Приготовление бетонной смеси включает две основные техно­логические операции: дозировку исходных материалов и их пере­мешивание.

Важнейшим условием приготовления бетонной смеси с задан­ными показателями свойств, а также обеспечения постоянства этих показатателей от замеса к замесу является точность дози­ровки составляющих материалов в соответствии с рабочим сос­тавом бетона. Дозирование материалов производят дозаторами (мерниками) периодического или непрырывного действия.

Перемешивание бетонной смеси производят в бетоносмеси­телях периодического и непрерывного действия. В бетоносмесите­лях периодического действия рабочие циклы машины протекают с перерывами, т. е. в них периодически загружаются отвешенные порции материалов, которые перемешиваются, а далее бетонная смесь выгружается (рис. 6.9). В бетоносмесителях непрерывного действия все три операции производят

По способу перемешивания материалов бетоносмесители бывают с принудительным и гравитационным перемешиванием (при свободном падении).

Для приготовления жестких и особо жестких бетонных смесей созданы так называемые вибросмесители, в которых перемеши­вание составляющих материалов осуществляется в сочетании с вибрацией, а в некоторых конструкциях — только вибрацией. При соответствующем режиме вибрации, когда силы трения и сцепления между частицами смеси нарушены, а силам тяжести противодействует значительно превосходящее их давление воз­буждения в смеси, последняя переходит во взвешенное состояние с высокой подвижностью, что способствует интенсивному пере­мешиванию смеси.

Транспортирование бетонной смеси к месту укладки должно обеспечить сохранение ее однородности и степени подвижности. При длительной перевозке бетонная смесь загустевает вследствие гидратации цемента, поглощения воды заполнителями и испаре­ния, однако подвижность смеси к моменту укладки ее должна быть не меньше проектной.

На заводах бетонные смеси транспорти­руют бетонораздатчиками, самоходными тележками, ленточными транспортерами; в цехах малой и средней мощности — электро­тельферами и электрокарами. Подвижные смеси можно транс­портировать на большие расстояния по трубам с помощью пневматических установок. На строительные площадки, где ведутся бетонные работы, бетонную смесь доставляют в авто­бетоносмесителях, в которых бетонную смесь перемешивают при­мерно за 5 мин до прибытия на место.

Завод на каждую партию бетонной смеси выдает паспорт с указанием состава бетона и его класса.

• Укладка бетонной смеси и ее уплотнение являются одними из наиболее трудоемких и энергоемких операций. Эти операции в настоящее время выполняются с помощью бетоноукладчиков или более простых машин — бетонораздатчиков. Бетоноукладчи­ки позволяют в большей степени механизировать процесс рас­пределения бетонной смеси в форме. Бетонная смесь должна быть уложена в форме так, чтобы в ней не оставались свободные места; особенно тщательно нужно заполнять углы и суженные места формы. После укладки бетонной смеси производят уплот­нение ее вибрированием, виброштампованием, центрифугирова­нием, вакуумированием, прокатом (см. гл. 11).

Наиболее распространенным видом уплотнения бетонной сме­си является вибрирование. Степень уплотнения бетонной смеси с помощью вибраторов зависит в основном от частоты и ампли­туды колебаний, а также продолжительности вибрирования.

По роду двигателя различают вибраторы электромеханиче­ские, электромагнитные и пневматически е; наиболее распростра­нены электромеханические вибраторы. В зависимости от вида, формы и размеров бетонируемой конструкции применяют вибра­торы различных типов.

На практике часто ис­пользуют комбинированные способы уплотнения бетон­ной смеси.

При центробежном спо­собе формования для уплотнения бетонной смеси используют центробежную силу, возникающую при вращении формы. Часто­та вращения 400...900 об/мин, при этом бетонная смесь равно­мерно распределяется по стенкам формы и хорошо уплотняется; часть воды затворения (20...30%) отжимается к внутренней по­верхности изделия, это способствует повышению плотности и водонепроницаемости. Такой способ формования применяют при изготовлении труб, полых колонн, опор и т. п.

Повысить качество бетона можно вакуумированием смеси, при этом из бетонной смеси извлекается часть избыточной воды и воздуха, одновременно ^% под действием атмосферного давления бетонная смесь уплотняется, ускоряется твердение и повышается прочность бетона. Еще лучшие результаты дает по­вторное вибрирование после вакуумирования, при котором закрываются мелкие поры, образовавшиеся при вакуумировании.

Прочность бетона нарастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, которые нормально проходят в теплых и влажных условиях. Бетон при нормальных Условиях постепенно набирает свою прочность и к 28 сут приоб­ретает марочную прочность, причем в первые 3...7 сут прочностьбетона растет более интенсивно и на 7-е сутки составляет 60. 70% марочной (проектной) прочности. Для заводской техноло­гии такие условия твердения бетона неприемлемы.

В заводской технологии применяют ускоренные методы твер­дения — тепловую обработку при обязательном сохранении влажности изделий. На заводах сборного железобетона чащ_е всего применяют прогрев изделий при атмосферном давлении в паровоздушной среде с температурой 80...85 °С или выдержи­вание в среде насыщенного пара при 100 °С. Стремятся приме­нять насыщенный пар, чтобы исключить высыхание бетона и создать хорошие условия для гидратации цемента.

На заводах сборного железобетона применяют также и дру­гие способы тепловой обработки изделий: электропрогрев, кон­тактный обогрев, обогрев в газовоздушной среде и др.

• Твердение бетона и контроль кач-ва

Структура бетона образуется в результате затвердевания бетонной смеси и его превращения в камень.

Уплотненная бетонная смесь в начальный период гидратации цемента сохраняет способность к пластическим деформациям. Со временем количество новообразований цементного камня увеличивается, система уплотняется и твердеет, образуется проч­ный камень определенной структуры. Время формирования структуры я свойств бетона зависит от состава и применяемых матери­алов- На формирование структуры оказывают влияние вид це­мента, химические добавки, В/Ц, температура бетонной смеси, влажность среды и др.

Введение в бетон пластифицирующих добавок, например СДБ, замедляет схватывание цемента в начальный период; повышение температуры ускоряет процесс схватывания и твердения.

Структура затвердевшего тяжелого бетона представляет со­бой цементный камень с размещенными в нем зернами заполни­теля, с множеством пор и пустот разных размеров и проис­хождения.

Макроструктура бетона может быть представлена системой щебень — цементно-песчаный раствор.

Макроструктура представляет строение системы песок — цементный камень, микроструктура — тонкое строение цемент­ного камня. Микроструктура цементного камня в бетоне со­стоит из новообразований, непрореагировавших зерен це­мента и микропор. С увеличением возраста бетона микрострукту­ра меняется в результате гидратации цемента и роста ново­образований, пористость уменьшается, меняются распределение пор и их размеры, бетон становится плотнее и прочнее. Проч­ность бетона растет неравномерно, в первые 7 сут после затворе-ния она нарастает быстро, а в дальнейшем замедляется. Скорость нарастания прочности бетона зависит от вида цемента.

В первые дни твердения прочность бетона на быстротвердеющих цементах выше, чем, например, на белитовых цементах.

Для твердения бетона необходима теплая и влажная среда. При повышенной температуре и влажной среде (в горячей воде с температурой 80 °С, во влажном паре с температурой до 100 °С или в автоклаве при температуре 175 °С и среде насыщенного водяного пара высокого давления) твердение протекает значи­тельно быстрее, чем в нормальных условиях.

Твердение бетона при температуре ниже 15 °С замедляется, а при температуре ниже 0°С практически прекращается. Изло­женное выше имеет важное значение при изготовлении сборных железобетонных изделий на заводах, а также при бетонировании в зимнее время.

Кроме прогрева бетона паром или электрическим током для ускорения применяют химические добавки, например хлористыйкальций и др.

Все вышеизложенное оказывает влияние на твердение бетона, формирование его структуры и, следовательно, свойств бетона.

• Правильно организованный контроль качества бетонных ра­бот на всех стадиях технологического процесса изготовления бетонных конструкций — одно из важнейших условий получения прочного и долговечного бетона и снижения стоимости конструк­ций. На предприятиях сборного железобетона применяют три вида контроля: входной, пооперационный и выходной. Контроль состоит в испытании и выборе исходных материалов для бетона, в их дозировании и перемешивании, укладке, уплотнении и уходе за ним, а также в определении качества затвердевшего бетона испытанием пробных образцов.

Прочность и качество бетона в конструкции можно ориенти­ровочно определить и без разрушения — с помощью акустиче­ских приборов. Сущность их действия основана на скорости распространения ультразвукового импульса или волны удара в материале и зависит от его плотности и прочности. Прочность бетона в конструкции без разрушения можно также определить и механическим способом, например прибором, действие которого основано на характеристике прочности, определяющейся глуби­ной лунки в бетоне, образованной шариком при его вдавливании, или величины отскока маятника от бетона.

Методы Кошкарова (молотком в стенку), склерометром (прибор со шкалой, по удару определятся Rсж.бет), метод локального разрушения(по динамометру), метод ударного импульса.

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.

Твердение кислотоупорного бетона должно проходить в теп­лой воздушно-сухой среде.

Кислотоупорный бетон характеризуется прочным сцеплением со стальной арматурой, стойкостью по отношению к действию серной, соляной, азотной кислот и др. (за исключением плавико­вой), пределом прочности при сжатии через 3 сут— 11...12 МПа, через 28 сут— 15 МПа. При действии воды и слабых кислот кислотоупорный бетон постепенно разрушается; действию концентрированных кислот этот бетон сопротивляется хорошо, но пастворы щелочей легко разрушают его. Кислотоупорный бетон Используют для различных конструкций и облицовки аппара­туры в химической промышленности, заменяя им дорогие мате­риалы: листовой свинец, кислотоупорную керамику, тесаный камень.

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.

Легкие бетоны(НАЧАЛО)!

• 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, включая конструкционно-теплоизоляционные, 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.