СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ БЕТОНОВ

Специальные бетоны способны работать в экстремальных усло­виях или обладают свойствами, не характерными для обычных бе­тонов. Но при этом их технология и принципиальный состав остаются «бетонными».

Защитные бетоны — бетоны, снижающие интенсивность прони­кающей радиации. В зависимости от вида излучения применяются особотяжелые и гидратные бетоны.

Особо тяжелые бетоны используют для устройства конструкций, защищающих людей от рентгеновского и у -излучения. Для этого в состав бетона вводят заполнители, содержащие железо, барий и другие тяжелые элементы, хорошо поглощающие жесткое ионизи­рующее излучение. В качестве заполнителей используют: железные руды (магнетит, лимонит), барит, металлическую дробь и т. п. Плотность таких бетонов достигает 4000...5000 кг/м³.

Гидратные бетоны предназначены для защиты от нейтронного излучения. Как известно из физики, потоки нейтронов лучше всего поглощают атомы легких элементов (водорода, лития, бора). Для этих целей чаще всего используют бетоны, содержащие большое

количество химически связанной воды. Этого можно добиться, ис­пользуя вяжущие, образующие при твердении эттрингит — ЗСаО • А1₂О₃ ■ 3CaSO₄ • 32Н₂О, а также применяя заполните­ли, содержащие кристаллизационную воду, например, серпентин (змеевик) 3MgO ■ 2SiO₂ • 2Н₂О.

Жаростойкие бетоны характеризуются способностью сохранять в определенных пределах физико-механические свойства при дли­тельном воздействии высоких температур.

Для изготовления жаростойких бетонов в качестве вяжущих ис­пользуют глиноземистый цемент, шлакопортландцемент и жидкое стекло. Заполнителями и тонкомолотыми наполнителями служат металлургические шлаки, бой керамических и огнеупорных изде­лий, базальт, андезит и т. п.

Жаростойкие бетоны приготовляют по обычной технологии, а затем в процессе работы при высоких температурах они превраща­ются в монолитный керамический материал. Из таких бетонов вы­полняют футеровку промышленных печей, фундаменты доменных и мартеновских печей и т. п. Применение жаростойких бетонов вза­мен штучных материалов снижает стоимость и ускоряет строитель­ство.

Кислотоупорные бетоны получают на кислотоупорном цементе и кислотостойких заполнителях (подробнее см. п. 8.5). Применяют кислотоупорные бетоны на химических предприятиях для облицов­ки несущих конструкций, устройства бетонных полов и т. п.

Пи-бетоны — группа бетонов, в которых полностью или частич­но в роли вяжущего выступают полимеры. К ним относятся полимерцементные бетоны, бетонополимеры и полимербетоны.

Полимерцементные бетоны — цементные бетоны, в которые на стадии приготовления смеси вводится полимерная добавка. Добав­ки представляют собой водные дисперсии (эмульсии, латексы) или редиспергируемые сухие порошки (как сухое молоко) тех же поли­меров. Содержание полимера в полимерцементных бетонах — 5... 15 % от массы цемента. Чаще других используют дисперсии полиакрилатов, поливинилацетата и его сополимеров и латексы син­тетических каучуков. Полимерные добавки, образуя в бетоне самостоятельные структуры, придают бетонам высокие адгезион­ные свойства, значительно повышают их износостойкость, ударную прочность и прочность при изгибе. Большее распространение, чем бетоны находят полимерцементные растворы.

Бетонополимеры — бетоны, поры которых заполнены полимера­ми. Для достижения этого эффекта затвердевшие и высушенные бе­тонные элементы пропитывают жидкими мономерами или олигомерами, которые затем полимеризуются в порах бетона, переходя в твердое состояние.

После такой обработки бетон приобретает высокую прочность до 100...200 МПа, полную водонепроницаемость и очень высокую морозостойкость (F500 и выше).

В настоящее время этот метод применяют для восстановления гидроизоляционных свойств у бетонных и других каменных (напри­мер, кирпичных) конструкций. Для этого пропускающие воду бе­тонные конструкции пропитывают мономером, отверждающимся в порах и трещинах материала. Разработаны пропитывающие соста­вы, проникающие во влажный бетон и вытесняющие из него воду.

Полимербетоны — бетоны, в которых вместо минерального вя­жущего используется полимерное. Вяжущим, как правило, служат жидко-вязкие олигомеры (например, эпоксидные и полиэфирные смолы). Смола играет роль и вяжущего, и воды, обеспечивая удобоукладываемость бетонной смеси. Твердение полимербетонов про­исходит в результате сшивки олигомера до состояния пространст­венного полимера. Полимерные вяжущие придают бетону специ­фические свойства:

• высокую и универсальную химическую стойкость (самое важ­ное свойство полимербетонов);

• высокую прочность (50... 100 МПа) при нормальных темпера­турах;

• водостойкость и водонепроницаемость;

• высокую износостойкость;

• низкую теплостойкость (до 100...300 °С).

Для получения полимербетонов главным образом применяют эпоксидные и полиэфирные олигомеры (смолы). Для снижения расхода дорогого полимерного вяжущего в него вводят тонкомоло­тый минеральный порошок (кварц, мрамор, полевые шпаты и т. п.).

Отверждаются полимербетоны с помощью специальных ве­ществ — отвердителей: для эпоксидной смолы обычно используют амины, а для полиэфирных смол — перекиси совместно с ускорите­лями. Более полного и быстрого отверждения можно добиться на­гревом до 60...90 °С. После отверждения полимербетоны становятся биологически инертными материалами.

Используют полимербетоны главным образом в химической промышленности, в конструкциях, где необходима высокая хими­ческая стойкость, и при ремонте облицовок и изделий из декора­тивных горных пород (например, восстановление изношенных гранитных ступеней в метро). Используя отходы различной крупности, образующиеся при обработке декоративных горных пород, на полимерных вяжущих делают плиты и блоки (см. п. 4.6). Эти блоки и плиты можно распиливать и обрабатывать как цельный природ­ный камень. Полимерные вяжущие при этом наполняют порошком из горной породы, чтобы слои вяжущего не были заметны.

Кроме того, из таких бетонов делают подоконные плиты, при­лавки в магазинах и даже санитарно-технические приборы (ракови­ны, ванны, джакузи и т. п.). Цвет полимербетонов может быть любой: они хорошо окрашиваются различными пигментами (в том числе и органическими). При этом полимербетон защищает пигменты от агрессивных воздействий внешней среды.

Асфальтовые бетоны — бетоны, широко применяемые в дорож­ном строительстве и в обиходной жизни часто, но не совсем верно называемые асфальтом. Термин «асфальт» (от греч. asphaltos — гор­ная смола) имеет два значения:

• пористая (известняк и т. п.) или рыхлая (песок и т. п.) горная порода, пропитанная природным битумом (содержание битума 2...20 %);

• искусственная смесь тонкоизмельченного минерального на­полнителя (известнякового порошка) с битумом (12...60 %).

Природные асфальты применялись еще в глубокой древности для гидроизоляционных и дорожных работ (см. п. 9.2). Искусствен­ный асфальт используется как вяжущее для приготовления асфаль­товых бетонов. Роль минерального порошка в таком вяжущем заключается не только в снижении расхода битума, но и в повыше­нии температуры его размягчения. Это важно, например, для сохра­нения прочности асфальтобетона в летнее время.

Асфальтовые растворы — смесь асфальтового вяжущего с пес­ком. Расход вяжущего — асфальта — должен быть таким, чтобы за­полнить пустоты в песке с некоторым избытком (15...20 %), необходимым для обволакивания песчинок.

Асфальтовые бетоны можно представить как смесь асфальтового раствора и крупного заполнителя; в этом случае количество асфаль­тового раствора берут таким, чтобы заполнить пустоты в щебне с некоторым избытком (10... 15 %) для получения плотного бетона.

Плотность асфальтобетона — важная характеристика. Обычно пористость асфальтобетона — 5...7 %. Чем выше пористость, тем меньше долговечность асфальтобетона, так как при этом возрастает подопоглощение, снижается коррозионная стойкость и морозостой­кость (последнее — главный фактор разрушения дорожных покры­тий). Плотные асфальтобетоны (пористость < 5 %) практически подонепроницаемы и могут применяться как гидроизоляционный материал.

В отличие от бетонов на минеральных вяжущих прочность асфальтовых бетонов и растворов заметно изменяется при ко­лебаниях температуры. Так, если при —15 "С прочность ас­фальтобетона составляет 15...20 МПа, то при +20 °С — 2...3 МПа, а при +50 "С — только 0,8... 1,2 МПа. При этом снижа­ется модуль упругости и возрастает ползучесть асфальтобето­на.

Асфальтовые бетоны значительно более стойки к коррозионным воздействиям, чем цементные, но боятся воздействий жидких топлив и масел. Износостойкость асфальтовых бетонов выше, чем це­ментных.

Асфальтовые бетоны и растворы применяют для устройства верх­них покрытий дорог, аэродромов, полов промышленных зданий, плоских кровель, стяжек, а также в гидротехнике для создания гид­роизоляционных слоев и экранов и заполнения компенсационных швов.

Технология асфальтобетона. Для получения пластичной удобоукладываемой асфальтобетонной смеси используют два метода:

• нагрев смеси до 140...170 ° С для полного разжижения битума;

• приготовление смеси на жидких битумах, гудронах (с последу­ющим их отвердеванием за счет испарения летучих компонентов) или на битумных эмульсиях (отвердевание происходит после испа­рения воды).

Лучшее качество имеют «горячие» асфальтобетоны.

Укладывают и уплотняют асфальтобетонные смеси при помощи специальных асфальтоукладчиков и тяжелых катков. При малых объемах работ возможно ручное уплотнение.

Долговечность асфальтобетонного покрытия во многом за­висит от качества укладки и обеспечения его сцепления с ни­жележащими слоями; на долговечность существенно влияет также качество основания.

Бетоны, аналогичные асфальтовым, могут быть получены на дегтевых вяжущих, но их использование разрешено лишь для до­рожных покрытий вне населенных пунктов (см. п. 9.2).

Для повышения качества асфальтобетонов битумы модифици­руют полимерами (полиэтиленом, полипропиленом, синтетически­ми каучуками); для этой цели рационально использовать вторичное полимерное сырье и промышленные отходы.

Серный бетон — аналог асфальтобетона, в котором в качестве вяжущего вместо битума используют элементарную серу, модифи­цированную пластификаторами. Сера при обычной температуре представляет собой плотное кристаллическое вещество, плавящееся при 120 ° С. Она нерастворима в воде и водных растворах солей и кислот. Нагретая до 14О...16О°С сера представляет собой желтую подвижную жидкость. Для получения серного бетона расплавлен­ную серу смешивают с нагретым до 140... 150 °С заполнителем (щеб­нем, песком и минеральным порошком). Твердение этой смеси происходит в результате остывания.

Прочность при сжатии серного бетона 50...60 МПа, а при изгибе = 10 МПа; водонепроницаемость — W2,0. Серный бетон отличается низкой пористостью (менее 1 %), низким водопоглощением (менее 0,5 %) и высокой химической стойкостью к растворам солей и ми­неральных кислот (кроме концентрированных кислот — окислите­лей). В растворах щелочей он нестоек. При температуре 120 °С серный бетон плавится, а при воздействии открытого огня сера го­рит. Применяется серный бетон для изготовления труб промыш­ленной канализации, емкостей для хранения кислот, полов промышленных зданий, плит настилов мостов и т. п.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: