БТБ достигают в 1 сутки 50% и более марочной прочности, а в возрасте 3 суток 75% и более.
Пути получения быстротвердеющих бетонов:
Применение быстротвердеющих цементов (БТЦ, ОБТЦ, СБТЦ);
Применение химических добавок, ускорителей твердения. Небольшие количества хлористого натрия, хлористого кальция, растворимого стекла или комплексных веществ: нитрит-нитрата натрия, нитрита натрия, других солей;
Применение химических добавок, снижающих В/Ц до 0,4 и менее (СДБ, С-3);
Тепловая обработка;
Сухое или мокрое домалывание цемента с добавкой гипса (2...5 % от массы цемента);
Активация цементного раствора.
Даже незначительное колебание температуры оказывает существенное влияние на набор прочности бетона.
Повышение температуры бетона активизирует взаимодействие воды и цемента и ускоряет процессы твердения бетона.
Поскольку скорость нарастания прочности в процессе тепловой обработки достигает наивысших значений в первые часы, затем резко уменьшается, то практически нецелесообразно проводить обработку до получения предельной прочности. Обычно тепловую обработку заканчивают при прочности бетона 70...80% от предельных значений.
Тепловую (тепловлажностную) обработку ведут до достижения бетоном 70%-ной проектной прочности. При этой прочности можно расформовывать предварительно напряженные конструкции и передавать усилия натяжения арматуры с упоров форм или стендов на отвердевший бетон, а также транспортировать изделия с завода на строительную площадку и монтировать их с таким расчетом, что к моменту полного загружения конструкции их прочность достигнет проектной.
Виды тепловой обработки:
Пропаривание в камерах при температуре до 100 ºС и нормальном давлении. Осуществляется в пропарочных камерах:
периодического действия (чаще всего ямного типа глубиной до 2 м)
непрерывного действия (горизонтальный или вертикальный тоннель)
Метод горячего формования. Бетонная смесь, перед укладкой в форму, в течении 8…12 минут разогревается до температуры 75…85 ºС электрическим током и выдерживается в форме 4…6 часов. После выдержки бетон приобретает необходимую распалубочную прочность (около 70% марочной).
Автоклавная обработка. Пропаривание в автоклавах (насыщенным паром) при температуре 174…193 ºС и давлении около 0,8…1,3 МПа. Наиболее быстрый и эффективный способ твердения бетона, с образованием структуры высокой прочности.
Электропрогрев:
Внутренний прогрев за счёт теплоты, выделяющейся при прохождении электрического тока через бетон;
Прогрев изделий в электромагнитном поле;
Контактный обогрев. Непосредственное соприкосновение изделия с источником тепла (острым паром, горячей водой или маслом, нагревательным прибором, обогреваемыми стенками формы).
В современных условиях возможно получать высокопрочные бетоны с прочностью 50...100 МПа и особо высокопрочные с прочностью более 100 МПа. На практике более широкое применение получили высокопрочные бетоны с прочностью 50 ... 80 МПа.
Для получения высокой прочности необходимо создать особоплотную, прочную и монолитную структуру бетона. Этого можно достигнуть при выполнении ряда условий, вытекающих из физических основ структурообразования бетона:
1) применением высокопрочных цементов и заполнителей;
2) предельно низким водоцементным отношением;
3) высоким предельно допустимым расходом цемента;
4) применением суперпластификаторов и комплексных добавок, способствующих получению плотной структуры бетона;
5) особо тщательным перемешиванием и уплотнением бетонной смеси;
6) созданием наиболее благоприятных условий твердения бетона.
Лёгкими бетонами называют все виды бетонов, имеющие среднюю плотность в воздушно-сухом состоянии от 200 до 2000 кг/м3. Термин «лёгкие бетоны» объединяет большую группу различных по составу, структуре и свойствам бетонов.
Главные требования, предъявляемые к лёгкому бетону, — заданная средняя плотность, необходимая прочность к определенному сроку твердения и долговечность (стойкость).
Лёгкие бетоны на пористых заполнителях — наиболее распространенный вид.
Свойства:
Класс бетона установленный по прочности на сжатие: В2; 2,5; 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 17,5; 20; 22,5; 25; 30; 40; для теплоизоляционных бетонов предусмотрены классы В0,35; 0,75 и 1;
Плотность в сухом состоянии (марки: Д200, 300, 400, …, 2000);
Низкая теплопроводность, зависит в основном, от плотности и влажности;
По морозостойкости легкие бетоны делят на 10 марок: F 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400 и 500. Для наружных стен зданий применяют бетоны с морозостойкостью не ниже F 25;
Высокая водонепроницаемость и увеличивающаяся по мере твердения бетона за счет уплотнения контактной зоны «цементный камень — заполнитель». Установлены следующие марки лёгкого бетона на пористых заполнителях по водонепроницаемости W0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2 (МПа гидростатического давления).
В лёгком бетоне в качестве заполнителей используют щебень из пемзы, вулканического шлака, вулканического пористого известняка и доломита, известняка-ракушечника, известкового туфа, опоки, трепела, диатомита, топливных ков, пористых металлургических шлаков, вспученных при жиге керамзита, термозита, перлита, вермикулита.
В зависимости от вида применяемого крупного заполнителя различают керамзитобетон, шунгизитобетон, аглопоритобетон, шлакопемзобетон, перлитобетон, бетон на щебне из пористых горных пород, вермикулитобетон, шлакобетон (бетон на топливном или пористом отвальном металлургическом шлаке), бетоны на аглопоритовом или зольном гравии.
В качестве заполнителей для лёгких бетонов применяют природные или искусственные пористые каменные материалы. Наиболее эффективны пемза и вулканические туфы.
Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и рассева или только рассева горных пород (пемзы, вулканического туфа, известняка-ракушечника и др.).
Искусственные пористые заполнители являются продуктами термической обработки минерального сырья и разделяются на специально изготовленные и побочные продукты промышленности (топливные шлаки и золы, отвальные металлургические шлаки и др.).
Керамзит изготавливают из глинистого сырья способного хорошо вспучиваться в процессе обжига, с повышенным содержанием железистых соединений или с добавками, выделяющими газообразные продукты. Глинистую массу формуют в гранулы, которые перед обжигом, просушивают. Обжиг происходит во вращающихся печах при температуре 1200°C. Происходит вспучивание гранул с увеличением в объёме в 17 раз, образуется керамзитовый гравий.
Керамзитовый гравий — это лёгкий и прочный заполнитель насыпной плотностью 250-800 кг/м3.
Керамзит, обладающий высокой прочностью и лёгкостью, является основным видом пористого заполнителя.
Вспученный перлит изготовляют путем обжига водосодержащих вулканических стеклообразных пород (перлитов, обсидианов). При температуре 950-1200°С вода выделяется и перлит увеличивается в объеме 10-20 раз.
Перлит — искусственный пористый материал, получаемый из изверженных полиминеральных горных пород, которые при нагревании до 1100-1300°C вспучиваются и образуют пористый щебень.
Вспученный вермикулит — пористый сыпучий материал, полученный путем обжига водосодержащих слюд. Этот заполнитель используют для изготовления теплоизоляционных легких бетонов.
Вермикулит — продукт вывертивания природного горного камня (биотитовой слюды), который при быстром нагревании до 700-900 вспучивается, увеличивается в объёме в 40 раз.
Аглопорит — материал в виде пористого щебня, песка и гравия, получаемый спеканием глинистой породы и отходов от добычи, переработки и сжигания ископаемых углей.
Керамзитовый песок (зёрна до 5 мм) получают при производстве керамзитового гравия (правда, в небольших количествах), а также по методу кипящего слоя, обжигом глиняных гранул во взвешенном состоянии. Кроме того, его можно получать дроблением зерен гравия
Шлаковую пемзу изготовляют путем быстрого охлаждения расплава металлургических (обычно доменных) шлаков, приводящего к вспучиванию. Куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают, получая пористый щебень. Производство шлаковой пемзы распространено в районах развитой металлургии. Здесь себестоимость шлаковой пемзы ниже, чем керамзита.
Гранулированный металлургический ишак получают в виде крупного песка с пористыми зернами размером 5-7 мм, иногда до 10 мм.
Топливные отходы (топливные шлаки и золы) образуются в качестве побочного продукта при сжигании антрацита, каменного угля, бурого угля и других видов твердого топлива. На основе золы выпускают зольный гравий.
Топливные шлаки - пористые кусковые материалы, получающиеся в топке в результате спекания и вспучивания неорганических (в основном глинистых) примесей, содержащихся в угле. Шлаки подвергаются частичному дроблению, рассеву и обогащению для удаления вредных примесей (несгоревшего угля, золы и др.), на основе зол выпускают зольный и глинозольный гравий.
Шунгизит изготовляют обжигом шунгитовых сланцевых пород.
Ячеистые бетоны классифицируются в первую очередь по способу получения пористой структуры на газобетоны и пенобетоны.
Ячеистые бетоны – бетоны, в составе которых нет ни крупного, ни мелкого заполнителя, а их роль выполняют мелкие сферические поры (ячейки).
Ячеистолёгкие бетоны – в состав вводят крупный заполнитель в виде шлаковой пемзы, перлита, вермикулита, керамзита или других вспученных материалов.
По способу твердения ячеистые бетоны различают естественного и искусственного твердения:
естественного твердения набирают прочность при хранении в обычных атмосферных условиях;
искусственного – при их обработке в условиях повышенных температур под воздействием водяного пара.
Ячеистые бетоны подразделяются на автоклавные и неавтоклавные.
Изделия из ячеистых бетонов могут быть армированными и неармированными.
В зависимости от свойств и области применения ячеистые бетоны делятся на
Теплоизоляционные;
Теплоизоляционно-конструктивные.
Теплоизоляционные ячеистые бетоны отличаются малым объёмным весом (менее 1000 кг/м3), низким коэффициентом теплопроводности и достаточной прочностью.
Основные свойства ячеистых бетонов:
Водопоглощение (зависит от вида вяжущего);
Усадка (изделия из неавтоклавного бетона дают большую усадку, чем из автоклавных);
Температуростойкость (невысокая).
В настоящее время ячеистые бетоны применяются в различных частях зданий и сооружений и выполняют всевозможные функции. В строительстве применяются различные изделия из ячеистых бетонов: панели, блоки и камни для наружных и внутренних стен и перегородок, плиты для утепленных кровель промышленных сооружений, скорлупы и сегменты для теплоизоляции трубопроводов, блоки для утепления и т. д.
Пенобетон.
Основные характеристики пенобетона:
Марка пенобетона средней плотности в сухом состоянии: 300; 600; 800; 1000.
Теплопроводность в сухом состоянии не более: 0,07; 0,14; 0,21; 0,24 Вт/м oС.
Класс по прочности на сжатие: В05; В1; В2; В2,5.
Средняя прочность на сжатие, не менее, МПа: 0,7; 1,4; 2,9; 7,2.
Пенобетон характеризуется следующими свойствами:
высокими теплозащитными свойствами;
широким диапазоном прочности;
повышенной морозостойкостью: более 35 циклов;
повышенной пожаробезопасностью: стены из пенобетона (150 мм) выдерживают прямое воздействие огня в течение 4 часов, а толщиной 100 мм – 2,5 часа;
высокая пористость: в помещениях из пенобетона не накапливается радон, продукты метаболизма, вредные примеси и сырость, ячеистая структура обеспечивает оптимальную воздухо- и паропроницаемость;
сорбционная влажность 5-6%;
изделия из пенобетона хорошо пилятся, "гвоздятся" и "шурупятся";
великолепное шумоглушение – до 58 ДБ;
коэффициент линейного расширения для пенобетона имеет такое же значение, что и для нормального бетона.
Газобетон.
Газобетон (автоклавный ячеистый бетон) – это прочный минеральнокаменный искусственный материал, не требующий значительного ухода.
Этот материал огнестоек, прочен, не гниёт, не стареет, не выделяет токсичных веществ.
Газобетон обладает следующими свойствами:
прочный, но лёгкий;
не горит, не гниет и не боится сырости;
теплоудерживающий (работает как аккумулятор тепла);
экологически чистый (не содержит вредных для здоровья веществ);
удерживает благоприятный микроклимат в помещениях (дышащий материал).