З чого зроблений бетон
З чого складається бетон?
Створюючи нову машину, дизайнер вирішує, яку форму надати тій чи іншій її деталі. Він заздалегідь встановлює, якою повинна бути міцність цих деталей. Але довговічність буде залежати від матеріалу! Тож вам потрібно вибрати відповідний матеріал!
У будівництві така ж ситуація. Будівельнику потрібно заздалегідь знати, якими властивостями повинен володіти виготовлений ним бетон, якою буде його міцність, як впливатимуть тепло і мороз.
Але склад бетону не може бути універсальним. Його не можна призначати за одним рецептом, який підходить для всіх випадків.
Склад бетону, а також склад сплаву в металургії повинні бути розроблені заздалегідь. Це залежить від того, який будівельний бетон буде використовуватися.
Для отримання бетону даної композиції необхідно розробити його «рецепт». Російські вчені Н. М. Бєляєв, С. А. Миронов, Н. А. Попов та інші розробили бетонну технологію, яка дала можливість отримувати бетон з відомими раніше властивостями. Для цього потрібно вибрати найкращі пропорції (кількість) вихідних матеріалів, що складають бетон. Але міцність бетону залежить не тільки від кількості, в яку взяті його складові частини; якість вихідних матеріалів. грубокам’яний агрегат, пісок, цемент і вода. також матиме велике значення. Їх приймають у певній кількості, а потім змішують разом. Якими якостями повинні володіти ці вихідні матеріали?
Почнемо з великого агрегату. гравію та гравію.
Гравій. це в різній мірі рулонні фрагменти найсильніших порід (граніт, діорит, базальт, темно-сірий вапняк) круглого або яйцеподібного типу з гладкою поверхнею. Розмір цих зерен від 5 до 77 мм. За своїм походженням розрізняють гравій (яр), річку та море.
Гірський гравій зазвичай містить шкідливі домішки глини, пилу, піску, органічних речовин, сірки та сульфатних сполук. У річковому та морському гравії майже немає домішок.
Щебінь. це матеріал, який отримують шляхом дроблення гірських порід або штучних каменів на шматки розміром від 5 до 77 мм. Зерна щебеню мають неправильну форму, поверхня їх шорстка. Тому щебінь сильніше прилягає до цементного каменю, ніж гравій. Міцність грубого агрегату особливо важлива, оскільки саме він формує каркас з бетону. Тому грубий агрегат повинен бути, як правило, у два-три рази міцнішим, ніж сам бетон.
Щоб забезпечити якісний бетон, грубий агрегат повинен бути чистим і не містити шкідливих домішок. Це повинно бути не більше 15% (за вагою) зерен, що мають форму хвої і пластинки. Грубий агрегат не повинен вступати в хімічні реакції з речовинами, що містяться в цементі. Щоб зменшити дію шкідливих домішок, агрегати перед використанням миють.
До великих агрегатів належать пористі агрегати. пемза, туф, вулканічний шлак. Завдяки своїй структурі ці агрегати поглинають багато води. Висмоктуючи зайву воду з бетону, вони сприяють її твердненню. Недоліком пористих агрегатів є те, що для бетону з використанням таких заповнювачів потрібно більше бетону, ніж для бетону з щільними заповнювачами.
Невеликі агрегати включають різні піски. Сипучими породами називають пісок, який складається із зерен різних матеріалів (найчастіше кварцу) розміром від 0,1 до 5 мм.
Піски різняться за мінералогічним складом і залежно від умов утворення та розташування. Мінералогічний склад пісків. кварц, польовий шпат, вапняк та доломіт.
За умовами утворення піски поділяються на гірські, ярові, річкові, морські, гравійні, валунові, дюнні та піщані дюни.
Вони відрізняються один від одного лише статевою структурою та формою. Зерна морських та річкових пісків круглої форми з гладкою поверхнею, зерна гірського піску, який найчастіше утворюється при руйнуванні граніту та діориту, мають кутову форму та шорстку поверхню. Зерна ярусного піску також мають кутову форму, але порівняно із зернами гірського піску дещо згладжені. Всі піски містять домішки, шкідливі для бетону: вугілля, пил, глина, гіпс, слюда, пірити та різні органічні домішки, які впливають на цементний клей, знижуючи його міцність і, в кінцевому рахунку, руйнуючи бетон. Сульфати, а також частинки гіпсу є шкідливою домішкою. Вони утворюють спеціальні сполуки з частинками цементу у вигляді тонких голок. Їх часто образно називали «цементною паличкою».
Під впливом води «цементна паличка» згодом перетворюється на рідку білу слиз, що стікає з бетону. Такий «хворий» бетон не придатний для експлуатації.
Морський пісок іноді містить мушлі, що складаються переважно з вапняку. Це послаблює адгезію піску до інших компонентів бетону. Крім того, морський пісок містить солі, що виділяються на поверхні бетону.
Найчистіший пісок. річковий. Але це не завжди задовольняє будівельників, оскільки це часто дуже мало. А це для виготовлення бетону вимагає великої кількості цементу.
Як і грубі агрегати, перед використанням пісок необхідно промити водою в машинах для миття піску.
Для отримання високої міцності бетону необхідно правильно підібрати зерновий склад агрегату. А це означає, що потрібно робити їх суміш, щоб між зернами було якомога менше порожнеч, які доведеться заповнити цементним тістом. Пісок одного розміру має в своєму об’ємі близько 40% порожнеч. Пісок, складений із зерен різних розмірів, значно щільніше.
Чи можна домогтися найменшої порожнечі? Так, ти можеш.
Для цього спочатку розведіть великий і малий агрегат за розмірами або, як кажуть будівельники, на кілька фракцій. Потім за певним правилом вони утворюють так звану оптимальну зернову суміш (у цій суміші всі частинки настільки щільно прилягають одна до одної, що залишаються лише незначні прогалини для цементної пасти). Бетон, приготований з такою оптимальною сумішшю агрегатів, вже має високу щільність і міцність. Споживання в’яжучого в цьому випадку дуже невелике.
Якщо бетон виготовлений на випадковому складі агрегатів, витягнутих з природних кар’єрів або отриманих щебнею, то високої щільності отримати неможливо. У цьому випадку потрібна величезна витрата цементу. Крім того, неможливо отримати бетон високої міцності на такій випадковій суміші.
Вода, необхідна для створення високоміцного бетону, повинна бути чистою і не кислим. Але навіть умовно чиста вода містить різні домішки, які негативно впливають на процес затвердіння бетону: органічні кислоти, сульфати, жири тощо.
Зазвичай на заводах із залізобетонних виробів та на будівельних майданчиках для виготовлення бетону застосовують питну воду. У деяких випадках необхідно використовувати ґрунтові, болотні, торф’яні та річкові води. Але ці води насичені органічними домішками. Іноді доводиться використовувати стічні та промислові води, які можуть містити значні домішки сірчаної кислоти або її солей гумінової кислоти або гіпсу. Ці домішки викликають руйнування бетону. Тому перед використанням цих вод їх оглядають у хімічній лабораторії.
Поверхня бетону, приготовленого на морській воді або піддається його дії, покривається плямами у вигляді сольових відкладень. «в’янення», що суттєво псує вигляд бетону. Крім того, міцність такого бетону невисока. Тому при зведенні бетону з житлових будинків морська вода заборонена.
Цемент. головна складова бетону. Бетон буде міцнішим, чим вище адгезивна здатність цементу і тим міцніше він прилипає до поверхні наповнювача.
Цемент виготовляється з цементного клінкеру, і його отримують шляхом випалу перед спіканням натуральної сировини або штучної сировинної суміші.
Такі суміші повинні містити приблизно три частини вапняку та одну частину глини. Іноді ці суміші зустрічаються в їх природному вигляді. це скеля, яка називається вапняковою мергелем. Але оскільки родовища цих мергелів рідкісні, то більшість цементних заводів використовують штучні суміші з вапняку та глини. Замість глини можуть використовуватися діатоміти, триполі та інші силікатні породи, близькі до глини за своїм хімічним складом. Після випалу таких сумішей утворюється тверда спечена маса. клінкер, що складається з зерен темно-сірого кольору розміром з горіх. Потім клінкер у кульовій млині подрібнюють до дрібного порошку. Для поліпшення якості цементу при подрібненні клінкеру в нього вводять гідравлічні добавки. до 3% гіпсу і до 15% діатоміту, триполі. Тепер цемент готовий!
Що таке цемент?
Це сірий дуже тонкий порошок, що нагадує порошок. Чим довше він подрібнений, тим вища його якість, тим більше склеювальну здатність він має. При ультратонкому подрібненні хімічні реакції багато разів прискорюються. Це пояснюється тим, що цементний порошок завжди поєднується з водою по всій поверхні. Чим більше буде поверхня зерен, тим вище буде дрібність помелу. Так, наприклад, питома поверхня зерен 1 грама цементу становить 2000. 3000 см?, А у високоміцних цементів. близько 6000 см?
Для приготування бетонних, залізобетонних виробів і конструкцій використовують різні цементи. Вибір типу цементу залежить від типу конструкції, для якої виготовляється бетон. У Росії виробляється понад 30 видів цементу. Основними з них є портландцемент, шлаковий портландцемент, пуцолановий портландцемент, глиноземисті цементи та інші. Виробництву та вивченню цементу в нашій країні приділяється велика увага. Російські вчені А. А. Байков, В. А. Кінд, В. Н. Юнг, П. П. Будніков зробили великий внесок у науку про цемент.