
Б - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей коррозию под действием карбонизации (ХС);
В - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей коррозию под действием хлоридов (XD и XS);
Г - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей коррозию под действием попеременного замораживания и оттаивания (XF);
Д - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей химическую коррозию (ХА).
Примечание - Среда эксплуатации бетона указана в соответствии с ГОСТ 31384.
Бетон состоит из нескольких компонентов, которые обеспечивают его свойства. Именно от их пропорций, а также некоторых других факторов, зависят конечные показатели состава. При неправильном смешивании, характеристики будут отличаться от заданных значений.
По виду вяжущего бетоны подразделяют на:
- цементные;
- известковые;
- шлаковые;
- гипсовые;
- специальные (например, полимербетоны, бетоны на магнезиальном вяжущем).
По виду заполнителей бетоны подразделяют на бетоны на заполнителях:
- плотных;
- пористых;
- специальных (например, металлическая дробь, вспененный гранулированный полистирол).
Одним из самых важных компонентов является заполнитель. Он составляет от 50 до 85 процентов от общего количества состава и обеспечивает прочностные показатели. Заполнитель бывает нескольких типов.
Большой популярностью пользуются плотные заполнители, такие как песок, щебень, гравий и многие другие типы материалов. В свою очередь, плотный заполнитель можно классифицировать на мелкий и крупный, что зависит от размеров одного элемента. Размер мелких колеблется от 0,15 до 5 миллиметров. К ним относятся кварцевые пески. Если габариты превышают значение в пять миллиметров, то это плотные крупные наполнители, такие как природный или искусственный камень, а также его обломки.
Практически все характеристики бетонов зависят от того, насколько прочной и долговечной будет связь между заполнителем и цементным раствором. На этот параметр влияет много факторов, но довольно существенную роль играет гранулометрический состав (тип поверхности) зерна. Так, шероховатый материал с острыми углами способен обеспечить хорошее сцепление в отличии от зёрен окатанной формы. Если применяются варианты заполнителя с глинистыми частицами, обладающими малым диаметром, то использование воды существенно увеличивается. Стоит отметить тот факт, что когда элементы имеют размер меньший, чем 0.08 миллиметра, морозостойкость стремительно уменьшается. Этот фактор следует принимать во внимание в тех моментах, когда производится выбор конкретного плотного заполнителя для решения поставленных инженерных задач. Желательно, чтобы заполнители имели зёрна разного размера, чтобы мелкие зёрна заполняли пустоты в бетоне между средними зёрнами, а средние – между крупными. Поддержание высокого коэффициента связи между элементами состава может быть обеспечено за счёт их правильного смешивания. Одним из важных факторов в том случае, когда используется плотный заполнитель, является вибрирование состава. Подобные мероприятия позволяет уменьшить количество воздушных включений, а также практически полностью избежать вероятности воздействия фактора неоднородности.
Для каждого типа бетона имеется свой процент содержания зёрен столь малого диаметра. Как показывает практика, в обычных ситуациях используется не более 2-5%. Если возводятся гидротехнические сооружения, то для каждой их части присутствуют строго оговоренные нормативы по содержанию. Такой подход позволяет выдерживать всем слоям серьёзные нагрузки. Плотные заполнители для бетона с посторонними включениями оказывают негативное воздействие на общие характеристики состава. Причина заключается в том, что примеси способствуют возможности раскола по линии их нахождения в материале. Дополнительно, они могут вступать в химические реакции с иными компонентами бетона. Это приведёт к существенным изменениям в структуре и снижению прочностного показателя.
Если рассматривать подобный материал, то он имеет довольно высокий показатель стоимости. Причина заключается в том, что найти камень натурального или искусственного происхождения, отличающийся заданными характеристиками – весьма проблематично. Бетон с плотными заполнителями обладает большой теплопроводностью, поэтому его нельзя применять при возведении стен жилых зданий.
Малая плотность лёгких бетонов обусловлена наличием замкнутых пор, заполненных воздухом, который является плохим проводником тепла, обеспечивает малую теплопроводность, т.о. его можно применять для жилищного строительства. Но при увеличении пористости бетона, снижается его прочность. В качестве заполнителя применяют керамзит, термозит, аглопорит, гранулированный доменный шлак, вспученный перлит, пемзу, туф и др.
Ячеистые бетоны характеризуются наличием большого количества (до 85%) пор, заполненных воздухом. На цементе изготовляют два вида ячеистых бетонов: пенобетон и газобетон. Пенобетон получается при смешении цементного теста с пеной, способной не опадать в течение нескольких часов до схватывания цемента. Газобетон получается с помощью введения в тесто газообразующих добавок.
Пенообразователи: гидролизованная кровь из отходов мясокомбинатов, клееканифольный, получаемый из клея и омыленной щелочью канифоли; алюмосульфатный, приготовляемый из керосинового контакта, сернокислого глинозёма, растительного мыльного корня.
В качестве газообразователя применяют алюминиевую пыль, вводимую в количестве 0,1 – 0,2% по массе цемента. Между алюминиевой пылью и известью начинается реакция, протекающая с выделением водорода. Водород вспучивает цементное тесто и делает его пористым.
По структуре бетоны подразделяют на бетоны со структурой:
- плотной;
- поризованной;
- ячеистой;
- крупнопористой.
По условиям твердения бетоны подразделяют на твердеющие:
- в естественных условиях;
- в условиях тепловой обработки при атмосферном давлении;
- в условиях тепловой обработки при давлении выше атмосферного (бетоны автоклавного твердения).
По прочности бетоны подразделяют на бетоны:
- средней прочности (класс прочности при сжатии В В50);
- высокопрочные (класс прочности при сжатии ВВ55).
По скорости набора прочности в нормальных условиях твердения бетоны подразделяют на:
- быстротвердеющие;
- медленнотвердеющие.
По средней плотности бетоны подразделяют на:
- особо легкие (марки по средней плотности менее D800);
- легкие (марки по средней плотности от D800 до D2000);
- тяжелые (марки по средней плотности более D2000 до D2500);
- особо тяжелые (марки по средней плотности более D2500).
По морозостойкости бетоны подразделяют на бетоны:
- низкой морозостойкости (марки по морозостойкости F50 и менее);
- средней морозостойкости (марки по морозостойкости более F50 до F300);
- высокой морозостойкости (марки по морозостойкости более F300), где цифрой обозначают циклы замораживания – оттаивания.
По водонепроницаемости бетоны подразделяют на бетоны:
- низкой водонепроницаемости (марки по водонепроницаемости менее W4);
- средней водонепроницаемости (марки по водонепроницаемости от W4 до W12);
- высокой водонепроницаемости (марки по водонепроницаемости более W12).
По истираемости бетоны подразделяют на бетоны:
- низкой истираемости (марка по истираемости G1);
- средней истираемости (марка по истираемости G2);
- высокой истираемости (марка по истираемости G3).
Производство бетона Технология, оборудование, рецепт изготовления
Организация бизнеса производство бетона и бетонных смесей для дальнейшей реализации на строительном рынке считается одной из прогрессивных идей современных предпринимателей. Открытие и ведение подобного рода коммерческой деятельности доступно многим желающим из-за адекватной цены, поэтому покупка небольшого завода будет хорошей инвестицией в будущее развитие. Невысокие размеры инвестиций в сравнении с другими видами производства наряду с высоким потребительским спросом является неоспоримым преимуществом среди других сфер бизнеса.
Прибыльность и доступность этого бизнес-проекта очевидна, ведь в бетоне нуждаются почти все сферы строительства, он незаменим в промышленном и частном использовании. Спрос на бетонные смеси высок в активно строящихся мегаполисах, а в сезон строительной активности (с начала лета до октября) только увеличивается.
Изготовление строительного бетона и смесей различного состава представляет собой довольно трудоемкий процесс, несмотря на легкость рецептуры. Технологически процесс производства бетона прост: достаточно тщательно смешать составляющие по рецептуре. Соединение песка, щебня и цемента в необходимых объемах является гарантией качества готового продукта. Для масштабного бизнеса понадобится использование промышленного оборудования.
Бетон и бетонные смеси изготавливают крупные производители, потребительский спрос которых обеспечивают, в основном, огромные строительные концерны. На производство бетона для розничной реализации направлена сфера малого бизнеса.
Оборудование для производства бетона в малом бизнесе Мобильные и стационарные мини-заводы
Производство строительного бетона на мобильных мини-заводах оснащено автоматическим оборудованием, что позволяет выпускать готовый продукт безупречного качества. Стационарный небольшой завод по изготовлению бетонных смесей может выпускать в час до 60 м³.
На приобретение оборудования для производства бетона на небольшое предприятие придется рассчитывать на сумму, превышающую 430 000 рублей. Для приобретения автоматизированной линии производства необходимо рассчитывать на капитал от 1,6 млн рублей. Мобильные линии (локальные) можно перемещать с одной строительной площадки на другую, что достаточно удобно для некоторых застройщиков. Чтобы успешно создать свое собственное небольшое производство, нужно выбрать, какого объема производительность необходима.
Мобильные мини заводы производства бетона стоят дешевле и подходят для малого бизнеса
Инвестирование средств в автоматизированное оборудование по производству бетона из цемента способно приносить в будущем около 1 млн рублей ежемесячно. К преимуществам такой бизнес-идеи относится необходимость задействовать минимальные единицы рабочей силы. Чтобы обеспечить полное обслуживание процесса производства товарного бетона, достаточно нанять троих специалистов. Производство бетона, технология изготовления, методы и рецептуры приготовления растворов из цемента не требуют особых научных знаний и специальных навыков, поэтому расходы на работающий штат можно значительно снизить. Эти расчеты относятся к стационарным и передвижным бетонным мини-заводам.
Для перевозки смеси потребуется покупка автобетоносмесителя. Стоимость этого оборудования, например, на основе грузовика "КАМАЗ", варьируется начиная с 2,8 млн рублей. Это позволит также перевозить оборудование с помощью прицепного кузова.
Производство раствора бетона технология
Исторические знания о производстве бетона относятся к осени 1824 года и связаны с именем Дж. Аспдина - известного английского каменщика, который запатентовал серое вещество, дав ему название "Портландцемент" потому что оттенок похож на скалистые горы серого цвета, находившихся близ местечка Портленд. С тех пор применение бетона во всем мире приобрело широкую популярность в отрасли строительной промышленности. Смеси из бетона производятся по показателям ГОСТа 25192 и различаются по классам, маркам, параметрам назначения. Производство бетона из цемента может отклоняться от ГОСТа на основании индивидуальных рецептур завода-изготовителя, но не противоречить заданным стандартам.
Материалы для производства бетона и рецептура изготовления
Следует учесть, что бетоны классифицируются по составу, способу изготовления. Чаще всего требуется производство тяжелого бетона, применяемого при сооружении фундаментов, несущих и пролетных элементов конструкций, колонн, балок.
Базовое сырье для тяжелого бетона:
1. Цемент. Является основным компонентом, составляющим бетонную смесь. Имеет вид серого вещества с известняком в составе, который при поглощении влаги кристаллизуется, затвердевая. Марка цемента определяется проектом. Берут три части по объему.
2. Крупный заполнитель. Представляет собой гравий либо щебень. Допускается в общей массе взятой каменной крошки до 25-40% крупнозернистого песка. Лучше всего, если крупный заполнитель имеет острые сколы, без окатанных гладких поверхностей (что значительно ухудшает связь с цементным раствором). Щебенка добывается путем измельчения горных пород твердого типа. В изготовлении бетона применяется гранитная горная порода. Щебень из гранита качественный, стойкий к морозам и перепадам температур, имеет высокие показатели плотности и прочности при производственном сжимании. Добавляют в смесь 5 частей по объему.
3. Песок строительный или карьерный. Размер песчинок колеблется от 0,65 мм до 2,5 мм. Сферы употребления песка из карьеров неограничены. В строительстве применяется как в кладке, так и в штукатурных работах, а также, при изготовлении всех видов бетона. Нужно взять 3 меры.
4. Вода. Важно, чтобы этот компонент был очищен от посторонних примесей. Исходный показатель воды на определенное количество смеси определить однозначно не представляется возможным, так как изначальная влажность песка, щебенки и потребность во влаге самого цемента в порошке неизвестна. Объемную часть воды определяют в процессе замешивания после того, как смесь из песка, щебня, цемента будет тщательно вымешана.
Приблизительные объемы составляющих для приготовления бетона при заливке не несущих элементов внутри помещения (в целях экономии средств при строительстве):
· Цемент сухой М400 3 меры;
· Песок строительный 5 мер;
· Щебенка 8 мер.
В сфере частного строительства предпочтительно использовать щебень, имеющий фракцию в 5:20 мм. Щебенка состоит из горных пород естественного происхождения, соединенного с дробленным речным гравием. Допустимо использовать искусственную щебенку, керамзит, шлаки, но здесь стоит учесть, что качественные характеристики таких компонентов в бетоне будут значительно ниже.
В целом процесс производства бетона сводится к:
· Точному определению объемов смешиваемых компонентов
· Тщательному смешиванию составляющих до однородной массы
· Добавлению воды до консистенции густой сметаны, когда готовый раствор легко "выливать", при этом он должен заполнять все пустоты, не образуя воздушных пустот. Излишек воды также плох, как и недостаток: это приведет к усадке и растрескиванию готовых изделий, некачественным прочностным показателям.
В таких соотношениях и пропорциях сухой цемент является высокозатратным элементом в производстве. Чтобы получить бетонную смесь с хорошими показателями износостойкости, нужно заправлять смесь цементом хорошего качества, прочности. Удачным соотношением "Портландцемента" к наполняющей составляющей при наружном применении станут пропорции ближе к 2, но чаще всего используют соотношение 1:3.
Примечание:
Для многоэтажного, гражданского, частного строительства обязательно определяется проектом марка бетона, его прочностные характеристики, рассчитывается состав бетона. Не стоит менять его рецептуру, желая сэкономить: так значительно снижается его прочность, что скажется на сроке службы и безопасности будущего здания.
