Сырье для изготовления бетонов

При изготовлении известково-песчаных изделий и кладочных и штукатурных растворов, кроме цементов, используют молотую негашеную и гидратную известь.

В производстве гипсобетопных изделий ключевую роль отводят строительному гипсу.

В некоторых случаях в бетоны вводят высокомолекулярные соединения - полимеры.

Заполнитель представляет около 80-85% массы бетонов и строительных растворов.

Зерновой состав мелкого заполнителя определяется модулем крупности Мк и кривой просеивания. Модуль крупности - это частное от деления на 100 суммы всех полных остатков на ситах стандартного набора.

Для мелкого заполнителя стандартный набор имеет в своем составе шесть сит. Величина отверстий в сетках этих сит равна 0,14; 0,32; 0,63; 1,25; 2,5 и 5 мм.

Пригодность крупного заполнителя в отношении гранулометрического состава определяют, опираясь на допустимую для данного вида изделий наиболеуе крупную величину зерна - Dнаиб. В этом случае оптимальная зернистость остальных фракций, выраженная величиной полных остатков на соответствующих ситах, должна быть по Dнаиб от 0 до 5%; Dнаим - от 95 до 100%; 0,5 (Dнаиб + Dнаим) - от 40 до 7.0% и 1,25 от Dнаиб до 0% от общей массы.

Прочность заполнителя, определяемая величиной предела прочности при сжатии, должна быть в 1,5 раза больше марки бетона, если марка бетона меньше 300, и в 2 раза больше, если марка бетона выше 300. Количество более слабых зерен в заполнителе не должно быть более  10%. Морозостойкость заполнителя должна быть не менее заданной морозостойкости бетона.

К числу вредных примесей, которые становятся препятствием для контакта заполнителя с цементным камнем, причисляют минеральные глинистые и илистые вещества, количество которых не должно быть более 1 % по массе, а также органические примеси, наличие которых по колориметрической пробе не должно окрашивать стандартный раствор темнее  нормы окраски, указанной в  ГОСТе.

В качестве заполнителя естественного происхождения применяют обломочные горные породы, гравийно-песчаные смеси и залежи песков, а также продукты механического дробления магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Для тяжелых бетонов применяют заполнитель из прочных магматических горных пород (гранитов, сиенитов, диабазов, базальтов и т. д.) и из метаморфических горных пород (гнейсов, кварцитов и т. д.). Для обычных бетонов наиболее оптимальными будут менее прочные осадочные породы (известняки, доломиты и т. д.; для легких и теплоизоляционных бетонов- пористые породы магматического и осадочного происхождения ( пемзы, вулканический туф, известковый туф и др.).

Изготовление заполнителя искусственного происхождения происходит посредством измельчения отдохов промышленности (доменных, мартеновских и ваграночных шлаков), отходов, формирующихся в процессе сжигания топлива (топливных шлаков и зол), а также посредством  термической обработки и вспучивания горных пород (глины - керамзит и аглопорит, гидрослюды - вермикулит, перлита -вспученный перлит и др.)

Помимо вяжущих веществ, заполнителя и воды, бетонные и растворные смеси содержат различные добавки, которые оказывают значительное влияние на свойства бетонных и растворных смесей, а также на свойства бетонов и растворов. В зависимости от состава добавки бывают  минеральные и органические, а по действию на бетонные смеси и бетоны - активные и добавки-наполнители.

Активные добавки, способные менять степень подвижности бетонных смесей, называют пластифицирующими; добавки, необходимые для более быстрого схватывания и твердения,  - ускорителями твердения. Добавки, вступающие в химическую реакцию с  гидратом окиси кальция, формируют прочные и устойчивые соединения по отношению к агрессивным средам.

Пластифицирующие добавки действуют следующим образом:  молекулы этих веществ адсорбируются поверхностью зерен вяжущего вещества или зерен заполнителя. Это способствует тому, что гидрофильная добавка, адсорбирующаяся цементом, концентрирует воду на его поверхности, а это увеличивает степень подвижности цементного теста и бетонной смеси. Аналогичное действие вызывает и гидрофобная добавка, которая адсорбируется зернами заполнителя. Эти добавки концентрируют воду на поверхности зерен вяжущих веществ и одновременно выступают как ускорители твердения. К пластифицирующим добавкам причисляют сульфитно-спиртовую барду, мылонафт, асидол-мылонафт и др.

Количество вводимых добавок не представляет особого значения. По отношению к количеству цемента оно по сульфитно-спиртовой барде равно 0,2-0,25%, мылонафту - 0,07-0,10%.

Гидрофобно-пластифицирующие добавки, которые вводят  в процессе помола портландцеметного клинкера,защищают цемент от преждевременной утраты активности, благодаря его увлажнению влагой воздуха.

К пластифицирующим причисляют также и воздухововлекаюшие добавки, которые, адсорбируясь на поверхности частичек смеси, формируют на них воздушные оболочки, что  делает смесь более подвижной. Этими добавками являются омыленные жирные кислоты животного и растительного происхождения.

Для ускорения бетонов в раннем возрасте применяют хлориды кальция, натрия, железа и алюминия, а также сульфаты кальция и натрия, кальцинированную соду, жидкое стекло и др.

Наиболее часто используемой с этой целью добавкой является СаСl2, которая повышает  прочность одно- и двухсуточного бетона примерно на 50-100% по сравнению с бетоном без добавки. В то же время хлористый кальций оказывает пластифицирующее действие на подвижность бетонной смеси. Количество хлористого кальция не должно быть более 2-3% от массы цемента.

Активные добавки естественного происхождения, которые вводят в цемент в процессе помола клинкера, - это  диатомиты, трепелы, опоки, глиежи и породы магматического происхождения - пеплы, туфы, пемзы и трассы. Активный кремнезем этих добавок вступает в реакцию с гидратом окиси кальция и при наличии воды превращает его в гидросиликат кальция.

К этой группе добавок причисляют также кислые доменные, топливные и гранулированные шлаки.

Добавки-наполнители не способны проявлять химической активности. Их измельчают до удельной поверхности, равной цементу, что дает возможность обеспечить "бетонным смесям пластичность и связность, а также уплотнить саму структуру бетона. К этим добавкам относятся тонкомолотые известняки, маршалит, глина, мука,  которая образуется в процессе дробления и помола горных пород, некоторые золы и др.

Для производства легких бетонов с поризованным цементным камнем в состав бетонных смесей вводят пенообразователи для получения пенобетона и газообразователи  для получения газобетона.

Чаще всего применяют такие пенообразователи, как клееканифольный и смолосапониновый пенообразователь, а также гидролизованную кровь.

В качестве газообразователя при производстве газобетона применяют алюминиевую пудру с удельной поверхностью 4500 - 5000 см2/г. Пудра вступает в реакцию с гидратом окиси кальция, что подразумевает выделение  газообразного водорода.

Выделенный  водород газифицирует бетон на протяжении порядка 20 мин  и через 10-15 мин после заливки смеси в формы. На 1 м3 газобетона требуется около 0,1-0,3% порошка.

Вода является активным компонентом бетонных и растворных смесей. Она вступает в химическую реакцию с вяжущим веществом и превращает его в камень. Для приготовления бетонов и строительных растворов используют чистую воду (рН  - не менее 4). В составе воды не должно быть более 5 г солей на 1 л, в том числе сульфатов - не более 1% по массе. Морская вода на поверхности бетона формирует солевые выпоты. Сточные воды и воды, загрязненные жирами, сахаром и другими вредными примесями,  не применяются для бетонирования.