Материалы для получения тяжелого бетона
Обновлено: 14.05.2024
Материалы для получения тяжелого бетона
Бетон — это искусственный камень, который образуется в результате твердения смеси, состоящей из вяжущего вещества (цемента), воды и заполнителей (песка, щебня либо гравия).
Вяжущее вещество (обычно портландцемент) и вода являются активными составляющими бетона. Вступая в реакцию, они образуют цементный камень, который обволакивает зерна песка, щебня или гравия, заполняет промежутки между ними и связывает их в общую структуру.
Бетоны классифицируют по различным признакам: объемной массе, виду вяжущего вещества, назначению и др.
По объемной массе их делят на тяжелые (плотностью 2200– 2500 кг/м 3 ); мелкозернистые (плотностью 1800–2200 кг/м 3 ); легкие (плотной и поризованной структуры плотностью 500–1800 кг/м 3 ).
В зависимости от крупности заполнителей бетоны подразделяются на крупнозернистые с наибольшей крупностью заполнителей 10 мм и более и мелкозернистые, с крупностью заполнителей до 10 мм.
Тяжелый бетон получают на цементе и тяжелых плотных заполнителях, легкие — на цементе с применением естественных либо искусственных пористых заполнителей.
Бетон, усиленный стальной арматурой, называют железобетоном.
1. Состав бетона
Цемент. Для приготовления бетонов применяют портландцемент марок 200, 300, 400. Цифры означают прочность на сжатие в кг/см2). Портландцемент представляет собой сероватозеленый тонкомолотый порошок. Для получения бетонов различных свойств и назначения используются разновидности портладцемента: белый (или цветной на базе белого), быстротвердеющий, гидрофобный, строительный; сульфатостойкий, пластифицированный, пуццолановый и шлакопортландцемент.
Схватывание цемента, как правило, наступает не ранее чем через 45 мин, а заканчивается не позднее 24 часов после затворения водой. Полное твердение и набор прочности происходит обычно в течение 28 суток.
Вода. Для затворения бетонных смесей используют питьевую воду (из колодца, водопровода). Не следует применять болотные, торфяные, а также загрязненные воды.
Песок. Он представляет собой рыхлую смесь минеральных с преобладанием кварца зерен крупностью от 0,14 до 5 мм, образовавшуюся в результате естественного разрушения горных пород (природные пески) или полученную путем их дробления (искусственные пески).
Гравий. Это относительно рыхлый материал, продукт естественного разрушения горных пород. Он обычно имеет гладкую поверхность и окатанную форму зерен. В зависимости от происхождения различают гравий горный (овражный), речной и морской. В бетоне предпочтительнее применять горный гравий, т. к. его зерна более шероховаты, благодаря чему он лучше сцепляется в цементном камне.
Щебень — это материал, получаемый дроблением горных пород, гравия или искусственных камней на куски размером от 5 до 70 мм.
2. Способ приготовления бетона
Приготовление бетона. Бетонную смесь можно готовить в бетономешалке вместимостью 0,15 м 3 либо вручную. В ящик размером 1×2 м и высотой 0,2–0,25 м из досок толщиной 25–30 мм с обитым кровельным железом днищем либо на лист железа сначала засыпают ровным слоем необходимое количество песка. Далее поверх — полное ведро цемента, а затем перелопачивают компоненты до получения однородной по цвету массы. После этого в нее добавляют необходимое количество ведер щебня, снова все перелопачивают, добавляют две трети ведра воды и еще раз перелопачивают.
Если смесь получилась густая, в нее доливают воды из лейки и снова перемешивают. Густота готовой смеси должна быть такой, чтобы на лопате она оседала, но не растекалась. При качественном перемешивании и уплотнении (трамбовании) смеси при бетонировании элементов прочность бетона увеличивается в 1,5 раза.
Готовя бетон, необходимо стремиться к тому, чтобы заполнители имели зерна различной крупности. В этом случае между ними почти не будет пустот, а чем меньше пустот в щебне или гравии, тем меньше потребуется песка и сократится расход цемента. Пустотность считается оптимальной для песка 35–40%, для гравия — 40–45%, для щебня — 45–50%.
Пустотность заполнителей определяют, наполняя вровень с краями ведро 10 л гравием (щебнем, песком) без уплотнения, а затем отмеренное количество воды тонкой струей заливают в ведро до краев. По объему влитой воды и определяют пустотность. Например, если воды влито 4 л, то пустотность составляет 40%.
При приготовлении бетона сухая смесь значительно уменьшается в объеме. Обычно из 1 м 3 сухой смеси получается 0,6–0,7 м 3 бетонной массы.
Составы тяжелых бетонов приведены в табл. 2.7.
3. Тяжелый бетон
Таблица 2.7. Составы тяжелых бетонов по объему (цемент:песок:щебень или гравий)
Марка вяжущего (портландцемент)
200 (В15)
150 (В12,5)
100 (В7,5)
50 (В5)
Примечания.
- В верхней строке для каждой марки приведены составы с использованием в качестве заполнителя щебня, а в нижней — гравия.
- Дозировка воды от массы цемента с учетом влажности песка, щебня или гравия (5,5—6,5 л на 10 кг цемента).
- При пустотности гравия свыше 45% необходимо уменьшить на 10% его дозировку; при мелкозернистом песке дозировку его уменьшают на 10–15%.
Состав заполнителей подбирают, просеивая их через сито с разными ячейками: щебень и гравий — через сетку с отверстиями 80 мм, песок — через сито с ячейками 5–1,5 мм.
Необходимо учитывать, что песок, щебень и гравий должны быть чистыми, т. е. не содержать примесей глины и почвы, иначе не получится бетон хорошего качества. При необходимости эти компоненты бетона тщательно промывают вручную. Для этого в наклонный ящик с открытым шибером ставят сетку, помещают туда песок, щебень или гравий и перемещают эти компоненты тяпкой либо скребком навстречу потоку воды, подаваемой из садового шланга. Промытый компонент сбрасывают на лист железа или деревянный щит. Необходимо учитывать, что песок после промывки либо дождя содержит до 15–20% влаги.
Наличие примесей в щебне и гравии определяют визуально, а песок сжимают в горсти, после чего растирают на ладони. Песок без примесей не пачкает руки.
В холодную погоду для ускорения процесса схватывания бетона используют воду, подогретую до 40–50 °С, а в жаркую погоду во избежание быстрого схватывания бетона лучше применять холодную воду из колодца или родника.
Бутобетон — это материал, состоящий из бетонной смеси с послойным вкраплением при укладке в опалубку конструкции (обычно фундамента) природного камня (мелкого булыжника, валунов) либо искусственного камня (кирпича, железняка, кусков бетонных и железобетонных конструкций). Бутобетон также уплотняется трамбованием. Камни втапливаются так, чтобы слой бетона между ними и опалубкой был не менее 5 см, а расстояние между камнями — не менее 7 см. Продолжительность подготовки бетонной смеси и втапливание в нее камней должно занимать не более 1,5 часов.
Толщина послойно укладываемой бетонной смеси — 15–20 см. При длительном перерыве в работе (более 6 часов) последний, верхний ряд камней втапливают наполовину. Затем верх каждого ряда очищают от мусора, пыли, смачивают водой и приступают к укладке следующего слоя бетонной смеси.
4. Технология укладки бетона
Укладка бетона. Бетонные смеси укладывают в опалубки конструкций горизонтальными слоями 15–20 см одинаковой толщины без разрывов, с последовательным направлением укладки в одну сторону во всех слоях, предварительным штыкованием стальным прутом диаметра 14–16 мм и тщательным уплотнением (трамбованием). На рис. 2.3 показан набор инструментов для ручной укладки бетона.
Уплотнять бетонную смесь необходимо до тех пор, пока ее поверхность не заблестит от выступившего цементного молока. Укладка следующего слоя бетонной смеси допускается до начала схватывания бетона предыдущего слоя. Верхний уровень уложенной бетонной смеси должен быть на 50–70 мм ниже верха щитов опалубки. Бетонную смесь необходимо уложить в опалубку конструкции в течение часа, считая с момента затворения водой. К месту укладки бетонную массу обычно переносят ведрами, носилками либо перевозят тачками.
При укладке бетонной смеси с перерывами более 6 часов выполняют рабочие швы, которые должны быть перпендикулярны оси бетонируемых конструкций для балок или поверхности для плит. Возобновление бетонирования допускается только после достижения бетоном необходимой прочности — 15 МПа (15 кгс/см 2 ), что обычно бывает при температуре наружного воздуха 10–15 °С через двое суток.
Рис. 2.3. Инструменты для ручной укладки бетона: 1 — круглая трамбовка с двумя ручками; 2 — квадратная трамбовка с металлической обивкой; 3 — узкая трамбовка с металлической обивкой; 4 — щуп для штыкования диаметром 14–16 мм; 5 — гладилка для разравнивания бетона
Опалубку, как правило, выполняют из обрезных досок толщиной 25–40 мм и покрывают ее с внутренней стороны известковым либо глиняным молоком, пленкой, кровельным пергамином либо смазывают автолом, солидолом. Щели в опалубке тщательно заделывают. Перед бетонированием необходимо очистить опалубку от мусора и грязи.
5. Правильный уход за бетоном
Уход за уложенным бетоном. Бетон правильно набирает прочность только в теплое время и достаточно влажной среде. Поэтому через 14–15 часов после укладки открытые поверхности покрывают промокаемыми материалами: мешковиной, рогожей, ветошью, газетами, деревянными стружками, песком и обильно поливают.
В жаркую и ветреную погоду первые 2–3 суток полив повторяют днем через каждые 3–4 часа, дальше — 2 раза в день в течение недели. После полива бетон следует закрывать полиэтиленовой пленкой либо кровельным пергамином.
Опалубку можно снять не ранее чем через 7 суток после бетонирования при температуре воздуха выше 10 °С, а для изгибаемых элементов (балок, плит перекрытия) — не ранее трех недель.
После снятия опалубки выполняется исправление дефектов поверхностей бетона. Рябоватую (гравелистую) поверхность заделывают цементным раствором состава 1:2 или 1:2,5 по объему с предварительной очисткой поверхности проволочной щеткой и промывкой водой. Раковины и трещины очищаются на всю глубину и заделываются бетоном на мелком заполнителе состава 1:1,5:2,5 по объему.
Материалы для тяжелого бетона
Тяжелый бетон, применяемый для изготовления сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений, должен отвечать определенным требованиям по свойствам, а состав его - экономичным. Свойства бетона определяются материалами для приготовления тяжелого бетона.
(свойства и предъявляемые требования)
Цемент. Для приготовления тяжелого бетона применяют портландцемент и все его разновидности, цементы с гидравлическими (активными минеральными) добавками и другие вяжущие вещества. Характеристика и требования к ним приведены в разделе 7 данного курса лекций.
Вода. Для затворения и поливки бетона должна применяться вода, не содержащая вредных примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению цемента в бетоне (кислот, сульфатов, жиров, масел, сахара и т.д.). Без каких-либо проверок применяется питьевая вода. Нельзя применять воду болотную и сточную, воду имеющую водородный показатель РН<4 и содержащую более 2,7 г/л солей серной кислоты (в пересчете на S03). Для массивных неармированных конструкций в тех случаях, когда допускается появление высолов и выцветов на поверхности бетона, можно применять морскую воду.
Мелкий заполнитель. В качестве мелкого заполнителя в бетонах применяют природные и искусственные пески крупностью 0,14-5 мм, получаемые дроблением некоторых горных пород, шлаков и обжиговых материалов. Для тяжелого бетона преимущественно применяют природные пески: кварцевые, кварцево-полевошпатовые, полевошпатовые, известняковые, доломитовые в др., а также соответствующие отходы горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности.
При использовании песков в них ограничивается количество вредных примесей: пылевидных, илистых, глинистых частиц; органических примесей; слюды, опала, халцедона и опаловидных материалов; сернокислых соединений (гипса, пирита и др.). Наиболее вредна в песке глина, которая повышает водопотребность бетонной смеси и препятствует сцеплению заполнителей с цементным камнем, вследствие чего прочность и морозостойкость бетона понижается. Содержание глинистых, илистых и пылевидных частиц устанавливают отмучиванием и не должно превышать 3% по массе. Органические примеси вредно влияют на прочность бетона и также снижают его морозостойкость. Слюда снижает прочность, а сернокислые и сернистые соединения понижают коррозионную стойкость бетона.
Зерновой состав песка имеет особое значение для получения бетона высокого качества, межзерновая пустотность должна быть минимальной: чем меньше объем пустот в песке, тем меньше требуется цемента для получения плотного бетона.
Зерновой состав песка определяется просеиванием через набор контрольных сит с отверстиями 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14 мм. По результатам просеивания определяется модуль крупности песка Мк, по которому они делятся: на крупные - Мк более 2,5; средние - Мк в пределах 2,5-2; мелкие -Мк 2-1,5 и очень мелкие - Мк 1,5-1. В песке, предназначенном для бетона, допускаются зерна гравия или щебня размером 5-10 мм в количестве до 5 % по массе; количество зерен, проходящих через сито с сеткой № 014 не должно превышать 10 %
Для получения оптимального зернового состава песок рекомендуется фракционировать как минимум на 2 фракции (крупную и мелкую).
Крупный заполнитель - щебень или гравий. Щебень подразделяется на естественный (из каменных осыпей) и искусственный, получаемый дроблением прочных горных пород, кирпича (кирпичный щебень), доменных и мартеновских шлаков (шлаковый щебень).
По крупности зерен щебень и гравий разделяются на следующие фракции, раздельно дозируемые при приготовлении бетонной смеси: 5-10, 10-20, 20-40 и 40-70 мм.
Щебень и гравий должны удовлетворять определенным требованиям в отношении чистоты, прочности и морозостойкости. К вредным примесям, понижающим прочность и долговечность бетона, относятся те же примеси, что и в песке.
Прочность щебня для бетона характеризуется дробимостью при сжатии (раздавливанием) в цилиндре. По ГОСТ 8267-75 щебень для бетона в зависимости от дробимости делится по прочности на марки: 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1200 и 1400. По морозостойкости щебень подразделяется на марки: F15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300.
Материалы для тяжёлого бетона
Ø заполнители – мелкий (песок) и крупный(гравий или щебень).
Свойства бетона – прочность, морозостойкость, коррозиестойкость и др. зависят в огромной мере от качества исходных материалов, которое должно соответствовать требованиям ГОСТов.
В зависимости от характера конструкции, условий ее эксплуатации в качестве вяжущих применяют различные виды цементов: портландцемент обычный, пластифицирующий, сульфатостойкий, пуццолановый, шлако-портландцемент и др. Кроме того, учитывают и марку цемента в зависимости от требуемой прочности бетона, морозостойкости, усадки и других свойств. Следует правильно назначить марку цемента. Например, бетон с наилучшими свойствами и наиболее экономичный (с минимальным расходом вяжущего) можно получить, если марка цемента будет в 1,5-2,5 раза выше требуемой марки бетона.
Для тяжелых бетонов рекомендуются следующие марки цементов:
Если марка имеющегося цемента выше, рекомендуется ввести в состав минеральную добавку (тонкоизмельченные известняки, доломиты и др.) в целях экономии цемента.
Таким образом, выбор вида и марки цемента зависит от заданной прочности бетона, условий его твердения и условий эксплуатации бетонных конструкций.
Для приготовления бетонных смесей применяют питьевую или природную воду. Она не должна содержать повышенного количества вредных примесей (в том числе и окрашивающих), органических веществ (особенно сахаров, фенолов, нефтепродуктов, масел и жиров), растворимых солей, а также взвешенных частиц глины, пыли, песка и почвы, затрудняющих схватывание и твердение бетона. Водородный показатель воды (рН) не должен быть менее 4 и более 12,5. Допускается содержание сульфатов (в пересчете на SО4) не более 2700 мг/л и всех солей не более 5000 мг/л.
Пригодность природной воды для бетона устанавливают химическим анализом и сравнительными испытаниями бетонных образцов на прочность, изготовленных на данной и на питьевой чистой воде и испытанных в возрасте 28 суток нормального твердения. Воду считают пригодной, если приготовленные на ней образцы имеют прочность не меньшую, чем образцы на питьевой воде. Питьевую воду можно применять для приготовления бетонов без дополнительных исследований и анализов.
Сточные и болотные воды, содержащие жиры, растительные масла, кислоты, нефтепродукты, сахар и т.п., нельзя применять для приготовления бетона. Морскую и другую воду, имеющую минеральные соли, можно использовать в случае, когда общее количество солей не превышает 2%.
Во всех случаях морские соли могут выступать на поверхности бетона и вызывать коррозию стальной арматуры.
Плотные заполнители — кварцевый песок, гравий и щебень, входят в состав тяжелых бетонов, для приготовления легких бетонов используют природные и искусственные пористые заполнители, для особо тяжелых бетонов — специальные заполнители.
В зависимости от крупности зерен заполнителя различают бетоны:
ü мелкозернистые (размер зерен до 10 мм);
ü крупнозернистые (размером 10. 150мм).
Заполнители образуют жесткий скелет, или остов, бетона, занимая 80-85% его объема; придают бетону прочность, уменьшают его усадку и экономят расход вяжущих материалов.
Мелкий заполнитель. Мелким заполнителем для бетонов является песок, который должен отвечать требованиям ГОСТ 8736—93.
Песок – зерновая смесь с размерами зерен от 0,16 до 5 мм, в состав которой могут входить примеси: пылевидные частицы размером 0,16. 0,005 мм; глинистые частицы размером менее 0,005мм и обломки горных пород размером более 5 мм. Наиболее распространены в природе кварцевые пески (кроме зерен кварца могут содержать зерна полевого шпата, пластинки слюды и зерна других минералов), чуть реже - известняковые, полевошпатовые, ракушечные и др.
Пески различают:
Природный песок – неорганический сыпучий материал с крупностью зерен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке песчаных и песчаногравийных месторождений. Природные пески в зависимости от условий залегания классифицируют на:
ü горные (или овражные).
Зерна речного и морского песка округлые и гладкие (истираются при переносе водой), более чистые (по сравнению с горным песком содержат меньше глинистых и пылевидных частиц). Зёрна морского песка иногда содержат примеси известняковых зерен, обломки раковин, остатки водорослей, что снижает его качество и прочность бетонов.
Зерна горного песка остроугольные и шероховатые, благодаря чему хорошо сцепляются с вяжущим веществом. Недостаток горных песков - содержат много глинистых и пылевидных частиц, а промывка песка сложна и дорога.
Качество бетона в большей мере зависит от зернового (гранулометрического) состава песка и количественного содержания в нем различных примесей: пылевидных, илистых и органических, которые увеличивают поверхность заполнителя, обволакивают зерна песка и затрудняют сцепление вяжущего с его поверхностью, вызывая увеличение расхода вяжущего. Количество этих примесей в песке для бетона должно быть не более 3%, в том числе не более 0,15% глин. Глинистые и пылевидные частицы в песке повышают водопотребность бетонных смесей и приводят к снижению прочности и морозостойкости бетона.
Содержание примесей устанавливают методом отмачивания, методом мокрого просеивания или фотоэлектрическим методом. Простейшую качественную оценку чистоты песка производят путем растирания в руках горстки влажного песка: чистый песок не пачкает рук. Песок от примесей очищают водой в машинах-пескомойках. Для строительных работ испытание песка проводят по ГОСТ 8735-88.
Зерновой состав песка содержит зерна различного размера. Фракционный состав определяют просеиванием сухого песка через стандартный набор сит.
Пробу взвешивают с погрешностью 0,1% массы, высушив песок до постоянной массы в сушильном шкафу при (105 ±5)°С.
Стандартный набор сит для песка включает сита с круглыми отверстиями диаметрами 5; 2,5 мм и сита проволочные со стандартными квадратными ячейками № 125; 063; 0315; 016.
Пробу песка просеивают через сита с круглыми отверстиями диаметром 5 мм. Из пробы песка, прошедшего через указанное сито, отвешивают 1000 г песка и просеивают через набор сит с круглыми отверстиями диаметром 2,5 и с сетками № 125; 063; 0315; 016 ручным или механизированным способом.
Остатки песка ті, (г), на каждом сите взвешивают и вычисляют их значение в процентах от пробы по формуле (частные остатки — аі) аі =(m/m)100,
где т — масса песка, г.
Затем находят полный остаток А, %, на каждом сите по формуле:
где a 2,5;a 1,25; aі— частные остатки на соответствующих ситах, %.
Песок характеризуется значением модуля крупности – Мк. Модуль крупности песка без зерен размером 5 мм определяют как частное от деления на 100 суммы полных остатков (%) на всех ситах по формуле:
Мк =(A2,5 + А1,25 +A0,63+ A0,315+ А0,16)/100,
где A2,5 ,А1,25… А0,16 - полные остатки на ситах, %.
Чем выше модуль крупности, тем крупнее песок. Фиксируют также полный остаток на сите № 063. По этому остатку и модулю крупности судят о группе песка (табл. 6.2).
Материалы для изготовления бетонов
Бетон – искусственный каменный материал, получаемый путем затвердевания рационально подобранной смеси минерального или органического вяжущего вещества, заполнителей, воды и добавок. Это один из самых массовых строительных материалов, обладающий комплексом ценных свойств, способностью приобретать любые формы в зданиях и сооружениях, сравнительно низкой стоимостью.
Классификация бетонов.Бетоны классифицируют по средней плотности, виду вяжущего вещества и назначению.
По плотности различают особо тяжелые бетоны с плотностью более 2500 кг/м 3 ; тяжелые – 1800. 2500 кг/м 3 ; легкие – 500. 1800 кг/м 3 ; особо легкие – менее 500 кг/м 3 . Особо тяжелые бетоны получают на основе заполнителя из железной руды, барита, чугунного скрапа, свинцовой дроби; тяжелые – на основе заполнителя из плотных горных пород: гранитов, диабаза, песчаника и др. В легких бетонах используют природный или искусственный пористые заполнители, в том числе пемзу, керамзит, аглопорит и др. Особо легкие бетоны (теплоизоляционные) отличаются тем, что своеобразным заполнителем в них являются воздушные или газовые поры-ячейки.
По виду вяжущего бетоны делят на цементные (цементобетоны), гипсовые (гипсобетоны), силикатные, полимербетоны, асфальтобетоны и т.д.
По назначению бетоны бывают: общего назначения (для несущих и ограждающих конструкций); специального назначения (для защиты от радиации, для дорожных и аэродромных покрытий, жароупорные, кислотостойкие, гидроизоляционные, декоративные и др.).
Вяжущее вещество.Для изготовления обычного бетона наиболее широко применяют минеральные вяжущие вещества, прежде всего портландцемент и его разновидности. Цемент и вода являются активными составляющими бетона; в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит.
Заполнители часто называют инертными материалами. Однако они существенно влияют на структуру и свойства бетона. Заполнители создают жесткий каркас и поэтому значительно уменьшают деформации бетона при твердении и под нагрузкой. В качестве заполнителей преимущественно используют местные горные породы и вторичные ресурсы (шлаки и др.). Применение этих дешевых заполнителей снижает стоимость бетона, так как на их долю обычно приходится до 80 % объема бетона. Легкие пористые заполнители снижают плотность бетона и улучшают его теплотехнические свойства.
В бетоне применяют мелкий и крупный заполнители. Мелким заполнителем (менее 5 мм) для тяжелого бетона является природный или искусственный песок. Наиболее часто используемый в качестве мелкого заполнителя природный песок представляет собой рыхлую смесь зерен, образовавшуюся в результате выветривания горных пород. При отсутствии природного песка применяют песок, получаемый путем дробления твердых горных пород. Экономически целесообразно в качестве мелкого заполнителя использовать соответствующие по крупности отходы обработки природных каменных материалов.
Крупный заполнитель (обычно 5 – 70 мм, иногда до 150 мм) для тяжелого бетона подразделяют на гравий и щебень. Гравием называют рыхлый неорганический материал, образовавшийся в результате естественного разрушения (выветривания) горных пород. Гравий состоит из более или менее окатанных зерен. В нем могут содержаться зерна высокой прочности (например, гранитные) и слабые зерна пористых известняков. Обычно он содержит примеси пыли, глины, иногда и органических веществ, а также песка. При большом содержании песка такой материал называют песчано-гравийной смесью или гравелистым песком. Щебнем называют крупный заполнитель для бетона, полученный в результате дробления горных пород. 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 обычно применяют щебень, а не гравий.
К заполнителям бетона предъявляются различные требования. Наибольшее значение имеют зерновой состав и содержание вредных примесей, а для плотных заполнителей тяжелого бетона – еще и прочность, морозостойкость, содержание естественных радионуклидов и стойкость к различным формам распада.
Зерновой (гранулометрический) состав показывает соотношение в заполнителе зерен разной крупности. Оптимальный зерновой состав обеспечивает плотную упаковку зерен заполнителя, что снижает расход цемента и повышает прочность бетона. Различают заполнители с непрерывной и прерывистой гранулометрией. В первом случае в заполнителе встречаются зерна всех размеров в диапазоне от наименьшего до наибольшего. Если же в заполнителе отсутствуют зерна каких-либо промежуточных фракций, то его гранулометрию называют прерывистой. Обычно прерывистая гранулометрия обеспечивает меньшую пустотность заполнителя, однако в этом случае уменьшается подвижность бетонной смеси вследствие защемления мелких зерен между крупными, и для получения пластичной бетонной смеси толщина обмазки зерен заполнителя цементным тестом должна быть больше. В результате уменьшается возможность экономии цемента за счет снижения пустотности заполнителя.
Зерновой состав песка определяют просеиванием его через стандартный набор сит с отверстиями в свету 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 мм. Процентное отношение массы остатка на сите к массе взятой пробы называется частным остатком (%) и вычисляется по формуле
Полный остаток на любом сите Ai (%) равен сумме частных остатков на ситах с большими размерами, включая и данное сито:
Модуль крупности песка Мк вычисляют по формуле
где – полные остатки на соответствующих ситах, %.
Песок в зависимости от значений нормируемых показателей качества (зернового состава, содержания пылевидных и глинистых частиц) подразделяют на два класса: I и II. По крупности песок подразделяют на группы: очень крупный, повышенной крупности, крупный, средний и мелкий; а во II классе выделяют еще очень мелкий, тонкий и очень тонкий. Результаты просеивания песка часто представляют графически в виде ломаной линии (кривой просеивания), наносимой на область допустимых значений на графике зернового состава (рис.6). При этом содержание в песке зерен крупностью свыше 10 и 5 мм, а также менее 0,14 мм, пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках ограничивается. Органические примеси (например, гумусовые) допускаются только в очень незначительном количестве, т.к. они сильно снижают прочность и даже разрушают бетон.
Зерновой состав крупного заполнителя характеризуют наибольшей и наименьшей крупностью его зерен. Наибольшая крупность щебня (гравия) определяется размером отверстия сита, на котором полный остаток не превышает 5 %, наименьшая – размером сита, на котором полный остаток не менее 95 %. Кривая просеивания щебня (гравия) должна располагаться в пределах заштрихованной площади графика зернового состава, т.е. в области плотных смесей (рис.7).
Рис.6. Зерновой состав песка:
Рис.7. Зерновой состав щебня (гравия)
Пустотность крупного заполнителя не должна превышать 45 %. Щебень чище гравия, обычно он не содержит органических примесей. Предельное содержание глинистых и пылевидных примесей по массе в щебне из изверженных пород допускается не более 1 % (для бетонов всех классов); в щебне из карбонатных пород – 2 % (для бетонов класса В 22,5 и выше) и 3 % (для бетонов класса В 20 и ниже). С целью радиационно-гигиенической оценки заполнителей бетона контролируют для них удельную эффективную активность естественных радионуклидов.
Добавки классифицируют по основному эффекту действия: 1) наполнители и микронаполнители, улучшающие структуру бетона на микроуровне, т.е. структуру связующего вещества; 2) регуляторы свойств бетонной смеси – пластификаторы и суперпластификаторы, водоудерживающие добавки; 3) регуляторы сроков схватывания и твердения бетона – ускорители, замедлители, противоморозные добавки; 4) регуляторы структуры – газообразователи, пенообразователи, уплотняющие добавки; 5) ингибиторы коррозии стальной арматуры; 6) придающие бетону специальные свойства – расширяющиеся, гидрофобизирующие, антикоррозионные, электропроводные добавки, пигменты и др. Некоторые добавки обладают полифункциональным действием, например, одновременно пластифицирующим и воздухововлекающим, пластифицирующим и замедляющим эффектами и т.п. Применение разнообразных химических добавок и дисперсных минеральных компонентов в сочетании с соответствующим подбором состава бетона позволяет эффективно управлять его технологией на всех этапах и получать строительные композиты с заданными структурой и свойствами.
Материалы для получения тяжелого бетона
РУКОВОДСТВО
ПО ПОДБОРУ СОСТАВОВ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА
Рекомендовано к изданию решением секции заводской технологии бетона и железобетона НТС НИИЖБ Госстроя СССР.
Руководство содержит основные положения и рекомендации по подбору составов тяжелого бетона различного назначения как для изготовления сборных конструкций, так и для монолитного строительства.
Изложены требования к материалам, приведены справочные данные о предельных значениях водоцементного отношения и расхода цемента, даны вспомогательные таблицы, графики и номограммы. Приведены четыре метода и даны примеры подбора составов бетона и их корректирования.
Предназначено для инженерно-технических работников заводов железобетонных изделий, строительных и проектных организаций.
Настоящее Руководство составлено к пп.4.10 и 4.11 главы СНиП III-15-76* "Бетонные и железобетонные конструкции монолитные" и содержит рекомендации по выбору материалов и подбору составов тяжелого бетона различных назначения и марок, включая высокопрочный, особотяжелый и напрягающий, по прочности, самонапряжению, морозостойкости, долговечности и подвижности бетонной смеси.
* На территории Российской Федерации действуют СНиП 3.03.01-87, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
В Руководстве приведены четыре метода (в том числе ускоренный метод оценки активности цемента в бетоне и назначение его состава, а также математико-статистический метод), позволяющие решить задачу подбора рационального состава бетона для заводов сборного железобетона и монолитного строительства как при наличии подробных данных о составляющих материалах, так и при отсутствии их, в частности при отсутствии сведений об активности цемента.
Использование одного из изложенных методов позволяет подобрать состав бетона для проверки его опытным затворением с последующей корректировкой подвижности смеси, содержания песка, прочности и других свойств бетона. Четвертый метод подбора состава бетона с применением математико-статистических методов применяется для решения задачи подбора ряда составов бетонов нескольких марок по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и др. при различной подвижности смеси.
Настоящее Руководство разработано НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук Л.А.Малинина, кандидаты техн. наук В.М.Медведев и В.П.Сизов при участии д-ра техн. наук, проф. В.В.Михайлова, кандидатов техн. наук М.И.Бруссера, И.М.Красного, A.В.Лагойды, О.Е.Королевой, С.Л.Литвера, Э.Г.Соркина, B.П.Петрова, В.Г.Довжика, Л.И.Будогянца, инженеров В.Ф.Хардиной и В.А.Загурского).
В Руководстве использованы материалы НИИЖБ Госстроя СССР (доктора техн. наук С.А.Миронов и И.М.Френкель), МИСИ им. В.В.Куйбышева Министерства высшего и среднего образования СССР (доктора техн. наук, профессора Ю.М.Баженов и Г.И.Горчаков, кандидаты техн. наук Л.А.Алимов и В.В.Воронин), Союздорнии Минтрансстроя СССР (канд. техн. наук А.М.Шейнин), ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева Минэнерго СССР (кандидаты техн. наук Ц.Г.Гинзбург и В.Б.Судаков).
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Руководство устанавливает порядок выбора материалов (составляющих) для бетона и методы подбора составов тяжелого бетона различных марок по прочности на сжатие, водонепроницаемости, морозостойкости и другим свойствам бетонов, приготовляемых на цементах различных видов и марок и тяжелых заполнителях, применяемых для изготовления сборных конструкций и возведения монолитных сооружений.
1.2. Методика, изложенная в Руководстве, обеспечивает получение бетонной смеси требуемой подвижности или жесткости и бетона с заданными свойствами.
1.3. Подбор составов бетона производится с учетом исходных данных раздела 3 настоящего Руководства одним из трех методов:
а) расчетно-экспериментальным - по формулам и графикам или таблицам, когда имеются данные об активности цемента и качестве заполнителей (раздел 4);
б) ускоренным, когда отсутствуют данные об активности цемента и качестве заполнителей (раздел 5);
в) по таблицам, графикам и номограммам, когда имеются подробные данные по качеству составляющих бетон материалов (раздел 6).
Три метода позволяют решить задачу по подбору номинального (лабораторного) состава бетона для пробных замесов на сухих материалах.
1.4. Подобранные (расчетные) составы бетона корректируются на опытных замесах по подвижности смеси и оптимальному количеству песка в смеси заполнителей, проверяются на прочность и другие свойства бетона в соответствии с техническим заданием и после уточнения их передаются на производство.
1.5. Производственные составы бетона рассчитываются с учетом фактической влажности заполнителей, применяемых при приготовлении бетона, путем корректировки количества воды затворения и влажных заполнителей.
1.6. В разделе 9 изложены принципы подбора и корректирования состава бетонов с применением математико-статистических методов, позволяющих решить задачу подбора составов бетонов ряда марок по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и др. при различной подвижности (жесткости) смесей.
1.7. Составы особых видов бетонов должны подбираться с учетом рекомендаций, приведенных в прил. 2 настоящего Руководства.
2. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА
2.1. Материалы для приготовления бетона должны отвечать всем требованиям, изложенным в государственных и отраслевых стандартах на эти материалы.
При несоответствии отдельных составляющих бетон материалов требованиям ГОСТ и ТУ необходимо провести их испытание в бетонах и дать технико-экономические обоснования целесообразности их применения.
** На территории Российской Федерации действует ГОСТ 22266-94, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
Рациональные марки цементов для бетона различных марок приведены в табл.1.
Материалы для получения тяжелого бетона
Дата введения 2020-01-01
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона им.А.А.Гвоздева (НИИЖБ им.А.А.Гвоздева) - структурным подразделением Акционерного общества "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 марта 2019 г. N 117-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 июня 2019 г. N 296-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 27006-2019 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2020 г.
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на тяжелый и мелкозернистый бетоны по ГОСТ 26633 и устанавливает правила подбора, назначения и передачи на производство состава бетона при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и монолитных конструкций.
Правила, устанавливаемые в настоящем стандарте, следует учитывать при разработке производственных норм расхода материалов.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия
ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости
ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний
ГОСТ 12730.5-84 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости
ГОСТ 18105-2015* Бетоны. Правила контроля и оценки прочности
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины, определения, обозначения и сокращения
3.1 Термины и определения
3.1.1 нормативная прочность класса бетона: Средняя кубиковая прочность бетона, соответствующая его классу с обеспеченностью 0,95 (тяжелый и мелкозернистый) при коэффициенте вариации 13,5% или с обеспеченностью 0,9 (гидротехнический бетон) при коэффициенте вариации 17%.
3.1.2 начальные составы бетона (основной и дополнительные): Составы бетона, рассчитанные теоретически и используемые после экспериментальной проверки, для назначения номинального состава бетона.
3.1.3 номинальный состав: Состав бетона, определяющий расход материалов фиксированного качества, необходимый для изготовления 1 м бетона заданного качества, который после твердения в определенных условиях обеспечивает в проектном возрасте (и других нормируемых возрастах) получение бетона, соответствующего всем нормируемым показателям качества.
3.1.4 рабочий состав: Состав бетона, полученный из номинального состава, путем его корректирования, учитывающего отличия фактических показателей качества материалов, применяемых для изготовления бетонной смеси, от показателей качества материалов, использованных при подборе номинального состава бетона.
3.1.5 уровень основного эффекта действия добавки: Критерий эффективности добавки по ГОСТ 24211 и техническим условиям изготовителя.
3.1.6 критерий оптимизации: Экстремальное значение количественного или качественного показателя свойств компонентов или состава бетона.
3.1.6.1 компоненты бетонной смеси: Экстремальный расход цемента или заполнителя, минимальная экзотермия цемента, минимальная водопотребность песка и т.д.
3.1.6.2 технологическая характеристика бетонной смеси: Минимальная пустотность смеси заполнителей, минимальная водопотребность бетонной смеси, минимальная расслаиваемость и т.д.
3.1.6.3 физико-механические свойства бетона: Кинетика набора прочности, усадочно-деформативные свойства, однородность свойств и т.д.
3.1.6.4 номинальный состав бетона: Минимальные стоимость, трудоемкость, сроки строительства и т.д.
3.1.7 рабочая дозировка: Дозировка рабочего состава бетона, необходимая для получения определенного объема готовой бетонной смеси.
3.2 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
, - необходимое количество мелкого и крупного заполнителя соответственно в 1 м бетона после корректирования, кг/м;
- процентное содержание мелкого заполнителя в крупном заполнителе, %; , , и - расход мелкого заполнителя, крупного заполнителя и воды соответственно в скорректированном по влажности рабочем составе, кг/м;
, и - расход цемента, мелкого заполнителя, крупного заполнителя и воды в номинальном составе соответственно, кг/м;
Читайте также: