|
|
1. Определение бетонов и их классификация
1.Определение бетонов и их классификация. Бетон - искусственный камневидный материал, представляющий собой затвердевшую бетонную смесь. Различают следующие стадии готовности бетона: бетонная смесь, свежеуложенный бетон и затвердевший бетон. Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону.Бетон - это композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Классификация бетонов: По плотности бетоны делят на особо тяжелыесплотностью более 2500 кг/м3; тяжелые– 1800-2500;легкие– 500-1800; особо легкие- менее 500 кг/м3.По основному назначению:конструкционные; специальные (жаростойкие, химические стойкие, декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные ). По виду вяжущего:на цементных вяжущих;на известковых вяжущих;на шлаковых вяжущих;на гипсовых вяжущих; на специальных вяжущих. По виду заполнителей: на плотных заполнителях; на пористых заполнителях; на специальных заполнителях. О структуре: плотной структуры ; поризованной структуры; ячеистой структуры ;крупнопористой структурыПо условиям твердения:твердевшие в естественных условиях;в условиях тепловлажностной обработки приатмосферном давлении; в условиях тепловлажностной обработки при давлениивыше атмосферного (автоклавного твердения).
| 2.Состав тяжелого бетона; роль свойства основных компонентов тяжелого бетона. Он состоит из цемента, песка, воды и заполнителя. Также для улучшения характеристик в состав бетона включают различные добавки. В зависимости от типа заполнителя различают несколько видов – особо легкие, легкие, облегченные, тяжелые, особо тяжелые бетоны. Для получения тяжелых бетонов используются особые заполнители, которые обладают повышенной прочностью, надежностью и, соответственно, более тяжелым весом. Тяжелый бетон является достаточно плотным материалом, его плотность достигает 2500кг/м3 Состав тяжелых бетонов
Состав тяжелого бетона имеет свои особенности: 1. Цемент. Для приготовления берется определенная марка цемента, например М300 или М600. За основу можно также взять портландцемент, он придает бетону максимальную прочность. 2. Вода. Чистая вода, без примесей кислот (органических или минеральных), жиров, позволяет сделать состав смеси более однородным, не нарушает баланс песка и добавок. 3. Чистый песок. Важно, чтобы песок не имел примесей глины. Глина в составе бетона ухудшает его свойства. Для тяжелых бетонов используется песок с крупными зернами, они позволяют сделать смесь более прочной.
4. Заполнитель. Он является ключевым показателем, который и определяет марку получившегося бетона. Для тяжелых бетонов используется заполнитель из горных пород, такой как щебень, гранит. Дополнительную прочность может придать мраморная крошка. Хотя цены на нее достаточно высокие, но коэффициент надежности при ее применении увеличивается в несколько раз. Диаметр зерен заполнителя достигает 7 см. 5. Добавки. Специальные добавки позволяют улучшить уже существующие характеристики бетонной смеси. Каждая добавка выполняет определенную функцию. Некоторые способны сократить срок застывания цемента и ускорить строительные работы. Другие обеспечивает дополнительную устойчивость к перепадам температур. Все добавки выбираются в зависимости от того какие цели преследуются в процессе строительства.Для показателя качества бетона используется специальная маркировка. К классу тяжелых бетонов относятся марки от М100 до М500. Определяющими характеристиками при производстве тяжелого бетона является количество цемента в бетонной массе и вид заполнителя.
|
3.Добавки, применяемые в технологии бетонов. Применение добавок является наиболее эффективным способом, повышающим качество бетонов, не требующим больших капитальных затрат. Грамотное применение целевых комплексных добавок позволяет решить любые проблемы, связанные с получением бетонов с заданными свойствами. Высокая прочность, низкая проницаемость, повышенная долговечность и морозостойкость могут быть достигнуты с применением высокоподвижных бетонных смесей, содержащих современные добавки. Все добавки можно разделить на шесть групп. Суперпластификаторы – позволяют повысить подвижность бетонной смеси, или увеличить прочность, плотность и водонепроницаемость бетона, или снизить расход цемента при обеспечении требуемой прочности бетона. Ускорители набора прочности – увеличивают скорость набора прочности в ранние сроки твердения (1-3 суток), повышают марочную прочность бетона. Добавки, регулирующие сохраняемость подвижности бетонной смеси, – востребованы в жаркое время года или при необходимости длительной перевозки бетонной смеси. Добавки с противоморозным эффектом – обеспечивают проведение бетонных работ в зимнее время при температурах до минус 15 о С и даже до минус 25 о С. Модификаторы бетона – бетоны с этими добавками имеют класс по прочности до В80 при применении цементов марки 500, отличаются пониженной проницаемостью, морозостойкостью, коррозионной стойкостью и долговечностью, при этом бетонная смесь может иметь высокую подвижность. Добавки для самоуплотняющихся бетонов – помогают решить проблему бетонирования тонкостенных, густоармированных конструкций. Комплексные добавки – объединяют в себе несколько видов воздействия на бетонную смесь.
|
4.Алгоритм подбора состава тяжелого бетона с заданными свойствами.Подбор состава бетона заключается в установлении наиболее рационального соотношения между составляющими бетон материалами (цементом, водой, песком, гравием или щебнем) для обеспечения его удобоукладываемости, прочности и др. требуемых показателей. Состав бетонной смеси выражают в виде массового соотношения между количеством цемента, песка, гравия или щебня с обязательным указанием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу и выражают соотношением 1:Х:У (цемент : песок : гравий) при В/Ц=Z, например 1: 2,5: 4,8 при В/Ц=0,5.I. Вяжущее Выбор типа вяжущего обусловлен: условиями приготовления бетонной смеси;классом (маркой) бетона по прочности – какправило марка цемента должна в 1,5-2 раза превышать марку бетона. Для тяжелого бетона применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент. II. Заполнители. В качестве мелкого заполнителя в тяжелом бетоне применяют песок Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов. В качестве крупного заполнителя применяют гравий, щебень..III. ВодаЧистая водопроводная вода, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схватыванию и твердению вяжущего веществаIV. ДобавкиМинеральные добавки- природные или техногенные тонкодисперсные вещества,содержащие аморфный SiO2,(вулканический пепел, молотые вулканическийтуф, диатомит, трепел). Органо-минеральные добавки- добавки,получаемые совместным измельчением кремнеземосодержащих веществ и поверхностноактивных веществ.Химические добавки1) регулирующие свойства бетонных смесей(пластифицирующие);2) регулирующие схватывание бетонных смесей и твердениебетона (ускорители и замедлители схватывания и твердения,противоморозные) – CaCl2, карбид лития;3) регулирующие плотность и пористость бетонной смеси ибетона (воздухововлекающие, газообразующие, уплотняющие)– СНВ, алюминиевая пудра, сульфат железа;4) регулирующие деформации бетона (расширяющие) –алюминат кальция, сульфат алюминия;5) повышающие защитные свойства бетона к стали (ингибиторыкоррозии стали);6) стабилизаторы (снижающие водоотделение и раствороотделение) - эфиры целлюлозы;7) придающие бетону специальные свойства (гидрофобизирующие, антикоррозионные,).
|
5.Свойства бетонной смеси. Зависимость свойств бетонной смеси от различных факторов. Бетонная смесь состоит из цементного теста, мелкого и крупного заполнителя. Каждый из этих компонентов влияет на вязкопластичные свойства смеси. Так, если увеличить содержание заполнителей, смесь становится более жесткой; если цементного теста — более пластичной и текучей. Чем больше в цементном тесте воды, тем пластичнее получается тесто и соответственно пластичнее бетонная смесь. тиксотропия — способность разжижаться при периодически повторяющихся механических воздействиях (например, вибрации) и вновь загустевать при прекращении этого воздействия. Механизм тиксотропного разжижениязаключается в том, что при вибрировании силы внутреннего трения и сцепления между частицами уменьшаются и бетонная смесь становится текучей.для уплотнения и укладки). Удобоукладываемость - обобщенная техническая характеристика вязкопластичных свойств бетонной смеси. Под удобоукладываемостью понимают способность бетонной смеси под действием определенных приемов и механизмов легко укладываться в форму и уплотняться, не расслаиваясь. Удобоукладываемость смесей в зависимости от их консистенции оценивают по подвижности или жесткости. Подвижность служит характеристикой удобоукладываемости пластичных смесей, способных деформироваться под действием собственного веса. Подвижность характеризуется осадкой стандартного конуса, отформованного из испытуемой бетонной смеси. Для этого металлическую форму-конус, установленную на горизонтальной поверхности, заполняют бетонной смесью в три слоя, уплотняя каждый слой штыкованием. ОК, значение которой (в сантиметрах) служит показателем подвижности. Жесткость — характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса. Ее определяют по времени вибрации (в секундах), необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из бетонной смеси с помощью специального прибора – вискозиметра. В зависимости от удобоукладываемости различают жесткие и подвижные бетонные смеси. Жесткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды и соответственно пониженное количество цемента в сравнении с подвижными смесями у бетонов равной прочности. Жесткие смеси требуют интенсивного механического уплотнения: длительного вибрирования, вибротрамбования и т. п. Подвижные смеси отличаются большим расходом воды и соответственно цемента. Связность — способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т. е. нерасслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. При механических воздействиях часть воды как наиболее легкого компонента отжимается вверх.
|
6.Основные технологии тяжелого бетона. Технология тяжелого бетона включает в себя следующие технологические операции: подбор состава бетона, приготовление и транспортирование бетонной смеси, ее укладку и уплотнение, и обеспечение требуемого режима твердения бетона.Состав бетона должен быть таким, чтобы бетонная смесь и затвердевший бетон имели заданные значения свойств (удобоукладываемости, прочности, морозостойкости), а стоимость бетона при этом была более низкой.Требуемая подвижность бетонной смеси обеспечивается выбором необходимого количества воды.Требуемая прочность бетона достигается: 1) выбором марки цемента (она, как правило, принимается в 1,5. ..2,5 раза выше марки бетона); 2) расчетом требуемого соотношения цемента и воды (Ц/В) по формуле основного закона прочности бетона. Количество цемента определяется по известным значениям В и В/Ц: Ц = В: (В/Ц).Количество крупного и мелкого заполнителей рассчитывают так, чтобы расход цемента был минимальным. Это достигается в том случае, если количество крупного заполнителя будет максимально возможным (обычно оно составляет 0,75.. .0,85 от объема бетона), а мелкий заполнитель (песок) заполнит пустоты между зернами крупного заполнителя.В этом случае цементное тесто должно будет заполнить пустоты в песке и покрыть поверхность заполнителей для обеспечения связи всех частиц друг с другом.Увеличивая или уменьшая содержание цементного теста (но, не изменяя при этом рассчитанного Ц/В), можно повысить или снизить подвижность бетонной смеси, сохраняя заданную прочность бетона.При использовании влажных заполнителей необходимо учитывать содержащуюся в них воду и соответственно уменьшать количество воды затворения, чтобы суммарное количество воды было равно расчетному.Приготовление бетонной смеси осуществляют в специальных агрегатах — бетоносмесителях разных конструкций и различной вместимости.В зависимости от конструкции различают бетоносмесители:гравитационные, со свободным падением смеси(пригодны только для подвижныхсмесей) и принудительного действия.В зависимости от продолжительностиперемешивания до 2-3 мин. Прочность бетона повышается.Обозначение бетонной смеси должносодержать:степень готовности;класс по прочности;марки по удобоукладываемости, морозостойкости,водонепроницаемости, средней плотности (для легкогобетона)обозначение стандарта. Например, готовая бетонная смесь тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В25, марок по удобоукладываемости П3, морозостойкости F200 иводонепроницаемости W6 должна обозначаться:БСГ В25 П3 F200 W6
|
7.Свойства тяжелого бетона: пористость, морозостойкость, водонепроницаемость, усадка и набухание. Средняя плотность тяжелого бетона колеблется в пределах 1800—2500 кг/м3 и зависит от средней плотности заполнителей. Пористость. Бетон не является абсолютно плотным телом. Поры, хотя бы в очень малых количествах, будут находиться внутри частиц заполнителя, в цементном камне, между заполнителем и цементным камнем. Пористость тяжелого бетона колеблется от 6 до 15% в зависимости от рода заполнителей, состава бетона и методов уплотнения. Большое значение имеет характер пористости: крупные открытые поры ухудшают свойства бетона, мелкие замкнутые (пластифицирующих и гидрофобных добавок) улучшают свойства бетона.Морозостойкостьтяжелого бетона может колебаться от 50 до 300, марки по морозостойкости. Морозостойкость бетона зависит от характера и величины пористости бетона, вида цемента и заполнителей. Жаростойкость тяжелого бетона невелика. Его можно применять для конструкций, подвергающихся длительному нагреву до температур не выше 200° С. Прочность при этом снижается на 30—50%, что надо учитывать при проектировании состава бетона.Деформативность бетона.В бетоне различают деформации двух видов:объемные, развивающиеся во всех направлениях подвлиянием усадки, изменения температуры и влажности; силовые, развивающиеся главным образом вдольнаправления действия сил.Начиная с малых напряжений, в нем помимоупругих восстанавливающихся деформаций развиваютсянеупругие остаточные деформации.Поэтому силовые деформации в зависимости от характераприложения нагрузки и длительности ее действияподразделяют на три вида: при однократном загружениикратковременной нагрузкой, при длительном действиинагрузки и при многократно повторном действии нагрузки. При однократномзагружении бетона кратковременноприложенной нагрузкой деформация бетона образуется изупругой и неупругой пластической деформаций..Свойство бетона, характеризующееся нарастанием неупругих деформаций при длительном действии нагрузки,называют ползучестьюбетона.Деформации ползучести могут в 3-4 раза превышатьупругие деформации.Ползучесть бетона в сухой среде значительно больше,чем во влажной. Технологические факторы влияютна ползучесть бетона:с увеличением В/Ц и количества цемента на единицуобъема бетонной смеси ползучесть возрастает; с повышением прочности зерен заполнителей ползучесть уменьшается;с повышением прочности бетона, ползучесть уменьшается.Деформации бетона при многократно повторяющимся действии нагрузки.Многократное повторение циклов загружения и разгрузкибетона приводит к постепенному накапливанию неупругихдеформаций. При больших напряжениях после некоторого числа циклов неупругие деформации начинают неограниченно расти, что приводит к разрушению образца.
|
8.Прочность тяжелого бетона, факторы, влияющие на прочность. Прочность при сжатии является основным показателем механических свойств бетона. Она определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов-кубов, изготовленных из данной бетонной смеси и выдержанных в течение 28 суток. По пределу прочности при сжатии для тяжелых бетонов установлены следующие марки: М200, М250, МЗОО, М350, М400, М450, М500, М600, М700, М800. Основные факторы, влияющие на прочность бетона - активность цемента и соотношение массы воды и цемента (водоцементное отношение В/Ц или обратное ему цементоводное отношение - Ц/В). Зависимость прочности обычного бетона от Ц/В и марки цемента в общем виде выражают формулой Боломея-Скрамтаева: 1) для обычных бетонов (Ц/В<=2,5) Rб = А Rц (Ц/В - 0,5); 2) для высокопрочных бетонов (Ц/В>2,5) Rб = А1 Rц (Ц/В + 0,5); где Rб - прочность бетона в возрасте 28 сут. при твердении в нормальных условиях, МПа; Rц - активность цемента, МПа; А(А1) - коэффициенты, учитывающие качество заполнителей и вяжущего (для высококачественных -0,65 (0,43), для рядовых –0,6 (0,4), для пониженного качества –0,55 (0,37)). На прочность бетона влияние оказывает зерновой состав заполнителей, правильность перемешивания его составляющих. Значительное влияние на прочность бетона оказывают степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет. При этом в первые 7 -10 сут. прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 сут. замедляется и в возрасте свыше 1 года затухает, в 7-суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60 - 70% 28-суточной (марочной) прочности, в возрасте 180 сут., 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200 % марочной прочности. Прочность бетона в возрасте n: Rn=R28· (Lg n / Lg 28), где 90 > n ≥ 3 суток.
| |
|
|
Скачать 182.29 Kb.