Определение расхода цемента

Расход цемента на 1 м³ бетона должен быть не менее минимального. Если расход цемента на 1 м³бетона окажется ниже допустимого, то необходимо довести его до нормы или ввести тонкомолотую добавку.

Определение расхода заполнителей (песка и щебня или гравия) на 1 м³ бетона.

· 42

· Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам: по основному назначению, виду вяжущего вещества и заполнителя и по структуре.

По назначению бетоны бывают следующих видов: конструктивные — для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаменты, колонны, балки, плиты, панели перекрытий и др.); специальные — жаростойкие, химически стойкие, декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др., бетоны напрягающие, бетонополимеры, полимербетоны.

По виду вяжущего вещества бетоны бывают: цементные, изготовленные на гидравлических вяжущих веществах — портландцементах и его разновидностях; силикатные — на известковых вяжущих в сочетании с силикатными или алюминатными компонетами; гипсовые — с применением гипсоангидритовых вяжущих и бетоны на шлаковых и специальных вяжущих материалах.

Бетоны изготовляют на обычных плотных заполнителях, на естественных или искусственных пористых заполнителях; кроме того, разновидностью является ячеистый бетон, представляющий собой отвердевшую смесь вяжущего вещества, воды и тонкодисперсного кремнеземистого компонента. Он отличается высокой пористостью до 80...90% с равномерно распределенными порами размером 3 мм.

В связи с этим бетоны классифицируют также по структуре: плотная, поризованная, ячеистая и крупнопористая.

По виду заполнителя различают бетоны: на плотных заполнителях, пористых и специальных, удовлетворяющих специальным требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т. п.).

По показателям прочности при сжатии тяжелые бетоны имеют марки от 100 до 800. Марка бетона — одно из нормируемых значений унифицированного рода данного показателя качества бетона, принимаемых по его среднему значению. К различным видам бетонов устанавливаются требования по показателям, характеризующим прочность, среднюю плотность, водонепроницаемость, стойкость к различным воздействиям, упругопластические, теплофизические, защитные, декоративные и другие свойства бетонов.

Определенные требования предъявляются к материалам для приготовления бетона (вяжущим, добавкам, заполнителям), его составу и технологическим параметрам по изготовлению конструкций для их работы в конкретных условиях.

По показателям прочности бетона устанавливаются их гарантированные значения — классы.

Долговечность бетона оценивают степенью морозостойкости. По этому показателю бетоны делят на марки от F15 до F1500. Качество бетона оценивают по водонепроницаемости, которая определяется максимальной величиной давления воды, при котором не наблюдается ее просачивания через контрольные образцы, изготовленные и испытанные на водонепроницаемость согласно требованиям действующих стандартов.

Марка бетона — ключевой критерий определения качества продукта при покупке. Все остальные параметры качества — морозостойкость, подвижность и водонепроницаемость — находятся в прямой зависимости от марки. В большинстве случаев, чем выше марка, тем больший процент цемента в составе бетонной смеси.

Специалисты выделяют марку бетона по прочности на сжатие — предел нагрузки (кгс/см²), которую может выдержать образец бетона (15*15*15см) на 28 день после изготовления. Также существует понятие марки бетона по прочности на растяжение, она указывается в том случае, если именно этот показатель имеет ключевое значение в данной конструкции.

Марки цемента по морозостойкости и водонепроницаемости указываются гораздо реже. Водонепроницаемость определяется односторонним гидростатическим давлением (кгссм²), при котором образец не пропускает жидкость. Марка по морозостойкости определяется в ходе испытания образцов многократным замораживанием и оттаиванием.

Марка обозначается латинской буквой «M». Сегодня на рынке представлены бетоны в интервале от М50 до М1000.

Наравне с понятием марка бетона в современном строительстве широко применяется термин класс бетона. Разница между этими понятиями в том, что если марка — усреднённый показатель, то класс предполагает гарантированное соблюдение указанного уровня прочности. Класс бетона обозначается латинской буквой «В», на рынке можно встретить бетоны от B1 до B60. Сегодня понятия марки и класса бетона используются параллельно.

Жаростойкий бетон способен сохранять в заданных пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. В зависимости от применяемого вяжущего жаростойкие бетоны бывают следующих видов: бетоны на портландцементе, шлакопортландцемента, на глиноземистом цементе и жидком стекле. Для повышения стойкости бетона при нагревании в его состав вводят тонкомолотые добавки из хромитовой руды, шамотного боя, магнезитового кирпича, андезита, гранулированного доменного шлака и др. Тонкость помола добавки для бетона на портландцементе должна быть такой, чтобы через сито № 009 проходило не менее 70%, а для бетона на жидком стекле — не менее 50%. В качестве мелкого и крупного заполнителя применяют хромит, шамот, бой глиняного кирпича, базальт, диабаз, андезит и др. При правильно выбранных вяжущих и заполнителях бетон может длительное время выдерживать, не разрушаясь, действие температуры до 1200°С.

Выбор материалов производят в зависимости от условий и температуры его эксплуатации.

Жаростойкие бетоны на портландцементе и глиноземистом цементе производят класса (марки) не менее В20 (250), а на жидком стекле — В 12,5 (150). Бетоны на жидком стекле не применяют в условиях частого воздействия воды, а на портландцементе — в условиях кислой агрессивной среды.

Кислотоупорный бетон характеризуется прочным сцеплением со стальной арматурой, стойкостью по отношению к действию серной, соляной, азотной кислот и др. (за исключением плавиковой), пределом прочности при сжатии через 3 сут — 11...12 МПа, через 28 сут — 15 МПа. При действии воды и слабых кислот кислотоупорный бетон постепенно разрушается; действию концентрированных кислот этот бетон сопротивляется хорошо, но пастворы щелочей легко разрушают его. Кислотоупорный бетон используют для различных конструкций и облицовки аппаратуры в химической промышленности, заменяя им дорогие материалы: листовой свинец, кислотоупорную керамику, тесаный камень.

Декоративные бетоны получают при введении в бетонную смесь щелоче- и светостойких пигментов в количестве 8...10% от массы цемента (охра, мумия, сурик и др.) или применении цветных цементов. В отдельных случаях используют заполнители, обладающие необходимым цветом, например туфы, красные кварциты, мрамор и другие окрашенные горные породы. Цветные бетоны используют для декоративных целей в строительстве зданий и сооружений, при устройстве пешеходных переходов, разделительных полос на дорожных покрытиях, парковых дорожек, а также изготовлении элементов городского благоустройства.

Бетон для дорожных и аэродромных покрытий. Условия работы дорожного бетона неблагоприятны. Он многократно подвергается увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаиванию, а также воздействию транспортных средств. Основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба. В связи с этим к дорожному бетону предъявляют повышенные требования к прочности на растяжение при изгибе, морозостойкости, износостойкости и воздухостойкости. Долговечность дорожного бетона достигается не только выбором качественных материалов, но и правильной технологией производства работ. Для дорожного бетона применяют портландцемент высоких марок с органическим содержанием С3А, высокопрочные качественные заполнители — щебень из гранита, известняка, кварцевый песок и др. Для увеличения подвижности бетонной смеси применяют пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, иногда и ускорители твердения.

Высокопрочный бетон прочностью 60...100 МПа получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня прочностью не ниже 100 МПа. Высокопрочный бетон приготовляют с низким В/Ц = 0,3...0,35 (смеси жесткие или малоподвижные) в бетоносмесителях принудительного действия. Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование и др. Значительный эффект в производстве высокопрочных бетонов дают суперпластификаторы.

Высокопрочные бетоны бывают, как правило, и быстротвердеющими, однако для достижения отпускной прочности изделий в короткие сроки применяют тепловую обработку по сокращенному режиму. Новые особо быстротвердеющие цементы позволяют получать изделия из бетона без тепловой обработки. Тяжелый бетон имеет высокую прочность на растяжение, износ и морозостойкость.

Для приготовления высокопрочного бетона используют все средства, как-то: принимают предельно низкое водоцементное отношение, суперпластификаторы, высокопрочный цемент, тщательное перемешивание и уплотнение бетонной смеси и строгий уход за бетоном.

Бетон для защиты от радиоактивного воздействия. В качестве заполнителей для такого бетона применяют материалы с высокой плотностью — барит, магнетит, лимонит, а также металлический скрап в виде чугунной дроби, обрезков арматурного полосового и профильного металла, металлической стружки и др. Плотность защитных особо тяжелых бетонов зависит от вида заполнителя и его плотности. Для использования атомной энергии в мирных целях в нашей стране потребовалась надежная защита обслуживающего персонала от радиоактивных воздействий ядерных реакторов, атомных электростанций, предприятий по выработке и переработке изотопов и др. Среди лучей ядерного распада наибольшую опасность для живых организмов представляют и нейтронное излучение. Степень защиты от последних определяется толщиной ограждения и его плотности.

В качестве вяжущих для приготовления особо тяжелых защитных бетонов применяют портландцемента, шлакопортландцементы и глиноземистые цементы. В специальных бетонах наиболее эффективным вяжущим может быть такое вещество, которое в результате твердения присоединяет большое количество воды (с целью увеличения в бетоне водорода). Таким веществом является гидросульфоалюминат кальция, который образуется при взаимодействии трехкальциевого алюмината, содержащегося в портландцементе, с гипсом. Поэтому один из видов цемента специального назначения содержит повышенное количество трехкальциевого алюмината и гипса. Для предупреждения его возможного самопроизвольного разрушения к нему добавляют гидравлические добавки (трепел, диатомит и др.). Кроме портландцемента применяют также глиноземистые, расширяющиеся и безусадочные цементы. Но последние вяжущие имеют высокую стоимость.

В зависимости от характера конструкций и условий их эксплуатации, гидротехнический бетон делят на следующие разновидности: подводный, который постоянно находится в воде (под водой), тот, что находится в зоне переменного уровня воды надводный, который омывается водой только эпизодически. Кроме того, отличают массивный и не массивный бетон и бетон для напорных и безнапорных конструкций. Для каждого из этих видов бетона нормируются требования по их механических свойств.

В отличие от обычного тяжелого бетона марки гидротехнического бетона по прочности, водонепроницаемости и морозостойкости определяют не в возрасте 28 суток, а в возрасте 180 суток. В гидротехническом строительстве применяют бетон классов В10... В40 (марки 150... 500 кг/см2), марки по водонепроницаемости до W8, по морозостойкости к Р300. Требования по морозостойкости предъявляются только к тем гидротехнических бетонов, подвергающихся в конструкциях воздействия воды и мороза (например, в зоне переменного воды).

Проектирование состава (рецептуры) гидротехнического бетона, возможно по методике, которую используют для обычного тяжелого бетона. Специальные свойства гидротехнического бетона при этом обеспечиваются:

- Выбором и применением исходных (сырьевых) материалов, которые обеспечивают специальные свойства бетона, (водостойкость, водонепроницаемость, морозостойкость и т.п.);
- Определением необходимой величины В / Ц не только как условия прочности, но и устойчивости в данных условиях и долговечности;
и определением расхода цемента в определенных нормированных пределах;
- Определением оптимальной рекомендованной нормативными документами структуры бетона, в частности коэффициента раздвижки крупного заполнителя цементным раствором, что обеспечивает необходимую плотность и устойчивость бетона;
- Применением в некоторых случаях минеральных тонкодисперсных наполнителей, которые уменьшают тепловыделение и объемные деформации бетона при низких затратах цементная также повышают плотность структуры бетона;
- Применением химических добавок, регулирующих свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона, в частности добавок.

надо отдавать предпочтение разновидностям портландцемента с гидравлическими добавками (пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, портландцемент с добавкой золы-уноса и т.п.). Рекомендуются пластифицированные и гидрофобные их разновидности.

Заполнители для гидротехнического бетона должны быть водостойкими и морозостойкими. Лучше применять кварцевые пески, а щебень или гравий - из горных изверженных или осадочных пород с высокой водостойкостью и морозостойкостью.

Расход цемента на 1 м3 гидротехнического бетона должна быть на 5... 10% больше чем описано в рекомендациях относительно минимального расхода цемента для получения бетонной смеси для обычного тяжелого бетона

Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов с равномерно распределенными порами (до 85% от общего объема бетона); их получают в результате затвердевания предварительно вспученной порообразователем смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента.

По виду применяемого вяжущего ячеистые бетоны делят на следующие группы: газобетоны и пенобетоны, получаемые на основе портландцемента или цементно-известкового вяжущего; газосиликаты и пеносиликаты, получаемые на основе смеси извести-кипелки и кварцевого песка; газошлакобетоны и пено-шлакобетоны, получаемые из смеси извести и тонкомолотых доменных гранулированных шлаков или золы-уноса.

Для ячеистых бетонов установлены следующие марки морозостойкости: F15, 25, 35, 50 и 100.

Вяжущим для приготовления ячеистых бетонов обычно служат портландцемент, молотая негашеная известь. В качестве кремнеземистого компонента используют измельченный кварцевый песок, молотые доменные шлаки и золу-унос.

Вода для ячеистых бетонов должна удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к воде для бетонов.

Для образования ячеистой структуры бетона применяют пено и газообразователи

Пенобетоны получают смешиванием цементного теста или раствора с устойчивой пеной. Пену получают взбиванием жидкой смеси канифольного мыла и животного клея или водного раствора сапонина (вытяжки из растительного мыльного корня). Такая пена имеет устойчивую структуру, хорошо смешивается с цементным тестом и раствором, которые распределяются по пленкам, окружающим воздушные ячейки, и в этом положении затвердевают. Лучшими пенообразователями являются алюмосульфонафтеновые и препарат ГК (гидролизованная боенская кровь).

Пену, цементное тесто или раствор, а также их смесь приготовляют в специальных пенобетоносместителях, состоящих из трех барабанов, внутри которых вращаются валы с лопастями. Готовое тесто из верхнего барабана переливается в нижний, туда же из второго верхнего барабана поступает готовая пена, после чего тесто и пену тщательно перемешивают в течение 2... 3 мин. Приготовленная смесь поступает в бункера, из которых разливается в формы для изделий. До тепловлажностной обработки смесь выдерживают в формах. За это время пеномасса приобретает начальную прочность, не разрушаясь при встряхивании. Сократить время выдержки можно путем использования быстросхватывающихся цементов или путем введения добавок — ускорителей твердения.

По физико-механическим свойствам различают пенобетон теплоизоляционный, конструктивно-теплоизоляционный и конструктивный.

По свойствам газобетон аналогичен пенобетону. Однако он проще в изготовлении и позволяет получать изделия более устойчивого качества.

Газобетон получают из смеси портландцемента, кремнеземистого компонента и газообразователя. Широкое применение в качестве газообразователя получила алюминиевая пудра, которая, реагируя с водным раствором гидроксида кальция, выделяет водород, вызывающий вспучивание цементного теста. Последнее, затвердевая, сохраняет пористую структуру.

Блоки из ячеистых бетонов автоклавного твердения применяют для кладки наружных и внутренних стен и перегородок жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий с относительной влажностью воздуха помещений не более 75%, а в наружных стенах при влажности более 60% должно наноситься с внутренней поверхности стен пароизоляционное покрытие. Применение блоков из ячеистых бетонов для цоколей и стен подвалов, а также стен помещений с мокрым режимом или наличием агрессивных сред не допускается.

Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением портландцементного клинкера, гипса с добавками или без них. Тампонажные цементы на основе портландцементного клинкера По вещественному составу в зависимости от содержания и вида добавок подразделяются на: тампонажный портландцемент бездобавочный, тампонажный портландцемент с минеральными добавками и тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими свойства цемента. Тампонажные цементы применяют для цементирования нефтяных газовых и специальных скважин. Тампонажный портландцемент бездобавочный применяют в условиях нормальных и умеренных температур (15...100°С) и нормальной плотности цементного теста (1650... 1950 кг/м³).

Твердение всех гидравлических вяжущих веществ в воздушной среде сопровождается уменьшением объема цементного камня (усадкой). Усадочные деформации могут привести к образованию трещин в бетонах, что нарушает монолитность конструкций и снижает их долговечность. Для расширяющихся и безусадочных цементов характерно равномерное приращение объема цементного камня в начальный период твердения, что компенсирует усадочные явления. Линейное расширение у расширяющихся цементов обычно составляет 0,3... 1 %, у безусадочных — 0,01...0,1 %.

Многочисленные виды расширяющихся цементов, в разработку которых большой вклад внесли советские ученые (В. В. Михайлов,, Б. Г. Скрамтаев, И. В. Кравченко, П. П. Будников и др.), представляют собой смешанные цементы, состоящие из основного вяжущего вещества (глиноземистый или портландцемент) и компонентов, обеспечивающих увеличение объема цементного камня в начальный период твердения (в большинстве случаев гипс, высокоосновные гидроалюминаты кальция, глиноземистые шлаки).

Наибольшее применение в нашей стране нашли следующие расширяющиеся цементы: на основе глиноземистого цемента — водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ), водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ), гиперглиноземистый цемент; на основе портландцемента— расширяющийся портландцемент (РПЦ), а на основе портландцемента и глиноземистого цемента— напрягающий цемент (НЦ).

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) получают смешиванием или совместным помолом глиноземистого цемента (70%), полуводного гипса (20%) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция 4СаО-А12О3-13Н2О (10%).

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ) состоит из тех же компонентов, что и ВРЦ, но взятых в других соотношениях. Эти цементы быстро схватываются (начало схватывания — несколько минут, конец—• не позднее 5... 10 мин) и быстро твердеют, достигая к 3 сут 60...80 %-ной марочной прочности. Они образуют цементный камень высокой водонепроницаемости (выдерживает давление воды до 0,7 МПа), за что и получили второе название водонепроницаемых цементов. Водонепроницаемые расширяющиеся и безусадочные цементы применяют для заделки и гидроизоляции швов тюбингов, раструбных труб, стыков и трещин в бетонных и железобетонных конструкциях, подливок под машины и фундаментных болтов и т. п. Нельзя применять эти цементы в конструкциях, эксплуатируемых в среде с недостаточной влажностью или при температуре более 80 °С.

Подземные емкостные сооружения и гаражи, бассейны, подвалы; безрулонные эксплуатируемые кровли, транспортные коммуникационные тоннели; полы общественных и производственных зданий; трещиностойкие водонепроницаемые швы всех видов; ремонт и усиление конструкций; восстановление водонепроницаемости - вот области применения этого цемента.

Бетоны, растворы на основе напрягающегося цемента и изделия из них являются быстротвердеющими и высокопрочными, обладают полной водонепроницаемостью, повышенной мо-розо- и коррозионной стойкостью, не требуют дополнительной гидроизоляции. Начало схватывания - не ранее 30 мин, конец - не позднее 8 ч. Прочность на сжатие -40 МПа, линейное расширение через 28 сут. - не более 1%, самонапряжение через 28 сут. - не менее 0,7 МПа.