Лекция 6 Бетон и железобетон
Классификация бетонов. Компоненты бетона, свойства и состав бетонной смеси
Железобетон. Понятие и классификация. Номенклатура железобетонных изделий. Поставка, транспортирование и хранение.
Маркировочные надписи, монтажные знаки и основные марки ЖБИ
Номенклатура бетонных и железобетонных изделий
Классификация бетонов. Компоненты бетона, свойства и состав бетонной смеси
Бетон – искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси, состоящей из вяжущего вещества (цемента), воды, мелкого и крупного заполнителей (песка, щебня или гравия) и различных добавок, вводимых в бетонную смесь с целью улучшения технических свойств бетонной смеси и бетона. Эту смесь материалов до затвердевания называют бетонной смесью.
Вяжущее вещество и вода являются активными составляющими бетона. После затворения бетонной смеси водой образовавшееся цементное тесто обволакивает зерна заполнителей, придавая подвижность бетонной смеси, а после затвердевания связывает их в искусственный камень — бетон.
В современном строительстве бетоны являются самыми массовыми по применению материалами благодаря их высокой прочности, надежности и долговечности при работе в конструкциях зданий и сооружений.
Применение - как основной конструкционный материал служит для изготовления самых разнообразных по форме и размерам бетонных и железобетонных строительных изделий и конструкций; его широко применяют в гражданском, промышленном, гидротехническом, жилищном, дорожном и других видах строительства.
Согласно ГОСТ 25192—82 бетоны классифицируют по следующим
признакам:
по средней плотности;
по виду вяжущего;
по виду заполнителей;
по структуре;
по условиям твердения;
по назначению.
По плотности бетоны подразделяют на:
особо тяжелые(плотностью более 2500 кг/м3)
тяжелые (1800...2500 кг/м3)
легкие (500...1800 кг/м3)
особо легкие (теплоизоляционные)(менее 500 кг/м3)
По виду вяжущего бетоны могут быть на основе:
цементных вяжущих (приготовляемые на клинкерных цементах);
известковых вяжущих (силикатные бетоны);
шлаковых вяжущих (шлакобетон);
гипсовых вяжущих (гипсобетон);
·специальных вяжущих (асфальтобетон – на битумных вяжущих, бетонополимеры – на минеральном вяжущем, пропитанном мономерами или полимерами с их последующим отверждением).
По виду заполнителей бетоны подразделяют на:
плотные;
пористые;
бетоны на специальных заполнителях (барит, чугунный скрап, стальная стружка и др.).
В зависимости от структуры бетоны подразделяются на:
бетоны плотной структуры (пространство между зернами заполнителя наполнено затвердевшим вяжущим и порами вовлеченного в него воздуха или газа, в том числе образующимися за счет применения добавок, регулирующих пористость в объеме не более 7%);
бетоны поризованной структуры (пространство между зернами заполнителя не полностью заполнено или совсем не заполнено мелкими заполнителями и затвердевшим вяжущим, поризованными добавками, регулирующими пористость в объеме более 7%);
ячеистые бетоны, (основную часть объема составляют равномерно распределенные поры в виде ячеек, полученные с помощью газо или пенообразователей).
По условиям твердения бетоны подразделяют на твердеющие:
в естественных условиях;
в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении;
в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного (автоклавного твердения).
По назначению бетоны подразделяются на:
конструкционные (для несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений);
специальные (жаростойкие, химические, декоративные, радиационно защитные, теплоизоляционные и др.).
Материалы для тяжёлого бетона
К материалам для тяжелого бетона относят:
вяжущие вещества;
воду затворения;
заполнители – мелкий (песок) и крупный(гравий или щебень).
Свойства бетона – прочность, морозостойкость, коррозиестойкость и др. зависят в огромной мере от качества исходных материалов, которое должно соответствовать требованиям ГОСТов.
В зависимости от характера конструкции, условий ее эксплуатации в качестве вяжущих применяют различные виды цементов: портландцемент обычный, пластифицирующий, сульфатостойкий, пуццолановый, шлако-портландцемент и др. Кроме того, учитывают и марку цемента в зависимости от требуемой прочности бетона, морозостойкости, усадки и других свойств. Следует правильно назначить марку цемента. Например, бетон с наилучшими свойствами и наиболее экономичный (с минимальным расходом вяжущего) можно получить, если марка цемента будет в 1,5-2,5 раза выше требуемой марки бетона.
Для тяжелых бетонов рекомендуются следующие марки цементов:
Если марка имеющегося цемента выше, рекомендуется ввести в состав минеральную добавку (тонкоизмельченные известняки, доломиты и др.) в целях экономии цемента.
Таким образом, выбор вида и марки цемента зависит от заданной прочности бетона, условий его твердения и условий эксплуатации бетонных конструкций.
Для приготовления бетонных смесей применяют питьевую или природную воду. Она не должна содержать повышенного количества вредных примесей (в том числе и окрашивающих), органических веществ (особенно сахаров, фенолов, нефтепродуктов, масел и жиров), растворимых солей, а также взвешенных частиц глины, пыли, песка и почвы. Затрудняющих схватывание и твердение бетона. Водородный показатель воды (рН) не должен быть менее 4 и более 12,5. Допускается содержание сульфатов (в пересчете на SО4 ) не более 2700 мг/л и всех солей не более 5000 мг/л.
Пригодность природной воды для бетона устанавливают химическим анализом и сравнительными испытаниями бетонных образцов на прочность, изготовленных на данной и на питьевой чистой воде и испытанных в возрасте 28 суток нормального твердения. Воду считают пригодной, если приготовленные на ней образцы имеют прочность не меньшую, чем образцы на питьевой воде. Питьевую воду можно применять для приготовления бетонов без дополнительных исследований и анализов.
Сточные и болотные воды, содержащие жиры, растительные масла, кислоты, нефтепродукты, сахар и т.п., нельзя применять для приготовления бетона. Морскую и другую воду, имеющую минеральные соли, можно использовать в случае, когда общее количество солей не превышает 2%.
Во всех случаях морские соли могут выступать на поверхности бетона и вызывать коррозию стальной арматуры.
Плотные заполнители — кварцевый песок, гравий и щебень, входят в состав тяжелых бетонов, для приготовления легких бетонов используют природные и искусственные пористые заполнители, для особо тяжелых бетонов — специальные заполнители.
В зависимости от крупности зерен заполнителя различают бетоны:
мелкозернистые (размер зерен до 10 мм);
крупнозернистые (размером 10...150мм).
Заполнители образуют жесткий скелет, или остов, бетона, занимая 80-85% его объема; придают бетону прочность, уменьшают его усадку и экономят расход вяжущих материалов.
Мелкий заполнитель. Мелким заполнителем для бетонов является песок, который должен отвечать требованиям ГОСТ 8736—93.
Песок – зерновая смесь с размерами зерен от 0,16 до 5 мм, в состав которой могут входить примеси: пылевидные частицы размером 0,16...0,005 мм; глинистые частицы размером менее 0,005мм и обломки горных пород размером более 5 мм. Наиболее распространены в природе кварцевые пески (кроме зерен кварца могут содержать зерна полевого шпата, пластинки слюды и зерна других минералов), чуть реже - известняковые, полевошпатовые, ракушечные и др.
Пески различают:
природные;
дробленые.
Природный песок – неорганический сыпучий материал с крупностью зерен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке песчаных и песчаногравийных месторождений. Природные пески в зависимости от условий залегания классифицируют на:
речные;
морские;
горные (или овражные).
Зерна речного и морского песка округлые и гладкие (истираются при переносе водой), более чистые (по сравнению с горным песком содержат меньше глинистых и пылевидных частиц). Зёрна морского песка иногда содержат примеси известняковых зерен, обломки раковин, остатки водорослей, что снижает его качество и прочность бетонов.
Зерна горного песка остроугольные и шероховатые, благодаря чему хорошо сцепляются с вяжущим веществом. Недостаток горных песков - содержат много глинистых и пылевидных частиц, а промывка песка сложна и дорога.
Качество бетона в большей мере зависит от зернового (гранулометрического) состава песка и количественного содержания в нем различных примесей: пылевидных, илистых и органических, которые увеличивают поверхность заполнителя, обволакивают зерна песка и затрудняют сцепление вяжущего с его поверхностью, вызывая увеличение расхода вяжущего. Количество этих примесей в песке для бетона должно быть не более 3%, в том числе не более 0,15% глин. Глинистые и пылевидные частицы в песке повышают водопотребность бетонных смесей и приводят к снижению прочности и морозостойкости бетона.
Содержание примесей устанавливают методом отмачивания, методом мокрого просеивания или фотоэлектрическим методом. Простейшую качественную оценку чистоты песка производят путем растирания в руках горстки влажного песка: чистый песок не пачкает рук. Песок от примесей очищают водой в машинах-пескомойках. Для строительных работ испытание песка проводят по ГОСТ 8735-88.
Зерновой состав песка содержит зерна различного размера. Фракционный состав определяют просеиванием сухого песка через стандартный набор сит.
Пробу взвешивают с погрешностью 0,1% массы, высушив песок до постоянной массы в сушильном шкафу при (105 ±5)°С.
Стандартный набор сит для песка включает сита с круглыми отверстиями диаметрами 5; 2,5 мм и сита проволочные со стандартными квад-ратными ячейками № 125; 063; 0315; 016.
Пробу песка просеивают через сита с круглыми отверстиями диаметром 5 мм. Из пробы песка, прошедшего через указанное сито, отвешивают 1000 г песка и просеивают через набор сит с круглыми отверстиями диаметром 2,5 и с сетками № 125; 063; 0315; 016 ручным или механизированным способом.
Остатки песка ті, (г), на каждом сите взвешивают и вычисляют их значение в процентах от пробы по формуле (частные остатки — аі) аі =(m/m)100,
где т — масса песка, г.
Затем находят полный остаток А, %, на каждом сите по формуле:
Аі=a2,5 +a1,25 +aі,
где a 2,5;a 1,25; aі— частные остатки на соответствующих ситах, %.
Песок характеризуется значением модуля крупности – Мк. Модуль крупности песка без зерен размером 5 мм определяют как частное от деления на 100 суммы полных остатков (%) на всех ситах по формуле:
Мк =(A2,5 + А1,25 +A0,63+ A0,315+ А0,16)/100,
где A2,5 ,А1,25… А0,16 - полные остатки на ситах, %.
Чем выше модуль крупности, тем крупнее песок. Фиксируют также полный остаток на сите № 063. По этому остатку и модулю крупности судят о группе песка (табл. 6.2).
Таблица 6.2