Материалы для приготовления бетона

1. Вяжущие

Портландцемент – гидравлическое вяжущее – это порошок серого цвета, получают тонким помолом клинкера с добавкой гипса. Клинкер получением путем равномерного обжига до спекания тщательно дозированной сырьевой смеси, содержащей 75-78% CaCO₃, и 22-25% (SiO₂ +Al₂O₃+Fe₂O₃). При помоле к клинкеру можно добавлять 10-20% гранулированных доменных шлаков, или активных минеральных добавок (кремнеземистых). В результате обжига при температуре 1200-1450^оС образуются клинкерные минералы: C₃S (37-60%); C₂S (15-37%); С₃A (5-15%); C₄AF (10-18%).

Алит – обладает свойствами БТ гидравлического вяжущего с высокой R, белит – медленно твердеющее с гидравлически вяжущее средней R, C₃ A – твердеет быстро, но имеет низкую R.

В строительстве применяют цементы следующих марок: 300; 400; 500; 550; 600.

Действительную прочность цемента называют активностью. Цементы высоких марок имеют более высокий прирост прочности.

Применение высокопрочных цементов обеспечивает быструю распалубку конструкции и сокращает сроки изготовления сборных ж/б изделий.

Помимо прочности другое свойство, которое предъявляется к цементам является НГ, это то содержание воды (%), которое необходимо добавить к цементу, чтобы получить определенную консистенцию цементного теста. П/Ц имеют НГ 22-27%, пуццолановые 30% и более.

Наименьшую НГ имеют чисто клинкерные цементы без добавок. Чем меньше НГ цемента, тем меньше водопотребность бетонной смеси, необходимая для достижения определенной подвижности. Уменьшение НГ цемента на 1% понижает водопотребность бетонной смеси на 2-5 л/м³.

В бетонах желательно применять цементы с пониженной НГ.

Сроки схватывания цементного теста начало схватывания не раннее 45 мин, а конец не позднее 10 часов с момента затворения цемента Н₂О.

В действительности начало схватывания наступает через 1-2 часа, конец – через 5-8 часов. Эти сроки обеспечивают производство бетонных работ, так как дают возможность транспортировать и укладывать бетонные смеси и растворы до их схватывания. Сроки схватывания можно регулировать введением добавок.

Тонкость помола П/Ц – через сито № 008 должно проходить не < 85% общей массы цемента. Средний размер частиц составляет 15-20 мкм.

Истинная плотность

Удельная поверхность цемента среднего качества: 2000-2500 см²/г ; высокого качества: 3500 см²/г, средняя насыпная плотность в уплотненном состоянии 1,3 кг/м.

Схватывание и твердение – экзотермические процессы на 1 кг цемента М 300 за 7 суток, выделяется не менее 170 кДж; 1 кг цемента М 400 не менее 210 кДж.

Перевозка – предохранять от увлажнения, распыления. Через 3 месяца теряет до 20% R, через 6 месяцев до 30% R, через год до 40%.

Характеристика разновидностей цемента (самостоятельно)

Портландцемент, БТЦ, ШПЦ, сульфатостойкие портландцементы, сульфатостойкие портландцементы, пуццолановые специальные виды цемента: белый, цветные, напрягающий цемент, расширяющий цемент, фосфатные, кислотоупорный цемент.

Известь - воздушная для производства силикатных бетонов (самостоятельно).

Заполнители – занимают в бетоне до 80% объёма, они оказывают влияние на свойство бетона, его долговечность и стоимость. Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента и улучшить технические свойства бетона, жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличивает R, модуль деформации бетона, уменьшает деформации конструкций под нагрузкой, а также ползучесть бетона – необратимые деформации, возникает при длительном действии нагрузки. Заполнитель уменьшает усадку бетону, способствуя получению более долговечного материала.

Пористые заполнители обладая малой ρ, уменьшают ρ легкого бетона, улучшают его теплотехнические свойства. В специальных бетонах роль заполнителя очень высока, т.к. его свойства во многом определяют специальные свойства этих бетонов. В силикатных бетонах – заполнитель помимо своего обычного назначения с поверхности вступает во взаимодействие с вяжущим веществом.

Стоимость заполнителя составляет 30-50% иногда и более от стоимости бетонных и ЖБ конструкций. Наиболее существенное влияние на свойства бетона оказывает зерновой состав, R и чистота заполнителя.

Зерновой состав показывает содержание в заполнители зерен разной крупности, а именно от 0,14 до 5мм – для мелкого, и от 5-7 мм для крупного. Различают рядовой заполнитель, содержащий зерна различных размеров и фракционированный, когда зерна заполнителя разделены на отдельные фракции, включающие зерна близких между собой размеров, например 5-10, или 20-40 мм. Заполнитель характеризуется наибольшей и наименьшей крупностью зерен, под которыми понимают размеры наименьших или наиболее крупных зерен заполнителя.

Содержание зерен меньше или крупнее предельных размеров должен быть не > 5%. Зерновой состав считается непрерывным, если встречаются зерна всех размеров, если же какие то зерна отсутствуют, то зерновой состав прерывистый. Смеси с прерывистым зерновым составом склоны к расслоению, что отрицательно сказывается на однородности бетона.

Пользуются идеальными кривыми рассева. «Идеальная» кривая подбирается из условия, чтобы количество пустот в смеси и суммарная поверхность зерен требовали минимального расхода цемента для получения определенной подвижности бетонной смеси и прочности плотного бетона. При подборе соотношения зерен различных размеров по идеальной кривой получаются наиболее подвижные смеси при одном и том же расходе цемента, менее склонные к расслоению. Некоторое отступление от «идеального» легкого компенсируется или очень незначительным повышением расхода цемента, или более эффективным способом уплотнения.

С зерновым составом непосредственно связана пустотность заполнителя, определяемая возможностью его плотной укладки. На пустотность влияет также форма его зерен. Чем больше пустотность, тем больше требуется цемента. Если заполнитель представляет собой смесь зерен разной формы, то с увеличением в ней зерен окатанной формы пустотность уменьшается.

При совмещение зерен разной крупности более мелкие зерна будут располагаться в пустоте между крупными и пустотность заполнителя уменьшается.

В действительности минимальный объём пустот всегда несколько больше, т.к. на практике не удается достигнуть идеального распределения зерен.

Если зерна смешиваемых фракций не очень отличаются размером, то размер мелких зерен окажется больше чем размер пустот между крупными зернами, и мелкие зерна, не умещаясь в пустотах, несколько раздвинут крупный заполнитель. В результате пустотность всей системы увеличивается.

Для получения монолитного бетона необходимо, чтобы цементное тесто не только заполнило пустоты между зернами песка, но и раздвинуло зерна с целью создания между ними цементной прослойки.

Прочность заполнителя определяется не только R породы, но и крупностью зерен.

Пески – обладают R при сжатии более высокой, чем R раствора, или цементного камня. Прочность крупных заполнителей из прочных горных пород превосходит по прочности раствор. Прочность пористых заполнителей может быть равна, или меньше R раствора. R_б на гранитном щебне (R₃ > R_б) несколько выше R_р..

При применении менее прочного крупного заполнителя R_б при увеличение R_р возрастает лишь до определенных значений и дальнейшее повышение R_р не при водит к повышению R_б.

Предельно достижимая R_б тем ниже, чем R крупного заполнителя, причем ее значение зависит также и от содержания заполнителя, постепенно увеличивается с уменьшением его количества.

Большое влияние на R_б оказывает чистота заполнителя. Глинистые и пылеватые частицы препятствуют сцеплению заполнителя с цементным камнем в результате R_б значительно понижается (иногда на 30-40%), их содержание должно быть-3% по массе содержание зерен 5…10 мм должны быть не > 5%. Важной для бетона является крупность заполнителя, которая оценивается Мк. Однако Мк позволяет оценивать влияния заполнителя на свойства бетонной смеси и бетона лишь приблизительно.

Смеси с различным зерновым составом могут иметь одинаковый модуль крупности, но различные пустотность и удельную поверхность и соответственно по-разному влиять на подвижность и другие свойства бетонной смеси и бетона.

В качественном песке пустотность не должна превышать 38%.

Гравий, щебень - самостоятельно.