29 Твердение, прочность и морозостойкость тяжелого цементного бетона
Твердение бетона обусловлено взаимодействием цемента с водой. Поэтому для твердения бетона необходимы высокая влажность и положительная температура. Преждевременное испарение воды приводит к прекращению гидратации цемента, а, значит, к прекращению роста прочности бетона. Для предотвращения высыхания бетон после схватывания поливают водой, покрывают полиэтиленовой плёнкой или опилками, песком, которые периодически увлажняют. Твердение бетона при отрицательных температурах прекращается из-за замерзания воды и прекращения реакций гидратации. Повышение температуры наоборот ускоряет гидратацию цемента и твердение бетона, поэтому при производстве ЖБИ в заводских условиях их подвергают обработке паром при температуре 80–90 °С. На строительных площадках бетон в зимнее время подвергают электропрогреву.
Прочность тяжёлого бетона. Бетон лучше всего сопротивляется сжатию. В связи с этим бетонные и железобетонные конструкции проектируют из условия передачи на бетон только сжимающих нагрузок, а растягивающие напряжения должна воспринимать арматура. По пределу прочности при сжатии в 28-суточном возрасте тяжелый бетон делят на классы от В3,5 до В80 (3,5–80 МПа), или иногда по-старому на марки от М50 до М1000 (50–1000 кгс/см2 или »50–100 МПа).
Основной закон прочности бетона. Прочность бетона прямо пропорциональна качеству материалов, активности цемента, расходу цемента и обратно пропорциональна расходу воды:
Rб = АRц ( 
± 0,5),
где Rб – прочность бетона при сжатии в 28-суточном возрасте, МПа;
А – коэффициент, учитывающий качество заполнителей (определяется по таблице);
Rц – активность цемента, МПа;
Ц и В – соответственно, расходы цемента и воды, кг;
Знак «–» в формуле применяется для обычных бетонов из пластичных смесей, знак «+» – для высокопрочных бетонов из жестких смесей.
По морозостойкости обычный тяжёлый цементный бетон делят на марки от F 50 до F 1000 (50–1000 циклов). Чем больше в процессе эксплуатации бетон подвергается увлажнению и чем холоднее регион, тем выше требования к морозостойкости. Так для дорожных и гидротехнических бетонов морозостойкость может достигать F 1000.
30 Железобетон - Железобетон, как понятно по названию, это строительный материал, который создается путем соединения бетонного раствора и стального арматурного каркаса, что придает конструкциям просто непревзойденную прочность и иные положительные характеристики. Сталь и бетон прекрасно компенсируют недостатки и полностью дополняют друг друга.
Сам же по себе монолит из бетона — это конструкция, прекрасно реагирующая на силы сжатия, но при этом неспособная противостоять силам растяжения. Именно такие параметры служат причиной того, что простые бетонные конструкции практически не применяются в строительстве.
Арматура, используемая совместно с раствором, позволяет улучшить качества конструкции, т. к. стальные стержни обладают высокой сопротивляемостью к силам растяжения. Прочное соединение бетона и металлического каркаса позволяет создавать крепкие, качественные и максимально надежные конструкции.
СНиП на конструкции из армированного бетона различает несколько типов, в зависимости от метода, согласно которому ведется их создание:
· Монолитные.
· Сборные.
· Сборно-монолитные.
Маркировка железобетонных изделий может содержать следующие знаки:
· «В» — класс прочности на сжатие.
· «Р» — определяет такой параметр, как морозостойкость.
· «W» — водонепроницаемость раствора.
Так как железобетон — это соединение раствора и арматуры, его качество напрямую зависит не только от характеристик бетона, но и от физических параметров арматуры.
По методу изготовления арматуру делят на:
· Горячекатанная;
· Стержневая;
· Холоднокатанная.
По внешнему виду и типу прочности можно разделить стержни на:
· Гладкие;
· С надсечками, которые улучшают сцепление раствором.
В современном строительстве зачастую применяют горячекатаную арматуру с надсечками. Такая форма стержней позволяет добиться максимального уровня сцепления с бетоном, что позволяет снизить вероятность возникновения трещин на поверхности.
Для арматуры существует следующая маркировка:
1. Класс А – горячекатаная;
2. Класс Ат – термомеханически или термически упрощенная;
3. Класс А-Шв –вытяжная упрочненная.
32 Легкими бетонами называют все виды бетонов, имеющие среднюю плотность в воздушно-сухом состоянии от 200 до 2000 кг/м3. Главные требования, предъявляемые к легкому бетону, — заданная средняя плотность, необходимая прочность к определенному сроку твердения и долговечность (стойкость). Характерными особенностями легкого бетона являются его пониженные средняя плотность и теплопроводность.
По назначению легкие бетоны подразделяют на два вида: конструкционные, включая конструкционно-теплоизоляционные, и теплоизоляционные и др.
По виду вяжущего легкие бетоны могут быть на основе цементных, известковых, шлаковых, гипсовых, полимерных, обжиговых и других вяжущих, обладающих специальными свойствами.
По виду крупного пористого заполнителя установлены следующие виды легких бетонов: керамзитобетон, шунгизитобетон, аглопоритобетон, шлакопемзобетон, перлитобетон, бетон на Щебне из пористых горных пород, вермикулитобетон, шлакобетон (бетон на топливном или пористом отвальном металлургическом Шлаке), бетоны на аглопоритовом или зольном гравии.
По структуре легкие бетоны подразделяют на плотные, пори. зованные и крупнопористые.
Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют принципиальные отличия от обычных тяжелых бетонов, обусловленные особенностями пористых заполнителей. Последние имеют меньшую плотность, чем плотные, небольшую прочность, зачастую ниже заданного класса бетона, обладают сильно развитой и шероховатой поверхностью. Эти качества легкого заполнителя влияют как на свойства легкобетонных смесей, так и на свойства бетона.
В зависимости от заполнителя, плотного или пористого, резко меняются водопотребность и водосодержание бетонной смеси, меняются и основные свойства легкого бетона. Одним из решающих факторов, от которых зависит прочность легкого бетона, является расход воды. При увеличении количества воды до оптимального прочность бетона растет Следует также иметь в виду, что в легких бетонах некоторый избыток воды менее вреден, чем ее недостаток. Оптимальному расходу воды для бетона данного состава соответствует наилучшая удобоукладываемость, при которой наиболее компактно располагаются составляющие бетона.
Хорошее уплотнение смеси достигается вибрацией с применением равномерно распределенного пригруза на поверхности формуемой массы (вибропрессованием, вибро штампованием).
Оптимальное количество воды для приготовления легких бетонов зависит главным образом от водопотребности заполнителя и вяжущего, интенсивности уплотнения смеси и состава бетона.
В строительной практике ограждающие и несущие конструкции получают из относительно плотных легких бетонов значительной прочности (2,5... 10 МПа). Снижение плотности достигается тщательным подбором зернового состава пористого заполнителя, а также наименьшим расходом вяжущего для бетона заданной прочности, т. е. максимальным заполнением объема бетона пористым заполнителем, так как заполнитель легче цементного камня. Для снижения плотности бетона без уменьшения его прочности целесообразно применять высокоактивные вяжущие вещества.
Особенностью легких бетонов является то, что их прочность зависит не только от качества цемента, но и его количества.
Теплоизоляционные свойства легких бетонов зависят от степени их пористости и характера пор. Поэтому чем меньше объем пор, тем меньше подвижность воздуха в бетоне и лучшими теплоизолирующими свойствами обладает бетон.
Легкие бетоны в силу своей высокой пористости менее морозостойки, чем тяжелые, но достаточно морозостойки для применения в стеновых и других конструкциях зданий и сооружений.
Легкие бетоны ввиду универсальности свойств применимы в различных строительных элементах зданий и сооружений Так, из легких бетонов на пористых заполнителях, обладающие низкой теплопроводностью, изготовляют панели для стен и перекрытий отапливаемых зданий; из напряженного армированного бетона выполняют пролетные строения мостов, фермы, плиты для проезжей части мостов, из легкого бетона строят плавучие средства.
33 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРАХ
Строительным раствором называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердения рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя — песка. Таким образом, раствор отличается от бетона тем, что в нем отсутствует крупный заполнитель (щебень или гравий).
По объемному весу в сухом состоянии растворы подразделяются на:
тяжелые объемным весом 1500 кг\мг и более; для их изготовления применяют тяжелые кварцевые или другие пески;
легкие, имеющие объемный вес менее 1500 кг/ж3; заполнителями в них являются легкие пористые пески из пемзы, туфов, шлаков, керамзита и других легких мелких заполнителей.
По виду вяжущего вещества различают строительные растворы:
цементные, приготовленные на портландцементе или его разновидностях;
известковые, вяжущим в которых является воздушная или гидравлическая известь;
гипсовые, получаемые на основе гипсовых вяжущих веществ-— строительного гипса, ангидритовых вяжущих.
По техническим или экономическим соображениям в цементных растворах часть цемента заменяют известью или глиной. Такие растворы получили название смешанных — цементно-известковые, цементно-глиняные.
По назначению строительные растворы делят на:
кладочные — для каменных кладок и кладки стен из крупных элементов;
отделочные — для штукатурки, изготовления архитектурных деталей, нанесения декоративных слоев на стеновые блоки и панели;
специальные, разновидности которых имеют узкое применение, но обладающие некоторыми ярко выраженными или особыми свойствами (акустические, рентгенозащитные, тампонажные и т. д.).
В качестве мелкого заполнителя для тяжелых растворов применяют: кварцевые и полевошпатовые природные пески, а также пески, полученные дроблением плотных горных пород, а для легких растворов — пемзовые, туфовые, ракушечные и шлаковые пески.
Поверхностно-активные добавки вводят для повышения пластич- . мости растворной смеси и уменьшения расхода вяжущего; количество их составляет десятые доли процента количества вяжущих.
При приготовлении растворов на цементах высоких марок для экономии вяжущего необходимо вводить минеральные тонкомолотые добавки.
Для растворов небольшой прочности требуется незначительное количество вяжущего, особенно при использовании портландцемента высокой марки, причем вследствие большого содержания воды растворная смесь расслаивается. Для предупреждения этого применяют различные пластифицирующие добавки. Высокие пластифицирующие свойства имеет известковое тесто, которое добавляют к растворам на портландцементе.
Водоудерживающую способность раствора можно повысить введением в него тонкодисперсных минеральных веществ (извести, глины, активных минеральных добавок) ; особенно эффективна добавка извести.
Растворы для кладки должны иметь заданную прочность, подвижность и обладать водоудерживающей способностью.
Строительные кладочные растворы изготовляют четырех видов: цементные, цементно-известковые, цементно-глиняные и известковые.
Цементные растворы, состоящие из цемента, воды и песка, применяют для подземной кладки и кладки ниже гидроизоляционного слоя, когда грунт насыщен водой (при заполнении водой более 80% всего объема пор), т. е. в тех случаях, когда необходимо получить раствор высокой прочности и химической стойкости.
Цементно-известковые растворы представляют собой смесь цемента., известкового теста, песка и воды. Они обладают хорошей удобоуклады-ваемостью, высокой прочностью и морозостойкостью; применяются для возведения подземных и наземных частей зданий.
Цементно-глиняные растворы — смесь цемента, глиняного теста, песка и воды. Обладают хорошей удобоукладываемостью, прочностью и достаточной морозостойкостью; как и цементно-известковые, применяются для кладки стен подземных и надземных частей зданий.
Известковые растворы изготовляют из известкового теста, песка и зоды. Они обладают высокой пластичностью и удобоукладываемостью, хорошо сцепляются с поверхностью, имеют малую усадку, отличаются довольно высокой долговечностью и удовлетворительной морозостойкостью, но являются воздушными и медленно твердеют.
Для получения растворов необходимой подвижности и водоудержи-вающей способности в их состав вводят пластификаторы — неорганические (известь или глина) или органические.
При кладке стен из панелей, крупных блоков и обычной каменной кладки в зимних условиях марка раствора по прочности назначается в зависимости от температуры наружного воздуха и с учетом несущей способности конструкции.