Проектирование состава бетона

Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1 м³ бетонной смеси, при котором наиболее эконо­мично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев необхо­димой морозостойкости, водонепроницаемости и специальных свойств бетона.

Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по мас­се (реже по объему) между количествами цемента, песка и щебня (или гравия) с указанием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу. Поэтому в общем виде состав бетонной смеси выражают соотношением цемент: песок:щебень = 1: х:у при В/Ц = z (например, 1:2,4:4,5 при В/Ц = 0,45).

Различают два состава бетона: номинальный (лаборатор­ный), принимаемый для материалов в сухом состоянии, и произ­водственный (полевой) — для материалов с естественной влаж­ностью.

К моменту расчета состава бетонной смеси нужно определить качество исходных материалов: цемента, воды, песка и щебня (гравия) — согласно требованиям ГОСТов.

В зависимости от условий, в которых будет находиться бетон в сооружении или конструкции, к нему могут предъявлять­ся также и другие требования, например степень морозостой­кости, стойкость к воздействию агрессивных вод, водонепро­ницаемость. Высокая морозостойкость и непроницаемость плот-ноуложенного бетона регулируются В/Ц и расходом вяжущего, отсюда вытекает необходимость нормирования В/Ц в гидротех­ническом, дорожном и других специальных бетонах.

Расчет состава бетона производят в следующем порядке-определяют цементно-водное отношение, обеспечивающее получе­ние бетона заданной прочности и расход воды; рассчитывают потребный расход цемента, а затем щебня (или гравия) и песка-проверяют подвижность (жесткость) бетонной смеси при откло­нениях этих показателей от проекта; производят корректирова­ние состава бетонной смеси; приготовляют образцы для опреде­ления прочности и испытывают в заданные сроки; пересчиты­вают номинальный состав бетонной смеси на производственный.

Определение количества щебня

Основными компонентами тяжелого вида кроме цемента являются песок, щебень и вода. В зависимости от размера щебня меняется соотношение песка и воды в общем составе. В таблице ниже представлены количественные показатели для основных фракций заполнителя.

Компоненты	Размер гравия, мм
	10	15	20	25	40	50	70
Вода, м³	230	220	200	195	185	177	167
Песок, %	56	52	49	46	41	39	35

Состав марок

Для различных смесей в качестве наполнителя применяется определенный вид щебня. Для марки бетона М100-М300 нужно использовать рядовой наполнитель крупной фракции. Сорт М400 предусматривает применение улучшенного компонента. Щебень или гравий крупных размеров должен быть вымыт и не содержать посторонних примесей.

Более высокое качество обеспечивает наличие гранитного щебня или заполнителя из плотного известняка. Эти требования предъявляются для показателя прочности – 500–600. Все компоненты перед использованием проходят опытную проверку. В состав марки М600 надо включать только мелкозернистый гранитный щебень.

 

Для основных наименований существуют определенные пропорции компонентов, которые используются для производства бетона. Приведем примеры расхода.

Соотношение заполнителей для марки цемента М400

Компонент	Марка бетона
	100	150	200	250	300	400	450
щебень	6,1	5,0	4,2	3,4	3,2	2,4	2,2
песок	4,1	3,2	2,5	1,9	1,7	1,1	1,0

Соотношение заполнителей для марки цемента М500

Компонент	Марка бетона
	100	150	200	250	300	400	450
щебень	7,1	5,8	4,9	3,9	3,7	2,8	2,5
песок	5,3	4,0	3,2	2,4	2,2	1,4	1,2

Можно определить необходимого количества заполнителя самостоятельно, используя специальные формулы.

Экспериментальный расчет

Приблизительное значение объема щебня в бетоне вычисляется следующим образом:

Щ=1000/(α×V пуст.щ /γнас. щ +1/γщ),

 

Где α – коэффициент раздвижки; V пуст. щ – пустотная масса, кг/л.; γнас. щ – объемная насыпная масса, кг/л; γщ– плотность, кг/л.

Рассмотрим пример: Необходимо рассчитать объем наполнителя для марки М200 на один куб. Используемый цемент берется со значением М400. Для вычисления нужно использовать показатели заполнителя, без которого невозможен расчет.

Порядок подбора состава бетона

Количество бетона (его объем), измеряется в кубических метрах. Поэтому определение пропорционального состава компонентов выполняется из расчета на один кубометр. Чтобы приготовить бетон необходимо знать ответ на вопрос: сколько в кубе бетона цемента, песка, щебня? Для этого ГОСТ 27006 от 1986 года рекомендует выполнить следующие действия:

-уточнить характеристики компонентов (наименование, размер);

-изготовить пробную партию бетона с отбором проб и их испытанием;

-выявить зависимость качества бетона от параметров отдельных компонентов;

-рассчитать номинальный состав с условием экономного расхода цемента.

Особенности смеси

Схема стены из блоков с облицовкой.

Итак, бетон имеет несколько разновидностей, которые отличаются по весу. В основном при выполнении монолитных операций применяется бетон из цемента, обладающий средним весом 2300-2500 кг/куб.

Самыми популярными являются цементные, произведенные соответственно на основе цемента с использованием щебня гранитного и песка в качестве заполнителя.

Определение количества щебня

Основными компонентами тяжелого вида кроме цемента являются песок, щебень и вода. В зависимости от размера щебня меняется соотношение песка и воды в общем составе. В таблице ниже представлены количественные показатели для основных фракций заполнителя.

Компоненты	Размер гравия, мм
	10	15	20	25	40	50	70
Вода, м³	230	220	200	195	185	177	167
Песок, %	56	52	49	46	41	39	35

Состав марок

Для различных смесей в качестве наполнителя применяется определенный вид щебня. Для марки бетона М100-М300 нужно использовать рядовой наполнитель крупной фракции. Сорт М400 предусматривает применение улучшенного компонента. Щебень или гравий крупных размеров должен быть вымыт и не содержать посторонних примесей.

Более высокое качество обеспечивает наличие гранитного щебня или заполнителя из плотного известняка. Эти требования предъявляются для показателя прочности – 500–600. Все компоненты перед использованием проходят опытную проверку. В состав марки М600 надо включать только мелкозернистый гранитный щебень.

Для основных наименований существуют определенные пропорции компонентов, которые используются для производства бетона. Приведем примеры расхода.

Соотношение заполнителей для марки цемента М400

Компонент	Марка бетона
	100	150	200	250	300	400	450
щебень	6,1	5,0	4,2	3,4	3,2	2,4	2,2
песок	4,1	3,2	2,5	1,9	1,7	1,1	1,0

 

Соотношение заполнителей для марки цемента М500

Компонент	Марка бетона
	100	150	200	250	300	400	450
щебень	7,1	5,8	4,9	3,9	3,7	2,8	2,5
песок	5,3	4,0	3,2	2,4	2,2	1,4	1,2

Можно определить необходимого количества заполнителя самостоятельно, используя специальные формулы.

Экспериментальный расчет

Приблизительное значение объема щебня в бетоне вычисляется следующим образом:

Щ=1000/(α×V пуст.щ /γнас. щ +1/γщ),

 

Где α – коэффициент раздвижки;

V пуст. щ – пустотная масса, кг/л.;

γнас. щ – объемная насыпная масса, кг/л;

γщ– плотность, кг/л.

Рассмотрим пример: Необходимо рассчитать объем наполнителя для марки М200 на один куб. Используемый цемент берется со значением М400. Для вычисления нужно использовать показатели заполнителя, без которого невозможен расчет.

Параметры щебня:

фракция – 20 мм;

плотность – 2,5 кг/л;

насыпная масса – 1,3 кг/л;

показатель пустотной массы – 0,49 кг/л.

Коэффициент α для марок выше М400 находится в пределах 1,05–1,15. Для расчета объема заполнителя используется среднее значение – 1,1. Если следует выполнять расчет для других марок бетона, значение коэффициента можно определить при помощи специальных таблиц, адаптированных для всех видов бетона. Рассчитываем объем:

 

Щ= 1000/(1,1×0,49/1,3+½,5)=1227 кг/м³.

 

Получается, что на один куб приходится 1227 кг щебенки. Чтобы выполнить такой трудоемкий расчет, необходимо наличие справочной литературы, которая не всегда есть в наличии. В быту чаще используются другие методы.

Практическое вычисление

На 1 м³ тяжелого бетона приходится 1700—2500 кг. Точное значение определяют компоненты, которые входят в состав раствора, их расход определяется следующим образом:

цемент 200–400 кг;

песок – 500–700 кг;

щебень 1100–1300 кг;

вода – 100–200 литров.

Существует множество таблиц, по которым определяется количественное соотношение компонентов. На практике расчет выглядит следующим образом. Количество используемого гравия будет равно объему полученного раствора. Значит, на 1 м³ бетона, вам потребуется такой же объем наполнителя. Производство в домашних условиях надо выполнять в следующих пропорциях:

цемент – 0,3 куба;

вода – 180 литров;

щебень – 1 куб или 1300 кг;

песок – 650 кг.

Такой расход компонентов смеси будет отвечать всем требованиям. Увеличение объема щебня и песка в составе может привести к ухудшению качеств материала и снижению его прочности.

Сколько нужно щебня на 1 куб бетона?

В частном строительстве, когда не требуется высокой точности при соблюдении пропорций, применяется простое правило. Оно говорит о том, что на куб бетона требуется приблизительно 0,8 кубометра гравия или гранита. При стандартной фракции 20 мм насыпная плотность этого материала около 1400 кг/м³, в этом случае его масса составляет 1200 кг. Остальные компоненты заполняют пустоты между элементами, обеспечивая качественную адгезию.

Это правило применимо для сухих компонентов смеси со стандартным размером зерна. Количество воды при этом остается стандартным. Более точные расчеты показывают, что для одного кубического метра готового раствора требуется 1207 кг щебня, что составляет 0,816 м³, 220 кг или 0,22 м³ воды. Соотношение цемента и песка рассчитывается в зависимости от марки бетона по специальной таблице на 1 м³:

Марка	Цемент М400		Песок
	Масса, кг	Объем, м³	Масса, кг	Объем, м³
М100	202	0,155	659	0,44
М150	247	0,191	620	0,414
М200	293	0,226	582	0,388
М250	339	0,266	543	0,362
М300	385	0,296	504	0,336
М350	431	0,332	465	0,31

 

Марка	Цемент М500		Песок
	Масса, кг	Объем, м³	Масса, кг	Объем, м³
М100	183	0,141	675	0,45
М150	220	0,155	659	0,44
М200	257	0,198	613	0,409
М250	293	0,226	582	0,388
М300	330	0,254	550	0,367
М350	367	0,249	519	0,346

Чтобы изготовить кубометр бетона марки М300 на основе цемента М400 потребуется 385 кг или 0,296 м³ объемной доли цемента, 504 кг или 0,336 м³ песка, 1207 кг или 0,816 м³ стандартного щебня и 220 л чистой воды.

Рассчитать расход на 1 м³ бетона с учетом его характеристик можно по специальной формуле:

Vщ=1000/(А·V/ρпщ + 1/ρщ)

А – коэффициент раздвижки цементных зерен, для каждой марки имеет свое значение. Популярный портландцемент М400 имеет показатели 1,05-1,15, для расчета необходимо брать среднее значение 1,1;

V – показатель пустотности, зависящий от фракции и марки;

ρпщ – объемная плотность или насыпная масса;

ρщ – средняя плотность.

Все значения в этой формуле берутся в кг/дм³.

Чтобы правильно произвести расчет количества щебня для приготовления смеси, требуется знать марку прочности, размер и объемную плотность применяемого материала. Эти данные сведены в таблицы:

Доломит (известняковый щебень):

Марка	Фракция, мм	Объемная плотность, кг/дм³
М600	10-20	1,41
	40-70	1,26
М800	20-40	1,31

Гранит:

Марка	Фракция, мм	Объемная плотность, кг/дм³
М700-М800	5-10	1,41
	5-20	1,39
	20-40	1,37
	25-60	1,36
	40-70	1,34
М1200	5-10	1,43
	5-20	1,40
	20-40	1,38
	25-60	1,37
	40-70	1,35

Чтобы расчет оказался максимально точным, все компоненты должны быть очищенными и сухими. Важно не увеличивать количество воды, в случаях, когда требуется изготовление особо прочного монолита, рекомендуется применять пластификаторы, например, жидкое мыло, различные другие добавки.

Расчет количества гранитного щебня фракции 5-20 из цемента М400 для получения бетона марки М200 производится следующим образом:

средняя плотность ρщ=2,5 кг/дм³;

объемная плотность ρпщ=1,39 кг/дм³;

пустотность V=0,49 кг/дм³, берется из соответствующей таблицы;

коэффициент раздвижки для М400 А=1,1

Производится подстановка в формулу:

Vщ=1000/1,1·(0,49/1,39 + 1/2,5)=1227,6 кг

Это количество щебня потребуется для изготовления 1 м³ марки М200, соответствующей массовой долей цемента и других наполнителей.

Правильный расчет количества щебня при изготовлении бетона поможет снизить себестоимость, не ухудшая его технических характеристик. Требуется учитывать марку, его объемную и среднюю плотность, брать материал определенной фракции, очищенный от посторонних примесей. Несоблюдение этих правил и пропорций компонентов приведет к резкому снижению качества и монолит вместо того, чтобынабирать прочность, разрушится в течение нескольких лет.

Для частного строительства цемент марки M 200 – M 300 обычно приобретается в мешках по 50 кг. Поэтому расчет тоже будет проще вести в этих единицах. Чтобы приготовить бетонный раствор из портландцемента марки М100, его понадобится 166 кг, или три мешка и полтора ведра (16 кг).

Готовый бетонный раствор

Мало кто из частных домохозяев рассчитывает в 1 кубе бетона сколько цемента, исходя из килограмм, тонн, литров или дециметров кубических. Проще всего готовый раствор измерять ведрами, например, цемента марки M 400 – один мешок, щебня или гравия – пять мешков, песка – три мешка. В результате использования таких пропорций получится бетон марки M 300 – такая прочность применяется для малоэтажного и высотного строительства.

На один кубический метр бетона расходуется следующее количество портландцемента:

Марка M 450 – 470кг;

M 400 – 415кг;

M 300 – 320кг;

M 250 – 305кг;

M 200 – 240кг;

M 150 – 205 кг;

M 100 – 170 кг.

Чтобы минимизировать ошибки и неточности в измерениях и расчетах, чаще всего используют цемент марки M 400, а не M 300 или M 250. К тому же при использовании низких марок цемента его потребуется больше на тот же объем готового бетонного раствора приблизительно на 25-30%.

Расчет количества цемента

Сколько песка в 1 м3 бетона в зависимости от вида песка?

Существует несколько типов песка, отличающихся свойствами и весовыми параметрами.

Для определения — сколько нужно песка на 1 куб бетона необходимо знать не только тип песка, но и его фракционность, то есть средний размер песчинок. Только после этого можно достаточно точно определить — сколько песка на куб бетона необходимо использовать, чтобы изготовить бетон требуемой марочности. Определить — сколько песка в кубе бетона поможет таблица:

Марка бетона	Расход песка, кг
50	750
100	722
200	659
300	590
400	581
500	580

Сколько необходимо воды для раствора

При приготовлении бетонного раствора рекомендуется использовать только чистую воду – без химических и органических примесей и грязи. Рассчитать предварительно требуемый объем воды достаточно сложно, так как и вяжущее, и заполнители каждый раз имеют разную влажность. Водопоглощение цемента также зависит и от его марки, поэтому, сколько понадобится воды для приготовления раствора, прояснится при приготовлении смеси. Чтобы получить один кубический метр бетона средней пластичности со щебнем крупной фракции в качестве заполнителя, понадобится около 205 л воды.

Когда бетон требуется для создания не очень ответственных конструкций, определить его состав можно, используя следующую пропорцию:

цемента — 1 часть;

щебня — 4 части;

песка — 2 части;

воды — 0,5 части.

Используя эти данные, можно определить в килограммах и кубах — сколько песка и цемента в кубе бетона, а также количество щебня и воды:

песка — 0,43 м куб. или 600 кг;

цемента — 330 кг;

щебня — 0,9 м куб., то есть 1250 кг;

воды — 0,18 м куб., то есть 180 литров.

• Проверка подвижности бетонной смеси. После произведенного предварительного расчета состава бетона делают пробный замес и определяют осадку конуса или жесткость. Если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, то увеличи­вают количество цемента и воды без изменения цементно-водного отношения. Если подвижность будет больше требуемой, то до­бавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель, сохраняя соотношения их постоянными. Таким путем добиваются заданной подвижности бетонной смеси.

• Уточнение расчетного состава бетона на пробных замесах. Производят опытные замесы бетона при трех значениях водо-цементного отношения, из которых одно принимают расчетное, а два других больше или меньше на 10...20%. Количество цемен­та, воды, песка и щебня (гравия) для бетона с водоцементным отношением, не равным расчетному, определяют по вышеизло­женному методу. Из каждой приготовленной смеси готовят по три образца куба размером 20×20×20 см, которые выдержи­вают в нормальных условиях и испытывают в возрасте 28 сут при определении класса бетона (или в другие сроки). По резуль­татам испытаний строят график зависимости прочности бетона от цементно-водного отношения, с помощью которого выбирают Ц/В, обеспечивающее получение бетона заданной прочности.

При пробных замесах проверяют также подвижность или жесткость бетонной смеси (она должна удовлетворять проект­ной), определяют ее плотность и по результатам испытания пробных замесов вносят соответствующие коррективы в рассчи­танный состав бетона. При изменении содержания песка и щебня (гравия) учитывают их влажность.

Свойства бетона

• Прочность бетона. В конструкциях зданий и сооружений бе­тон может находиться в различных условиях работы, испыты­вая сжатие, растяжение, изгиб, скалывание. Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, степени уплотнения бетонной смеси и условий твердения. Основными факторами при этом ока­зываются активность цемента и водоцементное отношение.

Для получения удобоукладываемой бетонной смеси отношение воды к цементу обычно принимают В/Ц = =0,4..,0,7, в то время как для химического взаимодействия це­мента с водой требуется не более 20% воды от массы цемента. Избыточная вода, не вступившая в химическое взаимодействие с цементом, испаряется из бетона, образуя в нем поры, что ведет к снижению плотности и соответственно прочности бетона. Исходя из этого, прочность бетона можно повысить путем умень­шения водоцементного отношения и усиленного уплотнения.

Наряду с активностью и качеством цемента, водоцементным отношением и качеством заполнителей на прочность бетона в значительной степени влияют степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона.

Прочность заполнителей не оказывает значительного влияния на прочность бетона до тех пор, пока она больше проектируемой марки бетона. Применение низкопрочных заполнителей с проч­ностью ниже требуемой марки бетона может существенно сни­зить прочность последнего или потребует высокого расхода цемента.

Шероховатость поверхности заполнителей также оказывает влияние на прочность бетона. В отличие от гравия зерна щебня имеют развитую шероховатую поверхность, чем обеспечивается лучшее сцепление с цементным камнем, а бетон, приготовленный на щебне при прочих равных условиях, имеет большую прочность, чем бетон на гравии.

На скорость твердения бетона влияют минералогический сос­тав цемента и начальное количество воды в бетонной смеси. Последнее определяет подвижность (или жесткость) ее. Жесткие бетонные смеси (с низким содержанием воды) обеспе­чивают более быстрое твердение бетона, чем подвижные.

Прочность бетона со временем изменяется.

Качество бетона по прочности характеризуется его классом (маркой), который определяется величиной предела прочности при сжатии образцов-кубов с ребром 150 мм, изготовленных из рабочей бетонной смеси после твердения их в течение 28 сут в нормальных условиях (МПа). Тяжелые бетоны подразделяют-на классы (марки) В7,5(100); В12,5(150); В15(200); В25(300); В30(400); В40(500); В45(600). Превышение класса (марки) бетона от заданной проектной прочности свыше 15% не допус­кается, так как это влечет перерасход цемента. При испытании образцов в виде кубов размером 150X150X150 мм применяют щебень наибольшей крупности зерен 40 мм.

При переходе от класса бетона В к средней прочности бетона (Па), контролируемой на производстве для образцов с ребром 150 мм (при нормативном коэффициенте вариации 13,5%), можно применять формулу Ri^p = В/0,778. Для класса В10 средняя сочность бетона будет R = 12,9 МПа, для класса В50 R =64,3 МПа.

• Водопроницаемость бетона характеризуется небольшим давлением воды, при котором она еще не просачивается через образец. Плотный бетон при мелкопористой структуре и доста­точной толщине конструкции оказывается практически водоне­проницаемым. По водонепроницаемости бетон делят на шесть марок: В2, В4, В6, В8, В10 и В12, выдерживающих соответствен­но давление 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 и 1,2 МПа. В более тонких конструкциях добиваются высокой водонепроницаемости бетона использованием гидрофобного цемента, а также применением водоизоляционных покрытий, наносимых на поверхность пневма­тическим способом (торкретированием).

Морозостойкость бетона характеризуется наибольшим чис­лом циклов попеременного замораживания и оттаивания, кото­рые способны выдерживать образцы 28-суточного возраста без снижения предела прочности при сжатии более чем на 25% и без потери в массе более 5%. Морозостойкость является одним из главных требований, предъявляемых к бетону гидротехниче­ских сооружений, дорожных покрытий, опор мостов и других подобных конструкций.

• Бетон под нагрузкой ведет себя иначе, чем сталь и другие упругие материалы. Область упругой работы бетона идет от на­чала нагружения до напряжения сжатия, при котором по грани­це сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины, при дальнейшем нагружении микротрещины образуются уже в цементном камне и возникают пластические неупругие деформации бетона.

Ползучесть — явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной нагрузки. Полная относитель­ная деформация бетона при длительном действии нагрузки сла­гается из его начальной упругой и пластической деформации ползучести. Ползучесть проявляется при всех видах деформации. При растяжении бетона она в 1,5 раза выше, чем при сжатии.

Ползучесть бетона объясняют пластическими свойствами влаж­ного цементного геля, а также возникновением и развитием _микротрещин. Ползучесть зависит от вида цемента и заполните­лей, состава бетона, его возраста, водоцементного отношения, влажности и условий твердения. Меньшая ползучесть у бетонов _на высокомарочных цементах и плотных заполнителях. Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют большую ползучесть, _чем тяжелые.

В процессе твердения происходят объемные изменения бетона. Твердение бетона на воздухе, за исключением бетонов на безуса­дочном и расширяющемся цементах, сопровождается уменьше­нием объема, т. е. усадкой. При твердении бетона в воде вначале объем его несколько увеличивается и в воздушно-сухих условиях бетон дает усадку. Значительную усадку имеют бетоны из жид­ких смесей (с большим расходом цемента, а также водо-цементным отношением). Наибольшая усадка в бетоне происхо­дит в начальный период твердения — за первые сутки она сос­тавляет до 60...70% от месячной усадки. Объясняется это тем, что в указанный период особенно интенсивно обезвоживается тесто вследствие испарения и поглощения влаги гидратирующи-мися зернами цемента. В результате обезвоживания частицы сближаются между собой и цементный камень дает усадку.

Объемные изменения в бетоне в первый период твердения вызываются расширением от нагревания (иногда до 50 °С внутри массивных конструкций) в результате экзотермических реакций цемента с водой. Объемные изменения бетона могут вызвать значительные деформации конструкций и даже появление тре­щин. Для предотвращения их в массивных бетонных конструк­циях устраивают специальные температурные швы. Чтобы умень­шить экзотермию бетона, применяют цементы с малым выделе­нием тепла. Величина усадки бетона на портландцементе зависит от минералогического состава и тонкости помола цемента. Усад­ка бетона возрастает с увеличением тонкости помола цемента.

• Отношение к действию высоких температур. Бетон — огне­стойкий материал, выдерживающий высокие температуры во время пожара. Огнестойкость бетона позволяет применять его для устройства дымовых труб промышленных печей, их фунда­ментов.

Специальные типы бетонов

• Высокопрочный бетон прочностью 60...100 МПа получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня проч­ностью не ниже 100 МПа. Высокопрочный бетон приготовляют с низким В/Ц = 0,3...0,35 (смеси жесткие или малоподвижные) в бетоносмесителях принудительного действия. Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотне­ние: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование и др Значительный эффект в производстве высокопрочных бетонов дают суперпластификаторы.

Высокопрочные бетоны бывают, как правило, и быстротвердеющими, однако для достижения отпускной прочности изделий в короткие сроки применяют тепловую обработку по сокращен­ному режиму. Новые особо быстротвердеющие цементы позво­ляют получать изделия из бетона без тепловой обработки. Тяжелый бетон имеет высокую прочность на растяжение, износ и морозостойкость.

Для приготовления высокопрочного бетона используют все средства, как-то: принимают предельно низкое водоцементное отношение, суперпластификаторы, высокопрочный цемент, тща­тельное перемешивание и уплотнение бетонной смеси и строгий уход за бетоном.

• Мелкозернистый бетон отличается большим содержанием це­ментного камня, поэтому его усадка и ползучесть несколько выше. Применяют его при изготовлении тонкостенных, в том чис­ле армоцементных конструкций, а также в тех случаях, когда отсутствует крупный заполнитель. Свойства мелкозернистого бетона характеризуются такими же факторами, как и обычного бетона. Однако отсутствие крупного заполнителя влечет за собой увеличение водопотребности бетонной смеси, а для получения равнопрочного бетона и равноподвижной смеси возрастает рас­ход цемента на 20...40% Для сокращения расхода цемента необ­ходимо применять высококачественные пески, пластифицирую­щие добавки, суперпластификаторы, производить хорошее уплот­нение смеси. Мелкозернистый бетон обладает повышенной проч­ностью на изгиб, хорошей водонепроницаемостью и морозостой­костью.

Кислотоупорный бетон получают на кислотоупорном цементе и кислотоупорных заполнителях. Затворяют бетонную смесь растворимым стеклом в количестве, обеспечивающем необходи­мую подвижность бетонной смеси. Для изготовления кислото­упорного бетона, обладающего стойкостью при действии неорга­нических кислот (кроме плавиковой), применяют смесь раствори­мого стекла (силиката натрия) с 15% кремнефтористого нат­рия Na2SiFe6, а также песок кварцевый, щебень из бештаунита, андезита или кварцита и пылевидную фракцию (мельче 0,15 мм), приготовляемую из кислотостойких материалов.

Жаростойкий бетон способен сохранять в заданных пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. В зависимости от применяемого вяжущего жаростойкие бетоны бывают следующих видов: бетоны на порт­ландцементе, шлакопортландцемента, на глиноземистом цементе и жидком стекле. Для повышения стойкости бетона при нагре­вании в его состав вводят тонкомолотые добавки из хромитовой руды, шамотного боя, магнезитового кирпича, андезита, грану­лированного доменного шлака и др. Тонкость помола добавки для бетона на портландцементе должна быть такой, чтобы через сито № 009 проходило не менее 70%, а для бетона на жидком стекле — не менее 50%. В качестве мелкого и крупного заполни­теля применяют хромит, шамот, бой глиняного кирпича, базальт, диабаз, андезит и др. При правильно выбранных вяжущих и заполнителях бетон может длительное время выдерживать, не разрушаясь, действие температуры до 1200°С.

Выбор материалов производят в зависимости от условий и температуры его эксплуатации.

Жаростойкие бетоны на портландцементе и глиноземистом цементе производят класса (марки) не менее В20 (250), а на жидком стекле — В 12,5 (150). Бетоны на жидком стекле не при­меняют в условиях частого воздействия воды, а на портланд­цементе — в условиях кислой агрессивной среды.

Бетоны на портландцементе разных составов используются при одностороннем нагреве с предельной температурой 1700°С, на глиноземистом цементе и на жидком стекле — до 1400°С.

• Декоративные бетоны получают при введении в бетонную смесь щелоче- и светостойких пигментов в количестве 8...10 % от массы цемента (охра, мумия, сурик и др.) или применении цвет­ных цементов. В отдельных случаях используют заполнители, обладающие необходимым цветом, например туфы, красные кварциты, мрамор и другие окрашенные горные породы. Цветные бетоны используют для декоративных целей в строительстве зданий и сооружений, при устройстве пешеходных переходов, разделительных полос на дорожных покрытиях, парковых доро­жек, а также изготовлении элементов городского благоустрой­ства.

• Бетон для дорожных и аэродромных покрытий. Условия рабо­ты дорожного бетона неблагоприятны. Он многократно подвер­гается увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаива­нию, а также воздействию транспортных средств. Основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба. В связи с этим к дорожному бетону предъявляют повышенные требования к прочности на растяжение при изгибе, морозостой­кости, износостойкости и воздухостойкости.Долговечность до­рожного бетона достигается не только выбором качественных материалов, но и правильной технологией производства работ. Для дорожного бетона применяют портландцемент высоких ма­рок с органическим содержанием СзА, высокопрочные качествен­ные заполнители — щебень из гранита, известняка, кварцевый песок и др. Для увеличения подвижности бетонной смеси при­меняют пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, иногда и ускорители твердения.

Бетон для защиты от радиоактивного воздействия. В качестве заполнителей для такого бетона применяют материалы с высокой плотностью — барит, магнетит, лимонит, а также металлический скрап в виде чугунной дроби, обрезков арматурного полосового и профильного металла, металлической стружки и др. Плотность защитных особо тяжелых бетонов зависит от вида заполнителя и его плотности..

В качестве вяжущих для приготовления особо тяжелых _ащ_Итных бетонов применяют портландцемента, шлакопортланд-цементы и глиноземистые цементы. В специальных бетонах на­иболее эффективным вяжущим может быть такое вещество, кото­рое в результате твердения присоединяет большое количество воды (с целью увеличения в бетоне водорода). Таким веществом является гидросульфоалюминат кальция, который образуется при взаимодействии трехкальциевого алюмината, содержащегося в портландцементе, с гипсом. Поэтому один из видов цемента специального назначения содержит повышенное количество трехкальциевого алюмината и гипса. Для предупреждения его возможного самопроизвольного разрушения к нему добавляют гидравлические добавки (трепел, диатомит и др.). Кроме порт­ландцемента применяют также глиноземистые, расширяющиеся и безусадочные цементы. Но последние вяжущие имеют высокую стоимость.

Для улучшения защитных свойств гидратных бетонов (такое название эти бетоны получили за большое содержание в них воды) вводят добавки, повышающие содержание в бетоне водо­рода, карбида, бора, хлористого лития, сернокислого кадмия, и другие добавки, содержащие легкие элементы — водород, ли­тий, кадмий и борсодержащие вещества.

Легкими бетонами называют все виды бетонов, имеющие среднюю плотность в воздушно-сухом состоянии от 200 до 2000 кг/м³. Главные требования, предъявляемые к легкому бе­тону, — заданная средняя плотность, необходимая прочность к определенному сроку твердения и долговечность (стойкость). Характерными особенностями легкого бетона являются его пони­женные средняя плотность и теплопроводность.

Легкие бетоны классифицируют по различным признакам: основному назначению, виду вяжущего, заполнителя, структуре.По назначению легкие бетоны подразделяют на два вида: конструкционные и теплоизоляционные и др.

По виду вяжущего легкие бетоны могут быть на основе цементных, известковых, шлаковых, гипсовых, полимерных, об­жиговых и других вяжущих, обладающих специальными свой­ствами.

По виду крупного пористого заполнителя установлены следу­ющие виды легких бетонов: керамзитобетон, шунгизитобетон, аглопоритобетон, шлакопемзобетон, перлитобетон, бетон на Щебне из пористых горных пород, вермикулитобетон, шлакобетон (бетон на топливном или пористом отвальном металлургическом Шлаке), бетоны на аглопоритовом или зольном гравии.

По структуре легкие бетоны подразделяют на плотные, поризованные и крупнопористые.

Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют принципи­альные отличия от обычных тяжелых бетонов, обусловленные особенностями пористых заполнителей. Последние имеют мень­шую плотность, чем плотные, небольшую прочность, зачастую ниже заданного класса бетона, обладают сильно развитой и шероховатой поверхностью.