Технология новых видов бетонных изделий

Лекция 16. Технология новых видов  бетонных изделий

ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ НА ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ

Для приготовления легких бетонов  используют различные виды пористых заполнителей: искусственные — керамзит, аглопорит, перлит, шлаковую пемзу и др. — и естественные — туф, пемзу и т. д.

Легкие бетоны на пористых заполнителях применяют в ограждающих конструкциях и для снижения собственной массы  несущих конструкций. Поэтому для  этих бетонов наряду с прочностью очень важное значение имеет плотность бетона.

По плотности различают особо  легкие теплоизоляционные бетоны с  плотностью в высушенном состоянии  менее 300 кг/м3 и легкие бетоны с плотностью 5С0... 1800 кг/м3. Прочность особо легких бетонов редко бывает более 1,5 МПа. Прочность легкого бетона может  изменяться в значительных пределах — от 2,5 по 30 МПа и выше. Обычно легкие бетоны подразделяются на конструктивно-теплоизоляционные с плотностью 500... Н00 кг/м3 и прочностью 2 ... 10 МПа и конструктивные с плотностью 1400 ... ... 1000 кг/м3 и прочностью 10 ... 30 МПа.

По структуре различают плотные, или обычные, легкие бетоны, в которых  раствор на тяжелом или легком песке полностью заполняет межзерновые пустоты крупного заполнителя (обычно с некоторой раздвижкой его зерен), поризованные легкие бетоны, в которых растворную часть вспучивают с помощью пено- или газообразующих добавок, и крупнопористые легкие бетоны, в которых не содержится песка и сохраняются межзерновые пустоты В строительстве используют главным образом легкие бетоны с крупностью пористого заполнителя до 20.. 40 мм, однако применяют и мелкозернистые легкие бетоны.

 

СИЛИКАТНЫЙ БЕТОН

Силикатный бетон представляет собой бесцементный бетон автоклавного твердения. Вяжущим в нем является смесь извести с тонкомолотым кремнеземистым материалом. В процессе автоклавной обработки известь вступает с кремнеземистым компонентом в химическую реакцию, в результате которой образуются гидросиликаты кальция, скрепляющие зерна заполнителя в прочный монолит. В зависимости от вида кремнеземистого компонента н различают следующие виды вяжущего вещества- известково- м кремнеземистые, состоящие из тонкомолотых извести и песка; и известково-шлаковые, получаемые совместным помолом металлургического или топливного шлака и извести; известково-зольные, и состоящие из тонкомолотой извести и топливных зол; известково-аглопоритовые, получаемые из извести и отходов производства искусственных пористых заполнителей, и известково-белитовые, состоящие из тонкомолотых продуктов низкотемпературного обжига и нзвестково кремнеземистом шихты и песка или белитового (нефелитового) штама и песка Соотношение извести и кремнеземисто- к го компонента составляет от 30:70 до 50:50%- В качестве мелкого заполнителя применяют природные и дробленые пески, удов летворяюпц.е стандартным требованиям. В крупнозернистых бетонах используют щебень из плотных горных пород, щебень из гравия или доменного шлака размером не более 20 мм, а также различные пористые заполнители.

Для регулирования свойств  вяжущего, бетонной смеси и бетона применяют специальные добавки: гипсовый камень для замедления гидратации извести; триэтаноламин для повышения по молосгюсобности компонентов вяжущего и пластификации бетон- нон смеси; кремнийорганические жидкости ГКЖ-Ю и ГКЖ-И для гидрофобизации и повышения долговечности бетона, супер- с пластификаторы и др.

 

ПОЛИМЕРБЕТОНЫ

Полимербетонами называют бетоны, в которых вяжущими служат различные  полимерные смолы, а заполнителями  — неорганические материалы —  песок и щебень. Для экономии смолы  и улучшения свойств полимербетонов в них иногда вводят помолотые  наполнители. Для ускорения твердения  и улучшения свойств применяют отвердители, пластификаторы и другие специальные добавки.

Наиболее часто для  полимербетонов используют термореактивные  смолы - фурановые, эпоксидные, полиэфирные. Отверждение полимерного вяжущего осуществляется при обычной температуре, а в некоторых случаях —  с подогревом.

 

ФИБРОБЕТОН

Фибробетон — это бетон, армированный дисперсными волокнами (фибрами). Фибробетон обладает повышенной трещиностойкостью, прочностью на растяжение, ударной вязкостью, сопротивлением истираемости. Изделия из этого бетона можно изготовлять без армирования специальными сетками и каркасами, что упрощает технологию приготовления изделия и снижает ее трудоемкость.

 

Для армирования бетона применяют  различные металлические и неметаллические  волокна В качестве фибр обычно применяют тонкую проволоку диаметром 0,1 .. 0,5 мм, нарубленную на отрезки 10 ... 50 мм Лучшие результаты обеспечивают фибры диаметром 0,3 мм и длиной 25 мм. При повышении диаметра фибр :выше 0,6 мм резко уменьшается эффективность влияния дисперсного армирования на прочность бетона.

Из неметаллических волокон  могут применяться стеклянные волокна, базальтовые, асбестовые и др. Стеклянные волокна обычно имеют диаметр  порядка нескольких десятков микрометров  и длину 20... 40 мм. Они обладают высокой  прочностью на растяжение (1500... 3000 МПа) и модуль деформации выше, чем у цементного камня. Температурный коэффициент линейного расширения стекловолокна близок к такому коэффициенту цементного камня. Однако стекло быстро разрушается под действием щелочной среды цемента, поэтому необходимо предусматривать применение вяжущих веществ или специальных мероприятий, предохраняющих разрушение стеклянных волокон в бетоне от коррозии. К этим мероприятиям можно отнести использование в бетоне глиноземистого цемента, добавки в бетон, связывающие щелочи, пропитку бетона полимером

Для армирования цементного камня хорошо известны и широко применяются  асбестовые волокна. Этими волокнами  армируют изделия, изготовляемые в  заводских условиях по специальной  технологии. Асбестовые волокна обладают рядом ценных свойств: высокой прочностью и огнестойкостью, стойкостью к агрессивным  воздействиям щелочей, долговечностью. Материалы, армированные асбестовыми  волокнами, получили название асбестоцемента.

Для армирования ячеистые бетонов, гипсобетонов и других материалов с низким модулем упругости используют полимерные волокна. Модуль упругости  их меньше, чем у цементного камня

 

ДЕКОРАТИВНЫЙ БЕТОН

Декоративный бетон готовят, используя белые и цветные  цементы и специальные заполнители. В зависимости от состава и  назначения декоративные бетоны можно  подразделить на цветные бетоны и  бетоны, имитирующие природные камни  или сами по себе обладающие особо  выразительной структурой. При необходимости  поверхность бетона подвергают специальной  обработке, чтобы получить ее выразительную  декоративную фактуру. Пластичность бетонной смеси позволяет придавать бетонным изделиям различную конфигурацию, формовать  изделия с рельефной поверхностью, изготовлять различные декоративные элементы зданий и сооружений.

 

Для получения цветных  бетонов применяют белые, цветные  и различные минеральные или  органические пигменты.

 

Для осветления белого цемента (при необходимости получить особо  светлые бетоны) в него вводят двуоксид титана (1 ... 2% массы цемента). Пигменты, используемые в цветных бетонах, должны обладать высокой свето- атмосферо- и щелочестойкостью. Наиболее часто используют минеральные пигменты, вторые в большинстве своем являются оксидами или солями различных металлов.

 

Эти пигменты вводят в количестве 1.. 5% массы цемента в зависимости  от их укрывистости, плотности и других свойств

 

Пигменты позволяют получить широкую гамму цветов от красного (оксид железа) и зеленого (оксид  хрома) до фиолетового (оксид марганца) и черного (перекись марганца). К  белым пигментам относится мел  или известняк, к черным — сажа, к желтым — охра, представляющая собой смесь белой глины (каолина) с оксидом железа. Применяя смешанные  пигменты, можно получить бетоны разной расцветки.

 

Для получения достаточной  плотности и хорошей цветовой ьы разительности поверхности бетона по сравнению с обычным бетоном несколько поьышают расход цемента. При крупности заполнителя до 10 мм расход цемента составляет 45U 500 лг/м3. В качестве цветных бетонов широко используют мелкозернистые бетоны. Оптимальными с точки зрения получения хороших декоративных качеств являются составы 1:2..-1:3 при В/Ц соответствующие нормальной густоте цементного теста.

Расход воды в цветных  бетонах определяют предварительными испытаниями и затем постоянно  контролируют, так как даже небольшие  отклонения в расходе воды влекут за собой заметные изменения цвета  бетона. Для формования изделий из цветных бетонов используют пластичные достаточно жирные бетонные смеси, которые  хорошо формуются и менее подвержены расслоению.

 

Для сокращения расхода поды и цемента и повышения долговечности  изделий используют пластификаторы и суперпластификаторы, а также комплексные добавки на их основе. Для повышения долговечности материала и борьбы с высолами, которые могут появляться на поверхности цветных бетонов в период их эксплуатации в результате сложных физико-химических процессов и воздействия попеременного увлажнения и высыхания, применяют гидрофооизаторы, тонкомолотые добавки, способствующие связыванию гидрата оксида кальция, выделяющегося при твердении цемента, или пропитывают цветные бетоны полимерами

 

Для получения равномерной  окраски бетона используют специальные  добавки-выравниватели (ОП-7 и др.).

 

Хорошие результаты получают, применяя заранее приготовленные в  смесителях цветные смеси, в которые  входят пигменты, часть воды затворении и добавки. В последнее время для приготовления подобных смесей используют ротационно-пульсационные

 

аппараты, в которых смесь  подвергают динамическому воздействию, способствующему по тушению весьма диспергированных частиц, и высокой  гомогенизации смеси При необходимости бетонирования тонких конструкций значительных размеров с целью предотвращения образования усадочных трещин в бетоны могут вводиться специальные комплексы добавок, обеспечивающие получение малоусадочных бетонов.