ЛЕКЦИЯ 3   БЕТОНЫ И ЖЕЛЕЗОБЕТОН

и отличительные свойства
1.2 Сырьевые материалы для тяжелого бетона, их свойства,

нормативные требования
1.3 Свойства бетонной смеси и бетона
1.4 Расчет состава тяжелого бетона
1.5 Укладка и уплотнение бетонной смеси
1.6 Методы формования бетонных конструкций в зависимости от тиксотропии бетонной смеси и ее удобоукладываемости
1.7 Твердение бетона
1.8 Тепловлажностная обработка бетона. Особенности зимнего бетонирования
1.9 Добавки для бетонов

(цементобетоны)

Гипсовые (Н) (гипсобетоны)


Силикатные (Н)


Полимербетоны (О)


Особо
тяжелые


ПО СРЕДНЕЙ
ПЛОТНОСТИ

Облегченные

Тяжелые обыкновенные


Асфальтобетоны

(О)

Особо легкие теплоизоляционные

Легкие

конструкций (фундаментов, колонн, балок, перекрытий, сводов, мостов и т. п.);

специального назначения, например кислотоупорный, жароупорный…
гидротехнический - для плотин, шлюзов, облицовки каналов, водопроводно-канализационных сооружений и т. п.;
бетон для стен зданий (главным образом, легкий бетон) и легких перекрытий;
теплоизоляционный особо легкий (пено- и газобетон);
бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий.

смеси. Для приготовления бетонной смеси используют любую воду, отвечающую согласно

ГОСТ 23732 определенным требованиям.
Вяжущее вещество. Для изготовления обычного бетона наиболее широко применяют минеральные вяжущие вещества, прежде всего портландцемент и его разновидности
Заполнители часто называют инертными материалами. Однако они существенно влияют на структуру и свойства бетона.

мало пыли, имеют окатанную форму),
-овражные (горные) пески (содержат много

пыли и глины).


В зависимости от модуля крупности Мкр пески бывают:
- повышенной крупности с модулем 3-3,5,
- крупные 2,5-3,
- средние 2-2,5,
- мелкие 1,5-2,
- очень мелкие 1-1,5

насыпной плотности,
- пустотности,
- содержанию вредных примесей,
- влажности.

содержания пылевидных и глинистых частиц) подразделяют на два класса: I

и II.

По крупности песок ( I класс) подразделяют на группы:
- очень крупный,
- повышенной крупности,
- крупный,
- средний,
- мелкий;
а во II классе выделяют еще:
- очень мелкий,
- тонкий,
- очень тонкий.
 

напряжение сдвига, система начинает течь с вязкостью, зависящей от внешних

напряжений. После окончания их действия восстанавливается начальная структурная прочность смеси. Это явление получило название тиксотропии.

способность разжижаться при периодически повторяющихся механических воздействиях (например, вибрации) и вновь запустевать при прекращении этого воздействия.

Механизм тиксотропного разжижения заключается в том, что при вибрировании силы внутреннего трения и сцепления между частицами уменьшаются и бетонная смесь становится текучей. Это свойство широко используют при укладке и уплотнении бетонной смеси.

конструкциях и изделиях необходимо, чтобы бетонная смесь имела консистенцию, соответствующую

условиям ее укладки и уплотнения, т.е. определенную удобоукладываемость.
Под удобоукладываемостью понимают способность бетонной смеси под действием определенных приемов и механизмов легко укладываться в форму и уплотняться, не расслаиваясь.

- ручки; 3 - конус; ОК - осадка конуса

характеристика удобоукладываемости пластичных смесей, способных деформироваться под действием собственного веса.

Характеризуется осадкой стандартного конуса, отформированногоиз испытуемой бетонной смеси (осадкой под действием собственного веса сформованного из бетонной смеси конуса ОК, в сантиметрах, рисунок 4);
- жесткости – характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса (ОК = 0), (временем вибрирования, в секундах, необходимым для требуемого растекания смеси при испытании на стандартном приборе

положении; б — то же в момент окончания испытаний; 1

— виброплощадка; 2 — цилиндрическая форма; 3 — бетонная смесь; 4 — диск с отверстиями; 5 — втулка; 6 — штанга; 7— бетонная смесь после вибрирования

которых ОК = 0),
- подвижные смеси (которые имеют осадку

конуса)

объемом вовлеченного воздуха,
- расслаиваемостью,
- сохраняемостью во времени свойств:

удобоукладываемости,
расслаиваемости,
объема вовлеченного воздуха.

расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения.

а — свежеприготовленная

смесь; б — расслоившаяся смесь; 1 — направление движения воды; 2— цементно-песчаный раствор; 3 - крупный заполнитель; 4— вода

прочность,
- деформативность,
- проницаемость,
- морозостойкость,
- стойкость к

химической и другим видам коррозии.

сжатии значительно (в 10... 15 раз) выше, чем при растяжении

и изгибе. Поэтому в строительных конструкциях бетон, как правило, работает на сжатие.
Когда говорят о прочности бетона, подразумевают его прочность на сжатие.
Бетон на портландцементе набирает прочность постепенно. При нормальной температуре и постоянном сохранении влажности рост прочности бетона продолжается длительное время, но скорость набора прочности со временем затухает

— марочная прочность бетона;
n — время твердения, суток.

марку — округленное значение прочности (причем округление идет всегда в

нижнюю сторону).
Для тяжелого бетона установлены следующие марки по прочности на сжатие: 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 и 800 кгс/см2.
При обозначении марки используют индекс «М»

(в том числе и прочности), принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно

0,95). Это значит, что установленное клас­сом свойство, например прочность бетона, достигается не менее чем в 95 случаях из 100.
ГОСТ 26633—85 устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие (МПа): 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 25; 30; 32,5; 40; 45; 50; 55 и 60.
Класс по прочности на сжатие обозначают латинской буквой «В»

коэффициенте 13,5%

в воздушно-сухих условиях.
Основная причина усадки — сжатие гелевой составляющей

при потере воды. Усадка бетона тем выше, чем больше объем цементного теста в бетона.
В среднем усадка тяжелого бетона составляет 0,3...0,4 мм/м. Вследствие усадки бетона в бетонных и железобетонных конструкциях могут возникнуть большие усадочные напряжения, поэтому элементы большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин.
При усадке бетона 0,3 мм/м в конструкции длиной 30 м общая усадка составит 10 мм. Усадочные трещины в бетоне на контакте с заполнителем и в самом цементном камне могут снизить морозостойкость и послужить очагами коррозии бетона.

* Ц)/1000]100,
 
Где,
В и Ц — расходы воды и цемента

на 1 м3 (1000 дм3 );
ω — количество химически связанной воды в долях от массы цемента.

главным образом, от характера пор.
Водопоглощение тем больше, чем больше

в бетоне капиллярных сообщающихся между собой пор. Максимальное водо­поглощение тяжелых бетонов на плотных заполнителях достигает 4...8% по массе (10...20% по объему). У легких и ячеистых бетонов этот показатель значительно выше.

зоны «цементный камень — заполнитель»; кроме того, путями фильтрации жидкости

через бетон могут быть микротрещины в цементном камне и дефекты сцепления арматуры с бетоном. Высокая водопроницаемость бетона может при­нести его к быстрому разрушению из-за коррозии цементного камня.
По водонепроницаемости бетон делят на марки W0,2; W0,4; W0,6; W0,8 и W1,2..
Марка обозначает давление воды (МПА), при котором образец-цилиндр высотой 15 см не пропускает воду при стандартных испытаниях.

бетона оценивается путем попеременного замораживания при минус (18 ± 2)0С

и оттаивания в воде при (18 ± 2)0С предварительно насы­щенных водой образцов испытуемого бетона. Продолжительность одного цикла — 5... 10 ч в зависимости от размера образцов.
За марку по морозостойкости принимают наибольшее число циклов «замораживания — оттаивания», которое образцы выдерживают без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочно­стью контрольных образцов в начале испытаний.
Установлены следующие марки бетона по морозостойкости: F25; F35; F50; F75; F100...F1000.

деформации.
 
Теплопроводность тяжелого бетона даже в воздушно-сухом состоянии велика — около

1,2...1,5 Вт/(мК), т. е. в 1,5...2 раза выше, чем у кирпича.
Поэтому использовать тяжелый бетон в ограждающих конструкциях можно только совместно с эффективной теплоизоляцией.
Теплоемкость тяжелого бетона, как и других каменных материалов, находится в пределах 0,75...0,92 Дж/(кгК); в среднем - 0,84 Дж/(кгК).
Температурные деформации. Температурный коэффициент линей­ного расширения тяжелого бетона (10...12)*10-6К-1. Это значит, что при увеличении температуры бетона на 50°С расширение составит при­мерно 0,5 мм/м. Поэтому во избежание растрескивания сооружения большой протяженности разрезают температурными швами.
Большие колебания температуры могут вызвать внутреннее растре­скивание бетона из-за различного теплового расширения крупного заполнителя и цементного камня.

таким, чтобы бетонная смесь и затвердевший бетон имели заданные значения

свойств (удобоукладываемости, прочности, морозостойкости и т. п.), а стоимость бетона при этом была возможно более низкой.
Требуемая прочность бетона достигается:
1) выбором марки цемента (она, как правило, принимается в 1,5...2,5 раза выше марки бетона);
2) расчетом требуемого соотношения цемента и воды (Ц/В) по формуле основного закона прочности бетона.

В:(В/Ц)

для получения 1 м3 бетона (например, цемент — 300, вода

— 200, песок — 650 и щебень — 1250);
• соотношением компонентов в частях по массе или по объему; при этом количество цемента принимают за 1 (например, запись 1:2:4 при В/Ц = 0,7 означает, что на 1 ч. цемента берется 0,7 ч. воды, 2 ч. песка и 4 ч. крупного заполнителя).

бетоносмесителях разных конструкций и различной вместимости (от 75 до 4500

дм3).
При перемешивании, мелкие компоненты смеси входят в межзерновые пустоты более крупных - (песок в пустоты между зерен крупного заполнителя, цемент — в пустоты песка).
В результате объем готовой бетонной смеси составляет не более 0,6...0,7 от объема исходных сухих компонентов.
Этот показатель, называемый коэффициент выхода бетонной смеси β, рассчитывают по формуле:
 
 
 
Где, Vбс — объем бетонной смеси;
Vu, Vn и VK — объемы цемента, песка и крупного заполнителя соответственно.

в себя следующие технологические операции:
- подбор состава бетона,
-

приготовление и транспортирование бетонной смеси,
- укладку и уплотнение бетонной смеси,
- обеспечение требуемого режима твердения бетона.

и неоднородность состава по сечению конструкции.
Пластичные текучие смеси уплотняются под

действием собственного веса или путем штыкования, более жесткие смеси — вибрированием.

типы вибраторов










Вибраторы: а — поверхностный; б — глубинный; в —

навесной;
г — стационарная виброплощадка

включает следующие технологические этапы:

- входной контроль качества всех используемых

материалов (минераль­ного вяжущего, заполнителей, добавок, воды, арматуры и т.д.);
- расчет состава бетонной смеси согласно ГОСТ 27006 и его лабораторную проверку;
- приготовление заданной бетон­ной смеси;
- транспортировку ее к месту изготовления конструкции; укладку в форму (опалубку) и уплотнение;
- твердение бетона;
- раскрытие формы и извлечение готового изделия.

3 — панель перегородки; 4 — лестничный марш; 5 —

плита перекрытия многопустотная

формы перед бетонированием;
в — бетонирование стен блока;
г —

съем готового блока

и постоянной влажности.
Соблюдение этих условий особенно важно в первые

10... 15 суток твердения, когда бетон интенсивно набирает прочность.
Что бы поверхность бетона предохранить от высыхания, ее покрывают песком, опилками, периодически увлажняя их. Эффективна защита поверхности бетона от испарения влаги полимерными пленками, битумными и полимерными эмульсиями.
В зимнее время твердеющий бетон предохраняют от замерзания различными методами:
методом термоса, когда подогретую бетонную смесь защищают теплоизоляционными материалами,
подогревом бетона во время твердения (в том числе и электропрогрев).

от марки бетона 25 - 50%, применяют комплекс мер:
использование

высокоэффективных быстротвердеющих портландцементов;
снижение расхода воды затворения;
введение специальных противоморозных добавок, обеспечи­вающих гидратацию вяжущего за счет понижения температу­ры замерзания воды;
теплоизоляцию поверхности свежеуложенного бетона, приготовленного на подогретых заполните­лях или с применением противоморозных добавок (метод тер­моса);
тепловую обработку с использованием энергии пара, нагретого воздуха или электрического тока.

когда хотят получить заданную прочность бетона в более короткий срок.

 
Наибольшее распространение получили следующие методы:
- термовлажностная обработка при нормальном и повышенном давлениях,
- электрообогрев,
- гелиообработка.

Весь процесс можно разделить на четыре основных этапа:
- предварительная выдержка бетона до начала схватывания;
- медленный подъем температуры до максимальной заданной;
- выдержка при этой температуре и последующее медленное охлаждение бетонных изделий.

бетонной смеси и бетона. Они могут быть органическими и неорганическими.

По эффекту действия добавки классифицируют на:
- регулирующие процесс гидратации цемента (ускорители и замедлители твердения);
- улучшающие пластичные свойства цементных смесей (пластификаторы и суперпластификаторы);
- вовлекающие воздух при перемеши­вании бетонных смесей и придающие цементному камню во­доотталкивающие свойства (воздухововлекающие и гидрофобные);
- создающие ячеистую структуру в бетоне (пено- и газообразующие); повышающие плотность цементного камня (уплотняющие);
- препятствующие разрушению арматуры в бетоне (ингибиторы коррозии стали);
- защищающие бетон от разрушения микроорганизмами (биоцидные);
- обеспечивающие твердение цемента при отрицательной температуре без обо­грева — противоморозные.

- карбонат ка­лия (поташ),
- нитрит натрия,
- мочевину,
так

и комплексные:
- нитрит - нитрат Са (ННК),
- нитрит – нитрат - хлорид Са (ННХК).

тиксотропия бетонной смеси
Что такое подвижность бетонной смеси, как она определяется
Что

такое жесткость бетонной смеси, как она определяется
Условия твердения бетона
Структура бетона, влияние на нее уплотнения и условий твердения, виды добавок
Тепловлажностная обработка бетона: виды, режимы
Что такое марка и класс бетона по прочности
Методы формования в зависимости от тиксотропии бетона
Виброобработка бетонной смеси
Невибрационные методы уплотнения бетонной смеси
Способы зимнего бетонирования, виды противоморозных добавок
Разновидности тяжелого бетона и их применение
Маркировка бетонных смесей