Основные принципы подбора состава тяжелого бетона. Пути повышения технико-экономической эффективности бетонов

* Соотношение классов  и марок бетона приведено в  ГОСТ 26633-85.

Для бетонов, подвергаемых тепловой обработке, следует применять цементы I и II группы эффективности при пропаривании по ГОСТ 22236-85. Применение цементов III группы одинаковых видов и марок нецелесообразно, так как приводит к значительному  повышению расхода цемента.

Выбор вида цемента для  различных условий работы конструкций  следует принимать по ГОСТ 23464-79, при этом необходимо также учитывать  требования ГОСТ 26633-85, касающиеся условий  использования цементов для производства различных видов конструкций  и предъявляемых к ним требований.

Применение пуццолановых цементов для бетонов, подвергаемых тепловой обработке, из-за повышенной водопотребности не рекомендуется.

Для оценки активности цемента  на производстве используют, например, Рекомендации по прогнозированию прочности  цемента методом "Прогноз" и  по корректировке состава бетонной смеси с учетом его активности (М.: НИИЖБ Госстроя СССР, МИСИ им. В. В. Куйбышева Минвуза РСФСР, 1988) или  Рекомендации по ускоренной оценке активности цемента (М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1986) и др., либо принимают активность цемента в зависимости от его фактической прочности в бетоне постоянного состава, который является наиболее массовым для предприятия - изготовителя бетона.

3.2. Заполнители

В качестве мелких и крупных  заполнителей следует применять  песок, щебень из природного камня, гравий и щебень из гравия, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10268-80.

ГОСТ 10268-80 допускает для  приготовления бетона в зависимости  от класса (марки) его прочности на сжатие применение практически любых  природных песков с модулем крупности  от 1,0 до 3,5 ( ГОСТ 8736-85), удовлетворяющих требованиям стандартов по другим показателям (содержание пылевидных и глинистых частиц и т. д.).

Мелкие пески с модулем  крупности от 1,5 до 2 допускается  применять в бетонах класса до В15 (М200) включ. Использование этих песков в бетонах класса выше В15 (М200) допускается при проведении испытаний этих песков в бетоне. При несоответствии зернового состава природных песков требованиям стандарта следует применять в качестве укрупняющей добавки к мелким пескам или очень мелким пескам - песок из отсевов дробления или крупный песок, а к крупному песку - мелкий или очень мелкий песок.

В случае отсутствия в регионе  месторождений более крупных  песков и возможности использования  укрупняющих добавок допускается  применять в бетонах класса до В30 (М400) включ. очень мелкие пески с модулем крупности от 1,0 до 1,5 с содержанием зерен размером менее 0,16 мм до 20 % по массе и пылевидных и глинистых частиц - не более 3 % по массе при проведении испытаний песков в бетоне.

Пески с модулем крупности  более 1,0 до 1,5 (очень мелкие) рекомендуется  применять для бетонов классов  В10 (М150) и ниже, мелкие пески (модуль крупности более 1,5 до 2,0) - для бетонов  класса В25 (М300) и ниже, средние пески (модуль крупности от 2,0 до 2,5) можно  использовать для бетонов любых  классов по прочности. Крупные пески (модуль крупности более 2,5 до 3,0), а  также повышенной крупности (модуль крупности более 3,0 до 3,5) целесообразно  использовать для приготовления  бетонов классов В30 (М400) и выше.

В случае, когда на производстве требуется бетон более широкой  номенклатуры по классам прочности  от низкомарочных до высокомарочных, при поставке какого-либо песка одной крупности необходимо для корректирования его зернового состава дополнительно использовать укрупняющие или замельчающие добавки. Например, при наличии крупного песка и необходимости приготовления бетона класса В10 для улучшения зернового состава следует добавлять золу ТЭС или очень мелкий песок. Когда же основным песком является очень мелкий, а необходимо приготавливать бетон класса В25 и выше, следует добавлять крупный песок, например отсевы от дробления крупного заполнителя.

В качестве мелкого и крупного заполнителей допускается применение песка и щебня из попутно добываемых пород и отходов горно-обогатительных предприятий по ГОСТ 23254-78, отсевов  дробления, изверженных горных пород  по ГОСТ 26193-84, а также дробленого бетона и некондиционных железобетонных изделий, при соблюдении требований ГОСТ 10268-80.

Из отходов промышленности в качестве заполнителей для бетона допускается применение щебня из доменного шлака по ГОСТ 5578-76, щебня  и песка из шлаков тепловых электростанций по ГОСТ 25592-83.

Не допускается применение для любых видов бетонов природной  гравийно-песчаной смеси без ее рассева на песок и гравий.

Перед проведением опытных  замесов все указанные заполнители  должны быть заранее приготовлены и  рассеяны раздельно на песок и  крупный заполнитель, а последний, в случае, если он состоит из нескольких фракций, необходимо использовать в  виде отдельных фракций, раздельно  дозируемых при приготовлении бетона.

Содержание различных  фракций в крупном заполнителе  должно соответствовать указанному в табл. 2, чтобы обеспечивать получение плотной смеси

 

Таблица 2

Наибольшая крупность  заполнителя, мм	Содержание фракций в  крупном заполнителе, %
	от 5 до 10 мм	св.10 до 20 мм	св.20 до 40 мм	св.40 до 70 мм	св.70 до 120 мм
20	25-40	60-75	-	-	-
40	15-25	20-35	40-65	-	-
70	10-20	15-25	20-35	35-55	-
120	5-10	10-20	15-25	20-30	30-40

Наибольшая крупность  заполнителя подбираемого состава  бетона, как правило, должна соответствовать  крупности заполнителя бетона конструкций, для которых устанавливают этот состав. При этом наибольший размер зерен крупного заполнителя должен быть не более 3/4 расстояния между арматурными  стержнями и 1/3 толщины изделия  и конструкции.

3.3.Минеральные добавки

Для снижения расхода цемента  и заполнителей, улучшения качества бетонной смеси и бетона, а также  для утилизации отходов промышленности при приготовлении бетонов следует  использовать минеральные добавки  природного и техногенного происхождения. К природным добавкам относятся следующие виды: осадочные (диатомит, трепел, опоки, глиежи), отвечающие требованиям ОСТ 21-9-74, вулканические (шлаки, туфы, пеплы, трассы) - ОСТ 21-9-74, ТУ 110-34-20-2-86.

К добавкам техногенного происхождения  относятся следующие виды: доменные и электротермофосфорные гранулированные шламы ( ГОСТ 3476-74), топливные граншлаки (ОСТ 21-9-74), зола-унос ( ГОСТ 25818-83), золошлаковые смеси (отвальные) ( ГОСТ 25592-83).

Золы-унос и золошлаковые смеси следует использовать в бетоне с учетом Рекомендаций по применению в бетонах золы, шлака и золошлаковой смеси тепловых электростанций.

3.4.Химические добавки

Для регулирования и улучшения  свойств бетонной смеси и бетона снижения расхода цемента и энергетических затрат необходимо применять химические добавки по ГОСТ 24211-80, удовлетворяющие  требованиям действующих стандартов и технических условий.

Выбор добавок необходимо производить в зависимости от технологии производства и проектных  характеристик бетона с учетом требований СНиП 3.09.01-85 и Пособия по применению химических добавок при производстве сборных железобетонных конструкций  и изделий, а также Руководства по применению химических добавок в бетоне и Рекомендаций по применению добавок суперпластификаторов в производстве сборного и монолитного железобетона

3.5.Вода

Вода затворения бетонной смеси должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732-79. 

Пути  повышения технико-экономической  эффективности бетонов

Доля и роль высококачественных бетонов в мировой строительной индустрии стремительно возрастает и сопровождает развитие архитектурных  форм и функционально новых видов  сооружений. Бетоны можно классифицировать как многокомпонентные композиционные материалы на основе минеральных  вяжущих, свойства которых определяются видом, размерностью и характером взаимодействия компонентов.

Возможных «нано» инструментов для создания высококачественных бетонов найдено уже довольно много, подходы эти весьма разнообразны, и они позволяют реализовать инновационные конструкторско-технологические решения, полезные для самых различных областей строительства

 

Основные направления  технологии нанобетонов:

• Оптимизация в сочетании наполнителей различной дисперсности, в том числе нанодисперсных
• Применение активных наноразмерных наполнителей
• Модификация и оптимизация структуры межфазных границ
• Введение наноразмерных элементов-зародышей направленной кристаллизации цементного камня
• Динамическое дисперсное самоармирование
• Управление подвижностью и водоредуцированием бетонных смесей за счет модификации пластификаторов
• Применение нанокомпозитной некорродирующей арматуры с высокими физико-механическими свойствами
• Повышение устойчивости бетонов к биологической коррозии методами фотодинамической самостерилизации

В таблице представлены известные физические идеи, которые  направлены на применение в бетонах  каких-либо наноматериалов и каких-либо нанотехнологий.

Технические характеристики
№ п/п	Материалы	Технологии	Конструкции
1.	Цемент (наночастицы цемента)	Повышение дисперсности и  активности методами механоактивации	Высокопрочные конструкционные  элементы зданий и сооружений
2.	Цемент (наночастицы цемента)	Повышение активности методами механоактивации непосредственно перед использованием	Пеноблоки в производстве пенобетона
3.	Заполнитель (речной песок, габродиабазовая мука, амфиболитовая мука и т.п. наночастицы заполнителя)	Расширение спектра дисперсности заполнителя с включением регулируемого  количества нанодисперсной фазы	Высокопрочные конструкционные  элементы зданий и сооружений
4.	Активный высокодисперсный заполнитель — (наночастицы аморфного микрокремнезема, пуццолановых добавок и т.д.)	Улучшение структуры цементного камня и его взаимодействия с  наполнителем	Высокопрочные конструкционные  элементы зданий и сооружений
5.	Наноразмерные зародыши направленной кристаллизации цементного камня (фуллероиды, нанотрубки, аддукты фуллероидов, аддукты нанотрубок и т.п.)	Улучшение структуры цементного камня, его дисперсное самоармирование	Высокопрочные конструкционные  элементы зданий и сооружений с повышенной трещиностойкостью
6.	Наномодифицированные заполнители-песок и др. (модификаторы -фуллероиды, их аддукты, аддукты нанотрубок, твердые наночастицы гидросиликатов	Улучшение (уплотнение) межфазных  границ	Высокопрочные конструкционные  элементы зданий и сооружений
7.	Наномодифицированные дисперсно-упрочняющие заполнители (модифицированные фуллероидами, нанотрубками и т.п. базальтовая микрофибра, углеродные микроволокна и т.д.)	Динамическое дисперсное армирование бетона	Высокопрочные конструкционные  элементы зданий и сооружений с повышенной трещиностойкостью
8.	Наномодифицированные пластификаторы (наночастицы микрокремнезема, фуллероиды, их растворимые аддукты)	Технология литых и  самоуплотняющиеся бетонов	Бетонные конструкции  сложной формы и высотные конструкции
9.	Наномодифицированные полимерные добавки (модификаторы — наночастицы окдидов, фуллероиды, нанотрубки, их аддукты)	Повышение водонепроницаемости  и коррозионной устойчивости с одновременным  увеличением эксплуатационного  ресурса полимербетонов	Бетонные и ж/б конструкции, работающие в условиях агрессивных сред (тоннели коллекторов, морские сооружения, наливные полы, узлы химических агрегатов и т.д.)
10.	Нанокомпозитная некоррогирующая арматура (наномодифицированные фуллероидами легкие полимербетоны в оболочках из модифицированных фуллероидами нанокомпозитов на основе высокомодульных волокон)	Технология получения  коррозионно-устойчивых, неактивируемых облегченных бетонных конструкций с высокими показателями прочности на изгиб и повышенной трещиностойкостью	Бетонные узлы ядерных  энергетических установок, детали конструкций, работающие в условиях агрессивных  сред, детали морских и высотных пожароустойчивых сооружений и т.д.
11.	Фотокатализаторы синтеза  сингулетно-возбужденного кислорода (фуллероиды, порфирины)	Технология фотодинамической самостерилизации поверхности бетонных конструкций — противодействие биологической коррозии	Бетонные детали тропического исполнения, узлы надводных морских  сооружений, трубы и емкости для  биологически активных сред

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  используемой литературы

 

1. ГОСТ 27006-86. Бетоны. Правила подбора состава бетона

2.Микульский В.Г «Строительные материалы», Москва,2007

3.Научно-прикладное издание «Инженерно-строительный журнал»