Бетон на пористих заповнювачах

 

Для нижнього шару покриттів застосовують бетон класів В15 і В20, а Для  верхнього — класів В22,5; В25; ВЗО.

Методи підвищення морозостійкості  розглядалися  раніше.

5.2.  Гідротехнічний  бетон

Застосовують його для виготовлення виробів і бетонування споруд, які періодично чи постійно обмиваються водою.

Гідротехнічний бетон повинен  мати комплекс таких властивостей:: міцність при стиску та розтягу, водостійкість  і водонепроникність, морозостійкість, низьке тепловиділення при твердінні.

За міцністю на стиск у загальному випадку призначають класи від  В7,5 до В40, за морозостійкістю — від  Р50 до Р500. Проте залежно від розподілу бетону в частинах споруд вимоги диференціюють. Найнижчі показники потрібні для бетону в зонах змінного рівня води. Відповідно змінюються й вимоги до компонентів. Для підводних зон раціонально використовувати шлакопортландцемент і пуцолановий портландцемент, які мають достатню водостійкість і низьке тепловиділення. Для надводних зон у бетоні доцільно застосовувати гідрофобний та пластифікований портландцементи. У зовнішніх частинах гідротехнічних споруд міцність бетону має бути не нижчою за В20, морозостійкість — не нижчою за Р300, водонепроникність — не менш як     6, а цемент має бути сульфатостійким. Бетон для гідро- технічних споруд і виробів, які працюють під впливом морських вод, також готують на сульфатостійкому цементі. Для унікальних, особливо відповідальних гідротехнічних споруд з великим обсягом бетонних робіт використовують цементи за окремими технічними умовами.

Заповнювачі мають задовольняти вимоги спеціальних стандартів. До бетонної суміші можна вводити спеціальні ущільнювальні добавки, наприклад  бентонітову глину (1...3 % до маси цементу), хлорид заліза (III) (0,1.-1,0 %), ГКЖ-94(0,1...0,2 %).

5.3. Хімічно стійкий  бетон

Стійкість бетону до впливу агресивного  середовища оцінюють коефіцієнтом хімічної стійкості Кк.с, що дорівнює відношенню границі міцності при стиску зразків, які було піддано протягом 360 діб І впливу такого середовища, до границі міцності при стиску контрольних зразків. За значенням /С_х.₀ розрізняють: бетони високої стійкості (К_х.с >0,8), стійкі (0,5...0,8), відносно стійкі (0,3...0,5) і нестійкі  (АГ™ < 0,3).

Хімічна стійкість бетону досягається  використанням відповідних до завдання в'яжучих речовин і заповнювачів. Як в'яжучі застосовують: фурфуролацетонову смолу, поліефірну смолу, фурано-епоксидну смолу,

 

рідке скло. Заповнювачами є кварцовий  пісок та щебінь з кварциту, андезиту, діабазу, базальту. Підвищити щільність бетону, знизити його усадку й скоротити витрату дорогих полімерів можна введенням у бетонну суміш кислотостійких тонкомелених наповнювачів (кварцове чи андезитове борошно).

Міцність при стиску таких бетонів  у межах ЗО...ПО МПа, морозостійкість — до 1000 циклів.

5.4. Жаростійкий бетон

Жаростійкі бетони застосовують в  умовах тривалої дії високої температури  в теплових агрегатах: для футерування  печей, вагонеток; фундаменти для промислових  печей і труб. Звичайний важкий бетон стабільно зберігає міцність при тривалому нагріванні до 100 °С. Але вже при температурі, вищій ніж 140... 150 °С, спостерігається зниження міцності через часткове руйнування кристалічних гідратних новоутворень. У всякому разі, якщо діє Температура понад 200 °С, то потрібно застосовувати жаростійкі (до 1580 °С) чи вогнетривкі (при 1580... 1770 °С) бетони.

 Жаростійкі та вогнетривкі басони виготовляють різної середньої густини.   Як в'яжучі   використовують портландцемент, глиноземистий та високоглиноземистий цементи, алюмофосфатне в'яжуче, рідке скло з отверджувачами (кремнефторид натрію          ). Деякі склади жаростійких бетонів подано в табл. 6.9.

5.5. Декоративні бетони

Ці бетони застосовують для надання  більшої художньої виразності в основному Інтер'єрам будівель, облицьовуючи стіни та підлоги. Його готують з використанням білого та кольорових цементів і спеціально дібраних заповнювачів. Крім кольорових цементів застосовують також різні пігменти за умови, що вони мають високі показники луго- та світлостійкості, а для зовнішніх частин будівель — і високої атмосферостійкості поряд з нормованою морозостійкістю бетону в цілому. Ці пігменти у вигляді оксидів чи солей різних металів уводять в бетонну суміш у кількості 1...5 % до маси цементу. Якщо Використовують декоративний бетон для покриття підлог, то передбачають підвищену зносостійкість за рахунок застосування відповідних   заповнювачів.

^Залежно від складу й призначення  декоративні бетони поділяють  на кольорові й такі, що імітують  природне каміння. Для кольорових бетонів застосовують чисті кварцові піски переважно світлих тонів. Як крупні заповнювачі використовують світлі вапняки й доломіти. Імітуючи гірські породи, раціонально використовувати відходи дроб-. лення та пиляння каменю, щебінь і піски з мармуру, висівки граніту, базальту та інших придатних гірських порід.

 

 

 

Щоб знизити розшаровуваність бетонної суміші й забезпечити рівномірність забарвлення, можна використовувати повітровтягувальнї   . добавки.

Особливість добору складу декоративного  бетону полягає ось, у чому: за умови додержання всіх заданих фізико-технічних властивостей якомога більше наситити об'єм бетону заповнювачами з тим, щоб лицьова поверхня його не менш як на 2/3 була представлена фактурою цих заповнювачів. Щоб виявити текстуру бетону, поверхню його після затвердіння шліфують і полірують.

 

Виготовляти декоративні облицювальні поверхні можна монолітним способом безпосередньо на об'єкті або, якщо є відповідні вихідні компоненти, у заводських умовах бетонують певні масиви, які після затвердіння й розпилювання на плити обробляють і доставляють на об'єкти.                                                                               

5.6. Радіаційно-захисні бетони

До цього різновиду належать особливо важкі та гідратні бетони із середньою густиною 2500...6000 кг/м³. їх застосовують у спеціальних спорудах: ядерних реакторах, атомних електростанціях, рентге-нокабінетах для захисту від радіоактивних впливів.

Гідратні бетони містять підвищену  кількість хімічно зв'язаної води (понад 3 % за масою), а отже, й атомів водню. Низька молекулярна маса водню сприяє захопленню потоку у-випромінювання, нейтронів та інших видів випромінювання.

В'яжучими в особливо важких бетонах  є портландцемент, пуцолановий портландцемент, шлакопортладцемент, глиноземистий цемент, гіпсоглиноземистий (розширний) цемент, а в гідратних — глиноземистий, розширний швидкотверднучий, напружувальний цемент. Більшість цих цементів забезпечує підвищене хімічне та адсорбційне утримання води в цементному камені та бетоні. Наприклад, напружувальний цемент, ущільнюючи структуру бетону, майже повністю запобігає його усадці.

Як заповнювачі для особливо важких бетонів використовують матеріали  високої щільності: магнезит, лимоніт (руди, що містять залізо), барит, металевий  скрап, обрізки заліза. Як дрібний заповнювач "використовують дрібнений бурий залізняк, кварцитові «хвости», чавунний скрап тощо. Для гідратних бетонів застосовують лимоніт з магнетитом, серпентиніт та інші гірські породи, до складу яких входить зв'язана вода. Якості заповнювачів оцінюють за середньою густиною,   міцністю при  стиску,   водопоглинанням.

Щоб підвищити захисні властивості  радіаційно-захисних бетонів, до складу бетонних сумішей корисно вводити  добавки, які містять легкі елементи (бор, літій, кадмій): це карбід бору, хлорид літію, сірчанокислий кадмій.

Склад раціаційно-захисного бетону проектують звичайним методом. При  цьому важливо додержати вимог  до компонентів бетону, головним з  яких є захисна здатність. Вона оцінюється товщиною шару бетону, яри якій потік радіоактивного випромінювання послаблюється вдвічі Порівняно з початковим. Контролюють також міцність бетону на стиск, яка становить за марками М100...М300.

Радіаційно-захисні бетони виготовляють за звичайною технологією.

6. КОРОЗІЯ БЕТОНІВ

Бетони можуть руйнуватися внаслідок впливу на них певних фі-зико-хімічних факторів експлуатаційного середовища. При цьому найвиразнішим об'єктом для корозії є

 

цементний камінь. Докладні відомості  про корозію цементного каменю подано в гл. 12.

Заповнювачі для важкого бетону, зокрема пісок, можуть містити реакційноздатні модифікації кремнезему: опал, халцедон, вулканічне скло. Реагуючи з лугами цементу, вони утворюють набухлі відклади на поверхні заповнювача, що призводить до тріщиноутворення й руйнування бетону. Руйнування може статися через 10...15 років після закінчення бетонування.

Заходом попередження корозії в  таких випадках є використання портландцементу  із сумарним вмістом лугів Ма₂0 + К₂0 не більш як 0,6 % і введення в цемент мелених активних мінеральних добавок, які на ранній стадії твердіння зв'язують луги.

Інші заходи захисту бетону від  корозії: надання бетону підвищеної щільності; утворення водонепроникної оболонки (гідроізоляція); використання цементу із зниженим виділенням Са (ОН)₂ і низьким вмістом ЗСаО • А1₂0₃ (сульфатостійкий портландцемент, шлакопортландцемент, пуцолановий   портландцемент,   глиноземистий цемент).

7. ЛЕГКІ БЕТОНИ

До легких належать бетони з середньою  густиною в сухому стані не вище   2000 кг/м⁸.

Менша порівняно з важким бетоном  середня густина позначається на-властивостях легкого бетону: міцності, теплопровідності, деформа-тивності тощо. На відміну від важкого бетону на щільних заповнювачах структура легких бетонів насичена повітряними порами та пустотами. Досягається це такими технологічними прийомами: виключенням із складу бетонної суміші дрібного заповнювача (піску), а це збільшує об'єм міжзернових пустот; використанням легких пористих заповнювачів (природних чи штучних); поризацією сировинної суміші введенням піно- та газоутворювальних добавок. Можна також одержати легкий бетон на пористих заповнювачах з додатковою поризацією розчинової частини чи цементного каменю. Відповідно до цього розріз-няють такі види легких бетонів: на пористих заповнювачах, крупнопористий, ніздрюватий та поризований.

7.1. Бетон на пористих  заповнювачах

Види пористих заповнювачів

З усіх видів легких бетонів найбільш поширені в сучасному будівництві  бетони на пористих заповнювачах.

Природні пористі заповнювачі одержують у вигляді щебеню та піску дрібненням пористих магматичних чи осадових гірських порід (вулканічного туфу, пемзи, вапнякового туфу, вапняка-черепашника, опоки тощо) з наступним розділенням на фракції. Як місцеві матеріали їх застосовують здебільшого поблизу родовищ цих гірських порід.

Найчастіше застосовують штучні пористі заповнювачі, одержувані поризацією природної сировини чи промислових відходів.

 

З них найпоширеніші:   керамзит,   зольний   гравій,  шунгізит,  аглопорит, шлакова пемза, спучені перліт та вермикуліт тощо. Використовують також гранульовані доменні й електротермофосфорні шлаки, паливні золи й шлаки.

 Ке р^-а м з и т  здобувають   випалюванням попередньо сформованих гранул із спучуваних глин з добавками чи без них. Керамзитовий гравій одержують у вигляді пористих гранул округлої форми діаметром 5...40 мм з оплавленою поверхнею. Насипна густина гравію 250...600 кг/м³.   Це  найпоширеніший   штучний пористий заповнювач.

Керамзитовий пісок з розмірами  зерен 0,16...5,00 мм одержують дрібненням некондиційного керамзитового гравію чи випалюванням спеціально спученої глинястої сировини в печах киплячого шару. Насипна густина керамзитового піску 600...800 кг/м³.

Глинозольний керамзит — аналог керамзиту — здобувають з двокомпонентної шихти, яка містить глину й золу від 10 до 80 %  за масою. Для виробництва глинозольного керамзиту застосовують  легкоплавкі глинясті породи та золу від спалювання торфу, бурого й, кам'яного вугілля. Випускають його у вигляді гравію та піску; Властивості такі самі, як і керамзит.                   

 Зольний гравій одержують  з попередньо сформованих гранул  із суміші пилуватої золи ТЕС  та невеликої кількості палива. За своїми властивостями він  близький до керамзиту. Виробляють  також безвипалювальний зольний гравій, для чого зволожену суміш паливної золи та в'яжучого гранулюють і піддають термообробці. Як в'яжуче можна використовувати портландцемент, гіпсоиемент-нопуцоланове в'яжуче чи будівельне гашене вапно. Залежно від ваду застосовуваного в'яжучого твердіння сирцевих зольних гранул здійснюється в пропарювальних камерах чи автоклавах. Насипна густина безвипалювального зольного гравію 700... 1000 кг/м³. Застосовують його для бетонів класів В15...В30 з середньою густиною 1700...2000 кг/м³.

Ш у н г і з и т здобувають випалюванням після подрібнення й поділу за фракціями гірських порід, які містять шунгіт. За хімічним складом ці породи наближаються до спучуваної глинястої сировини, відрізняючись від неї підвищеним вмістом закисного заліза та наявністю шунгітової речовини (1,2...5,0 %)—особливої форми вуглецю. Шунгізит випускають у вигляді гравію та піску, його властивості аналогічні керамзиту.

Аглопорит одержують випалюванням на агломераційних установках глинястої  сировини, відходів вуглезбагачення, паливних зол чи шлаків з добавкою кам'яного вугілля (8...10 %). Випалювання проводять до спікання шихти, при цьому пориста структура матеріалу утворюється за рахунок вигоряння палива й часткового спучування маси утворюваними газами. Випускають у вигляді Щебеню, гравію з насипною густиною 400.. .900 кг/м³ чи піску з насипною густиною 600... 1100 кг/м³.