По уровню технических и экономических показателей бетон и железобетон по-прежнему остаются основными конструкционными материалами, занимая приоритетные места в общей структуре мирового производства строительной продукции. Получив название «материал XX века» железобетон, благодаря уникальным свойствам, успешно занял свою нишу и постоянно расширяет ее границы в рядах строительной продукции, заменив собой в большинстве случаев дорогостоящий металл. Использование бетона и железобетона позволило сделать революцию в области технологии строительства, возводить долговечные, грандиозные и уникальные объекты и сооружения. По мнению специалистов, железобетон сохранит свою лидирующую роль в строительстве и в текущем столетии.
В докладе экспертной комиссии Европейского Союза о перспективах развития строительства в Европе до 2025 года даны критерии, которым должны отвечать прогрессивные строительные материалы. Это в частности:
• минимальное изъятие природных ресурсов для производства и максимальное использование продуктов и отходов других отраслей;
• более высокие по сравнению с применяемыми материалами показатели по прочности и долговечности;
• сочетаемость с другими видами материалов;
• перерабатываемость для вторичного использования;
• высокие эстетические и архитектурные качества,
• экологическая безопасность при производстве и эксплуатации.
Этим критериям в полной мере соответствуют бетон и железобетон, хотя его мировое производство превышает 2 млрд. м3 в год. Но, например, для производства одной тонны стали необходимо переработать 20 тонн первичных ресурсов. Из них 19 тонн в виде отходов возвращаются в окружающую среду. В свою очередь производство бетона может быть полностью безотходным, а в большинстве случаев служить способом утилизации отходов других отраслей. При этом исследования показали, что некоторые экологически опасные промышленные отходы в бетоне нейтрализуются, что является немаловажным обстоятельством.
Что касается вопросов прочности и долговечности, то здесь следует остановиться более подробно.
За 150 лет своего существования бетон прошел серьезную эволюцию. Он перестал быть смесью цемента, воды и заполнителей и превратился в сложный композиционный материал, приготавливаемый по высоким технологиям. Последние этапы этого процесса можно проследить по мировой науке и практике.
Бетоны «high performance» уже стандартизированы во всех технологически развитых странах мира. Споры о том, что это такое, уже прекратились и повсеместно выпускаются бетоны по этой технологии. В последние годы бетоноведение сделало следующий шаг вперед. Появились самоуплотняющиеся бетоны. Высокопластичные смеси при заполнении опалубочной формы обладают свойствами жидкости. Они отличаются повышенной устойчивостью к расслоению, высокой жизнеспособностью, перекачиваемостью и интенсивным набором прочности при твердении. Последнее устраняет необходимость тепловлажностной обработки конструкций, что особенно важно при монолитном строительстве. Важно также, что бетоны, полученные из таких смесей, отвечают требованиям, предъявляемым к бетонам «high performance».
Подход к бетоноведению с позиций высоких технологий вызвал бурный прогресс в этой области. Совсем недавно мы удивлялись прочности бетона в 200 МПа. А в октябре прошлого года фирма Lafarge представила материал под названием Ductal (дактал). Это самоуплотняющийся бетон с исключительно высокими техническими и потребительскими свойствами (ultra-high-performance), Прочность этого бетона при сжатии превышает 200 МПа, а при изгибе достигает 50 МПа.
Для сравнения из обычного железобетона, из предварительно-напряженного железобетона, из бетона Ductal и из металла были изготовлены равнонесущие двутавровые балки. Их вес соответственно составил 530, 467, 140 и 112 кг.
Такие прочности далеко не предел. В Канаде построен экспериментальный пешеходный мост с пролетом 60 м из бетона прочностью 350 МПа, а в лабораторных условиях получены бетоны с прочностью 680 МПа.
Естественно, что с усложнением технологии бетона и железобетона возрастает его стоимость. Но при этом возрастает эксплуатационная надежность и срок службы конструкций. А из мировой практики известно, что доллар вложенный в повышение долговечности сооружения дает 125 долларов отдачи в эксплуатации. Основные затраты, связанные с эксплуатацией строительных объектов складываются из затрат на вторичную защиту конструкций от коррозии и затрат на ремонт и восстановление сооружения. Таким образом, игра стоит свеч и понятно, почему долговечность становится одним из основных требований для строительных материалов будущего.
Конечно, только прочность и долговечность не охватывают весь спектр потребительских качеств бетона. Нельзя не обратить внимания на широкую гамму бетонов-утеплителей. Они находят все более широкое применение в строительстве, заменяя плитный полистирол и минеральную вату. Теплотехнические характеристики современных бетонов-утеплителей способны удивить даже специалистов. Например, бетон-утеплитель с объемным весом 60 кг\м3 и с коэффициентом теплопроводности 0,06. Естественно, бетоны –утеплители с такими теплотехническими характеристиками имеют низкую механическую прочность, что затрудняет их транспортировку и монтаж, поэтому появились монолитные бетоны-утеплители, которые в будущем наверняка получат широкое распространение. Разве можно признать нормальным заполнение стен в качестве утеплителя кусками полистирола?
Сочетаемость с другими материалами. Этот вопрос не вызывает серьезных проблем…
Наверное здесь же следует сказать и об арматуре для железобетона. Наряду с тем, что постоянно совершенствуется металлическая арматура: появляются ее новые виды, все сложнее и эффективнее становятся способы ее защиты от коррозии, все шире применяется металлическая фибра промышленного производства – идет интенсивная работа над неметаллической арматурой, в том числе для внешнего армирования. В последние годы практика все более склоняется к использованию углепластиков, хотя по-прежнему применяются стеклопластики и базальтопластики. Неметаллическая арматура обладает высокой коррозионной стойкостью, электроизолирующей способностью, магнитной и радиопрозрачностью.
Разговоры о чрезмерно высокой стоимости неметаллической арматуры означают лишь нежелание заниматься этим направлением. (Неметаллическая арматура в 2 раза прочнее и в 5 раз легче металлической, поэтому затраты на армирование вполне сопоставимы, а эксплуатационные преимущества неметаллической арматуры очевидны).
Перерабатываемость для вторичного использования у железобетона весьма высокая. Арматурная сталь и закладные детали идут в переплавку, а отходы бетона практически полностью могут быть применены повторно в качестве заполнителя для ординарных бетонов или как балласт в дорожно-транспортном строительстве. Кроме строительства, дробленый бетон применяют при рекультивации земель для засыпки выработок в грунте.
Здесь, пожалуй, есть только одна проблема: в связи с большими объемами переработки не найдена пока высокоэффективная технология для этого процесса. Сегодня в основном находят применение две технологии: механическая и электроимпульсная. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки, но быстро и успешно совершенствуются, что внушает надежду на прорыв в этой области. Тем более, что объемы переработки отслужившего железобетона растут в геометрической прогрессии и уже во всем мире являются первоочередной задачей. Во многих странах прямо в смету строительства закладывают средства на разборку и переработку сооружений после того, как они отслужат свой срок. Таким образом, фирма, которая строит, берет на себя обязательства в последствии ликвидировать объект.
Высокие эстетические и архитектурные свойства бетона общепризнанны во всем мире. Поэтому железобетон повсеместно применяется и для уникальных сооружений и для массовой городской застройки. Несколько примеров применения железобетона для ординарных зданий, которые при этом имеют индивидуальный облик…
Современным бетонам можно придать практически любую форму, в том числе с обратными углами поверхности. Они имеют отличную наружную фактуру, через которую можно передать любые архитектурные и эстетические замыслы. Поэтому все шире применяется бетон для элементов архитектуры. Архитектурный бетон стал самостоятельным направлением в технологии бетона. Это связано с тем, что к этому виду бетона, по сравнению с конструкционным, предъявляется значительно больше различных требований (качество поверхности, цвет, поверхностная твердость, смачиваемость и др.)
Экологическая безопасность при производстве и эксплуатации железобетона не составляет проблемы, а является технической задачей, которая, к сожалению, решается по-разному. (Производство цемента; экологически чистые заполнители; соблюдение технологии изготовления изделий и правил техники безопасности). Современный бетон является вполне комфортной средой для жизнедеятельности человека. Представляя собой капиллярно-пористый композит, бетон вполне обеспечивает желательный температурно-влажностный режим в помещениях. А все несуразности в этом вопросе связаны не с материалом, а с некомпетентностью или безразличием тех, кто его применяет.
Говоря о бетоне и железобетоне, следует остановиться еще на одном вопросе, который у нас в стране почему-то является дискуссионным. Речь о том, какой бетон лучше применять – сборный или монолитный?. (климатические условия - Германия, Скандинавские страны; транспортные плечи; надежность технологического контроля – в заводских условиях он выше).
Подводя итоги, можно утверждать, что железобетон останется основным конструкционным материалом с широкими перспективами в строительстве будущего. Он применим в самых разных эксплуатационных условиях, гармонично сочетается с другими строительными материалами и окружающей средой, обладает высокой архитектурной выразительностью, отвечает современным требованиям экономики и эстетики, обеспечивая при этом экологическую безопасность и эксплуатационную надежность.
Железобетонные изделия (ЖБИ) благодаря своей исключительной надежности, долговечности и богатству ассортимента, занимают совершенно особое место среди прочих современных стройматериалов. Для их изготовления бетонную смесь армируют стальными стержнями, связанными в каркасы. Такой своеобразный синтез бетона и стали позволяет объединить все лучшее, что есть в этих двух материалах, одновременно компенсируя их недостатки.
В настоящее время существует несколько классификаций ЖБИ. Так, по способу изготовления выделяют монолитные и сборные железобетонные конструкции. Возведение монолитных ЖБИ осуществляется непосредственно на том конкретном месте, где их установку предусматривает проект. Изготовлением сборных ЖБИ занимаются специализированные заводы и полигоны, за счет чего их производство зачастую экономичнее производства монолитных железобетонных изделий.
В свою очередь, различные виды сборных ЖБИ по своему назначению разделяются на четыре большие группы. В первую из таких групп попадают ЖБИ для жилых домов и гражданских зданий. Сюда входят сваи, блоки стен подвала, фундаментные блоки, из которых возводят фундаменты и подземные части зданий; колонны, ригели, прогоны и другие элементы, используемые для возведения каркасов зданий; стеновые панели и блоки; настилы и панели междуэтажных перекрытий и, наконец, ЖБИ для сборных лестниц. Во вторую группу сборных ЖБИ включают изделия для промышленных зданий – это разнообразные фундаментные балки, фундаменты под колонны и сами колонны, фермы, подкрановые балки, арки, балки покрытий. Третья группа сборных ЖБИ представляет собой изделия для инженерных сооружений. К ним, в частности, относятся шпалы, трубы больших диаметров, сборные строения мостов, тюбинги, опоры контактной сети для железных дорог и и т.п. В четвертую группу сборных ЖБИ входят изделия различного назначения.
В строительстве существуют три метода зимней каменной кладки: электроподогрев; применение морозостойких добавок; замораживание. В индивидуальном домостроении метод электроподогрева используют крайне редко, так как оборудование и расходные материалы очень дороги. Он также повышает энергозатраты, да и не на каждом объекте есть 40–80 кВт электрической мощности. Существует опасность поражения электротоком, то есть объект необходимо тщательно охранять от случайных лиц. Поэтому о методе электроподогрева говорить не будем.Следующий способ — применение химических противоморозных добавок.Кладку осуществляют раствором марки 50 (не ниже). Хорошо, если строителям раствор будут подвозить в готовом виде. В противном случае им придется готовить его на объекте с помощью небольшой (литров на 150) бетономешалки. Для этого должны быть созданы условия. Раствор делают или в теплом помещении, или путем подогретых компонентов. Согласно СНиП 3.03.01–87 «Несущие и ограждающие конструкции» для получения необходимой температуры раствора применяют подогретую воду (до 80 °С) и теплый песок (не выше 60 °С). Теперь о добавках. Химическая промышленность и коммерческие предприятия выпускают довольно широкий ассортимент такой продукции. Однако следует сказать о традиционных материалах, описанных в своде правил СП 82–101–98 «Приготовление и применение растворов».
Нитрит натрия (НН). На вид это белые кристаллы с сероватым или желтоватым оттенком, упакованные в полипропиленовые мешки по 50 кг со сроком хранения 12 месяцев.
Поташ (калий углекислый технический полутораводный). Твердый порошковидный продукт, упакованный в полипропиленовые мешки по 50 кг, со сроком хранения 12 месяцев.
Нитрат кальция с мочевиной (НКМ). Бесцветные или белые кристаллы и гранулы, упакованные в полипропиленовые мешки по 25–50 кг.Из этих солей предварительно изготавливают водные растворы и хранят в плотно закрытых емкостях, периодически перемешивая.
НН и НКМ вводят в раствор в процессе приготовления смеси, а вот поташ нельзя добавлять в подогретый цемент, так как он быстро загустеет. Кладочный раствор следует использовать за короткий срок.
Поташ можно добавлять только в цементно-глиняный раствор.Если не требуется интенсивного затвердения растворов с химическими добавками, допускают их использование при температуре наружного воздуха ниже указанной в таблице, а именно: до –20 °С — при добавлении 10 % НН; до –30 °С — при добавлении 15 % НКМ; до –35 °С — при добавлении 15 % поташа.При возведении конструкций из силикатных материалов поташ в растворе должен составлять не более 10 % массы цемента, так как вещество агрессивно к силикатам.
Цементные смеси включают в свой состав непосредственно цемент, но сфера их использования в строительстве иная. Область применения цементных смесей чрезвычайно обширна: от применения в целях герметизации до применения в качестве клея.
Область применения цемента
Белый и цветной цемент применяется для изготовления архитектурных композиций, декоративных элементов, сборных и монолитных полов.
Напрягающие цементы, которые, несмотря на пугающее название, сильно облегчают жизнь строителей и проектировщиков, позволяя перекрывать пролеты железобетонными конструкциями длиной свыше 200 метров.
Глиноземистые и безусадочные цементы для специальных целей.
Гипсовые и пуццолановые цементы, обладают повышенной водостойкостью.
Способы получения цемента
Портландцемент получают мокрым или сухим способом.
При мокром способе получения цемента, сырьё размалывают в мельнице, дробят, затем погружают в бассейн, размешивают и частично измельчают и потом в виде полужидкой массы-шлама подают во вращающуюся печь диаметром более 7 и длиной более 200м. Шлам ручьём течёт навстречу горящим газам, образующимся при сгорании топлива, высыхает, освобождается от углекислоты. После высыхания серые ноздреватые шариком клинкер размалывают в шаровых мельницах в тонкий порошок, получая цемент.
При сухом способе получения цемента, навстречу горящим газам подают не шлам, а размолотое в порошок сырьё: известняк, глину, шлаки. При этом экономится топливо, которое при мокром способе расходуется на испарение воды.
Портландцементом ГОСТ 10178 - 76 называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе и представляющее собой продукт тонкого помола клинкера, получаемого в результате обжига до спекания искусственной сырьевой смеси, состав которой обеспечивает преобладающее содержание в клинкере силикатов кальция (70 - 80 %).
Портландцемент по составу отличается от клинкера, так как при помоле к нему добавляют гипс, чтобы замедлить сроки схватывания и улучшить некоторые другие свойства. Содержание гипса ограничивается допустимым общим содержанием в портландцементе ангидрида серной кислоты (SO 3), которое на ГОСТ 10178 - 62 должно быть не менее 1,5 и не более 3,5%. Кроме того, допускается введение при помоле в состав портландцемента, без изменения его наименования, до 15% активных материальных добавок или гранулированных доменных шлаков. В состав портландцемента вводят и небольшое количество (до 1%) некоторых добавок для интенсификации процесса помола и улучшения отдельных свойств готового продукта. Однако свойства портландцемента при одной и той же удельной поверхности определяются главным образом составом клинкера, а не добавок; последние могут лишь несколько влиять на них.
Сам по себе «современный цемент» относится к собирательным понятиям — он объединяет различные виды вяжущих материалов, полученных путем обжига некоторых горных пород и подвергнутых измельчению. Вяжущими их назвали за способность соединять (связывать) в единое целое как отдельные частицы мелких наполнителей, так и более крупные фрагменты. «Повяжут» песок - бетон получается, повяжут камни-валуны - плита, постамент или стена какая-нибудь выходит.
В настоящее время сырьевыми материалами для производства портланд цемента служат известняки с высоким содержанием углекислого кальция и глинистые породы. Наилучшим же сырьем для его получения является мергель - осадочная горная порода, переходная от известняков и доломитов к глине.
Строительные растворы приготовляют централизованно на растворных заводах, а также непосредственно на строительном объекте в растворосмесителях, загружаемых сухими растворными смесями. Если потребность в растворе невелика при небольших объемах ремонтных работ, то его приготовляют на строительной площадке в растворном ящике, куда закладывают в требуемом соотношении вяжущее вещество и просеянный мытый песок. Затем содержимое ящика перемешивают лопатами, периодически доливая в смесь воду, пока не образуется однородная масса. Смешанный раствор готовят так же, как и простой, с той разницей, что затворяют его не водой, а известковым молоком.
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 быстротвердеющими, 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 пастворы 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.
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 стекла. 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 — д0 1400°С.
Декоративные бетоны получают при введении в бетонную смесь щелоче- 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 С3А, 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, шлакопортланд-цементы 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.
Применение добавок является наиболее эффективным способом, повышающим качество бетонов, не требующим больших капитальных затрат. Грамотное применение целевых комплексных добавок позволяет решить любые проблемы, связанные с получением бетонов с заданными свойствами. Высокая прочность, низкая проницаемость, повышенная долговечность и морозостойкость могут быть достигнуты с применением высокоподвижных бетонных смесей, содержащих современные добавки.
Все добавки можно разделить на шесть групп.
Суперпластификаторы – позволяют повысить подвижность бетонной смеси, или увеличить прочность, плотность и водонепроницаемость бетона, или снизить расход цемента при обеспечении требуемой прочности бетона.
Ускорители набора прочности – увеличивают скорость набора прочности в ранние сроки твердения (1-3 суток), повышают марочную прочность бетона.
Добавки, регулирующие сохраняемость подвижности бетонной смеси, – востребованы в жаркое время года или при необходимости длительной перевозки бетонной смеси.
Добавки с противоморозным эффектом – обеспечивают проведение бетонных работ в зимнее время при температурах до минус 15 о С и даже до минус 25 о С.
Модификаторы бетона – бетоны с этими добавками имеют класс по прочности до В80 при применении цементов марки 500, отличаются пониженной проницаемостью, морозостойкостью, коррозионной стойкостью и долговечностью, при этом бетонная смесь может иметь высокую подвижность.
Комплексные добавки – объединяют в себе несколько видов воздействия на бетонную смесь.
Кроме того, комплексные добавки избавляют производителей бетона от поисков нескольких разных компонентов для получения нужных свойств. Ведь эти компоненты должны еще и мирно «уживаться» в одной смеси, не вступать между собой в какие-то нежелательные реакции.
Большинство добавок, производимых за рубежом, – комплексного действия. Однако, результаты многочисленных исследований, проведенных специальными лабораториями, показали, как хороша ни была бы добавка, как хорошо она не рекламировалась, как хорошо она себя не зарекомендовала на Западе, это не значит, что и у нас, на наших инертных материалах и цементе, она покажет хорошие результаты. Надо иметь в виду, что там, за рубежом, очень высокое качество цемента и остальных компонентов бетона. Там, в частности, огромное внимание уделяется зерновому составу щебня и даже песка. Например, в Германии фракционированный песок на бетонном производстве разделен на отдельные кучи, и каждый потребитель получает бетон с таким зерновым составом, который он заказывал. Значит, и добавки в таком бетоне будут работать на все 100% .
Опыт производственников показал, что импортные добавки в ряде случаев плохо работают как с отечественными цементами, так и в сочетании с отечественными добавками. Например, некоторые шведские суперпластификаторы несовместимы с теми отечественными, которые обеспечивают морозостойкость бетона. То есть, выбрав одну добавку иностранной фирмы, производственники, как правило, вынуждены использовать и другие добавки того же производителя. А это не выгодно с экономической точки зрения, потому что есть аналоги отечественного производства, гораздо более дешевые.
В нашей стране номенклатура модификаторов, предложенных к применению, весьма обширна (количество модификаторов, только входящих в перечень строительного каталога СК-4 «Химические добавки для бетонов и строительных растворов», превышает 80 наименований).
Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента применяют различные добавки. Их подразделяют на два вида: химические добавки, вводимые в бетон в небольшом количестве (0,1- 2% от массы цемента) и изменяющие в нужном направлении свойства бетонной смеси и бетона, и тонкомолотые добавки (5-20% и более), использующиеся для экономии цемента, получения плотного бетона при малых расходах цемента и повышения стойкости бетона. Применение химических добавок является одним из наиболее универсальных, доступных и гибких способов управления технологией бетона и регулирования его свойств. Если ранее наиболее широко в строительстве использовались в виде добавок отдельные химические продукты и модифицированные отходы промышленности, то в настоящее время преобладают добавки, специально приготовленные для бетона (суперпластификаторы, органо-минеральные и другие). Планы развития строительной индустрии предусматривают значительное расширение производства бетонных смесей с использованием эффективных добавок, применение новых видов добавок.
Химические добавки классифицируют по основному эффекту действия:
добавки, ускоряющие или замедляющие схватывание, ускоряющие твердение, обеспечивающие твердение при отрицательных температурах (противоморозные);
3) регулирующие плотность и пористость бетонной смеси и бетона: воздухововлекающие, газообразующие, пенообразующие, уплотняющие (воздухоудаляющие и кольматирующие поры бетона);
Некоторые добавки обладают полифункциональным действием, например, пластифицирующие и воздухововлекающие, газообразующие и пластифицирующие и др. В этом случае добавку классифицируют по наиболее выраженному эффекту действия.
Большое значение имеет эффективность воздействия добавки на бетонную смесь или бетон, которую обычно оценивают по величине максимального технического эффекта, достигаемого при введении данной добавки. Добавки одного класса могут заметно различаться по эффективности. В этом случае применяют дополнительную классификацию добавок по группам, обладающим определенной эффективностью.
Пластификаторы бетонных смесей начали широко применяться в 40-50-х годах, и сегодня они занимают ведущее место среди химических добавок, применяемых в технологии бетона. В качестве пластифицирующих добавок широко используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), нередко получаемые из вторичных продуктов и отходов химической промышленности. ПАВ делят на две группы:
I группа - пластифицирующие добавки гидрофильного типа, способствующие диспергированию коллоидной системы цементного теста и тем самым улучшающие его текучесть;
II группа - гидрофобизирующие добавки, вовлекающие в бетонную смесь мельчайшие пузырьки воздуха. Молекулы поверхностно-активных гидрофобных добавок, адсорбируясь на поверхности раздела воздуха - вода, понижают поностное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки в цементном тесте. Добавки II группы, основным назначением которых является регулирование структуры и повышение стойкости бетона, обладают при этом заметным пластифицирующим эффектом.
Из добавок I группы широко известна сульфитно-дрожже-бражка (СДБ). Эта добавка представляет собой кальциевые соли лигносульфоновых кислот. Получают ее в виде жидкости из сульфитных щелоков, образующихся при переработке целлюлозы. Выпускают также пластификатор адипиновой щелочной (ПАЩ-1), упаренную последрожжевую барду (УПБ), пластификатор ВРП-1 и др.
К добавкам II группы относят: смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ); натриевую соль абиетиновой кислоты, получаемую в виде порошка или жидкости путем омыления канифоли едким натром; омыленный древесный пек (препарат ЦНПИПС-1) - пасту, получаемую нейтрализацией едким натром жидких кислот древесного пека; смолу древесную омыленную (СДО), синтетическую поверхностно-активную добавку (СПД), получаемую из отходов нефтепереработки, сульфанол (С), (ОП) и др.
В обычных бетонах в качестве пластификатора широко используют СДБ. СДБ повышает подвижность бетонной смеси, ее однородность, текучесть при перекачивании насосом, способствует сохранению удобоукладываемости смеси во времени, позволяет за счет уменьшения расхода воды сократить на 8-12% расход цемента, либо при неизменном расходе цемента понизить водоцементное отношение и несколько повысить прочность бетона, его водонепроницаемость и морозостойкость. СДБ несколько замедляет твердение бетона в раннем возрасте, поэтому при производстве сборного железобетона ее применяют в сочетании с добавками - ускорителями твердения цемента. Добавка уменьшает тепловыделение цемента в первые дни твердения, что облегчает возведение массивных железобетонных сооружений; СДБ в основном воздействует на цементное тесто, поэтому наиболее эффективно ее применение в бетонах с достаточно высоким расходом цемента.
Воздухововлекающие добавки используют главным образом для повышения морозостойкости бетонов и растворов. Эти добавки несколько понижают прочность бетона (1% вовлеченного воздуха снижает прочность бетона на сжатие на 3%), поэтому не следует в бетонную смесь с целью ее пластификации вводить большое количество воздухововлекающей добавки. Содержание вовлеченного воздуха составляет обычно 4-5%. В этом случае прочность бетона практически не снижается, так как отрицательное влияние вовлеченного воздуха нейтрализуется повышением прочности цементного камня вследствие уменьшения водоцементного отношения за счет пластифицирующего эффекта добавки. Воздухововлекающая добавка гидрофобизирует поры и капилляры бетона, а воздушные пузырьки служат резервным объемом для замерзания воды без возникновения больших внутренних напряжений. В результате значительно повышаются водонепроницаемость и морозостойкость бетонов. Воздухововлекающие добавки более эффективны в бетонах с малым расходом цемента.
В качестве газообразующей добавки широко используют алюминиевую пудру (ПАК) и ГКЖ-94. Наоборот, для уплотнения структуры бетона добавляют нитрат кальция (НК), хлорид и сульфат железа (ХЖ и СЖ), сульфат алюминия (СА), диэтиленгликолиевую ДЭГ-1 или триэтиленгликолиевую ТЭГ-1 смолы.
Для замедления схватывания применяют кормовую сахарную патоку (КП), нитрилотриметиленфосфоновую кислоту (НТО) и маточные растворы ее производства, а также добавки СДБ, ГКЖ-10 и ГКЖ-94 в повышенных дозировках.
Для гидрофобизации бетона, повышения его стойкости в агрессивной среде и долговечности применяют гидрофобно-пластифицирующие кремнийорганические жидкости: метилсиликонат натрия ГКЖ-11, этилсиликонат натрия ГКЖ-10, этилгидросилоксановую жидкость ГКЖ-94.
Для уплотнения структуры бетона используют FеСl3 , в качестве ингибиторов коррозии - нитрит натрия, бихромат калия, для улучшения противорадиационных свойств - соли тяжелых металлов, для повышения электропроводности - кокс, для придания бактерицидных свойств - ОСС, для стабилизации бетонной смеси - метил целлюлозу и др.
Перечисленные добавки не исчерпывают всего многообразия имеющихся сегодня в арсенале технолога модификаторов бетона. Умелое пользование ими обеспечивает значительное повышение качества бетона и экономию ресурсов при его изготовлении.
Химические добавки поставляются в виде водных растворов, порошков и эмульсий. Большинство добавок растворимы в воде, и их вводят в бетоносмеситель в виде предварительно приготовленного раствора. Некоторые добавки вводят в виде эмульсии (ГКЖ-94) или в виде взвесей в воде (ПАК). Оптимальная дозировка добавки зависит от вида цемента, состава бетонной смеси, технологии изготовления конструкции. Обычно применяют (% от массы цемента): пластифицирующих добавок - 0,1-0,3; суперпластификаторов - 0,5-1; воздухововлекающих добавок - 0,01-0,05; ускорителей твердения – 1-2. На практике оптимальную дозировку добавки определяют опытным путем.
Для получения эффекта полифункционального действия применяют комплексные добавки, включающие несколько компонентов, например, добавки, одновременно пластифицирующие бетонную смесь и ускоряющие твердение бетона, и др. Разработано большое количество разнообразных комплексных добавок, позволяющих осуществлять действенное управление свойствами и технологией бетона. Комплексные добавки условно можно разделить на пять групп: смеси поверхностноактивных веществ (I), смеси поверхностноактивных веществ и электролитов (II), смеси электролитов (III), комплексные добавки на основе суперпластификаторов (IV), сложные многокомпонентные комплексные добавки (V).
В комплексных добавках I группы наиболее часто применяют сочетание пластифицирующих компонентов диспергирующего действия и гидрофобизирующих воздухововлекающих (СДБ+СНВ, ПАЩ+СПД) или гидрофобизирующих газообразующих компонентов (СДБ+ГКЖ-94). Первые компоненты хорошо пластифицируют жирные бетонные смеси с высоким расходом цемента, вторые, наоборот, тощие бетонные смеси.
Вследствие различия в сорбционной способности к минералам цементного клинкера добавки показывают разную степень эффективности при использовании различных по минералогическому составу цементов. СДБ оказываются более эффективными при применении аллюмиатных цементов, а гидрофобные добавки - при применении цементов с повышенным содержанием силикатов кальция.
В комплексных гидрофобно-пластифицирующих добавках отдельные компоненты дополняют друг друга, делая добавки более универсальными.
Хорошо пластифицируя бетонную смесь, комплексные добавки I группы одновременно изменяют в нужном направлении структуру бетона и ее свойства. В результате в 2-5 раз увеличивается морозостойкость бетона, на 1-2 марки - его водонепроницаемость, повышается его коррозионная стойкость. Заданная подвижность бетонной смеси сохраняется в течение 2-3 ч, что особенно важно при транспортировании смеси на большие расстояния и при бетонировании в условиях сухого жаркого климата. В ряде случаев на 5-10% сокращается расход цемента для получения бетона с заданными техническими показателями.
Сочетание ПАВ с различным механизмом воздействия на бетонную смесь может способствовать повышению общего пластифицирующего эффекта. Например, введение в раствор СДБ кубовых остатков синтетических жирных кислот (КОСЖК) или кубовых остатков высших жирных спиртов (КОВЖС) способствует снижению воздухововлечения и тем самым позволяет увеличить дозировку СДБ и соответственно подвижность бетонной смеси.
Интересным новым направлением является сочетание пластифицирующего и стабилизирующего компонентов, например СДБ и полиокситилена (ПОЭ) или СДБ и метилцеллюлозы (МЦ). Эти добавки позволяют получать бетонные смеси с повышенной связностью, что способствует транспортированию бетонной смеси по лоткам и трубопроводам, изготовлению изделий методом экструзии, обеспечивают нерасслаиваемость легких бетонных смесей.
Вместе с тем комплексные добавки I группы несколько замедляют гидратацию цемента, что необходимо учитывать при изготовлении конструкций. Бетон с такими добавками следует выдерживать не менее 2 ч до тепловой обработки, скорость подъема температуры не должна превышать 15-20oС/ч, а общая продолжительность тепловлажностной обработки должна составлять не менее 13 ч для бетонов на портландцементах и не менее 14 ч для бетонов на шлако и пуццолановых цементах.
Комплексные добавки II группы, включающие ПАВ и электролиты, расширяют возможность модификации бетона и бетонной смеси. Введением электролитов регулируется темп твердения и улучшаются структурно-механические свойства бетона, например, повышается его плотность, а ПАВ позволяют регулировать подвижность бетонной смеси, ее воздухосодержание, придают бетонам некоторые специальные свойства (гидрофобность и др.).
В технологии бетона используют добавки СДБ-СН, СДБ+ННХК, СДБ+ГКЖ-94+СН, ГКЖ-10+НК и др. Сочетание СДБ с СН или ННХК обеспечивает достаточный темп твердения бетона и положительно влияет на его плотность и непроницаемость, позволяя одновременно экономить 8-15% цемента за счет снижения водопотребности бетонной смеси. При сохранении его заданной подвижности сочетание с электролитами кремнийорганических соединений обеспечивает высокую морозостойкость и коррозионную стойкость бетона.
Вместе с тем, проектируя комплексные добавки II группы, необходимо учитывать, что некоторые компоненты могут обладать несовместимостью. Например, некоторые ПАВ образуют с кальциевыми и алюминиевыми солями труднорастворимые соединения; электролиты в ряде случаев снижают эффективность воздухововлекающих добавок и т. д. Иногда, чтобы уменьшить отрицательное влияние несовместимости отдельных компонентов комплексной добавки, применяют их раздельное введение в бетонную смесь, что усложняет технологию и приводит к дополнительным затратам.
В комплексных добавках III группы сочетание электролитов с разным механизмом воздействия на бетонную смесь и бетон позволяет устранить недостатки некоторых однокомпонентных добавок и добиться полифункционального эффекта. Например, сочетание ускорителей твердения и ингибиторов (ННХК, ХК+НН, ННК) уменьшает опасность коррозии арматуры в железобетонных конструкциях, а сочетание поташа и алюмината натрия регулирует сроки схватывания бетонной смеси. Наиболее широко комплексные добавки III группы используют при зимнем бетонировании.
Особое развитие комплексные добавки получили с созданием и внедрением в промышленность суперпластификаторов (IV группа). Многие суперпластификаторы по существу представляют собой комплексные добавки на основе высокоэффективных поверхностно-активных веществ. Например, суперпластификатор С-3 наряду с основным действующим компонентом - продуктом конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида содержит небольшие добавки лигносульфонатов и сульфата натрия. К суперпластификаторам добавляют хлорид, нитрат и глюконат кальция, тиосульфат и бикарбонат натрия, лигносульфонаты, полиоксиэтилен, карбоксиметилцеллюлозу, синтетические микропенообразователи, соли винной кислоты, производные сахаров и другие вещества.
Введение в суперпластификаторы дополнительных компонентов: позволяет регулировать сроки схватывания и темп твердения бетона; увеличить сроки сохранения подвижности бетонной смеси; уменьшить водоотделение и расслоение бетонной смеси; регулировать воздухосодержание бетонной смеси, пористую структуру бетона и ее проницаемость и тем самым обеспечивать заданную морозостойкость; повысить плотность, водонепроницаемость и прочность бетона; улучшить качество поверхности бетона; уменьшить расход синтетического продукта и снизить стоимость добавки без ухудшения ее свойств. В зависимости от назначения комплексной добавки подбираются дополнительные компоненты к суперпластификатору.
В нашей стране разработаны и внедряются в технологию бетона высокоэффективные комплексные добавки на основе суперпластификаторов. Комплексные добавки, включающие суперпластификатор и ускоритель твердения (С-3+СН,10-03+СН, С-З+ННХК, 10-03+ННХК и др.), сокращают на 20-40% время тепловлажностной обработки, особенно при форсированных режимах обработки, а в некоторых случаях позволяют отказаться от нее. Для экономии суперпластификатора и лучшего сохранения подвижности бетонной смеси во времени применяют стабилизаторы, например СДБ. В производстве сборного железобетона эффективны комплексные добавки 10-03+СДБ+ННХК, 10-03+СДБ+СН и др.
Для повышения морозостойкости эффективны комплексные добавки, включающие суперпластификатор и воздухововлекающий компонент (С-З+СНВ, 10-03+СНВ, 10-03+СДБ+СНВ и др.). Для интенсификации твердения в них может вводиться ускоритель твердения, для защиты арматуры от коррозии - ингибитор (С-3+СНВ+ННХК, 10-03+СНВ+ННХК). Применение подобных добавок обеспечивает высокую морозостойкость бетонов, полученных на основе высокоподвижных и литых бетонных смесей.
В состав комплексных добавок, предназначенных для повышения коррозионной стойкости железобетонных конструкций в агрессивной среде, включают суперпластификатор, гидрофобизирующую воздухововлекающую добавку и эффективные ингибиторы: нитрит натрия, тетраборат натрия, бихромат калия (С-3+СНВ+НН, 10-03+СНВ+НН, С-З+ГКЖ-10+БК, Ю-03+ГЮК-10+НН).
Для значительного увеличения времени сохранения подвижности I тонной смеси (до 3 - 6 ч) к суперпластификаторам добавляют замедлителей схватывания (НТФ, КП).
Комплексные добавки на основе суперпластификаторов являются наиболее эффективными и перспективными модификаторами свойств бетонной смеси и бетона. В ближайшие годы применение их в технологии бетона будет развиваться быстрыми темпами.
К комплексным добавкам V группы можно отнести сложные многокомпонентные комплексы, предназначенные для специальных целей. Например, к ним относится добавка, включающая ПАК+СДБ+СН и предназначенная для получения безусадочных и расширяющихся бетонов, и др. К этой группе комплексных добавок можно отнести и битумные эмульсии и суспензии. Эти добавки обладают гидрофобно-пластифицирующим эффектом и применяются для повышения непроницаемости бетона. В состав битумной эмульсии входят битум (как правило, марки БН), СДБ, служащая эмульгатором, - 5%, вода - 45%. Суспензия содержит 45% битума, 2% СДБ (50%-ного водного раствора), 53% каолиновой суспензии. Битумные дисперсии вводят в бетонную смесь в количестве 5-7% от массы цемента. При использовании битумных эмульсий необходимо учитывать, что выделяющиеся при гидролизе цемента соли кальция могут менять химическую природу некоторых эмульгаторов, что приводит, в свою очередь, к превращению прямой эмульсии (битум в воде) в обратную (вода в битуме). В результате вместо положительного может наблюдаться отрицательное влияние подобных эмульсий на бетонную смесь и бетон. СДБ является эмульгатором, не вызывающим обращения фаз, и может успешно использоваться в этом качестве.
Улучшению свойств битумных эмульсий способствует применение твердых порошкообразных эмульгаторов-стабилизаторов. Добавление высокодисперсных гидрофильных компонентов, например, каолина, бентонитовой глины с краевым углом смачивания менее 90o, способствует получению прямой суспензии, в которой при смешивании с цементным тестом не происходит обращения фаз.
Комплексные добавки, включающие эмульгатор (СДБ) или выравниватель (вещество, способствующее равномерному распределению одного компонента в другом, например ОП-7), гидрофобизатор (СНВ и др.) и тонкодисперсные гидрофильные порошки (бентонитовая глина) используют для стабилизации свойств литых бетонных смесей. Совместное применение подобных добавок в сочетании с суперпластификатором обеспечивает получение литых не расслаивающихся бетонных смесей.
Комплексные добавки выпускают в виде готового продукта либо приготавливают непосредственно на бетоносмесительных узлах из отдельных компонентов, что требует дополнительного оборудования и затрат. Наиболее технологично применение водных растворов и паст-добавок, а для районов Крайнего Севера и Дальнего Востока - порошкообразных добавок.
Асфальтовый бетон (асфальтобетон) — искусственный строительный материал, получаемый в результате отвердевания уплотненной асфальтобетонной массы, состоящей из рационально подобранных по качеству и количеству и тщательно перемешанных компонентов: щебня (гравия), песка, минерального порошка и битума. Асфальтобетон без крупного заполнителя (щебня) называют песчаным асфальтом или асфальтовым раствором.
Асфальтобетоны и растворы являются разновидностями искусственных строительных конгломератов, располагаются в единой классификации ИСК и относятся к группе безобжиговых материалов, получаемых на основе органических вяжущих веществ. Они в современном строительстве занимают одно из ведущих мест, поскольку являются важнейшими материалами для устройства дорожных и аэродромных покрытий, ирригационных каналов, плоских кровель, гидротехнических сооружений, штучных изделий.
К основным классификационным признакам асфальтобетонов относятся разновидность крупного заполнителя, вязкость битумов, размеры зерен щебня или гравия, структурные параметры, производственное назначение. В зависимости от вида крупного заполнителя асфальтобетоны разделяют на щебеночные, состоящие из щебня, песка, минерального порошка и битума; гравийные, в состав которых входят гравий, песок или гравийно-песчаный материал, минеральный порошок и битум; песчаные — асфальтобетоны, в которых отсутствует крупный заполнитель (щебень или гравий).
По вязкости применяемого битума и'по температуре укладки асфальтобетонной массы в конструктивный слой они подразделяются на горячие укладываемые при температуре не ниже 120°С; теплые, получаемые на основе вязких, но более мягких битумов или жидких битумов. Их укладывают в дорожные покрытия при температуре не ниже 70°С; холодные, приготавливаемые на жидких битумах марок МГ, СГ или битумных эмульсиях и укладываемые при температуре окружающего воздуха, но не ниже 5°С.
По наибольшему размеру зерен щебня или гравия горячие и теплые асфальтобетоны разделяют на крупнозернистые — наибольший размер зерен до 40 мм; мелкозернистые — до 20 мм; песчанные — с наибольшим размером зерен до 5 мм (иногда 3 мм). Холодные асфальтобетоны могут быть только мелкозернистыми или песчаными. Кроме того, горячие и теплые асфальтобетоны в зависимости от использования их в дорожной конструкции разделяют на плотные — для верхних слоев покрытия дорог с остаточной пористостью от 2 до 7%; пористые — для нижнего слоя и оснований дорожных покрытий, с остаточной пористостью от 7 до 12% по массе, высокопористые — с пористостью 12 ... 18%.
Плотные дорожные асфальтобетоны {горячие и холодные) в зависимости от количественного содержания в них крупного или мелкого заполнителя подразделяют на пять типов: А, Б, В, Г, Д. Так, например, тип А содержит 50 ... 65% щебня; тип Б — 35 ... 50% щебня или гравия; тип В — 20 ... 35% щебня или гравия. Кроме того, плотные горячие и теплые асфальтобетоны подразделяют на три марки — I, II, III в зависимости от качественных показателей.
По производственному назначению различают асфальтобетоны дорожные, аэродромные, гидротехнические, для плоской кровли и полов. По технологическим признакам асфальтобетонной массы в процессе ее укладки и уплотнения асфальтобетоны и растворы разделяют на жесткие, пластичные и литые. Для уплотнения жестких и пластичных масс применяют тяжелые и средние катки. Литую асфальтобетонную массу часто уплотняют специальными валками, легким катком или вовсе не уплотняют.
Существуют три основных метода изготовления легкого бетона. В первом обычный заполнитель с удельным весом около 2,6 заменяют пористым легким заполнителем с малым удельным весом. Полученный таким образом бетон обычно называют по виду применяемого легкого заполнителя.
Второй метод получения легкого бетона заключается в создании больших пор в бетоне или растворе. Эти поры следует отличать от мелких пор, образованных в результате воздухововлечения. Такой вид бетона известен как газобетон, ячеистый бетон или пенобетон.
По третьему методу мелкий заполнитель исключают из смеси, что способствует образованию большого количества промежуточных пор. При этом применяют обычный крупный заполнитель. Этот бетон обычно называют беспесчаным (крупнопористым). Таким образом, уменьшение объемной массы происходит во всех случаях вследствие наличия пор в заполнителе, цементном растворе или в промежутках между частицами заполнителя. Очевидно, что наличие этих пор снижает прочность легкого бетона по сравнению с обычным, но в ряде случаев высокая прочность не нужна.
Легкий бетон является хорошим теплоизоляционным материалом, обладает достаточной долговечностью, но не стоек к истиранию. В целом легкий бетон стоит дороже, чем обычный. Приготовление бетонной смеси, ее транспортировка и укладка требуют значительно больше заботы и внимания, чем обычная бетонная смесь. Однако во многих случаях преимущества легкого бетона превосходят его недостатки и во всем мире сейчас заметна тенденция к более широкому применению легких бетонов, а также к применению их в новых областях.
Легкие бетоны можно классифицировать по их назначению: на конструктивные легкие бетоны и бетоны, применяемые в качестве теплоизоляции в ненесущих стенах — теплоизоляционные легкие бетоны. Раньше применяли конструктивные легкие бетоны плотной структуры на пористом заполнителе, но теперь это не всегда так, поэтому лучше строить классификацию конструктивных легких бетонов исходя из минимальной прочности при сжатии. В США, например, принято, что конструктивные легкие бетоны должны иметь прочность при сжатии, измеренную на стандартных цилиндрах в возрасте 28 суток не менее 140,6 кгс/см2. Объемный вес такого бетона в сухом состоянии обычно составляет более 960 кг/ж3. Недостатком всех легких бетонов является необходимость устройства гидроизоляции путем их штукатурки при применении в наружных конструкциях.
Согласно ГОСТ бетоны классифицируют по назначению, виду вяжущего, виду заполнителя и структуре.
По назначению бетоны подразделяют на конструкционные и специальные.
Конструкционные применяют для изготовления несущих (балки, колонны, фермы, фундаменты) и ограждающих (стеновые панели, плиты покрытия) строительных конструкций.
Основным показателем качества этих бетонов является прочность. В зависимости от конкретных условий эксплуатации к ним могут также предъявлять дополнительные требования по водонепроницаемости, морозостойкости, коррозионной стойкости и т.д. Для изготовления бетонных и железобетонных конструкций согласно СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции" предусмотрены следующие виды бетонов: тяжелый со средней плотностью с 2200 до 2500 кг/м3, мелкозернистый — средней плотностью более 1800 кг/м3, легкий плотной и поризованной структуры; ячеистый автоклавного и не автоклавного твердения с плотностью менее 1800 кг/м3;
специальный бетон — напрягающий.
Специальные бетоны предназначены для работы в особых условиях, поэтому самым важным показателем является их жаростойкость, декоративность и т.д., а остальные свойства — второстепенны.
Так, жаростойкие бетоны применяют для защиты конструкций при температуре выше 800 °С;
химическистойкие — в условиях действия агрессивных сред;
декоративные — для внутренней и наружной отделки зданий и сооружений; радиационностойкие — для защиты от воздействия радиационных излучений;
теплоизоляционные — для тепловой изоляции зданий, сооружений, оборудования и т.д.
Распределение всего многообразия различных бетонов на группы по определенным признакам: по средней плотности, в зависимости от применяемого вяжущего, от назначения, класса и по другим признакам. По плотности бетоны делят на особо тяжелые с плотностью более 2500 кг/м3; тяжёлые 1800-2500; легкие 500-1800; особо лёгкие - менее 500 кг/м3. По виду используемого вяжущего: бетоны цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, полимербетоны, полимерцементые. По назначению различают: обычный бетон для железобетонных конструкций (фундаменты, колонны, балки, перекрытия, фермы и т.д.); гидротехнический бетон для плотин, шлюзов, водопроводно-канализационных сооружений и т.д.; бетон для ограждающих конструкций (стены, перегородки и т.д.); дорожный бетон (покрытия дорог, тротуаров, аэродромов); бетоны специального назначения: кислостойкий, жароупорный, гидратный (для радиационной защиты). Бетоны разделяют на классы: В1; В1,5; B2; B2,5; В3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60. Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. Переход от класса бетона В к его средней прочности (МПа), контролируемой на производстве на образцах размером 15x15x15 см, осуществляют расчетом по формуле Rcрб= В/0,778, где R срб=средняя прочность бетона.
ЗАО "Стройэкспоторг" Комплектование объектов строительства
Телефон: 8-903-569-6139
Адрес: г. Москва
Проспект Вернадского д.98 оф.7
E-mail: construc7@mail.ru