Файл: Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник.pdf

Зависимость прочности бетона от В/Ц объясняется тем, что в цементном тесте, полученном при замешивании цемента с водой, в период схватывания цемент взаимодействует лишь с частью вве­ денной в бетонную смесь воды. Остальная вода является избыточ­ ной и, испаряясь, обусловливает пористую структуру цементного камня. Поэтому прочность бетона во многом зависит от прочности цементного камня.

Очень важно установить конкретный вид зависимости проч­ ности бетона от активности цемента и водоцементного отно­ шения.

Зависимость прочности бетона от В/Ц не всегда постоянна. Причины этого непостоянства могут быть различными и зависят от минералогического состава цементов, величины зерен клинкерных минералов, наличия в цементе гидравлических добавок и др. По­ этому окончательно эту зависимость возможно уточнить при изго­ товлении пробных замесов.

Для практических расчетов целесообразно пользоваться расчетной формулой определения прочности бетона в зависи­

при сжатии в возрасте 28 суток при твердении в нормальных темпе­ ратурно-влажностных условиях по таким формулам:

для бетонов с водоцементным отношением, равным или боль­ шим 0,4 (Ц/В < 2,5)

с меньшим 0,4 (Ц/В > 2,5)

где Яб — предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28 суток нормального твердения;

Яц— активность цемента, т. е. предел прочности при сжатии образцов (половинок балочек) из цементного раствора;

^ —цементно-водное отношение в бетоне (отношение веса

заполнителями); А и А\ — безразмерные коэффициенты, зависящие от свойств и

качества примененных материалов.

При высококачественном заполнителе для бетона А = 0,65; А 1 = 0,43; при рядовом — соответственно 0,60 и 0,40; при заполни­ теле пониженного качества — 0,55 и 0,37.

К высококачественным материалам относят: щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и

портландцемент высокой активности без добавок или с минималь­ ным количеством гидравлической добавки в его составе. Заполни­ тели должны быть чистые, промытые, фракционированные с опти­ мальным зерновым составом смеси фракций.

К рядовым материалам относят: заполнители среднего каче­ ства, в том числе гравий, портландцемент средней активности или высокомарочный шлакопортландцемеит. К материалам понижен­ ного качества относят: крупные заполнители низкой прочности и мелкие пески, заполнители, отвечающие пониженным требованиям, цементы низкой активности.

Формулы для определения Re справедливы для бетонов из уме­ ренножестких и малоподвижных бе­ тонных смесей, уплотняемых виб­

рацией.

Ориентировочные определения проч­ ности бетона при изготовлении сбор­ ных железобетонных конструкций с применением пропаривания можно производить по приведенным выше формулам, считая, что после про­ паривания прочность бетона со­ ставляет приблизительно 70% от его марки.

Исходные материалы. Исходными материалами для бетона служат вяжу­ щие, крупные и мелкие заполнители, химические добавки и вода.

Вяжущими материалами являются цементы, обладающие гидравлически­ ми свойствами. При выборе вяжущего для бетона следует учитывать условия работы бетона.

При оптимальном подборе заполни­ телей, применении смесей с малым водоцементным отношением и укладке с интенсивной вибрацией марки цементов могут быть близ­ кими к маркам бетона.

Цементы высоких марок, применяемые для бетонов низких ма­ рок, должны разбавляться местными добавками-наполнителями. При выборе вида и марки цемента для бетонов различной проч­ ности следует руководствоваться табл. 19.

Цементы отличаются также минералогическим составом (белитовые, алитовые, алюминатные, алюмоферритные), определяющим их свойства.

Для бетона и бетонных конструкций, работающих в воз­ душно-сухой среде, рекомендуется применять высокоалитовые и высокоалюминатные цементы; для конструкций, работающих в ми­ нерализованных водах,— малоалюминатные сульфатостойкие порт­ ландцемента и шлакопортландцементы, цементы с гидравлически­ ми добавками, содержащие не более 8% алюминатов. Для бетона,

эксплуатируемого в пресных водах, следует применять белитовые, средне- и малоалюминатные цементы.

Глиноземистые цементы применяют для бетонов, предназначен­ ных для конструкций с малым сроком введения в эксплуатацию, а также при производстве работ в зимнее время. Применение гли­ ноземистого цемента для массивных конструкций не допускается. При употреблении цементов, содержащих молотые добавки, сле­ дует принимать меры к обеспечению влажных условий твердения бетона в конструкциях.

Крупными заполнителями в бетоне являются щебень, гравий, щебень из гравия, из отвальных шлаков, керамический щебень.

Щебень и гравий в зависимости от линейного размера частиц подразделяют на фракции: 5—10, 10—20, 20—40 и 40—70 мм. Мо­ жет быть использован щебень других размеров: 3—10, 10—15, 15— 20, 25—40 и крупнее 70 мм.

Зерновой состав фракции или смеси должен находиться в пре­

Щебень получают дроблением гранитов, песчаников, плотных известняков и других горных пород.

Чаще для бетона применяются щебни из изверженных горных пород (гранита, базальта и др.).

Породы осадочного происхождения, среди которых особое зна­ чение имеет известняк, имеют некоторые преимущества перед изверженными. Они требуют меньших затрат на добычу и перера­ ботку их на щебень. Меньшая объемная масса известняка по сравнению с гранитом позволяет снизить объемную массу бетона. Известняковый заполнитель является химически активным веще­ ством по отношению к продуктам гидратации цемента, что обуслов­ ливает лучшее сцепление заполнителя с цементным камнем. Мень­ ший модуль упругости известняка уменьшает концентрацию напряжений в наиболее опасной зоне бетона — в местах контакта цементного камня с заполнителем.

Однако применение известняковых щебней для бетонов ослож­ няется тем, что прочность известняка одного месторождения колеб­ лется в широких пределах. Кроме того, известняки часто засорены илистыми примесями. Использование в бетонах таких разнородных по прочности заполнителей приводит к перерасходу цемента и не гарантирует проектируемой марки бетона. Поэтому эффективное использование известняковых щебней в бетоне (особенно высоких марок) целесообразно после их качественного обогащения с целью разделения щебней по прочности и удаления из них загрязняющих примесей.

По степени морозостойкости щебень подразделяют на выдер­ живающий 15, 25, 50, 100, 150 и 300 циклов замораживания и оттаивания.

Крупность щебня выбирают в зависимости от вада конструкции и расстояния между стержнями арматуры. Большое значение име­ ет мелкий и особо мелкий щебень для тонких железобетонных кон­ струкций и сборных элементов.

В качестве крупного заполнителя для тяжелых бетонов при­ меняют также гравий либо гравийно-песчаную природную смесь, которая при удовлетворительном соотношении гравия и песка мо­ жет применяться без переработки.

Так как гравий, добытый из карьера, по качеству и грануло­ метрическому составу редко удовлетворяет заданным условиям, то его искусственно обогащают промывкой и рассевом на фракции, одновременно удаляя частично и вредные примеси — глину и орга­ нические вещества.

Щебень и гравий не должны содержать игловатых и пластин­ чатых зерен более 15% по весу; глины, ила и мелких пылевидных фракций для щебня высоких марок— более 1—2%, для щебня марок 200—400 — 3%.

В районах с развитой металлургической промышленностью за­ полнителями в бетонах служат шлаки. Из разновидностей метал­ лургических шлаков в бетонах применяют в основном доменные отвальные шлаки кристаллической структуры. Они не должны со­ держать свободных окислов кальция и магния и быть склонными к железистому или силикатному распаду. Последнее свойство про­ веряется пропариванием образцов шлаков при температуре 70— 80° С в течение суток.

Хорошим заполнителем для бетона является щебень керами­ ческий. Бетон на керамическом щебне более устойчив к динами­ ческим воздействиям, а также обладает повышенной огнестойко­ стью и сопротивляемостью растяжению. Щебень из силикатного кирпича может быть применен для бетонных конструкций, не под­ вергающихся вибрации. Прочность кирпича, из которого получают щебень, должна быть примерно на 20% выше прочности проекти­ руемого бетона.

Мелкими заполнителями в бетоне и бетонных изделиях служат природные или искусственные пески.

Крупность песка характеризуется модулем крупности — суммой полных остатков при рассеве 1 кг песка на стандартных ситах, в проц, (размер сеток от 0,14 до 2,5 мм).

Модуль крупности для каждой группы песка (проц.) ;