Материалы для изготовления бетона
Вяжущие вещества
Для изготовления бетона применяются гидравлические вяжущие вещества (виды цемента), которые способны в тестообразном состоянии твердеть и длительное время сохранять прочность на воздухе и в воде, увеличивая с течением времени прочность отвердевшего теста (камня).
В основном для изготовления бетонной смеси применяется портландцемент и его разновидности, а так же шлакопортландцемент.
Портландцемент – продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого в результате равномерного обжига до спекания природного сырья (мергеля – осадочная горная порода, переходная от известняков и доломитов к глинистым породам), гипса и активных добавок. Разновидности портландцемента: быстротвердеющий, пластифицирующий, гидрофобный, сульфатостойкий, белый и цветные, для бетонных покрытий автомобильных дорог и др. Важнейшие свойства портландцемента – нарастание прочности при твердении, водостойкость в неагрессивной среде, морозостойкость.
Шлакопортландцемент – цемент, получаемый совместным помолом портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и небольшой добавки гипса. От портландцемента отличается замедленным нарастанием прочности в начальный период твердения и несколько большей водостойкостью. Ускорение твердения шлакопортландцемента достигается тепловлажной обработкой (пропариванием).
Портландцемент применяют главным образом для бетонных и железобетонных конструкций в наземных, подземных и подводных сооружениях, в том числе и таких, которые подвержены попеременному замораживанию и оттаиванию.
Шлакопортландцемент применяют для изготовления железобетонных изделий и конструкций, твердеющих в пропарочных камерах, в конструкциях горячих цехов, гидротехнических сооружениях, подвергающихся сульфатной агрессии.
Мелкий заполнитель
В качестве мелкого заполнителя применяют песок, состоящий из зерен размером 0,16–5 мм и имеющий плотность более 1,8 г/см3.
Качество песка, применяемого для изготовления бетона, определяется минеральным составом (кварц, полевой шпат, кальцит, слюда и др.), зерновым составом (крупный, средний и мелкий песок) и содержанием вредных примесей.
Заполнитель должен состоять из зерен разного размера (разных фракций). Зерна меньшего размера должны располагаться в пустотах между крупными зернами заполнителя, тем самым, уменьшая объем пустот и повышая прочность бетона.
Мелкие частицы (пыль, ил, глина) увеличивают водопотребность бетонных смесей и расход цемента в бетоне. Поэтому содержание в песке зерен размером меньше 0,16 мм, должно быть не более 10% по массе, при этом количество пылевидных, илистых и глинистых частиц не должно превышать 3%. Глина набухает при увлажнении и увеличивается в объеме при замерзании, снижая морозостойкость.
Прочность бетона зависит от содержания в природном песке органических примесей (например, продуктов разложения остатков растений), в частности, органических гумусовых кислот. Большое количество органических примесей может привести к разрушению цемента, основного компонента бетона.
Крупный заполнитель
В качестве крупного заполнителя для бетона применяют гравий, щебень с размером зерен 5–70 мм. При бетонировании массивных конструкций применятся щебень крупностью до 150 мм.
Гравий представляет собой зерна окатанной формы с гладкой поверхностью, содержащий песок, вредные примеси – глину, пыль, слюду, органические вещества.
Зерна щебня, полученные дроблением плотных и водостойких осадочных горных пород (плотных известняков, песчаников и др.), имеют угловатую форму, приближенную к кубу. Более шероховатая, чем у гравия, поверхность зерен способствует лучшему их сцеплению с цементным камнем, поэтому для бетона высокой прочности (М500 и выше) обычно применяют щебень, а не гравий.
Морозостойкость щебня и гравия позволяет получить качественный бетон по этому свойству.
Заполнитель – важный компонент, от которого зависят прочностные свойства бетона. Это подтверждается эмпирически полученными кривыми прочности (рис. 11). На рисунке по горизонтальной оси – содержание воды в цементном растворе, по вертикальной – прочность бетона на сжатие.
Вода
Вода, применяемая для затворения бетонной смеси и поливки бетона, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схватыванию и твердению вяжущего вещества. Для затворения бетонной смеси применяют водопроводную питьевую воду, а также природную воду (рек, естественных водоемов). Вода должна иметь водородный показатель рН не менее 4, содержать не более 5600 мг/л минеральных солей, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л. Не допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.
Добавки для бетонов