Тяжелый бетон

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

Цемент.

Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бетона по прочности при сжатии(смотри таблицу-1).

Таблица-1. Марка бетонов в зависимости от марки цемента

Марка бетонов в зависимости от марки цемента

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

Для изготовления морозостойких бетонов, а также бетонов, противостоящих сульфатной коррозии, рекомендуется применять сульфатостойкий портландцемент.

Мелкий заполнитель. В качестве мелкого заполнителя в тяжелом бетоне применяют песок, состоящий из зерен размером 0,14 — 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.).

Читай также состав бетонной смеси

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 состав песка определяют просеиванием высушенной средней пробы (1000 г) через стандартный набор сит* с размерами отверстий 2,5 мм и с сетками № 125; 063; 0315 и 014 (последние имеют квадратные ячейки размером соответственно 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 мм). Мелкие частицы песка (пыль) имеют размер менее 0,14 мм и проходят через сетку № 014.

Сначала вычисляют частный остаток на каждом сите ai(%),как отношение массы остатка m1 к массе просеиваемой пробы m:

ai= (m1/m)100.

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

Ai=a2,5+….+ ai

Зерновой состав песка удобно представить графически, если по горизонтали отложить размеры отверстий сит, а по вертикали — полные остатки на ситах.

На рисунке-1 в виде заштрихованной области указаны допустимые пределы колебаний зернового состава песков для бетона.

Рисунок-1. График зернового состава песка:

График зернового состава песка

заштрихованная область песков, допускаемых для бетонов

Для оценки крупности песка применяют безразмерный показатель — модуль крупности Мк, который вычисляют как отношение суммы полных остатков на ситах, начиная с сита с отверстиями 2,5 мм и кончая ситом с сеткой N 014,ко всей пробе, принятой за 100:
Mk=(A2,5 +A1,25 +A0,63 + A0,315 + A0,14)/100.

Зерновой состав песка характеризуется также его удельной поверхностью, определяемой с помощью специального прибора — пневматического поверхностемера.

В зависимости от зернового состава песок разделяют на крупный, средний, мелкий и очень мелкий. Для каждой группы песка показатели должны соответствовать величинам, указанным в табл. 2.

Таблица -2. Классификация песков по крупности

Классификация песков по крупности
Для бетона рекомендуется применять крупный, средний и мелкий песок. Для строительных растворов применяют и очень мелкий песок. Если песок не удовлетворяет по зерновому составу требованиям стандарта, то его необходимо фракционировать, т. е. рассеивать на две фракции — крупную и мелкую, получаемые разделением исходного песка по граничному зерну, соответствующему размеру отверстий сит 1,25 или 0,63 мм, а затем смешивать эти фракции в соотношении, установленном ГОСТ 8736 — 77.

Мелкие частицы (пыль, ил, глина) увеличивают водопотребность бетонных смесей и расход цемента в бетоне. Поэтому содержание в песке зерен, проходящих через сито с сеткой № 014, должно быть не более 10% по массе, при этом количество пылевидных, илистых и глинистых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 3% в природном песке и 4% в дробленом (глины не более 0,1 — 0,5%). 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.

Песок очищают от мелких частиц путем промывки. В природном 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).

В природном песке и гравии могут содержаться и неорганические примеси, которые тоже вызывают химическую коррозию цементного камня. К этой группе примесей относятся сернокислые и сернистые соединения (например, пирит FeS2). Слюда также относится к числу вредных примесей, так как ее листочки легко расслаиваются по плоскостям спайности. Аморфные модификации кремнезема (опал, халцедон и др.) иногда- содержатся в заполнителе. Кремнезем вступает в химическую реакцию со щелочами, имеющимися в цементе (Na20, К2О); при этом образуются вещества, вызывающие расширение и растрескивание бетона.

Рисунок-2. Изменение объема песка при увлажнении( кривые относятся к пескам различного зернового состава)

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

Песок отличается от крупного заполнителя способностью сильно изменять объемную массу и объем при изменении влажности (рис. 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 и щебень из гравия 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, слюду, гумусовые вещества (органические примеси).

Щебень для бетона 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:

β-C2S переходит в ϒ-C2S с увеличением объема. Возможен также «железистый» или «марганцевистый» распад вследствие перехода закисей этих металлов в окиси 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. Применяют метод прямого определения прочности крупного заполнителя путем раздавливания в цилиндре. Показатель дробимости Др(%) вычисляют с погрешностью до 1% по следующей формуле:

Др=[(m1-m2)/m1]100, где m1- испытываемая проба щебня ( гравия), кг; m2 -остаток на контрольном сите после просеивания раздробленной в цилиндре пробы щебня ( гравия), кг.

В зависимости от дробимости при сжатии в цилиндре щебень подразделяют на следующие марки по прочности: М1400, М1200, Ml000, М800, М600, М400, М300 и М200. Щебень M1400 и M1200 может содержать зерна слабых пород* в количестве не более 5%, щебень M 1000, М800, М600, М400 — не более 10%, щебень М300 и М200 — не более 15% (по массе). Содержание в гравии и щебне из гравия зерен слабых пород не должно превышать 10% по массе.(*Примечание-К слабым относятся породы с пределом прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии менее 20 МПа.)

Морозостойкость щебня и гравия должна обеспечивать получение проектной марки бетона по морозостойкости. Установлены следующие марки щебня и гравия по морозостойкости: Мрз15, Мрз25, Мрз50, Мрз100 Мрз150, Мрз200 и Мрз300. Марка обозначает число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором потеря в массе пробы крупного заполнителя не превышает 5% (для марок 15 и 25 циклов допускается потеря массы до 10%).

Относительный объем пустот ( пустотность ) крупного заполнителя Vпуст, определяют с точностью до 0,1 % по формуле:

Vпуст=1-(ϒн/ϒ0), где ϒн-объемная насыпная масса крупного заполнителя; ϒ0-его объемная масса в куске.Из формулы видно что для уменьшения пустотности необходимо увеличение объемной насыпной массы путем правильного подбора зернового состава.

Зерновой состав крупного заполнителя устанавливают с учетом наибольшего Dнаиб и наименьшего Dнаим 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.

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

В зависимости от крупности зерен щебень, гравий и щебень из гравия подразделяют на четыре фракции: 5 — 10 мм, 10 — 20 мм, 20 — 40 мм и 40 — 70 мм. Щебень, гравий и щебень из гравия 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.

Таблица -3. Зерновой состав щебеночных фракций:

Зерновой состав щебеночных фракций

В зависимости от формы зерен ГОСТ 8267 — 75 устанавливает три группы щебня из естественного камня: кубовидную, улучшенную и обычную. 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 глинистых и илистых частиц в щебне допускается в зависимости от вида исходной породы и марки щебня по прочности. Их допустимое количество не должно превышать указанного в табл. 4.

Таблица -4. Допускаемое содержание мелких частиц в щебне для бетона

Допускаемое содержание мелких частиц в щебне для бетона

Количество пылевидных, глинистых и илистых частиц, определяемое отмучиванием, в гравии и щебне из гравия допускается для марок по дробимости Др 8, Др12 и Др16 не более 1%, в том числе содержание глины в комках — до 0,25%.

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

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 нормальному 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 SO4”).

Морскую воду с содержанием солей не более 3,4% разрешается применять для затворения и поливки бетона на портландцементе при бетонировании массивных неармированных конструкций в тех случаях, когда допускается появление выцветов (высолов) на поверхности сооружения.

Допускается применение оборотной воды и конденсата из камер пропаривания при содержании в них остатков смазки не более 0,1% по массе — после экспериментальной проверки в бетоне.

Не допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.