Материалы для изготовления бетона, добавки для бетона
Цемент.
Цемент — группа гидравлических вяжущих веществ, в состав которых обязательно входят силикаты и алюминат кальция. Взаимодействуя с водой и претерпевая процесс отвердевания в течение определенного времени, цемент переходит в вещество, которое не растворяется в воде. Все пропорции состава привязывают к одному кубу бетона.
В тяжелом бетоне используют портландцемент и его производные. Кроме того, возможно применение других гидравлических вяжущих веществ, которые соответствуют стандартам ГОСТ. Марка цемента определяется проектной маркой бетона, которая указывает на его номинальную прочность при осевом сжатии.
Выделяют следующие марки бетона: М150; М200; М250; М300; М350; М400; М450; М300; М600 и выше.
Марки цемента: М300; М400; М500; М600;
Для изготовления бетона, который должен отвечать определенным характеристикам, используют рекомендуемую марку цемента. Высокомарочные цементы можно разбавлять специальными примесями - добавки для бетона, чтобы нивелировать перерасход материала. Стандартная еденица измерения бетона - куб бетона.
Мелкий заполнитель.
Для изготовления тяжелого бетона в качестве мелкого заполнителя используют песок. Размеры зерен песка должны быть в пределах коридор 0,16-5мм, плотность не менее 1,8г/см3. Используемые для приготовления тяжелого бетона пески могут быть как природного, так и искусственного происхождения. Искусственный песок является продуктом дробления горных пород. Природный песок является продуктом многовековых разрушений горных пород, поэтому в его состав могут входить различные добавки, минералы.
Подбор добавки для бетона
Выборку песка для приготовления бетона осуществляют по трем основным характеристикам: качество минерального состава, размер зерен, наличие вредных примесей. Качественный заполнитель образуется из зерен различного размера, при этом соотношение мелких, средних и крупных фракций регламентировано. Необходимо помнить, что мелкие зерна заполнителя должны заполнять пробелы, образовавшиеся между крупными. Чем лучше заполнитель, тем меньше пустот между зернами.
Соотношение и размер зерен (гранулометрический состав) заполнителя определяют с помощью специального набора сит с различными диаметрами отверстий, через которые просеивают контрольный объем (как правило, 1кг) предварительно высушенного материала. Сита бывают 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм. В составе песка не должно быть зерен гравия, размер которых превышает 10мм, зерна размером от 5 до 10мм могут присутствовать в 5% отношении.
Показатель крупности песка называется «модуль крупности», который определяется отношением общей суммы остатков на ситах к объему контрольной пробы, принимаемой за 100. Зерновой состав песка разделяется на крупный, средний и мелкий. Чем мельче зерна заполнителя, тем больше потребность в воде для вымешивания бетона. Исходя из этого, зерна размером меньше 0,16мм должны присутствовать в используемом песке не более чем 10% выражении. Содержание пылевидных остатков ила и глины должно быть не больше 3%. Химические свойства глины способствуют её расширению и уменьшению в различных температурных режимах, поэтому её наличие в составе заполнителя снижает морозостойкость бетона.
Чтобы уменьшить содержание пылевых и мелких добавок для бетона, песок подвергают специальной промывке.
Содержание в песке органических веществ негативно влияет на прочность бетона, а в некоторых случаях, разрушает его. Состав и количественное содержание органических примесей в песке определяют с помощью колориметрии.
Добавки для бетона - крупный заполнитель.
Крупный заполнителем, который используется для изготовления бетона, может быть гравий или щебень, размер зерен которых находится в пределах 5-70мм. Для создания бетонных конструкций внушительного размера можно использовать добавки для бетона, заполнитель с размером зерен до 150мм.
Гравий представлен окатанными гладкими зернами, среди которых могут содержаться разнообразные вредные примеси — органические и неорганические.
Щебень является продуктом дробления различных осадочных пород (метаморфические, водостойкие, изверженные и др.). Зерна щебня отличаются угловатой формой. Рекомендуемая форма зерен щебня для приготовления бетона — куб. Отличное сцепление с цементным камнем обеспечивается шероховатостью зерен щебня, что является видимым преимуществом перед гравием. Именно поэтому бетоны повышенной прочности вымешивают исключительно из щебня.
Заполнитель обладает индивидуальными свойствами морозостойкости и прочности, которые определяют качество бетона. Показатель прочности заполнителя должен в 1,5-2 раза превышать аналогичный показатель марки бетона. Характеристика морозостойкости щебня и гравия должна соответствовать нормам проектной марки бетона. На сегодняшний день существуют выведенные параметры (марка) морозостойкости щебня и гравия, которые должны «помещаться» в коридор от 15 до 300. Установленная для заполнителя марка определяется путем попеременного замораживания/размораживания. Количество таких циклов, которые без потери основных характеристик вынес заполнитель, являются числовым показателем марки. В процессе замораживания/размораживания крупные заполнители не должны терять в массе более 5%. Для марок заполнителя 15 и 25 регламентирована потеря массы до 10%.
Гранулометрический состав щебня и гравия определяется исходя из максимального и минимального размера присутствующих в них зерен. При бетонировании таких конструкций как балки, колонны и рамы, максимальный размер зерен крупного заполнителя не должен превышать номинальное расстояние между стержнями арматуры, а для изготовления плит перекрытий зерна должны быть не больше толщины плиты.
Стандартная минимальная крупность заполнителя определяется с помощью самого мелкого сита, через которое просеивается до 5% контрольного объема материала. Как правило, минимальная крупность составляет 3-5мм.
Разделяют четыре группы фракций, по которым определяют крупность заполнителя: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм и 40-70 мм. Допускается вариант смешивания нескольких фракций в состав одного заполнителя, поэтому потребителю доступны варианты 3-10мм, 10-15мм и 15-20мм.
Существует три группы щебня, которые характеризуют форму зерен: кубовидная, обычная и улучшенная. Каждой группе присуще свое процентной содержание массы пластинчатых и игловатых зерен — для кубовидной 15%, для улучшенной 25% и для обычной 35%. Пластинчатыми и игловатые зернами называют такие зерна, параметры толщины или ширины которых меньше или больше длины в три и более раз.
В зависимости от типа горной породы, которая используется в качестве заполнителя, допускается различное содержание пылевидных и илистых элементов. Для гравия и щебня допускается содержание вышеназванных частиц в пределах одного процента.
Проверка на наличие органических веществ осуществляется колориметрическим методом — гравий или щебень обрабатывают едким натром, после чего сравнивают цвет полученного раствора с эталонным.
Вода.
Используемая для затворения и полива бетона вода, должна быть отфильтрована от всевозможных вредных примесей, которые негативно сказываются на процессе затвердевания. В этих целях используют природную воду из естественных водоемов, водородный показатель рН которой равен не менее 4. В состав воды для вымешивания и полива бетона не должно входить более чем 5600 мг/л минеральных солей, в содержании которых сульфаты не превышают 2700мг/л. Применение сточных, промышленных и болотных вод запрещается для изготовления качественного бетона.
Другие добавки для бетона.
Выделяют следующие виды добавок для бетона: регулирующие, повышающие прочность и (или) морозостойкость, повышающие сопротивляемость к коррозии, воздухововлекающие, для замедления/ускорения схватывания, пластифицирующие и некоторые другие.
Некоторые добавки придают бетону специальные характеристики, например, возможность затвердевания бетонной смеси даже при отрицательных температурах. Отдельным блоком в добавках для бетона выделяются суперпластификаторы.
Как правило, суперпластификаторы — это синтетические полимеры, изготовленные посредством синтеза меламиновой смолы или нафталинсульфокислоты. Остальные суперпластификаторы изготовлены из вторичных продуктов синтеза. При добавлении суперпластификатора в объеме 0,15-1,2% от используемой массы цемента, эффект разжижения смеси проявляется активней, нежели при добавлении обычных пластификаторов. Эффект разжижения сохраняется в течение 1-1,5 часов после добавления суперпластификатора в состав смеси. Попадая в щелочную среду пластификаторы видоизменяются и не оказывают негативное влияние на качественные характеристики бетона (прочность, морозостойкость и т.п.).
Благодаря суперпластификатором можно выливать различные бетонные и железобетонные конструкции, применяя бетононасосы и другие средства подачи смеси. Плюс ко всему, суперпластификаторы способствуют снижению В/Ц, и производству высокопрочных конструкций.
