СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Тяжелый бетон

Материалы для изготовления бетона

Цемент. Для тяжелого бетона применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент и другие вяжущие, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов.

Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бе­тона по прочности при сжатии:

Если марка цемента выше той, которая рекомендуется для дан­ного бетона, то надо разбавить высокоактивный цемент тонкомоло­той активной добавкой, чтобы избежать перерасхода высокомароч­ного цемента.

Мелкий заполнитель. В качестве мелкого заполнителя в тяже­лом бетоне применяют песок, состоящий из зерен размером 0,16-5 мм и имеющий плотность более 1,8 г/см3. Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, а также искусственные, по­лученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов.

Природные пески представляют рыхлую смесь зерен различных минералов, входивших в состав изверженных (реже осадочных) гор­ных пород (кварца, полевого шпата, кальцита, слюды и др.).

Качество песка, применяемого для изготовления бетона, опреде­ляется минеральным составом, зерновым составом и содержанием вредных примесей.

Заполнитель должен состоять из зерен разного размера (разных фракций), при этом количество крупных, средних и мелких зерен (т. е. зерновой состав заполнителя) устанавливается на основе прове­ренных рекомендаций таким образом, чтобы зерна меньшего размера располагались в пустотах между крупными. Чем компактнее распо­ложены зерна заполнителей, тем меньше объем пустот.

Зерновой (гранулометрический) состав песка определяют про­сеиванием высушенной средней пробы (1000 г) через стандартный набор сит с размерами отверстий 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Мелкие частицы песка (пыль) имеют размер менее 0,16 мм. В песке зерен гравия от 5 до 10 мм допускается не более 5%, зерен крупнее 10 мм не должно быть. Сначала вычисляют частный остаток на каж­дом сите (%) как отношение массы остатка к массе просеиваемой пробы.

Затем определяют полный остаток (%) на каждом сите как сумму частных остатков на данном сите и на всех ситах крупнее данного.

Зерновой состав песка удобно пред­ставить графически, если по горизонтали отложить размеры отверстий сит, а по вертикали — полные остатки на ситах. На рис. 10.1 в виде за­штрихованной об­ласти указаны до­пустимые пределы колебаний зернового состава песков для бетона.

Для оценки крупности песка применяют безразмерный показа­тель — модуль крупности, который вычисляют как отношение сум­мы полных остатков на ситах, ко всей пробе, принятой за 100.

В зависимости от зернового состава песок разделяют на круп­ный, средний, мелкий, для каждой группы песка показатели должны соответствовать величинам, указанным в табл. 10.1.

Мелкие частицы (пыль, ил, глина) увеличивают водопотреб­ность бетонных смесей и расход цемента в бетоне. Поэтому содер­жание в песке зерен, проходящих через сито 0,16 мм, должно быть не более 10% по массе, при этом количество пылевидных, илистых и глинистых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превы­шать 3%. Глина набухает при увлажнении и увеличивается в объеме при замерзании, снижая морозостойкость. Поэтому содержание гли­ны в песке строго ограничивается, тем более не должно быть комков глины и суглинка.

Песок очищают от мелких частиц путем промывки.

держанием вредных примесей. Прочность исходной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии должна не менее чем в 1,5-2 раза превышать марку бетона.

В районах с развитой металлургической промышленностью эко­номически выгодно применять щебень, полученный в результате дробления и рассева тяжелых отвальных или специально отлитых доменных и мартеновских шлаков. Щебень из шлака должен иметь устойчивую структуру. Распад шлака может вызываться гашением зерен свободной извести. Основные доменные шлаки при медленном охлаждении могут распадаться вследствие перехода содержащегося в них двухкальциевого силиката из одной формы в другую. Возмо­жен также «железистый» или «марганцевистый» распад вследствие перехода закисей этих металлов в оксиды с увеличением объема. Щебень из шлака должен удовлетворять общим требованиям в от­ношении зернового состава. Не допускаются в нем посторонние примеси топливных шлаков и зол, колошниковой пыли и т. д.

Морозостойкость щебня и гравия должна обеспечивать получе­ние проектной марки бетона по морозостойкости. Установлены мар­ки щебня и гравия по морозостойкости от 15 до 300. Марка обозна­чает число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором потеря в массе пробы крупного заполнителя не превышает 5% (для марок 15 и 25 допускается потеря массы до 10%).

Зерновой состав крупного заполнителя устанавливают с учетом наибольшего D и наименьшего d размеров зерен щебня или гравия. Наибольший размер зерен при бетонировании железобетонных ба­лок, колонн, рам должен быть не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры, а для плит перекрытий и покрытий — не более 1/2 толщины плиты.

Наименьшая крупность соответствует размеру отверстия самого мелкого из сит, через которое проходит не более 5% просеиваемой пробы; обычно наименьшая крупность равна 5(3) мм.

В зависимости от крупности зерен щебень, гравий подразделяют на четыре фракции: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм и 40-70 мм. Ще­бень, гравий могут поступать в виде смеси двух или большего числа фракций. По соглашению между поставщиком и потребителем мо­жет применяться щебень фракций 3-10 мм, 10-15 мм (или 5-15), 15- 20 мм. Зерновой состав каждой фракции или смеси фракций должен находиться в указанных ниже пределах.

Результаты просеивания про­бы обычно наносят на график, где по горизонтали указаны размеры отверстий сит, по вертикали от­кладывают полные остатки на си­тах (рис. 10.3). Данные зернового состава рис. 10.3). График зерно­вого состава должен располагать­ся по возможности в пределах за­штрихованной части.

В зависимости от формы зе­рен устанавливаются три группы щебня из естественного камня: кубовидная, улучшенная и обыч­ная. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в них не превышает соответственно 15, 25 и 35% по массе. К пла­стинчатым и игловатым зернам относят такие, в которых толщина или ширина меньше длины в 3 и более раза.

Содержание пылевидных и илистых частиц допускается в за­висимости от вида исходной горной породы и марки щебня и гра­вия по прочности. Количество пылевидных, глинистых и илистых частиц, определяемое отмучиванием, в гравии и щебне допускается не более 1%.

Содержание органических примесей в крупном заполнителе проверяют, пользуясь той же методикой, которая применяется для песка. Гравий и щебень при обработке водным раствором едкого на­тра не должны придавать раствору окраску темнее эталона.

Радиационно-гигиеническая оценка мелкого и крупного за­полнителя должна проверяться постоянно на содержание естествен­ных радионуклидов.

Водопотребность является важной технологической характери­стикой заполнителя. Зерна заполнителя поглощают воду и адсорби­
руют ее на своей поверхности, поэтому необходимо регулировать количество воды затворения с учетом «смачивания» заполнителя, чтобы получить нужную удобоукладываемость бетонной смеси.

Вода, применяемая для затворения бетонной смеси и поливки бетона, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схватыванию и твердению вяжущего вещества. Для затворения бе­тонной смеси применяют водопроводную питьевую воду, а также природную воду (рек, естественных водоемов), имеющую водород­ный показатель pH не менее 4, содержащую не более 5000 мг/л ми­неральных солей, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л (в пере­счете на S03). Не допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.