Материалы для изготовления бетона

При изготовлении железобетонных изделий, как правило, применяется портландцемент. Портландцемент выпускается марок 300, 400, 500, начат выпуск цемента марки 600. На заводы ЖБИ преимущественно поставляют цемент марки 400. К другим видам цементов, применяемых на заводах ЖБИ, относятся: быстротвердеющий портландцемент, отличающийся большей скоростью набора прочности, что позволяет сокращать время тепловой обработки бетона шлакопортландцемент, представляющий собой тонкомолотую смесь цементного клинкера и доменного шлака. Добавка шлака к клинкеру равна 30—60%. Шлакопортландцемент выпускается марок 200, 300, 400, редко 500. Этот цемент очень дешев, но свойства его и особенно скорость твердения колеблются в больших пределах. Если в цемент добавлен хороший, активный шлак, скорость его твердения будет такой же, как и портландцемента. В другом случае применение шлакопортландцемента на заводе ЖБИ будет удлинять тепловую обработку бетона и задерживать все производство; белый и цветной портландцементы марок 200 и 300 применяют для декоративных целей.

Заполнители для бетонов.

По стандарту щебень и. гравий должны выпускаться крупностью 5—10, 10—20, 20—40 и 40—70 мм. Поскольку большинство сборных конструкций имеют сечение в пределах до 300—400 мм и густо армированы, максимальная крупность щебня и гравия должна быть 20 мм. Заполнитель крупностью 70 мм можно применять только в массивных, малоармированных изделиях. В конструкции с очень тонкими стенками наибольшая крупность заполнителя должна быть 10 мм. Существует правило, по которому наибольшая крупность заполнителя должна быть не более 7г—Зи толщины сечения формуемого изделия. Применение бетонной смеси с непропорционально крупными зернами будет приводить при формовании к заклиниванию отдельных частиц между стенками формы и в арматуре и к образованию под ними пустот. Кроме того, трудно обеспечить гладкую поверхность изделия, понадобится дополнительный труд на ее отделку в процессе формования.
Качество поступающих заполнителей (прочность, загрязненность, содержание плоских частиц — лещадок и т. д.) контролируется заводской лабораторией. Основным видом крупного заполнителя для легких бетонов является керамзит, получаемый обжигом легкоплавких глин до вспучивания. Для бетонов ограждающих конструкций применяют керамзит объемной массой 300—500 кг/м3. Реже используют другие виды легких заполнителей: шлаковую пемзу (термозит), получаемую вспучиванием расплавленного доменного шлака, аглопоритовый щебень — продукт спекания зол или смеси глин и суглинков, перлит. Нормативная крупность зерен легких пористых заполнителей такая же, как и плотных. Для затворения бетонной смеси можно применять любую пригодную для питья воду, а также природные воды рек, озер и искусственных водоемов, не содержащие солей, кислот и примесей выше предела, допустимого нормами- Не допускается применять болотную воду, загрязненную органическими примесями, и воду из промышленных водостоков. В отдельных случаях можно использовать морскую воду.
При приготовлении на заводах ЖБИ бетонных смесей в их состав можно вводить химические добавки. Наиболее важные из них поверхностно-активные вещества и ускорители твердения бетона. К первым, позволяющим увеличивать пластичность (пластифицировать) бетонной смеси, относятся: сульфидно-дрожжевая бражка, мылонафт и др. Эти добавки вводят также для повышения морозостойкости бетона. Нужно учитывать, что введение этих добавок хотя и позволяет сократить расход цемента, но на несколько часов удлиняет твердение бетона. В качестве добавок, позволяющих ускорить твердение бетона, применяют обычно хлористый кальций, поташ. Но хлористые соли нельзя применять при изготовлении предварительно-напряженных изделий с проволочной арматурой 5 мм и менее, а также для изделий, которые будут эксплуатироваться при повышенной влажности (бани, прачечные). В обоих случаях имеется опасность гибели арматуры от коррозии.
Действие хлористых солей хорошо бывает видно, если изделия долгое время пролежали на складе — на их поверхности появляются ржавые полосы над местами расположения арматуры. В последнее время появились комбинированные (комплексные) добавки, применение которых позволяет снижать расход цемента на 5—8% без удлинения тепловой обработки или же сокращать ее длительность на 1—3 ч. К числу таких добавок относятся: ВРП (водно-растворимый полимер), нитрит-нитрат кальция, нитрит-нитрат хлорид кальция (ННХК). Но нужно иметь в виду, что свойства цемента одинаковой марки, но изготовленного на разных цементных заводах, несколько различны и добавки по-разному влияют на технологию производства. Задача заводской лаборатории — установить правильность применения выбранной добавки и ее дозировку.

Бетонная смесь

Формовщикам бетонных и железобетонных изделий приходится иметь дело не столько с готовым затвердевшим бетоном, сколько с бетонной смесью —ее нужно доставить к месту формования, уложить в форму, уплотнить, обеспечить твердение, придать открытым поверхностям требуемую отделку.Бетонная смесь — это тщательно подобранная смесь вяжущего, заполнителя и воды до формования из нее изделий и до начала твердения.Когда в лаборатории подбирают состав бетона, то на основе опытного подбора и испытания образцов устанавливают расход цемента, рассчитывают содержание мелкого (песка) и крупного заполнителя, назначают количество воды. При подборе состава нужно учитывать не только обеспечение качества бетона (прочность, морозостойкость и т. д.), но и получение такой бетонной смеси, которая была бы удобна в работе, по возможности дешева и при твердении набирала необходимую прочность в заданные сроки.
К основным свойствам бетонной смеси, которые определяют ее качество в технологии изготовления изделий, относятся: удобоукладываемость, однородность, водоудерживающая способность. Удобоукладываемостью смеси называется ее способность принимать заданную форму и уплотняться до необходимой степени под действием прилагаемых к ней сил. Степень удобоукладываемости определяется количеством воды, пошедшей на затворение, и свойствами цемента. Удобоукладываемость оценивается показателями подвижности или жесткости. Подвижная бетонная смесь представляет собой пластичную массу, в которой зерна заполнителя как бы взвешены в сплошной среде воды, цемента и добавок. Такая смесь довольно легко растекается под действием собственной массы и заполняет форму с приложением небольших внешних усилий. Подвижность оценивается величиной осадки смеси (в см) с помощью стандартной формы. Чем больше осядет смесь после снятия формы — конуса, тем она пластичнее. При изготовлении сборного железобетона применяют смеси с осадкой конуса от 2 до 12 см, реже — до 20 см. Очень жесткая смесь содержит мало воды и поэтому представляет собой рыхлую, а иногда сыпучую массу, похожую на влажный грунт. Если сжать в руке такую смесь, она сохранит форму пальцев. Жесткая смесь сама не растекается, чтобы ее уплотнить в форме, требуется длительное и интенсивное механическое воздействие. Удобоукладываемость жестких смесей характеризуется длительностью вибрирования (в сек) для того, чтобы уложенная в виде стандартного конуса смесь равномерно распределялась внутри кольца специального прибора — вискозиметра. Теоретически можно укладывать смесь с жесткостью в несколько сот секунд.
Применение подвижных смесей весьма заманчиво с точки зрения легкости укладки в форму и уплотнения; очень подвижные смеси (с осадкой конуса 12 см и более) требуют при этом небольшого побуждения. Поверхность изделий получается гладкой, но мы знаем, что чем больше воды в смеси, тем больше цемента нужно применить, чтобы получить такую же прочность бетона. Так, например, чтобы получить марку бетона 200 из подвижной смеси с осадкой конуса 12 см, нужно израсходовать 370—400 кг цемента на 1 м3 вместо 270 кг/м3 при жесткой смеси. Это дорого, и нужно иметь в виду, что цемент дефицитный материал. Поэтому пластичность смеси должна быть по возможности наименьшей. Но увлекаться повышенной жесткостью тоже нельзя — по мере ее роста усложняется уплотнение смеси в форме, приходится применять сложное оборудование, растет расход электроэнергии, быстрее изнашиваются формы, на поверхности изделий остаются раковины, выступающие частицы щебня. Обычно на заводах ЖБИ применяют смеси с жесткостью 30—40 с.
Для того чтобы сделать смесь более пластичной, не увеличивая расход цемента, применяют добавки-пластификаторы, о которых говорилось выше.Однородность бетонной смеси достигается выбором рационального соотношения всех " материалов и правильным режимом перемешивания смеси. Неоднородность смеси приводит к тому, что в одной части конструкции будет больше щебня, в другой — песка и цементного теста, прочность такой конструкции уменьшится. Неоднородность смеси может быть и при неправильной ее доставке к месту укладки: при сбрасывании с большой высоты смесь расслаивается, крупный заполнитель отделяется от раствора.
Схватывание цементного теста в бетонной смеси — это процесс, предшествующий твердению. При схватывании цементное тесто постепенно загустевает, но еще не приобретает прочности. Скорость схватывания зависит от свойств цемента и от температуры. В обычных условиях при температуре 15°С начало схватывания должно наступать примерно через 45 мин после затворения. Поэтому бетонную смесь следует укладывать в форму и заканчивать формование изделия не позже чем через 30 мин после приготовления смеси. В условиях завода для этого требуется меньше чем 30 мин. Но если бетонную смесь привозят издалека (например, на отдаленный полигон), можно уложить в форму смесь значительно позже начала схватывания теста, что отразится на прочности изделия. Даже в условиях завода нельзя укладывать смесь, пролежавшую длительное время (например, если укладка смеси в форму была приостановлена из-за перерыва на обед).