Керамические изделия и материалы различного назначения

Канализационные керамические трубы изготовляют из огнеупорных или тугоплавких глин без добавок или с отощающими добавками. Поверхность труб снаружи и внутри покрывают кислотоустойчивой глазурью. Ка­нализационные трубы должны выдерживать гидравличе­кое давление не менее 0, 2 МПа (2 ат.). Их применяют для отвода сточных вод, кислотных и щелочных раство­ров на химических заводах, а также для дворовой кана­лизации.

Дренаоюные трубы выпускают с внутренним диамет­ром 25—250 мм и длиной до 500 мм неглазурованными без раструбов или же глазурованными с раструбом и перфорацией на стенках. Для изготовления труб ис­пользуют глины повышенной пластичности или глины с добавками. Водопоглощение черепка труб — не более 15%, морозостойкость — не менее 15 циклов. Их при­меняют при ирригационных работах, а также для осу­шения грунтового основания под зданиями и сооруже­ниями.

Кровельная черепица — старейший вид кровельных материалов. Наиболее распространена черепица штам­пованная пазовая, ленточная пазовая, ленточная плос­кая и коньковая.

Для производства черепицы используют те же глины, что и для кирпича. Черепица может иметь красновато-розовую или светло-желтую окраску. Специальные виды черепицы покрывают глазурью различных тонов. •

Черепица долговечна и огнестойка. Недостатками че­репицы являются большая масса (до 65 кгДм² покрытия), хрупкость, а также большая трудоемкость возведения черепичной кровли и необходимость ее устройства с боль­шим уклоном (более 30°) для быстрого стока воды.

Санитарно-техническая керамика (раковины, унитазы, смывные бачки, трубы, лабораторная посуда, электроизо­ляторы и т. п.), получаемая из беложгущихся глин. В за­висимости от технологии получения бывает трех видов: фаянсовая, полуфарфоровая и фарфоровая. Фаянс об­ладает большой пористостью и не полностью спекающим­ся черепком. Чтобы фаянсовые изделия были непроница­емы, их покрывают глазурью. Покрытие глазурью преследует и гигиенические цели.

—41—

Огнеупорные материалы специального назначения в виде кирпича и фасонных изделий применяют для стро­ительства промышленных печей и топок. Они должны обладать достаточной прочностью при высоких темпера­турах (огнеупорностью) и стойкостью к тем средам, в которых их используют: к расплавленным металлам, жидким шлакам, стекломассе, раскаленным газам.

По степени огнеупорности их делят на огнеупорные (температура огнеупорности 1580—1700 °С), высокоогне­упорные (1700—2000 °С) и высшей огнеупорности (бо­лее 2000°С). Чем меньше в материале примесей, тем выше его огнеупорность. Керамические материалы выс­шей огнеупорности изготовляют из чистых оксидов.

Кислотоупорные керамические материалы могут дли­тельное время противостоять действию жидких коррози­онных сред. Их используют для устройства полов, тру­бопроводов, газоходов, футеровки аппаратов на химиче­ских предприятиях. Характерная особенность таких материалов — небольшая пористость и соответственно низкое водопоглощение. Промышленность выпускает кислотоупорные кирпичи, плитки, трубы и фасонные из­делия.

Керамзит и аглопорит. Большой удельный вес в ке­рамической промышленности занимает производство за­полнителей из глин для легких бетонов, таких, как керам­зит и аглопорит. Эти заполнители могут применяться также при устройстве теплоизоляции, перекрытий и по­крытий.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные свойства керамических материалов.

2. Назовите виды и состав сырья для керамических материалов.

3. Перечислите ассортимент керамических материалов.

4. Что относится к стеновым керамическим материалам?

5. Назовите основные различия керамического кирпича, их преиму-

щества и недостатки.

6. Перечислите виды керамических облицовочных материалов и их назначение.

7. Для каких целей применяют керамические трубы?

8. В чем достоинства и недостатки черепицы?

9. Перечислите виды санитарно-технической керамики.

10. Какие существуют виды керамики специального назначения?

11. Назовите назначение керамзита и аглопорита,

-42—

Глава 6. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

6.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

Минеральными вяжущими веществами называют тон-коизмельченные порошкообразные материалы, образую­щие при смешивании с водой пластичное тесто, постепен­но затвердевающее до камневидного состояния. Это свой­ство вяжущих веществ используют для приготовления на их основе растворов, бетонов, безобжиговых искусствен­ных каменных материалов и изделий.

Минеральные вяжущие вещества получают путем об­жига в печах природных каменных материалов (извест­няков, гипса, ангидрида, доломита, магнезита). Куски, полученные после обжига, путем помола превращают в тонкий порошок. Чем меньше размер зерен после по­мола, тем выше активность вяжущего. Процесс твердения вяжущих называется схватыванием. Срок схватывания отсчитывают от момента затвореиия вяжущего водой. Вещество должно схватываться только после того, как оно будет уложено в форму. Наибольшей скоростью твер­дения обладают гипсовые вяжущие (они полностью за­твердевают за несколько часов), наименьшей — воздуш­ная известь: процесс ее твердения может длиться годы.

Принято различать две стадии в процессе твердения: схватывание и собственно твердение. Когда появляются признаки загустевания вяжущего теста и оно начинает заметно терять пластичность — это начало схватывания. Сроки схватывания гипса 40—30 мин, портландцемента— несколько часов. Все операции по транспортированию и укладке смесей на основе вяжущих (бетонных и рас­творных смесей) должны заканчиваться до начала схва­тывания. Повторное перемешивание, особенно с добав­лением воды, с целью придания пластичности схватив­шейся смеси приводит к существенному снижению прочности бетона или раствора.

Прочность вяжущих изменяется во времени, поэтому оценивают вяжущие по прочности,, набранной за опре­деленное время твердения в условиях, установленных стандартом. Этот показатель принимают за марку вя­жущего. Например, марка гипсовых вяжущих определя­ется по прочности образцов спустя 2 ч после их изготов­ления, а портландцемента через 28 сут твердения во влажных условиях при температуре 20±2°С.

—43—

Минеральные вяжущие вещества разделяют на воз­душные и гидравлические. Воздушные вяжущие вещества твердеют, долго сохраняют и повышают свою проч­ность только на воздухе. К воздушным вяжущим вещест­вам относятся: гипсовые и магнезиальные вяжущие, воз­душная известь и кислотоупорный цемент. Гидравличе­ские вяоюущие вещества способны твердеть и длительно сохранять свою прочность не только на воздухе, но и в воде. В группу гидравлических вяжущих входят: порт­ландцемент и его разновидности, пуццолановые и шла­ковые вяжущие, глиноземистый и расширяющиеся це­менты, гидравлическая известь. Их используют как в наземных, так и в подземных и подводных конструк­циях.

6.2. ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Воздушные вяжущие вещества — известь, гипсовые вяжущие — применялись еще в глубокой древности. Воз­душную известь получают умеренным обжигом известня­ков, мела, доломитизированных известняков и доломи­тов, содержащих не более 6 % глины. Технологический процесс получения воздушной извести состоит из добычи известняков в карьерах, их дробления, сортировки и об­жига. Обжиг осуществляют, как правило, в шахтных пе­чах при максимальной температуре в зоне обжига 1000— 1200°'С. После обжига куски извести имеют пористую структуру вследствие удаления COg из известняков. Та­кая известь называется комовой негашеной. Полученная после обжига комовая известь либо подвергается помолу для получения порошкообразной извести-кипелки (СаО), либо гасится водой для получения гашеной извести Са(ОН)₂. Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида разделяется на кальциевую, маг­незиальную и доломитовую.

В зависимости от количества взятой для гашения во­ды получают: гидратную известь —- пушонку (50—70 %' воды по массе извести, т. е. в количестве, необходимом для протекания реакции гидратации — процесса гаше­ния); известковое тесто (воды в 3—4 раза больше, чем в извести), известковое молоко (количество воды превы­шает теоретически необходимое в 8—10 раз). Известко­вое тесто представляет собой сметанообразную массу белого цвета.

44—

Гидратная известь — белый тонкодисперсный поро­шок. Средняя плотность ее в рыхлом состоянии доходит до 450 кг/м³, в уплотненном — до 700 кг/м³. Гидратную известь транспортируют затаренной в мешках или нава­лом, погрузку и разгрузку осуществляют в мешках авто­погрузчиками, навалом — посредством различного рода пневмоприспособлений. Комовая известь транспортиру­ется навалом. Молотая известь-кипелка аналогично гид-ратной — либо навалом, либо в мешках.

При транспортировании, погрузке и разгрузке порош­кообразной и комовой извести нужно соблюдать боль­шую осторожность: известь, особенно негашеная, раз­дражающе действует на мокрую кожу, слизистые оболоч­ки носа, глаз и дыхательных путей. Молотая известь при хранении гасится, забирая влагу из воздуха, при этом отчасти карбонизируется и теряет свои свойства. Воздушная известь широко применяется для приготов­ления известково-песчаных и смешанных растворов, ис­пользуемых при штукатурных и каменных работах, а также в качестве связующего при производстве маляр­ных работ. При этом воздушную известь нельзя приме­нять во влажных помещениях.

Применяется известь также в производстве силикат­ного кирпича и изделий из силикатных бетонов. Заво­ды — изготовители извести должны гарантировать свой­ства извести и сопровождать каждую партию соответ­ствующим паспортом.

На строительстве известь гасят в гасильных ящиках (творилах). В ящик загружают комовую известь не бо­лее чем на 7з его высоты (толщина слоя обычно около 100 мм). Это требование вызвано тем, что при гашении известь увеличивается в объеме в 1, 5—3, 5 раза. Быстро-гасящуюся известь заливают сразу большим количест­вом воды, чтобы не допустить перегрева и кипения воды, медленногасящуюся — небольшими порциями, следя за тем, чтобы известь не охладилась. Из 1 кг извести, в за* висимости от ее качества, получается 2—2, 5 л извест­кового теста. Этот показатель называют «выход те­ста».

По окончании гашения жидкое известковое тесто через сетку сливают в известехранилище, где его выдерживают до тех пор, пока полностью не завершится процесс га­шения (обычно не менее двух недель). Известковое тесто с размером непогасившихся зерен менее 0, 6 мм можно

-45-

применять сразу. Крупные непогасившиеся зерна опас­ны тем, что среди них могут быть пережженные зерна (пережог).

Содержание воды в известковом тесте не нормирует­ся. Практика показывает, что в хорошо выдержанном тесте соотношение воды и извести около единицы. Во время гашения извести рабочие должны быть в резино­вой обуви, защитной одежде, рукавицах, плотно приле­гающем головном уборе, защитных очках и респирато­рах.

Гипсовые вяжущие — воздушные вяжущие, получае­мые термической обработкой (при температуре 150 — 200 °С) гипсового сырья. Исходным гипсовым сырьем служит природный гипсовый камень, который состоит из двуводного сульфата кальция CaS04-2H₂0 и различ­ных механических примесей (глины, песка). При нагре­вании выше 150 °С гипсовый камень разлагается и теряет часть химически связанной с ним воды, превращаясь в полуводный гипс:

CaSO₄-2H₂O-> CaSO₄'0, 5H_aO -f 1, 5Н₂0.

В качестве сырья могут быть использованы также не­которые промышленные отходы, например фосфогипс, получаемый при производстве минеральных удобрений. Твердеет гипс за счет обратного присоединения воды к полуводному гипсу:

CaSO_r 0, 5Н₂0 + 1, 5Н₂0 -*■ CaS0₄ • 2Н₂0.

Характерные свойства гипсовых вяжущих — быстрые схватывание и твердение. В зависимости от сроков схва­тывания гипсовые вяжущие делят на три группы: А — быстросхватывающиеся (начало схватывания не ранее 2 мин, конец не позднее 15 мин); Б — нормальносхваты-вающиеся (начало схватывания не ранее 6 мин, конец не позднее 30 мин); В— медленносхватывающиеся (начало схватывания не ранее 20 мин, конец схватывания не нор­мируется).

Замедляют схватывание гипсовых вяжущих добавкой в гипсовое тесто растворов столярного клея, сульфитно-спиртовой барды (ССБ) и других органических клеепо-добных веществ.

По пределу прочности при сжатии и изгибе гипсовые вяжущие делятся на 12 марок: от Г-2 до Г-25 (цифры показывают предел прочности при сжатии, МЛа).

—46—

Марка Г-2 Г-3 Г-4 Г-5 Г-6 Г-7 Г-10 Г-13 Г-16 Г-19 Г-22 Г-25

Предел проч­ности, МПа, не менее: при сжатии 2 3 4 5 6 7 10 13 16 19 22 25 при изгибе 1, 2 1, 8 2 2, 5 3 3, 5 4, 5 5, 5 6 6, 5 7 8

Для изотовления строительных изделий используют в основном гипсовые вяжущие (гипс) марок от Г-2 до Г-7. Гипсовые вяжущие широко применяют в строитель­ной индустрии. Их добавляют в известково-песчаные растворы для ускорения схватывания и увеличения проч­ности. На основе гипсовых вяжущих изготовляют листы гипсокартонные, искусственный мрамор и другие строи­тельные гипсовые изделия.

За последнее время Широко применяют в строитель­стве полимергиис. Его получают путем затворения гип­совых вяжущих водными растворами полимеров или дисперсиями полимеров. Полимергипс обладает большей плотностью, чем обычное гипсовое вяжущее, высокой прочностью при сжатии (до 30 МПа), малой водопрони­цаемостью и повышенным сопротивлением истиранию.

Гипсовые вяжущие при транспортировании и хране­нии должны быть защищены от увлажнения и загряз­нения.

Ангидритовый цемент. Это медленнотвердеющее вя­жущее вещество марок 60, 100, 150, 200. Получают его из природного ангидрита CaS0₄ совместным помолом с катализаторами. Применяют для устройства бесшов­ных полов, оснований под рулонные материалы, приго­товления легких и тяжелых бетонов низких марок и ис­кусственного мрамора. Изделия из ангидритового цемен­та неводостойки, поэтому применяются только в сухих помещениях.

6.3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Известесодержащие вяжущие гидравлического твер­дения — группа низкомарочных {малопрочных) местных вяжущих. В эту группу входят смешанные вяжущие (из-вестково-пуццолановые и известково-шлаковые), а так­же гидравлическая известь.

Смешанные вяжущие получают совместным измель­чением негашеной извести (10—30 %), гидравлической

-47—

добавки (85—70 %) и гипса (до 5 %). В качестве добав­ки используют горные породы, содержащие активный кремнезем: вулканический пепел, пемзу, туф, диатомит, трепел и др. Такие вяжущие называют известково-пуццо-лановьши. Если в качестве добавки взят доменный гра­нулированный шлак, такие вяжущие называют йзвест-ково-шлаковыми.

Известесодержащие вяжущие делятся на марки 50; 100; 150 и 200.

Известесодержащие гидравлические вяжущие при­меняют для приготовления растворов для кладки под­земных частей зданий и бетонов. Срок хранения таких вяжущих из-за наличия в них негашеной извести не дол­жен превышать 30 сут, причем во время хранения их тщательно предохраняют от увлажнения.

Строительная гидравлическая известь — продукт умеренного обжига при температуре 900—1100 °С мерге­листых известняков (содержание глины 8—20%). В со­став гидравлической извести входят свободные оксиды кальция и магния (50—65 %) и низкоосновные силикаты и алюминаты кальция, которые и придают извести гидрав­лические свойства.

Гидравлическая известь, смоченная водой, полностью гасится, образуя пластичное тесто. В отличие от воздуш­ной она быстро твердеет, приобретая со временем водо­стойкость.

Используют гидравлическую известь при приготовле­нии растворов для каменной кладки и штукатурки, а так­же при приготовлении низкомарочных бетонов. Растворы и бетоны, изготовленные на гидравлической извести, не­которое время должны твердеть на воздухе.

6.4. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ЦЕМЕНТА

Гидравлическая известь обладает рядом недостатков. Главные из них: необходимость твердения на воздухе первые 7—14 сут, низкие прочность, морозо- и воздухо-стойкость. Поэтому велись поиски более совершенного вяжущего вещества. Практически одновременно (1824—■ 1825 гг.) и независимо друг от друга Егор Челиев в Рос­сии и Джозеф Аспдин в Англии путем высокотемпера­турного обжига до спекания смеси известняков и глины получили вяжущее, обладающее большей водостойко-

—48—

стыо и прочностью. Производство нового вяжущего, на­званного впоследствии портландцементом, совершенст­вовалось и быстро расширялось. Уже в начале XX в. портландцемент стал одним из основных строительных материалов.

Портландцемент представляет собой порошкообраз­ное гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, состоящее главным образом из си­ликатов кальция. Получают портландцемент тонким из­мельчением клинкера с гипсом (3—7%), допускается введение в смесь активных минеральных добавок (10— 15%). Клинкер — продукт обжига (до полного спека­ния) искусственной сырьевой смеси, состоящей прибли­зительно из 75 % карбоната кальция (обычно известня­ка) и 25 % глины.

К основным свойствам портландцемента относятся: истинная и насыпная плотность, тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объема при твер­дении и прочность затвердевшего цементного камня.

Плотность портландцемента в зависимости от вида и количества добавок составляет 2, 9—3, 2 г/см³, насыпная плотность в рыхлом состоянии 1000—1100 кг/м³, в уплот­ненном — до 1700 кг/м³.

Тонкость помола характеризуется количеством це­мента, проходящего через сито № 008 (размер отверстий 0, 08 мм), и его удельной поверхностью. Согласно ГОСТ 10178—85, через сито № 008 должно проходить не менее 85 % цемента; при этом удельная поверхность обычного портландцемента должна быть в пределах 2000—3000 см²/г и быстротвердеющего портландцемента 3500— 5000 см²/г.

Сроки схватывания портландцемента должны быть: начало — не ранее 45 мин от момента затворения; ко­нец — не позднее 10 с с момента затворения. Эти пока­затели определяют при температуре 20°С. Если цемент затворяют горячей водой (более 40 °С), может произойти очень быстрое схватывание.

Одной из основных характеристик цемента является его марка, которая характеризуется пределами прочно­сти при изгибе и сжатии образцов-балочек размером 40X40x160 мм, при изгибе и сжатии их половинок, из­готовленных из пластического раствора состава по мас­се 1: 3 (одна часть цемента, три — Вольского песка) при водоцементиом отношении, равном 0, 4, и испытанных

—49—

в 28-суточном возрасте. Образцы в течение этого време­ни хранят во влажных условиях при 18—20 °С. Предел прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 28 сут называют активностью цемента. Промышленность выпускает портландцемент четырех марок:

Марка..................................................., 400 500 550 600

Предел прочности, МПа, не менее:

при изгибе.................................... ♦ 5, 5 6 6, 2 6, 5

при сжатии................................................ 40 50 55 60

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличает­ся быстрым ростом прочности в первые дни твердения. Выпускают БТЦ двух марок: 400 и 500, которые в трех­суточном возрасте должны иметь предел прочности при сжатии соответственно не ниже 25 и. 28 МПа. Он приме­няется для бетонов сборных конструкций с повышенной отпускной прочностью и монолитных конструкций.

Пластифицированный портландцемент получают, до­бавляя к клинкеру при помоле гидрофильные поверхно­стно-активные вещества, например сульфитно-спиртовую барду (ССБ) в количестве 0, 15—0, 25%. За счет увели­чения пластичности растворных и бетонных смесей уда­ется уменьшить расход портландцемента, повысить прочность и морозостойкость бетонов и растворов.

Гидрофобный портландцемент получают, добавляя к клинкеру при помоле гидрофобные поверхностно-актив­ные вещества ПАВ (отходы переработки нефти, мыло­нафт, асидол), образующие на зернах цемента водоот­талкивающие пленки.

Гидрофобный портландцемент благодаря наличию защитных пленок при хранении и транспортировании да­же во влажных условиях не намокает, не комкуется и почти не теряет своей активности. Применяется гидро­фобный цемент в тех случаях, когда трудно обеспечить необходимые условия хранения обычного цемента.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют из клинкера с пониженным содержанием трехкальциевого силиката C3S (не более 50%) и трехкальциевого алю­мината СзА (не более 5 %) и тем самым повышается стойкость бетона к сульфатной коррозии. Кроме того, сульфатостойкий цемент характеризуется пониженным тепловыделением при твердении. Сульфатостойкий. це­мент выпускают марки 400.

Белый портландцемент получают из белых каолино-

-50—

вых глин и чистых известняков или мела е минимальным содержанием окислов железа, марганца и хрома. На ос­нове белого цемента и щелочестойких пигментов (сури­ка, ультрамарина и др.) получают цветные цементы. Марки таких цементов: 300, 400 и 500. Применяют белый и цветные цементы для отделочных работ.

Шлакопортландцемент получают путем совместного помола доменного гранулированного шлака (21—80%), портландцемеитного клинкера (79—20 %) и гипса (не более.5 %).

Доменный шлак — отход производства чугуна (на 1 т чугуна приходится около 0, 6 т шлака), поэтому шла-копортландцемент экономически выгоднее, чем портланд­цемент. Выпуск шлакопортландцемента в СССР состав­ляет около 7з общего выпуска цемента.

Шлакопортландцемент выпускают трех марок: 300, 400 и 500. По коррозионной стойкости и водостойкости он превосходит обычный портландцемент, но твердеет несколько медленнее и при этом выделяет меньше теп­лоты. Недостаток шлакопортландцемента — пониженная по сравнению с обычным портландцементом морозо­стойкость.

Пуццолановый портландцемент получают путем сов­местного помола портландцемеитного клинкера (75—■ 60%), активной минеральной добавки (20—40%) и не­большого количества гипса или же тщательным смеши­ванием этих же компонентов, но предварительно каждый из них измельчают.

В качестве активных минеральных добавок применя­ются вулканические туфы, пеплы и пемзы, диатомит, тре­пел, опока, золы ТЭС и другие вещества, которые повы­шают водостойкость и коррозионную стойкость цемент­ного камня. Пуццолановый портландцемент выпускают трех марок: 200, 300 и 400.

Пуццолановый портландцемент применяют для гид­ротехнического строительства, а также для подземных и подводных сооружений.

Кроме портландцемента и его рановидностей к числу гидравлических вяжущих относится еще ряд специаль­ных цементов: глиноземистый, расширяющиеся и безуса­дочные цементы, кислотоупорный.

Транспортируют цемент в мешках или навалом в спе­циальных транспортных средствах. Транспортирование в мешках осуществляют в крытых вагонах или бортовых

-51-

машинах, закрываемых брезентом. Погрузка и выгрузка осуществляется с помощью различного рода автопогруз­чиков. При транспортировании навалом погрузочно-раз-грузочные операции выполняют с помощью различных механических (шнеки, элеваторы) и пневматических (винтовые и камерные насосы, аэрожелоба, эрлифты) средств, которыми оборудуются склады и транспортные средства.

Цемент хранят в специальных железобетонных или металлических емкостях — силосах, при кратковремен­ном хранении используют сараи-лари. Затаренный в меш­ки цемент хранят в закрытых складах. Следует иметь в виду, что при хранении цемента даже в хорошо обору­дованных складах происходит его частичная гидратация, в результате чего теряется активность цемента, а следо­вательно, снижается марка. В течение года активность снижается примерно на 40 %.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите виды минеральных вяжущих.

2. Расскажите об исходном сырье, способах получения и области применения строительной извести.

3. Чем отличается гидратиая известь от обычной?

4. Производство гипсового вяжущего, его свойства и применение.

5. Назовите виды и свойства портландцемента и области его приме­нения.

6. Перечислите разновидности портландцемента.

7. Какие марки цемента Вы знаете?

8. Расскажите о транспортировании и хранении цемента.

Глава 7. БЕТОНЫ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

7.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА БЕТОНОВ

Бетон — это искусственный каменный материал, по­лучаемый в результате затвердевания рационально по­добранной, хорошо перемешанкой и уплотненной смеси, состоящей из вяжущего вещества (цемента), воды, запол­нителей и специальных добавок. До затвердения указан­ную смесь называют бетонной смесью.

Классифицируют бетоны по виду вяжущего на; це­ментные, гипсовые, известковые, полимербетоны;

-52-,

по средней плотности — на особо тяжелые (плотность более 2500 кг/м³), тяжелые обыкновенные (1800—2500 кг/м³), легкие (500—1800 кг/м³), особо легкие теплоизо­ляционные (менее 500 кг/м³);

по назначению в строительстве — конструктивные, теплоизоляционные, гидротехнические, жаростойкие, кис­лотоупорные, дорожные

К основным свойствам бетона относят — прочность, пористость, морозостойкость, водонепроницаемость, ог­нестойкость. Прочность бетона характеризуется его классом. Класс бетона по прочности на сжатие опреде­ляется по пределу прочности при сжатии образцов-кубов размером 150x150X150 мм, изготовленных из рабочей бетонной смеси и твердевших 28 сут в нормальных усло­виях (20±2°С) при относительной влажности воздуха 95 %. Класс бетона соответствует гарантируемой проч­ности на сжатие (МПа). Например, класс В 20 сответ-ствует гарантированной прочности на сжатие, равной 20 МПа. Прочность бетона зависит главным образом от прочности затвердевшего цементного камня и прочности его сцепления с заполнителем, а также марки цемента и соотношения воды и цемента. Чем выше марка цемен­та, тем прочнее будет цементный камень. Зависимость прочности цементного камня от соотношения воды и це­мента (В/Ц) в бетонной смеси объясняется следующим. Цемент при твердении химически связывает 20—25 % воды собственной массы, а чтобы обеспечить необходи­мую подвижность бетонной смеси, приходится брать 40— 80 % воды от массы цемента. Естественно, чем больше в бетоне будет свободной, химически не связанной воды, тем больше будет пор в цементном камне и соответст­венно ниже его прочность.

Состав бетона выражают или в массе составляющих (кг) для получения 1 м³ бетона (например, цемента 250 кг, воды 170 л, песка 700 кг, щебня 1250 кг), или со­отношением компонентов в частях по массе или по объе­му, при этом количество цемента принимают за 1 (напри­мер, состав бетона 1: 2: 4 при В/Ц = 0, 7 означает, что на 1 часть цемента берется 0, 7 части воды, 2 части песка и 4 части крупного заполнителя).

Прочность сцепления между цементным камнем и за­полнителями определяется в основном качеством по­верхности заполнителя. Чем выше качество заполнителей, тем более прочным и долговечным будет бетон. Приме-

—53—

нение в бетонах промытых и фракционированных запол­нителей позволяет экономить цемент.

Важнейшими свойствами бетонных смесей являются удобоукладываемость и подвижность. В зависимости от прочности бтона, густоты армирования конструкции и имеющихся средств уплотнения бетонной смеси при­меняют особо жесткие, малоподвижные, подвижные и ли­тые бетонные смеси. Подвижность бетонных смесей опре­деляют с помощью нормального конуса, а жесткость —■ на приборе для определения жесткости или на техничес­ком вискозиметре. Применяя жесткие и малоподвижные бетонные смеси, можно получить равнопрочные бетоны при экономии 10—15% цемента по сравнению с под­вижными бетонными смесями. В целях экономии цемен­та и повышения прочности в бетонные смеси вводят пла­стификаторы и суперпластификаторы, непосредственно разжижающие бетонную смесь при низких В/Ц.

Для бетонов, применяемых для специальных соору­
жений, существуют марки по водонепроницаемости, сред­
ней плотности, самонапряжению. При твердении на воз­
духе происходит усадка бетона — сокращение линейных
размеров 0, 3—0, 5 мм на 1 м длины. Большие усадочные
деформации — одна из причин образования трещин в бе­
тоне. Особенно значительна усадка в начальный период
твердения: в первые сутки она достигает 70 % месячного
значения. Причина усадки бетона — усадка твердеюще­
го цементного теста, поэтому чем больше в бетоне це­
мента, тем больше его усадка и вероятность растрески­
вания. '

К основным свойствам бетона относится его огнестой* кость. Под огнестойкостью бетона понимают его способ­ность сохранять прочность при кратковременном воздей­ствии высоких температур, например при пожаре. При кратковременном нагреве благодаря малой теплопроиз-. водительности бетон прогревается на небольшую глуби­ну, причем содержащаяся в нем вода (в том числе и хи­мически связанная) испаряется, понижая температуру бетона. При длительном действии высоких температур в бетоне могут произойти необратимые химические из­менения, сопровождающиеся потерей их прочности.

Для устройства конструкций топок, печей и промыш­ленных труб применяют специальный жароупорный бе­тон на глиноземистом цементе и жаростойких заполни­телях.

—54-*

Морозостойкость — способность бетона выдерживать многократное замораживание и оттаивание. Морозо­стойкость оценивают по числу циклов замораживания и оттаивания, при которых масса образца изменяется не более чем на 5%, а его прочность снижается не более чем на 15 %. Морозостойкость бетона зависит от количе­ства и характера (открытые и закрытые) пор, а также от морозостойкости заполнителя.

Для получения достаточной морозостойкости бетон изготовляют из морозостойких заполнителей, снижают до минимума содержание в нем воды, при этом максималь­но плотно укладывают бетонную смесь с помощью вибра­торов или других механизмов. Кроме того, целесообразно применять гидрофобные и пластифицированные цементы или поверхностно-активные гидрофобизирующие добав­ки. Бетон делится но морозостойкости на марки.