Главная О компании Контакты Техника Библиотека Новости
Контакты
490-56-77      490-54-01
490-53-29      490-56-98
Продукция
Бетон и раствор
Железобетон
Газобетон
Цемент
Нерудные материалы
  • Песок строительный
  • Щебень гранитный и др.
  • Керамзит
  • Отсев гранитный

БЕТОНЫ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

§ 1. Классификация и область применения бетонов

Применяемые для изготовления сборных конструкций бетоны классифицируют по виду вяжущего, объемной массе, назначению и другим признакам,

В зависимости от вида используемого вяжущего различают бетоны: цементные, для получения которых используют все разновидности клинкерных цементов; известковые (силикатные), в том числе и автоклавного твердения — на основе известково-кремнеземистого вяжущего с заполнителями, состоящими преимущественно из силикатов и алюмосиликатов; гипсовые, приготовляемые из гипса и заполнителей; кислотостойкие, в которых в качестве вяжущего применяют жидкое стекло с добавками кремнефтористого натрия, а заполнителями служат кислотостойкие каменные материалы; асфальтобетоны, приготовляемые на основе битумов; полимерцементные и пластобетоны, вяжущими в которых служит смесь цемента с полимерными материалами или только полимерные композиции *.

По объемной массе в сухом состоянии бетоны делят на следующие группы: особо тяжёлые— объемной массой более 2500 кг/м3 и прочностью 20—40 МПа (200—400 кГ/см2) с заполнителями из особо тяжелых плотных минералов и горных пород (магнетит, барит и др.). Эти бетоны применяют главным образом в специальных сооружениях (для защиты от радиоактивных излучений и т. п.); тяжелые— объемной массой более 1800—2500 кг/м3 и прочностью при сжатии 10—60 МПа (100—600 кГ/см2), используемые для изготовления несущих конструкций во всех отраслях строительства; легкие — объемной массой 500— 1800 кг/м3 и прочностью при сжатии 2,5—40 МПа (25—400 кГ/см2), применяемые как для несущих конструкций, так и для самонесущих наружных ограждающих элементов зданий, выполняющих теплозащитные функции; особо легкие (теплоизоляционные) — объемной массой менее 500 кг/м3 и прочностью 0,5—3,5 МПа (5—35 кГ/см2), служащие в целях теплоизоляции строительных конструкций и промышленных установок.

* Гипсовые, теплоизоляционные, кислотостойкие, полимерцементные и другие виды специальных бетонов и изделий на их основе в данной статье не рассматриваются.

В зависимости от наибольшей крупности заполнителя различают бетоны мелкозернистые (до 10 мм) и крупнозернистые (10—150 мм). Для производства бетонных и железобетонных конструкций и деталей обычно применяют заполнитель крупностью до 20—40 мм.

 

§ 2. Понятие о монолитном и сборном бетоне и железобетоне

В современном строительстве из бетона и железобетона изготавливают основные конструкции промышленных, гражданских, сельскохозяйственных и жилых зданий и сооружений, а также возводят гидротехнические сооружения, устраивают покрытия дорог и аэродромов и т. д. Массовое применение бетона и железобетона во всех отраслях строительства объясняется их преимуществом перед другими материалами: срок службы конструкций в большинстве случаев значительно больший, чем конструкций из металла, дерева и других материалов; большая часть (до 90%) материалов (заполнители, вода), употребляемых для приготовления бетона и железобетона, является местными, в связи с чем стоимость конструкций невысока; используя различные исходные материалы и способы изготовления, можно получить бетон и железобетон с различными физико-механическими показателями; из бетона и железобетона возможно изготовление изделий любых размеров и форм (тонкостенных и крупноразмерных) оводов, оболочек и т. д.

В современном строительстве применяют монолитные бетонные и железобетонные конструкции, возводимые непосредственно на месте их размещения в зданиях и сооружениях согласно проекту, и сборные, изготовляемые на предприятиях или строительных площадках и монтируемые на строительном объекте.

Изготовление монолитных конструкций, осуществляемое на открытом воздухе на' вновь осваиваемой территории и зачастую на большой высоте, требует значительных затрат труда и расхода материалов для возведения опалубки, подмостей и других приспособлений. Процесс бетонирования в условиях строительной площадки трудно механизировать и автоматизировать. Кроме того, в зимнее время производство монолитных конструкций связано с серьезными трудностями (подогревом смеси и т. д.).

Производство сборных конструкций в заводских условиях за счет полной механизации и автоматизации технологического процесса позволяет значительно снизить расход материалов (в том числе и на опалубку), трудоемкость изготовления, повысить качество конструкций, а также намного сокращает сроки производства работ на строительной площадке и создает условия для ритмичного строительства в течение всего года независимо от климатических условий, что в конечном итоге приводит к снижению стоимости строительства,

Кроме несомненных достоинств сборные железобетонные конструкции имеют и ряд недостатков. Так, удельный расход арматуры у сборных элементов в ряде случаев больше, чем у монолитных, Объясняется что дополнительными затратами металла на установку специальной арматуры, предназначенной для восприятия напряжений, которые могут возникнуть при перевозке и монтаже, а также для соединения сборных конструкций между собой. При организации выпуска сборных конструкций требуются значительные капиталовложения, необходимые для строительства специальных предприятий, оснащенных сравнительно сложным металлоемким и энергоемким оборудованием.

 

§ 3. Классификация и область применения растворов. Требования, предъявляемые к ним

Строительные растворы классифицируют по виду вяжущего, объемной массе и назначению.

По виду вяжущего растворы делят на цементные, известковые, гипсовые и смешанные. Растворы можно также изготавливать на бесклинкерных вяжущих (известково-шлаковом, известково-пуццолановом и т. д.).

В зависимости от объемной массы в сухом состоянии растворы делят на обыкновенные (тяжелые) с объемной массой 1500" кг/м3 и более, изготавливаемые на обычных плотных заполнителях, и легкие с объемной массой менее 1500 кг/м3, приготавливаемые на легких заполнителях.

По назначению различают растворы отделочные, для каменных кладок и возведения стен из крупных элементов, а также специальные.

Растворные смеси приготавливают в виде готовых растворов необходимой подвижности и сухих смесей, требующих перед употреблением смешивания с водой и в необходимых случаях введения различных добавок.

В зависимости от основных свойств используют растворы следующих марок: по прочности на сжатие (кГ/см2) 4, 10, 25, 50, 75, 100, 200 и 300; по морозостойкости (Мрз), исходя из числа выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания: 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и 300.

Растворы /М 4, 10 и 25 готовят преимущественно на извести и бесклинкерных вяжущих. Составы растворов для получения заданной марки можно подбирать любым обоснованным способом, обеспечивающим получение заданной марки раствора к определенному сроку твердения при наименьшем расходе вяжущего. При этом должна быть получена подвижность и водоудерживающая способность растворной смеси, соответствующие области применения раствора.

Отделочные растворы делят на декоративные и обычные штукатурные. Декоративные цветные растворы применяют для заводской отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и крупных блоков, а также для наружной и внутренней штукатурки зданий. Для отделки панелей из тяжелого бетона используют растворы марки не менее 150, а панелей из легких бетонов и штукатурки фасадов зданий — не менее 50 с морозостойкостью более 35. Прочность раствора на сжатие в День отгрузки панелей с предприятия-изготовителя должна составлять не менее 70% от его проектной прочности.

В качестве вяжущего для декоративных растворов, употребляемых в отделке панелей из обычного и легкого бетонов, используют обычный и белый портландцемента и пигменты; в растворах для цветных наружных штукатурок — те же виды цементов и известь, в растворах для цветных штукатурок внутри здания — известь и гипс. В качестве заполнителей для приготовления декоративных цветных штукатурок применяют промытый кварцевый песок и песок, получаемый дроблением таких горных пород, как гранит, мрамор, туф, известняк и др.

Для получения высококачественных поверхностей изделий отечественными учеными разработан коллоидный раствор, приготавливаемый из портландцемента М 400—20% (по массе), молотого песка — 65% и молотой извести— 15% при водотвердом отношений 0,6—0,7. Помол сухой смеси материалов для такого раствора до тонкости не менее 3000 см2/г осуществляют в установке СМЖ-238 на базе вибромельницы М-400, а его приготовление—в смесителе СЛЩ-188.

Обычные штукатурные растворы используют для внутренней и наружной отделки зданий и сооружений, а также панелей и объемных элементов. Они должны обладать необходимой подвижностью, иметь хорошее сцепление с основанием и малое изменение объема при твердении. Вяжущим в обычных штукатурных растворах может быть портландцемент, известь, гипс и их смеси (например, цементно-известковое и известково-гипсовое), а заполнителем—песок с наибольшей крупностью 1,2—2,5 мм. Подвижность штукатурных растворов, характеризуемую глубиной погружения стандартного корпуса СтройЦНИИла, принимают 6—12 см.

Кладочные растворы применяют для кладок из кирпича и мелких блоков, а также монтажа крупноразмерных стеновых и других конструкций. Для, кладки конструкций, работающих в условиях воздействия агрессивных и текучих вод, используют растворы на пуццолано-вом и сульфатостойком портландцементах. Подвижность кладочных растворов в зависимости от способа транспортирования (в бункерах-кюбелях или растворонасосами) и способа укладки (вручную, вибрированием) принимают 1—14 см. Наибольший размер зерен песка для кладочных растворов различного назначения 2,5—5 мм.

Специальные виды растворов, к которым относятся растворы гидроизоляционные, тампонажные, акустические, рентгенозащитные и др., в большинстве случаев приготавливают непосредственно на строительной площадке и поэтому здесь не рассматриваются.

 

§ 4. Сырьевые материалы, применяемые для бетонов и растворов

В качестве вяжущего в производстве сборных бетонных и железобетонных конструкций используют портландцемент и его разновидности — пластифицированный и гидрофобный, высокопрочный, быст-ротвердеющий (БТЦ) и особобыстротвердеющий (БТЦ), белый и цветной и т. д., а также шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и глиноземистый цемент.

Вид и свойства вяжущего существенно влияют на качество изделия, а также на технологию и стоимость изготовления. Обоснованный выбор вяжущего в каждом конкретном случае должен производиться с обязательным учетом: его активности; сроков схватывания и интенсивности роста прочности при различных температурно-влажностных условиях твердения как в раннем возрасте, так и в дальнейшем; стойкости в условиях эксплуатации конструкций и деталей; характера и величины изменения объема при схватывании и твердении и т.д.

Портландцемент является наиболее распространенным видом вяжущего, применяемым в строительстве. В настоящее время заводами выпускается портландцемент преимущественно высокой активности (М 300—700) и повышенной скорости твердения в ранние сроки. Активность портландцемента, а также скорость роста его прочности в ранние сроки зависят в основном от минералогического состава клинкера, тонкости помола и количества вводимых при помоле добавок (например, с увеличением удельной поверхности цемента с 2500— 3000 до 4000—5000 см2/г скорость нарастания прочности в ранние сроки повышается в 1,5—2 раза).

На заводах сборного железобетона следует стремиться к применению высокомарочных и быстротвердеющих цементов, так как это позволяет сократить время изготовления изделий, уменьшить расход вяжущего и таким образом снизить себестоимость готовой продукции. Только при автоклавной обработке изделий следует использовать цементы низкой активности, а также цементы с увеличенным количеством двухкальциевого силиката (C2S).

Однако применение портландцементов повышенной активности целесообразно только для бетонов сравнительно высокой прочности, более 20 МПа (200 кГ/см2). Объясняется это тем, что для получения бетонов меньшей прочности требуется сравнительно небольшое количество высокомарочного цемента, которого оказывается недостаточным для придания бетону требуемой удобоукладываемости и плотности. Обеспечить необходимую плотность бетона в этом случае возможно за счет введения добавок — наполнителей.

В целях экономного расходования вяжущего в табл. 1 приведены рекомендуемые виды и марки цемента в зависимости от проектной марки бетона по прочности на сжатие.

 

1 Рекомендуемые виды и марки цемента

Цемент Проектная марка бетона
100 150 200 300 400 500 600
Портландцемент
Шлакопортландцемент,
пуццолановый и шлаковый
магнезиальный портландцемент.
200 200—300 400
400
500
500
500
500-600
500
500-600
600
600

 

Пластифицированный и гидрофобный портландцементы изготавливают путем введения в обычный портландцемент при помоле небольшого количества (0,1—0,25% по массе) специальных добавок, в первом случае — пластифицирующих (сульфитно-дрожжевой бражки), во втором — гидрофобных (мылонафта).

Коллоидные адсорбционные пленки гидрофильного характера, образующиеся на поверхности частиц пластифицированного портландцемента, способствуют более полному смачиванию частиц цемента, уменьшают трение между ними и приводят к повышению пластичности растворной и бетонной смеси. При использовании пластифицированного портландцемента за счет, уменьшения водосодержания смеси можно повысить прочность бетона или при той же прочности снизить на 8—10% расход вяжущего.

Создающиеся на поверхности зерен гидрофобного портландцемента тончайшие пленки значительно понижают его гигроскопичность, вследствие чего такой цемент не слеживается и в течение длительного времени почти не теряет активности. Так как при перемешивании бетонных и растворных смесей гидрофобные пленки снимаются зернами песка, прочность бетонов и растворов в большинстве случаев, не снижается.

Благодаря улучшению структуры цементного камня бетоны на пластифицированном и гидрофобном портландцементах обладают повышенной морозостойкостью и меньшей водопроницаемостью. Иногда при тепловой обработке таких бетонов наблюдается снижение их прочности, поэтому применение пластифицированных и гидрофобных цементов допускается только после проведения предварительных испытаний,

Быстротвердеющий и особобыстротвердеющий портландцементы (БТЦ и ОБТЦ) за счет повышенного содержания быстротвердеющих минералов — C3S и С3А (60—65%) и более тонкого помола обладают по сравнению с обычным портландцементом более интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. Этот цемент применяют в производстве сборных железобетонных изделий, не подвергающихся тепловой обработке или с сокращенным циклом ее.

Белый и цветной портландцементы получают путем совместного помола маложелезистого клинкера C4AF (не более 1—1,5%), активных и. инертных минеральных добавок белого цвета (не более 10%) и гипса. Белый и цветной цементы используют для приготовления декоративных растворов и бетонов. В производстве цветных цементов в белый цемент добавляют щелочестойкие пигменты.

Пуццолановый и шлакопортландцементы по сравнению с портландцементом характеризуются пониженным тепловыделением при гидратации, замедленным твердением в ранние сроки, особенно при невысоких положительных температурах, и меньшей активностью (М 200—500). Наиболее целесообразно применять эти цементы в бетонах, подвергающихся тепловлажностной обработке в пропарочных камерах (при температуре (90—100° С) и в автоклавах (180—200° С).

При использовании пуццолановых и шлакопортландцементов следует учитывать, что они обладают нестабильными свойствами и повышенной водопотребностью, что приводит к увеличению расхода вяжущего. Кроме того, бетоны на пуццолановом и шлакопортландцементах по сравнению с бетонами на портландцементе обладают меньшей морозостойкостью. Вследствие большой рыхлости и высокой гигроскопичности вводимых в вяжущее добавок активность пуццолановых и шлако-портландцемеитов ПрИ хранении снижается быстрее, чем у портландцемента. Кроме обычного шлакопортландцемента, выпускается и быстротвердеющий шлакопортландцемент, отличающийся более интенсивным ростом прочности в начальный период твердения.

Глиноземистый цемент из-за высокой стоимости и дефицитности на предприятиях по. изготовлению сборных железобетонных изделий применяют только в исключительных случаях при особой срочности изготовления конструкций, не подвергающихся тепловой обработке. Отдельные виды цемента запрещается применять в тех случаях, когда специфические их свойства не могут быть эффективно использованы, даже если при этом не допускается перерасход вяжущего (например, использовать белый цемент для приготовления недекоративного бетона).

В качестве вяжущих для изготовления бетонов и растворов, кроме цементов, применяют известь строительную, бесклинкерные вяжущие на ее основе и гипс.

Строительную известь получают путем обжига (до удаления углекислоты) кальциево-магниевых горных пород мела, известняка, доломитизированных и мергелистых известняков, доломитов и мергелистого мела. В производстве используют воздушную известь, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях, а также гидравлическую, твердеющую и в воде.

Известь воздушную применяют в виде: негашеной комовой, представляющей собой смесь кусков размером до 20—30 см; негашеной молотой, получаемой путем измельчения комовой извести с минеральными добавками и без них до тонкости помола, характеризуемой остатками частиц на ситах с сеткой № 02 не более 1 % и № 008 — не более 10%; гидратной (пушонки), образующейся в результате гидратации (гашения) негашеной извести.

В зависимости от. назначения раствора используют воздушную негашеную известь: быстро-, средне- и медленногасящуюся со сроками гашения соответственно до 8 мин, не более 25 мин- и свыше 25 мин. В производстве растворов и бетонов, эксплуатируемых во влажных условиях, применяют слабо- и сильногидравлическую известь, обеспечивающую получение в 28-дневном возрасте прочность при сжатии образцов, соответственно, не менее 2 и 5 МПа (20 и 50 кГ/см2).

При изготовлении изделий из силикатных бетонов используют известково-кремнеземистое вяжущее, получаемое путем совместного помола кварцевого песка и кальциевой маломагнезиальной комовой, молотой негашеной и гидратной (пушонки) извести со скоростью гашения 15—30 мин. Применение магнезиальной или доломитовой извести с замедленными сроками гашения нежелательно, так как это может привести в производственных условиях к резкому снижению качества готовой продукции или же к снижению производительности всего завода. Если в шихту попадает известь с непогасившейся окисью магния, ее гашение может начаться в уже отформованных изделиях, что приведет к образованию трещин в изделиях, а иногда и к полному их разрушению. Вредное влияние окиси магния на свойства силикатных изделий может быть устранено введением в смесь некоторого количества тонкодисперсных добавок: глины, суглинков, трепела, измельченного кирпичного боя, золы ТЭЦ или путем гашения извести паром при давлении 0,3—0,5 МПа (3—5 ати) в течение 30 мин. Количество тонкодисперсных добавок в зависимости от их качества составляет 25—100% от суммы активных СаО и MgO в смеси. При наличии в силикатной смеси таких добавок в процессе запарки происходит ускоренное образование цементирующего вещества, благодаря чему материал в самом начале автоклавной обработки приобретает прочность, которая может противодействовать деформациям, возникающим при гашении доломитизированной извести.

Для приготовления бесцементных бетонов используют следующие . виды бесклинкерных вяжущих: известково-шлаковые вяжущие, получаемые путем совместного измельчения высушенных гранулированных доменных шлаков и 10—30% извести (гидравлической или воздушной) или тщательного смешивания в сухом виде тех же материалов, измельченных раздельно в тонкий порошок; известково-пуццолановые вяжущие, изготавливаемые путем совместного измельчения активной минеральной добавки (трепела, опоки и др.) с известью; известково-зольные, в том числе сланцезольные вяжущие, получаемые путем совместного помола топливных зол и шлаков, содержащих окись кальция не менее 15% с кремнеземистой активной минеральной добавкой и известью.

Для улучшения процессов твердения и регулирования сроков схватывания при помоле этих вяжущих добавляют около 5% гипса и в некоторых случаях 10—20%портландцемента. Тонкость помола бесклинкерных вяжущих характеризуется остатком на сите №009 (4900 отв./см2) не более 25% по массе. Производство бесклинкерных вяжущих и помол добавок следует предусматривать не на заводах железобетонных изделий, а на самостоятельных предприятиях.

Ввиду малых сроков схватывания для заводского производства строительных растворов гипсовые вяжущие почти не используют. Широкое применение они получили при изготовлении обшивочных листов (сухой штукатурки), а также мелко- и крупноразмерных блоков и панелей для внутренних перегородок.

В качестве мелкого заполнителя для бетонов применяют песок, представляющий собой рыхлую смесь зерен крупностью до 5 мм и объемной массой более 1200 кг/м3, образовавшуюся в результате естественного разрушения (природные пески) или путем дробления горных пород (дробленые пески). В природе встречаются кварцевые пески с примесью частиц полевого шпата и других минералов, реже известняковые и ракушечные пески. Кварцевые пески, обладающие высокой прочностью, можно применять для бетонов любых марок. Пригодность других песков проверяется в бетоне требуемой марки.

Дробленый песок изготавливают из невыветренных изверженных, метаморфических и плотных карбонатных осадочных горных пород, имеющих предел прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии не менее 40 МПа (400 кГ/см2). Используемое для этой цели оборудование должно обеспечивать получение зерен, имеющих форму, близкую к кубической. Искусственные пески имеют острые грани и неровные поверхности и обычно не содержат посторонних примесей. Получаемые путем дробления горных пород (особенно содержащих значительное количество хрупкого кварца), песчинки имеют много мелких микротрещин, снижающих их прочность, что приводит к уменьшению прочности бетона. Выбор песка для обычного бетона производится с учетом его свойств и стоимости; во всех случаях необходимо использовать местный песок.

Существенное влияние на качество бетона оказывает зерновой (гранулометрический) состав песка. Как известно, частицы песка -служат для заполнения пустот между зернами крупного заполнителя и получения плотной структуры бетона. В свою очередь, для получения монолитного камня все пустоты между частицами песка необходимо заполнить тестом из вяжущего и воды. Этим же тестом должны быть покрыты и поверхности всех частиц. Таким образом, для уменьшения расхода вяжущего следует применять пески с малой пустотностью и наименьшей суммарной поверхностью частиц. Лучшими являются крупные пески, содержащие достаточное количество средних и мелких частиц. В этом случае обеспечивается наименьшая пустотность песка и суммарная поверхность его частиц.

В зависимости от зернового состава песок делят на крупный с модулем крупности Мкр>2,35, средний — с Мкр — 2,35—2,1; мелкий с Мкр < 2,1 и удельной поверхностью s= 100—200 см2/г и очень мелкий с s = 201—300 см2/г. Для обычных бетонов допускается применение песка с Мкр = 2,1—3,25, кривая просеивания которого находится в пределах заштрихованной площади графика (рис. 2). Песок с удельной поверхностью более 300 см2/г для обычных (тяжелых) бетонов и растворов применять не рекомендуется. Однако подобная оценка .не всегда обеспечивает получение смесей с наименьшим расходом цемента. Более точным критерием пригодности песка является так называемый модуль эффективности M, представляющий собой расход цементного теста, необходимого для заполнения пустот в 1 кг песка и смазки поверхности его зерен. Определение модуля эффективности производят по формуле, в которой первое слагаемое представляет собой объем пустот в 1 кг уплотненного вибрированием песка, а второе — объем цементного теста, требуемый для смазки поверхности зерен песка

М = (R – G)/ RG + 0,013s
Где R и G —объемная масса и плотность песка, г/см3; 0,013 — толщина пленки на поверхности зерен песка, мм; s — удельная поверхность частиц песка, м2/кг.

На заводы сборного железобетона при наличии емкостей для хранения песок должен поставляться рассеянным на крупную и мелкую фракции с помощью контрольных сит с размерами отверстий: 1,25 мм и более —для крупных песков и 1,25 или 0,63 мм и менее—для мелких. В качестве мелкой части фракционированного песка можно использовать природные средние, мелкие и очень мелкие пески. Зерновой состав крупной и мелкой частей фракционированного песка должен обеспечивать получение качественного бетона без перерасхода цемента.

Объемная масса песка зависит от его пустотности, степени влажности и плотности (удельного веса). Обычно объемная масса песка колеблется от 1500 до 1600 кг/м3.

С повышением влажности песка до 5—10% объем его резко увеличивается. При дальнейшем увеличении влажности объем постепенно уменьшается и при 20%-ной влажности равен объему сухого песка. Поэтому при приемке и отпуске песка, а также при дозировании воды в бетоносмесйтельных цехах необходимо систематически учитывать колебания влажности и происходящие при этом изменения объема песка.

Большое влияние на качество бетона оказывают глинистые, органические и другие примеси, встречающиеся в песке. Глинистые, илистые и пылевидные примеси повышают водопотребность бетонных смесей, вследствие чего снижается прочность бетона. Глинистые примеси, обволакивая тонким слоем зерна песка, ухудшают сцепление последних с цементным камнем. Содержание отмучиваемых примесей не должно превышать 3% для природного песка и 5% — для дробленого. Уменьшение количества примесей может быть достигнуто промывкой песка водой в специальных машинах — пескомойках.

Сернистые и сернокислые соединения (гипс, серный колчедан и др.) вызывают постепенное разрушение цементного камня, а частицы слюды, вследствие их плохого сцепления с цементным камнем и невысокой прочности, уменьшают прочность бетона и понижают его морозостойкость. Допустимое количество примесей слюды и минералов, содержащих серу, устанавливается испытанием песка в бетоне.

Органические примеси, главным образом гуминовые кислоты, вступая во взаимодействие с гидратом окиси кальция, выделяющимся при твердении портландцемента, образуют рыхлые малопрочные соединения типа сахаратов кальция, не способных к твердению, что понижает прочность бетона. Присутствие органических примесей допускается в количестве, при котором цвет жидкости над песком, обработанным 3%-ным водным раствором едкого натрия, получается не темнее эталона (колориметрическая проба). Однако оценка качества песка этим методом не может считаться окончательной, так как окрашивание жидкости может быть вызвано встречающимися в песках красящими веществами, безвредными для цемента (например; соединениями марганца). При неудовлетворительных результатах колориметрической пробы следует сравнить прочность образцов из бетона на загрязненном песке и на том же песке, но промытом известковым молоком и водой.

К качеству заполнителей для растворов выше М 50 в большинстве случаев предъявляют те же требования, что и к песку для обычных бетонов.

Для кладочных и обычных штукатурных растворов небольшой прочности, кроме природных обычных и легких (ракушечных, пемзовых и т. п.), можно использовать дробленые пески из тяжелых горных пород, металлургических и топливных шлаков, а также отработанные формовочные пески после их соответствующей проверки в растворах.

К заполнителям для декоративных цветных растворов предъявляют также определенные требования к цвету. Зерновой состав и допускаемое содержание вредных примесей должны удовлетворять требованиям стандарта на песок, пригодный для кладочных и штукатурных работ. Применение мелких песков, не удовлетворяющих по зерновому составу требованиям стандартов, что вызывает повышенный расход вяжущих, допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Для приготовления силикатных смесей используют средние, мелкие и очень мелкие пески с содержанием SiO2 не менее 80%, отмучиваемых примесей — не более 10% и слюды — не более 0,5%. Предпочтение отдают песку, зерна которого имеют острые грани и шероховатую поверхность. Примесь в песке глины в виде крупных включений не допускается, так как это приводит к снижению прочности бетона. Если глина находится в тонкодисперсном состоянии и распределена в песке равномерно, она увеличивает удобоукладываемость сырьевой смеси и способствует лучшему ее уплотнению при формовании, в результате чего повышается плотность и прочность силикатного бетона. В состав глиносиликатных бетонов вводят .-8—12% строительных глин и суглинков, содержащих 65—70% кремнезема и 10—.12% глинозема.

В силикатных бетонах, как и в цементных, экономически целесообразно использовать и крупные (плотные и пористые) заполнители. Заполнителями в бесклинкерных бетонах служат доменные гранулированные шлаки и золы состава: не менее 40% SiO2 (по массе), не более 30% А12О3, 3% MgO. П. п. п. для зол, образующихся при сжигании бурых углей — не более 2% и прочих углей — 5%. К гранулированным доменным шлакам предъявляются те же требования, что и для шлаков, используемых в ячеистых бетонах. Тонкость помола золы должна быть не менее 2500 см2/г, шлаков — не менее 3500 см2/г.

В качестве крупного заполнителя применяют природные и искусственные каменные материалы размерами кусков 3(5)—70 мм. Наиболее распространенными крупными заполнителями являются гравий и щебень изверженных, плотных осадочных и метаморфических горных пород. Реже применяют искусственные заполнители (нераспадающиеся доменные шлаки и другие материалы). Качество заполнителей оказывает большое влияние на прочность и стойкость бетонов.

Гравий образуется в результате естественного разрушения (выветривания) плотных горных пород и состоит в основном из кусков окатанной формы. По крупности зерен гравий делят на следующие фракции: 3(5)—10; 10—20; 20—40 и 40—70 мм.

По зерновому составу и содержанию примесей гравий часто не удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям, поэтому его обогащают рассеиванием на отдельные фракции и промывают на специальных установках, располагаемых в карьерах. Количество зерен с размерами, выходящими за предельные размеры фракции, не должно быть более 5%,,а полусумма полных остатков на ситах с dmax и dm-m составляет 40—70% (по массе).

Гравий образуется в результате распада разнообразных горных пород, имеющих неодинаковый минералогический состав и плотность, поэтому отдельные зерна гравия могут иметь неодинаковую прочность, а также различную форму. Прочность отдельных зерен гравия, их форма, а также загрязненность вредными примесями существенно . влияют на прочность бетона. Пригодность гравия для изготовления железобетонных конструкций определяется петрографическим составом с указанием количественного содержания зерен слабых пород, а также показателем дробимости при сжатии (раздавливании) в стандартном цилиндре. Количество зерен из слабых пород допускается не более 10% (по массе).

Дробимость гравия при сжатии (Др) характеризуется величиной потери в массе навески в результате испытания, которая составляет: для марки Др8 — до 8%; Др12— от 9 до 12% и Др 16— от 13 до 16%.

Для бетонов М 200 и выше применяют щебень или дробленый гравий /щебень из гравия).

Гравий не должен содержать также более 15% по массе зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы (толщиной и шириной юнее длины в 3 и более раза), отрицательно влияющих на прочность бетона. Содержание отмучиваемых примесей не должно превышать i% по массе, так как они покрывают тонкой пленкой поверхность кусков и ухудшают сцепление последних с цементно-песчаным раствором. Допустимое содержание органических примесей определяется тем же методом, что и для мелкого заполнителя (колориметрическая проба). Для бетонов конструкций, подвергающихся увлажнению и замораживанию, применяют гравий определенной степени морозостойкости, неодинаковой для различных климатических условий и условий увлажнения конструкций.

Щебнем называют материал, получаемый путем измельчения (дробления) крупных кусков различных горных пород или искусственных камней-(доменных отвальных или специально-отлитых шлаков). Полученные смеси зерен различных размеров рассеивают на отдельные фракции. Щебень отличается от гравия остроугольной формой и шероховатой поверхностью зерен, в связи с чем сцепление щебня с цементно-песчаным раствором больше, чем у гравия. Содержание в щебне вредных органических примесей незначительно.

Щебень из естественного камня характеризуется прочностью исходной горной породы при сжатии, истираемостью в полочном барабане и сопротивлением удару при испытании на копре ПМ. По прочности исходных материалов при сжатии в насыщенном водой состоянии в зависимости от вида г/ород (изверженных, метаморфических, осадочных) щебень делят на семь марок от 200 до 1200. Марки щебня по прочности исходной горной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии должны быть выше марки бетона: не менее чем в 1,5 раза — для бетона до М 300 и не менее чем в 2 раза — для бетона М 300 и выше.

Количество глинистых и пылевидных частиц в щебне, определяемых отмучиванием, не должно превышать в зависимости от марки бетона и вида исходной породы 1—3% по массе.

Требования к зерновому составу, морозостойкости, содержанию зерен слабых пород, а также зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы такие же, как и для гравия. Допустимое количество включений рудных минералов, аморфных разновидностей кремнезема, а также сернокислых и сернистых соединений как для щебня, так и Для гравия определяется специальными исследованиями с учетом условий эксплуатации сооружений.

Прочность щебня из доменных шлаков должна обеспечивать возможность получения бетона требуемой марки. Кроме того, шлак Должен быть устойчив против распада и обладать в нужных случаях Достаточной степенью морозостойкости.

Зерновой состав крупного заполнителя оказывает заметное влияние на водопотребность бетонных смесей и, следовательно, косвенно влияет на прочность бетона. Объем пустот в крупном заполнителе Должен быть возможно меньшим, так как при этом снижается потребность в цементно-песчаном растворе. Это может быть достигнуто содержанием в смеси гравия (щебня) зерен различного размера. Наибольшая величина зерен крупного заполнителя ограничивается размерами бетонных и железобетонных конструкций и насыщенностью их арматурой.

При выборе крупного заполнителя следует учитывать, что гравий встречается в природных условиях почти в готовом виде и требует только рассева и дробления отдельных крупных кусков. Процесс же получения щебня очень трудоемок и сложен, поэтому стоимость его значительно выше гравия. Кроме того, бетонные смеси на гравии по сравнению со смесями на щебне обладают большей подвижностью и меньшей водопотребностью, что объясняется меньшим трением между гладкой поверхностью зерен и цементным раствором. Однако сцепление гравия с цементно-песчаным раствором меньше, чем у щебня, и гравий более загрязнен, чем щебень. Поэтому в большинстве случаев прочность щебеночного бетона больше прочности гравийного примерно на 20—30%.

Выбор заполнителей следует производить на основе результатов испытаний их непосредственно в бетоне, подтверждающих возможность получения требуемой марки бетона без перерасхода цемента и технико-экономических сравнений.

Добавки. На предприятиях сборного железобетона применяют добавки следующих видов: минеральные активные, добавки-наполнители, добавки — ускорители твердения и замедлители схватывания вяжущих, противоморозные, поверхностно-активные и красящие добавки.

Активные минеральные, добавки используют для повышения плотности, водостойкости и солестойкости бетонов и растворов, а также для приготовления жароупорных бетонов и растворов на портландцементе. Минеральная добавка считается активной, если она обеспечивает водостойкость известкового теста, приготовленного на основе извести-пушонки, не более чем за 3 сут. сокращает сроки его схватывания (до 7 сут.) и поглощает известь из раствора в количестве, предусмотренном стандартом,

Активные добавки бывают природные, получаемые из горных пород садочного происхождения (диатомиты, трепелы, опоки) и вулканического (пеплы, туфы, пемзы), и искусственные, к которым относят кислые основные доменные гранулированные шлаки, белитовый (нефелиновый) шлак и кислые золы-уноса. Улучшение ряда важных свойств бетонов и растворов объясняется тем, что часть активных добавок /доменных основных гранулированных шлаков, золы-уноса горючих сланцев и др.) обладают слабо выраженными вяжущими свойствами, а другая часть (диатомиты, трепелы, опоки, пеплы, туфы, пемзы и др.) за счет взаимодействия содержащегося в их составе кремнезема в аморфном состоянии с гидратом окиси кальция Са(ОН)2, выделяющимся при твердении цемента, — образованием достаточно прочного и стойкого цементирующего вещества, состоящего, главным образом, из низкоосновных гидросиликатов кальция.

При выборке активной минеральной добавки следует отдавать предпочтение материалам с более высокой активностью и малой водопотребностью при затвердении, так как при этом получают смесис меньшим расходом вяжущего. Количество вредных примесей в минеральных активных- добавках (посторонних пород из вскрышных и подстилающих слоев, органических примесей, несгоревшего угля и сернистого ангидрида) не должно превышать предела, установленного нормами.

Добавки-наполнители используют для снижения расхода высокомарочных цементов и повышения плотности бетона. Добавками могут служить природные материалы, получаемые из изверженных и осадочных горных пород (известняков, песков, глин и т. п.), и искусственные — из отходов промышленности (доменных шлаков, топливных зол и шлаков и т. п.). Количество вводимых в цементы добавок-наполнителей практически можно увеличивать до тех пор, пока не начнет изменяться нормальная густота цементного теста. Для получения требуемого эффекта оба вида минеральных добавок используют в тонко-измельченном виде. Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании через сито № 008 (4900 отв./см2) остаток не превышал 15% от массы пробы. Добавки-наполнители, используемые только Для уплотнения растворов и бетонов, могут быть более грубого помола.

Поверхностно-активные добавки вводят в бетоны и растворы для уменьшения водопотребности и расхода вяжущих, при одновременном сохранении или повышении пластичности, а также повышениях атмо-сферо- и морозостойкости (замораживании и оттаивании, увлажнении и высушивании). Поверхностно-активные добавки разделяют на гидрофильно- и гидрофобнопластифицирующие, а также микропенообразующие. К гидрофильнопластифицирующим добавкам относят концентраты сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), а к гидрофобнопластифицирую-Щим —¦ мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, окисленный петролатум и кремнийорганические жидкости ГКЖ-Ю, ГКЖ-11 и ГКЖ-94. Свойством Микропенообразования обладают абиетат натрия — смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), омыленный древесный пек, а также добавки типа БС (омыленные жирные кислоты животного или растительного происхождения) и ОС (отходы соапстока мыловаренных заводов, содержащие 10—45% омыленных жиров). Количество вводимых в бетон поверхностно-активных добавок определяется нормативными документами с обязательной экспериментальной проверкой.

В качестве пластифицирующих добавок для кладочных и штукатурных растворов используют также неорганические добавки — известковое или глиняное тесто.

Добавки-ускорители твердения и замедлители схватывания вяжущих. К добавкам-ускорителям твердения цементов относятся: хлористый кальций и натрий (СаС12, NaCl), нитрат кальция (Ca(NO3)2), поташ (К2СО3), сернокислый глинозем (A12(SO4)3), сернокислое железо (FeCl3) и строительный гипс. После опытной проверки допускается применение других видов добавок, например, сернокислого натрия (Na2SO4), хлористого алюминия (А1С13) и т. п. Весьма эффективными являются комбинированные (комплексные) добавки, например, нитрит-нитрат кальция (ННК), нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК). Добавки хлористых солей (СаС12, NaCl и FeCl3) допускается вводить для неар-мированных конструкций — до 3% (от массы цемента), для армированных — до 2%.

Из-за опасности коррозии арматуры и появления высолов на поверхности бетонов введение добавок-ускорителей твердения цемента не допускается: в предварительно напряженных конструкциях, армированных проволокой диаметром 3—5 мм; в конструкциях, эксплуатируемых при относительной влажности воздуха более 60%; в изделиях автоклавного твердения; при использовании глиноземистых цементов, а также в конструкциях, устанавливаемых в зоне блуждающих токов. для защиты арматуры от коррозии рекомендуется вводить ингибитор— нитрит натрия (на 1% СаС12 не менее 0,6% NaNQ3). Нитрит натрия, проявляя свойства окислителя, создает на поверхности арматурной стали защитную пленку, препятствующую коррозии металла.

Количество добавок-ускорителей твердения либо принимается в соответствии с указаниями специальных инструкций, либо устанавливается экспериментальным путем по прочности бетона или раствора в различное время. Добавки-замедлители схватывания вяжущего используются в том случае, если скорость схватывания бетонной или растворной смеси не обеспечивает возможности их укладки и уплотнения в конструкциях.

Замедление схватывания цемента осуществляется с помощью добавок гипса двуводного и сернокислого окисного железа Ре2(8О;)3 в количестве 1%, а также поверхностно-активных веществ — СДБ, мылонафта, кератинового замедлителя, животного клея и др. г—до 0,3% от массы цемента.

Для регулирования скорости гашения извести (например, в производстве ячеистых бетонов) используют: гипс двуводный (гипсовый камень) с содержанием сернокислого кальция не менее 70% -в тонкоиз-мельченном виде, характеризуемом остатком на сите №02 (900 отв./см2) не более 3%; растворимое или жидкое натриевое стекло (Na2O • ftSiO2) в виде глыб, порошка или сиропообразной жидкости с плотностью 1,2—1,5 г/см3 в количестве 1—5% от массы извести.

Противоморозные добавки применяют с целью обеспечения твердения бетона и раствора в зимних условиях за счет понижения температуры замерзания воды и цементного теста в бетоне и растворе. В качестве противоморозных добавок используют хлористый кальций (СаС12) совместно с хлористым натрием (NaCl) в количестве 7,5% (от массы цемента), нитрат натрия (NaNO3) до 10% и поташ (К2СО3) до 15%.

В качестве красящих добавок в растворы на основе извести и портландцемента применяют щелочестойкие и светостойкие природные и искусственные пигменты (охру, сурик железный, мумию, ультрамарин и др.). В состав декоративных растворов на обычном портландцементе вводят до 25% отбеливающих или цветных тонкомолотых Добавок из известняка, мрамора, доломита и других горных пород.

Вода. Для изготовления и поливки бетона можно применять питьевую и любую другую воду (в том числе шахтную), имеющую рН (водородный показатель) не менее 4 (при рН < 7 вода считается кислой, при рН > 7 — щелочной). Вода не должна содержать более 5 г солей в 1 л, в том числе сульфатов (в пересчете на SO4) не более 1 % по массе, так как они вызывают коррозию бетона и арматуры. Не допускается использование сточных вод, содержащих жиры, сахар, кислоты и Другие вредные примеси. Растворы кислот нарушают процессы твердения вяжущего, а также вызывают развитие коррозионных явлений, снижающих прочность бетона. Различные жиры и нефтепродукты, абсорбируясь на поверхности твердых частиц бетона, препятствуют нормальному развитию процессов гидратации и твердения цемента, а также ухудшают сцепление зерен заполнителей с цементным камнем. Применять морскую воду для приготовления бетона, используемого в жилищном строительстве, не рекомендуется, так как на поверхности изделий могут появиться солевые выцветы.