Файл: Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов.pdf

Вводить в бетон органические поверхностно-активные добавки (мылонафт, сульфитно-спиртовую барду и др.), наоборот, полезно, так как они снижают водопотребность бетона, а в структуре цементного камня образуются замкнутые микропоры, препятствующие подсосу воды через капилляры из внутренних слоев в наружные.

Огнестойкость и жаростойкость. Бетон — огнестойкий материал. Однако длительное действие на него температур выше 250° может сни­ зить прочность бетона вследствие удаления из него сначала абсорб­

сростки цементного камня. При этом зерна кварца в песчаном за­ полнителе и в составе гранитного щебня переходят в другое состояние (тридимит), вызывающее их расширение и растрескивание.

При сравнительно коротком воздействии огня на бетон (например, при пожаре) интенсивность его прогрева снижается за счет потери тепла на удаление из него воды. Однако действие холодной воды на бетон при гашении пожара может вызвать растрескивание его за­ щитного слоя, оголение под ним арматуры и ее температурную дефор­ мацию.

Если на бетон при эксплуатации будут длительно воздействовать высокие температуры, введением специальных добавок можно придать ему жаростойкость (см. стр. 179).

Защитные свойства бетона по отношению к арматуре. Щелочная среда цементного бетона обеспечивает сохранность стальной арматуры. Защитный слой в железобетоне делают толщиной 10—25 мм, а в особо неблагоприятных условиях (вредные газы, повышенная влажность) он должен быть увеличен. Этот слой не должен иметь каких-либо трещин, открывающих доступ к арматуре воздуха и влаги. Хорошо защищенная бетоном арматура сохраняется в нем весьма длительный срок.

8. РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ БЕТОНОВ

Мелкозернистый бетон — такой, в котором отсутствует крупный заполнитель (щебень, гравий). Используют его для изготовления тон­ костенных армированных изделий. Особый интерес представляет такая разновидность мелкозернистого бетона, как армоцемент, на основе которого можно получить весьма тонкие оболочки. Поэтому армоце­ мент используют для создания эффективных пространственных кон­ струкций больших пролетов.

Особенностями мелкозернистых бетонов является их повышенная водопотребность и большой расход цемента (600—700 кг на 1 м3 бетона). Для уменьшения расхода цемента стремятся подбирать такие фракции песчанного заполнителя, при которых удельная поверхность зерен и пустотность будут минимальными. В армоцементах, в которых арми­ рующим каркасом являются уложенные в два или несколько рядов

177

проволочные сетки с ячейками до 10 мм, крупность песка не должна быть более 2,5—3 мм.

Гидротехнический бетон предназначают для таких инженерных со­ оружений, как плотины, портовые сооружения, подпорные стенки, шлюзы, набережные, кессоны, водоспуски, опоры мостов.

Гидротехнический бетон должен отвечать требованиям повышенной водостойкости, водонепроницаемости, морозостойкости и стойкости в агрессивной среде.

Они будут способствовать уплотнению бетона, повышать его стойкость против агрессивных воздействий и снижать экзотермические явления.

Пластифицирующие и гидрофобизующие добавки в нем уменьшают водопотребность бетона и повышают его гидротехнические качества. Заполнители для этих бетонов должны быть более качественными и со­ держать в основном средние и крупные зерна. При подборе зернового состава такого бетона следует стремиться к получению смеси с мини­

Химически стойкие бетоны. Бетоны, стойкие к различным хими­ ческим воздействиям, должны обладать высокой плотностью. Для этого соответствующим образом подбирают заполнители, уменьшают водоцементное отношение в бетоне, применяют поверхностно-активные пластифицирующие добавки и хорошо уплотняют бетон. Для солестой­ ких бетонов применяют пуццолановый портландцемент, а также сульфатостойкий цемент.

Для получения кислотостойких бетонов применяют кварцевый, кремнефтористый цемент (смесь тонкомолотого песка с кремнефтористым натрием, затворенном на водном растворе жидкого стекла.) Из обычных портландцементов можно применять низкоалюминатные цементы. Не допускается использовать для этих бетонов заполнители с повышенным содержанием кремнезема и с содержанием аморфного кремнезема. В качестве заполнителей для них рекомендуется андезит, базальт, габбро, гранит, диабаз. Твердение кислотоупорного бетона должно проходить в теплой воздушно-сухой среде.

Жаростойкие бетоны. Эти виды бетонов применяют в тех случаях, когда бетон находится при эксплуатации под воздействием высоких температур. Их используют для футеровки печей, реакторных котлов, дымовых труб, устройства фундаментов доменных печей и т. п.

Для бетонов, работающих при эксплуатационной температуре не более 350°, можно применять в качестве вяжущего обычный портланд­ цемент, а в качестве заполнителя кирпичный бой, артикский туф, анде­ зит, диабаз, базальт, доменный шлак. При температурах, доходящих до 800°, к портландцементу добавляют различные тонкомолотые добав­ ки: шлаки, золу-унос, пемзу, кирпич и др. Заполнителями для этих видов бетонов могут быть те же, что указаны выше.

178

Жароупорные бетоны, применяемые при температурах 1200°, приготовляют на основе смеси портландцемента с тонкомолотым ша­ мотом. В качестве заполнителя можно применять дробленый шамот.

Огнеупорные бетоны, годные в эксплуатации при температурах 1580—1770°, приготовляют на основе глиноземистых цементов или жидкого стекла с кремнефтористым натрием.

Бетон для биологической защиты от радиоактивных излучений.

Развитие нового вида энергии — ядерной — привело к созданию раз­ личных ядерных энергетических установок — атомных электростан­ ций, предприятий атомной промышленности, научно-исследователь­ ских институтов, ускорителей, испытательных полигонов и других, которые требуют весьма эффективных мер биологической защиты от радиоактивных излучений.

Материалы, служащие целям биологической защиты, должны предохранять от проникновения вредных излучений в рабочие поме­

Кроме того, защитный материал должен быть однородным по составу и иметь высокую плотность, монолитность, прочность, коррозийную стойкость.

Бетон является именно таким строительным материалом, в котором содержатся как легкие элементы в виде кристаллизационной воды для защиты от нейтронов, так и тяжелые компоненты для защиты от гаммаизлучений, т. е. он хорошо отвечает требованиям защиты.

К бетонам, предназначенным для биологической защиты, предъяв­ ляют, однако, некоторые специфические требования по сравнению с другими бетонами. В качестве вяжущего вещества для таких бетонов можно использовать обычные портландцемента повышенных марок. Повысить водосодержание в бетоне можно с помощью заполнителей, содержащих кристаллизационную воду (например, лимонит). Для этой же цели можно применять специальные добавки: борные соеди­ нения, соли лития и др. Эти добавки не только повышают количество водородосодержащих веществ, но и улучшают защитные свойства бетона.

Кроме обычных каменных заполнителей, для большего ослабления действия гамма-излучений и быстрых нейтронов применяют такие тяжелые заполнители, как магнетит Fe2 04 , лимонит 2Fe2 03 -3H2 0, барит BaS04 , гематит Fe2 03 -H2 0. Лимонит и гематит, кроме того, являются дополнительным источником связанной воды в бетоне.

В качестве тяжелых заполнителей применяют также металлические заполнители: стальную дробь, отходы от штамповок, отливок и др.

Объемный вес бетонов на каменных заполнителях колеблется в пределах 2,2—2,6 шім3, баритового бетона 3,2—3,5 т(м3, лимонитового 3,6—4,0 тім3 и бетона с железным заполнителем до 5,6 тім3.

Декоративный бетон. В связи с развитием сборного домостроения остро стоит проблема разнообразного декоративного оформления как

179

внешних элементов зданий, так и их интерьеров. Этим требованиям может отвечать, в частности, декоративный бетон, применяемый для лицевой отделки бетонных изделий, поскольку он по своей природе, составу и свойствам органично связан с бетонной основой. О вяжу­ щих веществах для декоративных целей указывалось выше (гл. 4).

Для декоративных бетонов в качестве заполнителей применяют следующие каменные материалы: граниты, мраморы, кварциты, изве­ стняки, вулканические туфы, гравий, песок. Из искусственных мате­ риалов в декоративные бетоны вводят керамическую крошку, стеклян­ ный бой и т. п. Декоративный бетон должен отвечать требованиям повышенной прочности, плотности и атмосферостойкости. Прочность его должна соответствовать марке не менее 150 и Мрз 25.

Для изготовления декоративного бетона можно использовать гото­ вые сухие товарные смеси, получаемые путем сухого перемешивания всех входящих в бетон компонентов в шнековых и лопастных смесите­ лях.

В практике изготовления декоративных бетонов имеется много способов и приемоз их фактурной обработки как в процессе изготов­ ления бетонных изделий, так и после их твердения. К числу видов обработки относятся набивка лицевого слоя декоративного бетона полусухой консистенции, обнажение зерен заполнителя путем снятия поверхностной пленки цементного теста струей воды. Для создания на фактурном слое мозаичного рисунка применяют в каыестве заполнителя каменную крошку различных пород (гранит, мрамор) и размеров. Же­ сткую смесь с таким заполнителем наносят на поверхность и после затвердения ее подвергают механической обработке — шлифуют.

Мозаичным фактурным слоем обычно покрывают такие бетонные изделия, как лестничные площадки и ступени, подоконные доски, полы вестибюлей и др. Практикуется также присыпка каменной крошки с прикаткой по поверхности свежеотформованного изделия. Такую отделку применяют для стеновых панелей. Из других видов декоратив­ ной обработки бетонных изделий известны накатка рисунка по свежеуложенному бетону специальными рельефными валами и фрезерова­ ние рисунка на отвердевшем бетоне.

9. ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ

Высокая теплопроводность обычных тяжелых бетонов не позво­ ляет использовать их в качестве материала для устройства стеновых ограждений, кроме того, значительный объемный вес обычного бетона не дает. экономичных решений несущих конструкций. Вследствие этого весьма широкое распространение в различных видах современ­ ного строительства получили легкие бетоны. Этому способствовали наличие богатых месторождений легких каменных пород (туфы, пем­ зы), отходов промышленности (шлаки) и созданные в 60-х годах эффек­ тивные искусственные материалы —- керамзит и термозит, используе­ мые в качестве заполнителей для легких бетонов. Объемный вес легких бетонов имеет пределы 500—1800 кг/м3, а прочность на сжатие состав­ ляет от 10 до 400 кГІсм2.

180

В зависимости от структуры легкие бетоны подразделяют на сле­ дующие разновидности:

бетоны с легкими (пористыми) заполнителями; крупнопористые (беспесчаные) бетоны на крупном заполнителе

(плотном или пористом), связанные тонким слоем цементного теста;

диатомит. Наиболее ценными из них являются пемза и вулканические туфы. Имея небольшой объемный вес, они позволяют получать бетоны высокой прочности (марка более 100).

Пемза и туфы имеют в основном замкнутые поры. При пористости 70—90% водопоглощение их невелико, и они морозостойки. Эти за­ полнители обладают также низкой гигроскопичностью, что очень важно для ограждающих конструкций. Известковые туфы и ракушечник обладают меньшей прочностью, и в конструктивных легких бетонах их не применяют.

И с к у с с т в е н н ы е заполнители разделяют на две группы: заполнители из отходов промышленности без предварительной перера­ ботки и искусственные, получаемые в результате специальной пере­ работки как природных каменных материалов, так и отходов промыш­ ленности.

Шлаковую пемзу (термозит) получают из металлургических шлаков путем вспучивания шлаковых расплавов при воздействии на них пара, холодного воздуха или разбрызгиваемой струи воды.

Степень вспучивания, размер пор и их характер (закрытая или открытая пористость) зависят от вязкости расплава, а также от вспу­ чивающего начала — природы газов и их количества. Строение поризованного таким способом материала близко к строению пемзы; почему его и называют шлаковой пемзой. Объемный вес термозита может быть

впределах 400—1200 кг/м3.

Аг л о п о р и т . Топливные шлаки представляют собой смесь различных неорганических составляющих топлива, которые при спе­ кании образуют пористо-губчатую массу.

Строение и свойства этих шлаков зависят от вида топлива и усло­ вий его сжигания. В составе этих шлаков имеются несгоревший уголь и некоторые неорганические соединения. Для обогащения этих шлаков

181