Історія створення бетону

Історія створення бетону

Бетон - один з найдавніших будівельних матеріалів. З нього побудовані галерей єгипетського лабіринту (3600 років до н. е..), частина Великої Китайської стіни (III ст. до н. е..), ряд споруд на території Індії, Стародавнього Риму та в інших місцях.

Однак використання бетону і залізобетону для масового будівництва розпочалося лише у другій половині XIX ст., після отримання та організації промислового випуску портландцементу, який став основним в'яжучому речовиною для бетонних і залізобетонних конструкцій. Спочатку бетон використовувався для зведення монолітних конструкцій і споруд. Застосовувалися жорсткі і малорухливі бетонні суміші, уплотнявшиеся трамбуванням. З появою залізобетону, армованого каркасами, пов'язаними зі сталевих стрижнів, починають застосовувати більш рухливі і навіть литі бетонні суміші, щоб забезпечити їх належний розподіл і ущільнення в бетонируемой конструкції. Однак застосування подібних сумішей ускладнювало отримання бетону високої міцності, вимагало підвищеної витрати цементу. Тому великим досягненням стала поява у 30-х роках способу ущільнення бетонної суміші вібруванням, що дозволило забезпечити гарне ущільнення малорухомих і жорстких бетонних сумішей, знизити витрата цементу в бетоні, підвищити його міцність і довговічність.

Силікатний завод у Житомирі - піноблок, ціна за м3 в прайсах

В сучасних умовах отримали велике розвиток нові види бетонів, і розробляються суперлегкі, міцні бетони, які отримають поширення вже в найближчому майбутньому.
Розділ 1. ІСТОРІЯ ВИНИКНЕННЯ БЕТОНУ
Важко точно сказати, де і коли з'явився бетон, так як початок його зародження сягає далеко в глиб віків. Очевидно лише те, що він не виник таким, яким ми його знаємо сьогодні, а, як більшість будівельних матеріалів, пройшов довгий шлях розвитку.

Найбільш ранній бетон, виявлений археологами, можна віднести до 5600 р. до н.е. Він був знайдений на березі Дунаю в селищі Лапенски Вир (Югославія) в одній з хатин стародавнього поселення кам'яного століття, де з нього був зроблений підлогу товщиною 25 див. Бетон для цього підлоги приготовлявся на гравії і червонуватою місцевої вапна, доставлявшейся вгору за течією річки більш ніж за 400 км від місця видобутку.
Історія бетону нерозривно пов'язана з історією цементу. Найдавнішими в'яжучими речовинами, використовуваними людиною, були глина і жирна земля, які після змішування з водою і висихання набували деяку міцність. Використання глини в будівництві сходить приблизно до 10 тисячоліття до н. е. На основі глини і жирної землі приготовлялися суміші типу розчинів і бетонів, які в ті Далекі часи широко застосовувалися при будівництві різних будівель і споруд; починаючи від найпростіших глинобитних (землебитних) будинків до величезних храмів -- зиккуратів. Римський письменник і вчений Пліній Старший (23--79 рр. н. е.) в «Природній історії» із захопленням пише про побачені в Африці та Іспанії «формованих» стінах таких будівель.

«...Віками стоять вони, не руйнуються ні дощем, ні вогнем, більш міцні, ніж зроблені з бутового каменю... В Іспанії,-- пише він,-- до цього дня стоять сторожові вишки і вежі Ганнібала з глини, побудовані на вершинах гір». Пліній недарма називав такі стіни «високоякісних формованих», так як вони, дійсно, виготовлялися шляхом трамбування (формування) вологого ґрунту або глини з каменем, укладених між дерев'яними щитами опалубки, і в цьому сенсі були прообразом сучасних монолітних бетонних стін. У міру розвитку і ускладнення будівництва зростали вимоги, що пред'являються до в'яжучих речовин. Вважається, що більш ніж за 3 тис. років до н.е. в Єгипті, Індії та Китаї почали виготовляти штучні терпкі, такі, як гіпс, а пізніше -- вапно, які отримували за допомогою помірної термічної обробки вихідної сировини. Разом з виробництвом в'яжучих розширювалося застосування розчинів і бетонів. Ймовірно, першими кроками в освоєнні бетону було крім підлог спорудження траншей, фундаментів, які заповнювалися галькою або уламками битого каменю, потім заливалися розчином глини, бітуму або вапна з піском і перетворювалися з часом в щільну і щодо міцну масу.

Окремі приклади зв'язування дрібних каменів розчинами або використання розчину з великим заповнювачем були відомі з глибокої давнини у єгиптян, вавілонян, фінікійців і карфагенян. Найбільш раннє застосування бетону в Єгипті, виявлене в гробниці Тебесе (Теве), датується 1950 р. до н. е. За даними Плінія Старшого, бетон був застосований при будівництві галерей єгипетського лабіринту і монолітного зведення піраміди Німа задовго до нашої ери. Одним з перших почали застосовувати бетон народи, що населяли Індію та Китай. Велика китайська країна, будівництво якої було розпочато в 214 р. до н.е., споруджена в основному з бетону. Приготування бетону і формування з нього стін полягало в наступному. Спочатку одна частина вапняного тіста ретельно перемішують із двома частинами піску і гравію чи піску, будівельного сміття і землі. Отримана суха (дуже жорстка) бетонна суміш з невеликим вмістом води укладалася шарами товщиною близько 12 см між дерев'яними щитами опалубки і посилено ущільнювалася дерев'яними трамбівками. Після такого ущільнення поверхня кожного шару злегка зволожувалася водою і на нього вкладався наступний бетонний шар. Процес повторюється до повного зведення стіни. Такий метод будівництва досить широко застосовувався у Китаї ще у 20-х роках нашого століття при будівництві будинків, шкіл, лазень і пагод.

Народи, які жили на островах Егейського моря та в Малій Азії, починаючи з VII--VI ст. до н.е. застосовували розчини на жирній вапна з гідравлічними добавками при будівництві окремих будинків і гідротехнічних споруд. В Індії вже в наш час в храмах і палацах знаті були виявлені добре збереглися бетонні «набивні» підлоги (IV--V ст. До н. е..). Мистецтво виробництва бетону поступово поширювалося в Східному Середземномор'ї і приблизно до 500 р. до н. е. досягло Стародавньої Греції, де для покриття стін, у тому числі з необпаленої цегли, використовувався дрібнозернистий вапняний бетон. Таким чином були оброблені палаци царів Креза (560--546 рр. до н. е.) і Атталы. Згодом бетон став застосовуватися у вигляді бутової кладки. Простір між двома рядами кам'яної стіни заповнювалося великими каменями, а потім заливалося вапняним розчином. Вітрувій у своєму трактаті досить докладно описав кілька видів такої кладки.

Можна припустити, що римські бетонні стіни та інші подібні конструкції розвинулися саме з грецької бутової кладки шляхом поступового розширення бутобетонного ядра за рахунок зменшення товщини кам'яних стін, які з головного елемента кладки поступово перетворилися в тонку оболонку, яка грає вже підсобну, другорядну роль. Помітне застосування бетону на території давньоримського держави почалося приблизно з кінця IV ст. до н.е. і тривало близько 700 років. За цей час у його розвитку, як в живому організмі, можна простежити чотири важливих етапи: народження, швидке зростання, зрілість і загибель цього матеріалу.

Так, зародження бетону, тобто повільне та поступове впровадження його в римську будівельну практику, тривало більш двох століть (до I ст. до н. е..). Другий етап, що тривав до II ст. н. е., супроводжувався прискореним ростом і поширенням обсягів будівництва бетонного по всій Римській імперії і прилеглих до неї країн. На третьому етапі (в період так званої зрілості) бетон розвивався не так стрімко, але з помітним поліпшенням властивостей, технології виготовлення і прийняття нових конструктивних рішень. Це був етап якісного росту і розвитку великих потенційних можливостей, який тривав з початку II ст. і приблизно до середини III ст. н. е. Нарешті, заключний, четвертий етап, тривав менше ста років і закінчився на початку IV століття н. е ..

Зазначене поділ еволюційного розвитку римського бетону на окремі етапи досить умовно, але дозволяє схематично показати весь шлях, який пройшов цей матеріал за сім століть свого існування Значко-Яворський В. Л. Нариси історії в'яжучих речовин від найдавніших часів до середини XIX в. М.-- Л., 1963, С. 29-30..

1.1 Основні етапи розвитку технології бетону в Стародавньому Римі

Бетон - один з найдавніших будівельних матеріалів. З нього побудовані галерей єгипетського лабіринту (3600 років до н. е..), частина Великої Китайської стіни (III ст. до н. е..), ряд споруд на території Індії, Стародавнього Риму та в інших місцях.
Римляни, як вже було сказано, не були винахідниками бетону, так само, як не вони перші виявили в'яжучі властивості вапна, не вони придумали арку, звід, більшість будівельних машин і обладнання. Вони перейняли все це у етрусків, греків та інших народів. Однак масове застосування, або, як кажуть сьогодні -- впровадження, все це отримало саме в Стародавньому Римі. Тільки там широке застосування отримав і бетон. Тільки римляни зуміли повністю використовувати такі його властивості, як міцність, водонепроникність і економічність, а з I ст. н. е. бетон перетворився в один з основних конструкційних будівельних матеріалів.

Перші бетонні споруди Стародавнього Риму датуються II ст. до н. е. Однак, безсумнівно, цей матеріал застосовувався в римському державі набагато раніше. Підтвердженням служать багато роботи археологів, зокрема американського археолога Е. Ван Деман.
Бетон того далекого часу т. е. IV--III ст. до н. е., мало скидався в якісному відношенні на наступний римський, хоча принципову схожість між ними збереглася. Недарма до наших днів майже не дійшло жодного споруди зі «старого» ранньоримського бетону. Е. Ван Деман, присвятила велику частину життя вивченню давньоримської архітектури і будівництва, назвала такий матеріал псевдо - або квазі (нібито) бетоном.

В якості в'яжучого В псевдобетоне використовувалася повітряна вапно, а заповнювачем служили пісок і камінь з великою кількістю грунту. Камені крупного заповнювача часто були розміром більше 40--60 див.
Археологічні розкопки стін Помпеї показали, що римський псевдобетон представляв собою матеріал, що нагадує сучасну бутову кладку, де в якості сердечника, тобто ядра кладки, виступали великі биті камені або валуни, скріплені вапняним розчином, а в якості облицювання--дві паралельні стіни з великих природних каменів, також пов'язаних розчином з піску і вапна.
Подібну кладку в той час називали «опус инцертум» (pus incertum) або просто «инцерт», тобто кладка з каменів, що утворює на фасаді споруди неправильний, нерегулярний малюнок. Бетон в неї був дуже неміцний, і стійкість таких стін досягалася не стільки за рахунок єднальної сили розчину, скільки за рахунок внутрішнього тиску, що створюється масою заповненого лицювальна стінка, яка одночасно виконувала роль опалубки, хоча вже в той час були відомі випадки зведення бетонних споруд з розбірної дерев'яною опалубкою Шуазі О. Будівельне мистецтво стародавніх римлян. - М., 1938, С. 64-67..
Починаючи з II ст. до н. е. бетон використовується при будівництві фундаментів і стін житлових будинків, храмів і споруд утилітарного значення, зокрема доріг. Відомо, що будівництву доріг римляни надавали дуже велике значення, так як це пов'язано з їх військовою політикою і освоєнням захоплених територій.
Одним з перших найбільш великих бетонних споруд в Римі, дійшли до нас відомостями, з'явився величезний продовольчий склад роду Эмилиев. Він був побудований в II ст. до н. е. з масивних бетонних стін, витягнутих на 500 м уздовж Тибру.

Приблизно з першої чверті I ст. до н. е. складу бетону змінюється. Поліпшується якість заповнювачів за рахунок більш різноманітного зернового складу, зменшується найбільша крупність каменів до величини з «кулак», різко скорочується кількість грунту в заповнювачах. У зв'язку з цим росте і міцність бетону. Поступово на зміну «инцерту» приходить «ретикулат» (opus' reticulatum); зведення опорної стіни з каменів, що мають правильний сітчастий малюнок.
На півдні Італії, особливо в районі Путеол, замість зазвичай застосовувався піску для розчину і бетону місцеві жителі використовували залягають тут пуцолани, спочатку навіть не підозрюючи, якими чудовими якостями ці добавки мають. Подібні властивості мали і вулканічні породи в околицях Риму. Відрізнялися вони від неаполітанських (путеоланских) тільки кольором, але будівельники Риму не знали цього і ввозили такі добавки до середини I ст. до н. е. з півдня країни. Після того, як було виявлено, що місцеві добавки володіють такими ж властивостями, як і добавки з району Путеол, їх стали повсюдно використовувати в бетоні, на що вказує червонуватий відтінок бетонних споруд в Римі і його околицях.

Згодом всі добавки такого типу стали називати пуццоланами.

У I ст. до н.е. у часи Юлія Цезаря, пуцолани в бетонах все частіше використовуються безпосередньо за своїм призначенням. Прикладами можуть служити ранні гідротехнічні споруди; деякі з них збереглися до наших днів, зокрема великий хвилелом поблизу Неаполя, побудований в кінці I ст. до н.е. При цьому товчений бій відходів цегли і черепиці, який додавався також в якості гідравлічної добавки розширюється будівництво інженерних споруд з бетону. Проте особливе місце бетону, як і раніше, відводиться при зведенні громадських і житлових будівель, особливо при будівництві так званих инсул -- багатоповерхових будинків. Серед них особливе місце займає показове будівництво житлового комплексу з типовими трьох-чотирьох поверхові инсулами в Остії.
Облицювання з плоскої цегли і черепиці в той час майже повністю витісняє «ретикулат». Так виконані терми Траяни, Торгові ряди Траяна в Римі і Вілла Адріана. Частина набережній Тибру в період правління цього імператора також була виготовлена з бетону з облицюванням методом «ретикулат» і чергуються рядами цегли.

У 123 р. закінчується в Римі будівництво Пантеону, розмір бетонної куполи якого діаметром 43 м до XIX ст. залишався рекордним для даного типу бетонних конструкцій. Основні будівельні роботи по Пантеону були виконані при імператорі Адріані. Саме при ньому будівництво з бетону досягає свого найвищого розквіту, розпочинається третій період його розвитку.
У Британії, Північній Африці, Німеччині, Іспанії -- у всіх римських провінціях прокладаються дороги, будуються численні оборонні споруди, житлові і громадські будівлі. Бетонні склепіння цих споруд мали дещо інше конструктивне рішення, ніж раніше. Вони виконувалися не у вигляді цегляних арок, заповнених бетоном, а у вигляді суцільного каркаса із цегли, покладеного плазом по дерев'яних дошках, на який зверху накидався бетон.

Після смерті Адріана намічається поступовий спад бетонного будівництва. Це було закономірно і пов'язано з початком політичною і економічною кризами, які протягом наступних 2,5--3 століть стрясають давньоримське рабовласницька держава.

На загальному фоні занепаду, безсумнівно, були окремі періоди підйому будівельної справи. В цей час побудовані терми аракаллы і Доміціана, де бетон був застосований в стінах, перекриттях і басейнах для купання. В 268 р. був закінчений великий рам Мінерви Цілительки (Minerva Medica). Її сферичний бетонний купол має вельми цікаву конструкцію. Каркас склепіння храму полягає, на думку французького вченого Шуазі, з меридіональних цегляних арок, простір між якими заповнений бетоном. Бетон, хоча і в більш обмеженій кількості, продовжував застосовуватися аж до IV ст. н. е. Найбільш видатні споруди цього періоду умовно -- четвертого періоду -- терми Діоклетіана, базиліка Максенція і трьохпролітна арка Костянтина. Останні приклади використання бетону в античний період можна зустріти в Константинополі, куди на початку IV ст. н. е. перемістилася столиця римської держави. Так, зокрема, нижні частини склепінь і арок знаменитого Софійського собору в Константинополі, побудованого в 540 р., були зроблені з бетону. В наступний період будівництво з бетону практично припиняється Кочетов Ст. А. Римський бетон. - М: Стройиздат, 1991. - 27 - 41. .
Розділ 2. СУЧАСНИЙ РОЗВИТОК ТЕХНОЛОГІЇ БЕТОНУ
бетон споруда суміш селикатный

Сьогодні в будівництві застосовується більше тисячі різних видів бетону, і процес створення нових бетонів інтенсивно продовжується. Бетон широко використовується в житловому, промисловому, транспортному, гідротехнічному, енергетичному та інших видах будівництва
Найбільш повно сучасні можливості технології бетону отримали у створенні і виробництві високоякісних, високотехнологічних бетонів (High Performance Concrete, HPC). Під цим терміном, прийнятим в 1993 році спільною робочою групою ЕКБ/ФІП, об'єднані багатокомпонентні бетони з високими експлуатаційними властивостями, міцністю, довговічністю, адсорбційною здатністю, низьким коефіцієнтом дифузії і стираною, надійними захисними властивостями по відношенню до сталевої арматури, високою хімічною стійкістю, бактерицидностью і стабільністю об'єму.

Високоякісні бетони, що готуються з високорухливих і литих бетонних сумішей з обмеженим вмістом води, мають міцність на стиск у віці двох діб 30-50 Мпа, у віці 28 діб 60-150 Мпа, морозостійкість F600 і вище, водонепроникність W12 і вище, водопоглинання менше 1-2 відсотків по масі, стираність не більше 0,3-0,4 г/см2, регульовані показники деформативності, у тому числі з компенсацією усадки у віці 14-28 діб природного твердіння, високу газонепроникність. В реальних умовах прогнозований термін служби такого бетону перевищує 200 років. Можливе отримання і супердолговечных бетонів з термінами служби до 500 років, що підтверджується дослідженнями японських учених.

Розробка спеціальних цементів для особовысокопрочных бетонів і нові технології відкривають принципово нові можливості синтезу міцності. Вже перші досліди по оптимізації гранулометричного складу в'яжучих на початку 70-х років виявили значні резерви зниження водоцементного відносини та інтенсифікації реакцій гідратації. Слідом за отриманням цементних каменів за міцністю на стиск понад 250 Мпа були отримані так звані DSP-композити (ущільнені системи, що містять гомогенно розподілені ультрамалые частинки). Ці матеріали, які включають спеціально підготовлені цементи, мікрокремнезем, спеціальні покажчики і мікроволокна, за рахунок спеціальних технологічних прийомів при В/Ц=0,12-0,22 дозволяють досягти міцності 270 Мпа при високій стійкості до корозійних впливів і стирання.

З 1667 року, коли Сорель відкрив в " яжучі властивості оксихлорид магнію, добре вивчені бетони на магнезіальних в'яжучих. Їх багато властивостей краще, ніж у бетонів на портландцементі: вони не потребують вологого зберігання при твердінні, забезпечують дуже високу вогнестійкість і низьку теплопровідність, добрі зносостійкість, міцність при стисненні і вигині. Такі бетони легко отримати з різними видами наповнювачів - як неорганічних (вапняк і мармурова крихта, азбест, пісок, подрібнений камінь і гравій, каолін, гранульовані шлаки, сульфат магнію та пігменти), так і органічних (тирса, стружка, гумовий дроблений матеріал, відходи пластмас і картонажного виробництва, лляна костриця, бітуми тощо). Магнезіальні бетони характеризуються еластичністю, високою ранньою міцністю, легкістю, стійкістю до дії масел, мастил, лаків і фарб, органічних розчинників, лугів і солей, включаючи сульфати, вони володіють бактерицидними властивостями.

Сьогодні такі бетони широко застосовуються в якості матеріалу для підлог в будівлях індустріального, торговельного та житлового призначення, а також стяжок під підлоги з килимових матеріалів і лінолеуму. Їх використовують в якості ізоляційних складів та адгезивів, при виготовленні художніх виробів, для спеціальних штукатурок і легкобетонних стін.
На жаль, масштаби застосування магнезіальних бетонів поки ще обмежені, оскільки вони нестійкі до дії води, що проявляється у втраті міцності при тривалому водному зберіганні. Штучний камінь на основі оксихлорид магнію нестійкий до дії деяких кислот і солей і сам може викликати корозію сталі і алюмінію. Однак чудові характеристики бетонів підтримують постійний інтерес до цього матеріалу. Зростає кількість досліджень з метою підвищення його водостійкості як за рахунок модифікування в'яжучого, так і за рахунок просочення. Все це може виявитися не тільки легко здійсненним, але і економічно виправданим за рахунок широкого використання різноманітних відходів в якості компонентів в'яжучого і заповнювачів, а також застосування широко доступного і дешевого доломіту як матеріалу для заміни каустичної магнезиту Комар А. Р. Будівельні матеріали та вироби.- М., 1983, С. 182-184..

В останні десятиліття досягнуті значні успіхи в застосуванні бетонів на фосфатних цементах. Завдяки дуже короткими термінами схоплювання їх широко використовують при ремонті багатьох об'єктів цивільного і промислового будівництва, насамперед автострад, труб і збірних залізобетонних виробів. Так, промислово випускаються ремонтні склади на аммонийфосфатных цементах дозволяють отримувати міцність на стиск близько 30 Мпа за 45 хвилин тверднення, а бетони на силікатно-фосфатних цементах схоплюються за 30 хвилин і через 4 години мають міцність на стиск понад 50 Мпа.
Кислотостійкі бетони зазвичай отримують, використовуючи в якості сполучного так зване розчинне скло - високов'язкий водний розчин силікатів натрію або калію з високим силікатним модулем. Заповнювачі для бетонів повинні володіти розчинністю в кислотах максимум 1 відсоток за масою, що насамперед визначається їх мінералогічним складом і структурою. Як правило, використовують щільні кварц, базальт або порфір, причому на відміну від цементних бетонів підвищення частки найтонших фракцій позначається у вищій мірі позитивно. Саме тому заповнювачі зазвичай містять близько 30 відсотків частинок з розміром менше 0,25 мм Розчинне скло вводиться при приготуванні бетону в кількостях, необхідних для забезпечення нормальної легкоукладальності (близько 12 відсотків). Іноді застосовують порошкоподібні затверджувачі для прискорення дозрівання (найчастіше фторсиликат натрію) і пластифікатори, оскільки перемішування та ущільнення бетонних сумішей вельми трудомістко.
Розвиток атомної енергетики і необхідність надійного захисту персоналу і навколишнього середовища від радіоактивного випромінювання дали потужний стимул вдосконалення технології бетону і створення радиоэкранирующих бетонів. Захисне екранування - головний засіб, за допомогою якого можна максимально зменшити дозу, а бетон сьогодні - найбільш широко застосовуваний екрануючий матеріал.
В принципі матеріал, конструкція і товщина захисних екранів визначаються конкретними умовами роботи ядерного реактора або джерела радіоактивного випромінювання: енергією і характером випромінювання, тривалістю роботи і т. д. Якщо захист від а-випромінюючих джерел і b-частинок, як правило, не викликає великих труднощів, для g-випромінювання і особливо для нейтронних джерел використовується складна система комбінованого захисту.

Найбільш суттєвими вимогами до радиоэкранирующим бетонів є висока щільність, однорідність, стійкість при дії радіоактивного флюэнса, в тому числі стійкість до теплових впливів, газонепроникність.
Оскільки g-випромінювання найкраще послабляється матеріалами з високим атомним номером і високою щільністю, найбільш часто для екранування застосовують особотяжелые бетони, в яких в якості заповнювачів використовують магнетит, лимоніт, барит, металевий скрап та ін.
В цілях захисту від g-радіоактивного випромінювання використовують і сверхособотяжелые бетони. До їх числа відноситься, наприклад, розроблений CANMET (Канада) бетон на ильмените (питома насипна маса піску - 4,62, щебеню - 4,76 т/м3) з об'ємною масою понад 4000 кг/м3. Для забезпечення високої однорідності досить рухомий бетонної суміші (ОК=100 мм) використовують підвищену дозування суперпластифікатора і збільшують частку ільменітового піску (співвідношення дрібний наповнювач: крупний заповнювач = 1,15). Об'єм втягнутого повітря не перевищує при цьому 3 відсотки.
Яскравим прикладом розвитку технічного прогресу є розроблені в Росії і запатентовані в 1990році бетони на цементах (в'яжучих) низькою водопотребности (ЦНВ, ВНВ).
ЦНВ отримують за спеціальною технологією спільним помелом інгредієнтів: клінкеру або готового портландцементу і сухого модифікатора, а також при необхідності активної мінеральної добавки (золи-винесення, пуцолани, шлаку тощо) та/або наповнювача, а також гіпсового каменю (гіпсу). Механохимическая обробка дозволяє посилити корисні властивості компонентів комплексного в'яжучого: міцність цементу зростає на 2-3 марки, а пластифікуючий ефект органічного компонента модифікатора збільшується приблизно в два рази. На практиці це призводить до зниження водовмісту изопластичных бетонних сумішей до 120-135 л/м3 і В/Ц до 0,25 -0,30 для рухливих сумішей і до 0,20-0,25 - для жорстких (під Ц тут розуміється витрата в'яжучого).

Помітною перевагою застосування бетонів на ЦНВ є зниження температури ізотермічного прогрівання або повна відмова від теплової обробки. Так, при виготовленні об'ємних блоків з дрібнозернистого бетону при температурі прогрівання 35-50 0С виявлено можливість скорочення ТВО у два рази, причому проектна міцність досягалася вже у віці 1 доби, а у віці 28 діб фактична міцність перевищувала проектну на 50-70 відсотків і більше.
Поряд з цим ефективність використання ЦНВ обумовлена зниженням витрати в'яжучого при виготовленні 1 м3 равнопрочных бетонів: коефіцієнт використання в'яжучого, за даними промислової апробації, становить 1,7-2,4 для важкого бетону і 1,3-1,4 - для дрібнозернистого (коефіцієнт використання портландцементу - 0,6-0,9, тобто кожному кілограму витрати портландцементу відповідає 0,06-0,09 Мпа міцності бетону).

Особливість ЦНВ - багатоваріантність складів і відповідно властивостей в'яжучих, що дає можливість найбільш повно реалізувати потенціал портландцементного клінкеру в залежності від конкретних вимог, що пред'являються технологією виробництва та умовами експлуатації бетонних і залізобетонних виробів і конструкцій. Відомо, наприклад, що використання на практиці принципів механохімічної активації дозволило отримати в'яжучі, якість яких при вмісті в них 50-70 відсотків мінеральних добавок не поступається якості цементів марок 500-600 (класу 45 по EN). При заміні гіпсу в ЦНВ на хімічні регулятори схоплювання і твердіння, а також із застосуванням спеціальних добавок, що знижують точку замерзання води в бетоні, отримана широка гамма в'яжучих для ведення бетонних робіт при негативних температурах. Нарешті, особливої уваги заслуговують отримані за технологією ЦНВ нові гіпсові, гипсоцементопуццолановые і пробуджені безклинкерные в'яжучі, бетони на яких характеризуються підвищеними порівняно з аналогічними традиційними бетонами міцністю і стійкістю при впливі зовнішніх факторів.

Важливо при цьому підкреслити, що всі бетони на ЦНВ відрізняються значно меншою енергоємністю, а з екологічної точки зору нова технологія дозволяє майже вдвічі скоротити викиди промислових газів в цементній промисловості і залучити у виробництво величезна кількість різноманітних техногенних відходів.
В найближчому майбутньому буде відбуватися поступове заміщення звичайних традиційних бетонів багатокомпонентними бетонами. Як вже зазначалося, в останніх використовуються хімічні кодификаторы структури, властивостей і технологічних характеристик бетону, в тому числі комплексні модифікатори, що включають часом кілька десятків індивідуальних хімічних добавок, активні мінеральні компоненти різної дисперсності (від 2000 до 25000 см2/г) і в ряді випадків композиційні в'яжучі речовини, в тому числі в'яжучі низькою водопотребности, розширюють добавки (неорганічні та органічні), дисперсні волокнисті наповнювачі (углеволокно, скловолокно, поліпропіленова і кевларовая фібра, азбест, рослинні волокна і т. д.), а також інші спеціальні компоненти. Багатокомпонентність бетонної суміші дозволяє ефективно управляти структуроутворенням на всіх етапах технології та отримувати матеріали з самим різним комплексом властивостей.
Разом з тим багатокомпонентність системи одночасно підвищує вимоги до дозування матеріалів і перемішування бетонної суміші, так як часто потрібно вводити модифікатор (часто не один, а декілька) в дуже невеликих кількостях і перемішувати високодисперсні порошки (цемент + наповнювач) до отримання однорідної маси, що може бути забезпечено тільки за рахунок застосування відповідного обладнання Бужевич Р. А. Легкі бетони на пористих заповнювачах М., 1970, С. 45-47..

2.1 Силікатний бетон

Силікатний бетон являє собою безцементний бетон автоклавного твердіння В'яжучим в ньому є суміш вапна з тонкомолотым кремнеземистым матеріалом. У процесі автоклавної обробки вапно вступає з кремнеземистым компонентом в хімічну реакцію, в результаті якої утворюються гидросиликаты кальцію, що скріплюють зерна заповнювача в міцний моноліт. В залежності від виду кремнеземистого компонента розрізняють наступні види в'яжучого речовини: вапняно-кремнеземисті, що складаються з тонкомолотых вапна і піску; вапняно-шлакові, одержувані спільним помелом металургійного або паливного шлаку і вапна; вапняно-зольні, що складаються з тонкомолотых вапна і паливних зол; вапняно-аглопоритовые, одержувані з вапна і відходів виробництва штучних пористих заповнювачів, і вапняно-белитовые, що складаються з тонкомолотых продуктів низькотемпературного випалу вапняно-кремнеземистого шихти і піску або белитового (нефелінового) шламу і піску Співвідношення вапна і кремнеземистого компонента становить від 30 : 70 до 50 : 50%. В якості дрібного заповнювача застосовують природні і подрібнені піски, які відповідають стандартним вимогам. У крупнозернистих бетонах використовують щебінь з щільних гірських порід, щебінь з гравію або доменного шлаку розміром не більше 20 мм, а також різні пористі заповнювачі.
Найбільше поширення отримали дрібнозернисті силікатні бетони, заповнювачем яких є звичайний кварцовий пісок. Пісок має більш високою питомою ємністю і, отже, кращої реакційною здатністю, а також меншою вартістю, ніж крупний заповнювач, тому дрібнозернисті силікатні бетони поряд з хорошими технічними властивостями мають низьку вартість.
Міцність силікатного бетону змінюється в широких межах: 5... 10 МПа в легенях силікатних бетонах, 20... 50 МПа у важких бетонах і 80 > 100 МПа високоміцних бетонах. З силікатного бетону виробляють плити перекриттів, колони, ригелі, балки, огороджувальні панелі стінові блоки та інші деталі.

2.2 Цементно-полімерний бетон

Цементно-полімерні бетони -- це цементні бетони з добавками різних високомолекулярних органічних сполуках у вигляді водних дисперсій полімерів -- продуктів емульсійної полімеризації різних полімерів: вінілацетату, вінілхлориду, стиролу, латексів і або інших водорозчинних колоїдів: полівінілового і фурилового спирту і мочевиноформальдегидных смол. Добавки вводять в бетонну суміш при її приготуванні. Використання в бетоні полімерів дозволяє змінювати його структуру і властивості в потрібному напрямку, поліпшувати техніко-економічні показники матеріалу
Форми використання полімерів в бетоні різноманітні Полімери та матеріали на їх основі застосовують у вигляді добавок в тонну суміш, в якості в'яжучого, для просочення готових бетонних і залізобетонних виробів, для дисперсного армування полімерними волокнами, у вигляді легких заповнювачів або модифікації властивостей мінеральних заповнювачів, як мікронаповнювача Кожне з цих напрямків має свої області застосування та технологічні особливості.
Тут і далі розглянуті бетони, в які вводиться помітне кількість полімерів, що створюють в структурі матеріалу полімерну фазу і суттєво впливають на його будова і властивості. У світовій практиці для таких бетонів почали вживати термін «П-бетони». Подібні матеріали можна розділити на чотири групи: цементно-полімерні бетони, полімербетон, бетонополимеры та бетони, що містять полімерні матеріали (заповнювачі, дисперсну арматуру або микронаполнители).
Цементно-полімерні бетони характеризуються наявністю двох активних складових: мінерального в'яжучого та органічної речовини. В'яжуча речовина з водою утворює цементний камінь, склеює частки заповнювача в моноліт. Полімер у міру видалення води з бетону утворює на поверхні пор, капілярів, зерен цементу і заповнювача тонку плівку, яка володіє хорошою адгезією і сприяє підвищенню зчеплення між заповнювачем і цементним каменем, покращує монолітність бетону та роботу мінерального скелета під навантаженням. В результаті цементно-полімерний бетон набуває особливі властивості: підвищену порівняно із звичайним бетоном міцність на розтягання і вигин, більш високу морозостійкість, хороші адгезійні властивості, високу зносостійкість, непроникність. У той же час особливості полімерної складової визначають і інші особливості цементно-полімерного бетону, в ряді випадків дещо підвищену деформативність, зниження показників міцності при водному зберіганні.

Найбільш поширеними добавками полімерів в цементні бетони є полівінілацетат (ПВА), латекси і водорозчинні смоли. ПВА являє собою смолу, властивості якої, як і всіх високомолекулярних сполук, залежать від ступеня полімеризації вінілацетату, температури і вологості. Зазвичай застосовується ПВА у вигляді емульсин, містить близько 50% сухої речовини і деякої кількості полівінілового спирту як емульгатора. Після висихання утворюється тверда плівка, що володіє деяким водопоглинанням і набуханням. Вологе зберігання ПВА супроводжується зниженням міцності, а після висихання міцність швидко наростає Подібним же чином проявляє себе ПВА в бетоні.
Кількість введеної добавки полімерного матеріалу встановлюють попередніми дослідами. Основним фактором, що визначає вплив добавки на властивості цемент полімерного бетону, є полімерцементні ставлення. Зазвичай оптимальна добавка ПВА становить 20% від маси цементу. При застосуванні латексу, щоб не було коагуляції полімеру, вводять стабілізатор (казеїнат амонію, соду та ін).

Введення полімерних добавок збільшує пластичність розчинних сумішей у порівнянні із суто цементними. Міцність збільшується, якщо бетон витримується в повітряно-сухих умовах (вологість 40...50%); у вологих умовах (вологість 90... 1000%) міцність знижується. Порівняння властивостей звичайного і цементно-полімерного розчину 1:3 наведено у табл. 14.4. В сухих умовах особливо зростає міцність на вигин (в 1,5... 3 рази), міцність на стиск збільшується в меншій мірі.
Водорозчинні смоли вводяться в бетон в невеликих кількостях (приблизно 2% від маси цементу). Хороші результати отримані при введенні в бетон водорозчинних епоксидних смол ДЕГ-1, ТЕГ-1 та поліамідної смоли № 89. Ці смоли, маючи гідроксильну групу ОН~, характеризуються високою адгезією до різних матеріалів, включаючи новоутворення цементного каменю, кварц, граніт та інші види заповнювачів. Смола № 89 полімеризується в лужному середовищі без введення ініціатора. Смоли ДЕГ-1 і ТЕГ-1 вводять у воду затвердіння разом з затверджувачем. Затвердіння їх в лужному середовищі бетону відбувається інтенсивніше і ланцюга полімеру володіють великою еластичністю.
Цементно-полімерні бетони готують за тією ж технологією, що і звичайний цементний бетон. Найбільш доцільно застосовувати ці бетони для тих конструкцій і виробів, де можна використовувати особливості їх властивостей, наприклад, для підлог, доріг, оздоблювальних складів, корозійно-стійких покриттів.

2.3 Фібробетону

Фібробетон-це бетон, армований дисперсними волокнами (фібрами). Фібробетону володіє підвищеною тріщиностійкістю, міцністю на розтяг, ударною в'язкістю, опором стирання. Для армування бетону застосовують різні металеві та неметалеві волокна. В якості фібр зазвичай застосовують тонку дріт діаметром 0,1 0,5 мм, нарубану на відрізки 10 ... 50 мм Кращі результати забезпечують фібри діаметром 0,3 мм і довжиною 25 мм При підвищенні діаметра фібр понад 0,6 мм різко зменшується ефективність впливу армування на міцність бетону.
З неметалічних волокон можуть застосовуватися скляні волокна, базальтові, азбестові та ін Скляні волокна мають діаметр близько декількох десятків мікрометрів в довжину 20... 40 мм. Вони володіють високою міцністю на розтяг (1500...3000 МПа) і модуль деформації вище, ніж у цементного каменю. Температурний коефіцієнт лінійного розширення скловолокна близький до такого коефіцієнту цементного каменю. Однак скло швидко руйнується під дією лужного середовища цементу, тому необхідно передбачати застосування в'яжучих речовин або спеціальних заходів, що оберігають руйнування скляних волокон в бетоні від корозії. До цих заходів можна віднести використання в бетоні глиноземистого цементу, добавки в бетон, що зв'язують лугу, просочення бетону полімером

Для армування цементного каменю добре відомі і широко застосовуються азбестові волокна. Цими волокнами армують вироби, виготовлені в заводських умовах за спеціальною технологією. Азбестові волокна володіють рядом цінних властивостей: високою міцністю і вогнестійкістю, стійкістю до агресивних впливів лугів, довговічністю. Матеріали, армовані азбестовими волокнами, отримали назву азбестоцементу.

Для армування ніздрюватих бетонів, гипсобетонов та інших матеріалів з низьким модулем пружності використовують полімерні волокна. Модуль пружності їх менше, ніж у цементного каменю, температурний коефіцієнт лінійного розширення в 3 - 9 разів вище. Багато з цих волокон недостатньо добре зчіплюються з цементним каменем, що змушує застосовувати спеціальні фібри періодичного профілю або наносити покриття на волокна. В якості полімерних матеріалів використовують поліефіри, поліакрилати, поліпропілен і т. д. Міцність цих матеріалів складає 60... 100 МПа Полімерні волокна використовуються також для тонкостінних виробів, що піддаються ударам або експлуатуються в умовах, в яких сталеві волокна швидко руйнуються від корозії
Сталевими або неметалевими волокнами армують, як правило, дрібнозернисті бетони, іноді цементний камінь. Ефективність застосування волокон в бетоні залежить від їх змісту і відстані між окремими волокнами. Дисперсне армування зазвичай досить ефективно зупиняє розвиток волосяних трещии лише при відстані між різними волокнами не більше 10 мм, тому застосування в бетоні крупного заповнювача, що не дозволяє розташувати дисперсні волокна досить близько один до одного, знижує ефективність подібного армування
Сталеві фібри вводять в бетонну суміш зазвичай в кількості 1 2,5% обсягу бетону (3 . 9% по масі, що становить 70... 200 кг фібри на 1 м3 суміші). У цьому випадку підвищуються міцність бетону на розтяг на 10-30%, опірність бетону ударів і його межа втоми і зносостійкість
Скляні волокна вводять в бетонну суміш в кількості 1...4% об'єму бетону. Вони, як і сталеві волокна, володіючи високим модулем пружності, що забезпечують підвищення міцності бетону на розтяг і його тріщиностійкість.

Дисперсна арматура в бетоні досить добре захищена від корозії щільним цементним каменем, проте в деяких випадках, особливо коли можливий вплив на фібробетону агресивних середовищ, сталеві фібри захищають спеціальними покриттями, які зазвичай не тільки підвищують стійкість фібрової арматури до корозії, за і сприяють поліпшенню зчеплення між фібрами і бетоном і тим самим на 20-40% покращують міцність бетону на розтяг і його тріщиностійкість Баженов Ю. М. Технологія бетону: Навчальний посібник для технологич. спеціальностей, 2-е изд., перераб. - М.: Высш. Шк., 1987.-286-311..

2.4 Декоративний бетон

Декоративний бетон готують, використовуючи білі і кольорові цементи та спеціальні наповнювачі. Залежно від складу і призначення декоративні бетони можна підрозділити на кольорові бетони та бетони, що імітують природні камені або самі по собі володіють особливо виразною структурою. При необхідності поверхню бетону піддають спеціальній обробці, щоб отримати її виразну декоративну фактуру. Пластичність бетонної суміші дозволяє надавати бетонних виробів різну конфігурацію, формувати вироби з рельєфною поверхнею, виготовляти різні декоративні елементи будівель і споруд.

Пігменти дозволяють отримати широку гамму кольорів від червоного . (оксид заліза) і зеленого (оксид хрому) до фіолетового (оксид марганцю) і чорного (перекис марганцю). До білих пігментів відноситься крейду або вапняк, до чорних -- сажа, до жовтим кольором-охра, що представляє собою суміш білої глини (каоліну) з оксидом заліза. Застосовуючи змішані пігменти, можна отримати бетони різного забарвлення.
Останнім часом з'явилися різні органічні пігменти і барвники (анілінові та ін), які дають інтенсивне фарбування бетону при введенні їх в кількості всього 0,1 ...0,2% маси цементу відрізняються високою світло - і лугостійкість.
Для отримання достатньої щільності і хорошою колірної виразності поверхні бетону в порівнянні зі звичайним бетоном кілька підвищують витрату цементу. При крупності заповнювача до 10 мм витрата цементу становить 450... 500 кг/м3. В якості кольорових бетонів широко використовують дрібнозернисті бетони.
Витрата води в кольорових бетонах визначають попередніми випробуваннями і потім постійно контролюють, так як навіть невеликі відхилення в витраті води тягнуть за собою помітні зміни кольору бетону. Для формування виробів з кольорових бетонів використовують пластичні досить жирні бетонні суміші, які добре формуються і менш схильні до розшарування.

Для скорочення витрати води і цементу і підвищення довговічності виробів використовують пластифікатори і суперпластифікатори, а також комплексні добавки на їх основі. Для підвищення довговічності-матеріалу і боротьби з висолами, які можуть з'являтися на поверхні кольорових бетонів в період їх експлуатації внаслідок складних фізико-хімічних процесів і впливу поперемінного зволоження і висихання, застосовують гідрофобізатори, тонкомолоті добавки, що сприяють зв'язуванню гідрату оксиду кальцію, що виділяється при твердінні цементу, або просочують кольорові бетони полімерами Для отримання рівномірного забарвлення бетону використовують спеціальні добавки-вирівнювачі (ОП-7 та ін).
Хороші результати отримують, застосовуючи заздалегідь приготовані в змішувачах кольорові суміші, в які входять пігменти, частина води замішування і добавки. У кольорових бетонах використовують чисті кварцові піски бажано світлих відтінків без домішки частинок оксидів заліза, які фарбують піски і бетони в сірий колір. В якості крупних заповнювачів можуть застосовуватися світлий вапняк і доломіт. Широко використовують також відходи камнедробления, подрібнені піски і щебінь з мармуру, висівки граніту, туфу та ін Крупний заповнювач зазвичай не надає особливого кольору бетону. На колір бетону впливають дрібні частинки заповнювача, розмір яких не перевищує 0,3 мм. Щоб зменшити розшарування кольорового бетону і домогтися рівномірності забарвлення, використовують воздухововлекающие добавки, а також вводять в невеликих кількостях тонкі фракції деяких матеріалів: жирної вапна, тонкомолотого вапняку та ін
Бетонну суміш захищають від забруднення при приготуванні, транспортуванні і укладанні у форму Тривалість перемішування сумішей для кольорових бетонів зазвичай дещо більше, ніж звичайні Форми для виготовлення виробів з кольорових бетонів повинні бути хімічно нейтральними, жорсткими, чистими і водонепроникними. Найчастіше застосовують сталеві форми або пластикові, дозволяють отримувати вироби з високою складністю рельєфу

При формуванні виробів використовують глибинне вібрування, що забезпечує гарне заповнення форм навіть складної конфігурації і сприяє отриманню гладких лицьових поверхонь, так як при глибинному вибрировании зменшується залучення повітря в бетонну суміш на кордоні бетону і форми. Для виготовлення виробів використовують також ударне формування та низькочастотну вібрацію. В ряді випадків форми встановлюють спеціальні вкладиші з нержавіючої сталі, полімерних матеріалів, які забезпечують отримання рельєфу та високої якості лицьової поверхні виробу. При бетонуванні вироби з кольорових бетонів необхідно застосовувати спеціальні мастила, наприклад на основі парафіну або воску, які не забруднюють лицьову поверхню бетону.

При тепловій обробці може відбуватися деяке зміна кольору пігментів, що необхідно враховувати при підборі складу фарби. При зберіганні на складі і при транспортуванні готових виробів необхідно захищати їх поверхню від забруднення та ударів, які можуть призвести до її пошкодження. У деяких випадках вироби з кольорових бетонів покривають пленкоизделий спеціального призначення. Іноді деталі з декоративного бетону поєднують з іншими матеріалами: каменем, нержавіючої сталлю, пластиком.
При виготовленні виробів з використанням кольорових і декоративних бетонів часто застосовують шаруваті конструкції, в яких верхній лицьовий шар виконується з кольорового або декоративного бетону, а основні несучі шари конструкції -- із звичайного бетону. Це дозволяє скоротити витрату кольорових і декоративних бетонів при виготовленні огороджувальних конструкцій, облицювальних і тротуарних плит та ін.
Широке застосування декоративних бетонів передбачається в перспективних планах розвитку збірних залізобетонних виробів і конструкцій Горчаков Р. В., Баженов Ю. М. Будівельні матеріали. - М., 1986, С. 15-18..

Розділ 3. ТЕХНОЛОГІЇ РОЗВИТКУ БЕТОНУ В ХХІ СТОЛІТТІ

У XXI ст. бетон отримає розвиток як один з основних матеріалів для будівництва. Вже сьогодні застосовуються більш тисячі видів різних бетонів - від особливо легень з щільністю 100 кг/м3 - до особливо міцних з міцністю понад 100 МПа - і велика різноманітність спеціальних бетонів з різними комплексами властивостей.

Порівняльна простота і доступність бетонної технології, широка можливість використовувати місцеву сировину і вторинні відходи промисловості і енергетики, низька энергопотребность виробництва, доступна вартість і широка можливість у втіленні самих різних архітектурно-будівельних рішень - все це є гарантією широкого застосування бетону в будівництві.

Сьогодні під терміном "бетон"Розміщено

мають на увазі широку гаму різних будівельних композитів гидратационного та інших видів твердіння. Тут і звичайний важкий бетон, і легкі пористі бетони, і дрібнозернисті бетони, розчини, мастики, і фібробетони, і спеціальні бетони, в тому числі з використанням полімерних компонентів і різних в'яжучих речовин. Різноманіття видів бетону обумовлює його успішне застосування в умовах ринкової економіки і технічного прогресу.

В сучасних умовах бетони стають багатокомпонентними, при їх приготуванні широко використовуються хімічні модифікатори структури і властивостей, активні мінеральні ультрадисперсные компоненти і ряд інших ефективних добавок.

У будівництві поряд з традиційними звичайними важкими бетонами з міцністю 10 - 50 МПа для різних видів конструкцій застосування отримують нові ефективні види бетонів: високоміцні бетони, бетони підвищеної довговічності, безусадочні, розширюються і напружують бетони, бетони, приготовані з литих бетонних сумішей, спеціальні бетони, в тому числі на нових композиційних в'яжучих, нові види легких бетонів і ряд

Досягнення будівельного матеріалознавства дозволили об'єднати в єдиний комплекс позитивні властивості різних груп бетонів. Так з'явився новий клас бетонів - високоякісні бетони. Це багатокомпонентні бетони, в яких використовуються композиційні в'яжучі речовини, хімічні модифікатори структури, властивостей і технології, активні мінеральні компоненти і розширюють добавки. Багатокомпонентність системи дозволяє управляти структуроутворенням на всіх етапах технології. Високоякісні бетони - це не тільки високі показники властивостей, але і висока технологія, що гарантує отримання матеріалу високої якості.

Композиційні в'яжучі являють собою продукт механохімічної активації в регламентованих умовах портландцементу або іншого в'яжучого з хімічними добавками, що містять водопонижающий компонент, і мінеральними добавками. Сучасна технологія бетону пропонує будівельникам широке різноманіття бетонів, різного призначення і технології. У найближчі роки це різноманіття ще збільшиться.

На основі нових видів в'яжучих і модифікаторів отримають поширення особобыстротвердеющие бетони з міцністю через 3...4 години 40...50 МПа і вище, що забезпечить значну економію енергоресурсів в будівництві, бетони тверднуть при негативній температурі до -30С, бетони зі спеціальними властивостями: захисні, електротехнічні, антибактерицидні, жаростійкі та ін. Збільшуючи різноманітність і обсяги застосування П-бетонів, в яких поєднання мінеральної та органічної структур відкриває можливість отримання матеріалів з різними властивостями і призначенням. Для одержання полімер-цементних бетонів для бетонополимеров і бетонів з полімерними наповнювачами, наповнювачами і волокнами будуть використані нові мономери та полімери, нові в'яжучі та композиції складових, нові технології отримання матеріалів.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)