Материалы для изготовления бетона, добавки для бетона

Цемент.

Цемент — группа гидравлических вяжущих веществ, в состав которых обязательно входят силикаты и алюминат кальция. Взаимодействуя с водой и претерпевая процесс отвердевания в течение определенного времени, цемент переходит в вещество, которое не растворяется в воде. Все пропорции состава привязывают к одному кубу бетона.

Для изготовления бетона, который должен отвечать определенным характеристикам, используют рекомендуемую марку цемента. Высокомарочные цементы можно разбавлять специальными примесями - добавки для бетона, чтобы нивелировать перерасход материала. Стандартная еденица измерения бетона - куб бетона.

Мелкий заполнитель.

Для изготовления тяжелого бетона в качестве мелкого заполнителя используют песок. Размеры зерен песка должны быть в пределах коридор 0,16-5мм, плотность не менее 1,8г/см3. Используемые для приготовления тяжелого бетона пески могут быть как природного, так и искусственного происхождения. Искусственный песок является продуктом дробления горных пород. Природный песок является продуктом многовековых разрушений горных пород, поэтому в его состав могут входить различные добавки, минералы.

Подбор добавки для бетона

Выборку песка для приготовления бетона осуществляют по трем основным характеристикам: качество минерального состава, размер зерен, наличие вредных примесей. Качественный заполнитель образуется из зерен различного размера, при этом соотношение мелких, средних и крупных фракций регламентировано. Необходимо помнить, что мелкие зерна заполнителя должны заполнять пробелы, образовавшиеся между крупными. Чем лучше заполнитель, тем меньше пустот между зернами.

Соотношение и размер зерен (гранулометрический состав) заполнителя определяют с помощью специального набора сит с различными диаметрами отверстий, через которые просеивают контрольный объем (как правило, 1кг) предварительно высушенного материала. Сита бывают 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм. В составе песка не должно быть зерен гравия, размер которых превышает 10мм, зерна размером от 5 до 10мм могут присутствовать в 5% отношении.

Показатель крупности песка называется «модуль крупности», который определяется отношением общей суммы остатков на ситах к объему контрольной пробы, принимаемой за 100. Зерновой состав песка разделяется на крупный, средний и мелкий. Чем мельче зерна заполнителя, тем больше потребность в воде для вымешивания бетона. Исходя из этого, зерна размером меньше 0,16мм должны присутствовать в используемом песке не более чем 10% выражении. Содержание пылевидных остатков ила и глины должно быть не больше 3%. Химические свойства глины способствуют её расширению и уменьшению в различных температурных режимах, поэтому её наличие в составе заполнителя снижает морозостойкость бетона.

Чтобы уменьшить содержание пылевых и мелких добавок для бетона, песок подвергают специальной промывке.

Содержание в песке органических веществ негативно влияет на прочность бетона, а в некоторых случаях, разрушает его. Состав и количественное содержание органических примесей в песке определяют с помощью колориметрии.

Добавки для бетона - крупный заполнитель.

Крупный заполнителем, который используется для изготовления бетона, может быть гравий или щебень, размер зерен которых находится в пределах 5-70мм. Для создания бетонных конструкций внушительного размера можно использовать добавки для бетона, заполнитель с размером зерен до 150мм.

Гравий представлен окатанными гладкими зернами, среди которых могут содержаться разнообразные вредные примеси — органические и неорганические.

Щебень является продуктом дробления различных осадочных пород (метаморфические, водостойкие, изверженные и др.). Зерна щебня отличаются угловатой формой. Рекомендуемая форма зерен щебня для приготовления бетона — куб. Отличное сцепление с цементным камнем обеспечивается шероховатостью зерен щебня, что является видимым преимуществом перед гравием. Именно поэтому бетоны повышенной прочности вымешивают исключительно из щебня.

Заполнитель обладает индивидуальными свойствами морозостойкости и прочности, которые определяют качество бетона. Показатель прочности заполнителя должен в 1,5-2 раза превышать аналогичный показатель марки бетона. Характеристика морозостойкости щебня и гравия должна соответствовать нормам проектной марки бетона. На сегодняшний день существуют выведенные параметры (марка) морозостойкости щебня и гравия, которые должны «помещаться» в коридор от 15 до 300. Установленная для заполнителя марка определяется путем попеременного замораживания/размораживания. Количество таких циклов, которые без потери основных характеристик вынес заполнитель, являются числовым показателем марки. В процессе замораживания/размораживания крупные заполнители не должны терять в массе более 5%. Для марок заполнителя 15 и 25 регламентирована потеря массы до 10%.

Гранулометрический состав щебня и гравия определяется исходя из максимального и минимального размера присутствующих в них зерен. При бетонировании таких конструкций как балки, колонны и рамы, максимальный размер зерен крупного заполнителя не должен превышать номинальное расстояние между стержнями арматуры, а для изготовления плит перекрытий зерна должны быть не больше толщины плиты.

Стандартная минимальная крупность заполнителя определяется с помощью самого мелкого сита, через которое просеивается до 5% контрольного объема материала. Как правило, минимальная крупность составляет 3-5мм.

Разделяют четыре группы фракций, по которым определяют крупность заполнителя: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм и 40-70 мм. Допускается вариант смешивания нескольких фракций в состав одного заполнителя, поэтому потребителю доступны варианты 3-10мм, 10-15мм и 15-20мм.

Существует три группы щебня, которые характеризуют форму зерен: кубовидная, обычная и улучшенная. Каждой группе присуще свое процентной содержание массы пластинчатых и игловатых зерен — для кубовидной 15%, для улучшенной 25% и для обычной 35%. Пластинчатыми и игловатые зернами называют такие зерна, параметры толщины или ширины которых меньше или больше длины в три и более раз.

В зависимости от типа горной породы, которая используется в качестве заполнителя, допускается различное содержание пылевидных и илистых элементов. Для гравия и щебня допускается содержание вышеназванных частиц в пределах одного процента.

Проверка на наличие органических веществ осуществляется колориметрическим методом — гравий или щебень обрабатывают едким натром, после чего сравнивают цвет полученного раствора с эталонным.

Вода.

Используемая для затворения и полива бетона вода, должна быть отфильтрована от всевозможных вредных примесей, которые негативно сказываются на процессе затвердевания. В этих целях используют природную воду из естественных водоемов, водородный показатель рН которой равен не менее 4. В состав воды для вымешивания и полива бетона не должно входить более чем 5600 мг/л минеральных солей, в содержании которых сульфаты не превышают 2700мг/л. Применение сточных, промышленных и болотных вод запрещается для изготовления качественного бетона.

Другие добавки для бетона.

Выделяют следующие виды добавок для бетона: регулирующие, повышающие прочность и (или) морозостойкость, повышающие сопротивляемость к коррозии, воздухововлекающие, для замедления/ускорения схватывания, пластифицирующие и некоторые другие.

Некоторые добавки придают бетону специальные характеристики, например, возможность затвердевания бетонной смеси даже при отрицательных температурах. Отдельным блоком в добавках для бетона выделяются суперпластификаторы.

Как правило, суперпластификаторы — это синтетические полимеры, изготовленные посредством синтеза меламиновой смолы или нафталинсульфокислоты. Остальные суперпластификаторы изготовлены из вторичных продуктов синтеза. При добавлении суперпластификатора в объеме 0,15-1,2% от используемой массы цемента, эффект разжижения смеси проявляется активней, нежели при добавлении обычных пластификаторов. Эффект разжижения сохраняется в течение 1-1,5 часов после добавления суперпластификатора в состав смеси. Попадая в щелочную среду пластификаторы видоизменяются и не оказывают негативное влияние на качественные характеристики бетона (прочность, морозостойкость и т.п.).

Благодаря суперпластификатором можно выливать различные бетонные и железобетонные конструкции, применяя бетононасосы и другие средства подачи смеси. Плюс ко всему, суперпластификаторы способствуют снижению В/Ц, и производству высокопрочных конструкций.