Материалы на основе цемента

Асбоцементные изделия

Асбоцемент - искусственный композиционный камен­ный строительный материал, получаемый в результате затвердевания смеси, состоящей из цемента, асбеста (10-20% от массы цемента) и воды. Такой материал обладает высокой прочностью, огнестойко­стью, долговечностью, малыми водонепроницаемостью, теплопро­водностью и электропроводностью. Из асбестового волокна в глубо­кой древности вырабатывали несгораемые фитили для светильников, одежду для жрецов. Изготовление асбестовых тканей было известно в Древней Греции, Китае, Индии, Иудее.

Асбоцементная промышленность возникла в начале XX столетия, когда чешский изобретатель Людвиг Гачек, подав в бумагоделатель­ную машину массу, состоящую из смеси асбеста, цемента и воды, получил в ней первый асбоцемент. В России первый завод асбесто- цементных изделий был пущен в 1908 г., в г.Брянске. Постоянное расширение производства и применения асбоцементных изделий является устойчивой традицией отечественной промышленности строительных материалов и строительства, обусловленной прежде всего наличием уникальных запасов асбеста в России, на Урале.

В последние годы в мировой практике наметилась тенденция, ста­вящая под сомнение не только целесообразность развития асбестоце- ментной промышленности, но и само ее существование, в связи с распространяющимися сведениями о канцерогенности асбеста. В ряде стран запрещено использование асбестоцемента в строительст­ве, особенно во внутренних помещениях зданий в непосредственном контакте с деятельностью человека, Ряд организаций различных стран объясняют распространение подобных сведений конкурентной борьбой на мировом рынке. Учитывая эти обстоятельства, с одной стороны, ведутся поиски альтернативных волокон, с другой, - разра­батываются технологии по дальнейшему совершенствованию отрас­ли.

Сырьевые материалы для производства асбоцементных изделий

Портландцемент. В качестве вяжущего для производства асбе­стоцемента применяют портландцемент марок 400 и 500, песчани­стый портландцемент при автоклавном твердении полуфабриката, белый и цветные цементы при изготовлении декоративных изделий. По минералогическому составу портландцемент должен быть алито- вым (с содержанием трехкальциевого силиката не менее 52%). Со­держание трехкальциевого алюмината должно быть не более 8%, так как он придает малую прочность и низкую морозостойкость асбесто- цементным изделиям. Тонкость помола цемента должна быть в пре­делах удельной поверхности 2900-3200 см²/г. Песчанистый порт­ландцемент получают совместным помолом портландцементного клинкера; кварцевого песка (до 45%) и гипса. Помол компонентов может быть и раздельным с последующим их смешением. Тонкость помола должна быть до удельной поверхности 3200-3600 см²/г. При­менение этого вяжущего позволяет обеспечивать существенную эко­номию клинкера. Портландцементы, применяемые для производства изделий способом экструзии, кроме соответствия указанным требо­ваниям, не должны содержать более 0, 3% быстрорастворимых щело­чей.

Асбестом называют природный тонковолокнистый минерал, со­стоящий из водных или безводных силикатов магния, а некоторые разновидности - из силикатов кальция и натрия. 95% мировой добычи асбеста составляет хризотил - асбест ^MgO^SiC^HiO), который и применяется для производства асбестоцементных изделий. Диаметр волокон асбеста 1 мкм, однако при гидромеханической обработке асбестовый камень расщепляется до среднего диаметра волокон 0, 02 мм.

Хризотил-асбест имеет очень высокую прочность при растяжении вдоль волокнистости - до 3000 МПа (выше прочности стали). При распушке асбеста часть волокон разрушается и прочность при растя­жении распушенного волокна составляет 600-800 МПа. Введение гибких волокон в качестве армирующего компонента в цемент (10- 20%) позволяет в 3-5 раз увеличить прочность цементного камня при растяжении и изгибе, а также стойкость к ударным воздействиям.

Асбест обладает большой адсорбционной способностью. При смешивании асбеста с портландцементом и водой он адсорбирует выделяющийся при твердении цемента Са(ОН)2 и другие продукты гидратации клинкерных минералов.

Товарный асбест производится 8-ми сортов (от 0 до 7) и 42 марок. Чем больше средняя длина волокон, тем выше сорт. Для производст­ва асбоцементных изделий применяется коротковолокнистый асбест - 3, 4, 5 и 6-го сортов с длиной волокон 0, 3-10 мм. Иногда часть асбе­ста (10-15%) заменяют базальтовой стеклянной или шлаковой мине­ральной ватой. Могут применяться и органические волокна - небеле­ная целлюлоза, вторичная крафт-целлюлоза, бумажная макулатура, древесная шерсть, синтетические волокна. Замена части асбеста эти­ми волокнами позволяет до 15% увеличить ударную вязкость асбе­стоцемента.

Вода для производства асбестоцемента не должна содержать ор­ганических и глинистых примесей. Нельзя использовать болотную, торфяную, морскую и другую минерализованную воду. Минеральные примеси и растворимые соли не должны превышать допустимые для питьевой воды нормы.

Производство асбестоцементных изделий

Способы производства асбестоцементных изделий в зависимости от количества воды, которое используется при их изготовлении, под­разделяются на: мокрый, полусухой и сухой. При мокром способе изделия формуют, используя асбестоцементные суспензии, содержа­щие 8-16% асбеста и цемента и 92-84% воды. При полусухом способе изделия получают из концентрированной сметанообразной массы, содержащей 20-40% воды. При сухом способе производство изделий осуществляется из увлажненной асбестоцементной смеси с содержа­нием воды 12-16%. В технологии производства асбестоцементных изделий имеются технологические операции, которые производятся при всех способах: приготовление шихты асбеста, распушка асбеста, смешение его с цементом и водой, формование изделий, их тверде­ние, механическая обработка.

Приготовление шихты заключается в составлении смеси асбеста нескольких марок с тем, чтобы при формовании обеспечить высокую фильтрующую способность, плотность и водоудержание асбестоце­ментных масс.

Распушка асбеста производится в два этапа: обминание пучков асбеста на бегунах или валковых машинах и затем расщепление раз­мятых пучков на отдельные волокна в голлендерах или гидропуши- телях при мокром способе и в дезинтеграторах при мокром, полусу­хом и сухом способах производства изделий.

Приготовление асбестоцементных смесей производится в зави­симости от способов производства в различных устройствах.

Асбестоцементная суспензия производится в голлендерах или турбосмесителях, куда подается асбестовая суспензия после гидрав­лической распушки, цемент и дополнительное количество воды до содержания ее в суспензии 97-86%. Асбестоцементные смеси для полусухого и сухого способа производства изделий получают двух- стадийным перемешиванием: вначале в смесителе сухих компонен­тов, затем в бетоносмесителе циклического дейстзия с добавлением воды.

Формование изделий. Сущность формования изделий состоит в отфильтровании воды из асбестоцементной массы до необходимого уплотнения и придания ей заданных формы и размеров. При мокром способе производства формование листовых изделий производится получением цилиндрических пластичных асбестоцементных полу­фабрикатов с использованием круглосетчатых машин (рис. 9.6), а затем прессования или волнирования на прессах и беспрокладочных волнировщиках.

Рис. 9.6. Схема формовочной машины для про­изводства асбестоцементных изделий 1 - металлическая ванна; 2 - желоб подачи асбесто­цементной массы; 3 - лента конвейера; 4 - прижимной вал; 5 - слой асбестоцементной массы; 6 - вакуум- коробка; 7 - форматный барабан; 8 - ведущий вал; 9 - натяжной валик; 10 - барабан, обтянутый металлической сеткой 9

Твердение асбестоцементных изделий, как правило, осуществ­ляется в две стадии: предварительное твердение до набора прочно­сти, обеспечивающей дальнейшее бездефектное внутризаводское транспортирование и окончательное.

Предварительное твердение изделий после выдержки при нор­мальных условиях в течение 6-8 часов осуществляется в пропарочных
камерах при температуре 50-60°С в течение 12-16 часов. Предвари­тельное твердение труб и других изделий может осуществляться и в бассейнах с водой при температуре не ниже 20°С в течение 3-8 суток. Окончательное твердение изделий на портландцементе производится в закрытых помещениях (теплых складах) при нормальных условиях в течение не менее 7 суток. Окончательное твердение изделий на песчанистом цементе производится в автоклавах при давлении пара 0, 8 МПа и температуре 172-174°С в течение 12-16 часов.

Механическая обработка изделий производится после предвари­тельного или окончательного их твердения и включает операции: обрезка кромок листов, обрезка труб по торцам и обтачивание концов напорных труб со снятием фаски.

Основные виды асбестоцементных изделий

Основные виды асбестоцементных изделий включают: кровель­ные, стеновые, декоративные, погонажные трубы и специальные.

Кровельные изделия

К кровельным асбестоцементным изделиям относятся: волнистые листы различного профиля и фасонные детали к ним, крупноразмер­ные плоские листы для плит покрытий, армированный конструктив­ный настил, панели экструзионные, плитки для кровли малоэтажных зданий.

Волнистые листы (рис. 9.7, а) составляют около 90% общего объема производства листовых изделий, а они в балансе кровельных

материалов состав­ляют 38-40%. Волни­стые листы произво­дятся обыкновенно­го, унифицированно­го, среднего, высоко­го профилей.

Рис.9.7. Асбестоцементные кровельные изделия: а) волнистый лист обыкновенного профиля; б) армированный настил

Размеры и свойства листов в зависимости от типов меняются в пределах: длина 1200- 3300 мм, шаг волны 115-350 мм, предел

прочности при изгибе 16-24 МПа, масса изделия - 9 - 98 кг.

В настоящее время в основном производят волнистые листы дли­ной 1750 мм, типов 40/150 и 54/200 - 6 (высота волны/длина волны - толщина) для кровли жилых и сельскохозяйственных зданий; типа 54/200 -7, 5- для кровли промышленных и сельскохозяйственных про­изводственных зданий и сооружений. Для малоэтажного строитель­ства и индивидуальной застройки предусматривается выпуск листов длиной 1250 мм типов 30/130- и 40/150, а для перекрытия 3-метровых пролетов промышленных зданий - листы ВК, длиной 3300 мм типа 145/350.

Фасонные детали к волнистым листам выпускаются: коньковые с волнистой поверхностью, коньковые упрощенные, переходные и уг­ловые детали.

Крупноразмерные плоские листы для плит покрытий выпуска­ются размерами: длина - 2000-3600 мм; ширина 1200-1500 мм, тол­щина 4-12 мм.

Конструктивный армированный настил (рис. 9.7, б) применя­ется для перекрытия 9-метровых пролетов сельскохозяйственных производственных зданий, стальная арматура размещена в растяну­той зоне в виде полос прямоугольного сечения (вариант 1) или круп­ных стержней (вариант 2).

Панели экструзионные асбестоцементные применяются для устройства бесчердачных покрытий промышленных зданий под ру­лонную кровлю с сухим и нормальным режимом эксплуатации и для подвесных потолков.

Панели высотой 120-180 мм применяются для кровли, а высотой 80 мм - для подвесных потолков. Панели шириной 595 мм - основ­ные, а шириной 295 мм - доборные.

Панели для бесчердачных покрытий изготовляются коробчатого типа и из отдельных плоских и профилированных листов в виде трех­слойных конструкций с внутренним теплоизоляционным слоем. В зависимости от назначения предусматривают два типа плит: рядовые АП и краевые АПК. Длина плит 1500-3000 мм, высота 120 мм, шири­на АП - 700 мм, АПК - 347 мм.

Плитки кровельные асбестоцементные плоские (рис. 9.8) предназначены для малоэтажных сельских зданий и индивидуального строительства. Наиболее применяемый размер 400x400 мм с двумя срезанными углами. Обрезанные углы у плиток позволяют образо­вать плотное покрытие кровли при минимальном их расходе (10 шт.

на 1 м). При использовании плиток без срезанных углов кровля мо­жет быть образована только при двухслойном покрытии. Плитки ук­ладываются по сплошной или разреженной обрешетке оцинкованны­ми гвоздями и противоветровой кнопкой. Предел прочности плиток при изгибе 24 МПа, а морозостойкость 50 циклов.

Стеновые изделия

К стеновым асбестоцементным изделиям относятся: волнистые листовые, плоские крупноразмерные листы, панели и плиты экстру- зионные, панели стеновые наружные на деревянном и асбестоце- ментном каркасах.

Волнистые листы при длине 2, 5 м являются эффективными изде­лиями для стеновых ограждающих конструкций не отапливаемых промышленных зданий. К ним относятся листы профиля 40/150 и листы среднеевропейского профиля 51/177.

Плоские крупноразмерные листы (длина 2000-3000 мм, ширина 1200-1500 мм, толщина 4-12 мм) применяются в качестве обшивок трехслойных стеновых панелей и для изготовления конструкций пе­регородок.

Панели и плиты экструзиоиные - изделия длиной до 6 м, шири­ной до 750 мм и высотой 60-180 мм изготовляются с утеплителем и без него и применяются как стеновые конструкции и перегородки (рис. 9.9). В качестве.утеплителя применяют полужесткие минерало- ватные плиты. Стеновые экструзионные изделия, производимые фирмой " Джонс Мэнвилл" (США) имеют долговечное покрытие ши­рокой цветовой гаммы на основе акриловых смол.

Рис. 9.9. Асбестоцементные экструзионные панели перегородок: а) угловые; 6) переходные

Панели асбестоцементные стеновые наружные на деревянном каркасе с утеплителем предназначены для наружных стен надземной части полносборных жилых домов и домов из монолитного бетона, а в кирпичных домах - для стен лоджий.

Размеры панелей по длине 2980 и 5980 мм, по высоте 2780 мм и 3280 мм. Толщина панелей 160 и 210 мм. Наружные поверхности листов могут быть гладкими или рельефными, иметь естественный серый или белый (на белом цементе) цвет, а также цвет, создаваемый защитно-декоративным покрытием.

Декоративные изделия

Декоративные изделия могут быть офактуренными либо окрашен­ными в процессе формования (до твердения) и в затвердевшем виде.

К первой группе относятся листовые изделия с рельефной поверх­ностью; окрашенные по всей толщине, либо с окрашенным поверх­ностным слоем белыми и цветными цементами, минеральными крас­ками, синтетическими красителями, а также с помощью цветных по­сыпок (окрашенного песка, стеклокрошки и т.п.)- Такие листы могут иметь как простые продольно-погонажные рисунки рельефа 1, 5- 2, 5 мм, так и сложные рисунки. Листы с рельефной поверхностью

применяются для ограждения балконов и лоджий, устройства летних павильонов, облицовки лестничных клеток и вестибюлей.

Вторая группа декоративных листов разделяется на три вида: ок­рашенные составами на неорганических связующих; окрашенные синтетическими эмалями и красками, с пленочным покрытием. При­меняются для наружной и внутренней облицовки здания, ограждения балконов и лоджий.

Погонажные асбестоцементные изделия

Погонажные асбестоцементные изделия - швеллеры, подоконные плиты, сливы, раскладки и элементы парапетов изготовляются спосо­бом экструзии. Швеллеры применяются для изготовления каркасов стеновых панелей и плит покрытий.

Трубы

Асбестоцементные трубы составляют около 10% в общем балансе труб, применяемых в строительстве, и выпускаются напорные и без­напорные. Напорные трубы применяют для водопроводов и изготов­ляются с рабочим давлением 0, 6-1, 8 МПа классов: ВТ6, ВТ9, ВТ 12, ВТ15 и ВТ18. Трубы ВТ имеюг длину от 3 до 6 м и диаметр условно­го прохода 100-500 мм.

Безнапорные трубы БНТ применяются для нефте- и газопроводов, канализации, дренажа, мусоропроводов, прокладки телефонных ка­белей и устройства дымовых и вентиляционных каналов. Газопро­водные трубы применяют для сетей с давлением газа не более 0, 5 МПа. В настоящее время производятся трубы с газонепроницаемыми полимерными покрытиями. Капитальные вложения и эксплуатацион­ные расходы по газопроводу из асбестоцементных труб на единицу транспортируемого газа уменьшаются в 3 раза, по сравнению с газо­проводом из стальных труб. Трубы комплектуются асбестоцемент­ными или чугунными муфтами.

Специальные асбестоцементные изделия

Вентиляционные короба изготовляются с раструбами и без них и применяются для устройства вентиляции и кондиционирования воз­духа в зданиях различного назначения. Короба изготовляют длиной 3, 1 м с внутренним сечением от 150x150 до 300x300 мм, толщина стенок 10 мм.

К специальным изделиям относятся и другие изделия: полуцилин­дры для покрытий теплоизоляционных слоев на трубопроводах, элек­троизоляционные доски, а также крупногабаритные листы двоякой кривизны длиной до 5 м для летних домиков.

Утилизация отходов производства

В производстве асбестоцементных изделий образуются отходы в виде влажной смеси асбеста и цемента, оседающей в отстойниках при очистке сбрасываемой в них воды из рекуператоров, а также брак изделий и обрезки, получаемые при их механической обработке. В целом отходы могут составлять по объему 1-8% исходного сырья и используются: вторично в производстве изделий при введении их в малых дозах в суспензии, в производстве минеральной ваты, стено­вых блоков, в производстве погонажных асбестоцементных экстру­зивных изделий (15-20% взамен цемента).

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое автоклав и какие процессы происходят при авто­клавной обработке?

2. В результате чего образуется прочность силикатного кир­пича? Его основные свойства.

3. Что такое пеносиликат и газосиликат?

4. Какие изделия получают на основе гипсового вяжущего, ка­кими свойствами они обладают?

5. Назовите основные свойства асбестоцементных изделий.

Дополнительная литература

1. Волженский А. В. и др. Гипсоцементнопуццолановые вяжу­щие, бетоны и изделия. - М: Стройиздат, 1971.

2. Ферронская А.В. Долговечность гипсовых материалов, изде­лий и конструкций. - М.: Стройиздат, 1984.

3. Алтыкис М.Б., Рахимов Р.З. Гипс. Строительные материалы и изделия. - Казань.: КИСИ, 1994.

4.. Берией И.И., Колбасов В.М. Технология асбоцементных изде­лий. - М.: Стройиздат, 1985.

5. Боженов П.И. Технология автоклавных материалов. - Л.: Стройиздат, 1978.

6. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. - М., 1978.

7. Волженский А.В. и др. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов. - М., 1984.

Глава X. БЕТОНЫ § 1. Общие сведения

Бетон на неорганических 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. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепрони­цаемость и др.).

Бетон является главным строительным материалом, который при­меняют во всех областях строительства. Технико-экономическими преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструк­циях различного вида и назначения, механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетонная смесь при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архи­тектуры. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и полу­чать материал с заданными свойствами. Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяже­ние, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения вос­принимает арматура. Близость коэффициентов температурного рас­ширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бе­тона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. Это основное свойство железобетона как композиционного материала. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства.

По виду вяжущего бетоны разделяют на: цементные (наиболее распространенные), силикатные (известково-кремнеземистые), гип­совые, смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т.п.), специальные - применяемые при наличии особых требований (жаростойкости, химической стойкости и др.).

По виду заполнителя различают бетоны на: плотных, пористых, специальных заполнителях, удовлетворяющих специальным требо­ваниям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойко­сти и т.п.),

В правильно подобранной бетонной смеси расход цемента со­ставляет 8-15%, а заполнителей - 80-85% (по массе). Поэтому в виде заполнителей применяют местные каменные материалы: песок, гра­вий, щебень, а также побочные продукты промышленности (напри­мер, дробленные и гранулированные металлургические шлаки), ха­рактеризующиеся сравнительно невысоким уровнем издержек про­изводства.

В зависимости от плотности различают бетоны: особо тяжелые -плотностью более 2500 кг/м³, изготовляемые на особо тяжелых за­полнителях (из магнетита, барита, чугунного скрапа и др.); эти бето­ны применяют для специальных защитных конструкций; тяжелые - плотностью 2200-2500 кг/м³ на песке, гравий или щебне из тяжелых горных пород; применяют во всех несущих конструкциях; облегчен­ные - плотностью 1800-2200 кг/м³; их применяют преимущественно в несущих конструкциях; легкие - плотностью 500-1800 кг/м³; к ним относятся: а) легкие бетоны на пористых природных и искусствен­ных заполнителях; б) ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон) из смеси вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компо­нента и порообразователя; в) крупнопористые (беспесчаные) бетоны на плотном или пористом крупном заполнителе - без мелкого запол­нителя; особо легкие (ячеистые и на пористых заполнителях) - плот­ностью менее 500 кг/м³, используемые з качестве теплоизоляции.

Легкие бетоны менее теплопроводны по сравнению с тяжелыми, поэтому их применяют преимущественно в наружных ограждающих конструкциях. В несущих конструкциях используют более плотные и прочные легкие бетоны (на пористых заполнителях и ячеистые) плотностью 1200-1800 кг/м³.

Следовательно, плотность бетонов изменяется в широких преде­лах: от 400 до 2500 кг/м³ и более. Поэтому и пористость бетонов мо­жет быть очень большой - 70-85% у ячеистых теплоизоляционных бетонов и незначительной - 8-10% у плотных гидротехнических бе­тонов.

§ 2. Тяжелый бетон

Материалы для изготовления бетона

Цемент. Для тяжелого бетона применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент и другие вяжущие, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов.

Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бе­тона по прочности при сжатии:

Если марка цемента выше той, которая рекомендуется для данного бетона, то надо разбавить высокоактивный цемент тонкомолотой активной добавкой, чтобы избежать перерасхода высокомарочного цемента.

Мелкий заполнитель. В качестве мелкого заполнителя в тяжелом бетоне применяют песок, состоящий из зерен размером 0, 16-5 мм и имеющий плотность более 1, 8 г/см³. Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов.

Природные пески представляют рыхлую смесь зерен различных минералов, входивших в состав изверженных (реже осадочных) гор­ных пород (кварца, полевого шпата, кальцита, слюды и др.).

Качество песка, применяемого для изготовления бетона, определя­ется минеральным составом, зерновым составом и содержанием вредных примесей.

Заполнитель должен состоять из зерен разного размера (разных фракций), при этом количество крупных, средних и мелких зерен (т.е. зерновой состав заполнителя) устанавливается на основе проверен­ных рекомендаций таким образом, чтобы зерна меньшего размера

располагались в пустотах между крупными. Чем компактнее распо­ложены зерна заполнителей, тем меньше объем пустот.

Зерновой (гранулометрический) состав песка определяют просеи­ванием высушенной средней пробы (1000 г) через стандартный набор сит с размерами отверстий 5; 2, 5; 1, 25; 0, 63; 0, 315; 0, 16 мм. Мелкие частицы песка (пыль) имеют размер менее 0, 16 мм. В песке зерен гравия от 5 до 10 мм допускается не более 5%, зерен крупнее 10мм- не должно быть. Сначала вычисляют частный остаток на каждом сите (%), как отношение массы остатка к массе просеиваемой пробы.

Затем определяют полный остаток (%) на каждом сите как сумму частных остатков на данном сите и на всех ситах крупнее данного.

Зерновой состав песка удобно представить графически, если по горизонтали отло­жить размеры отвер­стий сит, а по верти­кали - полные остатки на ситах. На рис. 10.1 в виде заштрихо­ванной области ука­заны допустимые пределы колебаний зернового состава песков для бетона.

Для оценки круп­ности песка приме­няют безразмерный показатель - модуль крупности, который вычисляют как отношение суммы полных остат­ков на ситах, ко всей пробе, принятой за 100.

В зависимости от зернового состава песок разделяют на крупный, средний, мелкий. Для каждой группы песка показатели должны соот­ветствовать величинам, указанным в табл. 10.1.

Мелкие частицы (пыль, ил, глина) увеличивают водопотребность бетонных смесей и расход цемента в бетоне. Поэтому содержание в песке зерен, проходящих через сито 0, 16 мм, должно быть не более 10% по массе, при этом количество пылевидных, илистых и глини­стых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 3%. Глина набухает при увлажнении и увеличивается в объеме при замер­зании, снижая морозостойкость. Поэтому содержание глины в песке
строго ограничивается, тем более не должно быть комков глины и суглинка.

Рис. 10.2. Изменение объема песка при увлажнении (кривые относятся к пескам различного зернового состава)

Песок очищают от мелких частиц путем промывки.

В природным песке и в гравии могут содержаться органические примеси (например, продукты разложения остатков растений), в ча­стности, органические гумусовые кислоты, которые понижают проч­ность бетона и даже разрушают цемент. Наличие органических при­месей определяют колориметрическим (цветовым) методом. Песок считают пригодным для бетона, если жидкость - 3%-ный раствор NaOH над песком - не окрашивается или приобретает окраску светлее эталона (эталон имеет светло-желтый цвет).

Песок отличается от крупного за­полнителя способностью сильно из­менять плотность и объем при изме­нении влажности (рис. 10.2) от 0 до 25%, что учитывается при объемной дозировке (при приготовлении рас­творных и бетонных смесей) и при­емке песка.

Крупный заполнитель. В каче­стве крупного заполнителя для бето­на применяют гравий, щебень с раз­мером зерен 5-70 мм. При бетониро­вании массивных конструкций мож­но применять щебень крупностью до 150 мм.

Зерна гравия имеют окатанную форму и гладкую поверхность. Обычно гравий содержит в том или
ином количестве песок, а также вредные примеси - глину, пыль, слю- ДУ) гумусовые вещества (органические примеси).

Щебень получают дроблением изверженных, метаморфических, плотных и водостойких осадочных горных пород (плотных известня­ков, песчаников и др.). Зерна щебня имеют угловатую форму; жела­тельно, чтобы по форме они приближались к кубу. Более шерохова­тая, чем у гравия, поверхность зерен способствует лучшему их сцеп­лению с цементным камнем, поэтому для бетона высокой прочности (М500 и выше) обычно применяют щебень, а не гравий.

Качество крупного заполнителя определяется минеральным соста­вом и свойствами исходной породы (ее прочностью и морозостойко­стью), зерновым составом заполнителя, формой зерен и содержанием вредных примесей. Прочность исходной породы при сжатии в насы­щенном водой состоянии должна не менее чем в 1, 5-2 раза превы­шать марку бетона.

В районах с развитой металлургической промышленностью эко­номически выгодно применять щебень, полученный в результате дробления и рассева тяжелых отвальных или специально отлитых доменных и мартеновских шлаков. Щебень из шлака должен иметь устойчивую структуру. Распад шлака может вызываться гашением зерен свободной извести. Основные доменные шлаки при медленном охлаждении могут распадаться вследствие перехода содержащегося в них двухкальциевого силиката из одной формы в другую. Возможен также " железистый" или " марганцевистый" распад вследствие пере­хода закисей этих металлов в оксиды с увеличением объема. Щебень из шлака должен удовлетворять общим требованиям в отношении зернового состава. Не допускаются в нем посторонние примеси топ­ливных шлаков и зол, колошниковой пыли и т.д.

Морозостойкость щебня и гравия должна обеспечивать получение проектной марки бетона по морозостойкости. Установлены марки щебня и гравия по морозостойкости от 15 до 300. Марка обозначает число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при кото­ром потеря в массе пробы крупного заполнителя не превышает 5% (для марок 15 и 25 допускается потеря массы до 10%).

Зерновой состав крупного заполнителя устанавливают с учетом наибольшего D и наименьшего d размеров зерен щебня или гравия. Наибольший размер зерен при бетонировании железобетонных ба­лок, колонн, рам должен быть не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры, а для плит перекрытий и покрытий - не более 1/2 толщины плиты.

9 - 9453

Наименьшая крупность соответствует размеру отверстия само­го мелкого из сит, через которое проходит не более 5% просеи­ваемой пробы; обычно наименьшая крупность равна 5(3) мм.

Рис. 10.3. График зернового состава гравия (щебня)

В зависимости от крупности зерен щебень, гравий подразделяют на четыре фракции: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм и 40-70 мм. Ще­бень, гравий могут поступать в виде смеси двух или большего числа фракций. По соглашению между поставщиком и потребителем мо­жет применяться щебень фракций 3-10 мм, 10-15 мм (или 5-15), 15-20 мм. Зерновой состав каждой фракции или смеси фракций должен находиться в указанных ниже пределах.

Результаты просеивания про­бы обычно наносят на график, где по горизонтали указаны раз­меры отверстий сит, по вертика­ли откладывают полные остатки на ситах (рис. 10.3). Данные зер­нового состава рис. 10.3). График зернового состава должны рас­полагаться по возможности в пределах заштрихованной части.

В зависимости от формы зе­рен устанавливается три группы щебня из естественного камня: кубовидная, улучшенная и обычная. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в них не превышает соответственно 15, 25 и 35% по массе. К пластин­чатым и игловатым зернам относят такие, в которых толщина или ширина меньше длины в 3 и более раза.

Содержание пылевидных и илистых частиц допускается в зави­симости от вида исходной горной породы и марки щебня и гравия по прочности. Количество пылевидных, глинистых и илистых час­тиц, определяемое отмучиванием, в гравий и щебне допускается не более 1%.

Содержание органических примесей в крупном заполнителе про­веряют, пользуясь той же методикой, которая применяется для песка. Гравий и щебень при обработке водным раствором едкого натра не должны придавать раствору окраску темнее эталона.

Радиационно-гигиеническаи оценка мелкого и крупного запол­нителя должна проверяться постоянно на содержание естественных радионуклеидов.

Водопотребность является важной технологической характери­стикой заполнителя. Зерна заполнителя поглощают воду и адсорби­руют ее на своей поверхности, поэтому необходимо регулировать количество воды затворения с учетом " смачивания" заполнителя, чтобы получить нужную удобоукладываемость бетонной смеси.

Вода, применяемая для затворения бетонной смеси и поливки бе­тона, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схва­тыванию и твердению вяжущего вещества. Для затворения бетонной смеси применяют водопроводную питьевую воду, а также природную воду (рек, естественных водоемов), имеющую водородный показа­тель рН не менее 4, содержащую не более 5000 мг/л минеральных солей, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л (в пересчете на SO3). Не допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.