ТЯЖЕЛЫЙ БЕТОН

В строительстве наиболее широко используют обычный тяжелый бетон плотностью 1600-2500 кг/куб. м. на заполнителях из горных пород (граните, известняке, диабазе, щебне). Строительными нормами и правилами установлены следующие марки тяжелых бетонов-М 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600. Существуют различные виды тяжелого бетона:

• Бетон для сборных железобетонных конструкций
• Высокопрочный бетон
• Быстротвердеющий бетон
• Бетон на мелком песке
• Бетон для гидротехнических сооружений
• Бетон для дорожных и аэродромных покрытий
• Бетон с тонкомолотыми добавками
• Малощебеночный бетон
• Литой бетон
• Бетон с поверхностно-активными добавками.

БЕТОН ДЛЯ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Для ускорения твердения бетона при изготовлении сборных железобетонных конструкций применяют тепловую обработку. Рост прочности бетона при тепловой обработке определяется не только активностью, но также минералогическим составом цемента, составом бетона, консистенцией бетонной смеси, режимом тепловой обработки и другими факторами. Для получения требуемой отпускной прочности применяют следующий оптимальный режим тепловой обработки, предварительная выдержка – 1-2 ч, подъем температуры –2-3 ч, изотермическая выдержка – 6-12 ч, остывание – 3-4 ч.
Оптимальная температура изотермической выдержки - 80 °С.
Оптимальный состав бетона следующий: вода (В) = 140 л, цемент (Ц) = 280 кг, щебень (Щ) = 1415 кг, песок (П) = 590 кг.

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ БЕТОН

Высокопрочный бетон прочностью 60-100 МПа получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня прочностью не ниже 100 МПа. Высокопрочный бетон приготовляют с низким водоцементным соотношением (ВЦ) = 0,3-0,35 и ниже (смеси жесткие или малоподвижные) в бетоносмесителях принудительного действия. Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование.
Для приготовления высокопрочного бетона применяют различные способы повышения активности цемента и качества бетонной смеси (домол и виброактивация цемента, виброперемешивание, применение суперпластификаторов) и принимают высокий расход цемента. Большие перспективы в получении высокопрочных бетонов связаны с применением вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), которое получают совместным помолом высокомарочного цемента и суперпластификатора С-3. При бетонировании массивных сооружений целесообразно применить цементы с пониженным содержанием алита (трех кальциевого силиката) и особенно целита (трех кальциевого алюмината), лучше всего белитовые (двух кальциевый силикат). Максимально допустимый расход белитового портландцемента составляет 450 кг/куб.м. В качестве крупного заполнителя следует применять фракционированный щебень из плотных и прочных горных пород. Предел прочности при сжатии - у изверженных не менее 100 МПа и у осадочных 80 МПа. Песок для высокопрочных бетонов должен иметь пустотность менее 40%. Марки высокопрочных бетонов М 500 - 1000.

БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИЙ БЕТОН

Получение быстротвердеющего бетона, обладающего относительно высокой прочностью в раннем возрасте (1-3 сут.) при твердении в нормальных условиях, достигается применением быстротвердеющего цемента, а также различными способами ускорения твердения цемента (применение жесткой бетонной смеси с низким В/Ц, использование добавок-ускорителей твердения (хлористый кальций, хлористый водород, глиноземистый цемент), сухое или мокрое домалывание цемента с добавкой гипса (2-5% от массы цемента) или с применением комплексных специальных добавок, активация цементного раствора. Для получения качественного быстротвердеющего бетона используют алюминатный цемент марки М500, домолотого с 3% гипса, жесткой бетонной смеси с В/Ц = 0,35, добавки хлористого кальция в количестве 2% веса цемента и виброперемешивание. По результатам испытаний в первые сутки быстротвердеющий бетон набирает прочность при сжатии 300 - 500 кг/ кв.см.

БЕТОН НА МЕЛКОМ ПЕСКЕ

Ввиду широкого распространения в природе мелких песков и отсутствия в некоторых районах песков с удовлетворительным зерновым составом допускается применять в бетоне мелкие и тонкие пески (с Мкр < 1,5) при условии соответствующего технико-экономического обоснования.
Мелкие пески по сравнению со средними и крупными характеризуются повышенной пустотностью и удельной поверхностью и худшим зерновым составом. Вследствие этого они несколько понижают прочность бетона и уменьшают подвижность бетонной смеси, что вызывает увеличение расхода цемента для получения равнопрочных и равноподвижных бетонов. Замена крупного песка мелким в большей степени сказывается на осадке конуса и меньшей -на удобоукладываемости бетонной смеси. Вместе с тем мелкий песок меньше раздвигает зерна крупного заполнителя и обладает лучшей водоудерживающей способностью, в результате чего уменьшается оптимальное содержание песка в бетоне и, следовательно, в меньшей мере заметно его влияние на водопотребность бетонной смеси.
Основные параметры:
плотность бетонной смеси - 2350 кг/ куб. м;
состав бетона м³00 -В/Ц = 0,5, Ц= 370 кг/ куб. м, Щ = 1305 кг, П = 490 кг, В = 185 л.

БЕТОН ДЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Бетон для гидротехнических сооружений должен обеспечивать длительную службу конструкций, постоянно или периодически омываемых водой. Поэтому в зависимости от условий службы к гидротехническому бетону помимо требований прочности предъявляют также требования по водонепроницаемости и морозостойкости. Выполнение этих дополнительных требований достигается правильным определением состава бетона. Эти требования дифференцированы в зависимости от характера конструкции и условий ее работы.
Гидротехнический бетон делят на следующие разновидности: подводный; постоянно находящийся в воде; расположенный в зоне переменного горизонта воды; надводный, подвергающийся эпизодическому смыванию водой. Кроме того, различают массивный и немассивный бетон и бетон напорных и безнапорных конструкций. По прочности на сжатие в возрасте 180 суток гидротехнический бетон делят на классы В5, В7, В10, В15, В20, В25, ВЗО, В40.
По водонепроницаемости в 180-суточном возрасте на четыре марки: W2, W4, W6, W8. Бетон марки W2 при стандартном испытании не должен пропускать воду при давлении 0,2МПа, а бетон марок W4, W6 и W8 -при давлении соответственно 0,4; 0,6 и 0,8 МПа.
По морозостойкости гидротехнический бетон делят на пять марок: F50, F100, F150, F200, F300. Максимальное допустимые значения В/Ц = 0,5-0,7. Допускается применение для гидротехнического бетона портландцемента, пластифицированного и гидрофобного цементов, пуццоланового и шлакового, а в некоторых случаях сульфатостойкого цемента.

БЕТОНЫ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ И АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

В бетонных покрытиях дорог и аэродромов основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба, так как покрытие работает на изгиб, как плита на упругом основании. Поэтому при расчете состава бетона надо установить такое соотношение между его составляющими, которое обеспечивает требуемую прочность бетона на растяжение при изгибе, а также достаточную прочность на сжатие и морозостойкость.
Проектную прочность дорожного бетона устанавливают в зависимости от назначения бетона: при изгибе -М 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55; при сжатии -М 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500.
Марки бетона по морозостойкости назначают в соответствии с климатическими условиями района строительства: F50, F100, F150, F200.
Требования к подвижности бетонной смеси: осадка конуса (ОК)= 1-3 см; жесткость (Ж) =2-5 си Ж=10-15 с, Чтобы обеспечить достаточную морозостойкость, и, следовательно, надежную защиту и эксплуатацию покрытий длительное время, В/Ц должно быть не более: для сурового климата - 0,5, умеренного -0,53, мягкого - 0,55. Для оснований бетонных дорог допускается использовать портландцемент не ниже м³00, Для бетона однослойных и двухслойных покрытий -не ниже М400 с содержанием трехкальциевого алюмината менее 10%. В качестве крупного заполнителя используют щебень из прочных пород -изверженных (прочностью не менее 120 МПа) и осадочных пород (прочностью не менее 80 МПа); гравий только после промывки, при этом содержание в них загрязняющих частиц, не должно превышать 1,5-2% по массе. Наибольший размер зерен щебня и гравия не менее 20 мм, 40 мм, 70 мм. В качестве ПАВ используют -пластификаторы (ССБ) и воздухововлекающие (мылонафт и абиетат натрия); комплексные добавки -СДБ и мылонафт, СДБ и СНВ.
Оптимальный состав бетона: В = 155 л, Ц = 287 кг, Щ = 1340 кг, П = 655 кг.

БЕТОН С ТОНКОМОЛОТЫМИ ДОБАВКАМИ

Применение тонкомолотых добавок (наполнителей) рационально в двух случаях: 1) когда по условию прочности можно допустить большее В/Ц, чем требуется по условию долговечности бетона. 2) когда прочность бетона можно обеспечить при меньшем расходе цемента, чем требуется по условию
плотности.

МАЛОЩЕБЕНОЧНЫЙ БЕТОН

Малощебеночным называют бетон с пониженным содержанием щебня или гравия. При уменьшении содержания щебня в обычном бетоне повышается водопотребность бетонной смеси (так как возрастает удельная поверхность заполнителя), увеличивается воздухововлечение в бетонную смесь, и вследствие этого несколько уменьшаются прочность бетона и модуль деформации, возрастают усадка и ползучесть. Соответственно при введении щебня в цементно -песчаный бетон и увеличении его содержания свойства бетона изменяются в противоположном направлении. Меняя содержание щебня в бетоне, можно регулировать его свойства.
Малощебеночный бетон используют главным образом тогда, когда для железобетонных конструкций приходится применять дорогостоящий привозной щебень. Оптимальная плотность малощебеночного бетона составляет - 2380 кг/куб. м.
Оптимальный состав бетона на один куб : В = 150 л, Ц = 280 кг, Щ = 700 кг, П = 1175 кг.

ЛИТОЙ БЕТОН

Литой бетон готовят при высоком расходе воды, что требует особого внимания предупреждению расслаивания бетонной смеси. Для ее предотвращения осуществляют мероприятия, способствующие повышению водоудерживающей способности смеси.

• используют цементы, обладающие достаточной водоудерживающей способностью
• применяют суперпластификаторы, воздухововлекающие или водоудерживающие добавки
• ограничивают значения В/Ц, чтобы избежать расслоения цементного теста
• увеличивают содержание песка в бетонной смеси, повышая значения коэффициента раздвижки

Для приготовления литых бетонов желательно использовать портландцемент и быстротвердеющий цемент. Такие цементы вследствие оптимального гранулометрического состава зерен и высокой точности помола обладают хорошей водоудерживающей способностью при высоких В/Ц. Кроме того быстрое схватывание цементного теста уменьшает возможность его расслаивания, так как последнее может происходить только до момента затвердевания бетона. В строительстве используют литые бетоны с прочностью R =20-60 МПа.

БЕТОН С ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМИ ДОБАВКАМИ

В современном строительстве широко применяют поверхностно - активные добавки (ПАВ), вводимые в состав бетона для улучшения его свойств и экономии цемента. ПАВ подразделяются на две группы:
1-я группа -пластифицирующие добавки, улучшающие текучесть цементного теста, к ним относятся концентраты сульфитно-спиртовой барды (ССБ) и их производные;
2-яя группа -гидрофобизирующие добавки, вызывающие вовлечение в бетонную смесь мельчайших пузырьков воздуха, что также улучшает подвижность бетонной смеси и, кроме того, повышает морозостойкость бетона и улучшает некоторые другие его свойства, к ним относятся омыленный древесный пек, мылонафт, омыленная абиетиновая смола (абиетат натрия), препарат ГК (пенообразователь на основе гидролизованной крови), микропенообразователь БС, получаемый из растительного сырья. Оптимальное содержание добавки составляет: ССБ 0,15-0,25%, абиената натрия 0,01-0,25% (от веса цемента).
Эффективность применения добавки зависит от многих факторов: состава бетона, качества цемента и заполнителя, пластичности бетонной смеси.

МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ БЕТОН

Для изготовления тонкостенных железобетонных конструкций применяют мелкозернистый бетон, не содержащий щебня. Армируя этот бетон стальными ткаными сетками, получают армоцемент -высокопрочный материал для тонкостенных конструкций. Мелкозернистый бетон можно также использовать для изготовления железобетонных конструкций в районах, где отсутствуют щебень и гравийно-песчаная смесь. Мелкозернистый цементно-песчаный бетон имеет некоторые особенности, обусловленные его структурой, для которой характерны большая однородность и мелкозернистость, высокое содержание цементного камня, отсутствие жесткого каменного скелета, повышенные пористость и удельная поверхность твердой фазы.
Для мелкозернистого бетона на мелком песке оптимальными оказываются составы 1:1-1:1,5. Мелкозернистый бетон обладает повышенной прочностью при изгибе Rизг = 2-20 МПа, водонепроницаемостью и морозостойкостью.
Поэтому его можно использовать для дорожных покрытий в районах, где нет хорошего щебня, для труб и гидротехнических сооружений. Существует два вида мелкозернистого бетона:

• мелкозернистый бетон для армоцементных конструкций
• мелкозернистый бетон с микронаполнителем (зола, известняковая мука, молотый песок)