Материалы для получения тяжелого (обычного) бетона

Цемент. Вид цемента следует выбирать в соответствии с назначением конструкций и условиями их эксплуатации, тре­буемым классом бетона (марка), отпускной прочностью бето­на для сборных конструкций или проектного возраста бетона для монолитных и сборно-монолитных конструкций.

Расход цемента в бетоне будет рациональным, если соблю­дается соотношение марки цемента и класса бетона по про­чности (табл. 9.1). При уменьшении этого соотношения увеличивается расход цемента, развиваются усадочные деформации и снижается трещиностойкость бетона. При увеличении этого соотношения за счет недостаточного содержания цемента на­блюдается расслоение бетонной смеси, понижение плотности бетона.

Таблица 9.1 Соотношение марки цемента и класса бетона по прочности

Мелкий заполнитель. В качестве мелкого заполнителя в тяжелых бетонах применяют песок, который может быть при­родным или искусственным.

Природный песок - это рыхлая смесь зерен размером от 0, 16 до 5 мм, полученных в результате естественного разрушения (выветривания) скальных горных пород.

Искусственный песок получают дроблением твердых гор­ных пород либо некоторых побочных продуктов промышлен­ности, например металлургических шлаков. Форма зерен дроб­леных песков остроугольная, поверхность шероховатая. Эти пески не содержат вредных примесей, которые часто встреча­ются в природных песках.

Песок для бетона должен состоять из зерен различного раз­мера, чтобы его межзерновая пустотность была минимальной; чем меньше объем пустот в песке, тем меньше цемента требу­ется для получения плотного бетона. В песке допускается не более 5% зерен размером от 5 до 10 мм. Наличие зерен разме­ром более 10 мм не допускается. Оптимальный зерновой со­став песка определяется ситовым методом и характеризуется содержанием в нем зерен различного размера.

Для определения зернового состава песка используют стан­дартный набор сит с отверстиями диаметром 5, 0; 2, 5; 1, 25; 0, 63; 0, 315; 0, 16 мм, через которые просеивают навеску песка, равную 1 кг. Сначала определяют частные остатки в процентах на каждом сите. Полный остаток на любом сите равен сумме частных остатков на этом и на всех вышерасположен­ных ситах. Например, А 0.63 = a 0.63 + a 0.125 + a.2, 5. Величины полных остатков характеризуют зерновой состав песка. Зерновой состав песка для изготовления бетона определяют также с помощью графика, приведенного на рис. 9.1. Для этого по горизонтали откладывают диаметры отверстий контроль­ных сит, а по вертикали - полные остатки на контрольных си­тах. Полученные точки соединяют ломаной линией, которую называют кривой зернового состава песка. Если кривая лежит в пределах заштрихованной области стандартного графика, то песок пригоден для работы (для приготовления раствора, бетона, мозаичной смеси). Если же кривая выходит за пределы за­штрихованной области, то песок следует обогатить, отсеивая ненужные фракции, или промыть его. Как и промывку, обога­щение песка производят в карьере.

Зерновой состав песка
	Полный остаток на сите
Группа песка	с диаметром отверстий 0, 63 мм, % по массе	Модуль крупности
Повышенной крупности	Более 65 до 75	Более 3, 0 до 3, 5
Крупный	Более 45 до 65	Более 2.5 до 3, 0
Средний	Более 30 до 45	Более 2, 0 до 2, 5
Мелкий	Более 10 до 30	Более 1.5 до 2, 0
Очень мелкий	До 10	Более 1.0 до 1, 5

Крупный заполнитель. В качестве крупного заполнителя для изготовления тяжелого бетона применяют гравий или ще­бень. Щебень отличается от гравия остроугольной формой и шероховатой поверхностью зерен, в связи с чем сцепление его с цементно-песчаным раствором лучше, чем гравия. Содержа­ние в щебне вредных органических веществ незначительно.

Зерновой состав крупного заполнителя определяют просеи­ванием средней пробы массой 10 кг через стандартный набор сит с диаметром отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм и последующим взвешиванием остатков на каждом сите. Затем вычисляют в про­центах частные и полные остатки и устанавливают наибольшую Дтиб ^и наименьшую D_imm крупность зерен заполнителя. За наибольшую крупность зерен принимают диаметр отверстия то­го верхнего сита, на котором полный остаток превышает 5%, за наименьшую - диаметр отверстия первого снизу сита, полный остаток на котором составляет не менее 95%. Кроме того, вы­числяют значения 0, 5(£)_наим + D_Hm6) и 1, 25£ > _наиб.

(рис. 9.2). Круп­ный заполнитель признают пригодным для приготовления бетона, если кривая его зернового состава располагается в преде­лах заштрихованной области.

Для тяжелых бетонов следует применять щебень, который получают из горных пород, имеющих прочность в 1, 5—2 раза выше, чем прочность бетона. Окончательно пригодность гра­вия или щебня для приготовления бетона требуемой марки устанавливают по результатам испытания бетона, сделанного на данном заполнителе.

Морозостойкость насыщенного водой гравия или щебня определяют попеременным замораживанием и оттаиванием, а также ускоренным методом - замораживанием в растворе сер­нокислого натрия. По степени морозостойкости гравий и ще­бень разделяют на следующие марки: F15, F25, F50, F100, F150, F200h, F300.

Вода. В технологии бетонных работ воду используют для приготовления бетонных смесей и раствора, поливки бетона в процессе твердения, промывки заполнителей. Во всех случаях применяется не любая вода, а только отвечающая техническим требованиям. Качество воды оценивают по содержанию вред­ных примесей, которые могут препятствовать нормальному схватыванию и твердению вяжущего вещества либо вызывают появление в структуре бетона новообразований, снижающих его прочность и долговечность.

Добавки. С развитием технологии производства бетона все большее распространение получают различного вида добавки, которые улучшают свойства бетонной смеси и повышают ка­чество бетона.

Пластифицирующими называют добавки, увеличиваю­щие подвижность (или уменьшающие жесткость) бетонных смесей без снижения прочности бетона. Они представляют со­бой поверхностно-активные вещества.

По характеру действия различают гидрофильно-пластифицирующие и гидрофобно-пластифицирующие добав­ки. Из гидрофильно-пластифицирующих наиболее часто приме­няют добавку ЛСТ (прежнее название СДБ). По химическому составу - это кальциевая соль лигносульфоновой кислоты с при­месью минеральных веществ. Она поставляется обычно в жид­ком виде с содержанием сухого вещества около 50% или в твер­дом виде при 80%-м содержании сухого вещества. Для пласти­фикации бетонной смеси и раствора ее вводят в небольшом ко­личестве - 0, 1...0, 5% от массы цемента. Расход добавки - 0, 5... 1, 0 кг/м^ бетонной смеси. К гидрофобно-пластифщирую-щим добавкам относят мылонафт (натриевая соль нафтеновых кислот), асидол-мылонафт, гидрофобизирующие кремнийорга-нические жидкости ГКЖ-10 и ГКЖ-11.

Добавки, регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов: ускоряющие твердение, замедляющие схватывание, противоморозные.

На практике чаще используют следующие ускорители твердения бетона: хлорид кальция (ХК), сульфат натрия (СН), нитрат кальция (НК), нитрат натрия (НН), а также многоком­понентные добавки: нитрит-нитрат кальция (ННК), нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК).

Из замедлителей схватывания лучше всего применять до­бавки, которые уменьшают водопотребность и расход цемен­та, а также пластифицируют бетонные смеси и раствор. В этом отношении хорошие результаты дают органические вещества (ЛСТ) и кремнийорганические жидкости (ГКЖ-10 и ГКЖ-11). Кроме того, используют добавку двуводного гипса, слабый раствор серной кислоты. Концентрация добавок колеблется от 0, 2 до 2% и устанавливается в лаборатории.

Противоморозные добавки вводят для того, чтобы обеспе­чить твердение бетона зимой. В качестве противоморозных до­бавок применяют следующие соли: хлорид натрия в сочетании с хлоридом кальция, нитрит натрия, комплексное соединение нитрата кальция с мочевиной.

Добавки, сокращающие расход цемента, - это минераль­ные порошки, побочные продукты промышленности: пыле­видная зола теплоэлектростанций, доменные и топливные шлаки в тонкомолотом виде.