Легкие бетоны на пористых заполнителях. Подбор состава легкого и тяжелого бетона

Другой важной особенностью легких бетонов на пористых заполнителях является то обстоятельство, что каждый крупный заполнитель позволяет получать бетоны только до определенной прочности, по достижении которой дальнейшее повышение прочности раствора, например за счет уменьшения водоцементного отношения, не приводит к заметному повышению прочности бетона (рис. 3.2). Кривая зависимости R<>=f(Rp) имеет два участка. На первом участке повышение прочности раствора приводит к увеличению прочности бетона, хотя в несколько меньшей степени, чем при применении прочных плотных заполнителей. Здесь проявляется соответственно и влияние водоцементного фактора. На втором участке повышение    прочности    раствора    не    приводит к заметному увеличению прочности бетона, так как слабый заполнитель и хрупкость тонкого цементного каркаса этому препятствуют. Дальнейшее повышение прочности раствора в этом случае экономически нецелесообразно, так как в равноподвижных бетонных смесях оно достигается за счет увеличения расхода цемента, не приводя к существенному улучшению свойств бетона. Для получения легкого бетона разных марок следует так выбирать прочность заполнителя, чтобы обеспечивать рациональное использование цемента, т. е. получать бетоны, соответствующие первому участку кривой. Лишь в случае предъявления к бетону особых требований по плотности рационально применение бетонов, соответствующих второму участку этой кривой.

Существенное влияние  на прочность легких бетонов оказывает содержание в нем крупного пористого заполнителя или концентрация заполнителя, обычно указываемая как относительная величина (объем легкого заполнителя, содержащийся в 1 м³ бетона). Влияние концентрации заполнителя зависит от соотношения его прочности и прочности раствора. Обычно при достаточно высокой прочности раствора в конструктивных легких бетонах увеличение концентрации заполнителя приводит к уменьшению прочности бетона. При малой разнице в прочности раствора и бетона, например в конструктивно-теплоизоляционных легких бетонах, максимальная прочность достигается при определенной оптимальной концентрации заполнителя (рис. 3.3).

 

 

 

 

 

Рис.  3.3. Влияние    концентрации легкого   заполнителя на прочность бетона R

Коэффициент теплопроводности легкого бетона возрастает с увеличением его плотности  (рис. 3.4).

 

 

 

Рис.  3.4. Зависимость коэффициента теплопроводимости легкого бетона на пористом заполнителе от плотности р. бетона

Увеличение содержания легкого заполнителя, уменьшение его плотности приводят к понижению коэффициента теплопроводности легкого бетона, т. е. улучшает его теплофизические свойства. Однако при этом уменьшается и прочность бетона. Поэтому на практике приходится искать такое оптимальное соотношение в свойствах исходных материалов и бетона и так выбирать состав бетона, чтобы его необходимые свойства достигались наилучшим образом при минимально возможном в заданных условиях расходе цемента.

Пористые заполнители  обладают значительным водопоглощением и при введении их в смесь отсасывают из цементного раствора часть воды. Наиболее интенсивно этот процесс происходит в первые 10... 15 мин после

приготовления бетонной смеси, причем количество воды, отсасываемое заполнителем, зависит от состава бетонной смеси: оно увеличивается в литых и подвижных смесях при высоких значениях водоцементного отношения и уменьшается в жестких бетонных смесях при низких значениях

водоцементного  отношения. Обычно величина водопоглощения пористого заполнителя в бетонной смеси на 30 ...50% ниже его водопоглощения в воде,

так как на первое оказывает влияние водоудерживающая способность цементного теста.

Чтобы компенсировать влияние  водопоглощения пористого заполнителя и сохранить подвижность бетонной смеси, приходится увеличивать расход воды (рис. 3.5). Степень повышения водопотребности бетонной смеси будет зависеть от расхода легкого заполнителя и его водопотребности: чем выше водопотребность заполнителя, тем больше расход воды для получения определенной подвижности бетонной смеси. Водопоглощение пористого заполнителя существенно влияет на водоудерживающую способность бетонной смеси, уменьшая склонность к расслаиванию у литых и подвижных смесей и позволяя применять смеси с высоким водоцементным отношением.

На первом этапе пористые заполнители, отсасывая влагу, способствуют получению более плотного и прочного контактного слоя цементного камня. На втором этапе, при уменьшении количества воды в цементном камне вследствие гидратации цемента, пористые заполнители возвращают ранее поглощенную воду, создавая благоприятные условия для протекания гидратации цемента и уменьшая усадочные явления в цементном камне. Высокая шероховатость поверхности легких заполнителей обеспечивает хорошее сцепление между цементным камнем и заполнителем, а значительная деформативность заполнителя способствует уменьшению отрицательного влияния на структуру бетона усадки цементного камня, предотвращает появление усадочных микротрещин. В результате в легких бетонах на пористых заполнителях цементный камень может обладать достаточной плотностью и однородностью, что существенно уменьшает его проницаемость, повышая тем самым долговечность бетонных и железобетонных конструкций и их стойкость в некоторых агрессивных средах.

Пористый щебень и песок состоят  из зерен неправильной формы с  сильно развитой поверхностью, и обладает вследствие этого увеличенным объемом межзерновых пустот. Для заполнения этих пустот и создания достаточной смазки между зернами заполнителя с целью получения нерасслаиваемых и удобообрабатываемых    бетонных смесей требуется в 1,5... 2 раза больше цементного теста, чем при применении плотных тяжелых заполнителей.

Применение заполнителей высокой пористости, но с уменьшенным водопоглощением  вследствие придания    материалу    особой структуры  или  специальной обработки  поверхности заполнителя гидрофобизаторами  или веществами, создающими  на  ней  малопроницаемые  пленку  или тонкий    внутренний    слой,    позволяет уменьшить водопотребность бетонной смеси, сократить расход цемента, повысить прочность и улучшить другие свойства бетона на пористых  заполнителях.  Однако  такие  мероприятия  обычно  повышают  стоимость  бетона  и  целесообразность    их    применения должна  определяться  технико-экономическим  расчетом.  Влияние пористого  заполнителя   на  технологические    свойства    бетонной смеси и особенности твердения бетона учитывают при проектировании состава легкого бетона и при производстве конструкций. Состав бетона на пористых заполнителях определяется расчетно-экспериментальным  путем.  Вначале находят предварительный состав бетона, который затем уточняют на пробных замесах. При определении предварительного состава бетона используют зависимости и учитывают особенности влияния на свойства бетона и бетонной смеси различных видов пористого заполнителя. В отличие от обычного бетона при проектировании состава

легкого бетона необходимо наряду с прочностью бетона и удобоукладываемостью бетонной смеси обеспечить заданную его плотность. Поскольку плотность зависит от свойств и содержания пористого заполнителя, расходы мелкого и крупного заполнителей определяют из условия заданной плотности бетона.

Для получения составов легкого  бетона при минимальных расходах цемента необходимо правильно выбрать  материалы для бетона. Рекомендуется  назначать марку цемента в  зависимости от требуемой прочности бетона в соответствии с табл. 3.1. Прочность на сжатие крупного заполнителя должна быть не менее значений, указанных в табл. 13.2, а насыпная плотность крупного заполнителя — не более значений, указанных в табл. 13.3. Между фракциями крупного заполнителя принимают следующие соотношения: для фракций (5... 10): (10... 20) мм — 40:60%, для фракций   (5... 10): (10... 20): (20... 40)   мм — 20: 30: 50%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Баженов Ю.М. Технология  бетона: Учеб. пособие для технолог. спец. строит. вузов. 2-е изд., перераб.- М.: Высш. шк., 1987.- 415с.: ил.

2 . Гершберг О.А. «Технология бетонных и железобетонных изделий»

3.  Методическое указание для расчета курсового проекта.