Бетон

Поэтому крупный заполнитель должен  быть,  как  правило,  в  два-  три раза прочнее самого бетона.

 Чтобы обеспечить высокое качество бетона, крупный  заполнитель  должен быть чистым и не содержать вредных примесей. В нем должно быть не более  15% (по массе) зерен, имеющих форму игл и пластинок.  Крупный заполнитель не должен вступать в химические реакции с веществами, содержащимися в  цементе.

Чтобы  уменьшить влияние вредных примесей, заполнители перед использованием промывают.

К крупным заполнителям относятся  и пористые заполнители - пемза,  туф, вулканические шлаки. Эти заполнители  благодаря  своей  структуре поглощают много  воды.  Отсасывая  из  бетона  лишнюю  воду,  они способствуют   его упрочнению. Недостатком пористых заполнителей является то, что для бетона  с применением  таких заполнителей требуется больше цемента, чем для бетона  на плотных заполнителях.

К мелким заполнителям относятся  различные  пески.  Песком называются рыхлые горные породы, которые состоят из зерен  различных  материалов  (чаще всего кварца) размером от 0,1 до 5 мм.

Пески различаются по минералогическому  составу  и  в  зависимости  от условий образования и места залегания. По  минералогическому  составу пески бывают кварцевые, полевошпатные, известняковые и доломитовые.

По условиям образования  пески  подразделяются  на  горные,  овражные, речные, морские, гравийные, валунные, дюнные и барханные.

Они отличаются друг от друга  только  пол  структуре  и  форме.  Зерна морского и речного песков округлой формы с гладкой  поверхностью,  зерна  же горного песка, который  чаще  всего  образуется  при  разрушении гранита  и диорита, имеют угловатую форму и шероховатую  поверхность.  Зерна овражного песка также имеют угловатую форму, но по сравнению с зернами  горного  песка несколько сглаженную. Все пески содержат вредные для бетона примеси:  уголь, пыль, глину, гипс, слюду, серный колчедан и различные органические  примеси, которые оказывают влияние на цементный клей,  понижая  его  прочность  и,  в конечном  счете,  вызывая  разрушение  бетона.  Вредной  примесью   являются сульфаты, а также частицы гипса. Они образуют  с  частицами  цемента  особые соединения  в  виде  тонких  игл.  Их  часто  образно  называли   «цементной бациллой».

Под действием воды «цементная бацилла»  превращается  в  дальнейшем  в жидкую белую слизь, вытекающую из бетона. Такой «больной» бетон не  пригоден для эксплуатации.

Морской песок иногда  содержит  ракушки,  состоящие,  в  основном,  из известняка. Это ослабляет сцепление песка с  другими  составляющими бетона.

Кроме того, в морском песке содержатся  соли,  выделяющиеся  на поверхности бетона.

Наиболее чистый песок - это речной.  Но  он  не  всегда  удовлетворяет строителей, так как часто  бывает  очень  мелким.  А  это  при  изготовлении бетона требует большого количества цемента.

Так же как и крупный заполнитель,  песок  перед  употреблением  должен быть обязательно промыт водой в машинах - пескомойках.

Чтобы  получить  высокую  прочность  бетона,  надо  правильно подобрать зерновой состав заполнителя. А это значит, что надо так составить   из  них смесь,  чтобы  между  зернами  было,  как  можно  меньше   пустот,   которые приходится заполнять цементным тестом. Песок одной крупности имеет  в  своем объеме около 40% пустот. Песок же, составленный из  зерен  разной  крупности гораздо плотнее.

Можно ли добиться наименьшей пустотности? Да, можно.

Для этого вначале рассеивают крупный и  мелкий  заполнитель  по размерам или,  как  говорят  строители,  на  несколько  фракций.  Затем  из  них   по определенному правилу составляют так называемую оптимальную  зерновую  смесь (в этой смеси все частицы так тесно примыкают друг  к другу,  что для цементного  теста  остаются  только   незначительные промежутки).   Бетон, приготовленный на такой оптимальной смеси заполнителей  уже  имеет  высокую плотность и прочность.  Расход вяжущего в этом случае очень небольшой.

 Если же бетон изготовлять  на случайном составе  заполнителей,  взятых  из природных  карьеров  или  полученных путем дробления камня,  то большую плотность получить нельзя.  В  этом  случае  требуется  огромный  перерасход цемента. Кроме того, на такой  случайной  смеси  невозможно  получить  бетон высокой прочности.

Вода необходима для создания высокопрочного бетона должна быть чистой  и не кислой.  Но даже условно чистая вода  содержит  в  себе различные  примеси, вредно  влияющие  на  процесс  твердения   бетона:   органические   кислоты, сульфаты, жиры и т.п.

Обычно на заводах железобетонных изделий и на  строительных площадках для изготовления бетона используют питьевую воду. В ряде случаев  приходится пользоваться грунтовой, болотной, торфяной  и  речной  водой.  Но  эти  воды бывают  насыщены  органическими  примесями. Иногда   приходится   применять сточные и промышленные воды, которые могут  содержать  значительные  примеси серной кислоты или ее  солей гумусовой  кислоты  или  гипса.  Эти  примеси вызывают разрушение бетона. Поэтому перед тем, как использовать эти воды  их исследуют в химической лаборатории.

Поверхность бетона, приготовленного на морской  воде  или подверженного  ее действию покрывается пятнами в виде солевых налетов – «выцветов»,  которые значительно  портят  вид  бетона.  Кроме  того, прочность   такого   бетона невысокая. Поэтому при  возведении  из  бетона  жилых  зданий  морскую  воду применять запрещается.

Цемент – это главная составная  часть бетона. Бетон будет  тем  прочнее,  чем выше  клеящаяся  способность  цемента  и чем сильнее   он   сцепляется с поверхностью наполнителя.

Цемент изготавливают из цементного клинкера, а его получают обжигом  до спекания природного сырья или искусственной сырьевой смеси.

Такие смеси должны содержать примерно  три  части  известняка  и  одну часть глины. Иногда эти смеси встречаются в  природном  виде  -  это  горная

порода, называемая известняковым  мергелем. Но, так  как месторождения  этих мергелей встречаются редко, то на большинстве цементных  заводов пользуются искусственными смесями известняка и глины. Вместо глины  можно  использовать диатомит, трепел и другие силикатные  породы, близкие  к  глине  по  своему химическому составу. После обжига таких смесей образуется твердая  спекшаяся масса – клинкер, состоящая из зерен  темно-серого  цвета  размером  с  орех.

Затем  клинкер  в  шаровой  мельнице  измельчают  в  мелкий  порошок. Чтобы улучшить качество цемента, при помоле клинкера в него вводят гидравлические добавки – до 3% гипса и до 15% диатомита, трепела. Вот теперь цемент готов!

Что же такое цемент? Это серый очень мелкий  порошок, напоминающий  пудру.

Чем дольше он измельчен, тем  выше  его  качество,  тем  больше склеивающей способностью  он  обладает.  При  сверхтонком  помоле химические   реакции ускоряются во много раз. Объясняется это тем, что цементный  порошок  всегда соединяется с водой по всей поверхности. Поверхность  же  зерен  будет  тем больше,  чем  выше  тонкость  помола.  Так,   например,   удельная   площадь поверхности зерен  1  грамма  цемента  составляет  2000  – 3000  см²/г,  а в высокопрочных цементах – около 6000 см²/г.

Для  приготовления  бетонных,  железобетонных  изделий  и конструкций

применяют различные цементы. Выбор вида цемента зависит от типа сооружения, для которого изготовляется  бетон.  В  России  выпускается свыше  30  видов цемента.  Основные   из  них   –   портландцементы,  шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы, глиноземистые цементы и  другие.  Производству и изучению цементов в нашей стране уделяется большое  внимание.  В  науку  о цементе большой вклад внесли российские ученые А. А. Байков, В.  А.Кинд,  В. Н.Юнг, П. П.Будников.

 

                      КАК ПРИГОТОВЛЯЮТ БЕТОННУЮ СМЕСЬ?

 

Изготовление бетона – это долгий и трудный процесс. Сначала по рецепту лаборатории  отмеривают  в  сухом  виде  требуемое количество  цемента   и заполнителей. Затем взвешенные составные части высыпают  в  бетономешалку  и одновременно подают в нее воду. Бетономешалку приводят в движение в  помощью электродвигателя.

Цель перемешивания – это  получение из зернистых материалов однородной смеси.  Продолжительность   перемешивания   устанавливают   заранее.   После перемешивания исходные  материалы  образуют пластичную  смесь,  похожую на тяжелую жидкость. Поэтому свежеприготовленный бетон называют не  бетоном,  а бетонной  смесью.  Лишь  через  некоторое  время   смесь   затвердевает   и превращается в камень, а  окончательную прочность  приобретает  еще  позже.

Этот камень и является бетоном.

Однородность бетонной смеси –  одно  из  важнейших  к  ней  требований:  если смесь будет  неоднородной,  бетон  буден  неодинаково  прочным  в различных участках конструкции и легко может разрушиться при нагрузке. Как же  узнать, однородна  полученная  смесь  или  нет?  Для  этого  из разных  мест  берут несколько  проб  объемом,  превышающим  размеры    самого   крупного   зерна заполнителя. Если все пробы имеют один и тот же постоянный состав,  т.  е.  одинаковое  количество щебня или гравия, песка цемента и воды, то  бетонную  смесь  можно  признать однородной.

После перемешивания бетонную смесь часто  приходиться транспортировать  от бетономешалки к месту укладки, при этом очень важно, чтобы  смесь  сохранила свою однородность,  так  как  при  перевозке  смеси  угрожает  расслаивание.

Почему? Потому что зерна заполнителя в бетонной смеси стремятся опуститься.

Установлено, что расслаивание будет  тем больше, чем  слабее сцепление  между раствором и заполнителем. Расслаивания бетонной смеси  при  перевозке  можно избежать,  если  продолжить  перемешивание  смеси  во   время   движения   в автобетономешалке.

 

КАЧЕСТВО БЕТОНА И ЕГО ВИДЫ

 

Бетон, несмотря на одинаковые компоненты и равные пропорции, все же различается по своему составу, который бывает номинальный и рабочий. Бетон номинальный получается при помощи использования заполнителей в воздушно-сухом состоянии. Бетон рабочий получается путем пересчета бетона номинального, учитывая фактическую влажность его заполнителей.

В свою очередь, бетон классифицируется на несколько видов, которые различаются  по следующим параметрам:

    * по средней плотности

    * по виду вяжущего  вещества

    * по назначению.

Перечисленные выше свойства, зависят от плотности бетона, величина которой, в свою очередь, зависит от ряда факторов: плотности цементного камня, компонентов и пр. Плотность бетона бывает особо тяжелая, просто тяжелая, легкая и особо легкая. Бетон плотностью «особо тяжелый» изготавливается на основе тяжелых заполнителей, стружки, железной руды или барите.

Бетон плотностью «тяжелый» изготавливается  на основе плотных заполнителей из горных  пород (гранит, известняк, диабаз). Бетон легкой плотности  получается при использовании щебня из горных пород. Легкий бетон получается в  результате использования при его  изготовлении пористых заполнителей –  керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза, туф. Ну и наконец – ячеестый бетон (особо-легкий) получается в результате вспучивания вяжущего вещества, тонкомолотой добавки и воды с помощью специальных способов. Также бетоны различаются и по вяжущему веществу, которое и определяет свойства и названия бетона.

Сегодня в строительном мире применяются  следующие бетоны:

    * цементные

    * силикатные

    * гипсовые

    * шлакощелочные

    * полимерцементные

    * специальные 

Остановимся несколько подробнее  на каждом из этих видов.

ВИДЫ БЕТОНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

 

Цементный бетон. Этот вид бетона сегодня  наиболее широко применятся в строительстве. И в большей степени – в  загородном домостроении. Цементные  бетоны изготавливают на основе различных  цементов, которые в свою очередь  дают так называемую «внутреннюю» классификацию  цементных бетонов. В зависимости  от виды цемента, цементные бетоны разделяют  на:

    * декоративные бетоны, (на  белом и цветных цементах),

    * бетоны для самонапряженных  конструкций (на напрягающем цементе),

    * бетоны для специальных  целей (на глиноземистом и безусадочном  цементах).

В результате тепловлажностной обработке смесей, состоящие из известково-кремнезёмистого вяжущего, неорганического заполнителя и воды, получается силикатный бетон, который наряду с цементным, широко применяется в промышленном и гражданском строительстве. Также силикатный бетон применяется при изготовлении панелей стен и перекрытий, лестничных маршей и площадок, балок, колонн, плит и других несущих конструкций. Он применяется при строительстве сборных покрытий и оснований дорог и незаменим для шахтного строительства и метро. Из него изготавливаются напряженно-армированные железнодорожные шпалы и тюбинги.