2. Материалы для бетона: щебень, песок, цемент, вода. Требования к материалам. Добавки.

Щебень (гравий). В соответствии с ГОСТ 8267-82 ка­чество крупного заполнителя (щебня, гра­вия) определяется следующими показа­телями: зерновой состав; форма зерен; прочность; содержание зерен слабых по­род; содержание пылевидных и глинис­тых частиц; петрографический состав; морозостойкость; истинная, сред­няя и насыпная плотности; пористость; пустотность и водопоглощение.

Зерновой состав характеризуется про­центным содержанием различных фрак­ций, которые в зависимости от наиболь­шей крупности зерен могут быть следу­ющие (мм): 5-10; 10-20; 20-40; 40-70; 10-120.

По показателю прочности щебень дол­жен быть примерно в 2 раза больше проч­ности бетона марки 300 и выше, при этом водопоглощение щебня не должно быть более 3%. Если бетон не будет подвержен замерзанию, водопоглощение щебня может быть до 5%. Для бетонов марки 300 и ниже прочность щебня должна быть больше марки в 1,5 раза. Для специаль­ных бетонов (дорожного, аэродромного и др.), работающих в конструкциях на изгиб и растяжение, следует определять прочность щебня при растяжении, кото­рая должна быть в 1,5-2 раза выше, чем у бетона.

В щебне ограничивается содержание пылевато-глинистых частиц до 1%. Содержание слабых зерен в гравии допускается не более 10 % по массе.

Лучшими разновидностями гравия явля­ются те, которые состоят из зерен округ­лой, угловатой форм со слабоокатанной (шероховатой) поверхностью. Плос­кие окатанные зерна следует дробить. Марка гравия и щебня из гравия должна быть не ниже: Др. 8 - для бетона класса В30 (М400) и выше; Др. 12 — для бетона классов В25 (М350) и В22,5 (М300); Др. 16 — для бетона класса В22,5. (М300).

Для создания плотных смесей с хо­рошими технологическими свойствами применяют разнозернистый щебень, пустотность которого не более 45%, содержание зерен пластинчатой и игловатой форм не более 35%, а в щеб­не для дорожного бетона — 25%.

Песок. Выбор песка для бетона произ­водят по зерновому составу и модулю крупности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, петрографическому сос­таву, по содержанию вредных примесей, включая органические примеси и потенциально реакционноспособные по­роды и минералы.

Для условного выражения крупности песка применяют особый термин — модуль крупности, обозначающий сумму полных остатков на ситах, деленную на 100. В бетонах дорожных и аэродромных покрытий клас­са до В30 (М400) включительно при тех­нико-экономическом обосновании допус­кается применять пески с Мк от 1,5 до 2,0, в которых содержание зерен разме­ром менее 0,16 мм составляет до 20%, а пылеватых и глинистых частиц - не бо­лее 3% по массе.

Водопот­ребность (способность удерживать определен­ное количество воды на поверхности зе­рен и в межзерновых пустотах) колеблется в пределах 4-6% для крупнозернистых песков, 3-6% для песков средней крупности, 8-10% для мелкозернистых песков и более 10% для очень мелких песков.

В соответствии с условиями работы бетона содержание слюды ограничивается не более 1-3%, гипса — не более 1%, пылевато-глинистых частиц — не более 3% и органических примесей по колориметрической пробе — не темнее цвета эталона.

Лучшими являются слабоокатанные круп­нозернистые чистые пески — речные, озерные и морские.

Цемент. При выборе цемента для бетона учитывают требования, предъяв­ляемые к бетону (прочность, морозо­стойкость, химическую стойкость и др.), характер конструкции и технологию ее изготовления (например, условия тверде­ния бетона), а также рекомендации норма­тивных документов (ГОСТ, СНиП, ТУ и др.) и в первую очередь ГОСТ 10178—85, ГОСТ 22266 - 76.

Выбор вида цемента зависит от усло­вий работы бетона в конструкциях ин­женерного сооружения. Так, например, при выборе производства железобетонных конструкций промышленных зданий и многих инженерных сооружений, работаю­щих в условиях воздушно-сухой среды, применяют портландцемент с повышен­ным содержанием алита. Для кон­струкций, работающих в условиях воздей­ствия морской или другой минерализован­ной воды, применяют малоалюминатные сульфатостойкие портландцементы, шлакопортландцементы и пуццолановый порт­ландцемент.

При выборе вида цемента необходи­мо помнить, что с увеличением количест­ва в цементе активных минеральных до­бавок (более 10 %) повышается водо­стойкость бетона в проточных и напор­ных водах, но снижается морозостойкость. Так, например, в конструкциях, не подвергающихся замораживанию и находящихся в водной среде, применяют сульфатостойкий портландцемент с мине­ральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент или пуццолановый портландцемент.

Шлакопортландцемент применяется для изготовления сборных бетонных и же­лезобетонных изделий, подвергаемых теп­ловой обработке. Исхо­дя из требуемой прочности бетона (клас­са, марки) устанавливают активность (марку) цемента. Обычно исходят из соотношения, чтобы марка по прочности цемента превышала марку бетона, а при низких марках бетона превышение марки цемента составляет более 100%. В технологии высокопрочных бетонов допускается превышение марки бетона над маркой цемента.

Вода и химические добавки. Для затворения бетонных смесей используют воду, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 23732-79. Обычно это чистая питьевая вода, не содержащая свобод­ных минеральных и органических кис­лот (рН — водородный показатель — должен быть от 4 до 12,5). Морские и озерные воды, если они удовлетворяют указанным требовани­ям, можно применять для производства бетонных смесей. Болотные, торфяниковые, а также сточные, загрязненные про­мышленными отходами воды применять нельзя.

Для регулирования и улучшения свойств бетонной смеси и бетона, сниже­ния расхода цемента и энергетических затрат применяют химические добавки по ГОСТ 24211-80. К ним относятся поверхностно-актив­ные вещества, электролиты (ускоряют растворение минералов цемента, понижа­ют температуру замерзания воды зат­ворения и т. д.). По воздействию на свойства бетонных смесей и бетона среди добавок выделяют регуляторы технологи­ческих свойств бетонных смесей, струк­туры бетона, процессов схватывания и твердения бетонов.

Лигносульфонаты — отход целлюлозно-бумажных комбинатов. Поверхностно-активное ве­щество из кальциевых солей лигносульфоновых кислот с примесью минеральных веществ. ЛСТ вводится в бетонные сме­си в количестве 0,2-0,3 % массы це­мента. Пластифицируют бетонную смесь, снижают ее водопотребность и позволяют сократить расход цемента на 5-7% или понизить водоцементное отношение и увеличить прочность бетона на 10-12%.

Эффективными добавками являются суперпластификаторы, резко увеличиваю­щие подвижность и текучесть бетонной смеси и существенно улучшающие стро­ительно-технические свойства бетона. Суперпластификаторы — синтетические поли­мерные вещества, которые вводят в бе­тонную смесь в количестве 0,1-1,2% массы цемента. Су­перпластификаторы разжижают бетонную смесь в большей степени, чем обычные пластификаторы, увеличивают подвижность смеси с 2 до 20 см по осад­ке конуса или на 20-25 % снижают водопотребность бетонной смеси. Это поз­воляет применять бетоны с низкими В/Ц, получать высокую прочность более просто, чем при использовании других технологических приемов, сокращать время формования изделий, умень­шать расход цемента.

Смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ) — абиетиновая смола, омыленная каустической содой. Вводят ее в количестве 0,01- 0,03 % массы цемента, что способствует вовлечению в смесь до 4-5 % воздуха в виде мелких пузырьков и заметно увеличивает моро­зостойкость бетона.

Из уплотняющих добавок можно наз­вать хлорное железо, а из расширяющих — глиноземистый цемент, сульфат алюми­ния.

Регуляторы схватывания и тверде­ния делят на ускорители (сульфаты щелочных металлов, хлорид кальция) и замедлители(борная кислота, ЛСТ).

В ряде случаев вводят добавки, чтобы уменьшить коррозию арматуры, повысить радиационную стойкость бетонов и др.