Свойства современных видов легких бетонов. Виды современных бетонов


Виды бетонов и их применение

Каменный искусственный материал, получающийся в результате схватывания смеси цемента, заполнителей, воды и специальных добавок, называется бетоном. Ингредиенты такого раствора в определенных пропорциях тщательно смешиваются друг с другом в бетоносмесителях, полученная смесь заливается и уплотняется специальными приспособлениями. До момента затвердевания этот раствор называется бетонной смесью. Существует несколько видов бетона, обладающих различными свойствами и особенностями.

Виды бетонов и их свойства

Такой материал классифицируется по нескольким признакам:

    1. Средняя плотность бетона. Данный параметр во многом определяет прочность застывшей бетонной смеси. Существуют следующие виды бетона по плотности:
      1. Легкие.Плотность таких веществ не превышает 1800 кг/м3. Существуют такие виды легких бетонов:
        • Особо легкие (до 500 кг/м3). Обладают теплоизоляционными качествами. В эту группу попадают ячеистые бетоны со значительной степенью пористости, в состав которых входят пористые легкие заполнители. Подобные смеси применяются для создания бетонных теплоизоляционных изделий.
        • Легкие (500-1800 кг/м3). Данная группа включает в себя бетоны с пористыми заполнителями, ячеистые смеси без заполнителей с большим количеством пор в бетоне. Сюда входят также смеси, включающие поризованный цементный камень и пористые заполнители. Бетон этого вида применяется для создания прочных теплоизоляционных конструкций, например, объектов частного строительства.
      2. Тяжелые.Плотность таких смесей превышает 1800 кг/м3. Выделяют следующие виды тяжелого бетона:
        • Особо тяжелые (≥2500 кг/м3). Обладают максимальной плотностью и стойкостью к радиации. Такие смеси включают в себя заполнители из рудосодержащих каменных пород (гематит, магнетит) или из стальных опилок, стружки, окалины, чугунной дроби. Бетон этого вида используется при необходимости возведения сооружений с антирадиационными качествами. Он применяется в ходе строительства атомных электростанций и при заполнении выработок (в таких случаях он выступает в качестве тампонажного бетона).
        • Тяжелые (1800-2500 кг/м3). Характеризуются высокой плотностью и прочностью. Заполнителем в таких смесях выступает щебень горных пород с высокой плотностью (гранита, диабаза, известняка). Такой бетон незаменим при создании надземных и подземных сооружений и несущих конструкций (фундамента, колонн, ферм, стен, балок и так далее).
    2. Предназначение бетонной смеси. Существуют разные степени и виды прочности бетона. Каждая из таких строительных смесей обладает определенными особенностями. Эти факторы обуславливают применение конкретного строительного раствора для решения определенных задач. Существуют следующие виды бетонов по предназначению:
      1. Конструкционные. Бетоны этого вида обладают выносливостью к значительным силовым нагрузкам, высокой прочностью и стойкостью к деформации. Они могут применяться в неблагоприятных условиях, например, при отрицательных температурах. Подобные строительные растворы используются для создания перекрытий и несущих конструкций.
      2. Конструкционно-теплоизоляционные. Такие смеси обеспечивают отличную теплозащиту. Они используются для создания наружных конструкций, например, фасадов и ограждений.
      3. Теплоизоляционные. Данные виды бетонов не применяются для сооружения несущих конструкций, так как они не обладают необходимой прочностью. Такая смесь наносится на уже имеющуюся конструкцию из высокопрочного бетона. Важнейшее свойство теплоизоляционных растворов – способность обеспечить хорошее термическое сопротивление бетонной конструкции при небольшой ее толщине. Такой бетон применяется при строительстве сооружений на заводах.

      Следующие разновидности смесей обладают специфическими свойствами. Такие специальные виды бетонов используются при необходимости придания сооружению особых технических характеристик.

      1. Гидротехнические. Бетоны этой группы обладают водонепроницаемостью и морозостойкостью. Они применяются для строительства объектов в тяжелых условиях, например, на севере страны.
      2. Дорожные. Смеси данного вида обладают повышенной стойкостью к трещинам и деформациям. Такой бетон не разрушается от перепадов температур. Он используется для строительства дорожного полотна на автотрассах и взлетно-посадочных площадках.
      3. Термостойкие. Такие бетонные смеси сохраняют свои качества при воздействии на них высоких температур. Бетон данного вида используется для создания производственных объектов, подвергающихся повышенным температурам в ходе производственного процесса.
      4. Декоративные. Бетон этого вида обладает особой фактурой и устойчивостью к атмосферным явлениям. Используется при отделке фасадов зданий и создании декоративных элементов конструкций.
    3. Структура бетона. По данному критерию выделяют нижеследующие виды бетона:
      1. Уплотненные. Структура такого бетона максимально плотная, лишенная полостей и свободных зон. Бетонные смеси данного вида являются наиболее прочными и твердыми после схватывания. Применяются для создания несущих конструкций.
      2. Пористые. Структура такого материала создается связывающим веществом, находящимся в пористом состоянии. Бетон этого вида используется для создания фасадов и стен.
      3. Ячеистые. Такая бетонная смесь не включает в себя какой-либо заполнитель. Цемент в таком бетоне равномерно заполнен замкнутыми воздушными ячейками, созданными искусственным методом. Строительные смеси данного вида широко применяются при возведении одноэтажных домов.
      4. Сверхпористые. Бетон данного вида включает в себя только крупный заполнитель, песчаные породы в таких смесях отсутствуют. Используется при необходимости создания дорожного покрытия, способного удалять паводковые и штормовые воды. Такое бетонное покрытие может монтироваться на площадки парковок, на автодороги, тротуары и прочие подобные участки.

Современное разнообразие видов бетонов позволяет каждому потребителю выбрать смесь с оптимальными характеристиками. Стоимость бетона зависит от его состава, технических особенностей и прочностных характеристик. 

www.yarst.ru

Свойства современных видов цементного бетона

Свойства современных видов цементного бетона

Свойства современных видов цементного бетона. Проектирование состава тяжелого цементного бетона. Применение метода абсолютных объемов в расчете состава бетона.

Цель работы: рассмотреть современные способы усовершенствования цементного бетона, способ проектирования состава тяжелого цементного бетона применяя при расчете метод абсолютных объемов.

Бетон – искусственный каменный материал, получаемый путем затвердевания рационально подобранной смеси минерального или органического вяжущего вещества, заполнителей, воды и добавок. В сочетании со стальной арматурой этот материал называют железобетоном. Это один из самых массовых строительных материалов, обладающий комплексом ценных свойств, способностью приобретать любые формы в зданиях и сооружениях, сравнительно низкой стоимостью. История производства бетона уходит корнями в далекое прошлое. Древние римляне использовали так называемый opus caementitium, сегодня известный как «римский бетон». Он использовался для производства прочных структурных элементов из водоустойчивого строительного раствора и мелкого щебня. Наверное, самое знаменитое здание, построенное с использованием «римского бетона», это Пантеон, купол которого достигает 43 м.

Современное строительство немыслимо без бетона. Бетон широко используется в жилищном, промышленном, транспортном, гидротехническом, энергетическом и других видах строительства. Он применяется в самых разных эксплуатационных условиях, гармонично сочетается с окружающей средой, имеет неограниченную сырьевую базу и сравнительно низкую стоимость. К этому следует добавить высокую архитектурно-строительную выразительность, сравнительную простоту и доступность технологии, возможность широкого использования местного сырья и утилизации техногенных отходов при его изготовлении, малую энергоемкость, экологическую безопасность и эксплуатационную надежность. Именно поэтому бетон является и, без сомнения, останется в обозримом будущем одним из основных конструкционных материалов.

Последние десятилетия двадцатого века ознаменовались значительными достижениями в технологии бетона. В эти годы появились и получили широкое распространение новые эффективные вяжущие, модификаторы для вяжущих и бетонов, активные минеральные добавки и наполнители, армирующие волокна, новые технологические приемы и методы получения строительных композитов. На рубеже столетия существенно обогатились наши представления о структуре и свойствах бетона, процессах структурообразования, появилась возможность прогнозирования свойств и активного управления характеристиками материала, успешно развиваются компьютерное проектирование бетона и автоматизированное управление технологическими процессами.

В качестве вяжущего вещества для изготовления обычного тяжелого бетона наиболее широко применяют портландцемент и его разновидности. Цемент и вода являются активными составляющими бетона; в результате их взаимодействия образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит.

Заполнители бетона. Заполнители часто называют инертными материалами, однако они существенно влияют на структуру и свойства бетона. Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом, кроме того, они улучшают технические свойства бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличивает прочность и модуль деформации бетона, снижает его ползучесть, т. е. необратимые деформации, возникающие при дли- тельном действии нагрузки. Заполнитель воспринимает усадочные напряжения, а также в несколько раз уменьшает усадку бетона по сравнению с усадкой цементного камня, способствуя получению более долговечного материала.

В качестве заполнителей экономически целесообразно использовать местные сырьевые и техногенные вторичные (шлаки и др.) ресурсы. Применение этих дешевых заполнителей снижает стоимость бетона, так как на их долю обычно приходится до 80 % его объема. Легкие пористые заполнители снижают плотность бетона и улучшают его теплотехнические свойства.

В бетоне применяют мелкий и крупный заполнители. Мелким заполнителем (менее 5 мм) для тяжелого бетона является природный или искусственный песок. Наиболее часто используемый в качестве мелкого заполнителя природный песок представляет собой рыхлую смесь зерен, образовавшуюся в результате выветривания горных пород. При отсутствии природного песка применяют песок, получаемый путем дробления твердых горных пород. Экономически целесообразно в качестве мелкого заполнителя использовать соответствующие по крупности отходы переработки горных пород в природные каменные материалы.

В качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона с размером зерен 5. 70 мм, иногда до 150 мм, используют щебень и реже гравий. Гравием называют несвязные крупнообломочные минеральные материалы, образовавшиеся в результате естественного разрушения (выветривания) горных пород. Гравий состоит из более или менее окатанных зерен. В нем могут содержаться зерна высокой прочности (например, гранитные) и слабые зерна пористых известняков. Обычно он содержит примеси пыли, глины, иногда и органических веществ, а также песка. При большом содержании песка та- кой материал называют песчано-гравийной смесью или гравелистым песком. Щебнем называют крупный заполнитель для бетона, полученный в результате дробления скальных горных пород или крупного гравия. Зерна щебня имеют угловатую форму. Желательно, чтобы по форме они приближались к кубу. Более шероховатая, чем у гравия, поверхность зерен щебня способствует лучшему их сцеплению с цементным камнем, что является необходимой предпосылкой получения бетона высокой прочности.

За два последних десятилетия в строительстве вследствие стремительного процесса усовершенствования бетона, начинавшегося с относительно несложной трехкомпонентной системы, сегодня созданы и все чаще применяются пятикомпонентные системы, которые наряду с такими традиционными исходными материалами, как цемент, вода и крупный и мелкий заполнитель, включают в себя специальные добавки. Благодаря применению таких дополнительных компонентов, с одной стороны, представилась возможность разработки целого ряда новых видов бетона со специальными, превосходными свойствами и высоким инновационным потенциалом: самоуплотняющийся, высокопрочный, высокопластичный с добавлением синтетических фибриллярных материалов и т. д.; с другой стороны, применение добавок и дополнительных средств позволяет осуществить целенаправленную, эффективную и экономичную корректировку нужных сочетаний соответствующих свойств свежеприготовленного и затвердевшего бетона в «традиционных» составах в широком диапазоне различных вариаций.

Добавки вводятся с целью воздействия на технологические, физико-химические и физико-механические свойства бетонной смеси, свежесформованного и затвердевшего бетона. К подобным свойствам относятся, например, удобоукладываемость смеси, прочность, проницаемость, долговечность, декоративные свойства бетона. Как правило, для применения добавок в бетоны требуется получение от органов строительного надзора разрешения, если добавки еще не стандартизированы. Особенно высокие требования при получении допуска к применению предъявляются к таким добавкам, которые должны использоваться в бетоне при изготовлении несущих конструктивных элементов.

Добавки часто классифицируют по основному эффекту действия. При этом их можно разделить на два класса. Класс I составляют дисперсные активные и инертные минеральные добавки – наполнители и микронаполнители, вводимые в достаточно большом количестве и улучшающие структуру бетона на микроуровне, т. е. структуру связующего вещества, а также дисперсные волокнистые (фибриллярные) и некоторые другие компоненты.

Класс II представлен химическими добавками, к которым можно отнести: 1) регуляторы свойств бетонной смеси – пластификаторы и суперпластификаторы, водоудерживающие добавки; 2) регуляторы сроков схватывания и твердения бетона – ускорители, замедлители, противоморозные добавки; 3) регуляторы пористости – газообразователи, пенообразователи, уплотняющие добавки; 4) ингибиторы коррозии стальной арматуры; 5) расширяющиеся, гидрофобизирующие, антикоррозионные, электро-проводные добавки, пигменты и др. придающие бетону специальные свойства. Дисперсные порошкообразные наполнители различной минеральной природы получают из природного или техногенного сырья (золы, молотые шлаки и горные породы, микрокремнезем и др.). В зависимости от дисперсности минеральные добавки можно подразделить на добавки-разбавители цемента, близкие по своему гранулометрическому составу к цементу, и на добавки-уплотнители, на- пример, микрокремнезем, которые имеют размер частиц примерно в 100 раз меньше зерен цемента (удельная поверхность 20. 30 м 2 /г.

Дисперсные минеральные добавки делятся на инертные (собственно наполнители) и химически активные. Не растворяясь в воде, неактивные (инертные) мелкодисперсные добавки, такие как кварцевая и известняковая мука, пигменты, не вступают в реакции с цементом и водой, т. е. не участвуют в гидратации, таким образом, инертные добавки по существу являются тонкодисперсной составляющей твердой фазы бетона. В соответствии с размером и формой частиц они предназначены для улучшения грансостава минеральной части бетона в соответствующем диапазоне размеров. Это приводит к повышенной степени уплотнения бетонной смеси с положительным влиянием на свойства затвердевшего бетона.

Тонкие порошки наполнителей требуют для смачивания большого количества воды, т. е. обладают высокой водопотребностью, что требует значительного увеличения расхода воды в бетонной смеси. Поэтому тонкодисперсные наполнители применяют, как правило, совместно с супер-пластификаторами, позволяющими значительно уменьшить расход воды. Одновременно тонкодисперсные минеральные добавки интенсифицируют действие суперпластификаторов, оказывая своеобразный «шарикоподшипниковый» эффект.

Пуццолановые тонкодисперсные компоненты можно подразделить на природные пуццоланы, например, трассы или диатомиты, а также искусственные пуццоланы, например, зола уноса, метакаолин или динасовая пыль. Они вступают в реакцию с гидроксидом кальция, образующимся при гидратации цемента, составляя соединения, обладающие вяжущими свойствами. Некоторые из них, например, молотые доменные шлаки и другие гидравлические компоненты латентного действия, способны к самостоятельному твердению, которое активизируется в присутствии гидроксида кальция. Кроме того, пуццолановые тонкодисперсные компоненты улучшают первоначальную структуру смеси в диапазоне малых частиц.

Одной из наиболее эффективных активных минеральных добавок-уплотнителей является микрокремнезем – отход производства кремнийсодержащих сплавов: ферросилиция, кристаллического кремния и др. В последнее время предлагаются более дешевые, хотя и несколько менее эффективные, чем микрокремнезем тонкодисперсные добавки: специально переработанные отходы газобетона и производства силикатного кирпича, метакаолин и др.

К фибриллярным дисперсным компонентам относится, в частности, стальная фибра, но могут применяться также стекловолокно и синтетические волокна. Они улучшают вязкость разрушения или сопротивление распространению трещин, прочность на разрыв при изгибе.

Тонкодисперсные компоненты не должны ухудшать твердение бетона, а также его конечную прочность и долговечность и защиту арматуры от коррозии. Эффективность добавок, а также их безопасность с точки зрения коррозии бетона и/или арматуры должны быть подтверждены в ходе первичных испытаний, которые учитывают условия работы на стройплощадке. Например, содержание добавки микрокремнезема, как правило, не должно превышать 10 % (а иногда и меньше) от массы цемента, во избежание снижения щелочности жидкой фазы в бетоне ниже предельного уровня, необходимого для предотвращения коррозии стальной арматуры в железобетоне.

Химические добавки для бетонов представляют собой жидкие, порошкообразные и гранулированные продукты, которые вводят в бетонную смесь, чтобы изменить в нужную сторону свойства бетонной смеси или бетона. Добавки добавляются в малых количествах, которые представляют собой очень малую объемную долю бетона. Если количество водного раствора добавки больше, чем 3 л/м 3 бетона, как это, например, бывает в высокопрочных или самоуплотняющихся бетонах, то при расчете водоцементного отношения бетонной смеси следует учитывать содержащееся в растворе добавки количество воды.

Классификация важнейших химических добавок для бетона по их основному эффекту действия в бетонной смеси в соответствии с международной классификацией, обозначение этих добавок, их активные составляющие и принцип действия приведены в табл. 5.

otvali.ru

Свойства современных видов легких бетонов — КиберПедия

(пенобетоны, газобетоны и др.)

Цель работы: рассмотреть современные виды легких бетонов и технологию их производства, способы подбора состава ячеистых бетонов по исходным данным.

В современном строительстве наибольшее значение приобрело комплексное решение двух взаимосвязанных проблем: повышение теплозащитных свойств ограждающих конструкций и уменьшение материалоемкости строительства. Одним из путей решения этих проблем может быть применение легких и особо легких бетонов, для которых наряду с прочностью очень важна плотность, которая характеризуется соответствующими марками. К легким конструкционно-теплоизоляционным бетонам с плотностью 500... 1800 кг/м3 и особо легким теплоизоляционным бетонам с плотностью менее 500 кг/м3 относятся бетоны на пористых заполнителях, бетоны на легких органических заполнителях и ячеистые бетоны.

Идея получения ячеистых (поризованных) бетонов принадлежит пражскому инженеру Гофману, получившему в 1889 г. патент на изготовление бетонов, пористая структура которых образовывалась за счет выделения углекислого газа при реакции соляной кислоты и гидрокарбоната натрия (NaHCO3). В общем случае пористая структура ячеистым бетонам может придаваться двумя основными путями:

а) воздухововлечением, когда сырьевую смесь вяжущего, мелкого заполнителя и воды смешивают с отдельно приготовленной пеной или вводят добавку-пенообразователь непосредственно в специальный смеситель; после отвердевания получают такназываемый пенобетон;

б) газообразованием, когда в сырьевую смесь вводят добавку-газообразователь; в результате газовыделения смесь вспучивается, и после ее отвердевания получают так называемый газобетон.

Ячеистые бетоны – это особо легкие бетоны с большим количеством (до 85 % и более от общего объема бетона) мелких и средних пор (ячеек) размером до 1–1,5 мм. По условиям твердения ячеистые бетоны могут быть автоклавные (твердеющие в автоклавах в среде насыщенного водяного пара под давлением 0,8–1 МПа и температуре 170–190 °С) и неавтоклавные (твердеющие в результате тепло- влажностной обработки или в естественных условиях). Автоклавные ячеистые бетоны обычно изготовляют на известково-песчаном или другом смешанном известковом вяжущем (газосиликат и пеносиликат). Для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения применяют цементное вяжущее (портландцемент марки не ниже М400).

Кремнеземистый компонент ячеистых бетонов, в качестве которого могут выступать песок, зола и др., с целью повышения однородности структуры межпоровых перегородок, как правило, дополнительно измельчают. В качестве добавки-газообразователя при получении газобетонов обычно используют алюминиевую пудру, при взаимодействии которой со щелочью (известью) выделяется водород. В качестве добавок-пенообразователей используют синтетические или белковые ПАВ, способствующие получению устойчивых пен. В последние годы в связи с созданием эффективных пенообразователей все большее распространение получают неавтоклавные пенобетоны, что обусловлено стремлением упростить изготовление этого материала, сократить энергозатраты на производство и иметь возможность применять его в условиях строительной площадки. При этом пенобетоны отличаются от газобетонов характером своей структуры – замкнутой пористостью с мелкими сферическими порами. Газобетон имеет крупные поры, поэтому он в большей степени, чем пенобетон, нуждается в защите от воздействий окружающей среды.

Ячеистые бетоны автоклавного твердения по сравнению с другими видами ячеистых бетонов отличаются более высокими строительно-техническими свойствами. По плотности и прочности их делят на теплоизоляционные с плотностью не выше 400 кг/м3 и прочностью не менее 0,35 МПа (иногда называемые поробетонами), конструкционно-теплоизоляционные с плотностью не выше 700 кг/м3 и прочностью не менее 1,5 МПа и конструкционные с плотностью выше 700 кг/м3 и прочностью не менее 3,5 МПа.

Разработаны новые технологические приемы изготовления ячеистого бетона из холодных смесей (с температурой около 20°С) с добавками поверхностно-активных веществ и малым количеством воды. Такой газобетон на цементе после обычного пропаривания при атмосферном давлении достигает прочности автоклавного бетона, изготовленного по литьевой технологии, что дает большой экономический эффект.

Плотность неавтоклавного газобетона обычно находится в пределах 400–900 кг/м3 , а прочность на сжатие – 0,35–3,5 МПа. Плотность пенобетона (с использованием в качестве заполнителя мелкого песка естественной дисперсности) обычно находится в пределах 600–1000 кг/м3 , а прочность на сжатие 0,5–3,5 МПа. Для получения пенобетонов с меньшей средней плотностью используют молотые пески. Иногда с целью снижения плотности и исключения операции помола пенобетон получают на цементном вяжущем без песка. Такой материал называют пеноцементом. Однако этот бетон обладает большой усадкой при высыхании, что снижает его качественные показатели. Получение ячеистых бетонов с пониженной средней плотностью и ультралегковесных поробетонов плотностью 150–300 кг/м3 возможно за счет использования пеногазовой технологии, при которой используется комбинированный порообразователь (газообразователь совместно с пенообразователем), а также ускорители твердения, редуцирующие, водопонижающие и другие добавки.

Пористая структура ячеистых бетонов позволяет легко пилить, сверлить, обрабатывать строительные изделия, появляется возможность модифицировать элементы на строительной площадке. Ячеистый бетон отличается хорошей гвоздимостью. За счет малой массы ячеистобетонных изделий исчезает потребность в автомобильном транспорте и кранах с большой грузоподъемностью.

Поризованные бетоны отличаются высокой универсальностью, относительной простотой технологии, невысоким уровнем производственных затрат при изготовлении изделий. Это предопределено тем, что получение бетонов в широком диапазоне значений плотности возможно на одном и том же оборудовании с использованием в качестве заполнителя песка естественной дисперсности. Возможность исключения из технологии поризованных бетонов тепловой обработки обеспечивает реальность их эффективного применения в монолитном строительстве.

Наиболее распространенная продукция из ячеистого бетона – это стеновые блоки и камни различных размеров. Как минимум та кое изделие по объему заменяет двенадцать штук силикатного кирпича (при весе в три-четыре раза меньшем), а по теплозащитным свойствам для получения одинакового эффекта толщину стены можно уменьшить в пять-шесть раз. Ячеистобетонные блоки можно применять в несущих наружных стенах домов малой и средней (до 4-5) этажности, а также в ненесущих наружных стенах многоэтажных зданий при соблюдении приемлемой по конструктивным и экономическим соображениям толщины стен. Ячеистый бетон в конструкции наружных стен может удачно сочетаться с кирпичной облицовкой. Сочетание поризованного бетона прочностью 5–15 МПа как материала для несущих облегченных элементов малоэтажных зданий, ячеистых бетонов пониженной средней плотности и ультралегковесных поробетонов как материала для ограждающих конструкций позволяет обеспечивать современные требования к тепло- эффективности жилых домов.

cyberpedia.su


Смотрите также