Легкие и ячеистые бетоны

Лекция № 9

Тема. Бетоны

 

План лекции

9.1 Общие сведения

9.2 Виды бетонов

9.3 Тяжелые бетоны

9.4 Свойства бетонов

9.5 Легкие и ячеистые бетоны

9.6 Свойства легких и ячеистых бетонов

9.7 Применение бетонов

Литература:

1.  Рыбьев И.А. Строительное материаловедение: Учебное пособие для стоит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2007. – 701 с.; ил.  

2. Попов К.Н. Оценка качества строительных материалов [Текст]: учеб. пособие / К.Н. Попов, М.Б. Каддо, О.В. Кульков. - М.: Высшая школа, 2004. - 240с

3. В. С. Руднов, Е. В. Владимирова, И. К. Доманская,  Е. С. Герасимова Строительные материалы и изделия. – Екатеринбург, издательство Уральского университета, 2018

Общие сведения

Бетоном называют искусственный камень, получаемый с правильно подобранной смеси в результате формирования и твердения.

Бетон состоит из:

- Минеральных вяжущих веществ

- Воды

- Заполнителей (мелкий заполнитель - песок, крупный заполнитель - щебень, гравий)

- Добавки - природные или искусственные, используемые с целю улучшения технологических свойств бетонной смеси или физико-механических власти ностей бетонов и повышения их эффективности.

Зерна песка и щебня составляют каменный состав бетона. Цементное (известковое) тесто обволакивает зерна песка и щебня и заполняя промежутки между ними.

Заполнители (песок, щебень, гравий) занимают 80-85%, объема бетона и образует ют жесткий скелет, препятствующий усадке. Применяя заполнители с различными свойствами, можно получить бетоны с различными физико-механическими показателями, например, тяжелые, легкие, кислотостойкие, жаропрочные и т. Д.

Широкое применение бетонов обусловлено следующими положительными факторами:

1. Относительно небольшой стоимостью материала за счет заполнителей;

2. Возможностью приготовить бетон с нужными заданными свойствами;

3. Возможностью формовки различных изделий;

4. Полная механизация бетонных работ.

 

Виды бетонов

По назначению:

- Общестроительный - обычный

- Гидротехнический (шлюзы, канаты)

- Дорожный

- Для транспортного строительства (мосты, эстакады)

- Для санитарно-технических сооружений

- Жаростойкие бетоны

По средней плотности:

1. Особо тяжелый ρо> 2500 кг / м³

2. Тяжелый ρо = 2200-2500 кг / м³

3. Облегченный ρо = 1800-2200 кг / м³

4. Легкий ρо = 500-1800 кг / м³

5. Особенно легкий ρо <500 кг / м³

По виду вяжущего: цементные, силикатные, гипсовые, на жидком стекле, полимерные.

По виду заполнителя: бетоны на плотных заполнителях, на пористых заполнителях, на специальных заполнителях.

По крупности зерен заполнителя: мелкозернистые, крупнозернистые, песчаные.

По структуре: плотные, крупнопористая, поризованные, ячеистые

Классы тяжелых бетонов по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75; В80.

По средней прочности при сжатии имеют марки:

Тяжелые: М50, 75, 100, 150.......... 500, 600, 700, 800, 900, 1000

Легкие: М25, 35, 50, 75, 100, 150, 200......... 400

 

Тяжелые бетоны

Материалы для приготовления тяжелых бетонов:

Различные виды цементов. Они должны удовлетворять требованиям стандартов.

Вода - не должна содержать вредных примесей, которые отрицают нормальном схватывания и твердения.

Мелкий заполнитель - песок. Крупность зерен 0,14-5 мм. Используют пески природные, искусственные, отсевы дробления природного камня.

Крупный заполнитель. В качестве крупных заполнителей для тяжелых бетонов используют щебень из природного камня; щебень с попутно добывающих пород и отходов горно-обогатительных предприятий; гравий.

 Основные добавки для бетонов. Для регулирования и улучшения свойств бетонной смеси и бетона, снижения расхода цемента и энергетических затрат применяются химические добавки, которые удовлетворяют требованиям стандартов. Выбор добавок проводится завись лишь от технологии производства, проектных характеристик бетона. Рекомендуемые добавки для бетона: противоморозные (поташ, нитрит натрия); пластифицирующие (С-3, СДБ).

 

Свойства бетонов

Свойства бетонной смеси в значительной степени влияют на качество и свойства бетона.

Бетонная смесь, которая заключается в опалубку или форму должна обладать необходимой удобоукладываемостью и связностью, то есть бетонная смесь должна иметь консистенцию, соответствующие условиям ее заключения.

Консистенцию бетонной смеси оценивают показателями подвижности или жесткости бетонной смеси.

Подвижностью называют способность бетонной смеси растекаться по горизонтальной поверхности под действием собственного веса.

Для определения подвижности используют стандартный конус. Степень подвижности бетонной смеси - П, оценивают величиной осадки конуса (в см), сформированного из данной смеси.

В зависимости от осадки конуса различают смеси:

Жесткие ОК = 1 см и меньше; малоподвижные ОК 4 см и меньше; подвижные ОК 5-9 см; весьма подвижные ОК 10-15 см; литые ОК 16 см.

Жесткие смеси практически не дают осадки конуса. Однако при воздействии вибрации обладают формовочными свойствами в зависимости от использованных материалов.

К основным свойствам тяжелого бетона относят: прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, усадка и расширение, огнестойкость, коррозионная стойкость бетонов.

Плотность тяжелых бетонов находится в пределах: ρ_о = 1800... 2500 кг / м³.

Прочность бетона - одно из главных его строительных свойств. Она определяет способность бетона противостоять внешним механическим воздействиям.

Прочность бетона R_б к сроку при твердении в нормальных условиях (t = 15-20^оС и относительной влажности окружающего воздуха W = 90-100^оС) зависит, главным образом от следующих факторов:

- Прочности цемента (марки цемента) - Rц

- Водоцементного отношения

- Качества заполнителей

- Степени уплотнения бетонной смеси

Готовят стандартные образцы - кубы размером 150 * 150 * 150 с рабочей смеси, выдерживают 28 суток в стандартных условиях и испытывают на сжатие.

Rсж = К *  (МПа)

Fp – разрушающая нагрузка

А – площадь поперечного сечения образца

К – переходный коэффициент, учитывающий размеры кубов

      К=1 (при кубах 150*150*150)

      К=0,95 (при кубах 100*100*100)

      К=1,05 (при кубах 200*200*200)

      К=0,85 (при кубах 70*70*70)

Для тяжелых бетонов применяют марки: М50, М75, М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М550, М600, М700, М800, М900, М1000

Морозостойкость тяжелых бетонов является важнейшей характеристикой качества бетона.

Для бетонов, подвергающихся в процессе эксплуатации по переменному замерзанию и оттаиванию, назначают следующие марки бетона по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800, F1000

Водонепроницаемость бетона - зависит от плотности и структуры бетона. Бетон мелко пористой структуры и однородного состава, тщательно уплотненный и достаточно затвердевший, практически водонепроницаемый в слоях значительной толщины.

Установлены следующие марки по водонепроницаемости: W2, W4, W6, W8, W10, W12, W16, W18, W20.

Усадка и расширения бетона. При твердении бетона на воздухе или при недостаточной влажности среды, бетон может дать усадку. При твердении в воде или во влажной среде оно резко сокращается, а в ряде случаев происходит незначительное расширение бетона.

Для уменьшения усадки бетона особенно массивных конструкциях следует:

1. Использовать белитовый портландцемент - обладает замедленной гидратацией;

2. Использовать низко марочные цементы

3. Уменьшать количество воды для затворения, используя пластификаторы;

4. Применять крупные заполнители из плотных горных пород рационального зернового склада;

5. Соблюдать влажностного режима твердения бетона.

Отношение бетона к действию высоких температур. Бетон огнестойкий материал. Его применяют для дымовых труб промышленных печей, фундаментов. Огнестойкость бетона зависит от вида цемента, природы наполнителей. В качестве связующих для жаростойких бетонов применяют: портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, жидкое стекло.

Коррозия бетонов на основе неорганических вяжущих веществ. Бетоны под влиянием физико-химических воздействий некоторых жидкостей и газов может разрушаться. Коррозия бетона вызывается исключительно разрушением цементного камня, т.к. заполнители можно подобрать достаточно устойчивы. Средами, которые разрушают бетон являются:

- Минерализованная вода в морских сооружениях (моли, причалы, портовые конструкции);

- Минеральные кислоты при эксплуатации резервуаров башен;

- Щелочные среды, пресная вода;

- В индустриальных районах на бетон оказывают коррозионное воздействие газы (сернистые, хлористый водород, сероводород и т. Д.).

Защищают бетоны от коррозии следующим образом:

- Придают бетону повышенную плотность

- Применяют специальные бетоны: кислотостойкие бетоны, состоящие из жидкого стекла с добавкой кремнефтористого натрия, молотого кварцевого песка, кислотостойкого заполнителя из андезита, диабаза, базальта, кварцита

- Выбирают цементы с низким содержанием целю и алита (сульфатостойкий ПЦ, шлакопортландцемент, пуццолановый ПЦ)

- Устраивают вокруг бетонной поверхности водонепроницаемую оболочку из гидроизоляционных материалов

- Покрывают поверхность кислотоупорными плитками на кислотоустойчив растворе

- Гидроизоляция бетона

 

Легкие и ячеистые бетоны

Легким бетоном называют искусственный каменный материал с правильно подобранной смеси на пористых заполнителях после формирования и твердения имеет ρ_о <2000кг / м³.

Для приготовления легких бетонов на пористых заполнителях используют следующие материалы:

Вяжущие вещества - цементы, шлакопортландцементы, пуццолановый ПЦ и другие цементы.

Вода должна быть чистой и удовлетворять требованиям стандартов.

Пористые заполнители: природные - туф, ракушечники, пемзы, пористые известняки. Искусственные заполнители - керамзит, аглопорит, термозит, граншлак.

Тонкомолотые добавки - наполнители, уменьшают расход цемента.

Газообразные добавки для поризации цементного теста - алюминиевая пудра. В зависимости от вида заполнителя легкие бетоны бывают: керамзитобетоны, шлакобетоны, термозитобетоны, перлитобетон, аглопоритобетоны.

Ячеистый бетон - это разновидность легкого бетона.

Ячеистый бетон это искусственный каменный материал с правильно подобранной предварительно вспученной смеси после формирования и твердения. Бетон содержит множество мелких пор Ø 1-2 мм, затопленных воздухом или газом.

Состав ячеистого бетона: вяжущие вещества (цемент, шлакопортландцемент), молотая негашеная известь; комбинированные вяжущие (известково-шлаковое, гипсово-шлаковое, цементно-известковые вяжущее), кремнеземистого компонента (это тонкомолотые порошки, содержащие активный кремнезем).

Кремнеземный компонент уменьшает расход вяжущего вещества, усадку бетона, повышает химическую активность извести, образуя водостойкие прочные соединения - гидросиликаты кальция.

Вспучивание теста осуществляется с помощью:

Газообразующих веществ, например, алюминиевая пудра;

Пенообразователей, изготовленных на основе: мылонафта, клея костного.

В качестве регулятора структурообразования, ускорителей твердения, пластификаторов используют добавки: гипсовый камень, кальцинированную соду, жидкое стекло.

Ячеистые бетоны классифицируют в зависимости от вяжущих веществ и способа образования пор на: пенобетоны, газобетоны, пеносиликаты, газосиликаты и т.д.

По назначению на: конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные.