Обыкновенные (тяжелые) бетоны

По пределу прочности при сжатии тяжелые бетоны характеризуются марками; 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600.

По степени морозостойкости, определяемой количеством повторных циклов попеременного замораживания в насыщенном водой состоянии и оттаивания в воде различают бетоны, выдерживающие не менее 10, 15, 25, 35, 50, 100, 200 циклов.

По степени водонепроницаемости, определяемой величиной контрольного давления воды при испытании, различают бетоны, выдерживающие не менее 2 кГ/см2 (В—2), 4 кГ/см2 (В—4) и 8 кГ/см2 (В—8).

Объемный вес бетона на тяжелых заполнителях — от 2300 до 2400 кГ/м3, железобетона — от 2400 до 2500 кПм3, бетона и железобетона на кирпичном щебне соответственно 1800—2000 и 1900—2100 кГ/м3

Коэффициент укорочения бетона от усадки в армированных конструкциях — 0,00015, в неармированньн — 0,0002; фактические колебания от 0,00008 до 0,0002. Коэффициент линейного расширения бетона и железобетона при охлаждении, а также при нагреве в пределах от 0 до 100° принимается 0,00001; фактические колебания — от 0,000007 до 0,000014.

Вяжущие материалы в тяжелых бетонах — клинкерные цементы.

Заполнители применяются природные и искусственные По предельной крупности зерен или кусков заполнители подразделяют на: песок (мелкий заполнитель), проходящий через сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм; гравий или щебень (крупный заполнитель) с крупностью зерен от 3 до 70 мм; гравийнопесчаные смеси с крупностью зерен до 150 мм

Песок природный обыкновенный (ГОСТ 2781—50) при использовании для бетонов марок 150 и ниже в конструкциях, не подвергающихся насыщению водой, должен иметь объемный вес не менее 1400 кГ/м3, в остальных случаях — не менее 1550 кГ/м2. Предельное содержание отмучиваемых примесей — 5%, сернистых и сернокислых соединений (в пересчете на SO3) — 1 %, слюды — 0,5%. Приращение объема при испытании песка на набухание не должно превышать 5%. Окраска при колориметрической пробе (содержание органических примесей) — не темнее эталона. Кривая просеивания, характеризующая гранулометрический состав песка для бетонов, должна находиться в пределах заштрихованной площади (рис. 6); для бетонов марок 150 и ниже, в конструкциях, не подвергающихся насыщению водой, может находиться между верхней и нижней ломаными линиями

В песке, предназначенном для дорожного бетона, содержание зерен, проходящих сквозь сито с сеткой № 014, не должно превышать: для покрытий 5%; для оснований 10% по весу. Предельное содержание отмучиваемых примесей при бетоне для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных 3%. в прочих случаях — 5%; содержание глины и слюды соответственно по 1 и 2%.

Щебень из естественного камня для строительных работ поставляется размером от 3 до 70 мм, рассортированным на отдельные фракции. Зерновой состав каждой фракции или смеси нескольких фракций должен соответствовать полному остатку на сите Dнаим. в 95—100% по весу, на сите 0,5 (Dнаим. + Dнаиб.) — 40—70%, на сите Dнаиб. — 0—5% и на сите 1,25 Dнаиб. — 0%. Зерновой состав несортированного щебня не нормируется.

Содержание лещадки не должно превышать 15% по весу. Максимальная крупность зерен щебня должна быть не более 1/5 наименьшего размера конструкции и 3/4 расстояния между стержнями арматуры. В плитах допускается до 50% зерен с максимальной крупностью, равной половине толщины плиты

Щебень, в зависимости от его назначения, характеризуется по прочности одним из следующих показателей: прочностью породы при сжатии в насыщенном водой состоянии (марки щебня из изверженных пород 1200, 1000 и 800, из метаморфических пород — 1200, 1000, 800 и 600, из осадочных пород — 1200, 1000, 800, 600, 400, 300 и 200), истираемостью щебня в полочном барабане (марки И20, И30, И45, И55 и И70, что соответствует потере в весе при испытании до 20, 30, 45, 55 и 70%); сопротивлением щебня удару при испытании на копре «ПМ» (марки У75, У50, У40 и У30, что соответствует количеству ударов на копре 75 и выше, от 50 до 74 от 40 до 49 и от 30 до 39)

По морозостойкости, определяемой непосредственным замораживанием, различают щебень, выдерживающий 15, 25, 50, 100, 150 и 200 циклов испытаний. Допускается также факультативное испытание в растворе сернокислого натрия с количеством циклов соответственно: 3, 5, 10, 10, 15 и 15 и потерей в весе не свыше 10. 10, 10, 5, 5 и 3%. Требования к морозостойкости щебня предъявляются при использовании его для бетонных конструкций, расположенных в зоне переменного уровня воды, а также в открытых конструкциях, подвергающихся непосредственному увлажнению.

Количество отмучиваемых примесей в щебне марок 600—1200 (И45—И20, У50—У75) не должно превышать 1 %, а в менее прочном щебне — 2% по весу.

Объем щебня, принимаемого на месте доставки в вагоне или автомобиле, умножается на коэффициент уплотнения при его транспортировании. Коэффициент ориентировочно равен: при дальности перевозки до 250 км — 1,08; свыше 250 км — 1,10.

При изготовлении дорожного бетона наибольший размер щебня (гравия) не должен превышать: для верхнего слоя двухслойных покрытий 25 мм, для нижнего слоя и однослойных покрытий 40 мм, для оснований 70 мм. При бетонировании покрытий щебень (гравий) разделяется в зависимости от наибольшей крупности зерен, на две фракции: 5—15 и 15—40 мм или 5—15 и 15—25 мм Содержание отмучиваемых примесей не должно превышать 1% (в гравии 2%). По прочности щебень изверженных пород, применяемый для однослойного покрытия и верхнего слоя двухслойного, должен быть марки 1200; осадочных пород — марки 800 (соответственно: И20 и И30). Щебень для нижнего слоя должен быть марок 800 и 600; для оснований— марок 600 и 400. Гравий, применяемый для нижнего слоя и оснований, должен быть не ниже марки И45. Щебень (гравий), применяемый для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных, должен выдерживать в суровых климатических условиях не менее 150, в умеренных — 100 и в мягких — 50 циклов испытаний на морозостойкость; щебень (гравий) для нижнего слоя и оснований — соответственно не менее 50, 25 и 15 циклов.

Гравий для общестроительных работ по прочности характеризуется истираемостью в полочном барабане или сопротивлением удару при испытании на копре «ПМ» Нормативные требования те же, что и для щебня. Количество отмучиваемых примесей не должно превышать 1 % по весу. При обработке раствором едкого натрия гравий не должен придавать раствору окраску темнее цвета эталона. В отношении крупности, зернового состава, содержания лещадки, морозостойкости и условий обмера действительны требования стандарта на щебень, которые распространяются также на щебень, получаемый дроблением гравия, на смесь такого щебня с гравием и на щебень, образовавшийся в результате естественного разрушения горных пород.

Гравийно-песчаные смеси могут иметь при подвижных бетонных смесях: содержание песка (по весу): 40—45% при наибольшей крупности гравия 20 мм, 35—40% — при 40 мм, 30—35% — при 80 мм; 25—30% — при 150 мм. Смеси, не удовлетворяющие этим требованиям, рассортировывают для последующего смешения гравия и песка в заданном соотношении.

Для жестких бетонов обязателен рассев смесей во всех случаях.

Щебень из доменного шлака для бетона получается в результате дробления и рассева или только рассева отвальных или специально отлитых доменных шлаков. Объемный насыпной вес щебня для тяжелого бетона должен быть не менее 1100 кГ/м3. Прочность щебня должна обеспечивать возможность получения бетона требуемой марки Щебень должен быть стоек против распада. В отношении крупности, зернового состава и морозостойкости действительны требования стандарта на щебень. Требования настоящего ГОСТ не распространяются на щебень, применяемый для дорожного и иных специальных бетонов.

Щебень кирпичный и керамический получается дроблением отходов производства глиняного кирпича и керамических изделий или дроблением глиняного кирпича, очищенного от раствора, из разобранных сооружений. Содержание зерен мельче 5 мм должно быть не более 10%, в том числе зерен мельче 0,15 мм — не более 5%. Объем пустот не должен превышать 45%. Содержание сернистых и сернокислых соединений (в пересчете на SО3) — не более 1% при использовании щебня для армированного бетона и 3% — для неармированного. Прочность щебня принимается не менее 120% от требуемой марки бетона. При выборе заполнителей для изготовления бетона руководствуются следующими правилами. В качестве мелкого заполнителя применяют кварцевый и полево-шпатный пески, а также песчаниковый и известняковый песок (после предварительного испытания в бетонных образцах) При бетонах марки 150 и более, объемный вес песка в сухом состояний должен быть не меньше 1550 кГ/м3.

Доломитовому, известняковому и песчаниковому щебню достаточной прочности отдают предпочтение перед щебнем из изверженных пород, так как щебень этих пород отсасывает воду из бетонной смеси и обеспечивает лучшее сцепление раствора с крупным заполнителем.

Дробленый песок применяют только в смеси с природным кварцевым; желательное соотношение при песке из изверженных пород — 1:1 (кварцевый песок: дробленый песок, по весу) и при известняковом песке — 1:4 (кварцевый песок : известняковый песок по весу).

Вода для затворения бетона не должна содержать примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению цемента. В частности, не допускается использование сточных вод, а также загрязненных вод, имеющих водородный показатель (pH) менее 4 и содержащих сульфаты (в пересчете на SO4) более 1% от веса воды

Важнейшие свойства бетонных смесей: подвижность, характеризуемая величиной осадки стандартного конуса, удобоукладываемость (метод определения — ГОСТ 6901—54; для жестких смесей — Дополнительные указания Госстроя бывш. СССР У110—56) и удобообрабатываемость (наличие связности и отсутствие расслаивания при транспортировании и уплотнении).

Различают смеси: подвижные (осадка конуса свыше 20 мм); малоподвижные (осадка конуса — 5—20 мм, показатель удобоукладываемости — до 30 сек.); жесткие (осадка конуса нуль, показатель удобоукладываемости — 30—200 сек.) и особожесткие (показатель удобоукладываемости — более 200 сек.).

Нормативы подвижности для бетонирования монолитных конструкций при уплотнении смеси вибрированием приведены в табл. 21.

Осадку конуса бетонной смеси, транспортируемой бетононасосом, принимают 80—120 мм; при бетонировании бункеров, силосов и других сооружений в подвижных формах без механического уплотнения смеси — 100—120 мм.

Требования к качеству бетона. Бетоны, применяемые в подземном шахтном строительстве, должны обладать прочностью, соответствующей проектной, иметь ограниченную водопроницаемость и достаточную стойкость против коррозии. Бетоны, применяемые в строительстве шахтной поверхности, должны наряду с проектной прочностью обладать необходимой степенью морозостойкости, а в отдельных случаях ограниченной водопроницаемостью (конструкции обезвоживающих бункеров, резервуары цилиндрических сгустителей, шламовые отстойники, резервуары запаса воды и пр.) и стойкостью против коррозии (бункера мытого угля углеобогатительных фабрик, санитарно-технические сооружения, фундаменты зданий и сооружений).

Прочность бетона (марка) устанавливается проектом сооружения. Для монолитной крепи шахтных стволов, околоствольных дворов, камер различного назначения и капитальных выработок применяют бетон марки не ниже 100; для сборных элементов крепи горизонтальных выработок — не ниже 200; для железобетонных тюбингов — марок 250—500.

Прочность бетона увеличивается: при уменьшении величины водной добавки (до предела, соответствующего данной работе уплотнения); при повышении активности цемента; при увеличении расхода цемента в интервале 200—600 кГ/м3; при использовании крупных заполнителей угловатой формы с шероховатой поверхностью, очищенных от прилипших пылеватых частиц; при увеличений длительности приготовления бетонной смеси и повышении интенсивности уплотнения.

Потребная величина водной добавки понижается: при уменьшении объема пустот в крупном заполнителе и увеличении его крупности; при понижении содержания песка в смеси заполнителей и уменьшении содержания отмучиваемых примесей; при применении жестких смесей. При уплотнении бетонных смесей штыкованием расход воды значительно уменьшается с увеличением крупности песка.

Интенсивность твердения бетона зависит от вида применяемого цемента (наиболее низкая при пуццолановом портландцементе) и увеличивается при уменьшении величины водной добавки, использовании химических ускорителей твердения и повышении температуры.

Быстротвердеющие бетоны характеризуются достижением в суточном возрасте нормального твердения до 70% марочной прочности. Получение быстротвердеющих бетонов обеспечивается: применением быстротвердеющих цементов, жестких бетонных смесей, портландцемента с повышенным содержанием гипса; вибродомолом цемента с повышением его удельной поверхности на 800—1000 см3/Г; добавкой хлористого кальция.

Для изготовления бетонов (марка 500 и выше) применяют бетонные смеси с возможно большей степенью жесткости, чистоклинкерные цементы не ниже марки 500 и быстротвердеющие цементы. Смесь заполнителей должна характеризоваться пониженным содержанием песка (24—30% от веса заполнителей). Уплотнение на вибрационной площадке производится с пригрузом (например, вибропригрузом 25—50 Г/см2). Длительность виброуплотнения должна составлять около 7 мин. При применении портландцемента марки 500 в количестве 450 кГ/м2 бетона, прочность бетона при сжатии достигает в суточном возрасте нормального твердения 340—380 кГ/см2 (при добавлении хлористого кальция) и в месячном возрасте — 500—600 кГ/см2 (также и без добавления хлористого кальция).

На прочность бетона значительное влияние оказывает температура среды (табл. 16 и 17).

Действие хлористого кальция (табл. 18) при клинкерах различных цементных заводов неодинаково и должно проверяться опытом. При добавках хлористого кальция к быстротвердеющему цементу прочность бетона из подвижной смеси достигает в суточном возрасте 40—50%, а при особожестких смесях — 70% от прочности в 28-дневном возрасте (R28).

Данные табл. 18 относятся к бетонам из подвижных смесей на портландцементе и шлакопортландцементе. При пуццолановом портландцементе эффект добавки возрастает на 15—20%.

При пропаривании бетона прочность при добавлении хлористого кальция повышается на 20—40%.

Хлористый кальций оказывает также и пластифицирующее действие, понижая водопотребность бетонных смесей и уменьшая расход цемента при подвижных бетонных смесях на 5—10%, при особожестких — на 10—15%. Применение хлористого кальция не допускается: при строительстве зданий в условиях повышенной влажности (например, углеобогатительных фабрик), особенно при использовании шлакопортландцемента; в непосредственной близости от источников высокого напряжения (в конструкциях трансформаторных подстанций); при применении арматуры диаметром меньше 4 мм, а также в случаях нежелательности правления высолов. Максимальная величина добавки, хлористого кальция: при бетонировании неармированных или малоармированных конструкций — 3% от веса цемента (в пересчете на безводный хлористый кальций); при нормально армированных конструкциях — 2%.

При пониженных положительных температурах воздуха эффективность добавки хлористого кальция повышается.

Водонепроницаемость бетона для крепления горных выработок не нормирована. Учитывая условия высоких гидростатических напоров, принимают обычно, что бетон в вертикальных стволах должен быть непроницаем при напоре воды в 4 ати (марка В-4). Степень необходимой водонепроницаемости бетона в резервуарах, отстойниках, санитарно-технических и других сооружениях определяется проектным напором воды.

Водонепроницаемость бетона, так же как его морозостойкость и стойкость против коррозии, зависят главным образом от плотности. Плотность повышается; при увеличении работы уплотнения; при правильном подборе зернового состава заполнителей, обеспечивающем наименьшую водопотребность бетонной смеси; при достаточном содержании цемента в 1 м3 бетона; при использовании расширяющихся цементов, пуццоланового портландцемента и шлакопортландцемента (последовательность в порядке эффективности), а также с возрастом бетона.

Минимальное содержание цемента в бетонных подземных и подводных конструкциях, не подвергающихся замораживанию и не испытывающих напора воды должно быть 225 кГ/м3, в железобетонных конструкциях — 250 кГ/м3. при работе конструкции в условиях напора воды — соответственно 250 и 275 кГ/м3 (при В/Ц. не превышающем 0,65). На поверхности при условии, если бетон не замерзает в насыщенном водой состоянии, минимальное содержание цемента в бетонных конструкциях 200 кГ/м3 и в железобетонных — 225 кГ/м3.

Водонепроницаемость бетона особенно возрастает при применении гидрофобного портландцемента и гидрофобизующих добавок Бетон, изготовленный на мелких песках и с мелкопомольными добавками, имеет пониженную водонепроницаемость.

Стойкость бетона против коррозии необходима при воздействии выщелачивающей, углекислой и сульфатной агрессий. В этом случае применяют бетоны повышенной плотности, на пуццолановом, шлаковом и сульфатостойком портландцементах, руководствуясь Нормами Госстроя бывш. СССР на бетон гидротехнический H-114—54.

Требования к морозостойкости бетона зависят от его назначения и долговечности сооружения (табл. 19 и 20).

Морозостойкость бетона повышается при использовании цементов с поверхностноактивными добавками. Наименее морозостойки бетоны на пуццолановом портландцементе. При одновременном воздействии мороза и сульфатной среды применяют сульфатостойкий портландцемент.

Ориентировочные составы бетонов в зависимости от марок цемента приведены в табл. 22, 23, 24.

Приведенные в табл. 22, 23, 24 данные относятся к бетонам на гравии с максимальной крупностью 40 мм\ при уменьшении крупности до 20 и 10 мм расход воды увеличивают соответственно на 18 и 35 л, при увеличении крупности до 80 мм уменьшают на 20 л.

При использовании щебня и расходе цемента до 285 кГ на 1 м3 бетона расход воды увеличивают на 15 л; при большем расходе цемента — на 10 л.

В бетонах на пуццолановом портландцементе расход воды увеличивают на 20—25 л, на пластифицированном портландцементе — уменьшают на 10—15 л. При назначении состава обязательна проверка подвижности бетонной смеси; при изменении предусмотренной в таблицах величины водной добавки соответственно корректируют дозировку цемента.

Прочность уложенного бетона в соответствии с ГОСТ 6901—54 контролируют испытанием серий образцов, хранившихся в условиях твердения.

Количество подлежащих испытанию серий образцов бетона каждой марки назначают из расчета одной серии (3 образца) на следующие объемы работ:

- для массивных конструкций (крупные фундаменты под подъемные устройства, копры и пр.) — на каждые 250 м3 уложенного бетона, но не менее одной серии на каждый блок;

- для конструкции балочного, рамочного и арочного типов — на каждые 50 м3 уложенного бетона;

- для конструкций зданий смешанного типа — на каждые 20 м3 уложенного бетона

Перед изготовлением образцов определяют подвижность бетонной смеси. Определение прочности бетона в сооружении производят по высверленным образцам — цилиндрам диаметром не менее 50 мм и высотой, равной диаметру.

Бетон дорожный применяется при строительстве автомобильных дорог общей сети и дорог промышленных предприятий.

Для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий применяют марки бетона по прочности на растяжение при изгибе — 45, 50 и 55 и по прочности на сжатие 300, 350 и 400 Для нижнего слоя двухслойных покрытий и оснований применяют бетоны марок соответственно 25, 35, 40. 150, 200 и 250. Величина В/Ц для покрытий не более 0,50, для оснований — 0,70. Расход цемента на 1 м3 бетона для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных — не менее 300 кГ, для нижнего слоя — 270 кГ, для оснований — 200 кГ Осадка конуса бетонных смесей при изготовлении покрытий — не более 4—5 см и для оснований — 1 см; удобоукладываемость соответственно не менее 25—10 и 35—25 сек.

Для покрытий применяют портландцемент, пластифицированный и гидрофобный цементы марок не ниже 500; для основания — те же цементы и шлакопортландцемент марки не ниже 300.