Специфика службы гидротехнического бетона обуславливает ряд необычных требований к материалам для его изготовления:

а) содержание R₂О в цементе ограничивается 0,6 %,

б) содержание аморфных разновидностей кремнезема в крупном заполнителе ограничивается 2,0 %, так как аморфный кремнезем с СаО цемента в присутствии щелочей образует сильно набухающий гель, вызывающий разрушение заполнителя,

в) прочность крупного заполнителя должна быть не меньше 800 кг/см² - в морозостойких бетонах и не менее 2R_б - в остальных.

Высокопрочный бетон. Высо­копрочный бетон особо плотной структуры, так называемый дисперсный бетон, характеризуется очень высоки­ми прочностными показателями. Общая пористость бетона RРС в 4...6 раз ниже обычного, микропористость меньше в 10...15 раз, проницаемость ниже в 50 раз, водопоглощение - в 7 раз, проникание хлоридов в 25 раз. Бетон дисперсный приготавливается из портландцемента, микрокремнезёма, крупного кварцевого заполнителя, песка, а также используются суперпластификатор и стальные волокна. Расходы материалов при приготовлении дисперсного бетона приве­дены в табл. 3.2.

Таблица 3.2. Состав дисперсного бетона

№ п/п	Компоненты бетонной смеси	Расход, кг/м3
1	Цемент	705
2	Микрокремнезём	230
3	Крупный кварцевый заполнитель	210
4	Песок	1010
5	Суперпластификатор	17
6	Стальное волокно	190
7	Вода	195

Структура дисперсного бетона отличается повышенной однородностью и плот­ностью, что обуславливает снижение его пористости и повышение прочно­сти. Плотность структуры бетона RРС может быть повышена более чем на 5% путем приложения к твердеющей бетонной смеси нагрузки, что способ­ствует удалению из бетона воздуха, вовлеченного в него при перемешива­нии, а также удалению избытка воды затворения и снижению В/Ц.

---

Прочность бетона на сжа­тие достигает 200 МПа, прочность на растяжение - 7 МПа, прочность на изгиб - 40 МПа, модуль упругости - 50 МПа.

Исключение из дисперсного бетона дополнительной стальной арматуры дает возможность изготавливать из него элементы практически любой формы. Он может быть также использован для изготовления тонкостенных напорных и канализационных труб, сооружения стен тоннелей, а также в других случаях, когда необходим бетон высокой прочности и гибкости.

Высокопрочный бетон особо плотной структуры можно рассматривать как материал, свойства которого являются промежуточными между свой­ствами традиционного бетона и стали. Он дороже, чем обычный бетон, но существенно дешевле стали.
Особо тяжелые бетоны используют для устройства конструкций, защищающих людей от рентгеновского и γ-излучения.

Для этого в состав бетона вводят заполнители, содержащие железо, барий и другие тяже­лые элементы, хорошо поглощающие жесткое ионизирующее излуче­ние. В качестве заполнителей используют: железные руды (магнетит,
лимонит), барит, металлическую дробь, металлолом и т. п.

Барит — сернокислый барий (BaS04) — весьма распространенный в природе минерал белого цвета. Его плотность — около 4500 кг/м3, предел прочности при сжатии — около 50 МПа. Плотность бетона на баритовом заполнителе достигает 3800 кг/м3.

Магнетит, или магнитный железняк,— слабоокисленная железная руда (Fe304) с плотностью около 4500... 5000 кг/м3 и пределом прочности при сжатии до 200 МПа. Плотность бетона на песке и щебне из магнетита составляет около 4000 кг/м3.

Гематитовые руды содержат красный железняк (Fe203). Плотность гематита — до 4300 кг/м3, а бетона на его основе — до 3500 кг/м3.

Лимонит, или бурый железняк, содержит гидроксид железа 2Fe203-3H20), т. е. может быть средством защиты как от у-лучей, так и от нейтронов.

Плотность лимонита — около 3500 кг/м3, лимонитового бетона — 2600... 2800 кг/м3, т. е. лимонитовый бетон лишь немного тяжелее обычного, однако связанной воды в нем может быть вдвое больше.

Для   получения    особо   тяжелых   бетонов  плотностью   5000...6000 кг/м3 применяют чугун  (плотность около 7500 кг/м3)  в виде дроби, крошки и скрапа (крупного лома), а также сталь (плотность около 7800 кг/м3) в виде обрезков, отходов от штамповки, дробленой стружки.


Гидратные бетоны предназначены для защиты от

---

нейтронного излучения. Как известно из физики, потоки нейтронов лучше всего поглощают атомы легких элементов (водорода, лития, бора). Для этих целей чаще всего используют бетоны, содержащие большое количество химически связанной воды. Этого можно добить­ся, используя вяжущие, образующие при твердении эттрингит — ЗСаО • А1₂О₃ • 3CaSO₄ • 32Н₂О, а также применяя заполнители, содержащие кристаллизационную воду, например, серпентин (змеевик) 3MgO •2SiO₂ •2Н₂О.

Жаростойкие бетоны характеризуются способностью сохранять в определенных пределах физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур.

Для изготовления жаростойких бетонов в качестве вяжущих ис­пользуют глиноземистый цемент, шлакопортландцемент и кислотоупорный цемент, затворяемый на жидком стекле. Заполнителями и тонкомолотыми наполнителями служат ме­таллургические шлаки, бой керамических и огнеупорных изделий, базальт, андезит и т. п.

Дополнительные требования к заполнителям для жаростойких бетонов состоят в следующем. Заполнители не должны разрушаться или размягчаться при длительном воздействии высоких температур, а также не должны вызывать появление больших внутренних напряжений в бетоне при нагревании.

При температуре эксплуатации до 600... 800СС в качестве заполнителей могут применяться бескварцевые горные породы (диорит, андезит, базальт, диабаз), доменные шлаки, кирпичный бой, природные пористые заполнители вулканического происхождения, искусственные пористые заполнители (аглопорит, керамзит, вспученные перлит и вермикулит, шлаковая пемза и т. п.).

Для эксплуатации при температуре до 1200... 1700°С жаростойкие бетоны готовят с использованием в качестве заполнителей дробленого боя огнеупорных материалов (шамотный кирпич, обожженный каолин, магнезит, хромит, корунд и др.).

Кроме того, используют специальные искусственные заполнители для жаростойких бетонов. Так, обжигом смеси огнеупорной глины и магнезита получают кордиерит — алюмосиликат магния, отличающийся огнеупорностью и очень малыми температурными деформациями в широком диапазоне температур.

Помимо крупного и мелкого заполнителей для жаростойких бетонов необходимы тонкомолотые добавки (наполнители). Последние готовят помолом кирпичного или иного керамического боя, боя шамотных и других огнеупоров (в частности, бывших в употреблении, но очищенных от загрязнений), а также андезита и других горных пород.

---

Жаростойкие бетоны приготовляют по обычной технологии, а затем в процессе работы при высоких температурах превращают в монолит­ный керамический материал: Из таких бетонов выполняют футеровку промышленных печей, фундаменты доменных и мартеновских печей и т. п. Применение жаростойких бетонов взамен штучных материалов снижает стоимость и ускоряет строительство.
Кислотоупорные (кислотостойкие) бетоны. Стойкость бетонов против действия кислот определяется концентрацией кислоты и степенью ее диссоциации, химической активностью минералов, составляющих бетон, и характером образующихся продуктов реакции. Кислотоупорные бетоны получают на кислотоупорном цементе и кислотостойких заполнителях, на основе жидкого стекла или полимеров, в качестве заполнителей применяют природный кварцевый песок, дробленый песок и щебень из кислотостойких материалов и горных пород.

Кислотостойкость песка и щебня определяют по ГОСТ 473.1 кипячением измельченных проб в серной кислоте. Из горных пород наиболее кислотостойки кварц, кварциты, кремнистые песчаники, граниты (за исключением лишь некоторых разновидностей), андезиты, и др. Весьма кислотостойки некоторые керамические материалы, в частности аглопорит из кислых (с большим содержанием Si02) глинистых пород.

Тонкомолотые наполнители для кислотостойких бетонов получают из кварцевого песка, андезита, аглопорита и т. д.

Применяют кис­лотоупорные бетоны на химических предприятиях для облицовки несущих конструкций, устройства бетонных полов и т. п.

       

Щелочестойкие бетоны. Сильные щелочи КОН и NаОН растворяют аморфный и тонкоизмельченный кристаллический кремнезем, они могут растворить и тонкомолотые алюмосиликаты. Поэтому наибольшей щелочестойкостью обладают карбонатные породы - в качестве крупного и мелкого заполнителей. Щелочестойкие заполнители получают дроблением на песок и щебень карбонатных пород (известняка и мрамора), некоторых видов шлаков основного состава (отходов фосфорного производства и металлургии), горной породы серпентинита (отхода асбестового производства) и т. д.

Использование кремнеземистых заполнителей и алюминатных цементов не допускается.

В качестве вяжущего используют белитовый портландцемент

Полимерцементные бетоны - цементные бетоны, в которые на стадии приготовления смеси вводится полимерная добавка. Добавки представляют собой водные дисперсии (эмульсии, латексы) или редиспергируемые сухие порошки (как сухое молоко) тех же полимеров. Содержание полимера в полимерцементных бетонах — 5... 15 % от мас­сы цемента. Чаще других используют дисперсии полиакрилатов, поливинилацетата и его сополимеров и латексы синтетических каучуков. Полимерные добавки, образуя в бетоне самостоятельные структуры, придают бетонам высокие адгезионные свойства, значительно повы­шают их износостойкость, ударную прочность и прочность при изгибе. Большее распространение, чем бетоны, находят полимерцементные растворы.

---

Бетонополимеры - бетоны, поры которых заполнены полимерами. Для достижения этого эффекта затвердевшие и высушенные бетонные элементы пропитывают жидкими мономерами или полигомерами, в которые затем полимеризуются в порах бетона, переходя в твердое состояние.

После такой обработки бетон приобретает высокую прочность до 100...200 МПа, полную водонепроницаемость и очень высокую морозостойкость (F500 и выше).

В настоящее время этот метод применяют для восстановления гидроизоляционных свойств у бетонных и других каменных (например, кирпичных) конструкций. Для этого пропускающие воду бетонные конструкции пропитывают мономером, отверждающимся в порах и трещинах материала. Разработаны пропитывающие составы, проникающие во влажный бетон и вытесняющие из него воду.

Полимербетоны - бетоны, в которых вместо минерального вяжущего используется полимерное. Вяжущим, как правило, служат жидко-вязкие олигомеры (например, эпоксидные и пoлиэфиpныe смолы). Смола играет роль и вяжущего, и воды, обеспечивая удобоукладываемость бетонной смеси. Твердение полимербетонов происходит в ре­зультате сшивки олигомера до состояния пространственного полимера. Полимерные вяжущие придают бетону специфические свойства:

• 
  высокую и универсальную химическую стойкость (самое важное свойство полимербетонов);
  
• 
  высокую прочность (50... 100 МПа) при нормальных температурах;
  
• 
  водостойкость и водонепроницаемость;
  
• 
  высокую износостойкость;
  
• 
  низкую теплостойкость (они размягчаются при 100...200° С).
  

Для получения полимербетонов главным образом применяют эпок­сидные и полиэфирные олигомеры (смолы). Для снижения расхода дорогого полимерного вяжущего в него вводят тонкомолотый мине­ральный порошок (кварц, мрамор, полевые шпаты и т. п.).

Отверждаются полимербетоны с помощью специальных веществ — отвердителей: для эпоксидной смолы обычно используют амины, а для полиэфирных смол — перекиси совместно с ускорителями. Более полного и быстрого отверждения можно добиться нагревом до 60...90°С. После отверждения полимербетоны становятся биологически инертными материалами.

Используют полимербетоны главным образом в химической про­мышленности в конструкциях, где необходима высокая химическая стойкость, и при ремонте облицовок и изделий из декоративных горных пород (например, восстановление изношенных гранитных ступеней в метро). Используя отходы различной крупности, образующиеся при обработке декоративных горных пород, на полимерных вяжущих делают плиты и блоки. Эти блоки и камни можно распиливать и обрабатывать как цельный природный камень. Полимерные вяжущие при этом наполняют порошком из горной породы, чтобы слои вяжу­щего не были заметны.

---

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