1. Основные средства и назначения бетонных изделий

Бетон — искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью.

Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам:

• по основному назначению,

• по виду вяжущего вещества и заполнителя

• 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, полимер-бетоны.

По виду вяжущего вещества бетоны бывают:

- цементные, изготовленные на гидравлических вяжущих веществах — портланд-цементах 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. В соответствии с СТ СЭВ 1406—78 бетоны, предназначенные для зданий и сооружений, Делят на классы В, основной контролируемой характеристикой которых является прочность при сжатии кубов размером 150Х XI50X150 мм и соответственно цилиндров размером 150X300 мм.

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.

Свойства бетона:

• Прочность бетона. В конструкциях зданий и сооружений бетон может находиться в различных условиях работы, испытывая сжатие, растяжение, изгиб, скалывание. Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, степени уплотнения бетонной смеси и условий твердения. Основными факторами при этом оказываются активность цемента и водоцементное отношение.

Для получения удобоукладываемой бетонной смеси отношение воды к цементу обычно принимают В/Ц = =0,4..,0,7, в то время как для химического взаимодействия цемента с водой требуется не более 20% воды от массы цемента. Избыточная вода, не вступившая в химическое взаимодействие с цементом, испаряется из бетона, образуя в нем поры, что ведет к снижению плотности и соответственно прочности бетона. Исходя из этого, прочность бетона можно повысить путем уменьшения водоцементного отношения и усиленного уплотнения.

Наряду с активностью и качеством цемента, водоцементным отношением и качеством заполнителей на прочность бетона в значительной степени влияют степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона.

Прочность заполнителей не оказывает значительного влияния на прочность бетона до тех пор, пока она больше проектируемой марки бетона. Применение низкопрочных заполнителей с прочностью ниже требуемой марки бетона может существенно снизить прочность последнего или потребует высокого расхода цемента.

Шероховатость поверхности заполнителей также оказывает влияние на прочность бетона. В отличие от гравия зерна щебня имеют развитую шероховатую поверхность, чем обеспечивается лучшее сцепление с цементным камнем, а бетон, приготовленный на щебне при прочих равных условиях, имеет большую прочность, чем бетон на гравии.

На скорость твердения бетона влияют минералогический состав цемента и начальное количество воды в бетонной смеси. Последнее определяет подвижность (или жесткость) ее. Жесткие бетонные смеси (с низким содержанием воды) обеспечивают более быстрое твердение бетона, чем подвижные.

Высокая плотность бетона достигается рациональным подбором зернового состава заполнителей (с минимальной пустотностью), применением бетонных смесей с низким водоцементным отношением, интенсивным уплотнением, введением в бетонную смесь добавок (см. § 6.2). Даже выполнение указанных мероприятий не дает возможности получить абсолютно плотный бетон. Поры в бетоне образуются в результате испарения воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, а также вследствие неполного удаления воздушных пузырьков при уплотнении бетонной смеси. Поэтому бетон является материалом газопроницаемым.

• Водопроницаемость бетона характеризуется небольшим давлением воды, при котором она еще не просачивается через образец. Плотный бетон при мелкопористой структуре и достаточной толщине конструкции оказывается практически водонепроницаемым. По водонепроницаемости бетон делят на шесть марок: В2, В4, В6, В8, В10 и В12, выдерживающих соответственно давление 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 и 1,2 МПа. В более тонких конструкциях добиваются высокой водонепроницаемости бетона использованием гидрофобного цемента, а также применением водоизоляционных покрытий, наносимых на поверхность пневматическим способом (торкретированием).

Морозостойкость бетона характеризуется наибольшим числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые способны выдерживать образцы 28-суточного возраста без снижения предела прочности при сжатии более чем на 25% и без потери в массе более 5%. Морозостойкость является одним из главных требований, предъявляемых к бетону гидротехниче¬ских сооружений, дорожных покрытий, опор мостов и других подобных конструкций.

• Бетон под нагрузкой ведет себя иначе, чем сталь и другие упругие материалы. Область упругой работы бетона идет от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по границе сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины, при дальнейшем нагружении микротрещины образуются уже в цементном камне и возникают пластические неупругие деформации бетона.

Ползучесть — явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной нагрузки. Полная относительная деформация бетона при длительном действии нагрузки слагается из его начальной упругой и пластической деформации ползучести. Ползучесть проявляется при всех видах деформации. При растяжении бетона она в 1,5 раза выше, чем при сжатии.

Ползучесть бетона объясняют пластическими свойствами влажного цементного геля, а также возникновением и развитием микротрещин. Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, водоцементного отношения, влажности и условий твердения. Меньшая ползучесть у бетонов на высокомарочных цементах и плотных заполнителях. Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют большую ползучесть, чем тяжелые.

В процессе твердения происходят объемные изменения бетона. Твердение бетона на воздухе, за исключением бетонов на безусадочном и расширяющемся цементах, сопровождается уменьшением объема, т. е. усадкой. При твердении бетона в воде вначале объем его несколько увеличивается и в воздушно-сухих условиях бетон дает усадку. Значительную усадку имеют бетоны из жидких смесей (с большим расходом цемента, а также водо-цементным отношением). Наибольшая усадка в бетоне происходит в начальный период твердения — за первые сутки она составляет до 60...70% от месячной усадки. Объясняется это тем, что в указанный период особенно интенсивно обезвоживается тесто вследствие испарения и поглощения влаги гидратирующимися зернами цемента. В результате обезвоживания частицы сближаются между собой и цементный камень дает усадку.

Объемные изменения в бетоне в первый период твердения вызываются расширением от нагревания (иногда до 50 °С внутри массивных конструкций) в результате экзотермических реакций цемента с водой. Объемные изменения бетона могут вызвать значительные деформации конструкций и даже появление трещин. Для предотвращения их в массивных бетонных конструкциях устраивают специальные температурные швы. Чтобы уменьшить экзотермию бетона, применяют цементы с малым выделнием тепла. Величина усадки бетона на портландцементе зависит от минералогического состава и тонкости помола цемента. Усадка бетона возрастает с увеличением тонкости помола цемента.

• Отношение к действию высоких температур. Бетон — огнестойкий материал, выдерживающий высокие температуры во время пожара. Огнестойкость бетона позволяет применять его для устройства дымовых труб промышленных печей, их фундаментов.

Назначение бетонных изделий

Плиты для покрытия дорог – ПДН 60.20 предварительно напряжённые железобетонные плиты предназначены для устройства покрытий дорожных одежд автомобильных дорог в местах со сложными грунтово-гидрологическими и климатическими условиями. Плиты применяются для строительства в районах с расчётной температурой воздуха наиболее холодного месяца до – 55 °С.

Плиты для покрытий городских дорог - предназначаются для устройства сборных покрытий постоянных (1П-30-18-30) и временных (2П-30-18-30) городских дорог и территорий, с рабочей моментальной нагрузкой до 30 тн на кв.м., в районах с расчетной температурой до минус 45 С.

Плиты железобетонные предварительно напряженные ПАГ-14, ПАГ-18 - для аэродромных покрытий предназначаются для устройства сборных покрытий постоянных и временных аэродромов, городских дорог и территорий, с рабочей моментальной нагрузкой от 75 тн на кв.м., в районах с расчетной температурой до минус 60°С.

Сваи – забивные железобетонные цельного сплошного квадратного сечения 300*300 мм с ненапрягаемой арматурой длиной до 12000 мм. Сваи предназначены для применения во всех климатических районах, в том числе в районах распространения вечномёрзлых грунтов. Основные размеры свай приняты в соответствии с ГОСТ 19804-91.

Многопустотная плита перекрытия - предварительно напряжённые панели с круглыми пустотами шириной 1,2 м и длиной от 2,4 м до 6,3 м предназначены для междуэтажных перекрытий несущей части зданий и сооружений различного назначения.

Плиты покрытий рёбристые марки 4ПГ - предварительно напряжённые плиты железобетонные рёбристые размером 1,5*6 м для покрытий одноэтажных производственных и общественных зданий.

Панели стеновые трёхслойные марки ПСТ – железобетонные трёхслойные стеновые панели длиной 3 м и 6 м, высотой 0,9 м; 1,2 м; 1,5 м; 1,8 м, толщина 300 мм, коэффициент сопротивления теплопередаче 2,62 м?,°С/Вт на гибких связях, изготавливаются «лицом вниз». Панели предназначены для стен отапливаемых производственных и общественных зданий с нормальным, влажным и мокрым режимами с неагрессивной и агрессивной газовыми средами, строящихся в несейсмических районах и районах с сейсмичностью 7,8 и 9 баллов.

Перемычки брусковые марки ПБ – брусковые железобетонные перемычки предназначены для перекрытия проёмов в стенах из кирпича зданий различного назначения. Размеры перемычек предусмотрены в соответствии серии 1.038.1-1, ГОСТ 948-84.

Утяжелители железобетонные трубопровода типа УБО – утяжелители бетонные обхватывающие типа УБО предназначены для балластировки газопроводов диаметрами от 529 до 1420 мм, укладываемых на переходах через болота различных типов, заболоченные участки и поймы рек. Изготавливаются из тяжелого вибрированного бетона.

Плита забора – плита забора и стакан фундамента изготавливаются из тяжёлого бетона. Размеры: ПЗ-1 – 2,0 * 2,956*0,14 м, ПО-2 – 3,0*2,5 *0,18 м. Предназначены для ограждения территории предприятий, частных владений, строительных объектов.