Бетон, ЖБИ в Великом Устюге.

КРАСАВИНСКИЙ БЕТОННЫЙ ЗАВОД

Производим и реализуем бетон, изделия, транспортные услуги, строительство и торговля стройматериалами.
Наши адреса:
Вологодская обл. Великоустюгский р-н г. Красавино, тел. (81738) 4-17-38; сот.8-921-533-79-27
Вологодская обл. г. Великий Устюг пр-т Советский д. 70 тел. (81738) 2-28-93; 2-04-65; сот.8-921-722-36-56

ИП Никитин Андрей Сергеевич

Оптовая продажа кирпича строительного, облицовочного

ООО "МеталлБетонСтрой"

Производство и реализация железобетонных изделий

ООО ТЭК "АвтоЛогистика"

Продаем кирпич, газобетонные блоки ярославского завода "ЭКО"

Всё, что необходимо знать о железобетоне или как сделать железобетон своими руками

Железобетонные конструкции надёжны и долговечны. Их качество зависит от соблюдения технологии при изготовлении. В этой статье мы расскажем, как в домашних (полевых) условиях добиться качества железобетона, близкого к заводскому.

«Домашний» железобетон

Бетон — один из самых распространённых строительных материалов, известный со времён древнего Рима. Принцип устройства железобетонных конструкций (ЖБК) и железобетонных изделий (ЖБИ) с тех пор не изменился. Однако на сегодняшний день разнообразие бетонов огромно, и мы остановимся на тех конструкциях и изделиях, которые можно изготовить и применить в частном строительстве.

Рассмотрим наиболее распространённые ЖБК, которые разумно будет изготовить самостоятельно.

Фундамент

Различают следующие разновидности монолитных фундаментов: свайный (с ростверком или без), ленточный (эконом-вариант, только под стенами), сплошная плита (при плывучести грунта, на песках), сборные фундаменты.

Всё, что необходимо знать о железобетоне или как сделать железобетон своими руками

Перекрытия

Применяются в каменных домах. Исключительно надёжны и долговечны, но требуют трудоёмкой подготовки опалубки.

Стены, простенки, парапеты

Парапеты могут быть как полудекоративные (бортики, перилла), так и конструктивными (упор для грунта или насыпи). Монолитные стены — довольно сложные по исполнению, поэтому в домашних условиях их делают редко.

Площадки, отмостки

Бетон не боится осадков, напротив, крепчает во влажной среде. Выдерживает высокие нагрузки.

Лестницы, лестничные марши

Дают возможность подогнать ж/б лестницу под местные условия и размеры (то, что не сделает завод).

Армопояс

Неотъемлемый элемент каменного (пено- и газобетонного) дома. По сути — тот же ленточный фундамент, только тоньше и сверху стены.

ЖБИ, которые можно изготовить своими руками:

1. Перемычки. Оконные и дверные перемычки заливаются по месту.
2. Тротуарные плиты, колодезные крышки, поребрик, прочие мелкие элементы. Здесь могут понадобиться формы, вибростол, которые также можно сделать самостоятельно. Однако можно обойтись и обычным вибратором.

Качество бетона

Иногда «бетоном» называют как попало набросанные камни, слегка облитые раствором на прошлогоднем цементе и шлаке, но такой раствор далек от качественного бетона. Свойства бетона зависят от трёх факторов: марки цемента, пропорции компонентов и наличия добавок.

Для несущих и самонесущих элементов и ответственных конструкций (перемычки, перекрытия, лестничные марши) рекомендуем использовать цемент марки 500. В остальных случаях подойдёт марка 400.

Оптимальным для ЖБК является щебень фракции 5–20 мм. Для мелких ЖБИ — 5–10 мм.

Внимание! Щебень должен быть условно чистым, без существенной примеси органики.

На качество бетона также влияет состав и происхождение песка: угловатые морские песчинки лучше держатся в растворе, чем гладкие речные.

Внимание! Даже малый процент примеси глины в песке может резко снизить качество бетона.

Наличие глины можно отличить по характерному коричневатому оттенку (чистый песок имеет светло-жёлтый цвет) и липкости (слепленный «снежок» не рассыпается). Обратите на это внимание при выгрузке песка из самосвала — как сильно он прилипнет к кузову.

Классические пропорции бетона: 3 части песка, 3 части щебня, 1 часть цемента, воды — до нужной консистенции.

Внимание! Чересчур «крутой» (суховатый) бетон может не заполнить все пазухи, а слишком жидкий — потрескается («цементное молоко» вытечет через щели опалубки).

Распространённая ошибка: больше цемента — больше прочности. Цемент — химически активное вяжущее вещество. При его повышенной концентрации и дефиците песка он просто реагирует с водой, распадается на составляющие элементы и «не работает». При «передозировке» цементом на поверхности также появляются мелкие и средние трещины, изделие имеет белёсый оттенок.

Сыпучие добавки: шлак, граншлак, керамзит, вермикулит и другие — применяют только для улучшения теплоизолирующих свойств. При этом резко снижается несущая способность и устойчивость к атмосферным явлениям (такие поверхности должны быть защищены). Не добавляйте шлак в фундамент из экономии! Основная функция фундамента — нести нагрузку от стен. Улучшить свойства бетона поможет вискоза (при устройстве полов).

Жидкие добавки в основном бывают трёх разновидностей:

  • пластификаторы (делают бетон пластичнее)
  • зимние (ускоряют твердение до потери температуры)
  • упрочнители (повышают прочность до 15%)
Для изготовления мелких ЖБИ обязательно используйте пластификаторы согласно инструкции.

Железо в бетоне

Распространенные заблуждения: «зачем вообще тратиться на арматуру — бетон и так тяжёлый и прочный» и «арматура нужна только для того, чтобы бетон за неё держался».

Действительно, в ЖБИ и ЖБК бетон воспринимает нагрузку на сжатие. Но в 90% случаев на несущие элементы действуют комбинированные нагрузки — сжатия и растяжения. Арматура выдерживает растяжение в железобетоне, не позволяя конструкции или элементу разломаться. Сам по себе бетон хорошо держит вертикальные нагрузки только в форме правильного куба и в лабораторных условиях.

Всё, что необходимо знать о железобетоне или как сделать железобетон своими руками

Выбор диаметра арматуры. Стержни в каркасе делятся на:

  • рабочие (продольные)
  • распределительные
  • монтажные (поперечные, хомуты)

Чтобы не углубляться в расчёты, опишем принцип выбора.

Рабочую арматуру в несущих и самонесущих ЖБК (перекрытия, лестницы, перемычки, упорные стенки, арки, фундаменты, колонны, столбы, сваи) используйте А3 диаметром 16 мм с шагом 150 мм.

Распределительную (поперечные пруты висячих лестничных маршей, дополнительные выпуски и усиления) испольеуйте А3 диаметром 12 мм с шагом 150–200 мм.

Хомуты каркасов — проволока 6–8 мм с шагом 150–250 мм (в зависимости от назначения элемента).

Внимание! В перекрытиях и стенах обе арматуры — и продольная и поперечная — являются рабочими и каркас состоит из двух «зеркальных» сеток.

Для армирования наземных плит, дорожек, отмосток толщиной более 80 мм используйте арматуру любой марки диаметром 10–12 мм с ячейкой 150–200 мм в один слой. При меньшей толщине подойдёт сварная (кладочная) сетка 2,5–3 мм с ячейкой 50–100 мм.

При изготовлении мелких ЖБИ также используйте указанную сварную сетку.

Всё о вибрации

Вибрирование — «момент истины» для железобетона. Многие пренебрегают этой процедурой, сводя на нет достоинства ЖБК и сокращая срок службы ЖБИ в 2–3 раза.

Зачем нужна вибрация и что происходит в этот момент в жидком бетоне? Основной несущий компонент бетона — щебень (крупный заполнитель). Цементно-песчаный раствор лишь распределяет нагрузку между камнями. Вибрация выполняет следующие функции: 1. Позволяет щебню занять своё место, плотно уложиться камень к камню, чтобы после твердения нагрузка передавалась на него, а не на слабый цементный раствор. 2. Обеспечивает удаление пузырьков воздуха, чтобы не было пустот после твердения. Это особенно важно для мелких ЖБИ. 3. Заполняет бетоном все пазухи опалубки ЖБК и мелкие насечки (узоры) форм ЖБИ. 4. Делает жидкий бетон подвижным, облегчая работу с ним (сгон излишков, установка «горизонта» поверхности). Для работы с ЖБК, имеющими значимый вертикальный размер, используйте глубинный вибратор с вибробулавой диаметром 40–50 мм. При бетонировании плит и плоскостей подойдёт виброрейка (двигатель с вибрирующим устройством, закреплённый на жёсткой металлической рейке). Такой двигатель можно закрепить на металлическом столе (получится вибростол для мелких форм).

Время вибрирования, как правило, около 10-ти секунд при полном погружении вибробулавы. Пузырьки воздуха должны перестать выходить, а через мелкие щели опалубки должно сочиться «цементное молоко». Поверхность бетона при этом станет ровной и гладкой.

Внимание! Избегайте слишком долгой вибрации (более 20 секунд). Это может привести к осадку крупного и мелкого заполнителя и расслоению, что станет причиной неоднородности и ненадёжности бетона.

Берегите руки: делайте перерывы между сеансами вибрации (не более 10-ти минут непрерывно).

Укладка и уход за бетоном

Укладка бетона в опалубку — не только конец работы, но и начало жизни новой конструкции.

Твердение (схватывание) бетона — химическая реакция при участии воды и положительной температуры. Бетонные работы рекомендуется проводить при температуре воздуха не ниже +5. При более низких температурах используйте специальные жидкие добавки. В зимний период на больших стройках применяют электропрогрев (прогревочный кабель вплетается в арматурный каркас) при помощи специальных электростанций 380 В.

Внимание! Перекрытия, лестницы и перемычки заливаются всегда за один раз, без пауз. Демонтаж опалубки — не раньше 10 дней.

При большом объёме ж/б фундамент допустимо заливать за несколько раз, но послойно с перерывами не более 10-ти часов. Уложенный бетон следует накрыть, чтобы сохранить благоприятную влажную среду.

Всё, что необходимо знать о железобетоне или как сделать железобетон своими руками

Опалубку лучше изготовить из ламинированной фанеры, смазанной маслом — это облегчит разборку. Следите, чтобы масло не попадало на арматуру. Демонтируют опалубку висячих лестничных маршей и перекрытий через 10 дней, прочих ЖБК — через 12 часов. Бетон схватывается через 3 часа и в течении 28 суток набирает марочную прочность.

Помните! Соблюдение технологии — залог надёжности и долговечности любых конструкций.

Материал взят с сайта www.rmnt.ru

Что же такое "Бетон"?

Бетон (франц. béton), искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной смеси вяжущего вещества (с водой, реже без неё), заполнителей и специальных добавок (в некоторых случаях) после её формования и твердения; один из основных строительных материалов. До формования указанная смесь называется бетонной смесью (см. Бетонные работы).

Историческая справка. При возведении массивных сооружений и таких конструкций, как своды, купола, триумфальные арки, ещё древние римляне использовали Б. и в качестве вяжущих материалов применяли глину, гипс, известь, асфальт. С падением Римской империи применение Б. прекратилось и возобновилось лишь в 18 в. в западноевропейских странах.

Развитие и совершенствование технологии Б. связано с производством цемента,который появился в России в начале 18 в. По архивным свидетельствам на строительстве Ладожского канала в 1728—29 был использован цемент, изготовленный на цементном заводе, существовавшем в Конорском уезде Петербургской губернии В 1824 Дж. Аспдин получил в Англии патент на способ изготовления гидравлического цемента. Первый цементный завод во Франции был открыт в 1840, в Германии — в 1855, в США — в 1871. Распространению Б. способствовало изобретение в 19 в. железобетона.

Широкое применение Б. в СССР было подготовлено трудами русских учёных Н. А. Белелюбского, А. Р. Шуляченко и И. Г. Малюги, разработавших совместно в 1881 первые нормы на портландцемент.В 1890 И. Самович опубликовал результаты испытаний прочности растворов с различным содержанием цемента и предложил составы бетонной смеси для получения Б. наибольшей плотности. Профессор И. Г. Малюга в 1895 установил качественную зависимость между прочностью Б. и процентным содержанием воды в массе цемента и заполнителей. В работе американского учёного Д. Абрамса, опубликованной в США в 1918, были даны подробные графические зависимости прочности Б. от водо-цементного отношения и подвижности бетонной смеси, от состава Б., крупности заполнителей и водо-цементного отношения. Научные основы проектирования состава Б. с учётом его прочности и подвижности бетонной смеси были развиты советским учёным Н. М. Беляевым. Представления о зависимости прочности Б. от водо-цементного отношения радикально не изменялись в течение длительного времени. Швейцарский учёный Боломе упростил практическое применение этой сложной (гиперболической) зависимости путём перехода к линейной зависимости прочности Б. от обратной величины — цементно-водного отношения. В течение ряда лет эта зависимость применялась на практике. В 1965 советским учёным профессором Б. Г. Скрамтаевым совместно с др. исследователями было установлено, что линейная зависимость справедлива лишь в определённом диапазоне изменения цементно-водного отношения.

Классификация и области применения бетона. Б. классифицируют по виду применяемого вяжущего: Б. на неорганических вяжущих (цементные Б., гипсобетоны, силикатные бетоны, кислотоупорные Б., жаростойкие бетоны и др. специальные Б.) и Б. на органических вяжущих (асфальтобетоны, пластбетоны).

Цементные Б. в зависимости от объёмной массы (в кг/м3) подразделяются на особо тяжёлые (более 2500), тяжёлые (от 1800 до 2500), лёгкие (от 500 до 1800) и особо лёгкие (менее 500).

Особо тяжёлые бетоны предназначены для специальных защитных сооружений (от радиоактивных воздействий); они изготовляются преимущественно на портландцементах и природных или искусственных заполнителях (магнетит, лимонит, барит, чугунный скрап, обрезки арматуры). Для улучшения защитных свойств от нейтронных излучений в особо тяжёлые Б. обычно вводят добавку карбида бора или др. добавки, содержащие лёгкие элементы — водород, литий, кадмий.

Наиболее распространены тяжёлые бетоны, применяемые в железобетонных и бетонных конструкциях промышленных и гражданских зданий, в гидротехнических сооружениях (см. Гидротехнический бетон), на строительстве каналов, транспортных и др. сооружений. Особое значение в гидротехническом строительстве приобретает стойкость Б., подвергающихся воздействию морских и пресных вод и атмосферы. К заполнителям для тяжёлых Б. предъявляются специальные требования по гранулометрическому составу и чистоте. Суровые климатические условия ряда районов Советского Союза привели к необходимости разработки и внедрения методов зимнего бетонирования. В районах с умеренным климатом большое значение имеют процессы ускорения твердения Б., что достигается применением быстро-твердеющих цементов, тепловой обработкой (электропрогрев, пропаривание, автоклавная обработка), введением химических добавок и др. способами. К тяжёлым Б. относится также силикатный Б., в котором вяжущим является кальциевая известь. Промежуточное положение между тяжёлыми и лёгкими Б. занимает крупнопористый (беспесчаный) бетон, изготовляемый на плотном крупном заполнителе с поризованным при помощи газо- или пенообразователей цементным камнем.

Лёгкие бетоны изготовляют на гидравлическом вяжущем и пористых искусственных или природных заполнителях. Существует много разновидностей лёгкого Б.; они названы в зависимости от вида примененного заполнителя — вермикулитобетон, керамзитобетон, пемзобетон, перлитобетон, туфобетон и др.

По структуре и степени заполнения межзернового пространства цементным камнем лёгкие Б. подразделяются на обычные лёгкие Б. (с полным заполнением межзернового пространства), малопесчаные лёгкие Б. (с частичным заполнением межзернового пространства), крупнопористые лёгкие Б., изготовляемые без мелкого заполнителя, и лёгкие Б. с цементным камнем, поризованные при помощи газо- или пенообразователей. По виду вяжущего лёгкие Б. на пористых заполнителях разделяются на цементные, цементно-известковые, известково-шлаковые и силикатные. Рациональная область применения лёгких Б. — наружные стены и покрытия зданий, где требуются низкая теплопроводность и малый вес. Высокопрочный лёгкий Б. используется в несущих конструкциях промышленных и гражданских зданий (в целях уменьшения их собственного веса). К лёгким Б. относятся также конструктивно-теплоизоляционные и конструктивные ячеистые бетоны с объёмной массой от 500 до 1200 кг/м3. По способу образования пористой структуры ячеистые Б. разделяются на газобетоны и пенобетоны, по виду вяжущего — на газо- и пенобетоны, получаемые с применением портландцемента или смешанных вяжущих; на газо- и пеносиликаты, изготовляемые на основе извести; газо- и пеношлакобетоны с применением молотых доменных шлаков. При использовании золы вместо кварцевого песка ячеистые Б. называются газо- и пенозолобетонами, газо- и пенозолосиликатами, газо- и пеношлакозолобетонами.

Особо лёгкие бетоны применяют главным образом как теплоизоляционные материалы.

Области применения Б. в современном строительстве постоянно расширяются. В перспективе намечается использование высокопрочных Б. (тяжёлых и лёгких), а также Б. с заданными физико-техническими свойствами: малой усадкой и ползучестью, морозостойкостью, долговечностью, трещиностойкостью, теплопроводностью, жаростойкостью и защитными свойствами от радиоактивных воздействий. Для достижения этого потребуется проведение широкого круга исследований, предусматривающих разработку важнейших теоретических вопросов технологии тяжёлых, лёгких и ячеистых Б.: макро- и микроструктурной теорий прочности Б. с учётом внутренних напряжений и микротрещинообразования, теорий кратковременных и длительных деформаций Б. и др.

Физико-технические свойства Б. Основные свойства Б. — плотность, содержание связанной воды (для особо тяжёлых Б.), прочность при сжатии и растяжении, морозостойкость, теплопроводность и техническая вязкость (жёсткость смеси). Прочность Б. характеризуется их маркой (временным сопротивлением на сжатие, осевое растяжение или растяжение при изгибе). Марка по прочности на сжатие тяжёлых цементных, особо тяжёлых, лёгких и крупнопористых Б. определяется испытанием на сжатие бетонных кубов со стороной, равной 200 мм,изготовленных из рабочего состава и испытанных после определённого срока выдержки. Для образцов монолитного Б. промышленных и гражданских зданий и сооружений срок выдержки при нормальном твердении (при температуре 20 °С и относительной влажности не ниже 90%) равен 28 сут. Прочность Б. в возрасте 28 сут R28 нормального твердения можно определять по формуле: R28 = aRц (Ц/В - б),

где Рц — активность (прочность) цемента; Ц/В — цементно-водное отношение; а — 0,4—0,5 и б — 0,45—0,50 — коэффициенты, зависящие от вида цемента и заполнителей. Для установления марки Б. гидротехнических массивных сооружений срок выдержки образцов равен 180 сут. Срок выдержки и условия твердения образцов Б. сборных изделий указываются в соответствующих ГОСТах. За марку силикатных и ячеистых Б. принимают временное сопротивление в кгс/см2 на сжатие образцов тех же размеров, но прошедших автоклавную обработку одновременно с изделиями (1 кгс/см2 " 0,1 Мн/м2). Особо тяжёлые Б. имеют марки от 100 до 300 (~10—30 Мн/м2), тяжёлые Б. — от 100 до 600 (~10—60 Мн/м2). Марки высокопрочных Б. — 800—1000 (~80—100 Мн/м2). Применение высокопрочных Б. наиболее целесообразно в центрально-сжатых или сжатых с малым эксцентриситетом колоннах многоэтажных промышленных и гражданских зданий, фермах и арках больших пролётов. Лёгкие Б. на пористых заполнителях имеют марки от 25 до 200 (~2,5—20 Мн/м2),высокопрочные Б. — до 400 (~40 Мн/м2),крупнопористые Б. — от 15 до 100 (~1,5—10 Мн/м2), ячеистые Б. — от 25 до 200(~2,5—20 Мн/м2), особо лёгкие Б. — от 5 до 50 (~0,5—5 Мн/м2). Прочность Б. на осевое растяжение ниже прочности Б. на сжатие примерно в 10 раз.

Требования по прочности на растяжение при изгибе могут предъявляться, например, к Б. дорожных и аэродромных покрытий. К Б. гидротехнических и специальных сооружений (телевизионные башни, градирни и др.), кроме прочностных показателей, предъявляются требования по морозостойкости, оцениваемой испытанием образцов на замораживание и оттаивание (попеременное) в насыщенном водой состоянии от 50 до 500 циклов. К сооружениям, работающим под напором воды, предъявляются требования по водонепроницаемости, а для сооружений, находящихся под воздействием морской воды или др. агрессивных жидкостей и газов, — требования стойкости против коррозии. При проектировании состава тяжёлого цементного Б. учитываются требования к его прочности на сжатие, подвижности бетонной смеси и её жёсткости (технической вязкости), а при проектировании состава лёгких и особо тяжёлых Б. — также и к плотности. Сохранение заданной подвижности особенно важно при современных индустриальных способах производства; чрезмерная подвижность ведёт к перерасходу цемента, а недостаточная затрудняет укладку бетонной смеси имеющимися средствами и нередко приводит к браку продукции. Подвижность бетонной смеси определяют размером осадки (в см)стандартного бетонного конуса (усечённый конус высотой 30 см, диаметром нижнего основания 20 см, верхнего — 10 см). Жёсткость устанавливается по упрощённому способу профессора Б. Г. Скрамтаева либо с помощью технического вискозиметра и выражается временем в сек,необходимым для превращения конуса из бетонной смеси в равновеликую призму или цилиндр. Эти исследования производят на стандартной лабораторной виброплощадке с автоматическим выключателем, используемой также при изготовлении контрольных образцов.

Выбор бетонной смеси по степени её подвижности или жёсткости производят в зависимости от типа бетонируемой конструкции, способов транспортирования и укладки Б. Наряду с ценными конструктивными свойствами Б. обладает также и декоративными качествами. Подбором компонентов бетонной смеси и подготовкой опалубок или форм можно видоизменять окраску, текстуру и фактуру Б.; фактура зависит также и от способов механической и химической обработки поверхности Б. Пластическая выразительность сооружений и скульптуры из Б. усиливается его пористой, поглощающей свет поверхностью, а богатая градация декоративных свойств Б. используется в отделке интерьеров и в декоративном искусстве.

Увеличение срока службы бетона и изделий

Ключ технологии это нанодобавка, которая замедляет проникновение ионов хлора и сульфата из почвы в бетон. Уменьшение скорости передвижения ионов приводит, как к уменьшению стоимости капитального ремонта, так и снижению риска полного внезапного разрушения бетонной конструкции. Новая технология может сохранить миллиарды долларов и много человеческих жизней.

Впитывание ионов хлора и сульфатов является причиной структурных внутренних повреждений, что со временем приводит к растрескиванию и потере прочности бетона.

Прошлые попытки увеличить продолжительность жизни бетона фокусировались на производстве плотного, менее пористого материала, но, к сожалению, эти составы имели большую тенденцию разрушению. Инженеры NIST применили другой подход, достигнув увеличения продолжительности жизни бетона в 2 раза, в проекте «вязкостное уменьшение диффузии в материал». Вместо изменения размера и частоты пор в бетоне, они предположили, что было бы лучше изменить вязкость бетонного раствора в микро-масштабе, для снижения скорости с которой хлориды и сульфаты проникают в бетон. «Проплыть через бассейн с медом займет больше времени, чем через бассейн с водой» сообщил инженер Дэйл Бенц.

Они взяли принцип из добавок в пищевой промышленности, используемых для уплотнения пищи, и даже протестировали популярную добавку под названием ксантум, которая делает заправку для салата или соус более вязкими, а также придает мороженному характерную форму.

Изучая различные добавки, ученые определили, что размер молекул в добавке является критическим в случае использования ее, как диффузионного барьера. Большие молекулы, например целлюлоза или ксантум увеличивают вязкость, но и не улучшают диффузионный барьер. Маленькие молекулы, размером менее чем 100 нанометров, уменьшают диффузию ионов. Бенц объясняет: «Когда молекула добавки является большой, но присутствует в низкой концентрации, это приводит к тому, что ионы легко проникают сквозь барьер. Но когда вы имеете большую концентрацию молекул маленького размера, увеличивающих вязкость раствора, это более эффективно для уменьшения скорости проникновения ионов».

Исследователи NIST продемонстрировали, что добавки могут быть напрямую смешаны с бетоном и современными технологическими примесями. Также получается лучший результат, если добавки замешаны в бетон с влажными абсорбентами и мелким песком. Исследование продолжается и на других материалах, и инженеры ищут способ улучшить изобретение сокращением концентрации и цены добавки, необходимой для увеличения срока службы бетона.

Химический состав цемента (молекулы)

Химический состав. В отличие от портландцемента, химический состав которого представлен в основном известью и кремнеземом, глиноземистый цемент, кроме оксидов кальция и алюминия, содержит в небольших количествах также оксиды железа, титана, магния и др. Содержание оксидов в глиноземистом цементе характеризуется большими колебаниями, чем в портландцементе, и определяется способом производства клинкера (шлака), а также качеством применяемого сырья. За рубежом путем спекания или плавления в электродуговых печах выпускаются цементы, содержащие Fe203 до 16 мас.

Химический состав цемента — важная характеристика, указывающая на его качество.

Оксид алюминия является основным оксидом, обеспечивающим образование алюминатов кальция. Для получения высокоглиноземистых цементов содержание AI2O3 в смеси должно быть не менее 60%. С увеличением количества оксида алюминия в цементе огнеупорность цемента повышается.

Оксид кальция входит в состав почти всех минералов цемента. Его количество наряду с содержанием AI2O3 обусловливает тот или иной минералогический состав цемента. В глиноземистом цементе содержание СаО составляет 38—42%, в высокоглиноземистом —16—35%. Снижение количества СаО менее 16% предопределяет низкую прочность цементного камня. Содержание СаО в высокоглиноземистом цементе свыше 35% обусловливает образование, наряду с низкоосновными минералами, высокоосновного алюмината кальция состава Ci2A7(12CaO • 7AI2O3).

Количество оксидов железа в цементе обусловливается их содержанием в исходном сырье. Присутствие в цементе 5—10% оксидов железа оказывает благоприятное влияние на процесс минералообразования и на свойства цемента. При количестве Fe203 более 15% качество цемента ухудшается. Предельное содержание Fe203 в глиноземистом цементе не должно превышать 25%.

Однако наличие оксидов железа в высокоглиноземистом цементе вообще нежелательно: в их присутствии снижается огнеупорность цемента, а также ухудшаются технические свойства цементного камня в процессе его службы в составе жаростойкого бетона.

В тепловых агрегатах химической промышленности огнеупорный слой футеровки, соприкасающийся с рабочей средой, должен обладать достаточной устойчивостью к химическому воздействию при высоких температурах газовой среды водорода и оксида углерода.

Восстановительная атмосфера оказывает отрицательное воздействие на футеровку тепловых агрегатов, что выражается в разрушении футеровочных материалов в результате отложения сажистого углерода и изменения в объеме соединений железа, образующихся в результате взаимодействия оксида углерода и водорода с Fe203.

Процесс восстановления оксидов железа твердым углеродом осуществляется в две стадии: С + С02 = 2СО; Fe203 + 2СО = 2Fe + 2C02.

Последующее взаимодействие Fe с С приводит к образованию РезС. Кристаллизация этого соединения сопровождается значительным увеличением в объеме, приводящем к разрушению структуры материала. Поэтому количественное содержание Fe203 в высокоглиноземистом цементе ограничивается 2%, а в особочистом высокоглиноземистом цементе — 0,2%.

Диоксид кремния также отрицательно влияет на качество цемента вследствие образования негидратирующегося цемента 2СаО • А12Оз • Si02. Более высокой прочностью обладает глиноземистый цемент, в котором содержание Si02 менее 10%. При этом количество СаО должно подбираться в зависимости от содержания SiQ2:

Если СаО в составе цемента меньше 31%, то даже при небольшом содержании Si02 (~6%) прочность цемента будет невысокой.

Отношение А^Оз/ЗЮг является важнейшей характеристикой состава глиноземистого цемента. При А120з/8Ю2 = 2 качество глиноземистого цемента низкое.

В восстановительной среде Si02 взаимодействует с оксидом углерода и углеродом с образованием SiO и Si. Оксид кремния может реагировать с парами воды с образованием гидратов Si(OH)4 или Si(OH)6. Выделение кремния и образование указанных гидратов приводит к внутренним напряжениям в бетоне и разрушению футеровки.

В связи со сказанным количество Si02 в составе высокоглиноземистых цементов ограничивается 5%, а в особочистом высокоглиноземистом цементе — 1%. Оксид магния понижает температуру плавления и вязкость высокоглиноземистого расплава. По современным представлениям оксид магния в высокоглиноземистых цементах может присутствовать в виде периклаза MgO, акерманита 2СаО • MgO • Si02, или шпинели MgO • AI2O3. При небольшом содержании MgO (до 2—3%) он может войти в твердые растворы с другими минералами.

С увеличением содержания оксида магния в цементе свыше 2% образуется магнезиальная шпинель MgO • AI2O3, что отрицательно сказывается на активности цемента. Однако, ввиду высокой температуры плавления шпинели, равной 2135 °С, такое соединение повышает огнеупорность цемента. Это свойство MgO • AI2O3 используется для получения жаростойких алюми-натно-магнезиальных цементов с огнеупорностью до 1750 °С. В табл. 2.3 показаны свойства этих цементов, выпускаемых в Румынии.

Диоксид титана в высокоглииоземистых цементах присутствует в очень незначительном количестве (менее 0,2%) за исключением цементов, получаемых из шлаков ферротитанового производства.

Высокоглиноземистый цемент алюминотермиче-ского производства содержит 8—12% ТЮг- Диоксид титана в составе цемента образует перовскит СаО • ТЮг — соединение, не подвергающееся гидратации. Количество ТЮг в цементе не должно быть больше 2%.

Оксиды калия, натрия и содержание Р2О5 (более 1%) отрицательно влияют на качество глиноземистого цемента.

Знание химического состава алюминатного цемента само по себе недостаточно, чтобы судить о свойствах последнего. Важно знать, какие соединения (минералы) образуются из сырьевой смеси, имеющей определенный химический состав, под воздействием термического фактора, т. е. применяемой технологии производства.

Система СаО — АОз. Впервые была изучена Ранкиным и Райтом. В последующих работах предложенная ими фазовая диаграмма изменялась. На рис. 2.1 представлена диаграмма состояния системы СаО —AI2O3 с учетом последних опубликованных данных.

В зависимости от соотношения СаО/АОз в системе СаО — А1203 образуются минералы: ЗСаО • А1203 (С3А), 12СаО • 7А1203 (Ci2A7), СаО • А1203 (СА), СаО • 2А1203 (СА2) и СаО • 6А1203 (СА6).

Трехкалъциевый алюминат СзА является важной составляющей портландцемента, в глиноземистом цементе он не присутствует.

Двенадцатикалъциевый семиалюминат 12СаО • 7AI2O3 (в литературе часто представляется в виде 5СаО • 3AI2O3), по данным многих авторов, имеет две модификации: стабильную форму a = Ci2A7 и нестабильную форму a’ = Ci2A7. Стабильная форма С12А7 характеризуется симметрией, плотностью 2,7 г/см3, твердостью 5 (по шкале Мооса), выкристаллизовывается при 1455 °С. a’ = Ci2A7 отличается тем, что в его элементарной ячейке 2 из 66 атомов кислорода не имеют определенного положения, а распределены статистически.

С12А7 способен поглощать пары воды. Даже при 1400 °С содержание воды в нем составляет 1,4%. Поглощение воды сопровождается изменением параметров решетки, показателя светопреломления двенадцатикальциевого семиалюмината и изменением характера плавления (С12А7, содержащий небольшое количество влаги, принято записывать в виде С12А7Н). В сухом воздухе это соединение плавится инкогруэнтно, разлагаясь при 1374 °С на СА и расплав. В присутствии паров воды С12А7 плавится конгруэнтно при 1391,5 °С. Сложность изучения диаграммы состояния в области состава (мас.) 50А12Оз + 50СаО обусловливает различное мнение авторов относительно температуры и характера плавления С12А7. Характер диаграммы состояния зависит от парционального давления кислорода. В окислительной атмосфере вплоть до 1460±5 °С С12А7 плавится конгруэнтно. В восстановительной атмосфере температура плавления его равна 1480±5 °С. Решетка С12А7 способна включать ионы фтора и хлора с образованием соединения С12А7САХ2, где X есть ОН, F, C1, при этом параметры элементарной ячейки увеличиваются в следующем порядке: фторид — гидрат — хлорид.

Однокальциевый алюминат СаО • AI2O3 относится к много-клинной сингонии. Его структура состоит из тетраэдров [АЮ4] и атомов кальция, нерегулярно координированных с шестью или семью атомами кислорода. Два атома кальция (Са2 и Саз) окружены шестью атомами кислорода, расположенными октаэд-рально с расстояниями Са—О от 0,231 до 0,271 нм. Третий атом кальция (Cai) окружен девятью атомами кислорода.

Особенность структуры СА состоит в том, что Cai расположен в конце вытянутого октаэдра и имеет связи с кислородом от 0,24 до 0,29 нм. С нерегулярной координацией атомов кальция связывают высокую гидратационную активность СА.

Диалюминат кальция СаО • 2AI2O3 (CA2) — соединение моноклинной сингонии, имеет двуосные положительные кристаллы с малым углом между оптическими осями (20 = 12°). В СА2 атомы алюминия тетраэдрально скоординированы кислородом, причем кислород расположен в углу, общем для трех тетраэдров.

Атомы кальция неправильно скоординированы четырьмя Са —О-связями, размер которых превышает 0,35 нм.

САз гидратируется медленно, при повышенной температуре реакция взаимодействия с водой ускоряется.

Гексаалюминат кальция СаО • 6AI2O3 (САб) имеет гексагональную симметрию. Структура аналогична структуре глинозема. Оптические свойства близки к свойствам корунда, кристаллизуется в виде однородных пластин с отрицательным удлинением. САб является инертным минералом, при взаимодействии с водой не гидратируется, поэтому его наличие в цементе снижает прочность цементного камня.

Минералогический состав глиноземистого цемента, содержащего примесные оксиды. В глиноземистом цементе наряду с основными оксидами СаО и AI2O3 всегда присутствуют оксиды железа, кремния, магния, количество которых зависит от состава применяемых сырьевых материалов, поэтому наряду с алюминатами кальция в цементе содержатся и другие фазы.

Кремнезем связывают оксиды алюминия AI2O3 и кальция СаО в геленит 2СаО • AI2O3 • Si02 (C2AS), может образовывать C2S или тройное соединение ЗСаО • 3AI2O3 • Si02, а оксиды Fe203 и СаО —в алюмоферриты кальция различного состава. Оксид магния с AI2O3 образует шпинель MgO • AI2O3. По данным Паркера, в системе СаО — AI2O3 — Si02 — MgO, составляющей глиноземистый цемент, могут присутствовать следующие минералы: Са – C6A4MS – С12А7 – C2S, СА – C6A4MS – C2S — C2AS, СА – C6A4MS – C12A7 – MgO, C6A4MS – C12A7 – C2S – MgO, CA – C6A4MS – C?AS – MA, CA – C6A4MS – MA – MgO, C6A4MS – C2S – C2AS – MA, C4A4MS – C2S – MA – MgO.

Присутствующие в глиноземистом цементе в небольшом количестве РегОз и FeO образуют соединения C2F, C6A2F или твердые растворы с СА, С12А7 и СА2- Геленит 2СаО • AI2O3 • Si02 характеризуется мелилитовой структурой и склонен образовывать многочисленные твердые растворы, плавится при 1590 °С. Он не обладает гидратацион-ной активностью. Однако его твердые растворы проявляют это свойство, что и объясняет противоречивость мнений относительно его скрытой вяжущей способности.

Соединение ЗСаО • 3AI2O3 • Si02 разлагается при 1315 °С на геленит, анорит и шестиалюминат кальция САб, соединения гидратационно неактивные.

Шпинель MgOA^Os — кристаллы кубической сингонии с высоким светопреломлением (N= 1,718), гидратационной активностью не обладает. Феррит кальция C2F характеризуется орторомбической псевдотригональной структурой. Атомы кальция координированы нерегулярно десятью атомами кислорода, что обусловливает гид-ратационную активность C2F.

Алюмоферриты кальция — это твердые растворы в ряду C2F — C8A3F. В составе глиноземистого цемента присутствует C6A2F. Алюмоферриты кальция обладают более слабой гидратационной активностью, чем алюминаты кальция.

В составе высокоглиноземистого цемента указанные выше оксиды находятся в небольшом количестве (до 2—3) в виде твердых растворов с алюминатами кальция, обусловливающих изменение гидратационной активности алюминатов кальция.

С12А7 характеризуется быстрым схватыванием, но невысокой прочностью. Внедрение в его решетку ионов Fe3 + , Ti4+ удлиняет период схватывания и повышает прочность цементного камня.

СА обладает высокой гидратационной активностью. Он способен образовывать твердые растворы с моноферритом и монохромитом кальция. Внедрение Si и Fe в решетку СА повышает его гидратационную активность, однако неясно: является ли это обстоятельство положительным фактором для СА. Исходя из анализа сведений по быстрогидратирующимся, но обусловливающим низкую прочность цементного камня минералами С12А7 и СзА, можно ожидать, что увеличение гидратационной активности СА приведет к напряжениям в структуре цементного камня. Следовательно, общепринятое мнение о необходимости повышения гидратационной активности портландцементных клинкерных минералов путем их модифицирования применительно к моноалюминату кальция может оказаться неверным.

Внедрение в решетку медленно гидратирующегося минерала СА2 трехвалентных ионов (Cr3 + , Mn3 + , Fe3 + ) увеличивает скорость гидратации. При этом СА.2 приобретает высокую прочность и в ранние сроки твердения. Ускоряет скорость гидратации СА2 также наличие в его решетке ионов щелочных металлов.

Немного о бетоне

Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития. Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н.э. Он был найден на берегу Дуная, в поселке Лапински Вир (Югославия), в одной из хижин древнего поселения Каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести.

История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлись глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Более чем за 3 тыс. лет до н.э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее - известь. Из него построены Галерея Египетского лабиринта (3600 лет до н. э.), часть Великой Китайской стены (III в. до н. э.), ряд сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах. Однако использование бетона и железобетона для массового строительства началось только во второй половине XIX в., после получения и организации промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущем веществом для бетонных и железобетонных конструкций.

Керамзитобетонные блоки

Относятся к группе легких бетонов на основе пористых заполнителей. Получили свое название от "керамзит". Именно он наиболее широко используется в качестве заполнителя. Керамзитовый гравий составляет до 80% общего объема современного производства искусственных пористых заполнителей. Если в качестве заполнителя используются топливные шлаки, то бетоны называются шлакобетонами, а производимые из них блоки - шлакобетонными блоками. Стеновые керамзитобетонные блоки используются при возведении наружных стен и межкомнатных перегородок. Они применяются для заполнения каркаса при монолитном железобетонном домостроении, при строительстве хозяйственных построек, гаражей и коттеджей для индивидуального заказчика.

Керамзитобетонные блоки имеют следующие достоинства перед керамическим и силикатным кирпичом. По своим экологическим свойствам керамзитобетонные блоки стоят в одном ряду с керамическим кирпичом. Одним из преимуществ материала являются его теплоизоляционные свойства, что делает его предпочтительным при использовании как в теплых, так и в холодных климатических условиях. Строения из керамзитобетонных блоков вечны и не требуют ухода. Материал не гниет, не горит, в отличие от дерева, и не ржавеет, в отличие от металла.

Блоки из тяжелого бетона

Из тяжелого бетона производят фундаментные блоки. Для них характерным является не только значение средней плотности, но и высокие прочности, морозостойкости и водопроницаемости. Значение средней плотности находится в пределах 1800-2500 кг/м3, а прочности на сжатие - от 5 до 80 МПа. Проектные марки по пределу прочности при сжатии от М50 до М800.

Блоки из ячеистых бетонов

Ячеистый бетон (бывает двух видов: пенобетон и газобетон) - сравнительно новый материал: если кирпичу 3000 лет, то ему не более 100 лет. Ячеистый бетон - пористый материал. Он обладает свойствами камня и дерева одновременно. Являясь по сути искусственным камнем, он имеет высокую прочность, а за счет пористости его теплопроводность почти столь же низкая, как у дерева. Этот искусственный пористый камень, способный плавать в воде и отвечающий всем требованиям нормативных документов, предъявляемым к строительным материалам по прочности, деформации и морозостойкости, имеет теплозащитные свойства, которые в 2-3 раза выше, чем у кирпича. Стена из этого материала "дышит", создавая в помещении идеальный микроклимат, особенно полезный при легочных, сердечно-сосудистых и суставных заболеваниях, но бетон обладающий теми же свойствами, что и древисина, в отличии от нее, не горит и не гниет. Это самый эффективный на сегодня "теплый", легкий материал, из которого можно строить самое дешевое жилье.

Пористая структура газобетона определяет ряд его высоких физико-механических свойств. Коэффициент теплопроводности ячеистого бетона (правда, не любого, а изготовленного по передовой технологии) составляет 0,14 Вт/м°С. Поэтому, согласно действующим теплофизическим нормативам, толщина построенной из него стены должна составлять около 3,2 х 0,14 = 45 см. Это разумная конструкционная толщина. к тому же, при этом даже не требуется дополнительного утеплителя. Достаточно легкие, достаточно прочные и весьма теплые стены. Ячеистый бетон имеет замкнутые внутренние поры, поэтому он не впитывает влагу. К тому же, он не горит, а его свойства (в отличие, например, от кирпича) не ухудшаются при температуре, характерной для бытовых пожаров. По результатам проведенных испытаний стена из ячеистого бетона толщиной всего в один (!) сантиметр выдерживает прямое воздействие открытого пламени в течение двух часов. При этом внутренняя структура материала не повреждается.

Ячеистый бетон не только хорошо удерживает тепло, но и прекрасно защищает от шума. Стенка толщиной 15 см ослабляет шум более чем на 50 дБ. Ячеистый бетон ещё и "дышит". Чтобы не препятствовать этой его способности, следует покрывать его паропроницаемыми штукатурками и красками. Эту особенность ячеистого бетона нужно обязательно учитывать при строительстве. Если Вы решили строить именно из него, найдите подрядчика, который уже имел позитивный опыт строительства жилых домов из этого материала. Ячеистый бетон значительно легче обычного: он даже не тонет в воде. Поэтому стены из него получаются достаточно легкими, для них не требуются большие и тяжелые фундаменты. Но зато такие стены не всегда допускают укладку железобетонных перекрытий, будучи способными выдержать только деревянные.

Ячеистый бетон хорошо обрабатывается простейшим инструментом: пилится, режется, сверлится. Простота его обработки позволяет изготавливать конструкции различной конфигурации (в том числе и арочные), прорезать в нем каналы и отверстия под электропроводку, розетки и различные коммуникации. В настоящее время под маркой ячеистого бетона выпускается множество разновидностей легких бетонов. Они отличаются составом наполнителей, но принцип производства и структуры у них одни: все они напоминают пористый шоколад. Правда, качество у них разное - как и у различных сортов шоколада.

Ячеистые бетоны можно разделить на две большие группы: пенобетоны и газобетоны. Для строительства стен используют готовые блоки, которые скрепляют цементным раствором (подобно кирпичной кладке). Один такой блок весом 15 кг заменяет восемь кирпичей общим весом более 35 кг. Причем кладка из блоков выполняется быстрее и проще, чем из кирпича. Высокая точность линейных размеров позволяет класть блоки не на традиционный раствор, а на строительный клей. В результате получается очень аккуратная и прочная конструкция - даже без намеков на щели. То есть сборный дом из газобетона мало чем отличается от монолитного. Дома из ячеистого бетона можно даже оставлять без отделки. Рассчитано, что они способны простоять в таком виде 80 лет. Однако из эстетических соображений их всё же целесообразно покрыть штукатуркой, покрасить или облицевать кирпичом. В последнем случае рекомендуется оставлять воздушный зазор между облицовкой и стеной, чтобы обеспечить вентиляцию пространства между ними.