Виды тяжёлых бетонов

В строительстве наиболее широко используют обычный тяжелый бетон плотностью 1600 2500 кг/ м3. на заполнителях из горных пород (граните, известняке, диабазе, щебне). Строительными нормами и правилами установлены следующие марки тяжелых бетонов М 100, М150, М200, М300, М400, М500, М600.

Существуют различные виды тяжелого бетона:

  1. Бетон для сборных железобетонных конструкций.
  2. Высокопрочный бетон.
  3. Быстротвердеющий бетон.
  4. Бетон на мелком песке.
  5. Бетон для гидротехнических сооружений.
  6. Бетон для дорожных и аэродромных покрытий.
  7. Бетон с тонкомолотыми добавками.
  8. Малощебёночный бетон.
  9. Литой бетон.
  10. Бетон с поверхностно активными добавками.

Тяжелый бетон хорошо сопротивляется поверхностному износу, что важно для цементно-бетонных дорог и полов промышленных зданий. Хорошие защитные свойства против радиоактивных излучений предопределяют его широкое применение в конструкциях биологической защиты атомных реакторов.

Бетон для сборных железобетонных конструкций. Для ускорения твердения бетона при изготовлении сборных железобетонных конструкций применяют тепловую обработку. Рост прочности бетона при тепловой обработке определяется не только активностью, но также минералогическим составом цемента, составом бетона, консистенцией бетонной смеси, режимом тепловой обработки и другими факторами.

Для получения требуемой отпускной прочности применяют следующий оптимальный режим тепловой обработки, предварительная выдержка –12 ч, подъем температуры –23 ч, изотермическая выдержка – 612 ч, остывание – 34 ч. Оптимальная температура С. Оптимальный состав бетона следующий: вода (В) = изотермической выдержки 80 140 л, цемент (Ц) = 280 кг, щебень (Щ) = 1415 кг, песок (П) = 590 кг.

Высокопрочный бетон прочностью 601000 МПа получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня прочностью не ниже М1200М1400. Высокопрочный бетон приготовляют с низким водоцементным соотношением (ВЦ) = 0,30,35 и ниже (смеси жесткие или малоподвижные) в бетоносмесителях принудительного действия.

Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование, сильное прессование. Значительно облегчают уплотнение суперпластификаторы, не понижающие прочности бетона. Высокопрочные бетоны являются, как правило, и быстротвердеющими.

Однако для ускоренного достижения отпускной прочности бетона в изделиях обычно требуется тепловая обработка, которая может проводиться по сокращенному режиму. Новые особо быстротвердеющие цементы дают возможность обойтись без тепловой обработки, так как бетон достигает нужной прочности в «естественных» условиях твердения при температуре 2025 °С.

Для приготовления высокопрочного бетона применяют различные способы повышения активности цемента и качества бетонной смеси (домол и виброактивация цемента, виброперемешивание, применение суперпластификаторов) и принимают высокий расход цемента.

Большие перспективы в получении высокопрочных бетонов связаны с применением вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), которое получают совместным помолом высокомарочного цемента и суперпластификатора С3.

При бетонировании массивных сооружений целесообразно применить цементы с пониженным содержанием алита (трех кальциевого силиката) и особенно целита (трех кальциевого алюмината), лучше всего белитовые (двух кальциевый силикат). Максимально допустимый расход белитового портландцемента составляет 450 кг/м3. В качестве крупного заполнителя следует применять фракционированный щебень из плотных и прочных горных пород.

Предел прочности при сжатии у изверженных не менее 100 МПа и у осадочных 80 МПа. Песок для высокопрочных бетонов должен иметь пустотность менее 40%. Марки высокопрочных бетонов М 500 1000. Быстротвердеющий бетон. Получение быстротвердеющего бетона обладающего относительно высокой прочностью в раннем возрасте (1…3 суток) при твердении в нормальных условиях достигается применением быстротвердеющего цемента а также различными способами ускорения твердения цемента (применение жесткой бетонной смеси с низким В/Ц использование добавокускорителей твердения (хлористый кальций хлористый водород глиноземистый цемент) сухое или мокрое домалывание цемента с добавкой гипса (2…5% от массы цемента) или с применением комплексных специальных добавок активация цементного раствора.

Интересно
Для получения качественного быстротвердеющего бетона используют алюминатный цемент марки М500 домолотого с 3% гипса жесткой бетонной смеси с В/Ц = 035 добавки хлористого кальция в количестве 2% веса цемента и виброперемешивание. По результатам испытаний в первые сутки быстротвердеющий бетон набирает прочность при сжатии 300 500 кг/ см2.

Бетон на мелком песке. Ввиду широкого распространения в природе мелких песков и отсутствия в некоторых районах песков с удовлетворительным зерновым составом допускаются применять в бетоне мелкие и тонкие пески (с Мкр < 15) при условии соответствующего технике экономического обоснования.

Мелкие пески по сравнению со средними и крупными характеризуются повышенной пустотностью и удельной поверхностью и худшим зерновым составом. Вследствие этого они несколько понижают прочность бетона и уменьшают подвижность бетонной смеси что вызывает увеличение расхода цемента для получения равнопрочных и равноподвижных бетонов.

Замена крупного песка мелким в большей степени сказывается на осадке конуса и меньшей на удобо-укладываемости бетонной смеси. Вместе с тем мелкий песок меньше раздвигает зерна крупного заполнителя и обладает лучшей водоудерживающей способностью в результате чего уменьшается оптимальное содержание песка в бетоне и следовательно в меньшей мере заметно его влияние на водопотребность бетонной смеси.

Основные параметры: плотность бетонной смеси 2350 кг/ куб. м; состав бетона МЗОО В/Ц = 05 Ц= 370 кг/ куб. м Щ = 1305 кг П = 490 кг В = 185 л.

Гидротехнический бетон предназначается для конструкций, находящихся в воде или периодически соприкасающихся с водой, поэтому он должен обладать свойствами, необходимыми для дли тельной нормальной службы этих конструкций в данных климатических и эксплуатационных условиях.

Гидротехнический бетон должен иметь минимальную стоимость и удовлетворять требованиям по прочности, долговечности, водостойкости, водонепроницаемости, морозостойкости, тепловыделению при твердении, усадке и трещиностойкости.

Противоречивые на первый взгляд требования высокого качества и низкой стоимости можно выполнить, если выделить наружную зону массивного сооружения, подвергающуюся непосредственному влиянию среды, и внутреннюю зону.

Бетон наружной зоны в зависимости от расположения в сооружении по отношению к уровню воды делят на бетон подводный (находящийся постоянно в воде), переменного уровня воды и надводный, находящийся выше уровня воды.

В самых суровых условиях бетон, расположенный в области переменного уровня воды, многократно замерзает и оттаивает, находясь все время во влажном состоянии. Это же относится к бетону водосливной грани плотин, морских сооружений (причалов, пирсов, молов и т.д.), градирен, служащих для охлаждения оборотной воды на тепловых электростанциях, предприятиях металлургической и химической промышленности. Этот бетон должен обладать высокой плотностью и морозостойкостью.

Бетон внутренней зоны массивных конструкций защищен наружным бетоном от непосредственного воздействия среды. Главное требование к этому бетону минимальная величина тепловыделения при твердении, так как неравномерный разогрев массива может вызвать образование температурных трещин.

Малое тепловыделение имеет шлакопортландцемент, поэтому его и применяют для внутримассивного бетона наряду с пуццолановым портландцементом. Требования к физико-механическим свойствам бетона внутренней зоны не столь высоки: марки по прочности М100, М150, по водонепроницаемости W2, W4.

Марку бетона по водонепроницаемости назначают в зависимости от напорного градиента, равного отношению максимального напора к толщине конструкции или к толщине бетона наружной зоны конструкции (при наличии зональной разрезки): Напорный градиент до 5510101212 и более Марка бетона по водонепроницаемости W4, W6, W8, W12.

Для конструкций с напорным градиентом более 12 на основании опытов могут назначаться марки по водонепроницаемости выше W12. Стойкость бетона к воздействиям среды определяется комплексом его свойств: морозостойкостью, малым водопоглощением, небольшими деформациями усадки.

Марку бетона по морозостойкости назначают в зависимости от климатических условий и числа расчетных циклов попеременного замораживания и оттаивания в течение года. Установлены следующие марки гидротехнического бетона по морозостойкости: F100, F150, F200, F300, F400, F500.

Водопоглощение гидротехнического бетона характеризуется величиной капиллярной всасываемости при погружении в воду образцов 28суточного возраста, высушенных до постоянной массы при температуре 105 °С. Водопоглощение бетона зоны переменного уровня воды не должно превышать 5% от массы высушенных образцов), для бетонов других зон не более 7%.

Линейная усадка бетона при относительной влажности воздуха 60% и температуре 18°С в возрасте 28 суток не превышает 0,3 мм/м, в возрасте 180 суток 0,7 мм/м. Предельно допустимые величины набухания установлены: в возрасте 28 суток 0,1 мм/м, 180 суток 0,3 мм/м (по сравнению с высушенными до постоянной массы при 60 °С эталонными образцами).

Материалы, применяемые для сооружения бетонной защиты, должны обеспечить возможно большую плотность бетона и определенное содержание водорода обычно в виде воды, связанной с вяжущим.

Вяжущим служит портландцемент или шлако-портландцемент, который выделяет при гидратации немного тепла и поэтому хорошо зарекомендовал себя в массивных защитных конструкциях.

В качестве заполнителей используют тяжелые природные или искусственные материалы. Для особо тяжелого бетона применяют в качестве заполнителя близкие по своим свойствам железные руды магнетит и гематит с содержанием железа не менее 60%. Бурый железняк (лимонит) позволяет значительно повысить содержание связанной воды в гидратном бетоне.

Бетоны для дорожных и аэродромных покрытий. В бетонных покрытиях дорог и аэродромов основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба так как покрытие работает на изгиб как плита на упругом основании. Поэтому при расчете состава бетона надо установить такое соотношение между его составляющими которое обеспечивает требуемую прочность бетона на растяжение при изгибе а также достаточную прочность на сжатие и морозостойкость.

Проектную прочность дорожного бетона устанавливают в зависимости от назначения бетона: при изгибе М20, М25, М30, М35, М40, М45, М50, М55; при сжатии М100, М150, М200, М250, М300, М 350, М400, М500.

Марки бетона по морозостойкости назначают в соответствии с климатическими условиями района строительства: F50, F100, F150, F200. Требования к подвижности бетонной смеси: ОК = 1…3 см; Ж = 2…5с и Ж =10…15с.

Чтобы обеспечить достаточную морозостойкость и следовательно надежную защиту и эксплуатацию покрытий длительное время В/Ц должно быть не более: для сурового климата 05 умеренного 053 мягкого 055. Для оснований бетонных дорог допускается использовать портландцемент не ниже МЗОО. Для бетона однослойных и двухслойных покрытий не ниже М400 с содержанием трех кальциевого алюмината менее 10%.

В качестве крупного заполнителя используют щебень из прочных пород изверженных (прочностью не менее 120 МПа) и осадочных пород (прочностью не менее 80 МПа); гравий только после промывки при этом содержание в них загрязняющих частиц не должно превышать 15 2% по массе.

Наибольший размер зерен щебня и гравия не менее 20мм 40мм 70мм. В качестве ПАВ используют пластификаторы (ССБ) и воздухововлекающие (мылонафт и Абиетат натрия); комплексные добавки СДБ и мылонафт СДБ и СНВ. Оптимальный состав бетона: В = 155 л Ц = 287 кг Щ = 1340 кг П = 655 кг.

Бетон с тонкомолотыми добавками. Применение тонкомолотых добавок (наполнителей) рационально в двух случаях:

  • когда по условию прочности можно допустить большее В/Ц , чем требуется по условию долговечности бетона.
  • когда прочность бетона можно обеспечить при меньшем расходе цемента, чем требуется по условию плотности.

Малощебёночной бетон. Малощебёночным называют бетон с пониженным содержанием щебня или гравия. При уменьшении содержания щебня в обычном бетоне повышается водопотребность бетонной смеси (так как возрастает удельная поверхность заполнителя) увеличивается воздухововлечение в бетонную смесь и вследствие этого несколько уменьшаются прочность бетона и модуль деформации возрастают усадка и ползучесть.

Соответственно при введении щебня в цементно песчаный бетон и увеличении его содержания свойства бетона изменяются в противоположном направлении. Меняя содержание щебня в бетоне можно регулировать его свойства.

Малощебёночный бетон используют главным образом тогда когда для железобетонных конструкций приходится применять дорогостоящий привозной щебень. Оптимальная плотность малощебёночного бетона составляет 2380 кг/м3. Оптимальный состав бетона на один куб : В = 150л Ц = 280кг Щ = 700кг П = 1175кг. Литой бетон. Литой бетон готовят при высоком расходе воды что требует уделять особое внимание Предупреждению расслаивания бетонной смеси.

Для ее предотвращения осуществляют мероприятия способствующие повышению водоудерживающей способности смеси:

  • используют цементы, обладающие достаточной водоудерживающей способностью;
  • применяют суперпластификаторы воздухововлекающие или водоудерживающие добавки;
  • ограничивают значения В/Ц чтобы избежать расслоения цементного теста;
  • увеличивают содержание песка в бетонной смеси, повышая значения коэффициента раздвижки а.

Для приготовления литых бетонов желательно использовать портландцемент и быстротвердеющий цемент. Такие цементы вследствие оптимального гранулометрического состава зерен и высокой точности помола обладают хорошей водоудерживающей способностью при высоких В/Ц.

Кроме того быстрое схватывание цементного теста уменьшает возможность его расслаивания так как Последнее может происходить только до момента затвердевания бетона. В строительстве используют литые бетоны с прочностью R = 20…60 МПа.
Бетон с поверхностноактивными добавками.

В современном строительстве широко применяют поверхностно активные добавки (ПАВ) вводимые в состав бетона для улучшения его свойств и экономии цемента ПАВ подразделяются на две группы:

  • 1 группа пластифицирующие добавки пептизирующего действия способствующие диспергированию коллоидной системы цементного теста и тем самым улучшающие его текучесть к ним относятся концентраты сульфитноспиртовой барды (ССБ) и их производные
  • 2 группа гидрофобизирующие добавки вызывающие вовлечение в бетонную смесь мельчайших пузырьков воздуха что также улучшает подвижность бетонной смеси и кроме того повышает морозостойкость бетона и улучшает некоторые другие его свойства к ним относятся омыленный древесный пек мылонафт омыленная абиетиновая смола (абиетат натрия) препарат ГК (пенообразователь на основе гидролизованной крови) микропенообразователь БС получаемый из растительного сырья.

Оптимальное содержание добавки составляет: ССБ 015…025% абиената Натрия 001…025% (от веса цемента). Главные недостатки тяжелого бетона большая плотность и высокая теплопроводность.

Узнай цену консультации

"Да забей ты на эти дипломы и экзамены!” (дворник Кузьмич)