Склад і технологія виготовлення бетону

Для приготування бетону будівельних конструкцій найбільш широко використовують неорганічні в’яжучі речовини. При змішуванні з водою під дією внутрішніх фізико-хімічних процесів вони мають здатність схоплюватись (переходити із рідкого стану в твердий) і твердіти.

Найбільш широке застосування у приготуванні бетону бетону отримав портландцемент. Портландцемент — гідравлічна в’яжуча речовина, яка твердіє у воді або на повітрі. Він представляє собою порошок сірого кольору, отриманий тонким помолом клінкера з добавкою гіпса. Клінкер отримують шляхом рівномірного обпалу до спікання ретельно дозованої сировинної суміші, яка містить у собі біля 75%-78% CaCO3 та 22−25% (СаО2+AlO2+Fe2O3). При помолі до цементного клінкера можна добавляти 10−20% гранульованих доменних шлаків або активних мінеральних добавок.

В результаті обпалу при температурі 1200−1450С створюються клінкерні мінерали: алюмоферіти кальцію змінного складу xCaO*yAl2O3:Fe2O3, трьохкальцієвий алюмінат 3CaO*Al2O3, двухкальцієвий силікат 2CaO*SiO2 і трьохкальцієвий силікат 3CaO*SiO2. Ці чотири зв’язки — основні складові частини цементного клінкера, але останні дві складають 70−80% маси.

Основний вплив на якість цемента вказує високий вміст трьохкальцієвого силікату (алита), який має властивість швидкотвердіючої гідравлічної речовини високої міцності. Двухкальцієвий силікат (беліт) — повільно твердіюче гідравлічне в’яжуче середньої міцності. Трьохкальцієвий алюмінат твердіє швидко, але має низьку міцність. Змінюючи мінералогічний склад цементу можна змінювати його якість. Основною властивістю цементу є його міцність (марка).

Міцність цементу при зжиманні змінюється від 30 до 60 МПа. Відповідно міцність балок на згин складають 4.5−6.5 МПа. Цементи з міцністю від 30 до 40 МПа відносять до марки 300, міцність 40−50 до марки 400 і т.д. В будівництві приміняють цементи марок 300, 400, 500, 550, 600. Діючу міцність цемента називають його активністю. Наприклад, якщо міцність контрольних зразків буде 44МПа, то активність буде 44МПа, а марка — 400. При проектуванні складу бетона краще використовувати активність цемента, так як це забезпечує більш точні результати і економію цемента. бетон водонепроникність гідроізоляційний цементний Цементна промисловість випускає в основному цементи М400-М550, а по особливим замовленням — М600. Міцність цемента високих марок наростає швидше, ніж низьких марок, тому цементи високих марок є не тільки дуже міцними, а і швидкотвердіючі.

Окрім міцності до цементів пред’являються і інші вимоги, наприклад нормальна густина і терміни схоплення.

Нормальною густиною називають тей склад води (%), який треба добавить до цементу, щоб отримати визначену консистенцію цементного тіста. Портландцемент має нормальну густину 22−27%. Нормальна густина цементу визначає реологічні властивості цементного тіста і тим самим впливає на рухливість бетонної суміші. Чим менше нормальна густина цементу, тим менше водопотреба бетонної суміші, необхідна для досягнення деякої рухливості суміші.

Терміни схоплення цементу, які визначають на спеціальному пристрої по глибині проникання голки в цементне тісто, характеризують початок і кінець процесу перетворення матеріалу в тверде тіло. По стандарту потрібно, щоб початок схоплення при температурі 20С наступало не раніше, чим через 45хв, а кінець завершувався не пізніше, чим через 10 годин з моменту залиття цементу водою. Насправді початок схоплення цементу настає через 1−2 год., а кінець — через 5−8 год. Ці терміни забезпечують виробництво бетонних робіт, так як дають можливість транспортувати і класти бетонні суміші і розчини до їх схоплення. Терміни схоплення цементу можливо регулювати шляхом добавки в бетонну суміш при її приготуванні різних хімічних добавок. Наприклад, хлористий кальцій прискорює гідратацію і схоплення цементу, поверхньо-активні речовини, наприклад, сульфітно-дріжджева доріжка, уповільнює.

Портландцемент має, як правило, тонкий помол: через сито № 008 (біля 4900 отворів на 1 см² з розміром комірок в світлі 0.08*0.08мм) повинно проходити не менше 85% загальної маси цементу. Середній розмір частинок цементу складає 15−20 мкм. Тонкість помолу цементу характеризують також поверхневою площею і визначають спеціальним пристроєм. Цемент середньої якості має площу 2000;2500 см² на грам, високої якості - 3500 см² на грам і більше.

Перевозять та зберігають цемент так, щоб зберегти його від вологи, розпилення та інших втрат. На будівельних об'єктах раціональна перевозка цементу на авомашинах (цементовозах) із спеціальними кузовами і пневматичними транспортерами для вивантаження. При зберіганні навіть в закритих складах активність цементу, особливо тонкомолотого, поступово падає, тому що поглинає воду та вуглекислий газ із повітря. Як показують досліди, звичайний цемент при нормальних умовах зберігання через 3 місяці втрачає до 20% міцності, через 6 місяців — до 30%, через рік — до 40%. При використанні у виробництві лежачого цементу час перемішування бетонної суміші збільшується в 2−4 рази, тому треба вводити добавки — підшвидшувачі твердіння або застосовують активацію цемента.