Также глины в комках в песке

Содержание пылевидных и глинистых частиц в песке, предназначенных для бетонов различных видов строительства, не должно превышать следующих значений: в транспортных сооружениях для пролетных строений и мостовых конструкций, эксплуатируемых в зоне переменного уровня воды – 2 %; для предварительно напряженных пролетных строений, эксплуатируемых в районах со средней температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки минус 40 °С – 1 %; для напорных труб – 2 %; низконапорных и безнапорных труб – 3 %; гидротехнических сооружений зоны переменного уровня воды – 2 %; надводной – 3 %; подводной и внутренней зоны – 5 %.

Содержание глины в комках для гидротехнических бетонов не допускается.

Органические примеси в песке отрицательно влияют на свойства бетонов. Они содержат в своем составе гумусовые вещества, которые разрушают цементный камень. Прочность бетона на песке с органическими примесями не должна быть меньше прочности бетона на песке, промытом сначала известковым молоком, а затем водой.

Для тяжелого бетона чаще всего применяют песок с истинной плотностью зерен от 2,0 до 2,8 г/см³. Средняя насыпная плотность песка для бетона класса В12,5 и выше не должна быть менее 1400 кг/м³, а для конструкций, подверженных попеременному замораживанию и оттаиванию в насыщенном водой состоянии – менее 1550 кг/м³.

При встряхивании песок уплотняется и его насыпная плотность увеличивается до 1600–1700 кг/м³. В песке оптимального зернового состав пустотность не должна превышать 38 %. Песок повышенной пустотности не экономичен. Требуется больше цементного теста для заполнения пустот, что приводит к перерасходу цемента.

Влажность песка влияет на его насыпную плотность. При влажности 4–7 % по массе насыпная плотность уменьшается на 10–40 %. При влажности 20 % объем песка такой же, как и у сухого. При полной заливке песок уплотняется.

Влажность песка учитывают при подборе рабочего состава бетона. Следует иметь в виду, что изменение влажности на 1 % может изменить подвижность бетонной смеси на 4 см и снизить предел прочности на 2 МПа. Поэтому влажность песка следует постоянно контролировать.

Если пески не соответствуют требованиям стандарта, их можно обогащать. Обогащение заключается в получении песка оптимального зернового состава и удалении из него вредных примесей. Зерна крупнее 5 мм удаляются грохочением. Пылевидные и глинистые примеси удаляются промывкой водой в пескомойках. Органические примеси удаляются нейтрализацией известковым молоком с последующей промывкой водой.

При наличии местных мелких песков их целесообразно обогащать привозными или дроблеными крупными песками. Перспективным является фракционирование песка.

Гравием называется материал, состоящий из зерен окатанной формы, образовавшихся естественным путем при разрушении горных пород. По условиям залегания он подразделяется на горный (овражный), речной и морской. В его составе могут быть зерна плотных пород, например гранитных, и пористых – известняка.

Гравий добывают чаще всего вместе с песком, а затем сортируют на фракции подвижными грохотами. При его загрязненности пылевидными и глинистыми примесями осуществляют промывку в гравиемойках. Гравий, содержащий более 10 % слабых зерен, целесообразно обогащать.

Щебень представляет собой материал, состоящий из зерен остроугольной формы, получаемых дроблением крупных кусков различных горных пород. Для его изготовления применяются плотные изверженные породы – гранит, сиенит, диабаз и др., осадочные – известняк, доломит и метаморфические – кварцит. Чаще всего используются гранит и известняк.

Щебень получают также дроблением крупных фракций гравия. В таком щебне содержание дробленых зерен допускается не менее 80 %, или по согласованию с потребителем не менее 60 % по массе.

Дробление осуществляют в щековых, конусных и реже валковых камнедробилках. Окончательное дробление следует осуществлять молотковыми дробилками ударного действия. Выход щебня кубовидной формы на них значительно выше по сравнению с другими дробилками. Разделение щебня на фракции осуществляют на грохотах.

Бетонные смеси на гравии имеют большую удобоукладываемость по сравнению со смесями на щебне. В этом преимущество гравия перед щебнем. Недостатком является меньшая сила сцепления с цементным камнем.

Бетонные смеси на щебне имеют худшую удобоукладываемость. Однако в связи с неровной поверхностью зерен прочность их сцепления с цементным камнем выше.

Для бетонов классов до В25 в качестве крупного заполнителя целесообразно применять гравий, для бетонов более высокой прочности – щебень.

Качество крупных заполнителей оценивают по зерновому составу и наибольшей крупности зерен, пустотности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, сернистых и сернокислотных соединений, органических примесей, прочности при сжатии, морозостойкости, форме зерен, содержанию зерен слабых пород (для гравия), вредных примесей.

Крупный заполнитель выпускают в виде фракций с размерами зерен от 5 до 10 или от 3 до 10; св. 10 до 15 мм; св. 10 до 20 мм, св. 15 до 20 мм, св. 20 до 40 мм; св. 40 до 80 (70) мм и смеси фракций от 5 (3) до 20 мм.

По согласованию изготовителя с потребителем щебень и гравий может выпускаться в виде смесей других фракций, а также фракции св. 80(70) до 120 мм и св. 120 до 150 мм.

Максимальная крупность применяемого материала зависит от размера бетонируемой конструкции и не должна превышать ¼ части минимального ее сечения и ¾ наименьшего расстояния в свету между арматурными стержнями.

При подаче бетонных смесей к месту укладки бетоноводами размер зерен гравия не должен быть более 2/5 его диаметра, а щебня – не более 1/3.

Щебень и гравий следует применять максимальной крупности, допустимой из условия бетонирования конструкций. С повышением крупности уменьшается удельная поверхность зерен и для их обволакивания требуется меньше цементного теста, что в итоге приводит к уменьшению расхода цемента. Так, если расход цемента в бетоне при наибольшей крупности щебня и гравия D 20 мм принять за 100 %, то его расход при D 10 мм составит 107-110 %, а при D 70 мм до– 90–92 %.

Оптимальность зернового состава щебня (гравия) оценивается по полученным остаткам на контрольных ситах. Для щебня (гравия) вышеприведенных фракций и их смесей, кроме фракций от 5(3) до 10 мм они должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 4.7.

Таблица 4.7 – Зерновой состав щебня (гравия)

Смесь фракций от 5 (3) до 20 мм просеивают через сито 10 мм.

При рассеве фракций от 5 (3) до 10 мм вводятся другие требования. Для фракции от 5 до 10 мм полные остатки на сите 2,5 мм, а для фракции от 3 до 10 мм на сите 1,25 должны быть от 95 до 100 %.

По согласованию изготовителя с потребителем допускается выпускать щебень и гравий с полным остатком на сите 0,5 (D+d) от 30 до 80 % по массе.

При назначении зернового состава крупного заполнителя исходят из условия, чтобы плотность укладки зерен была наибольшей. Чем меньше пустотность щебня (гравия), тем он лучше. Она недолжна превышать 44 %. Уменьшение пустотности достигается смешиванием разных фракций в процентном соотношении, приведенном в таблице 4.8.

Таблица 4.8 – Рекомендуемое содержание фракций в крупном заполнителе оп-

Тимального состава

Мелкие пылевидные частицы и глина, сернистые и сернокислые соединения, органические примеси в крупном заполнителе, как и в песке, отрицательно влияют на свойства бетона.

Допустимое содержание пылевидных и глинистых частиц зависит от назначения бетона и составляет 1–3 %, сернистых и сернокислых соединений не более 0,5 %.

Органические примеси обычно содержатся в гравии. Они не должны уменьшать прочность бетона. При уменьшении же прочности гравий следует промывать известковым молоком, а затем водой.

Прочность щебня (гравия) характеризуется маркой, определяемой по дробимости при сжатии в цилиндре, которая должна соответствовать данным, приведенным в таблицах 4.9–4.11.

Таблица 4.9 – Марки по дробимости щебня из изверженных пород

Таблица 4.10 – Марки по дробимости щебня из осадочных и метамор фических пород

Таблица 4.11 – Марки по дробимости щебня из гравия

Марка щебня из природного камня по прочности должна быть не менее: 300 для бетонов класса В15 и ниже; 400 – для В20; 600 – для В22,5; 800 – для классов В25 и В30; 1000 – для В40; 1200 – для В45 и выше.

Для бетона класса В25 допускается применять щебень из осадочных карбонатных пород марки 400 при содержании зерен слабых пород не более 5 %.

Марки гравия и щебня из гравия должны быть: для бетонов класса В22,5 и ниже – 600; для В25 – не ниже 800; для В30 и выше свыше – 1000.

По морозостойкости щебень и гравий подразделяются на марки F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300. Марка заполнителя должна обеспечивать необходимую морозостойкость бетона.

По форме зерен щебень подразделяется на пять групп, которые должны соответствовать указанным в таблицу 4.12.

Таблица 4.12 – Группы щебня по форме зерна

В гравии ограничивается содержание зерен пластинчатой и игловатой формы до 35% и зерен слабых горных пород. Слабыми считаются породы с пределом прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии менее 20 МПа. В гравии марок по дробимости 1000, 800, 600 их допускается не более 10, марки 400 – не более 15 %.

В песке, щебне и гравии ограничивается содержание вредных компонентов и примесей.

Аморфный кремнезем в виде опала, халцерона при взаимодействии со щелочами цемента вызывает щелочную коррозию цементного камня. Его допускается не более чем по 50 ммоль/л в песке и щебне (гравии).

Галогеносодержащие минералы (сульфиды, пирит, маркезит, пирротин и др.), сульфаты (гипс, ангидрит и др.) вызывают сульфатную коррозию цементного камня. Их содержание в пересчете на SO₃ не должно превышать по массе 1,0 % в песке и 1,5 % в щебне (гравии).

Пирит Fe₂S окисляясь и взаимодействуя с водой образует гидроксид железа и серную кислоту, что вызывает коррозию бетона. Его содержание не должно превышать 2 % по массе в песке и щебне (гравии).

Галоидные соединения (галит, сильвинит и др.) содержат водорастворимые хлориды, которые вызывают коррозию арматуры стали. Их количество в пересчете на ион хлора в процентах по массе не должно превышать 0,15 %, в щебне (гравии) 0,1 %.

Слюда имеет низкое сцепление с цементным камнем и уменьшает прочность бетона. Ее содержание не должно превышать 2 % по массе в песке и щебне (гравии). Уголь имеет малую прочность и при приготовлении бетонной смеси разрушается, обволакивает зерна заполнителей, препятствует сцеплению с цементным камнем. Его содержание не должно превышать 1 % по массе в песке и щебне (гравии).

Добавки. Кроме основных материалов – вяжущего, воды, заполнителей, в состав бетонов вводят добавки. Они улучшают свойства бетонных смесей и бетонов и могут уменьшать их стоимость. Добавки подразделяются на минеральные и химические.

К минеральным относят: активные, добавки-наполнители, для повышения кислотостойкости и жаростойкости бетонов и растворов. Их вводят в виде порошков в количестве от 5 до 20 % и более от массы цемента. При замене 20 % цемента добавками допускается снижение прочности бетона в 28-суточном возрасте до 30 %.

В качестве активных применяют те же добавки, которые вводят в цементы. Это диатомиты, трепелы, опоки, трассы, пемзы, шлаки, золы и др. Они понижают плотность, повышают водостойкость, сульфатостойкость бетонов и могут заменять часть цемента. При их введении следует учитывать вещественный состав цементов. Наиболее эффективной добавкой является зола-уноса ТЭС, которой можно заменить до 30 % цемента.

Добавки-наполнители вводятся для разбавления цемента, когда марка цемента превышает марку бетона или раствора. Для этой цели применяют измельченные известняки, пески, доменные и топливные шлаки, золы.

Кислотостойкими добавками являются андезит, базальт, гранит, кварц и др.

В качестве щелочестойких добавок применяют известняк, доломит, магнезит.

Жаростойкие добавки – бой керамического производства, шамот, доменный гранулированный шлак, магнезит, андезит и др.

Химические добавки по основному эффекту воздействия на бетонные смеси и затвердевшие бетоны подразделяются на следующие виды: пластифицирующие; пластифицирующе-воздухововлекающие; воздухововлекающие; газообразующие; уплотняющие; ускорители твердения; ингибиторы коррозии стали, добавки повышающие и понижающие жизнеспособность бетонных смесей; противоморозные. Количество их строго дозируется. Ниже рассмотрена часть наиболее распространенных добавок.

К пластифицирующим добавкам относят суперпластификаторы, сильнопластифицирующие и среднепластифицирующие вещества.

Суперпластификаторами являются: разжижитель С-3, дофен ДФ, меламиноформальдегидная смола МФ–АР и др.

С-3 изготавливают на основе натриевых солей продукта конденсации нафталиносульфокислоты и формальдегида, его вводится от 0, 3 до 1 % от массы цемента.

ДФ изготавливают на основе продуктов конденсации сульфокислот нафталина, его вводят в количестве от 0,6 до 2 %.

МФ–АР является продуктом поликонденсации меламина, формальдегида и сульфанилата натрия, ее вводится 0,3–1 %.

Суперпластификаторы уменьшают водопотребность бетонной смеси на 20–30 %, повышают подвижность с 2–4 до 18–22 см, при уменьшении расхода воды повышают прочность бетона 125–140 %, морозостойкость на 1–1,5 марок, водонепроницаемость на 3–4 марки или сокращают расход цемента на 15–20 %.

К сильнопластифицирующим добавкам относят модифицированные лингосульфонаты. ЛСТМ-2 является продуктом взаимодействия технических лингосульфонатов натрия и водорастворимой карбамидной смолы, ее вводят в количестве 0,1–0,3 % от расхода цемента. К МЛСТ относят: ХДСК-1, ХДСК-3, НИЛ-20, НИЛ-21, МЛС, ОКЗИЛ, МТС-1, ЛСТ-МЩ-1, КБМ, КОД-С, ТП. Их получают механико-химической обработкой ЛСТ щелочами, бихроматами, соопстоком и другими веществами. Вводят в бетонные смеси в количестве 0,1–0,3 % от массы цемента.

Сильнопластифицирующие добавки повышают подвижность бетонной смеси с 2–4 до 10–15 см; при уменьшении расхода воды на 10–15 % повышают прочность бетона на 15–20 %, морозостойкость и водонепроницаемость на 1,5–2 марки или сокращает расход цемента на 15 %

К среднепластифицирующим добавкам относят лингосульфонаты технические ЛСТ, мелассную упаренную последрожжевую барду УПБ и др.

ЛСТ – продукт переработки древесины на целлюлозу сульфатным способом. Представляет собой кальциевые соли лингосульфоновых кислот. Вводят ее в количестве 0,1–0,3 % от массы цемента.

УПБ – отходы, получаемые при производстве кормовых дрожжей. Представляет собой смесь гумусовых веществ и минеральных солей. Вводят ее в количестве 0,1–0,5, % от массы цемента.

Среднепластифицирующие добавки повышают подвижность бетонной смеси с 2–4 до 8–12 см, при уменьшении расхода воды на 10–12 %, повышают прочность бетона на 10–15 %, морозостойкость на 1–1,5 и водонепроницаемость на 1,5–2 марки или сокращают расход цемента на 5–8 %.

К пластифицирующе-воздухововлекающим добавкам относят: модифицированный щелочной сток производства капролактама. ЩСПК-м, этисиликанат натрия ГКЖ-10, метилсиликонат натрия ГКЖ-11, мылонафт М и др. ШСПК-м представляет собой водный раствор натриевых солей моно- и дикарбоновых кислот, плава соды кальцинированной. Является отходом производства капролактама. Эта добавка повышает подвижность бетонной смеси с 2–4 до 8–12 см, позволяет уменьшить расход цемента на 8–10 % при уменьшении расхода воды на 10–12 %, повышает прочность бетона на 15–20 %, морозостойкость на 1,5–2,5 и водонепроницаемость на 1,5–2,5 марки.

ГКЖ-10 и ГКЖ-11 – это кремнийорганические соединения, а мылонафт М – натриевые соли нерастворимых в воде органических кислот. Вводят ГКЖ-10, ГКЖ-11 и М в количестве 0,1–0,3 % от массы цемента. Они повышают подвижность бетонной смеси с 2–4 до 6–8 см, позволяют уменьшить расход цемента на 3–5 % при уменьшении расхода воды на 5–10 %, повышают прочность бетона на 3–10 %, морозостойкость на 1,5–2,5 и водонепроницаемость на 1,5–2,5 марки.

К воздухововлекающим добавкам относят: смолу древесную омыленную СДО, смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ, сульфанол С и др. СДО представляет собой пасту, получаемую омылением термообработанной древесной смолы щелочью; СНВ получают на основе натриевых солей абиетиновой кислоты; С – смесь натриевых солей алкилбензолсульфонатов.

Количество вводимой воздухововлекающей добавки зависит от расхода цемента на 1м³ бетона и составляет 0,005–0,08 % от массы цемента. Эти добавки за счет создания мелкопористой структуры повышают морозостойкость бетона на 3–4, водонепроницаемость на 1,5–2 марки.

К газообразующим добавкам относят полигидросилоксан 136-4 (ГКЖ-94), пудру алюминиевую (ПАК) и др.

ГКЖ-94 представляет собой кремнийорганическое соединение с гидрофобными свойствами, образующееся при гидролизе этилдихлорсилана. В бетонной смеси она взаимодействует с продуктами гидролиза цемента и выделяет водород, который поризует бетоны. Вводят ее в количестве 0,03-0,08 % от массы цемента. ГКЖ-94 незначительно повышает удобоукладываемость бетонной смеси. Морозостойкость бетона увеличивается на 3–4, водонепроницаемость на 1,5–2 марки. Основное назначение добавки повышение морозостойкости бетона.

ПАК представляет собой порошок алюминия, покрытый парафином. Вводят ее в количестве 0,01–0,03 % от массы цемента в виде суспензии с ЛСТ, канифольным мылом и др. Применяют для повышения морозостойкости бетона.

К уплотняющим добавкам относят сульфат алюминия СА, сульфат железа СЖ, хлорид железа ХЖ, нитрат кальция НК.

СА является сернокислой солью алюминия Al₂(SO₄)₃ 18H₂O, растворимой в воде. Получают обработкой глинозема серной кислотой.

СЖ изготавливается в виде кристаллогидрата Fe₂(SO₄)₃ 9H₂O. Хорошо растворим в воде. Вызывает коррозию арматуры. В железобетонные конструкции вводится в количестве до 0,8, в бетонные – до 1,5 % массы цемента.

НК выпускается в виде Ca(NO₃)₂ или тетрагидрата Ca(NO₃)₂ 4Н₂О, вводят его в количестве 0,5–1 % от массы цемента

Уплотняющие добавки повышают водонепроницаемость бетона на 2-3 марки.

К ускорителям твердения относят хлорид кальция ХК, сульфат натрия СН, тринатрийфосфат ТНФ, полиметаллический водный концентрат ПВК и др.

ХК выпускается в виде CaCl₂ или CaCl₂ 2Н₂О. Вводят его в бетонные конструкции в количестве 0,5–3 % от массы цемента. Серьезный недостаток ХК – способность вызывать коррозию арматурной стали. Поэтому в железобетонные конструкции разрешается вводить его не более 2 %, ограничивают его применение в конструкциях с предварительно напряженной арматурой и ненапрягаемой железной арматурой диаметром до 5 мм.

СН поставляется в виде декагидрата Na₂SO₄ 10Н₂О или в виде Na₂SO₄. Побочным действием СН может быть появление высолов на поверхности бетона. Поэтому в конструкциях, где не допускаются высолы, количество его ограничивается 0,5–1 %, где допускаются – до 2 % от массы цемента.

ТНФ выпускается в виде плавленого или кристаллического. Его вводят не более 3 % от массы цемента.

ПВК – природный высококонцентрированный рассол, добываемый откачкой из скважин. Его вводят в количестве 2 % в бетонные конструкции и 1 % в железобетонные.

Ускорители твердения незначительно повышают удобоукладываемость бетонной смеси, позволяют уменьшить расход цемента на 5–10 %, повышают прочность бетона на 10–20 %, морозостойкость на 0,5–1 и водонепроницаемость на 0,5–1 марку. Особенно эффективно их применение в заводских условиях. Можно уменьшить температуру и продолжительность тепловой обработки конструкций.

К ингибиторам коррозии стали относят нитрит натрия НН, бихромат натрия БХН, бихромат калия БХК и др.

НН выпускается в виде кристаллического NaNO₂.

БХН представляет собой красные кристаллы состава Na₂CrO₇ 2Н₂О.

БХК – оранжево-красные кристаллы состава K₂CrO₇.

Ингибиторы коррозии стали вводятся для повышения защитного действия бетона по отношению к арматурной стали в условиях агрессивных хлоридных сред.

НН применяется в конструкциях, эксплуатируемых в слабоагрессивных средах, НН+БХН и НН+БХК – в конструкциях, находящихся в сильноагрессивных средах.

К добавкам, понижающим жизнеспособность бетонной смеси, относят поташ П, растворимые силикаты натрия и калия (растворимое стекло) РС. П вводится в бетонную смесь в количестве 1–5 %, РС – в количестве 2–5 % от массы цемента.

К добавкам, повышающим жизнеспособность бетонной смеси относят кормовую патоку КП, которая вводится в количестве 0,05–0,25 %, и лигносульфонаты технические ЛСТ – в количестве 0,3–0,6 % от массы цемента.

К противоморозным добавкам относят хлористые соли, нитрит натрия, поташ, аммиачную воду и др. Их действие изложено в 4.2.3.