X

Бетоном называют искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате формирования и затвердения рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси минерального вяжущего вещества (цемент или др.), воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок. Смесь указанных компонентов до начала ее затвердевания называют бетонной смесью.  Вяжущее вещество и вода — активные составляющие бетона, которые в смеси обволакивают тонким слоем зерна заполнителя. Со временем вяжущее вещество затвердевает и связывает их, превращая бетонную смесь в прочный монолитный камень — бетон.  Заполнители (песок, щебень или гравий) занимают до 80 — 85 % объема бетона и образуют его жесткий скелет препятствующий усадке. Применяя заполнители с различными свойствами, можно получать бетоны с разнообразными физико-механическими показателями, например, легкие, водоупорные,  жароупорные и пр.

Бетон является главным строительным материалом, который применяют во всех областях строительства. Преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения, механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетон при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами.

Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяжение, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения воспринимает арматура.

   КЛАССИФИКАЦИЯ БЕТОНОВ

   По плотности бетоны подразделяют на:

  • особо тяжелые — более 2500 кг/мЗ;
  • тяжелые — 1800 — 2500 кг/мЗ;
  • легкие -500 — 1800 кг/мЗ;
  • особо легкие (теплоизоляционные) — менее 500 кг/мЗ.

По виду применяемого вяжущего вещества бетоны разделяют на:

  • цементные (приготовляемые на клинкерных цементах — портландцементе, шлакопортландцементе, пуццолановом портландцементе и др.);
  • силикатные автоклавного твердения (на известково-песчаном, известково-шлаковом и других вяжущих);
  • гипсовые (на гипсовых и гипсоцементно-пуццолановых вяжущих);
  • асфальтобетоны (на битумном вяжущем);
  • полимерцементные бетоны и полимербетоны (на синтетических смолах).

В зависимости от структуры бетоны разделяют на:

  • бетоны плотной структуры, у которых все пространство между зернами заполнителя занимают затвердевшее вяжущее и поры вовлеченного в него воздуха;
  • бетоны поризованной структуры, пространство между зернами заполнителя которых заполнено затвердевшим вяжущим и поризованным пено- или газообразователем;
  • ячеистые бетоны, состоящие из затвердевшего вяжущего и кремнеземистого компонента и пор равномерно распределенных и образованных газо- или пенообразователями;
  • бетоны крупнопористой структуры, у которых пространство между зернами крупного заполнителя не полностью заполнено мелкими заполнителями и затвердевшими вяжущими.

По назначению бетоны подразделяют на:

  • конструкционные — для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаментные блоки, колонны, балки, плиты и др.);
  • гидротехнические — для возведения плотин, шлюзов, облицовки каналов и др.;
  • бетон для стен зданий и легких перекрытий,
  • дорожный — для устройства дорожных и аэродромных покрытий;
  • специальные — химически стойкие, жаростойкие, декоративные, особотяжелые для биологической защиты, бетонополимеры, полимербетоны и др.

 ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БЕТОНА

Прочность при сжатии — является основным показателем механических свойств бетона. По ней устанавливается класс бетона. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», класс обозначается латинской буквой «B» и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа). Например, обозначение В25 означает, что бетон данного класса в 95 % случаев выдерживает давление 25 МПа. Для расчёта показателя прочности необходимо учитывать и коэффициенты, например, для класса В25 нормативная прочность на сжатие, применяемая в расчетах, — 18,5 МПа. Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение, назначается при проектировании, исходя из возможных реальных сроков загрузки конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток.

Наряду с классами, прочность бетона также задается марками, обозначаемыми латинской буквой «М» и цифрами от 50 до 1000, означающими предел прочности на сжатие в кгс/см²  (ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия»). Марка бетона определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов-кубов, изготовленных из данной бетонной смеси и выдержанных до испытания в течение 28 суток в нормальных условиях (при Т = 15-20 С и относительной влажности воздуха не менее 90%). По пределу прочности при сжатии для бетонов установлены следующие марки бетонов: М100,  М200, М250, МЗОО, М350, М400, М450, М500, М600, М700 и т.д.

Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и марками

Класс бетона по прочности на сжатие

Средняя прочность бетона данного класса, кг/см² Ближайшая марка бетона по прочности Отклонение ближайшей марки бетона от средней прочности класса, %

В2

26,2

М25

-4,6

В2,5

32,7

М35

+7,0

В3,5

45,8

М50

+9,1

В5

65,5

М75

+14,5

В7,5

98,2

М100

+1,8

В10

131,0

М150

+14,5

В12,5

163,7

М150

— 8,4

В15

196,5

М200

+1,8

В20

261,9

М250

-4,5

В22,5

294,4

М300

+1,9

В25

327,4

М350

+6,9

В30

392,9

М400

+1,8

В35

458,4

М450

-1,8

В40

523,9

М500

-4,8

В45

589,4

М600

+1,8

В50

654,8

М700

+6,9

В55

720,3

М700

-2,8

В60

785,8

М800

+1,8

Предлагаемая таблица позволяет узнать марку бетона и класс его по прочности на сжатие. Марка бетона это сопротивление осевому сжатию (растяжению, изгибу) в кгс/см² эталонных образцов-кубов. Класс бетона – числовая характеристика его любого свойства с гарантированной обеспеченностью  95%. Соотношение между маркой и классом по прочности составляет V=13,5%. К примеру – класс В-10 (средняя прочность кгс/см² – 131)  соответствует  ближайшей марке М150.

При бетонировании ряда конструкций, например, бетонных дорожных покрытий, важно знать прочность бетона при изгибе. Для этого испытывают образцы-балки. Для обычных железобетонных конструкций широко применяют бетон марок М200 и М250, а для предварительно-напряженных железобетонных конструкций — МЗОО-М5ОО. Бетон марок М100 и М150 используют для оснований, фундаментов и других массивных монолитных конструкции.

Основные факторы, влияющие на прочность бетона — активность цемента и соотношение массы воды и цемента в составе бетонной смеси (водоцементное отношение В/Ц или обратное ему цементоводное отношение — Ц/В). Зависимость прочности обычного бетона от Ц/В и марки цемента в общем виде выражают формулой: Rб = А Rц (Ц/В — 0,5), где Rб — прочность бетона в возрасте 28 сут. при твердении в нормальных условиях, МПа; Rц — активность цемента, МПа; А — коэффициент, учитывающий качество заполнителей и вяжущего (для высококачественных — 0,43, для рядовых — 0,4, для пониженного качества — 0,37). На прочность бетона определенное влияние оказывает зерновой состав заполнителей, правильность перемешивания его составляющих в бетоносмесителе, когда все зерна заполнителя полностью покрыты слоем цементного теста. Значительное влияние на прочность бетона оказывают степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет. При этом в первые 7 -10 суток прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 суткам замедляется и, наконец, в возрасте свыше 1 года постепенно затухает. Например, бетонные образцы при хранении в нормальных условиях в 7-суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60 -70% от 28-суточной (марочной) прочности, в возрасте 180 суток, 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150%, 175% и 200 % марочной прочности.

Подвижность или осадка конуса. В маркировке бетона подвижность обозначается буквой «П» с коэффициентом от 1 до 5 (например: П3) либо осадка конуса — «ОК» с обозначением в см, (например осадка конуса 10-15 см, что соответствует обозначению П3).  Для практического применения этого параметра важно знать следующее: Стандартные монолитные работы выполняют с применением бетонной смеси с подвижностью П2 или П3. Заливку густоармированных или плотноармированных конструкций, колонн и прочих узких полостей, также узких опалубок, труднодоступных для заполнения товарным бетоном, рекомендуется использовать бетон с подвижностью П4 и П5 с осадкой конуса от 16-21 см. Подобная бетонная смесь в строительном обществе называется — литой бетон. Бетон с высокой осадкой конуса хорошо переносит укладку в опалубку, без использования вибратора. Аналогично, высокую подвижность бетона П4 — П5 стоит выбрать, если для укладки бетонной смеси используется автобетононасос.

Водонепроницаемость. обозначается латинской буквой «W» и цифрами от 2 до 20, обозначающими давление воды, которое должен выдержать образец-цилиндр данной марки. Плотный бетон при толщине железобетонных конструкций более 200 мм, как правило, оказывается водонепроницаемым. Это свойство бетона характеризуется степенью водопроницаемости, т. е. величиной наименьшего давления воды, при котором она еще не просачивается через бетонный образец. По этому показателю бетоны разделяют на 12 марок: W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18, W20, W25 и WЗО, т. е. на бетоны, которые выдерживают давление соответственно не менее 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 и т. д. до 3 МПа. Для повышения водонепроницаемости бетона применяют специальные покрытия, например, пленки из пластмасс или уплотняющие добавки. Значительно возрастает водонепроницаемость бетона при применении расширяющихся цементов.

Морозостойкость. обозначается латинской букой «F» и цифрами 50-1000, означающими количество циклов замерзания-оттаивания, которые способен выдержать бетон. Высокой морозостойкостью обладают бетоны с плотной структурой на низкоалюминатном портландцементе и высококачественном гранитном щебне.

Плотность. Обычный тяжелый бетон не является плотным материалом.  Имеющиеся в бетоне поры образовались вследствие испарения излишней воды, а также неполного удаления воздушных пузырьков при уплотнении бетонной смеси. Плотность бетона повышается при тщательном подборе зернового состава заполнителей, уменьшении водоцементного отношения и применении, пластификаторов, снижающих водопотребность смеси при той же подвижности, а также за счет тщательного уплотнения бетонной смеси. С возрастанием плотности бетона повышаются его свойства — прочность, водонепроницаемость, морозостойкость и др.

Примеры обозначения бетонов в соответсвии с их основными свойствами:

подвижность бетона наименование марка  наименование марка  наименование марка
Бетон П1 (осадка конуса 1-4 см) летний П1 В7,5 F50 M100
П1 В12,5 F50 M150
П1 В15 F50 M200
П1 В20 F200 W6 M250
П1 В25 F200 W6 M350
П1 В30 F200 W6 M400
Бетон П2 (осадка конуса 5-9 см) летний П2 В7,5 F50 M100
П2 В12,5 F50 M150
П2 В15 F50 M200
П2 В15 F200 W6 M250
П2 В20 F200 W6 M350
П2 В25 F200 W6 M400
П2 В30 F200 W6 M400
Бетон П3 (осадка конуса 10-15 см) летний П3 В7,5 F50 M100
П3 В12,5 F50 M150
П3 В15 F50 M200
П3 В20 F200 W6 M250
П3 В25 F200 W6 M350
П3 В30 F200 W6 M400
Бетон П4 (осадка конуса 16-20 см) летний П4 В7,5 F50 M100
П4 В12,5 F50 M150
П4 В15 F50 M200
П4 В20 F200 W6 M250
П4 В25 F200 W6 M350
П4 В30 F200 W6 M400
Спецбетон высокомарочный летний П3 В35 F200 W6 M450
П3 В40 F200 W6 M500
П3 В40 F200 W6-1 M500
П4 В35 F200 W6 M450
П4 В40 F200 W6 M500
П4 В40 F200 W8 M500
П4 В50 F200 W10 M700
П4 В55 F200 W10 M700

 

ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА

 заключается в установлении наиболее рационального соотношения между составляющими бетон материалами (цементом, водой, песком, щебнем) для обеспечения его удобоукладываемости, прочности и др. требуемых показателей. Состав бетонной смеси выражают в виде массового (реже объемного) соотношения между количеством цемента, песка, гравия или щебня с обязательным указанием водоцементного отношения. При этом количество цемента принимают за единицу. В общем виде состав бетонной смеси выражают соотношением 1:Х:У (цемент : песок : щебень) при В/Ц=Z, например 1: 2,5: 4,8 при В/Ц=0,5.

Состав бетона может быть выражен и в виде расхода материалов по массе на 1 мЗ уплотненной смеси, например, цемента 260, песка 660, щебня 1310 кг/мЗ, воды 165 л/мЗ. Существует несколько методов подбора состава бетона. Наиболее простым и удобным когда состав бетона подбирается в два этапа. Вначале рассчитывается ориентировочный состав бетона, который затем проверяется и уточняется (с изменением соотношения некоторых его компонентов) по результатам пробных замесов и испытаний контрольных образцов.

Однородность и прочность бетона в значительной, мере определяются качеством перемешивания смеси. Для получения однородной бетонной смеси следует строго соблюдать оптимальное время перемешивания, которое зависит от емкости барабана бетоносмесителя, подвижности бетонной смеси и других факторов и устанавливается опытным путем.

УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ

Качество бетонных и железобетонных конструкций в значительной мере зависит от способа укладки и уплотнения бетонных смесей. В заранее подготовленную опалубку (форму) с установленной в ней арматурой бетонную смесь обычно укладывают горизонтальными слоями. При этом смесь должна плотно заполнять весь объем опалубки или формы, включая углы и суженные места. Для механизации этой довольно трудоемкой операции используют специальные механизмы: бетонораздатчики и бетоноукладчики. Бетонную смесь, как правило, уплотняют вибрированием, после чего зерна крупного заполнителя укладываются компактно, промежутки между ними заполняются цементным раствором, а пузырьки воздуха вытесняются наружу. При прекращении вибрирования уложенная в опалубку или форму бетонная смесь мгновенно загустевает. Для уплотнения бетонной смеси применяют электромагнитные, пневматические, но чаще всего электромеханические вибраторы. По конструкции различают вибраторы поверхностные, глубинные и площадочные. Выбирают вибратор в зависимости от вида, формы и размеров бетонируемой конструкции. Конструкции с большими открытыми поверхностями (полы, плиты и т. п.) бетонируют поверхностными вибраторами, которые обеспечивают распространение колебаний в толщу бетона на глубину 20 — 25 см. Перемещать поверхностный вибратор с одной позиции на другую рекомендуется так, чтобы он своей площадкой перекрывал на 10 — 20 см границу уже провибрированного участка.  При бетонировании массивных конструкций (фундаменты, колонны и др.) используют глубинные вибраторы — вибробулавы и вибраторы с гибким валом. Уплотняют бетонную смесь внутренними вибраторами по слоям, толщина которых не должна превышать 1,25 длины рабочей части вибратора, а шаг перестановки не должен быть выше полуторного радиуса их действия. Продолжительность вибрирования на каждой позиции должна обеспечивать достаточное уплотнение бетонной смеси, основными признаками которого являются прекращение оседания бетонной смеси, появление цементного молокана ее поверхности и прекращение выделения воздушных пузырьков.

ТВЕРДЕНИЕ БЕТОНА И УХОД ЗА НИМ

Рост прочности бетона возможен только при определенных температурных и влажностных условиях. В нормальных условиях твердения (температура окружающей среды 15 – 20 С и влажность 90 -100%) бетон в течение 28 сут набирает марочную прочность.  Твердение бетона значительно ускоряется при повышении температуры среды до 60 – 85 С с обязательным сохранением в бетоне влаги. Во влажной среде бетон приобретает значительно большую прочность, чем на воздухе. В сухих условиях он быстро теряет влагу, и его дальнейшее твердение прекращается. Для того чтобы уложенный и уплотненный бетон получил требуемую прочность в назначенный срок, за ним необходим правильный уход.  Особенно важен уход за бетоном в первые дни после укладки, иначе можно настолько снизить качество бетона, что его нельзя будет исправить даже при последующем тщательном уходе. Свежеуложенный бетон выдерживают во влажном состоянии и предохраняют от сотрясений, ударов, каких-либо повреждений, а также резких изменений температуры.

В летнее время открытые поверхности свежеуложенного бетона следует укрывать мешковиной, рогожей, песком, опилками или другими материалами и периодически увлажнять. Поливать бетон начинают не позднее чем через 10 -12 ч после бетонирования, а в жаркую ветренную погоду через 2-З ч. Летом бетон обычно поливают в течение первых 3 сут не реже чем через каждые 4 ч днем и не менее 1 раза ночью, а в последующее время — не менее 3 раз в сутки. Бетон, приготовленный на портландцементе, следует поливать не менее 7 сут., на прочих цементах, в том числе на цементах с пластифицирующими добавками — не менее 14 сут. Вместо полива водой поверхности бетона можно покрывать битумной эмульсией, лаком этиноль, латексом и другими жидкими материалами, которые образуют непроницаемую пленку, надежно защищающую бетон от испарения влаги. Распалубливать бетонные и железобетонные конструкции следует только после достижения бетоном определенной прочности, устанавливаемой путем испытания контрольных образцов-кубов.

Твердение бетона при температурах ниже 5 – 10 С значительно замедляется, а при температурах ниже нуля практически прекращается. Находящаяся в бетоне свободная вода, замерзая, увеличивается в объеме, что приводит к нарушению структуры еще не затвердевшего цементного камня, а это, в свою очередь, снижает конечную прочность бетона. Наиболее опасно замерзание бетона в период схватывания цемента. Поэтому основным условием ведения бетонных работ в зимнее время является обеспечение в уложенном бетоне определенной положительной температуры, исключающей замерзание бетона в раннем возрасте до достижения им к моменту замерзания 50% марочной прочности.

Для предупреждения раннего замерзания бетона и обеспечения твердения его при низких температурах применяются способ «термоса», паро- и электротермообработка бетона, а также применение бетона с химическими добавками — ускорителями твердения. Каждый способ можно применять самостоятельно или в сочетании. Способ «термоса» применяется при бетонировании массивных конструкций и предусматривает обеспечение в бетоне во время его твердения положительной температуры за счет подогрева до 40С составляющих бетонной смеси (воды, песка, крупного заполнителя) и теплоты, выделяемой цементом при твердении. Для сохранения запаса теплоты в течение определенного срока конструкции из свежеуложенного бетона утепляют, покрывая их соломенными матами, опилками, шлаком и др. При бетонировании в зимнее время немассивных конструкций (колонн, балок, перекрытий и т.п.) уложенную в опалубку бетонную смесь подвергают паро-и электротермообработке. Применяя эти методы термообработки бетона, удается в течение 1 — 2 сут получать прочность, равную 50 -70% марочной. Химические добавки применяют с целью снизить температуру замерзания воды в бетонной смеси и обеспечить возможность твердения бетона при отрицательной температуре.   В качестве химических добавок вводят хлористый кальций и натрий, нитрит натрия, нитрит-нитрат кальция, мочевину, поташ, а также комплексные химические добавки на основе пластификатора и противоморозного компонента. Контроль качества бетона. Качество бетонных работ контролируют на всех этапах производства: испытывают составляющие бетонной смеси, систематически проверяют правильность дозирования, перемешивания и уплотнения бетонной смеси, контролируют твердение бетона, определяют прочность затвердевшего бетона. Прочность бетона контролируют путем отбора проб бетонной смеси и изготовления из нее контрольных образцов-кубов, которые должны твердеть в тех же условиях, что и бетон монолитных конструкций. Контрольные образцы испытывают в возрасте 7 и 28 сут. или в другие установленные сроки.

Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременных нагрузках для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины. Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости.

При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7-2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру.

ТЯЖЕЛЫЙ БЕТОН

Материалы для изготовления тяжелого бетона

Цемент. Цемент — гидравлическое вяжущее вещество при перемешивании с водой и твердении в течение определенного срока на воздухе или под водой превращается в нерастворимый в воде материал. Для тяжелого бетона применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент и другие вяжущие, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов. Для тяжелых бетонов рекомендуются следующие марки цементов:

марка бетон

М100

М150

М200

М300

М400

М500

М600

марка цемент

М300

М300

М400

М400

М500

М500

М600

В случаях когда марка цемента выше той, которая рекомендуется для данного бетона, следует применять микронаполнители — измельченные горные породы (известняки, доломиты и др.) или промышленные отходы (доменные и топливные шлаки, золы и др.).

Вода. Применяют воду, не содержащую вредных примесей (сульфаты, минеральные и органические кислоты, жиры, сахар и др.), препятствующих нормальному схватыванию и твердению бетона. Использовать промышленные, сточные и болотные воды для затворения и поливки бетона не рекомендуется.

Песок. В качестве мелкого заполнителя для тяжелого бетона используют природный песок крупностью от 0,14 до 5мм.   Природные пески разделяются наречные, морские и горные (овражные). Речные и морские пески имеют округлую форму зерен; горные содержат остроугольные зерна, что обеспечивает их лучшее сцепление с бетоном. Однако горные пески обычно больше загрязнены вредными примесями, чем речные и морские.   Искусственные пески получают дроблением твердых и плотных горных пород, а также отвальных металлургических шлаков. Дробленые пески имеют высокую стоимость, и поэтому, их применяют для обогащения мелкого природного песка в бетоне.   По зерновому составу пески делят на крупные, средние, мелкие и очень мелкие В песке для бетонов и растворов не допускается наличие зерен размером более 10 мм, а зерен размером 5-10 мм не должно быть более 5 % по массе. Количество мелких частиц, прошедших через сито с отверстиями 0,14 мм, не должно превышать 10%.   Глинистые и пылевидные частицы, органические примеси, сернистые и сернокислые соединения являются вредными примесями в песке. Глинистые и пылевидные частицы увеличивают суммарную поверхность заполнителя, при этом повышается водопотребность бетонной смеси, вследствие чего снижается прочность бетона. Кроме того, глинистые примеси, обволакивая тонким слоем зерна песка, ухудшают сцепление их с цементным камнем и снижают прочность бетона. Органические примеси (остатки растений, перегной и т. п.) снижают прочность цементного камня и могут явиться источником его разрушения. Сернистые и сернокислые соединения (гипс, серный колчедан и др.) способствуют коррозии бетона.

Крупный заполнитель для тяжелого бетона это щебень или гравий:

Гравий. Рыхлая смесь зерен округлой формы размером 5-70 мм, образовавшихся в результате естественного разрушения (выветривания) твердых , горных пород. Гравий может быть горным (овражным), речным и морским. Горный гравий имеет шероховатую поверхность и содержит обычно примеси песка, глины, пыли и органических веществ. Речной и морской гравий чище горного, но зато с гладкой поверхностью, что ухудшает сцепление с цементно-песчаным раствором. Для улучшения сцепления его можно дробить на щебень.

  Щебень.  Рыхлая смесь, получаемая дроблением больших кусков различных твердых горных пород, а также кирпичного боя, шлаков и др. Полученную смесь зерен различных размеров (5 — 70 мм) подвергают рассеву на отдельные фракции. В зависимости от размера зерен гравий и щебень подразделяют на фракции (в основном) 5-10, 10 — 20, 20 — 40 и 40 –70мм. В каждой фракции гравия или щебня должны быть зерна всех размеров — от наибольшего до наименьшего для данной фракции.   Для приготовления бетона более экономичен предельно крупный гравий или щебень, так как при этом снижается расход цемента. Но наибольший размер зерен крупного заполнителя должен быть не более 1/3 наименьшего размера бетонируемой конструкции или не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры. При бетонировании плит допускается применение до 50 % зерен крупного заполнителя наибольшей крупности, равной половине толщины плиты. Содержание зерен крупнее установленного наибольшего размера допускается не более 5% по массе гравия или щебня. Содержание в гравии или щебне лещадных или игловидных зерен не должно превышать 15 % по массе.  Для тяжелых бетонов следует применять щебень, получаемый из горных пород, имеющих прочность в 1,5 — 2 раза выше заданной марки бетона. Содержание в щебне зерен слабых, выветрившихся пород не должно превышать 10% по массе. Проверяется также морозостойкость гравия и щебня. Окончательно пригодность гравия или щебня для бетона требуемой марки устанавливают по результатам испытания бетона на данном заполнителе.

ЛЕГКИЙ БЕТОН

Отличается высокой пористостью (до 45 %) и сравнительно небольшой средней плотностью (до 1800 кг/мЗ) используют для изготовления несущих и ограждающих сборных бетонных и железобетонных конструкций. Применение их взамен кирпича и тяжелого бетона дает возможность повысить теплозащитные качества ограждений, что, в свою очередь, позволяет уменьшить толщину и массу стен зданий, сократить транспортные расходы.

Разновидности легких бетонов. В зависимости от вида применяемого крупного пористого заполнители легкие бетоны разделяют на:

  • керамзитобетон,
  • аглапоритобетон,
  • шлакобетон,
  • пемзобетон и т. д

Свойства легких бетонов. Основными свойствами легких бетонов на пористых заполнителях являются плотность, теплопроводность, прочность и морозостойкость. Для того чтобы получить легкий бетон с заданными свойствами, необходимо не только выбрать исходные составляющие материалы, но и правильно подобрать состав бетона. Средняя плотность бетона зависит главным образом от насыпной плотности и зернового состава заполнителя, расхода вяжущего и воды. Плотность легкого бетона с увеличением расхода вяжущего возрастает. Поэтому для снижения плотности бетона необходимо за счет подбора оптимального зернового состава заполнителей добиваться наименьшего расхода вяжущего или образования в цементном камне мелких замкнутых пор. Так называемые поризованные легкие бетоны целесообразно приготовлять при наличии утяжеленных пористых заполнителей насыпной плотностью более 600 кг/мЗ. Теплопроводность легких бетонов колеблется в широких пределах — от 0,07 до 0,7 Вт/(м.оС). С увеличением плотности теплопроводность бетона повышается. Теплоизоляционные легкие бетоны теплопроводностью менее 0,2 Вт/(м.оС) получают при применении очень легких заполнителей, например, вспученного перлита.

Материалы для изготовления легкого бетона. Для легкого бетона используют быстротвердеющий и обычный портландцементы, а также шлакопортландцемент. Применяют в основном неорганические пористые заполнители. Для теплоизоляционных и некоторых видов конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов используют и органические заполнители, приготовленные из древесины, стеблей хлопчатника, костры, гранулы пенополистйрола (стиропорбетон) и др. Неорганические пористые заполнители отличаются большим разнообразием, их разделяют на природные и искусственные. Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и рассева или только рассева горных пород (пемзы, вулканического туфа, известняка-ракушечника и др.). Искусственные пористые заполнители являются продуктами термической обработки минерального сырья и разделяются на специально изготовленные и побочные продукты промышленности (топливные шлаки и золы, отвальные металлургические шлаки и др.).

Керамзитовый гравий (керамзит) получают путем обжига гранул, приготовленных из вспучивающихся глин. Это легкий и прочный заполнитель насыпной плотностью 250-800 кг/м3. В изломе гранула керамзита имеет структуру застывшей пены. Спекшаяся оболочка, покрывающая гранулу, придает ей высокую прочность. Керамзит, обладающий высокой прочностью и легкостью, является основным видом пористого заполнителя. Керамзитовый песок (зерна до 5 мм) получают при производстве керамзитового гравия (правда, в небольших количествах), а также по методу кипящего слоя, обжигом глиняных гранул во взвешенном состоянии. Кроме того, его можно получать дроблением зерен гравия.

Шлаковую пемзу изготовляют путем быстрого охлаждения расплава металлургических (обычно доменных) шлаков, приводящего к вспучиванию. Куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают, получая пористый щебень. Производство шлаковой пемзы распространено в районах развитой металлургией. Здесь себестоимость шлаковой пемзы ниже, чём керамзита.

Гранулированный металлургический шлак получают в виде крупного песка с пористыми зернами размером 5-7 мм, иногда до 10 мм.

Вспученный перлит изготовляют путем обжига водосодержащих вулканических стеклообразных пород (перлитов, обсидианов). При температуре 950-1200°С вода выделяется и перлит увеличивается в объеме 10-20 раз. Вспученный перлит применяют, для производства легких бетонов и теплоизоляционных изделий.

Вспученный вермикулит — пористый сыпучий материал, полученный путем обжига водосодержащих слюд. Этот заполнитель используют для изготовления теплоизоляционных легких бетонов.

Топливные шлаки — пористые кусковые материалы, получающиеся в топке в результате спекания и вспучивания неорганических (в основном глинистых) примесей, содержащихся в угле. Шлаки подвергаются частичному дроблению, рассеву и обогащению для удаления вредных примесей (несгоревшего угля, золы .и др.); на основе зол выпускают зольный и глинозольный гравий.