Свойства бетонной смеси

Определение и общая классификация бетонов.

Бетоны и изделия из них.

Бетон на неорганических вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепрони­цаемость и др.).

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, механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетонная смесь при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архи­тектуры.

Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, 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.

По виду вяжущего бетоны разделяют на: цементные (наиболее распространенные), силикатные (известково-кремнеземистые), гип­совые, смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т.п.), специальные - применяемые при наличии особых требований (жаростойкости, химической стойкости и др.).

По виду заполнителя различают бетоны на: плотных, пористых, специальных заполнителях, удовлетворяющих специальным требова­ниям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т.п.).

В зависимости от плотности различают бетоны: особо тяжелые -плотностью более 2500 кг/м3, изготовляемые на особо тяжелых за­полнителях (из магнетита, барита, чугунного скрапа и др.); эти бето­ны применяют для специальных защитных конструкций; тяжелые -плотностью 2200-2500 кг/м3 на песке, гравии или щебне из тяжелых горных пород; применяют во всех несущих конструкциях; облегчен­ные - плотностью 1800-2200 кг/м³; их применяют преимущественно в несущих конструкциях; легкие - плотностью 500-1800 кг/м³; к ним относятся: а) легкие бетоны на пористых природных и искусственных 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; особо легкие (ячеистые и на пористых заполнителях) - плотностью менее 500 кг/м³, используемые в качестве теплоизоляции.

13.2. Материалы для изготовления тяжёлого бетона.

Для тяжелого бетона применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент и другие вяжущие, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов. Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бе­тона по прочности при сжатии.

В качестве мелкого заполнителя в тяжелом бетоне применяют песок, состоящий из зерен размером 0,16-5 мм и имеющий плотность более 1,8 г/см3. Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов.

В каче­стве крупного заполнителя для бето­на применяют гравий, щебень с раз­мером зерен 5-70 мм. При бетониро­вании массивных конструкций мож­но применять щебень крупностью до 150 мм.

Зерна гравия имеют окатанную форму и гладкую поверхность. Обычно гравий содержит в том или ином количестве песок, а также вредные примеси - глину, пыль, слю­ду, гумусовые вещества (органические примеси).

Щебень получают дроблением изверженных, метаморфических, плотных и водостойких осадочных горных пород (плотных известня­ков, песчаников и др.). Зерна щебня имеют угловатую форму; жела­тельно, чтобы по форме они приближались к кубу. Более шерохова­тая, чем у гравия, поверхность зерен способствует лучшему их сцеп­лению с цементным камнем, поэтому для бетона высокой прочности (М500 и выше) обычно применяют щебень, а не гравий.

Радиационно-гигиеническая оценка мелкого и крупного запол­нителя должна проверяться постоянно на содержание естественных радионуклеидов.

Водопотребность является важной технологической характери­стикой заполнителя. Зерна заполнителя поглощают воду и адсорби­руют ее на своей поверхности, поэтому необходимо регулировать количество воды затворения с учетом "смачивания" заполнителя, чтобы получить нужную удобоукладываемость бетонной смеси.

Вода, применяемая для затворения бетонной смеси и поливки бе­тона, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схва­тыванию и твердению вяжущего вещества. Для затворения бетонной смеси применяют водопроводную питьевую воду, а также природную воду (рек, естественных водоемов), имеющую водородный показа­тель рН не менее 4, содержащую не более 5000 мг/л минеральных солей, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л (в пересчете на S0₃). Не допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.

Бетонной смесью называют рационально составленную и тща­тельно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процес­сов схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону.

По своему строению бетонная смесь представляет единое физиче­ское тело, в котором частицы вяжущего, вода и зерна заполнителя связаны внутренними силами взаимодействия. Основной структуро­образующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто. По мере развития процесса гидратации цемента возрастает дисперсность частиц твердой фазы и увеличивается клеящая и свя­зующая способность цементного теста.

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании мо­нолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. спо­собность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя: подвижность бетонной смеси, являющуюся характе­ристикой структурной прочности смеси; жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси; связность, ха­рактеризуемую водоотделением бетонной смеси после ее отстаива­ния.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осад­кой конуса, отформованного из бетонной смеси, подлежа­щей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычис­ляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бе­тонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем вибри­рования, необходимым для выравнивания и уплотнения предвари­тельно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для опре­деления жесткости.

Связность бетонной смеси обуславливает однородность строения и свойств бетона. Очень важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При уплотнении подвижных бетонных смесей происходит сближение составляющих ее зерен, при этом часть воды отжимается вверх. Уменьшение коли­чества воды затворения при применении пластифицирующих добавок и повышение водоудерживающей способности бетонной смеси путем правильного подбора зернового состава заполнителей являются глав­ными мерами борьбы с расслоением подвижных бетонных смесей.