МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ТЯЖКОГО (ЗВИЧАЙНОГО) БЕТОНУ, Довідник будівельника, Бетони, Довідник будівельника
МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ТЯЖКОГО (ЗВИЧАЙНОГО) БЕТОНУ
Якість бетону великою мірою залежить від використовуваних матеріалів. Правильний вибір матеріалів для бетону, що враховує як вимоги до бетону, так і властивості самих матеріалів, є важливою технологічною операцією при проектуванні складу бетону.
ЦЕМЕНТИ. Вид цементу вибирають відповідно до призначення конструкцій та умов їх експлуатації, необхідним класом бетону (марка), величиною відпускної міцності бетону для збірних конструкцій або проектного віку бетону для монолітних і збірно-монолітних конструкцій.
Витрата цементу в бетоні буде раціональним, якщо дотримується співвідношення між марками цементу та міцністю бетону (наведено у табл. 1).
Таблиця 1. Співвідношення між маркою цементу та його міцністю
Марка бетону
M100
М150
М200
М300
М400
М500
М600
(клас бетону)
Марка цементу
Зі зменшенням цього співвідношення збільшується витрата цементу, розвиваються усадкові деформації, і знижується тріщиностійкість бетону, при збільшенні цього співвідношення за рахунок недостатнього вмісту цементу спостерігається розшарування бетонної суміші, зниження щільності бетону.
ДРІБНИЙ ЗАПОВНИК. Як дрібний заповнювач у важких бетонах застосовують пісок, який може бути природним або штучним.
Природний пісок - це пухка суміш зерен крупністю від 0,14 до 5 мм, отриманих внаслідок природного руйнування (вивітрювання) гірських гірських порід.
Штучний пісок отримують дробленням твердих гірських порід або деяких побічних продуктів промисловості, наприкладметалургійних шлаків. Форма зерен подрібнених пісків гострокутна, поверхня шорстка. Ці піски не містять шкідливих домішок, які часто зустрічаються у природних пісках.
Для визначення зернового складу піску використовують стандартний набір сит з отворами (мм): 10; 5; 1,25; 0,63; 0,315 і 0,14, через які просіюють навішування піску, що дорівнює 1 кг. Спочатку визначають приватні залишки у відсотках кожному ситі (а2,5; a1,25; а0,63 тощо. буд.), та був повні залишки (А2,5; А1,25; А0,63 тощо. буд.) . Повний залишок на будь-якому ситі дорівнює сумі приватних залишків на цьому ситі і всіх вищерозташованих ситах. Наприклад, А0,63 = а0,63 + а0,125 + а2,5. Величини повних залишків є характеристикою зернового складу піску.
На підставі результатів ситового аналізу піску можна розрахувати модуль крупності зерен Мкр за формулою:
Мкр = (A2,5+A1,25+А0,63+А0,315+А0,14)/100.
Залежно від зернового складу розрізняють пісок підвищеної крупності, великий, середній, дрібний та дуже дрібний (табл. 2).
Таблиця 2. Зерновий склад піску
Група піску
Повний залишок на ситі з розміром отворів 0,63 мм, % за масою
Модуль крупності,
Зерновий склад піску виготовлення бетону визначають також за графіком (рис. 1).
Мал. 1. Графік зернового складу піску
Для цього по горизонталі відкладають розміри отворів контрольних сит (мм), по вертикалі — повні залишки на ситах (%). Отримані точки з'єднують ламаною лінією, яку називають "крива зернового складу піску". Якщо крива лежить у межах заштрихованої області стандартного графіка, то пісок придатний до роботи — приготування розчину, бетону, мозаїчної суміші. Якщо ж крива виходить за межі заштрихованоїобласті, то пісок потрібно збагатити, відсіваючи непотрібні фракції, чи промити його. Як і промивання, збагачення піску роблять у кар'єрі.
Для виготовлення важкого бетону рекомендуються великі і середні піски з модулем крупності 2-3,25. Використовувати для бетону дрібні і дуже дрібні піски допускається тільки після техніко-економічного обгрунтування, доцільності їх застосування.
ВЕЛИКИЙ ЗАПОНОВНИК. Як великий заповнювач для виготовлення важкого бетону застосовують гравій або щебінь.Щоб відрізняється від гравію гострокутною формою і шорсткою поверхнею зерен, тому зчеплення його з цементно-піщаним розчином краще, ніж гравію. Вміст щебеню шкідливих органічних речовин незначний.
Зерновий склад великого заповнювача визначають просіюванням середньої проби масою 10 кг через стандартний набір сит з розмірами отворів 70, 40, 20, 10 та 5 мм та подальшим навішуванням залишків на кожному ситі. Потім обчислюють у відсотках приватні і повні залишки і встановлюють найбільшу Dнаіб і найменшу Dнаїм крупність зерен заповнювачам. За найбільшу крупність зерен приймають розмір отвору того верхнього сита, на якому повний залишок перевищує 5%, за найменшу — розмір отвору першого знизу сита, повний залишок на якому становить не менше 95%. Крім того, обчислюють значення 0,5 ) і 1,25 Dнаиб.
Для оцінки складу великого заповнювача за результатами просіювання будують криву (рис. 2). Великий заповнювач визнають придатним для виготовлення бетону, якщо крива його зернового складу розташовується в межах заштрихованої площі.
Мал. 2. Графік зернового складу гравію
Міцність зерен великого заповнювача істотно впливає на міцність приготовленого наньому бетону. У свою чергу марка щебеню по міцності залежить від міцності вихідної гірської породи. Для важких бетонів слід застосовувати щебінь, що отримується з гірських порід, що мають міцність у 1,5-2 рази вище за задану марку бетону.
Остаточно придатність гравію або щебеню для бетону необхідної марки встановлюють за результатами випробування бетону, зробленого на цьому заповнювачі.
Морозостійкість гравію та щебеню визначають поперемінним заморожуванням та відтаванням у насиченому водою стані, а також прискореним методом – заморожуванням у розчині сірчанокислого натрію. За ступенем морозостійкості гравій та щебінь поділяють на марки: F15, 25, 50, 100, 150, 200 та 300.
Заповнювачі зберігають на спеціально відведених відкритих майданчиках або на складах, обладнаних естакадами, підземними галереями, у штабелях окремо за видами та фракціями. У процесі транспортування, розвантаження та зберігання необхідно стежити, щоб не відбувалося змішування заповнювачів різних видів, і навіть забруднення їх сторонніми домішками. У зимовий час слід передбачати заходи щодо розпушування замерзлих заповнювачів, а також щодо їх відтавання та підігріву.
ВОДА. При проведенні бетонних робіт воду використовують для приготування бетонних сумішей та розчину, поливання бетону в процесі твердіння, промивання заповнювачів.
У всіх випадках допускається застосування не будь-яка вода, а вода відповідає технічним умовам. Якість води оцінюють за вмістом шкідливих домішок, які можуть перешкоджати нормальному схоплюванню та твердінню в'язкої речовини або викликають появу в структурі бетону новоутворень, що знижують міцність та довговічність бетону.
Таким чином, для замішування бетонної суміші та поливання твердіючого бетону можна без попередньоїперевірки застосовувати питну воду, а також річкову, озерну або воду зі штучних водойм, не забруднену стічними викидами, солями та оліями.
Добавки до бетонів. З розвитком технології виробництва бетону все більшого поширення набувають різного роду добавки, які покращують властивості бетонної суміші та підвищують якість бетонів.
Пластифікуючими називають добавки, що збільшують рухливість (або зменшують жорсткість) бетонних сумішей без зниження міцності бетону.
До гідрофобно-пластифікуючих добавок відносять милонафт (натрієву сіль нафтенових кислот), асидолмилонафт, гідрофобізуючі кремнійорганічні рідини ГКЖ-10 і ГКЖ-11. Ці добавки рекомендується застосовувати в тонких бетонах і розчинах, що відрізняються малою витратою цементу. Після укладання та затвердіння бетону такі добавки, беручи в облогу пори, надають бетону водовідштовхувальні властивості (гідрофобізують бетон). В результаті сильно зменшується водопоглинання бетону, одночасно зростає морозостійкість та опір бетону корозії. Застосування таких добавок – ефективний спосіб підвищення довговічності бетонних та залізобетонних конструкцій.
Добавки, що регулюють схоплювання бетонних сумішей і твердіння бетонів: прискорюють або сповільнюють схоплювання, прискорюють твердіння, протиморозні.
На практиці частіше використовують наступні прискорювачі твердіння бетону: хлорид кальцію (ХК), сульфат натрію (СН), нітрати кальцію (НК) та натрію (НН), а також багатокомпонентні добавки: нітрит-нітрат кальцію (ННК), нітрит-нітрат-хлорид кальцію (ННГК).
З уповільнювачів схоплювання найкраще застосовувати добавки, що зменшують водночас водоспоживання і витрата цементу, а також пластифікуючі бетонні суміші і розчин. Щодо цього хороші результати даютьорганічні речовини (ЛСТ) та кремнійорганічні рідини ГКЖ-10 та ГКЖ-11. Крім того, використовують добавку двоводного гіпсу, слабкий розчин сірчаної кислоти. Концентрація добавок коливається від 0,2 до 2% та встановлюється у лабораторії.
Протиморозні добавки вводять для того, щоб забезпечити твердіння бетону взимку. При негативній температурі вода замерзає і гідратація цементу припиняється. Крига, що утворилася, розпушує ще слабку структуру цементного каменю, що викликає велику втрату міцності бетону.
Щоб забезпечити твердіння бетону на морозі, вводять у бетонну суміш речовини, що знижують температуру замерзання води. Вода залишається в рідкому стані навіть за температури -15. -20°С, і процес гідратації цементу продовжується. Як протиморозні добавки застосовують такі солі: хлорид натрію в поєднанні з хлоридом кальцію, нітрит натрію, комплексне з'єднання нітрату кальцію з сечовиною.
Добавки, що скорочують витрату цементу, — це мінеральні порошки, побічні продукти промисловості: пилоподібна зола теплоелектростанцій, доменні та паливні шлаки у тонкомолотому вигляді.