Обычный тяжелый цементный бетон

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Обычный тяжелый бетон

Обычный тяжелый бетон составляется, как известно, из крупного заполнителя, мелкого заполнителя, цемента и воды зат-ворения. Заполнители занимают большую часть объема бетона поэтому экономически выгодно местные материалы использовать в качестве заполнителей, а не транспортировать их на большие расстояния, что приводит к значительному удорожанию бетона. [1]

Обычный тяжелый бетон способен стабильно сохранять или даже несколько увеличивать прочность при длительном нагревании до 100 С. При дальнейшем повышении температуры может возникнуть явление постоянного упрочнения за счет ускорения процессов гидратации. [2]

Обычный тяжелый бетон в большинстве случаев достаточно хорошо защищает арматуру. [3]

Для обычного тяжелого бетона применяется песок с насыпной плотностью более 1200 кг / м3, содержащий достаточно плотные и высокопрочные зерна. [4]

В обычных тяжелых бетонах , включающих мелкий и крупный заполнители, представляет интерес введение маложестких компонентов на двух структурных уровнях — мелкого и крупного заполнителей. [5]

В обычных тяжелых бетонах прочность крупного заполнителя — гравия или щебня — всегда выше прочности растворной части, а прочность мелкого заполнителя — песка ( точнее, горной породы или минералов, составляющих зерна песка) — больше прочности цементного камня. И тем не менее, прочность раствора оказывается, как правило, меньше прочности цементного камня, а прочность бетона нередко ниже прочности растворной его части. Исследования показали, что прочность бетона зависит не столько от прочности заполнителей, сколько от прочности сцепления цементного камня с поверхностью зерен заполнителей. [6]

Первый вариант у обычных тяжелых бетонов на плотных заполнителях соответствует мытым фракционированным не слишком окатанным кварцевым пескам и щебню как крупному заполнителю. Хорошие результаты по степени упрочнения достигаются при использовании двух -, трех-фракционного щебня. Здесь же показаны данные, соответствующие цементным ( ф3 0) и цементно-песчаным растворам, а также бетонам с одинаковой объемной концентрацией заполнителей ф3 0 67 — 0 69 на цементно-песчаных матрицах с разными характеристиками по содержанию кварцевого песка и водоцементному отношению при разной объемной концентрации щебня в бетоне. [7]

Ниже рассматриваются конструкции из обычного тяжелого бетона . [8]

Ниже рассмотрены конструкции из обычного тяжелого бетона . [9]

Спецификой большинства естественных плотных заполнителей для обычных тяжелых бетонов является их высокая прочность на сжатие ( 100 — 400 МПа) и высокая жесткость — ( 0 5 — 1 1) — 105 МПа по значению модуля упругости — относительно показателей цементного камня. Цементный камень нормальных условий твердения на основе цементного теста с В / Ц в пределах 0 27 — 0 5 в месячном возрасте имеет модуль упругости от 1 9 — 104 до 0 9 — 104 МПа. Формирование модуля упругости цементного камня и цементных бетонов в нормальных условиях твердения завершается к 2 — 3 месяцам. [10]

Дополнительно по сравнению с заполнителями для обычного тяжелого бетона предусматривается испытание щебня и гравия для дорожного бетона на истираемость в полочном барабане. [11]

Как указано выше, прочность заполнителя для обычного тяжелого бетона по ГОСТ 10268 — 80 должна превышать требуемую прочность бетона в 1 5 — 2 раза. [12]

Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют принципиальные отличия от обычных тяжелых бетонов , обусловленные особенностями пористых заполнителей. Последние имеют меньшую объемную массу, чем плотные, значительно меньшую прочность, зачастую ниже заданной марки бетона; обладают сильно развитой и шероховатой поверхностью. Эти качества легкого заполнителя влияют как на свойства легкобетонных смесей, так и на свойства бетона. [13]

На основании полученных упругих и пластических деформаций были вычислены коэффициенты упругости обычного тяжелого бетона при различных температурах его нагрева. [15]

Особо тяжелый бетон

Практически ни одно строительство не обходится без бетонных смесей. Однако стройка стройке рознь. Точно так же и строительные смеси отличатся друг от друга в зависимости от набора входящих компонентов, а также предназначения. Основные две разновидности данных строительных растворов – это легкие и тяжелые бетоны. Остановимся на последних. Тяжелый бетон представляет собой искусственный строительный материал, созданный на базе различных составляющих компонентов, пригодных для строительства.

Почему данную разновидность состава называют тяжелой? Потому что его составляющими являются примеси, имеющие высокую плотность, а также массу. Чем тяжелее наполнитель, тем выше уровень тяжести в самом бетоне.

Разновидности

Среди подобных составов выделяют особо тяжелый бетон, а также смесь средней тяжести. Под особо тяжелым бетоном понимается состав, наполнителями коего являются такие добавки:

• гематит;
• магнетит;
• металлический скрап;
• барит;
• лимонит.

Плотность в таких бетонах составляет больше, чем 2500 кг/м3.

Также в особо тяжелую смесь добавляют:

• глиноземистый цемент;
• обычный портландцемент;
• шлакопортландцемент;
• пуццолановый портландцемент;
• гипсоглиноземистый набухающий цементный песок.

Тяжелым бетоном называется только тот, удельная масса которого определяется от 1600 до 2500 кг на куб. метр.

К подобного рода бетонам во время стройки предъявляются некоторые условия. Самый малый уровень крепости на сдавливание ингредиентов раствора составляет:

• скрап, магнетит – по 200 МПа;
• лимонит, гематит – по 35 МПа;
• барит – 40 МПа.

Наличие полуторных оксидов в барите – максимум 1% от общей численности наполнителей. Абсорбция воды:

• магнетита, барита – 1-2% от массы;
• лимонита и гематита – 9 -10%.

Обычный тяжелый бетон чаще всего применяется при строительстве. Его заполнителями являются горные минералы:

• гранитный песок;
• диабаз;
• известняк;
• щебенка.

Такого рода бетону присуща концентрация 1600-2500 кг/м3.

У материала средней тяжести имеется несколько подвидов:

• смесь для железобетонных сооружений сборного типа;
• строительный материал с повышенной прочностью;
• быстро застывающий раствор;
• состав на мелком песке;
• строительный материал для сооружений гидротехнического направления;
• раствор для покрытия дорог, аэродромных площадок, взлетных полос;
• смесь с тонкомолотыми примесями;
• состав с небольшим количеством щебня;
• литой строительный материал;
• раствор с поверхностно-активными добавочными веществами.

Вернуться к оглавлению

Сферы применения

Независимо от степени тяжести, строительный раствор по сфере применения делят на:

• Промышленный – используется при возведении промышленных зданий и для обычного строительства.
• Специальный – благодаря особому ансамблю входящих компонентов применяется исключительно при возведении дорожных, гидротехнических, ограждающих от ядерных излучений, химически устойчивых конструкций.

Рассмотрим более подробно, в каких областях характерно использование бетонов такого типа:

1. Постройка железобетонных сооружений. Здесь усиливают крепость раствора, а также сокращают сроки его застывания посредством минеральных примесей, плюс при помощи термической обработки.
2. Возведение гидросооружений. В данном случае следует быть особо внимательными при выборе смесей. Они должны иметь максимальную стойкость к влаге, потому как им придется постоянно контактировать с жидкостью.
3. Покрытие автодорог, аэродромных площадок. Подобное строительство подразумевает под собой огромные нагрузки на бетонное покрытие, которые может выдержать лишь увесистый материал. Из такой помеси производят пласты для дорог, обладающие высочайшей прочностью, морозоустойчивостью.
4. Закладка цельных фундаментов. Монолитные основы под сооружения промышленного характера выливаются исключительно из тяжелых составов.
5. Возведение «коробки» и перекрытий во время строительства сооружений, нуждающихся в максимальной степени надежности, обеспечить которую способен исключительно раствор тяжелого бетона. К таким объектам относятся банковские хранилища, здания государственной важности, промышленные предприятия с вредными условиями работы.

Обычный тяжелый бетон

Материалы для обычного тяжелого бетона.

Обычный тяжелый бетон применяют для изготовления фундаментов, колон, блоков, плит, пролетных строений и т.д. В соответствии с ГОСТ 25192-82 для бетонных и железобетонных конструкций применяют бетоны следующих классов: В 1; В 1,5; В 2; В 2,5; В 3,5; В 5; В 7,5; В 10; В 12,5; В 15; В 20; В 25; В 30; В 35; В 40; В 45; В 50; В 55; В 60. Для перехода от класса бетона к средней прочности бетона R_б ср , определяемой разрушающим методом, применяют формулу:

R_б ср = В/0,778 МПа (1.1)

Например, для бетона класса В5 средний предел прочности при сжатии равен 6,43 МПа.

Составляющие обычного тяжелого бетона: цемент, вода, песок, крупный заполнитель.

Цемент — вяжущее вещество типа портландцемента, портландцемента с гидравлическими добавками, шлакопортландцемента и др.

Вода (питьевая). В такой воде недопустимы в значительном количестве кислоты, сульфаты, жиры, масла, сахар и т.д.

Песок — рыхлая смесь зерен горных пород крупностью 0,15 — 5мм. Для тяжелого бетона широкое применение получили кварцевые пески. Кварцевые пески (природного происхождения) делятся на овражные морские, гравийные и валунные, дюнные и барханные. Песок не должен содержать в своем составе большое количество пылевидных, илистых, глинистых и оргпримесей. Наиболее вредными являются примеси глины, которая обволакивает отдельные зерна песка и препятствует сцеплению их с цементным камнем и понижает прочность бетона. Содержание глинистых, илистых и пылевидных, примесей не должно превышать 5%.Для очистки песка от вредных примесей его промывают. Объемная масса песка в сухом и рыхлом состоянии составляет 1500 кг/м 3 . При влажности 5-7% его объемная масса уменьшается за счет разбухания и с дальнейшим увеличением влажности объемная масса его вновь возрастает.

Крупный заполнитель –в качестве крупного заполнителя для бетона применяются гравий или щебень из горных пород, реже шлаковый или кирпичный щебень.

Гравий — рыхлый материал, образовавшийся в результате разрушения горных пород. Гравий имеет окатанную форму и гладкую поверхность зерна. Различают гравий горный (овражный), речной и морской. По крупности зерен гравий разделяется на несколько фракций от 3-10 мм до 70 мм и более Количество в гравии илистых и глинистых примесей не должно превышать 1% по весу. Излишнее количество примесей удаляется промывкой его.

Щебень — дробленная горная порода на куски размером от 3 до 70, иногда до 150 мм. Для приготовления бетона используется щебень, полученный дроблением плотных первичных или вторичных горных пород, и щебень из доменных и мартеновских шлаков, для бетонов низких марок — применяется бой кирпича. При дроблении камня зерна щебня получаются неправильной формы. Лучшей считается форма, приближающаяся к кубу или тетраэдру. Вследствие шероховатости поверхности зерен щебень лучше сцепляется с цементным камнем, чем гравий. Щебень должен удовлетворять требованиям морозостойкости, прочности, зернового состава.

Для обыкновенного бетона чаще всего используют портландцемент (шлакопортландцемент), кварцевый песок и щебень (гравий) из плотных пород.

Обыкновенный бетон должен приобрести проектную прочность к определенному сроку и обладать другими качествами, соответственно назначению изготовляемой конструкции (водостойкость, морозостойкость, плотность и т.д.). Кроме того, требуется определенная степень подвижности (пластичности) бетонной смеси, которая отвечала бы принятым способам транспортировки и укладки бетона.

Прочность бетона.

В конструкциях зданий и сооружений бетон может находиться в различных условиях работы: сжатие, износ, растяжение, скалывание и т.д. Лучше всего бетон работает на сжатие. Предел прочности при сжатии бетона зависит от активности цемента, В/Ц (водоцементного отношения), прочности и качества каменных материалов, степени уплотнения бетонной смеси, условий твердения и др.

Основным фактором, влияющим на прочность бетона, является активность цемента и В/Ц отношение. Цементы высокой активности дают более прочные бетоны, однако при одной и той же активности цемента можно получить бетон различной прочности в зависимости от изменения количества воды в смеси. В среднем В/Ц принимают равным 0,4 — 0,7, хотя при меньшем В/Ц можно получить большую прочность бетона. Однако в этом случае смесь трудно укладывать и уплотнять.

Приготовление качественного бетона зависит от тщательности перемешивания бетонной смеси. Перемешивание бетонной смеси производят в специальных машинах — бетономешалках.

Бетонную смесь приготавливают на специализированных бетонных заводах и транспортируют в самосвалах или других транспортных средствах на место укладки.

Укладка бетонной смеси в изделие осуществляется путем ее вибрирования, центрифугирования, вибропроката. Для уплотнения бетонной смеси на стройках применяются переносные вибраторы глубинного типа и поверхностные.

На заводах для этого применяются вибростолы.

БЕТОН ТЯЖЕЛЫЙ

— наиболее распространенный (обычный) бетон. Вяжущим веществом в тяжелом бетоне обычно является портландцемент и его разновидности (быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий) или шлакопортландцемент; в подземных и подводных сооружениях — пуццолановый портландцемент. Заполнители состоят из плотных горных пород: песок — кварцевый или полевошпатный, реже из плотного известняка; гравий или щебень — из изверженных пород (гранита и др.) или плотных осадочных пород (карбонатных, песчаника) .

Тяжелый бетон имеет плотную структуру, обеспечиваемую правильным подбором зернового состава смеси мелкого и крупного заполнителей, достаточным содержанием цемента (не менее 200 кг в 1 м3 бетона), минимально необходимым содержанием воды и тщательным механизированным уплотнением бетонной смеси при укладке ее в формы сборных деталей или в опалубку монолитных сооружений.

Тяжелый бетон имеет объемный вес (кг/м3) примерно 2200 (при карбонатных заполнителях), 2400 (при кварцевом песке и гранитном щебне) и до 2800 (при заполнителях из особо тяжелых изверженных пород и большом расходе цемента в бетоне).

Предел прочности при сжатии (т. и. марка) Тяжелого бетона бывает: 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600 кг/см2. Бетон марки 100 применяется, напр., в фундаментах, 150— в монолитных железобетонных перекрытиях, балках и колоннах, 200—250 — в обычных сборных железобетонных конструкциях, 300—600 — в предварительно напряженных сборных и монолитных конструкциях и сооружениях. Более высокие марки Б. т. на практике используются редко.

При обычном твердении (летом, в атм. условиях) требуется получение заданной марки бетона через 28 дней (i?28); при применении быстро твердеющего цемента этот срок сокращается до 3—7 дней; при использовании медленно твердеющего цемента или при длительном бетонировании крупных сооружений (напр., гидротехнических) срок получения марки бетона может удлиняться до 180 дней (Я180); при ускоренном твердении сборных железобетонных конструкций на заводах с применением пропаривания прочность Тяжелого бетона определяется через сутки; она может в отдельных случаях составлять 70% от расчетной марки Б. т.

Прочность тяжелого бетона зависит от активности цемента, цементно-водного отношения, срока и условий твердения. Вид цемента и заполнителей оказывает меньшее влияние на прочность тяжелого бетона при условии, что прочность заполнителей выше заданной марки Б. т. Однако заполнители с гладкой поверхностью и плоской формы,, а также загрязненные заметно снижают прочность тяжелого бетона.

Одна из важных задач в технологии Б. т.— правильное назначение его состава при к-ром обеспечивается получение необходимой подвижности бетонной смеси и прочности тяжелого бетона. при экономном расходовании цемента. Эта задача решается одним из существующих расчетно-эксперимент. способов. После расчета состава тяжелого бетона он обязательно проверяется опытным путем. Решающими величинами в составе Б. т. являются цементно-водное отношение, расход цемента и воды на 1 м3 бетона и соотношение между мелким и крупным заполнителями. Цементно-водное отношение влияет не только на прочность, но и на морозостойкость тяжелого бетона.

Количество воды в бетонной смеси бывает в пределах 120—220 л в 1 л3. Оно зависит гл. обр. от необходимой подвижности смеси и от крупности заполнителей; мелкие заполнители требуют большего расхода воды. Подвижность (пластичность) бетонной смеси измеряется осадкой стандартного конуса (усеченный конус высотой 30 см, диаметр нижнего основания 20 смг верхнего — 10 см). В зависимости от условий бетонирования (толщина конструкции, густота армирования, способ транспортировки и укладки) применяют бетонные смеси с осадкой конуса 1 — 12 см. Чем выше должна быть подвижность бетонной смеси, тем требуется больший расход воды и, соответственно, цемента на 1 м3 бетона. Во избежание перерасхода цемента подвижность бетонных смесей на произ-ве ограничивается строго необходимыми пределами; она может быть повышена, без добавления воды и цемента, путем введения в бетонную смесь пластификаторов.

Бетонные смеси с нулевой осадкой конуса наз. жесткими. Степень жесткости определяется по времени вибрирования, необходимому для перемещения и уплотнения бетонной смеси в приборе — технич. вискозиметре. Жесткие бетонные смеси широко используются в СССР при произ-ве сборного железобетона, их применение дает экономию цемента, возможность быстрой расформовки изделий и ускорение твердения. Степень жесткости (показатель удобоукладываемости бетонной смеси при вибрировании) обычно не превышает 150 сек. От степени жесткости зависят способы уплотнения бетонных смесей: вибрирование различной интенсивности и продолжительности, вибрирование с пригрузкой, виброштампование, вибропрокат и т. п.

В технологии произ-ва тяжелого бетона в СССР используются современные технич. достижения: автоматизированное приготовление бетонных смесей, бетоносмесители принудит. действия, пропаривание при повыш. темп-ре, химич. ускорители твердения, зимнее бетонирование и др. Дальнейший технич. прогресс будет, по-видимому, заключаться в повышении марок тяжелого бетона, применении высокопрочных и быстротвердеющих цементов, высококачеств. заполнителей, полной автоматизации бетонных заводов, оборудовании заводов вибрац. бетоносмесителями, двух- или многочастотными виброуплотняющими механизмами

изготовления и испытания контрольных бетонных кубов. Водоцементное отношение для бетона на силикатном цементе и тяжелых заполнителях допускается определять по приближенной формуле.

Часто тяжелый бетон применяют для изготовления конструкций, подвергающихся в процессе эксплуатации агрессивному воздействию окружающей среды.

Общие сведения о бетонах и их свойствах. … По водонепроницаемости тяжелый бетон разделяют на марки W2. W12.

1. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ БЕТОНА. 3. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СВЯЗИ МЕЖДУ МОДУЛЕМ УПРУГОСТИ И ПРОЧНОСТЬЮ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА.

Помимо рассмотренных в предыдущих главах тяжелых бетонов «классического типа» на портландцементах с крупным и мелким заполнителем, в строительной практике находят применение и другие виды.

Тяжелый бетон: основная информация об этом строительном материале

Существует достаточно много видов бетонов — тяжелые, легкие, мелкозернистые. У каждого из них разный процентный состав ингредиентов, а также их качество, размеры частиц и тип. Различается по маркам и цемент, являющийся основой любого бетона.

Что такое тяжелый бетон?

Итак, чем отличается тяжелый бетон от легкого? Характерная особенность данного материала – высокая плотность, которая достигается оптимальным подбором мелкого и крупного наполнителей, а также немалым содержанием цемента хорошего качества. Кроме того, находящуюся в форме или опалубке бетонную смесь тщательно уплотняют механическим способом.

Так, если сравнить с легкими бетонами, плотность которых не превышает 1800 кг/м 3 , у бетонов тяжелого типа этот параметр имеет минимальное значение от 2200 кг/м 3 . В результате последние гораздо хуже впитывают воду, более морозостойкие и более прочные при нагрузках. Поэтому их можно использовать для основательных сооружений. Более подробно об этом – далее.

Про общие и специальные виды тяжелых бетонов расскажем далее.

О том, что такое тяжелый бетон, и как его производят, расскажет следующий видеосюжет:

Кроме стандартных типов тяжелых бетонов, отличающихся прочностью согласно классам прочности и маркам, существует специальные их виды:

• Бетон гидротехнический изготавливают на основе пуццоланового и сульфатостойкого портландцемента. В результате получается особо стойкий к влаге и замораживанию материал, не боящийся агрессивных сред и слабо отдающий тепло. Используется, согласно названию и свойствам, для конструкций гидротехнического назначения.
• Бетон дорожный обязан иметь высокую прочность на изгиб (в пределах 4-5,5 мегапаскалей) и износ, а также устойчивость к замораживанию. Его применяют для обустройства покрытий дорог в городе, за его пределами, на территории производственных предприятий.
• Бетон декоративный имеет в основе цветной или белый цемент, а также добавки цветных пигментов и окрашенных горных пород. Одновременно он должен быть достаточно прочным (не ниже М150) и морозостойким.
• Бетон жаростойкий имеет в составе глиноземистый цемент, жидкое стекло, шлакопортландцемент. Заполнители также используются особые – шлаки металлургии, бой огнеупорной керамики, базальт, туф. Материал бывает огнеупорным, жароупорным и высокоогнеупорным. Предназначен для изготовления элементов промышленных печей.
• Бетон особо тяжелый содержит такие компоненты, как магнетит, лимонит, чугунная дробь, металлический скрап. Плотность материала может достигать 5000 кг/м 3 . Они используется на атомных станциях для защиты персонала от излучения.

Технические характеристики и свойства

Объемный вес тяжелых бетонов колеблется от 2200 до 2800 кг/м 3 . Прочность (при сжимании) у него составляет от 100 до 600 кг/см 2 . Морозостойкость – от 50 до 1000 циклов, влагостойкость – от W2 до W20.

Соответственно, основные свойства этих материалов: высокая сопротивляемость нагрузкам (напрямую зависит от количества цемента в составе), способность подвергаться многократному замораживанию и размораживанию, малая усадка. Свежеприготовленная бетонная смесь должна обладать достаточной пластичностью и удобством укладки.

Состав и структура

По структуре можно выделить три составляющих: это цемент, заполнители и пространство между ними. Макроструктуру определяет соотношение этих элементов, а также то, насколько однородно они распределены. Микроструктура зависит от состава твердых веществ, величины и количества пор.

• Содержание цемента в общей массе тяжелого бетона не менее 200 килограммов на кубометр.