Тема 11. Бетоны и строительные растворы на минеральных вяжущих.Учебные вопросы:1. Классификация бетонов.2. Заполнители для бетонов и растворов.3. Свойства тяжелых бетонов.4. Бетоны специального назначения.5. Легкие бетоны.6. Строительные растворы и сухие смеси.1. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕТОНОВ Бетон на минеральных 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. Правильно подобранный состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, плотность, долговечность и др.).Совершенствование и созда­ние новых поколений бетонов ученые и практики связывают с:- получением новых видов цемента, увеличением выпуска и появлени­ем эффективных химических минеральных и комплексных модификаторов, повышением прочности цементов до 800 МПа и более;- внедрением современного технологического оборудования и техно­логии, увеличением объема высокопрочных монолитных и полимерных бе­тонов, созданием компьютерных программ по проектированию, приготов­лению и контролю за качеством бетонов;- реорганизацией в структуре выпуска легких бетонов и заполнителей для них, расширением гаммы облегченных бетонов с использованием сме­шанных и бесклинкерных цементов.В зависимости от основного назначения современные бетоны подразделяются на конструкционные и специальные.Конструкционные бетоны применяются для несущих и ограждающих строительных конструкций зданий и сооружений, к которым предъявляются требования, характеризующие их механические, физические и некоторые другие свойства, включая стойкость против климатических и других воздействий внешней среды.Специальные бетоны — это бетоны, к которым предъявляются специфические требования и которые применяются в определенных областях строительства или определенных условиях эксплуатации (жаростойкие, химически стойкие, декоративные, высокопрочные, гидротехнические, аэродромные и дорожные и др.):

• 
  жаростойкие предназначены для восприятия воздействий высокой температуры (выше 200°С);
  
• 
  химически стойкие предназначены для восприятия химических воздействий агрессивных сред;
  
• 
  декоративные предназначены для отделки конструкций зданий и сооружений;
  
• 
  высокопрочные бетоны применяются для конструкций, обеспечивающих класс прочности на сжатие В50 и выше;
  
• 
  гидротехнические применяются с целью обеспечения долговечности сооружений и конструкций, постоянно или периодически омываемых водой;
  
• 
  аэродромные (дорожные) используются для жестких покрытий или оснований дорог и аэродромов.
  

---

По виду вяжущего бетоны могут быть на основе следующих вяжущих: цементных, известковых, шлаковых, гипсовых и специальных.Цементные бетоны, (на основе клинкерных цементов) применяются во всех случаях, когда не предъявляются особые специальные требования.Бетоны на известковых вяжущих получают на основе извести в сочетании с гидравлическими активными и крем­неземистыми компонентами (шлаки, золы, кварцевый песок и активные минеральные добавки). Бетон на известковых вяжущих автоклавного твердения называют «силикатный». Данный бетон применяется только для сборных бетонных и железобетонных элементов заводского изготовления.Бетоны на шлаковых вяжущих изготавливают на основе шлаков и зол с активизаторами твердения (измельченными растворами, известью, цементом и гипсом). Применяется только для бетонных изделий и конструкций.Бетоны на гипсовых вяжущих — это бетоны на основе полуводного гипса или ангидрита (включая гипсоцементно-пуццолановые и т. п. вяжущие).Бетоны на специальных вяжущих получают на основе органических и неорганических химических связующих, придающих им специальные свойства. Применяются в случаях, когда к физическим свойствам бетонов предъявляются по­вышенные требования.По виду заполнителей бетоны могут быть на следующих заполнителях:

• 
  плотных (тяжелые бетоны);
  
• 
  пористых (легкие бетоны);
  
• 
  специальных (жаростойкие, радиационно-защитные и т. п. бетоны).
  

По структуре бетоны могут быть плотной, порисованной, ячеистой и крупнопористой структуры.Бетоны плотные — это бетоны, у которых все простран­ство между зернами крупного и мелкого или только мелкого заполнителя (мелкозернистый бетон) заполнено затвердевшим вяжущим и порами вовлеченного воздуха, в том числе образующегося за счет применения добавок, регулирующих пористость бетонной смеси и бетона. Область применения этих бетонов — несущие и ограждающие конструкции, а также конструкции, к которым предъявляются повышенные требования по водопроницаемости, морозостойкости и другим свойствам.Бетоны поризованные представляют собой бетоны, у которых все пространство между зернами крупного заполнителя заполнено затвердевшим вяжущим, порисованными пенообразующими или газообразующими добавками. Эти бетоны применяются преимущественно в ограждающих конструкциях.Бетоны ячеистые — это бетоны, состоящие из затвердевшей смеси вяжущего и кремнеземистого компонента и ис­кусственных

---

равномерно распределенных пор в виде ячеек, образованных газо- или пенообразователями. Ячеистые бе­тоны применяются преимущественно в ограждающих кон­струкциях и для теплоизоляции.

Бетоны крупнопористые — это бетоны, у которых пространство между зернами крупного заполнителя не пол­ностью заполнено мелким заполнителем и затвердевшим вяжущим. Применяются они в ограждающих и теплоизоляционных конструкциях.


2. ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ БЕТОНОВ И РАСТВОРОВ

2.1. ПЕСОК

Песок может быть природным и искусственным.

Природный песок - рыхлая смесь зерен крупностью 0,16 … 5 мм - состоит главным образом из зерен кварца SiO₂, возможна примесь полевых шпатов, слюды, известняка. Реже встречаются пески иного состава, например полевошпатные, известняковые. Природные пески добывают в карьерах и подвергаются только рассеву и промывке. Насыпная плотность природного песка 1300 … 1500 кг/м³.

По происхождению природные пески разделяют на горные (овражные), речные и морские.

Горные (овражные) пески образуются в результате выветривания горных пород и последующего переноса продуктов выветривания ветром и ледниками. Угловатая и шероховатая поверхность зерен способствует хорошему сцеплению их с вяжущим. Недостаток таких песков - загрязненность глиной и примесь в них гравия.

Речные и морские пески более чистые, но их зерна, как правило, округлой формы в результате длительного воздействия движущей воды.

Искусственные пески, используемые значительно реже, бывают тяжелые и легкие.

Тяжелые пески, получаемые дроблением плотных горных пород (базальта, диабаза, мрамора), применяют для специальных целей (отделочные растворы, кислотостойкие бетоны и растворы).

Легкие пески получают дроблением пористых горных пород (пемза, туф) или изготовляют специально. Например, перлитовый песок получают термическим вспучиванием вулканических стекол, керамзитовый - обжигом глиняного сырья. Эти пески применяют для теплоизоляционных и акустических растворов и бетонов.

Оценка качества песка. Поступающий на строительство песок должен отвечать требованиям ГОСТа по зерновому (гранулометрическому) составу, наличию примесей и загрязнений.

Зерновой состав песка определяют на стандартном наборе сит с размерами ячеек: 5, 2,5, 1,25, 0,63, 0,315 и 0,16. Навеску сухого песка просеивают через набор сит и определяют сначала частные (%) а затем полные остатки на каждом сите. Полный остаток на любом сите равен сумме частных остатков на этом сите и всех ситах большего размера. Размеры полных остатков характеризуют зерновой состав песка.

---

На основании результатов ситового анализа рассчитывают безразмерный показатель - модуль крупности песка (М_кр):М_кр = (А_2,5 + А_1,25 + А_0,63 + А_0,315 + А_0,16) / 100,где: А_2,5, А_1,25, А_0,63, А_0,315, А_0,16 - полные остатки на ситах с размерами ячеек соответственно 2,5, 1,25, 0,63, 0,315 и 0,16 мм.В зависимости от М_кр и А_0,63 пески подразделяют на группы по крупности: повышенной крупности, крупный, средний, мелкий и очень мелкий. Это важно знать потому, что чем мельче песок, тем больше необходимо воды для его смачивания (водопотребность песка) и вяжущего для обмазывания поверхности его частиц.Зерновой состав песка для бетонов нормируется ГОСТ по остаткам на всех ситах. Зерновой состав песка удобно представить графически, если по горизонтали отложить размеры отверстий сит, а по вертикали - полные остатки на ситах. На рис. 1 в виде заштрихованной области указаны допустимые пределы колебаний зернового состава песков для бетона.Рис. 1. График зернового состава песка: I – допускаемая нижняя граница крупности песка (М_к = 1,5);2 – рекомендуемая нижняя граница крупности песка (М_к = 2,0) для бетонов класса В 15 и выше; 3 - рекомендуемая нижняя граница крупности песка (М_к = 2,5) для бетонов класса В 25 и выше; 4 - допускаемая верхняя граница крупности песка (М_к = 3,25) для растворов и бетонов (заштрихованная область – пески, допустимые для использования в растворах и бетонах).Количество мелких зерен в песке, проходящем через сито 0,16 мм, не должно превышать для песка, используемого в строительных растворах, - 20%, а в бетонах - 10%. Чем больше в песке мелких частиц, тем больше его удельная поверхность. Для соединения зерен песка в растворе или бетоне необходимо, чтобы цементное тесто покрывало всю поверхность каждой песчинки. Таким образом, расход цемента будет возрастать с увеличением удельной поверхности песка, т.е. С увеличением количества мелких фракций в песке. Именно поэтому не рекомендуется использовать песок для бетонов с М_кр ниже 2, для растворов - ниже 1,2.Присутствие в песке пылеватых, илистых и глинистых примесей снижает прочность и морозостойкость бетонов и растворов. Количество таких примесей определяют отмучиванием (многократной промывкой водой). В природном песке пылеватых и глинистых примесей должно быть не более 3 % по массе, причем содержание собственно глины не должно превышать 0,5 %.

---

Присутствие в песке органических примесей замедляет схватывание и твердение цемента и тем самым снижает прочность бетона и раствора. Для оценки количества органических примесей пробу песка обрабатывают раствором едкого натра NaOH и сравнивают цвет раствора с эталоном. Если цвет раствора темнее эталона, песок нельзя использовать в качестве заполнителя.В природном песке могут содержаться и неорганические примеси, которые вызывают химическую коррозию цементного камня. К этой группе примесей относятся сернокислые и сернистые соединения (например, пирит FeS₂). Слюда также относится к числу вредных примесей, так как ее листочки легко расслаиваются по плоскостям спайности.Аморфные модификации кремнезема (опал, халцедон и др.) иногда содержатся в заполнителе. Кремнезем вступает в химическую реакцию со щелочами, имеющимися в цементе (Na₂O, K₂O), при этом образуются вещества, вызывающие расширение и растрескивание бетона.Влажность и насыпная плотность песка. Песок изменяет свой объем и соответственно насыпную плотность при изменении влажности в пределах от 0 до 20 %. При влажности 3 … 10 % плотность песка резко снижается по сравнению с плотностью сухого песка, потому что каждая песчинка покрывается тонким слоем воды, и общий объем песка возрастает. При дальнейшем увеличении влажности вода входит в межзерновые пустоты песка, вытесняя воздух, и насыпная плотность песка снова увеличивается. Изменения насыпной плотности песка при изменении влажности необходимо учитывать при дозировке песка по объему.2.2. КРУПНЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИВ качестве крупного заполнителя для бетона используют гравий и щебень. В зависимости от насыпной плотности и структуры зерен крупного заполнителя различают плотные (тяжелые) заполнители (насыпная плотность более 1200 кг/м³), используемые для тяжелого бетона, и пористые (насыпная плотность равна или менее 1200 кг/м³), используемые для легкого бетона. Насыпная плотность крупного заполнителя - один из важных качественных показателей. Она зависит от плотности зерен заполнителя и от его межзерновой пустотности. Насыпная плотность P_нас определяется путем взвешивания пробы заполнителя в сосуде с известной вместимостью по формуле:p_нас = (m - m_c) / V_c,где m - масса пробы заполнителя с сосудом, кг,m_c - масса сосуда, кг. V_с - вместимость сосуда, м³.Межзерновая пустотность

---

Смотрите также файлы

• Лабораторная работа 1 Знакомство с измерительными приборами. Методика обработки результатов измерений.docx

• Билалова К. Р.docx

• Доклад Карл Фейерабенд.docx

• Министерство науки и высшего образования российской федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования.docx

• Студентки 2 курса 2 группы очной формы обучения Мамедовой Альбины Владимировны.docx