1. Загальна інформація про бетон

Бетоном називають штучний кам'яний матеріал, який отримують у результаті формування і твердіння правильно підібраної бетонної суміші, що складається з в’яжучого, води, заповнювачів і спеціальних добавок. 

Широке використання бетону в сучасному будівництві пояснюється наступними його перевагами перед іншими будівельними матеріалами:

1. для виготовлення бетону є велика сировинна база, оскільки запаси піску і крупного заповнювача, що займають 80-85% об'єму бетону, розвідані практично у всіх регіонах країни. 

2. технологія переробки сировини в кінцевий продукт - бетон або бетонний виріб - пов'язана із застосуванням нескладних механізмів і порівняно малими витратами енергії, що дозволяє істотно знизити вартість будівельних робіт. 

3. використовуючи різні технологічні прийоми, можна змінити будівельно-технічні властивості затверділого бетону в широкому діапазоні. Наприклад, межа міцності при стиску для бетону різних видів знаходиться в інтервалі від 15 до 800 кгс/см² (1,5-80 МПа), а об'ємна маса - від 300 до 4500 кг/м³ і більше. Отже, з бетону можна виготовляти як несучі, так і огороджувальні конструкції, тобто він є матеріалом універсального типу. Широкий діапазон властивостей дозволяє диференційовано підходити до вибору типу бетону для конкретної конструкції, що в кінцевому підсумку сприяє зменшенню матеріаломісткості будівництва. 

4. бетону притаманні такі особливості будови і властивості, завдяки яким стає можливим виготовлення індустріальних великорозмірних елементів. У загальному вигляді ці особливості зводяться до наступного: збереження монолітності при твердінні, ізотропія властивостей, відсутність жолоблення, можливість отримання виробів точних розмірів і т.д. Крім того, бетон добре поєднується зі сталевою арматурою, що дозволяє виготовляти з нього не тільки стислі, але згинальні несучі елементи. 

5. бетон як пластичний матеріал допускає значну різноманітність обробки його поверхні. Завдяки цій якості з бетону можна виконати споруди, що володіють великою архітектурною виразністю. 

Бетони класифікуються за такими ознаками: 

а) за видом в'яжучого: 

- Цементні бетони, що виготовляються переважно на портландцементі, шлакопортландцементі, пуцолановому портландцементі; такі бетони мають універсальне застосування для несучих і огороджувальних конструкцій в промисловому, цивільному і житловому будівництві, за винятком тих випадків, коли пред'являються особливі вимоги, наприклад, жаростійкість, хімічна стійкість; 

- Силікатні бетони, що виготовляються на вапняному в'яжучому і використовуються тільки для збірних бетонних та залізобетонних елементів заводського виготовлення; 

- Бетони на гіпсовому в'яжучому, використання яких внаслідок низької водостійкості в'яжучого допускається тільки для внутрішніх огороджувальних конструкцій; 

- Бетони на змішаних в'яжучих, наприклад вапняно-цементних, вапняно-шлакових, вапняно-зольних, що йдуть на виготовлення бетонних виробів і конструкцій; 

- Бетони на спеціальних в'яжучих (органічних і чи неорганічних), що мають вузьконаправлене застосування при наявності спеціальних вимог, наприклад за хімічною стійкістю, жаростійкістю і т.д. 

б) за видом заповнювачів: 

- на щільних заповнювачах; 

- на пористих заповнювачах; 

- на спеціальних заповнювачах. 

в) за структурою: 

- Бетони щільної (злитої) структури, в яких простір між зернами заповнювачів зайнято затверділою в'язкою речовиною; допустимий обсяг міжзернових порожнин в ущільненій бетонній суміші не перевищує 6%; 

- Великопористі (безпіщані або малопіщані) бетони, в яких значна частина обсягу міжзернових порожнин залишається не зайнятою дрібним заповнювачем і затверділим в'яжучим; 

- Поризовані бетони, в яких простір між зернами заповнювачів зайнято в'язкою речовиною, поризованим повітроутягувальними, піноутворювальними або газотвірними добавками; об'єм міжзернових порожнин в ущільненій поризованої бетонної суміші перевищує 6%; 

- Ніздрюваті бетони - бетони зі штучно створеними осередками-порами, що складаються із суміші в'язкої речовини, тонкодисперсного кремнеземистого компонента (меленого кварцового піску або золи) та пінотвірної добавки. 

г) за умовами тверднення: 

- Бетони природного твердіння, використовувані переважно в літніх умовах для монолітних конструкцій і для збірних конструкцій, виготовлених на полігонах; 

- Бетони, піддані тепловій обробці при атмосферному тиску, для виготовлення збірних виробів і конструкцій в заводських умовах, а так само монолітних конструкцій, що зводяться при низькій температурі навколишнього середовища; 

- Бетони, піддані автоклавної обробці, переважно в конструкціях заводського виготовлення із силікатних, ніздрюватих і дрібнозернистих бетонів. 

В залежності від основного призначення бетони підрозділяються на: 

- Конструкційні; 

- Спеціальні (жаростійкі, хімічні стійкі, декоративні, радіаційно-захисні, теплоізоляційні тощо). 

Склад бетонної суміші зазвичай позначають відношенням окремих компонентів у частинах маси або об'єму, де перша цифра показує витрату цементу, друга - дрібного заповнювача, тобто піску, і третя - крупного заповнювача, тобто гравію або щебеню. Наприклад 1:2,3:4,1 означає, що на 1 частину маси або об'єму цементу слід брати 2,3 частини маси або об'єму піску і 4,1 частини маси або об'єму гравію або щебеню. 

В індивідуальному будівництві використовують різні види бетонів: звичайний бетон, бутобетон, шлакобетон, опілкобетон, газобетон і ін..

Звичайний бетон готують із суміші цементу, заповнювачів (пісок, гравій, щебінь та ін) і води. Для приготування бетонної суміші рекомендується застосовувати чисті наповнювачі і воду, так як домішки знижують міцність бетону, а це в свою чергу викликає перевитрату цементу. Діапазон використання бетону в індивідуальному будівництві дуже широкий: фундаменти, стіни, перекриття, сходи, перемички і т.д. 

Бутобетон широко використовують в індивідуальному будівництві для влаштування фундаментів і бетонування інших масивних конструкцій. Він складається з пластичної бетонної суміші і кам'яного заповнювача. Розміри каменів не повинні перевищувати половину товщини бетонованої конструкції. Для забезпечення необхідної щільності, монолітності і міцності об'єм кам'яного заповнення не повинен перевищувати половину обсягу бетонируемой конструкції, а камені слід розташовувати не ближче 4...5 см один від одного і від країв конструкції. Процес пристрою бутобетону складається з укладання бетонного шару товщиною приблизно 20 см і утоплювання в нього каміння. Конструкції з бутобетону міцні. Крім того, у зв'язку з тим, що приблизно на 50% зменшується витрата бетонної суміші, досягається велика економія цементу і робочої сили. 

Шлакобетон є дешевим і практичним конструктивним матеріалом для зведення стін малоповерхових будівель. Як заповнювач в ньому використовують просіяний шлак, в якості в'яжучого - цемент і вапно. 

Стіни з тирсобетону легкі, мають малу теплопровідність і достатню міцність для малоповерхових будівель. Якщо тирсобетон добре захищений від впливу вологи і правильно приготований, термін його служби може бути досить довгим. Для приготування тирсобетону використовують в'яжуче (цемент і вапно) і заповнювач (пісок і тирса). У тирсі не повинно бути домішок кори. 

Газобетон поширений при влаштуванні стін індивідуальних будинків. Газобетон виготовляють з цементу, вапна, кварцового піску, води і невеликої кількості спеціальної добавки для спучування маси (звичайно алюмінієвий порошок). Газобетон має хороші теплотехнічні і конструктивні властивості. 

Для конструкцій, які експлуатуються в особливих умовах застосовують бетони спеціальних видів: гідротехнічний бетон, дорожній бетон, жаростійкий бетон. 

Гідротехнічний бетон використовується для зведення гребель, шлюзів, набережних і т. п. портландцемент. 

Дорожній бетон застосовують для пристрою цементно-бетонних покриттів і основ доріг, злітно-посадочних смуг аеродромів, підлог промислових підприємств. Він повинен добре опиратися стирання і комплексному фізико-хімічного впливу середовища (води та морозу з одночасним впливом солей, уживаних для очищення покриттів від льоду). Найважливіші показники якості дорожнього бетону - висока міцність, зносостійкість і морозостійкість.

Жаростійкий бетон призначений для конструкцій, що зазнають в процесі експлуатації тривалий вплив високих температур. Для надання бетону на портландцементі необхідної стійкості до дії високих температур в його склад вводять тонкодисперсні добавки, що містять активний аморфний кремнезем, який здатний зв'язувати окис кальцію при температурі 700-900°С завдяки реакціям в твердому стані. В якості тонкозмеленим добавки застосовують пемзу, золу ТЕС, шамот, доменний гранульований шлак. Заповнювачами в жаростійких бетонах служать вогнетривкі матеріали. В якості в'яжучого використовують розчинне скло, глиноземистий і високоглиноземний цементи, периклазовий цемент, фосфатні складники. Жаротривкі бетони застосовують для футерування печей, котлів, пристрої димових каналів, труб в спорудах чорної і кольорової металургії, хімічної, енергетичної промисловості, у виробництві будівельних матеріалів.

2. Використання відходів промисловості

ВИМОГИ ДО ПРОЕКТУВАННЯ ШАРІВ З КАМ’ЯНИХ МАТЕРІАЛІВ, ПРОМИСЛОВИХ  ВІДХОДІВ І ҐРУНТІВ, УКРІПЛЕНИХ ЦЕМЕНТОМ 

   

 Таблиця 5.1 – Марки матеріалів укріплених цементом, що використовуються для влаштування покриття

Категорія автомобільної дороги	Дорожнє районування України	Марка матеріалу
ІІІ - ІV	У-І, У-ІІ, У-ІІІ, У-ІУ	М 40, (М 60, М75)
V	У-І, У-ІІ, У-ІІІ, У-ІУ	М 20, М 40
Примітка1. Використання марок, що наведені у дужках менш доцільне.

 

Таблиця 5.2 – Марки матеріалів укріплених цементом, що використовуються для спорудження основ

Категорія автомобільної дороги	Дорожнє районування України	Шар основи	Марка матеріалу
Іа, Іб	У-І, У-ІІ, У-ІІІ, У-ІУ	верхній	М 40, (М 60, М75)
		нижній	М 20, М10
ІІ	У-І, У-ІІ, У-ІІІ, У-ІУ	верхній	М 40, (М 60, М75)
		нижній	М 20, М10
ІІІ	У-І, У-ІІ, У-ІІІ, У-ІУ	верхній	М 20, М 40, (М 60)
		нижній	М10
ІV	У-І, У-ІІ, У-ІІІ, У-ІУ	-	М 20, М 40, (М 60)
V	У-І, У-ІІ, У-ІІІ, У-ІУ	-	М 20, М 40
Примітка1. Використання марок, що наведені у дужках менш доцільне.

Таблиця 5.3 – Мінімальна допустима товщина шарів дорожнього одягу з кам’яних матеріалів, промислових відходів і ґрунтів, укріплених цементом

Найбільша крупність зерен, мм	Мінімальна товщина, см
Менше ніж 5	12
Понад 5 до 20 включно	14
Понад 20 до 40 включно	15

 

 

 

 

 

   

6.1.3 Вимоги до відходів промисловості 

При влаштуванні шарів дорожніх одягів з сумішей, укріплених цементом використовують відходи промисловості:

–     золи-виносу теплових електростанцій згідно з ДСТУ Б В.2.7-205 та суміші золошлакові теплових електростанцій згідно з ДСТУ Б В.2.7-211;

–     шлаки гранульовані електро-термофосфорні згідно з ДСТУ Б В.2.7-261 (ГОСТ 3476);

–                 дисперсні металургійні шлаки (електросталеплавильні, ферохромові та відвальні доменні) згідно з ДСТУ Б В.2.7-149;

–     активні гранульовані доменні шлаки згідно з ДСТУ Б В.2.7-149;

–     піски з відпрацьованих формувальних сумішей ливарного виробництва.

6.1.4 Вимоги до цементу

6.1.4.1 Для укріплення кам'яних матеріалів, промислових відходів і ґрунтів використовують портландцемент і шлакопортландцемент, які відповідають вимогам ДСТУ Б В.2.7-112. Також дозволяється застосовувати цементи, що відповідають вимогам  ДСТУ Б В.2.7-124 та сульфатостійки цементи згідно з ДСТУ Б В.2.7-85 (ГОСТ 22266).

6.1.4.2 Тужавіння цементу повинно починатися не раніше ніж через 2 години після його замішування з водою. У випадку тужавіння цементу раніше 2 години в суміш необхідно вводити сповільнюючи добавки. З метою підвищення механічної міцності укріплених матеріалів і зменшення витрат цементу доцільно використовувати тонкомолоті, в тому числі пластифіковані і гідрофобні цементи, при відповідному техніко-економічному обґрунтуванні. 

6.1.4.3 Для влаштування покриттів з матеріалів укріплених цементом, належить використовувати цемент марки не нижче 400,  а для влаштування основ - цементи марки не нижче 300 (додаток В).  

Для влаштування додаткового шару основи дозволяється використовувати цементи марки не нижче 200 згідно з ДСТУ Б В.2.7-124.  

6.1.5 Вода

6.1.5.1 Вода для приготування сумішей з кам’яних матеріалів, промислових  відходів і ґрунтів, укріплених цементом, має відповідати вимогам ДСТУ Б В.2.7-273 (ГОСТ 23732).

6.1.5.2 Водневий показник рН повинен бути не менше ніж 4. Не дозволяється для приготування сумішей з кам’яних матеріалів, промислових  відходів і ґрунтів, укріплених цементом використовувати болотні та стічні води.

6.1.6 Добавки та стабілізатори ґрунтових мас

6.1.6.1 Для забезпечення фізико-технічних показників кам’яних матеріалів, промислових  відходів і ґрунтів, укріплених цементом, потрібно застосовувати поверхнево-активні добавки. Перелік поверхнево-активних добавок наведено в додатку Б.

6.1.6.2 Для оптимізації структуроутворення ґрунтових сумішей, що укріплюють цементом, потрібно використовувати стабілізатори ґрунтових мас.  Перелік стабілізаторів ґрунтових мас наведено в додатку Б.

 

6.2 Технологія виконання робіт з влаштування шару дорожнього одягу з кам’яних матеріалів, промислових  відходів і ґрунтів, укріплених цементом на дорозі

6.2.1 Виконання робіт з влаштування шару з кам’яних матеріалів, промислових відходів і ґрунтів, укріплених на дорозі залежить від товщини шару, який підлягає укріпленню або стабілізації, та співвідношенню ширини смуги проходу ґрунтозмішувача до ширини шару.

6.2.2 Кам’яні матеріали зберігають на відкритих майданчиках з твердим покриттям, яке виключає забруднення матеріалів.

6.2.3 Цемент зберігають у закритих ємкостях, оснащених устаткуванням для механізованого розвантаження пилоподібних в’яжучих. 

6.2.4 Перед початком робіт по перемішуванню суміші з цементом, по поверхні підготовленого шару за допомогою щебенерозподілювача або автогрейдеру виконують рівномірний розподіл проектної кількості матеріалу. Товщина шару матеріалу визначається за даними призначеного складу.  

6.2.5 Виконання робіт зі змішування кам’яних матеріалів, промислових  відходів, ґрунтів з цементом, повинно починатися після: 

–                 перевірки розподілу гранулометричних добавок, якщо потрібно; 

-                 перевірки розподілу цементу або перевірка необхідної кількості цементу та води, якщо цемент у суміш вводиться у виді цементно-водної суспензії.

6.2.7 Виконання робіт по влаштуванню шару з кам’яних матеріалів, промислових  відходів, ґрунтів, укріплених цементом змішуванням на дорозі необхідно виконувати за температурі повітря не нижче ніж 5 °С і закінчувати за 15 - 20 діб до початку періоду осінніх дощів або стійкої температури повітря восени нижче ніж 5 °С. 

6.2.8 На початковій ділянці кожного об’єкту, довжина якої становить 100 м, перевіряють найбільш важливі показники влаштування шару укріпленого цементом, а саме:

-                 гранулометричний склад суміші;

-                 оптимальну вологість суміші;

-                 кількість цементу;

-                 якість перемішування цементу з сумішшю;

-                 оптимальну кількість проходів котків для ущільнення шару.

6.2.9 Довжину ділянки виконання робіт призначають у залежності від продуктивності ґрунтозмішувача:

–                 при укріплені кам’яних матеріалів, пісків, і супісків довжина ділянки становить від 200 м до 400 м;

–                 при укріплені суглинків та глин довжина ділянки становить  від 200 м до 300 м.

6.2.10 Для забезпечення однорідності суміші укріпленої цементом, смуги проходів ґрунтозмішувача необхідно перекривати. Ширину смуги перекриття визначають за співвідношенням ширини ділянки до ширини фрезерувального барабану ґрунтозмішувача. Ширина смуги перекриття повинна становити ширину, що дорівнює товщині шару, але не менше ніж 15 см.

6.2.11 В процесі виконання робіт необхідно перевіряти:

–     глибину змішування по обидва боки ґрунтозмішувача;

–     точність руху ґрунтозмішувача за наміченою лінією з необхідною шириною перекриття;

–                 вологість матеріалу.

3. Закріплення грунтів

Рекомендації з використання в’яжучих та добавок при комплексному методі укріплення ґрунтів

Таблиця А.1

 

№ п/п	Ґрунти	В’яжучі матеріали та добавки
1	Великоуламкові незцементовані грунти, близькі до оптимального складу, піски гравелисті, крупні і середньої крупнисті	Бітумні емульсії спільно з цементом або з добавкою вапна; рідкі нафтові бітуми спільно з цементом; в’язкі бітуми (спінені) з добавкою цементу
2	Великоуламкові незцементовані ґрунти неоптимального складу, однорозмірні крупні, середні та мілкі піски	Цемент з добавкою органічних речовин (рідкого бітуму); бітумні емульсії спільно з цементом або з добавкою вапна; в’язкі бітуми (спінені) з добавкою цементу
3	Пилуваті піски, різні супіски з числом пластичності менше 3	Бітумні емульсії спільно з цементом; рідкі бітуми з добавкою активних речовин; в’язкі бітуми (спінені) з добавкою цементу
4	Супіски, близькі до оптимального складу, супіски легкі крупні та пилуваті	Бітумні емульсії спільно з цементом або добавкою вапна; в’язкі бітуми (спінені) з добавкою цементу; рідкі бітуми з добавкою поверхнево-активних речовин
5	Супіски тяжкі пилуваті, суглинки легкі та суглинки пилуваті	Рідкі бітуми з добавкою цементу; в’язкі бітуми (спінені) з добавкою цементу або вапна; бітумна емульсія спільно з цементом або з добавкою вапна; рідкі бітуми з добавкою поверхнево-активних речовин; цемент з добавкою стабілізатору дорожніх мас
6	Суглинки важкі та важкі пилуваті	Цемент з добавкою вапна; рідкі бітуми з добавкою вапна та поверхнево-активних речовин; в’язкі бітуми (спінені) з добавкою вапна або цементу; цемент з добавкою стабілізатору дорожніх мас
7	Глини піщані та глини пилуваті з числом пластичності не більше 22	Цемент з добавкою вапна; рідкі бітуми з добавкою вапна та поверхнево-активних речовин; вапно з добавкою стабілізатору дорожніх мас

 

 

 

 

Додаток Б

(Довідковий)

Перелік добавок для застосування

Таблиця Б.1 - Перелік добавок та їх стисла характеристика

Вид добавки	Назва добавки	Правила застосування	Стисла характеристика добавки
1	2	3	4
Добавка, що сповільнює тужавлення	Лігносульфонати технічні  (ЛСТ)	Відповідно до ДБН В.2.7-64	Побічний продукт переробки деревини. В’язка темно-коричнева рідина, або темно-коричнева тверда маса, розчинна в воді. Малотоксична. Сповільнює тужавлення, пластифікує суміш
	Лігносульфонати технічні модифіковані ЛТМ	- // -	Темно-коричнева рідина. Збільшує рухливість суміші без зменшення міцності
	Лігносульфонати технічні модифіковані  ЛСТМ-2	- // -	В’язкотекуча темно-коричнева рідина. Збільшує рухливість суміші без зменшення міцності
	Пластифікор форміатно-спиртовий (ПФС)	- // -	Водний розчин форміату натрію, сироп твірних речовин поліспиртів. Збільшує рухливість суміші без зменшення міцності
Гідрофобізуюча та протиморозна	Полігідросилоксани (136-41, 136-57М)	- // -	ПАР з гідрофобізуючою та газоутворюючою здатністю. Пластифікує, підвищує морозостійкість, знижує водопоглинання, не призводить до зниження міцності
	Етилсиліконат натрію ГКЖ – 10	- // -	ПАР з гідрофобізуючою, пластифікуючою та повітровтягувальною дією. Збільшує рухливість суміші без зменшення міцності, підвищує морозостійкість, знижує водопоглинення
	Метилсиліконат натрію ГКЖ – 11	- // -	ПАР з гідрофобізуючою, пластифікуючою та повітровтягувальною дією. Збільшує рухливість суміші без зменшення міцності, підвищує морозостійкість, знижує водопоглинення
Стабілізатори	Дорзин	[6]	Підвищує однорідність суміші, збільшує міцність, підвищує морозостійкість та знижує водопоглинення
	ROADBOND EN 1	[7]

 

 

 

 

Додаток В

(Довідковий)

Марки цементу, які рекомендуються для укріплення сумішей з кам’яних матеріалів, промислових відходів і ґрунтів

Таблиця В.1 – Марки цементу, що рекомендуються для укріплення сумішей

з кам’яних матеріалів, промислових відходів і ґрунтів