Тяжелые бетоны

При производстве тяжелых бетонов применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент и другие виды вяжущих. Тяжелые бетоны имеют плотность от 1800 до 2500 кг/м³. Цемент выбирают на основе полного учета требований, предъявляемых к бетону (в отношении прочности, морозостойкости, специальных свойств). Учитывают также особенности конструкции и сооружения, а также условия изготовления железобетонных конструкций.

Для изготовления бетонов, противостоящих сульфатной коррозии, рекомендуется применять сульфатостойкий портландцемент. В бетонах с повышенной морозостойкостью нельзя использовать смешанные цементы, содержащие минеральные добавки (в том числе пуццолановый и шлаковый портландцементы). Для повышения морозостойкости бетона следует применять гидрофобный, пластифицированный и сульфатостойкий портландцементы.

Мелким заполнителем в тяжелом бетоне служит природный и дробленый песок, состоящий из зерен размером 0,16…5 мм и имеющий насыпную плотность более 1200 кг/м³. Как правило, применяют крупные пески с модулем крупности более 2,5 и средней крупности с модулем 2…2,5.

Крупный заполнитель (щебень, гравий) состоит из зерен размером от 5 до 70 мм. Его различают по фракциям, мм: 5...10, 10...20, 20...40, 40...70. При изготовлении бетонной смеси фракции дозируют в соотношениях, необходимых для получения минимальной пустотности заполнителя, что позволяет снижать расход вяжущего при сохранении заданных свойств бетона. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы ограничивается 15 %. Нельзя применять заполнитель, в котором глина находится в виде пленки, обволакивающей зерна заполнителя, или в виде комьев. Заполнитель очищают от примесей глины и пыли промывкой.

Марка крупного заполнителя, определяемая по дробимости при сжатии в цилиндре, должна быть выше марки бетона не менее, чем в 1,5…2 раза; при менее прочном заполнителе перерасходуется цемент.

Тяжелый бетон является основным видом бетона для железобетонных конструкций, обладающим рядом ценных свойств. Основные его свойства (прочность, морозостойкость и др.) можно изменять в широком диапазоне [25].

Прочность бетона в проектном возрасте характеризуют классами прочности на сжатие, осевое растяжение, растяжение при изгибе.

Для бетонов установлены следующие классы:

– по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75; В80.

Допускается применение бетона промежуточных классов по прочности на сжатие В22,5 и В27,5.

– по прочности на осевое растяжение: B_t0,4; B_t0,8; B_t1,2; B_t1,6; B_t2,0; B_t2,4; B_t2,8; B_t3,2; B_t3,6; B_t4,0;

– по прочности на растяжение при изгибе: B_tb0,4; B_tb0,8, B_tb1,2; B_tb1,6; B_tb2,0; B_tb2,4; B_tb2,8; B_tb3,2; B_tb3,6; B_tb4,0; B_tb4,4; B_tb4,8; B_tb5,2; B_tb5,6; B_tb6,0; B_tb6,4; B_tb6,8; B_tb7,2; B_tb8,0.

При нормировании прочности по маркам установлены следующие марки:

– по прочности на сжатие: М50; М75; M100; M150; М200; М250; M300; М350; М400; М450; М500; М550; М600; М700; М800; М900; М1000;

– по прочности на осевое растяжение: P_t5; P_t10; P_t15, P_t20; P_t25; P_t30; P_t35; P_t40; P_t45; P_t50;

– по прочности на растяжение при изгибе: P_tb5; P_tb10; P_tb15; P_tb20; P_tb25; P_tb30; P_tb35; P_tb40; P_tb45; P_tb50; P_tb55; P_tb60; P_tb65; P_tb70; P_tb75; P_tb80; P_tb85; P_tb90; P_tb100.

Марки тяжелого бетона по прочности, кгс/см²: М100, М150, М200, М300, М400, М500, М600, М800. Средние марки бетона (150…300) применяют для обычных железобетонных конструкций, а бетон высоких марок (400…600) нужен для предварительно напряженных конструкций. При этом надо учесть, что бетон на плотном заполнителе имеет меньшую усадку и ползучесть по сравнению с легким бетоном на пористом заполнителе и ячеистым бетоном. Поэтому и потери предварительного напряжения арматуры при тяжелом бетоне меньше. Кроме того, он хорошо защищает стальную арматуру от коррозии, что особо важно для предварительно напряженных конструкций.

Для бетонных конструкций, подвергающихся в процессе эксплуатации попеременному замораживанию и оттаиванию, назначают следующие марки бетона по морозостойкости: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500; F600; F800; F1000.

Для бетонных конструкций, к которым предъявляются требования ограничения проницаемости или повышенной плотности и коррозионной стойкости, назначают марки по водонепроницаемости. Установлены следующие марки по водонепроницаемости: W2; W4; W6; W8; W10; W12; W14; W16; W18; W20.

У тяжелого бетона более благоприятные показатели поверхностного износа, что важно для цементно-бетонных дорог и полов промышленных зданий. У него хорошие защитные свойства против радиоактивных излучений, поэтому он широко применяется в конструкциях биологической защиты атомных реакторов.

Тяжелый бетон весьма теплопроводен: теплопроводность составляет в среднем 1,18 Вт/(м∙К), т.е. в 2…3 раза выше, чем у легких бетонов, поэтому в наружных стенах и покрытиях зданий его применяют совместно с теплоизоляцией [7].

Масса несущих железобетонных конструкций большого пролета в 4…6 раз превышает массу металлических и деревянных конструкций того же типа. Бетон хранит свое значение главного строительного материала, поэтому главной задачей является снижение массы бетона и железобетонных конструкций.

Снизить массу несущих железобетонных конструкций можно, применяя высокопрочные бетоны марок М700 и выше, позволяющие уменьшить размер сечения и объем бетона в конструкции на 20…25 %. Для большинства же железобетонных конструкций, включая стены и покрытия зданий, основной путь снижения массы – применение легких бетонов на пористых заполнителях, и ячеистых бетонов.