Требования к бетону для монолитного строительства. Бетон. Требование к бетону как к строительному материалу

Роль заполнителей в бетонах и растворах

Данные вещества выполняют следующие задачи:

1. Сокращают расход цемента. Такие материалы занимают значительную часть объема бетонного раствора, делая его более доступным по стоимости.
2. Повышают стойкость застывшего бетона к возникновению трещин. Цементный камень без таких добавок более подвержен раскалыванию в связи со склонностью к усадке и деформации. Современные заполнители играют роль жесткого остова бетона, снижая его усадку по сравнению с усадкой цемента без подобных добавок в несколько раз.
3. Увеличивают прочность затвердевшего бетонного раствора, улучшают модуль упругости бетона. Жесткий скелет из заполнителя минимизирует деформацию конструкции под воздействием нагрузки, снижает ползучесть бетона. Таким образом бетонный раствор после затвердевания защищается от возникновения необратимых пластических деформаций различного характера.
4. Пористые, легкие заполнители уменьшают теплопроводность и плотность бетона. Благодаря этому такой раствор можно использовать для создания ограждающих или теплоизоляционных конструкций.
5. Специальные гидратные и особо тяжелые заполнители придают конструкции из бетона стойкость к проникающей радиации.

Свойства затвердевшего бетона.

Прочность на сжатие.

Это наиболее важная особенность бетона. Прочность на сжатие бетона определяет класс прочности.

Определяется по прочности при сжатии стандартных бетонных кубиков размером 150x150x150 мм на 28 сутки отвердения в МПа. Прочность может быть измерена на цилиндрических или кубических образцах упомянутых выше.

а). По ГОСТу уставлены следующие классы бетона по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; BIO; B12,5; B15; В20; В25; В30; В35; B4Q- В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75 и В80. Например, у бетона класса В50 предел прочности при сжатии — не ниже 50 МПа.

б). По прочности на сжатие марки тяжелого бетона: М50; М75; М100; М150; М200; М250, М300; М350; М400; М450; М500; М550; М600; М700; М800; М900 и Ml000. Пример — марка бетона М350 значит, что его предел прочности при сжатии — не менее 350 кгс/см2.

Морозостойкость бетона.

Это сопротивление бетона, который насыщенный водой, при повторном замораживании и последующем оттаивании. Именуется степеней морозостойкости: F25, F50, F75, F100, F150, F200, F300. После буквы «F» число представляет собой количество циклов замораживания и оттаивания бетона, который не теряет своих свойств без потери значительного веса и силы.

Водонепроницаемость бетона.

Определяет способность противостоять потоку воды через бетон под давлением. Это означает, что на указанный 10-кратный объем давлением воды (в МПа), при котором твердый образец бетона толщиной 15 см не показывает признаки просачивания воды.

Водопоглощение бетона.

Указывает на бетон, находящийся в контакте с водой. Обычного бетона водопоглощение характеризуется массой от 5% до 9%. С увеличение абсорбции бетона уменьшается его выносливость.

Заполнители для бетона: разновидности

Группировка подобного сырья основывается на следующих факторах:

1. Величина зерен. По данному критерию выделяют заполнители: Крупные. В данную группу входят материалы с зернами размером более 5 мм. Примером таких материалов являются щебень и гравий. Они различаются формой зерен. Щебень состоит из зерен угловатой формы, гравий – элементов окатанной и округлой формы.
2. Мелкие. Мелкий заполнитель — песок, величина зерен которого не больше 5 мм.

Щебень/гравий

Щебень и гравий относятся к природным заполнителям крупного типа. Гравий образуется при естественном разрушении горных пород. Щебень – продукт искусственного дробления. Использование этих материалов позволяет сократить расход бетона и улучшить его эксплуатационные свойства. Заполнители образуют жесткий каркас, препятствуют появлению трещин и усадки.

Зернистость наполнителя влияет на дальнейшее использование строительной смеси. Бетон на мелкозернистом щебне применяют для создания небольших конструкций: элементов лестниц, перемычек, тротуарной плитки. Крупнозернистые составы используют для приготовления смесей под устройство ленточных фундаментов, строений из железобетона, подпорных стен. От величины фракций также зависит прочность возводимых сооружений. У бетона с добавлением мелкого гравия крепость ниже, чем у смесей с крупнозернистым заполнителем.

Оптимальные характеристики щебня:

• фракция — от 20 до 40 мм (крупнозернистый), от 2 до 5 мм (мелкозернистый);
• вид – гранитный;
• марка — М800;
• форма – преимущественно кубовидная с содержанием лещадки не более 10-50% от общего объема;
• чистота – без пылевидных и глинистых включений.

Чем ниже содержание лещадки в таком заполнителе, тем меньше расход цемента. Большое количество глинистых включений в щебне влияет на прочность бетона, снижая ее до 30%. Слишком большие гранулы трудно будет перемешать даже в бетономешалке. Слишком маленькие фракции не дадут достаточной прочности.

Требования к заполнителям бетона

Занимая собой внушительную часть объема бетона, заполнители оказывают большое влияние на его характеристики. Поэтому к таким материалам предъявляют определенные требования. Они заключаются в следующем:

1. В заполнителях (крупных и мелких) соотношение зерен разного размера должно попадать в определенные пределы. Другими словами, любой заполнитель должен обладать определенным зерновым (гранулометрическим) составом. Данное требование обуславливается необходимостью максимального насыщения строительного раствора зернами заполнителя. Для определения пропорций различных по величине зерен в материале используются сита с ячейками разного размера. Исследуемый заполнитель делится на фракции. Полученные показатели сравниваются с требованиями стандарта.
2. Любой заполнитель для бетонного раствора не должен оказывать негативного влияния на процесс затвердения цемента или ухудшать прочность и долговечность застывшей смеси. Для выполнения данного требования специалисты определяют степень прочности, морозостойкости, устойчивости к разнообразным физическим и химическим воздействиям заполнителей, а также их минеральный состав и особенности их зерен.
3. Заполнители должны обладать определенной степенью чистоты. Илистые, пылевидные частицы обволакивают поверхность зерен материала, снижая их способность сцепляться с цементом. Это негативно сказывается на качественных характеристиках бетона. Поэтому доля пыли и глинистых частиц в крупнофракционном заполнителе не должна превышать 1%.

Исследования заполнителей выполняются методом отбора проб. В ходе такой работы из материала специалисты берут определенное число частных проб. Результаты исследования этих проб усредняются и распространяются на весь объем исследуемого заполнителя.

Зерновой состав заполнителей бетона

Песок

Песок — мелкий минеральный заполнитель с размером зерен до 3 или 5 мм (по ГОСТ 8736—58 допускается содержание зерен крупнее 5—10 мм не более 10% по весу).
Песок для тяжелого бетона должен удовлетворять следующим требованиям:

Объемный вес — не менее 1550 кг/м3 для бетона марки выше 150 и для бетона, подвергающегося замораживанию в насыщенном водой состоянии, 1400 кг/м3 для бетона марки 150 и ниже.

Зерновой (гранулометрический) состав песка — кривая просеивания должна находиться в пределах заштрихованной площади (рис. 5): крупный песок — ближе к ее нижней границе, средний — ближе к верхней границе. Для мелкого песка кривая просеивания находится между заштрихованной площадью и верхней ломаной линией.

Таблица 53 — Зерновой состав различных групп песка (ГОСТ 8736—58)

Тонкие пески допускаются только при наличии в каждом отдельном случае необходимых технико-экономических обоснований.

Содержание зерен, проходящих сквозь сито №014 (189 отв/см2) не должно превышать 10% по весу.

Количество пылевидных и глинистых (илистых) частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 5%.

В песке не должно быть комков глины, суглинка и посторонних засоряющих примесей.

Рис 5 Графики зернового состава: а — песка; б — крупного заполнителя.

Содержание органических примесей допускается в таком количестве, при котором цвет жидкости над песком, обработанным по методу окрашивания (ГОСТ 8735—58), не темнее эталона или при испытании с цементом дает раствор с прочностью, не меньшей, чем раствор того же состава и с тем же песком, но промытым сначала известковым раствором, а затем водой.

При дозировке песка следует учитывать, что самый большой объем песок занимает при влажности 5—7%.

Щебень и гравий

Щебень и гравий (ГОСТ 8267—56, 8268—56) служат крупными заполнителями для бетона В соответствии с указанными ГОСТ и ТУ на изготовление и приемку сборных железобетонных и бетонных изделий CH1-61 гравий и щебень из естественного камня должны удовлетворять следующим требованиям.

Для бетонных и железобетонных конструкций и деталей в зависимости от размеров сечений конструкций и армирования должны применяться гравий и щебень следующих фракций: 3—10, 10—20, 20—40, 40—70 мм. В отдельных случаях допускается смешение двух смежных фракций. Указания по предельной крупности щебня даны в табл. 55.

Применение заполнителей для бетона

Каждый вид заполнителя придает строительному раствору определенные свойства, что обеспечивает его применение в определенных случаях. Очень важно правильно подбирать составляющие бетона, чтобы получить раствор с определенными техническими параметрами. Подбор таких материалов осуществляется с учетом многих аспектов, в том числе вида используемого бетоносмесителя. При его выборе учитывается также его предназначение, будь то улучшение прочности, придание раствору стойкости к теплу и жару или химическому воздействию агрессивных веществ. При необходимости возведения сооружений, стойких к радиационному излучению, используется антирадиационный заполнитель. При создании ограждений, эстетически привлекательных сооружений и фасадов применяется декоративный бетонный заполнитель. Распространенные заполнители – щебень, гравий и песок – применяются при создании большинства видов бетонных растворов. Объясняется это тем, что такие материалы придают смеси необходимые качественные и прочностные характеристики.

Свойства бетонной смеси.

Консистенция бетона.

Определяет степень текучести бетонной смеси и иллюстрирует её способность к деформации под нагрузкой.

Консистенция контролируется содержимым типом и количеством химических добавок. В любом случае, невозможно отрегулировать консистенцию содержание воды, поскольку это может привести к значительным изменениям в свойствах бетона.

Применимость бетонной смеси.

Эта способность бетона для поддержания однородности материала с наименьшими усилиями.

Технологичность использования зависит от типа сырья и добавок, а также от времени, прошедшего от смешения отдельных компонентов.

Сопротивление бетона.

Это свойство включает уплотнение воды в бетонной смеси или цементного раствора. Чаще всего это вызвано добавкой больше воды, чем в рецепте предоставляемой бетонной смеси. Это явление является неблагоприятным, так как поверхность бетона очень устойчива противостоянию пыли на поверхности. Это особенно нежелательно на горизонтальных поверхностях (полы, потолки, стяжка).

Сегрегация (расслоение) бетона.

Расслоение является разделением компонентов бетонной смеси таким образом, что их распределение в прекращении смеси должно быть сбалансировано: совокупность бетона оседает на дно формы и строительный раствор собирается в верхней части. Сегрегация это явление является сильно отрицательным, так как это приводит к снижению прочностных параметров бетона.