О БЕТОНЕ

Материалы

И так товарный бетон состоит из цемента, заполнителей (щебня, песка, воды) и добавок.

ЦЕМЕНТЫ

Цемент — это порошкообразный строительный вяжущий материал, обладающий гидравлическими свойствами, состоящий из клинкера, гипса и при необходимости содержащий химические и минеральные добавки. При затворении цемента водой образуется пластичное цементное тесто, которое в результате процессов гидратации цемента сначала «схватыва­ется» (необратимо теряет подвижность), а затем твердеет, образуя прочную структуру цементного камня.

В настоящее время разработано и выпускается цементной промышлен­ностью большое количество цементов (более 30 разновидностей), которые имеют различные составы, свойства и области применения.

Цементы классифицируются в соответствии с ГОСТ 30515

При производстве бетона используется следующие виды цементов:

• портландцемент (бездобавочный);
• портландцемент с минеральными добавками;
• шлакопортландцемент.

ЗАПОЛНИТЕЛИ

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и существенно влияют на его физико-механические свойства и стоимость. Заполнители подразделяются следующим образом:

1. по назначению: для тяжелых бетонов; для легких бетонов;
2. по крупности: крупные с размером зерен от 5 до 150 мм, мелкие — до 5 мм (пески). Наиболее распространенной является крупность до 20 мм;
3. по происхождению — природные и искусственные (керамзит).

Заполнители для тяжелого бетона должны соответствовать требованиям ГОСТ 26333.

ДОБАВКИ ДЛЯ БЕТОНОВ

КАКИЕ ДОБАВКИ ПРИМЕНЯЮТСЯ В БЕТОНАХ, КАКОВЫ ЦЕЛИ ПРИМЕНЕНИЯ ДОБАВОК?

Добавки для бетонов — природные или искусственные химические про­дукты — вводятся в составы бетонов при их изготовлении с целью улучше­ния технологических свойств бетонных смесей, строительно-технических и эксплуатационных свойств бетонов.

Применение добавок снижает трудозатраты при производстве бетонных работ, позволяет направленно влиять на структуру бетонов, темпы тверде­ния, улучшать их свойства и повышать качество.

По ГОСТ 24211 в зависимости от основного эффекта действия добавки для бетонов подразделяют на следующие 4 вида:

1. Регулирующие свойства бетонных смесей:
   • пластифицирующие:
   • пластифицирующие I группы (суперпластификаторы);
   • пластифицирующие II группы (сильнопластифицирующие);
   • пластифицирующие III группы (среднепластифицирующие);
   • пластифицирующие IV группы (слабопластифицирующие);
   • стабилизирующие;
   • водоудерживающие;
   • улучшающие перекачиваемость;
   • регулирующие сохраняемость бетонных смесей;
   • замедляющие схватывание;
   • ускоряющие схватывание;
   • поризующие (для легких бетонов);
   • воздухововлекающие;
   • пенообразующие;
   • газообразующие.
2. Регулирующие твердение бетона:
   • замедляющие твердение;
   • ускоряющие твердение;
3. Повышающие прочность и (или) коррозионную стойкость бетона и железобетона, снижающие проницаемость бетона:
   • водоредуцирующие I, II, III и IV групп (добавки, позволяющие полу­чать бетонную смесь требуемой удобоукладываемости с понижен­ным расходом воды);
   • кольматирующие (добавки, способствующие заполнению пор в бетоне водо нерастворимы ми продуктами);
   • газообразующие (добавки, способные выделять газ за счет химиче­ского взаимодействия с продуктами гидратации цемента);
   • воздухововлекающие (добавки, способствующие вовлечению в бетонную смесь при ее перемешивании мелкодисперсного воздуха, равномерно распределенного в бетоне);
   • повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре (добавки-ингибиторы коррозии стали); 4. Придающие бетону специальные свойства:
   • противоморозные (добавки, обеспечивающие твердение при отрица­тельных температурах);
   • гидрофобизирующие I, II и III групп (добавки, придающие стенкам пор и капиллярам в бетоне гидрофобные водоотталкивающие свойства).

Маркировка бетонной смеси

БСТ B25 П4 F150 W8

КЛАССЫ И МАРКИ ПО ПРОЧНОСТИ (В)

Класс по прочности является основной нормируемой характеристикой бетона, которую назначают при расчете конструкций и указывают в рабо­чих чертежах на изделия.

Эта характеристика установлена ГОСТ 25192 и международными стан­дартами ISО 3893, СТ СЭВ 1406. До ввода в действие СТ СЭВ 1406 проч­ность бетона нормировалась его маркой.

Класс (В) и марка (М) бетона определяются по прочности образцов базо­вого размера в установленном проектном возрасте.

Класс бетона в МПа определяет его требуемую среднюю прочность в партии R, кгс/см2, по формуле:
R=В / 0,0980665 (1 — 1,64 — 13,5 • 10 -2)=В / 0,0764,
где 0,0980665 — переходный коэффициент от МПа к кгс/см2;
1,64 — статистический коэффициент при 95% обеспеченности;
13,5 — нормативный коэффициент вариации, %.

Для тяжелых и мелкозернистых бетонов установлены следующие классы (марки):
— по прочности на сжатие:
М50(ВЗ,5); М75(В5); М100(В7,5); М150(В1 О-В 12,5); М200(В15); М25(В20); М300 (В22,5); М350(В25-В27,5); М400(ВЗО); М450(В35); М500(В40); М550(М40); М600(В45); М700(В55); М800(В60); М900(В65-В70); М1000(В75-В80)

УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТЬ СМЕСИ (П)

Удобоукладываемость бетонной смеси оценивают по показателям подвижности

Подвижность смеси характеризуется измерением величины осадки конуса ОК (в см.) Нормальный конус имеет размеры: d=100 ± 2 мм, D=200 ± 2 мм и Н=300 ± 2 мм. Конус с загрузочной воронкой устанавливают на металличе­ский лист. Их поверхности, соприкасающиеся со смесью, предварительно протирают влажной тканью. Смесь укладывают последовательно в три слоя равной высоты и уплотняют каждый слой штыкованием металлическим стержнем по 25 раз для нормального конуса. После этого снимают воронку, срезают избыток смеси вровень с верхом конуса. Конус плавно, в течение 3-7 с снимают со смеси, после чего изме­ряют осадку смеси, равную разности высот конуса и осевшей смеси с погрешностью 0,5 см.

Величину осадки конуса бетонной смеси вычисляют как среднее арифме­тическое двух величин ОК, полученных в результате определений из одной пробы с округлением до 1 см, отличающихся между собой не боле чем

на 1 см при ОК=5…9 см (П2)
на 2 см при ОК=10…15 см (П3)
на 3 см при ОК=16…20 см.(П4)

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ (F) — это физическое свойство бетона, выражающееся в его способности в увлажненном состоянии сопротивляться разрушающему воздействию многократного замораживания, чередующегося с оттаиванием. Морозостойкость бетона, как правило, определяется экспериментально, характеризуется марками от F15 до F1000 и является одним из основных показателей качества бетона. По стандартам морозостойкость бетона определяют для изделий и конструкций, которые подвергаются замораживанию при эксплуатации.

Механизм морозного разрушения определяется двумя особенностями, органически присущими бетону: капиллярно-пористой структурой цементного камня и конгломератным строением самого материала. В то время как насыщенный водой или водными растворами солей цементный камень расширяется при замораживании вследствие фазового перехода воды в лед и увеличении ее объема примерно на 9 %, заполнители — песок, щебень, гравий — испытывают, как правило, температурное сокращение. Это приводит к возникновению в материале высоких собственных напряжений и трещин и, как следствие, к прогрессирующему от цикла к циклу снижению прочности и упругости, увеличению проницаемости и др. Морозостойкость бетона существенно зависит от его влажности и уменьшается при насыщении бетона водными растворами солей. За истекшее столетие накоплен огромный экспериментальный материал по влиянию различных технологических факторов на морозостойкость бетона.

Есть основания сделать следующие выводы

1. Огромное значение имеет качество исходных материалов: крупные заполнители должны быть соответствующей прочности и морозостойкости, мелкие заполнители (пески) — средней крупности, а главное, они должны быть чистыми, т. е. содержать глинистых и илистых примесей не более допустимого количества. Цементы должны соответствовать требованиям ГОСТ 10178 на портландцементы и шлакопортландцементы марок 400-500 при содержании в них трехкальциевого алюмината не более 8%. Невозможно на плохих исходных материалах получить качественный долговечный бетон.
2. Необходимо оптимизировать состав бетона требуемого класса (марки) по прочности и морозостойкости. При этом расход вышеуказанных цементов должен быть не менее 350 кг/м3 при В/Ц не более 0,6. Следует применять наименее подвижные (наиболее жесткие) бетонные смеси из допустимых в используемых методах формования изделий, а при требованиях по морозостойкости F 200 и выше следует обязательно применять поверхностно-активные добавки: пластифицирующие и воздухововлекающие (газообразующие), которые наиболее существенно из всех известных технологических приемов способствуют повышению морозостойкости.
3. Свежеуложенный бетон необходимо защищать от обезвоживания на начальной стадии, которое приводит к развитию пластической усадки, результатом усадки, в свою очередь, являются образование поверхностных трещин, необратимое ухудшение структуры бетона и снижение его строительных свойств. Свежеуложенный бетон должен быть защищен от дополнительного увлажнения и раннего замораживания.
4. При применении тепловых методов ускорения твердения бетона следует применять мягкие режимы с медленным подъемом температуры и осуществлять изотермический прогрев при температурах не выше 80 °С.
   Эти основы бетоноведения изложены в технической литературе и нормативной документации и являются залогом получения качественного и морозостойкого бетона.

ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ БЕТОНА (W)

Водопроницаемость бетона — это свойство затвердевшего бетона пропу­скать воду под гидростатическим давлением или под действием капиллярных сил. Водопроницаемость бетона определяется количеством воды, проходящей через единичное сечение бетона в единицу времени при определенном давле­нии, и характеризуется коэффициентом фильтрации, измеряемым в см3/(см2с).

В качестве технической характеристики водопроницаемости бетона при­нята обратная величина, т. е. водонепроницаемость, характеризуемая мар­кой по водонепроницаемости. Марка по водонепроницаемости — это минимальная величина давления воды, при котором в стандартных усло­виях и на стандартных образцах отмечается проникновение воды.

Приняты следующие марки по водонепроницаемости: W2, W4, W6, W8, W10, W12,W14, W16, W18 и W20 (ГОСТ 26633).

Назначение марок регламентируется нормами проектирования для бетонных конструкций, к которым предъявляются требования ограничения проницаемости или повышенной прочности и коррозионной стойкости. Марки указывают в стандартах, ТУ и в проектной документации на кон­струкции.

Марка контролируется методами, изложенными в ГОСТ 12730.5.