Строительные материалы и изделия

Специальные виды тяжелых бетонов

• 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 В/Ц = 0,3...0,35 (смеси жесткие или малоподвижные)

В бетоносмесителях принудительного действия. Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотне­ние: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование и др Значительный эффект в производстве высокопрочных бетонов дают суперпластификаторы.

Высокопрочные бетоны бывают, как правило, и быстротвер - деющими, однако для достижения отпускной прочности изделий в короткие сроки применяют тепловую обработку по сокращен­ному режиму. Новые особо быстротвердеющие цементы позво­ляют получать изделия из бетона без тепловой обработки. Тяжелый бетон имеет высокую прочность на растяжение, износ и морозостойкость.

Для приготовления высокопрочного бетона используют все средства, как-то: принимают предельно низкое водоцементное отношение, суперпластификаторы, высокопрочный цемент, тща­тельное перемешивание и уплотнение бетонной смеси и строгий уход за бетоном.

• Мелкозернистый бетон отличается большим содержанием це­ментного камня, поэтому его усадка и ползучесть несколько выше. Применяют его при изготовлении тонкостенных, в том чис­ле армоцементных конструкций, а также в тех случаях, когда отсутствует крупный заполнитель. Свойства мелкозернистого бетона характеризуются такими же факторами, как и обычного бетона. Однако отсутствие крупного заполнителя влечет за собой увеличение водопотребности бетонной смеси, а для получения равнопрочного бетона и равноподвижной смеси возрастает рас­ход цемента на 20...40% Для сокращения расхода цемента необ­ходимо применять высококачественные пески, пластифицирую­щие добавки, суперпластификаторы, производить хорошее уплот­нение смеси. Мелкозернистый бетон обладает повышенной проч­ностью на изгиб, хорошей водонепроницаемостью и морозостой­костью.

Кислотоупорный бетон получают на кислотоупорном цементе и кислотоупорных заполнителях. Затворяют бетонную смесь растворимым стеклом в количестве, обеспечивающем необходи­мую подвижность бетонной смеси. Для изготовления кислото­упорного бетона, обладающего стойкостью при действии неорга­нических кислот (кроме плавиковой), применяют смесь раствори­мого стекла (силиката натрия) с 15% кремнефтористого нат­рия Na2SiF6, а также песок кварцевый, щебень из бештаунита, андезита или кварцита и пылевидную фракцию (мельче 0,15 мм), приготовляемую из кислотостойких материалов.

Твердение кислотоупорного бетона должно проходить в теп­лой воздушно-сухой среде.

Кислотоупорный бетон характеризуется прочным сцеплением со стальной арматурой, стойкостью по отношению к действию серной, соляной, азотной кислот и др. (за исключением плавико­вой), пределом прочности при сжатии через 3 сут— 11... 12 МПа, через 28 сут— 15 МПа. При действии воды и слабых кислот кислотоупорный бетон постепенно разрушается; действию кон­центрированных кислот этот бетон сопротивляется хорошо, но оастворы щелочей легко разрушают его. Кислотоупорный бетон используют для различных конструкций и облицовки аппара­туры в химической промышленности, заменяя им дорогие мате­риалы: листовой свинец, кислотоупорную керамику, тесаный

камень.

Ф Жаростойкий бетон способен сохранять в заданных пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. В зависимости от применяемого вяжущего жаростойкие бетоны бывают следующих видов: бетоны на порт­ландцементе, шлакопортландцемента, на глиноземистом цементе и жидком стекле. Для повышения стойкости бетона при нагре­вании в его состав вводят тонкомолотые добавки из хромитовой руды, шамотного боя, магнезитового кирпича, андезита, грану­лированного доменного шлака и др. Тонкость помола добавки для бетона на портландцементе должна быть такой, чтобы через сито № 009 проходило не менее 70%, а для бетона на жидком стекле — не менее 50%. В качестве мелкого и крупного заполни­теля применяют хромит, шамот, бой глиняного кирпича, базальт, диабаз, андезит и др. При правильно выбранных вяжущих и заполнителях бетон может длительное время выдерживать, не разрушаясь, действие температуры до 1200°С.

Выбор материалов производят в зависимости от условий и температуры его эксплуатации.

Жаростойкие бетоны на портландцементе и глиноземистом цементе производят класса (марки) не менее В20 (250), а на жидком стекле — В 12,5 (150). Бетоны на жидком стекле не при­меняют в условиях частого воздействия воды, а на портланд­цементе — в условиях кислой агрессивной среды.

При приготовлении бетонных смесей на портландцементе или глиноземистом цементе соблюдается такая последовательность: в смеситель заливают заданное количество воды, при включен­ном перемешивании загружают другие компоненты и перемеши­вают 2...3 мин. При изготовлении газобетона, в котором запол­нители отсутствуют, после перемешивания загружают водно-алю­миниевую суспензию и перемешивают дополнительно 1...2 мин.

Приготовление бетонных смесей на силикат-глыбе производят в шламбассейне, куда загружают дозированные по массе сили­кат-глыбу, тонкомолотую добавку, едкий натр и воду. Получен­ный шлам перекачивают в ванну, подогревают до 30...35°С и подают в смеситель, в который при включенном перемешиваю­щем механизме вводят дозированные по массе заполнитель, водоалюминиевую суспензию и нефелиновый шлам. Смесь пере­мешивают 2...3 мин. Для формования изделий из ячеистого бе­тона применяют металлические формы. В форме смесь выдер­живают 2...3 ч.

Твердение изделий на глиноземистом цементе происходит в течение 1 сут при температуре 18...20 °С и влажности 90...100%,

на портландцементе твердение изделий проходит при температу­ре 80...90 °С и влажности 90...100%, а изделия на силикат - глыбе твердеют в автоклаве. При приготовлении жаростойких бетонов стремятся ограничить количество ВОДЫ И ЖИДКОГО стек - ла. Осадка конуса должна быть не более 2 см, а жесткость — не менее 10 с.

Бетоны на портландцементе разных составов использу. ются при одностороннем нагреве с предельной температурой 1700°С, на глиноземистом цементе и на жидком стекле — по 1400°С.

• Декоративные бетоны получают при введении в бетонную смесь ЩЄЛОЧЄ- И светостойких пигментов В количестве 8...10% от массы цемента (охра, мумия, сурик и др.) или применении цвет­ных цементов. В отдельных случаях используют заполнители, обладающие необходимым цветом, например туфы, красные кварциты, мрамор и другие окрашенные горные породы. Цветные бетоны используют для декоративных целей в строительстве зданий и сооружений, при устройстве пешеходных переходов, разделительных полос на дорожных покрытиях, парковых доро­жек, а также изготовлении элементов городского благоустрой­ства.

• Бетон для дорожных и аэродромных покрытий. Условия рабо­ты дорожного бетона неблагоприятны. Он многократно подвер­гается увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаива­нию, а также воздействию транспортных средств. Основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба. В связи с этим к дорожному бетону предъявляют повышенные требования к прочности на растяжение при изгибе, морозостой­кости, износостойкости и воздухостойкости. Долговечность до­рожного бетона достигается не только выбором качественных материалов, но и правильной технологией производства работ. Для дорожного бетона применяют портландцемент высоких ма­рок с органическим содержанием СзА, высокопрочные качествен­ные заполнители — щебень из гранита, известняка, кварцевый песок и др. Для увеличения подвижности бетонной смеси при­меняют пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, иногда и ускорители твердения.

Бетон для защиты от радиоактивного воздействия. В качестве заполнителей для такого бетона применяют материалы с высокой плотностью — барит, магнетит, лимонит, а также металлический скрап в виде чугунной дроби, обрезков арматурного полосового и профильного металла, металлической стружки и др. Плотность защитных особо тяжелых бетонов зависит от вида заполнителя и его плотности. Для использования атомной энергии в мирных целях в нашей стране потребовалась надежная защита обслу­живающего персонала от радиоактивных воздействий ядерных реакторов, атомных электростанций, предприятий по выработке и переработке изотопов и др. Среди лучей ядерного распада наибольшую опасность для живых организмов представляют

и нейтронное излучение. Степень защиты от последних опре­деляется толщиной ограждения и его плотности.

В качестве вяжущих для приготовления особо тяжелых защитных бетонов применяют портландцемента, шлакопортланд­цемента и глиноземистые цементы. В специальных бетонах на­иболее эффективным вяжущим может быть такое вещество, кото­рое в результате твердения присоединяет большое количество воды (с целью увеличения в бетоне водорода). Таким веществом является гидросульфоалюминат кальция, который образуется при взаимодействии трехкальциевого алюмината, содержащегося в портландцементе, с гипсом. Поэтому один из видов цемента специального назначения содержит повышенное количество трехкальциевого алюмината и гипса. Для предупреждения его возможного самопроизвольного разрушения к нему добавляют гидравлические добавки (трепел, диатомит и др.). Кроме порт­ландцемента применяют также глиноземистые, расширяющиеся и безусадочные цементы. Но последние вяжущие имеют высокую стоимость.

Для улучшения защитных свойств гидратных бетонов (такое название эти бетоны получили за большое содержание в них воды) вводят добавки, повышающие содержание в бетоне водо­рода, карбида, бора, хлористого лития, сернокислого кадмия, и другие добавки, содержащие легкие элементы — водород, ли­тий, кадмий и борсодержащие вещества.