Прочность зданий и сооружений зависит не только от правильно подобранного типа цемента, важны и другие заполнители для бетона, которые используются в строительстве в качестве дополнительных компонентов. Существует множество присадок, упрочняющих основу бетона и меняющих его свойства в зависимости от назначения сооружаемого объекта.
Категории бетонов
Содержание статьи:
Бетон — это тщательно смешанная, плотная, постепенно твердеющая масса. Ее базовые компоненты — цемент и вода, соединенные с соблюдением точных пропорций.
В зависимости от того, какой тип вяжущего вещества используется, бетоны классифицируют на:
-
Неорганические:
цементный с заполнителями из портландцемента, шлакового или пуццоланового портландцемента;
силикатный с добавлением извести;
гипсовый с присадкой из гипса;
шлакощелочной с использованием шлака и щелочного раствора;
специальный с применением специфических добавок.
-
Органические — полимербетоны (полимерцемент, пластбетон, бетонополимер), в которых минеральные компоненты заменены на полиэфирные или эпоксидные смолы.
В зависимости от насыпной плотности выделяют бетон:
особо легкий (менее 500 кг/м³);
легкий (от 500 до 1800 кг/м³);
тяжелый (от 1800 до 2500 кг/м³);
сверхтяжелый (более 2500 кг/м³).
Выбор бетона важен для надежности, предупреждения деформирования будущей конструкции, усиления ее устойчивости к внешнему воздействию.
Виды заполнителей
Общая масса дополнительных веществ в смеси доходит до 80%.
Видовое различие заполнителей основано на двух параметрах:
размер фракции материала;
предназначение присадки.
Есть отличия и по происхождению заполнителей:
природные вещества;
искусственное (термообработанное) сырье;
отходы промышленного производства;
переработанные отходы.
Природные компоненты и отходы производства практически не изменяют свойств бетона. Искусственно созданные, наоборот, влияют на его твердость, пластичность, скорость затвердевания и другие качества.
Требования к заполнителям для бетонной смеси
Требования к бетону обусловлены характером строящегося объекта. Конструкции из тяжелого бетона, например, нуждаются в чистоте заполнителя. В регионах с суровым климатом нужны морозостойкие материалы, а в зонах с умеренным — добавки, ускоряющие затвердевание.
Крупные
Гравий — наиболее востребованный заполнитель, подходит для многих бетонных смесей. Представляет собой осадок горной породы и имеет рыхлую структуру с вкраплениями других минералов. Размер его гранул колеблется от 5 до 70 мм. Насыпная плотность равна в среднем 1400 кг/м³, марка прочности — 1200, морозостойкость — F-350.
Гранит — самый долговечный из крупных заполнителей. У него высокие показатели плотности (до 1700 кг/м³).Так же как гравий, он производится в виде мелких, средних и крупных гранул (5-70 мм). Материал обладает низким влагопоглощением и поэтому морозостоек. В его составе содержится незначительное количество пыли. Применяется при строительстве автодорог, фундаментов, подпорных стенок, мостов.
Щебень получают методом дробления горных пород и некондиционных отходов горных и строительных предприятий (кирпич, шлак, зола). В нем нет примесей. Угловатые гранулы щебня имеют многообразную окраску и по форме похожи на куб. В отличие от гравия и гранита поверхность щебня более шероховатая, поэтому, обладая высокой адгезией, он усиливает прочность бетона.
Крупные заполнители бетона представлены на строительном рынке в многообразии фракций (1- 200 мм) с различной насыпной плотностью.
Мелкие
Без крупных заполнителей можно создавать мелкозернистые смеси. Но, если в бетоне будет отсутствовать мелкие присадки, плотный камень получить нельзя.
По ГОСТ, в цементных или цементно-известковых растворах размер зерен песка не может превышать 2 мм. В гипсовом или гипсово-известковом бетоне в мелком заполнителе должны содержаться гранулы до 1 мм. Гранул размером 10 мм в смесях быть не должно.
Во всех видах песка ограничивается наличие примесей — глины, пирита, гипса. Для растворов используют чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3%.
Крупный песок (1,5-2 мм) может повышать расход цемента на 5 %, а более мелкий снижает затраты на 12%.
Добавление мелких заполнителей для бетона влияет на его финальные качества — прочность, безусадочность, морозоустойчивость.
Классификация по назначению
Присадки в смеси добавляются для оптимизации состава цементного теста и повышения стойкости стройматериала.
Специальные
Предназначение специального бетона — выдерживать высокую нагрузку в экстремальных условиях.
Такой материал после застывания приобретает:
-
Жаростойкость. Заполнитель — алюмофосфатное жидкое стекло с отвердителями. Применяется при строительстве огнеупорных объектов.
Гидроустойчивость. Базовые заполнители — водостойкие и низкотермичные шлакопортланд-цемент и пуццолановый портландцемент. Добавляются кварцевый песок, андезит, диабаз, базальт в виде щебня и другие минералы. Используется при возведении наземных и подземных гидротехнических сооружений.
Морозоустойчивость до 300 этапов замерзания-оттаивания. Присадками служат молотые природные цеолитсодержащие добавки активных кремнезема и глинозема. Применяется комплексная добавка СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая) и СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка). При низких температурах стабильность присуща всем специальным бетонам.
Кислотоустойчивость. В бетон добавляют кварцевый песок, щелочные шлаки, жидкое стекло, отвердитель (кремнефтористый натрий). Применяют для изготовления бетонных конструкций, контактирующих с агрессивными средами в химической промышленности.
К специальным присадкам также относят магнетит, карбиды бора, барит, кальциевую известь, свинцовую стружку и др.
Пористые
Такие присадки требуются для легкого бетона.
В эту категорию входят:
натуральные заполнители (пемза, вулканический пепел, дробленый туф, пористый известняк, ракушечники, диатомит и др.);
отходы промышленного производства (шлаки и зола);
искусственные присадки (керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, перлит, обожженный вермикулит и др.).
По присутствию базового заполнителя в смеси легкие бетоны разделяют на вермикулитобетон, керамзитобетон, перлитобетон, туфобетон, пенобетон и др.
Теплоизоляционные
Конструкционно-теплоизоляционные материалы (пенобетон, газобетон, керамзитобетон, полистиролбетон) создаются на базе присадок повышенной пористости. По сравнению с ячеистыми продуктами они имеют лучшую прочность и меньшую усадку.
К теплоизоляционным заполнителям для бетонов и растворов относятся также гравиеподобные присадки в аморфизированнойм стекловидном состоянии: азерит, диолит, пеностеклогранулят, баротелит, пеностекло, туфоаргеллиты, витрозиты, витрофиры.
Их используют для возведения теплоизоляционных конструкций, теплых стяжек, наружных стен, фасадов, кровли и объектов со средней несущей способностью.
Прочие добавки
Для архитектурных вариантов бетонного теста кроме разноцветного цемента и дробленых зернистых заполнителей применяют отбеливающие, модифицирующие, пластифицирующие добавки в бетон.
Для придания специфических свойств добавляют:
антипирены, повышающие противопожарную стойкость;
ускорители затвердевания смеси;
порозаполнители, увеличивающие влагостойкость и прочность;
полимерные смеси (эпоксидные смолы, полиэфир и фуран);
пластификаторы, усиливающие влагостойкость.
В некоторые специальные виды заполнителей входят карбид бора или вещества, содержащие легкие элементы — водород, литий, кадмий.
Влияние наполнителя на марку бетона
Основной показатель механических качеств бетонных смесей — прочность на сжатие, обозначается латинской буквой B и цифрой, указывающей давление в мегапаскалях, которое выдерживает данный материал.
Стойкость материала обозначается также сочетанием буквы М с цифрами от 50 до 1000 (в кгс/см²). Это марка бетона.
Например, для производства лестниц, заборов и мостиков берется марка М250. В марку M500 добавлены пластификаторы, ее используются исключительно для создания высокопрочных конструкций: станций метро, плотин, железнодорожных туннелей.
Прочность смеси зависит не только от соотношения цемента и воды, но и от чистоты, размера гранул, правильного смешения компонентов.
Заполнители для бетонов должны быть вдвое прочнее, чем раствор, чтобы предупредить деформирование изделия во процессе затвердевания.