Звукопоглощающие материалы и изделия

Облицовочное стекло. Получают нанесением керамич. эмали или применяя глушёное стекло. В 1-ом случае м-л наз-ся стемалит, во 2-ом - марблит. Стеклянные эмалированные плитки получают из отходов листового стекла, размер 150х150, наносится слой эмали. Стеклянные мозаики - это плитки из цветного стекла 20х20. Смальта - запрессованная в горячем состоянии между двумя слоями стекла разноцветная фольга. Зеркала получают нанесением тонкого слоя серебра или алюминия, закрепл. асфальт. лаком.

Объёмные изделия:

1)Стеклянные блоки - получают спрессовыванием половинок, имеющих на внутренней стороне светопропускание не менее 65%, теплопроводность 0,4 Вт/м˚С, светорассеяние - 25%.

2)Стеклопакеты - изг-т из 2 - 3-х листов стекла, соединённых по периметру метал. обоймой. Между слоями - герметичн. воздушн. полость шир. 15 - 20 мм.

3)Стеклопрофили - имеют коробчатое строение, длиной до 6 м, светопропускание 40 - 70%. Исп-ся для устройства несущих стен, внутренних перегородок, остекления фонарей в зданиях.

4)Стеклянные трубы. Разных диаметров, из силикатных и хим. стойких стёкол. Преимущества - гладкая пов-ть, низкий к-т трения, гигиеничность, прозрачность, хим. стойкость.

Стеклокристаллические м-лы (ситалы)

Если изг-т из шлаковых расплавов, то это шлакоситалы, если из стекл. - просто ситалы. Их получают путём направленной кристаллизации стёкол или шлаковых расплавов, протекающей во всём объёме отформованных изд-й. Объём кристаллических образований сост-т 5 - 10%, эти образования равномерно распределены в изделии. Кристаллизацию осущ-т при термич. 2-стадийной обработке, причём на 1-ой стадии т-ра соответствует т-ре зарождения кристалла, на 2-ой - т-ре макс. скорости роста кристаллов. Крист-ция шлаков и стёкол становится возможной за счёт введения катализаторов кристаллизации, добавок флюоридов, фосфатов, циркония, щелочных и щелочно-земельных металлоав, к-е вв-ся в кол-ве 4 - 5%. По сравнению со стеклом, ситалы приобретают выс. мех. прочность, термостойкость, твёрдость, диэлектрич. свойства. Применяют в дорожном стр-ве, космич. технике, гидротехнич. сооружениях.

Изделия из плавленых горных пород

Получают путём расплавления горных пород, разлива расплавов в формы с последующей термич. обработкой, состоящей из крист-ции и обжига. По свойствам получаемые м-лы превосходят исходные природные каменные. В зависимости от вида горных пород различают чёрное и белое литьё. Для чёрного литья - исп-т тёмные породы (диабаз, базальт, доменные шпаты), для белого - мел, доломит, мрамор, песок. белое литьё производят в эл. печах при 1300˚С, чёрное - в ванных печах при 1400˚С. Изг-т плиты, плитку, камни для дорог и тротуаров, трубы, штуцеры, желоба и тонкие нити, минеральную и стеклянную вату.

Твердение цемента

Характерной особ-тью минералов портландцемента (алит, белит, трёхкальциевый алюминат, четырёхкальциевый алюмоферрит) явл-ся их спос-ть вступать в реакцию с водой и создавать такие структуры, к-е обладают достаточной силой когезии и адгезии, способны создавать в рез-те твердения монолитное тело, приобретающее с теч. времени выс. прочность. Процессы, происходящие при этом, сложны и м. б. в приближении рассмотрены с 2-х точек зрения – химич. и физ.-хим.

Рассм. х-р осн. хим. процессов при твердении цемента. прежде чем перейти к рассмотрению получаемых продуктов гидратации отдельных минеральных м-лов, отметим, что в нач. момент взаимодействия цемента с водой жидкая фаза с-мы «цемент – вода» быстро обогащается щелочами и известью, получаемыми в рез-те гидролиза минерала C₃S и гипса. Поэтому все процессы происходят в щелочной среде. что предопредляет ход химич. реакций, способствуя получению продуктов гидратации более высокой степени основности. Сразу после затворения цемента водой происходит быстрое взаимодействие алита (C₃S) с водой по схеме:

3CaO · SiO₂ + 6H₂O → 2CaO ·SiO₂ · 4H₂O + Ca(OH)₂ (известь)

Получаемая при гидролизе известь явл-ся причиной низкой водостойкости портландцемента.

Белит только гидратируется:

2CaO · SiO₂ + 4H₂O → 2CaO · SiO₂ · 4H₂O

Реакция протекает медленно. При повышении т-ры возможен гидролиз белита с выделением Ca(OH)₂ и образование низкоосновного гидросиликата кальция типа тоберморита (mCaO·SiO₂·nH₂) m=0,8 – 1,5.

Трёхкальциевый алюминат бурно реагирует с водой, образуя гидрат:

3CaO · Al₂O₃ + 6H₂O → 3CaO · Al₂O₃ · 6H₂O

Образуемый гидрат создаёт рыхлую непрочную кристаллическую структуру, к-я выз-т моментальное (ложное) схватыване теста. Для замедления этой реакции в цемент вводят гипс. В рез-те С₃А сначала реагирует с гипсом, образуя ГСАК (гидросульфоалюминат кальция):

3CaO · Al₂O₃ + 3(CaSO₄ · 2H₂O) + 26H₂O → 3CaO · Al₂O₃ · 3CaSO₄ ·32H₂O

Пока гипс полностью не израсходуется, С₃А с водой не реагирует. ГСАК в 2 раза превосходит по объёму исходные продукты, из которых он получается. Четырёхкальциевый алюмоферрит гидратизируется и гидролизуется:

CaO ·Al₂O₃ · Fe₂O₃ + nH₂O → 3CaO ·Al₂O₃ · 6H₂O + CaO · Fe₂O₃ · mH₂O

Образуемый гидроферрит может увеличивать основность, связывая гидроксид кальция, выделяемый при гидролизе С₃S, и переходить в соединение Fe.

Цементный камень после твердения состоит из: гидроксида кальция; гидрата 2-кальциевого силиката с примесью менее основных тобермритподобных силикатов кальция; гидросульфоалюмината кальция; гидроалюмината кальция; гидроалюмоферрита кальция; непрореагировавших остатков зёрен цемента и др.

Состав затвердевшего цементного камня объясняет стойкость камня в той или иной эксплуатационной среде, однако исходя из состава невозможно объяснить причины формирования прочности камня. Поэтому не менее важным в рассмотрении процессов твердения представляется комплексный подход, учитывающий физ.-хим. явления, протекающие при становлении структуры твердеющего цементного камня.

Среди многочисленных работ, посвящённых этому вопросу, в плане его исторического развития, наибольший интерес представляют взгляды Ле Шапелье, Михаэлиса, Байкова, а также современные представления, основанные на последних исследованиях в этой области.

Ле Шапелье выдвинул в 1882 г. кристаллизационную теорию твердения цемента: вяжущее, смешанное с водой, растворяется в ней, образуя гидратные соединения, к-е, будучи менее растворимы, быстро насыщают раствор, выпадая в виде кристаллов, накапливаются, сращиваются, образуя монолит.

Михаэлис выдвинул в 1893 г. коллоидную теорию твердения цемента: растворяются наиболее реакционноспособные минералы, но выделяющиеся из раствора кристаллы играют второстепенную роль в формировании структуры и прочности камня; основное же значение в росте прочности Михаэлис приписывал гидрогелям силикатов кальция, образующимся в рез-те непосредственного присоединения воды к зёрнам цемента (набухания). Твердение цемента происходит за счёт уплотнения гидрогелей (коллоидов) при их постепенном обезвоживании на дальнейшую гидратацию, а в последующем – их перекристаллизации.

По Байкову (1923 г.), набор прочности при твердении цемента объясняется совокупностью процессов коллоидации и кристаллизации: всякое гидратационно твердеющее вяжущее проходит стадию коллоидного состояния, даже если оно в итоге даёт ясно выраженный кристаллический сросток. Байков делил процесс твердения вяжущих на 3 периода:

1)Растворение. Образуются насыщенные растворы, в к-х начинают возникать зародыши новых фаз (ГСАК).

2)Коллоидация (гелеобразование). Ощущается недостаток свободной воды, образуется коллоидная масса, происходит схватывание. Этот этап х-ся прямым присоединением воды к вяжущему и образованием гидратных соединений высокой коллоидной дисперсности.

3)Кристаллизация. Происходит перекристаллизация гелей, образуются кристаллические сростки (монолиты).

Эти периоды наступают не в стройной последовательности, а налагаются друг на друга, т. е. могут протекать //-но, с преобладанием того или иного из них, в соответствии с действующими перенасыщениями.

Дальнейшие исследования процессов твердения цемента идут в 2-х направлениях: 1) исследование механизма и кинетики гидратации цементных соединений; 2) выяснение механизма структурообразования, т. е. механизма синтеза прочности цементного камня.

В 1-ом направлении нет единства мнений о том, идёт ли образование гидрат. соединений только через раствор, или топохимически, или оба процесса имеют место быть. Однако, независимо от понимания механизма образования гидратных соединений, в настоящее время явл-ся установленным и общепринятым, что в цементном камне образ-ся два вида гидратных новообразований. Осн. масса соединений примерно на 75 – 80% представлена гидросиликатами кальция, имеющими весьма высокую степень дисперсности, близкую к коллоидной. Их принято наз-ть гелевидной составляющей цементного камня. Кроме них, образ-ся другие соединения с явно выраженной кристаллической микроструктурой. К ним относят: гидрат окиси кальция, гидросульфоалюминат кальция (ГСАК).

Установлено также, что образующиеся гидраты выделяются в непосредственной близости от пов-ти цемента и по мере развития процессов гидратации новообразования создают вокруг зёрен исходного цемента гидратные оболочки, состоящие в основном из гелевидных гидросиликатов, в среде к-х различаются более крупные кристаллы – гидраты. В рез-те зёрна цемента разбухают, увеличиваются в объёме и через нек-рое время начинают непосредственно контактировать др. с др. Водная прослойка исчезает. В рез-те возникает структура – пространственная сетка, называемая коагуляционной структурой, - и образуется она путём беспорядочного сцепления отдельных сальватированных зёрен цемента с пом. вандервальсовых сил молекулярного притяжения. Этот момент соотв-т началу схватывания. Образовавшаяся структура явл-ся непрочной, её можно легко разрущить механическим встряхиванием, вернуть всё обратно в жидко-текучее состояние, однако сразу после прекращения встряхиваний структура моментально восстанавливается. Такой перевод можно повторить многократно. Это явление наз-ся тиксотропия и на нём основана технология уплотнения бетонной смеси.

Формирование коагуляционной структуры – важный этап структурообразования цементного камня, т. к. в последующем кристаллизационное структурообразование происходит на фоне сложившейся и зафиксированной коагуляционной структуры. Затем следует длительный период твердения с постепенным нарастанием мех. прочности в рез-те уплотнения структуры за счёт увеличения объёма твёрдой фазы и повышения степени кристалличности новообразований. Структура цементного камня, по образному выражению Юнга, представляет собой микробетон, в к-м крупный заполнитель – это остатки зёрен цемента, не вступившие в реакции, гелевое составляющее, кристаллы, раствор. От соотношения всех частей зависят и свойства цемента.

Бетоны и изделия из них

Бетон – иск. камен. м-л конгломератного типа, получаемый в рез-те затвердевания рационально подобранной и уплотнённой смеси из вяжущего, заполнителей, воды и спец. добавок.

Классификация бетонов

Согласно СниПам, бетоны класс-т по многим признакам, важнейшими из к-х явл-ся: ср. плотность; назначение; вид вяжущего; условия твердения; структурные признаки.

По ср. плотности: 1) особо тяжёлые (ср. плотн. более 2500 кг/м³) – для защиты от радиации, с исп-ем магнетита, барита, чугунного скраба, стружки; 2) обычные (тяжёлые) (ср. плотн. 220 – 2500) – плотные бетоны на основе плотных г. п. (щебень, гравий и др.), для несущих конструкций; 3) облегчённые (ср. плотн. 1800 – 2200) – частично на пористых заполнителях из более лёгких г. п., исп-ся для несущих и самонесщих конструкций; 4) лёгкие (ср. плотн. 500 – 1800) – на лёгких пористых заполнителях, крупнопористые бетоны и ячеистые для самонесущих конструкций; 5) особо лёгкие (ср. плотн. менее 500) – теплоизоляц. бетоны, пено- и газобетоны. Ср. плотн. бетона зависит от пористости. Так, у теплоизоляционных бетонов пористость 70 – 85%, у особо тяжёлых и тяжёлых – 5 – 10%; следовательно, кл-ция по ср. плотности явл-ся одновременно и кл-цией по структурному признаку. Пэтому бетоны делятся дополнительно на плотные, крупнопористые, поризованные и ячеистые.

По виду вяжущего: 1) цементные; 2) силикатные (основа извести); 3) гипсобетоны; 4) спец. бетоны.

По назначению: 1) обычные; 2) дорожные; 3) гидротехнические; 4) теплоизоляционные; 5) кислотоупорные; 6) жаростойкие.

Бетоны – важнейший строит. м-л, к-й прим-ся во всех без исключ-я областях стр-ва. Это обусловлено тем, что он имеет технико-экон. преимущества перед другими м-лами: 1) неограниченная сырьевая база; 2) низкий уровень затрат на пр-во, вкл. в себя несложное оборудование, полную механизацию и автоматизацию пр-ва; 3) на стадии приготовления бетонная смесь явл-ся пластичной и м. принять разл. формы и конфигурации, т. е. м-л имеет почти неогр. возм-ти; 4) бетон огнестоек, долговечен, экспл. х-ки варьируются в широких пределах.

Недостаток: бетон плохо работает на растяжение, поэтому в некоторых случаях оптимальным в-том явл-ся ж/б изд-я, сочетающие в себе бетон и металл.

М-лы для тяжёлого бетона

Вяжущие. Применяют все виды вяжущих, отвечающих требованиям стандарта. Вид вяжущего выбирают исходя из условий работы к-ции. Марка цемента должна в 1,5 – 2 раза превышать марку изготовляемого бетона.

Вода. Применяют без ограничения питьевую воду без вредных примесей, препятствующих нормальному твердению цемента. Проверяется значение pH≥4. Общее содержание солей допускается не более 5000 мг на 1 л, в т. ч. сульфат-ионов не более 2700 мг на 1 л. Не допускается использование болотных, сточных вод и промышленных неочищенных отходов.

Мелкий заполнитель. В тяж. бетоне применяют прир. и иск. пески из кварца. Кач-во песка, применяемого для изготовления бетона, опр-ся минеральным, зерновым составом и сод-ем вредных примесей. К вредным примесям мелкого наполнителя относят в-ва, вызывающие коррозию цем. камня (органические, сульфаты и сульфиды, зёрна слабых пород, глинистые ч-цы).

Крупный заполнитель (щебень, гравий). Щебень получают дроблением массивных г. п. на куски размерами 5 – 70 мм. Зёрна щебня имеют сильно шероховатую пов-ть, поэтому щебень предпочтительно применять для изг-я высокопрочных бетонов. Для крупного заполнителя (как и для мелкого) сущ-т требования отн-но степени его очищенности от вредных примесей, глин. частиц, органики, зёрен слабых пород. Прочность крупного заполнителя х-ся дробимостью:

,

где m₁ – масса исходной пробы, m₂ – масса пробы, оставшейся на сите.

По дробимости щебень (гравий) делят на 7 марок (кгс/см²): 1200, 1000, 800, 600, 400, 300, 200. По морозостойкости: 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

Реологические свойства бетонной смеси

Реология – наука о деформациях и????, в к-й???? структ. прочность???, пластич. вязкость, тиксотропия.

По своим реологич. свойствам есть 3 типа???: истинные ньютоновские жидкости; структурированные жидкости, к-е не обладают предельным напряжением сдвига; пластично-вязкие???

Бетонная смесь относится к пластично-вязким??? Её течение можно вызвать только после преодоления предельного напряжения сдвига.

τ_о - предельное напряжение сдвига

По своему строению бетонная смесь – единое физич. тело, в к-м зёрна цемента, заполнителей и вода связаны внутр. силами взаимодействия. Если к смеси прикладывать возрастающее усилие, то вначале смесь претерпевает упругие деформации. Если усилие превосходит по величине силы внутр. связи, то происх-т их разрыв и смесь начинает течь подобно жидк-ти.

Реологическая модель бетонной смеси, отражающая её основные св-ва

Реол. модель бет. смеси, отражающая её осн. св-ва, вкл. упругий эл-т (пружину) с модулем упругости Е. Структурная прочность системы τ_о х-ся силой трения м/у массой m и столом, а вязкое сопротивление сдвигу, зависящее от к-та пластич. вязкости, представлено поршнем, двигающимся в вязкой жидк-ти. При постепенном возрастании напряжения σ сначала вкл-ся упругий эл-т и при σ<τ_о деф-ция будет:

После продолжения предельного напряжения сдвига при σ>τ_о бетонная смесь течёт подобно вязкой жид-ти и неупругая деф-ция за время t будет:

Полная деф-ция системы:

Матем. модель исп-ся при выборе параметров уплотнения бет. смеси.

ДАЛЬШЕ СМ. КОНСПЕКТ!!!

Технические свойства бетонной смеси

Удобоукладываемость. Важн. свойство – удобоукладываемость (спос-ть заполнять форму при заданном способе уплотнения, сохраняя однородность). Оценивают удобоукладываемость 2-мя показателями: подвижностью и жёсткостью. Подвижность (ОК) х-ся величиной осадки конуса и явл-ся статич. х-кой структ. прочности смеси. Жёсткость (Жс) явл-ся показателем динамич. вязкости бет. смеси. Удобоукладываемость по жёсткости устанавливают, если осадка конуса нулевая. Жёсткость выражают в секундах, необходимых для того, чтобы выровнять и уплотнить отформованный конус вибрацией. Определение ведут в техн. вискозиметре.

В практике бетонирования применяют смеси особо жёсткие, жёсткие, малоподвижные, х-ся как подвижностью, так и жёсткостью подвижные, литые.

Показатели удобоукладываемости назначают исходя из вида, размеров, густоты армирования к-ции, руководствуясь рекомендациями СНиП. В зависимости от удобоукладываемости при уплотнении треб-ся разные мех. усилия, поэтому удобоукл-ть диктует выбор механизма уплотнения бетона.

Связность (нерасслаиваемость). Определяют по величине водоотделения при отстаивании отформованной смеси. Эта х-ка важна для транспортировки, при заполнении форм. Связности смеси добиваются правильным выбором состава смеси. увеличением расхода песка за счёт крупного заполнителя, уменьшением водоцементного отношения, применением заполнителей с более шероховатой пов-тью.

Факторы, определяющие удобоукладываемость

1) Кол-во воды затворения. Оно определяет реологич. св-ва (структ. прочность, пластич. вязкость), след-но, и вязкость смазки, в к-й перемещ-ся заполнители.

2) Объём теста вяжущего в бет. смеси, т. е. от толщины смазочных слоёв, расхода цемента.

3) Удельная пов-ть заполнителя, след-но, от крупности зёрен заполнителя.

4) Объём ц/п раствора, к-й раздвигает зёрна крупного заполнителя и устраняет возникновение зациклений. Этот объём должен всегда превышать объём пустот крупного заполнителя.

Улучшить удобоукладываемость могут также: пластифицирующие добавки (как рядовые, типа поверхностно-активных вещ-в (ПАВ) (ССБ, ЛСТ, СДБ, СНВ), так и гиперпластифицирующие, специально синтезированные добавки (С-3, С-4). Суперпластификаторы переводят особо жёсткие смеси в литые.

Структура бетона

Затвердевший бетон – м-л конгломератного типа, т. е. он обладает неоднородным строением как на макро-, так и на микроуровне.

На макроуровне неоднородность бетона опр-ся количественным соотношением отдельных компонентов и их распределением в объёме бетона с учётом пустот, возникающих из-за недоуплотнения смеси. Соотношение объёмной к-ции заполнителей и цементного теста опр-т тип структуры бетона: плавающий или контактный.

Стремятся к макс. насыщению конструкц. бетона прочным заполнителем, т. к. в этом случае уменьшается усадочное трещинообразование в цементирующих прослойках, сближенные зёрна крупного заполнителя создают жёсткий каркас и повышают на 40% прочность бетона.

Микроуровень х-ся составом и строением тв. вещ-ва, а также контактной зоны между заполнителем и цементирующим в-вом. Тип стр-ры опр-т роль цементирующего в-ва или заполнителя. Изменяя в необх. направлении х-ки структ. составляющих и строение бетона в целом, можно в широком диапазоне изменять свойства бетонов, изготовленных из одних и тех же м-лов.

Микроструктура бетона опр-ся х-ром пор, возникновение к-х неизбежно и связано с физ.-хим. процессами твердения цемента и испарением части воды.

По кл-ции Горчакова, все поры в бетоне разделяются на: 1) гелевые (менее 0,004 мкм), не заполняются водой и не влияют на свойства бетона; 2) капиллярные (более 1 мкм) – образ-ся при испарении воды и в рез-те недоуплотнения; 3) контракционные (0,004 – 1 мкм) – обр-ся в рез-те уменьшения объёма при гидратации минералов цемента. Объём образуемых в цементном камне пор зависит от степени гидратации цемента. Чем больше степень гидратации, тем меньше капиллярных пор.

Прочность бетона и влияние на неё различных факторов

Прочность на сжатие – важнейшее мех. свойство бетона. Хотя как в любом неоднородном м-ле, даже при одноосном сжатии возникает сложное напряжённое состояние с деформациями разного х-ра. Разрушается бетон в рез-те возникновения трещн от поперечного растяжения. При этом разрушение может происходить как по месту контактов, так и по цементному камню и по самому заполнителю. Поэтому для обеспечения прочности важна каждая составляющая бетона. Обычно принято выражать прочность бетона в виде функциональной зависимости:

R_б = f(R_ц, В/Ц, t)

Из множества определяющих факторов наиболее важным явл-ся закон водоцементного отношения, т. е. зависимость вида:

R_б = f(В/Ц)

Эта зависимость представляет собой кривую с максимумом, по к-й можно получить макс. прочность.

Закон водоцементного отношения сформулирован Малюгой, затем уточнён Валамеем и звучит так: для каждого состава бетона существует своё оптимальное водоцементное отношение, при к-м достигается макс. прочность этого бетона. Для общего случая (зависимость вида Rб=f(В/Ц) получают ряд кривых, подобных рассмотренной, соединяя т-ки с оптим. частными выражениями В/Ц выражают общую зависимость прочности бетона от В/Ц. Она представляет собой гиперболу.

К – зависит от вида заполнителя. В плотном бетоне на щебне К=3,5; в плотном бетоне на гравии К=4. Х=1,5 в плотном бетоне.

Гиперболическая ф-ла прочности, преобразованная в более простую ф-лу Баламея-Скрамтаева. Если выразить R_б = f(Ц/В), тогда графически

R_б = АR_ц(Ц/В ± 0,5)

Отрезок 1: R_б = АR_ц(Ц/В + 0,5)

Отрезок 2: R_б = АR_ц(Ц/В – 0,5)

При Ц/В=2,5 (В/Ц=0,4) нах-ся граница, к-рая делит бетоны на пластичные и жёсткие, а по прочности на высокопробные и обычные. А – к-т, зависящий от вида заполнителей и их кач-ва. А=0,37 – 0,65.

Осн. закон прочности бетона (закон В/Ц) явл-ся общим для тяжёлых, лёгких, мелкозернистых бетонов и цем. растворов.

Марки и классы бетона по прочности

Марка бетона уст-ся при его испытании на осевое сжатие и х-ся пределом прочности бетона в контрольных образцах-кубах (15х15 см) в нормально-влажностных условиях (возраст 28 сут.). Если размеры отличаются от базовых, то вводят поправочные к-ты.

В расчётах ЖБК часто встречается понятие призменной прочности, под к-м понимают предел прочности на осевое сжатие призм, высота к-х в 4 раза больше ребра квадратного основания (15х15х60 см). Соотношение между призменной и кубиковой прочностью:

Проектную марку для некоторых констр-й м. устанавливать и в иные сроки твердения в зависимости от сроков загружения конструкции.

Марки бетонов по прочности: 100, 150, 200, 300, 400 и т. д.

Класс бетона устанавливают аналогичными испытаниями, но выражают показатель класса – предел прочности – в МПа, с гарантированной точностью 95%. Обозначают М100, М200 и т. д. Классы: В3,5; В5; В7,5; В10; В60.

Кроме прочности на сжатие, необх. х-кой для ряда к-ций из бетона явл-ся показатель прочности на растяжение, к-й опр-т испытанием на изгиб призм (15х15х60 см). Стандартные испытания ведут по схеме:

На растяжение бетон работает значительно хуже.

÷

Предел прочности на осевое растяжение опр-т на образцах-«восьмёрках».

Расчёт состава тяжёлого бетона

Это важнейшая операция технологии бетона, где устанавливается рациональное соотношение компонентов бетона, опр-ся В/Ц, обеспечивающее проектную прочность при мин. расходе цемента, надлежащая удобоукладываемость смеси при ппринятом способе уплотнения. Кроме того, рассчитанное В/Ц должно обеспечивать защиту арматуры от коррозии, водонепроницаемость и морозостойкость.

Исх. данные при расчёте обычно сод-ся в технических проектах, где указ-ся: марка бетона, удобоукладываемость бет. смеси, наиб. крупность зёрен заполнителя (из расчёта толщины конструкции) и х-ки всех м-лов (активность цемента, штучная и насыпная плотность, пустотность и др.).

Метод расчёта Скрамтаева – метод абсолютных объёмов

1)Опр-ся В/Ц:

R_б = АR_ц(Ц/В ± 0,5)

Выбор знака м. ориентировочно прогнозировать по показателю удобоукладываемости.

2)Опр-ся расход воды на 1 м³ бетона по таблицам или графикам.

3)Опр-ся расход цемента:

Полученный расход сверяют со СНиПом.

4)Расход крупного заполнителя на 1 м³ бетона:

α - к-т раздвижки зёрен

[кг]

5)Расход песка

[т]

После расчёта опр-т расход м-лов на 10 л пробного замеса, на к-т корректир-ся состав по прочности и удобоукладываемости.

Опр-ся к-т выхода бетона:

В=0,55 – 0,75

Рассчитанный и откорректированный на пробных замесах состав бетона выражают в относит. единицах по массе или по объёму 1:х:у:z

по массе: 1=Ц/Ц; x=П/Ц; у=Щ/Ц; z=В/Ц

по объёму: 1=Vц/Vц; х=Vп/Vц; у=Vщ/Vц; z=В/Ц

Приготовление и укладка бетонной смеси

Приготовление бетонной смеси вкл-т в себя дозирование и перемешивание компонентов бетона. На совр. заводах дозирование компонентов производят на автоматич. весовых дозаторах, обеспечивающих точность взвешивания ±2% по заполнителям и ±1% по цементу и воде.

Перемешивание компонентов бетона производят в бетоносмесителях периодического и непрерывного действия. В первых смешивание осущ-ся в рез-те свободного падения материалов, при вращении барабаносмесителем. Такие смесители называют гравитационными. Смесители непрерывного действия основаны на принудительном перемешивании с помощью лопастей, насаживаемых на приводные валы.

Состав и реологические свойства бет. смеси опр-т выбор способа перемешивания. В гравитац. смесителях периодич. действия перемешивают в основном пластич. смеси. Время перемешивания 1 – 3 мин. Загрузочная ёмкость барабанов составляет 50 – 4500 л.

Смесители с принудительным перемешиванием применяют для приготовления жёстких бетонных смесей. Эти смесители предст-т собой вращающиеся с частотой 7 об./мин. чаши, внутри к-х в обратном направлении вращаются лопасти. Продолжительность перемешивания 2 – 5 мин. Для смесей с повышенной жёсткостью применяют виброперемешивание. Непрерывное перемешивание смеси более производительно: имеются смесители, обеспечивающие произв-ть 120 куб./ч. Совр. заводы по приготовлению бетонов полностью механизированы и автоматизированы, обеспечены программным управлением, а численность рабочих м. б. 1 – 2 чел.

Укладка и уплотнение бет. смеси вкл. транспортирование бет. смеси к месту укладки, для чего исп-ся транспортёры, вагонетки, автотранспорт и бетононасосы. При транспортировке необходимо обеспечивать однородность и нерасслаиваемость бет. смеси. Достигают этого путём рационального подбора состава бетона и недопущением при перегрузках сбрасывания бетона с опр. высоты. При перевозках бет. смесь д. сохранять заданную удобоукладываемость.

Уплотнение бет. смеси при укладке в формы – важная технологич. операция, т. к. на данном этапе все усилия м. б. сведены на нет при недостаточно качественном уплотнении.

Наиболее простой х-кой контроля кач-ва уплотнения явл-ся расчёт к-та уплотнения:

Уплотнение бетона преследует цель – получение бетона строго определённой формы с макс. плотностью укладки при однородном его строении. Пластичные бет. смеси легко уплотняются под действием собств. массы; для жёстких смесей треб-ся значит. энэргозатраты. Осн. способ уплотнения – вибрирование. При наложении на бет. смесь вынужденных внешн. колебаний частицы бетонной смеси, обладающие разной массой, начинают колебаться с разной частотой и амплитудой, что приводит к разрыву всех связей в бет. смеси и переводу части связанной воды в свободное состояние. В рез-те бет. смесь приобретает свойства бессвязной системы, легко заполняющей формы. Эффект виброуплотнения зависит от интенсивности и продолжительности вибрирования. Интенсивность же зависит от амплитуды и частоты и опр-ся по ф-ле Шмигальского:

И = ka²f³ см²/c³ k = 8π²

где a – амплитуда, f – частота, k – к-т пропорциональности, И – интенсивность.

Интенсивность рассчитывают при выборе вибраторов, руководствуясь тем, что амплитуду колебания для пластичных частей выбирают а=0,15 – 0,4 мм, а для жёстких – 0,4 – 0,7 мм.

Вибраторы для уплотнения бет. смеси применяют в основном эл.-механические, колебания в них создаются в рез-те вращения валов с эксцентриками или дисбалансами. Типы вибраторов: поверхностные (раб. часть выполнена в виде виброплощадок); глубинные (раб. часть выполнена в виде булавы). Тип вибратора выбирают в зависимости от формы, конфигурации, густоты армирования бетонир. к-ции.

Вибровакуумирование применяют при использовании пластич. бет. смесей, из к-х при уплотнении извлекают часть воды затворения и воздуха, за счёт чего повышается плотность и прочность бетона на 10 – 20%. Осущ-т уплотнение с помощью спец. устройств – вакуум-щитов и вакуум-вкладышей. В вакуум-камере создаётся разрежение 85%, вода и воздх из уплотняемого бетона устремляются через фильтровальную ткань в вакуум-камеру, за счёт вибрации производится дополнительное уплотнение.

Центрифугирование – уплотнение бетона за счёт центробежной силы, возникающей при вращении формы с загруженной в неё порцией бетона. В рез-те бет. смесь раномерно распределяется по стенке формы, прижимается к ней центробежными силами. так формуют изделия круглого сечения (трубы, сваи и т. п.). Чтобы избежать расслоения бет. смеси при уплотнении и исключить направленное порообразование при вытеснении воды, применяют послойное бетонирование.

Вибропрессование и прокат. Эти способы применяют для мелкозернистых бетонов с достаточным объёмом растворной составляющей в структуре бетона. Сущность вибропрессования: предварительно уплотнённую вибрацией смесь подвергают дополнит. давлению, при к-м происходит вытеснение из смеси воздуха и отжатие части свободной воды. Прессующее давление составляет 2,5 – 5 МПа. Плотность бетона повышается на 8 – 12%. Давление на бетон передают через плоские и профильные штампы, формируют сложные изделия, например, лестничные марши.

Разновидностью вибропрессования называют прокат, где уплотнение бетона происх-т в рез-те протягивания формы с уложенным бетоном через валки, передающие давление на бетон.

Литьевая технология. В посл. годы широкое распространение получила литьевая технология уплотнения бетона, при к-й высокая подвижность бет. смеси достигается за счёт применения специально синтезированных добавок (суперпластификаторов). Вводимые в бет. смесь при приготовлении в кол-вах 0,5 – 1,2% суперпластификаторы переводят жёсткую бетонную смесь с ОК (осадка конуса)=0 в литую с ОК=24 – 26 см. К таким добавкам относят отеч. добавки С-3, С-4, НИЛ 20, представляющие собой соединения на основе сульфонафтеновых и мелонил. кислот.

Уход за свежеуложенным бетоном

Нарастание прочности уложенного бетона происх-т в опред. тепловлажностных условиях. Нельзя допустить интенсивного испарения воды из бетона в первые сроки твердения, т. к. из-за недостатка воды замедляются (прекращаются) процессы гидратации цемента. Понижение т-ры и замораживание свежеулож. бетона также могут прекратить процесс твердения, а в последующем при возобновлении процессов твердения структура бетона форм-ся менее совершенной. Создание благоприятных условий для твердения бетона называют уходом за бетоном.

Наиб. эффективны след. методы: защита пов-ти бетона от усыхания. особенно в первые 12 суток. Влагу сохраняют поливом, укрытием плёнками или засыпают влажным песком, наносят битумные эмульсии, а в холодную погоду – утепляют.

Твердение бетона

Х-р набора прочности бетона при твердении в нормально-влажностной среде (влажность 95% - 100%, 20±2ºС) подчиняется логарифмической зависимости.

n – время твердения, R₂₈ – марочная прочность

Эта формула исп-ся при ориентировочных расчётах прочности бетона, а также для расчёта распалубочной прочности.

При необходимости более быстрого набора прочности бетона применяют ускорение его твердения. для этого наиб. часто исп-т тепловлажностную обработку. позволяющую повысить т-ру твердения при обязательнос сохранении влажности. В рез-те повышения т-ры скорость хим. процессов взаимодействия цемента с водой ускоряется в несколько раз, что приводит к более быстрому набору прочности бетона.

Обычно применяют пропаривание при т-ре 80 – 95ºС при атм. давлении. Пропарку ведут в пропарочных камерах периодич. или непрерывного действия в теч. 8 – 12 ч. В процессе пропарки бетон набирает ок. 70% от марочной прочности, к-е составляют т. наз. отпускную прочность бетона.

Вторым способом ускорения твердения бетона явл-ся его автоклавная обработка (обработку паром ведут под давлением 1 – 3 атм. при 170 – 190ºС).

Нарастание прочности бетона при пропаривании и автоклавной обработке отличается от нормального твердения (см. на рис. кривые 2 и 3).

Кроме тепловой обработки для ускорения твердения бетона применяют иногда электропрогрев бетона перем. током норм. частоты.

Особое место в ускорении процессов твердения бетона занимают добавки. ускорители твердения – самый дешёвый способ ускорения твердения и достаточно эффективный. Для этих целей исп-т электролиты. Самыми эффективными ускорителями твердения явл-ся добавки: соли кальция CaCl₂, Ca(NO₃)₂, HHК (Ca(NO₃)₂ + Ca(NO₂)₂), ННХК (Ca(NO₃)₂ + Ca(NO₂)₂ + CaCl₂). Они вв-ся в цемент в кол-вах от 0,5 до 5% от массы. Прочность в первые сутки при твердении бетона возрастает за счёт добавок в 2 – 5 раз, а конечная прочность повышается на 20 – 40%. Применение добавок электролитов позволяет не только ускорить твердение бетона, но и получить т. наз. «холодный бетон», твердеющий на морозе. В холодном бетоне концентрация элетролитов выше и может составлять 15% от массы цемента. Она зависит от т-ры окр. среды и д. обеспечивать сохранение воды в жидком состоянии. Наиболее эффективными добавками, понижающими т-ру замерзания воды в бетоне, ял-ся NaCl, CaCl₂, NaNO₂, K₂CO₃.

Специальные свойства бетона

Бетон – конструкц. м-л, способный воспринимать силовые нагрузки при эксплуатации. Вместе с те бетон как универсальный м-л должен сопротивляться воздействиям окр. среды, поэтому необходимо знать об особенностях его поведения под воздействием разл. факторов.

Физ. свойства: свойства, связанные с физическим действием воды, тепла и холода на бетон, тепловыделение, температурные и усадочные деформации при твердении бетона.

Гидратация вяжущих при твердении – процесс экзотермический. поэтому происходит разогревание твердеющего бетона. Внутри массивных сооружений т-ра может повыситься до 50ºС. Разогревание и послед. остывание бетона приводит к заметным изменениям мин. размеров изделий. К-т мин. температурного расширения бетона составляет 10·10^-6 ºС^-1, следовательно, расширение при нагревании на 50ºС достигает 0,5 мм/м, что приводит к растрескиванию массивных изделий. т. к. величина расширения больше виличины усадки. Во избежание этого устраивают спец. температурные разрезы или швы. В таких к-циях используют спец. низкотермичные цементы.

Усадка и набухание – спос-ть бетона к изменению объёма. обусловленная в основном изменением его влагосодержания. при твердении бетона на воздухе в рез-те удаления воды из бетона происходит усадка, а при твердении в воде – набухание.

Карбонизац. усадка. связанная с твердением бетона на воздухе, происходит по причине реакции:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Контракционная усадка объясняется объёмными изменениями твёрдой фазы цемента при переходе минералов цемента в кристаллог. образования. Карб. и конт. усадки составляют 10% от влажностной усадки. Деформации набухания значительно меньше деф-ций усадки. Усадочн. д-ции затухают со временем. Влажн. д-ции можно уменьшить рациональным подбором состава бетона, поскольку эти деф-ции развиваются в осн. в цементном камне. Уменьшая объём цементного камня в бетоне, создавая жёсткий каркас бетона из заполнителей, препятствуют усадочным деф-циям.

Деформативные свойства бетона. Бетон – упруго-пластичн. м-л, в к-м проявляются 2 вида деф-ций – упругие и пластичные. Деформ. свойства бетона оцениваются модулями деф-ции и к-том Пуассона. Модуль упругости хар-т упругие свойства бетона и подчиняется закону Гука:

E = σ/ E, E = Δ l / l

Чем выше модуль упругости у бетона, тем меньше бетон деформируется.

Граница условной упруг. работы бетона от начала нагружения до напряжения сжатия σ = 0,2Rсж. После этой границы в бетоне появл-ся заметные остаточные пласт. деф-ции, поэтому диаграмма деформирования бетона под нагрузкой не прямолинейна, а скл-ся из упругого участка (где↑↑) и криволинейного участка, на к-м преобладают пластич. деф-ции. Для расчётов к-ций обычно исп-т начальный модуль упругости:

Енач. = 0,2Rб/ Е _0,2R

Водопроницаемость бетона. Для плотного бетона водопроницаемость зависит от 2-х факторов: В/Ц отношения и кач-ва уплотнения при укладке. Водопроницаемость бетона оценивается маркой W2, W4, … W20. Цифра – величина одностороннего гидрост. давления, при к-м бетон ничинает фильтровать через себя воду. Это важный показатель для бетона, используемого в гидротехнических сооружениях. Уменьшить водопроницаемость бетона можно рациональным подбором состава смеси (с низким В/Ц отношением) и введением в бетон уплотняющих добавок.

Морозостойкость бетона. Опр-ся числом циклов попеременного замораживания и оттаивания до потери прочности не более 15%, а для нек-х – потери массы не более 5%. Марки бетона по морозостойкости указывают число этих циклов: F50, F100, … F600. Требования по морозостойкости предъявляются к к-циям наружных частей зданий, гидросооружениям и в дорожном строительстве.

Водопоглощение бетона плотной структуры 4 – 8%, к-т размягчения бетона 0,85 – 0,9.

Ползучесть бетона – его спос-ть к увеличению деф-ций под действием постоянной нагрузки. Ползучесть бетона связана с возникновением пласт. деф-ций в бетоне и перестройкой структуры в цементном кмне под воздействием внешн. нагрузки. Деф-ции ползучести затухают со временем. Ползучесть явл-ся положительным фактором, т. к. вызывает релаксацию, однако ползучесть и связанная с ней релаксация напряжений носят и отрицательный х-р, т. к. снимается перенапряжение в бетоне, возникшее при натяжении арматуры в преднапряжённых конструкциях.

Коррозия бетона и меры защиты от неё

Коррозионные процессы в бетоне происходят по той же схеме, что и в цементном камне. Они обусловлены в основном разрушением цементного камня вследствие наличия в нём Ca(OH)₂ и 3СaO·Al₂O₃·6H₂O. Процессы хим. и физ. коррозии интенсифицируются в агрессивной для бетона среде, благодаря порам и дефектам структуры. Поэтому очень важно в целях предупреждения коррозии повысить плотность бетона. Это достигается правильным подбором состава, надлежащим уплотнением, введением пластифицирующих добавок, снижающих В/Ц, правильным выбором вяжущего, обеспечением надёжной защиты арматуры (защитные плёнки) и обеспечением надлежащей толщины защитного слоя бетона.

Спец. виды тяжёлых бетонов

Высокопрочный бетон. Бетон марок 600, 1000 и более. Получают из высокомарочных цементов, мытых фракционированных заполнителей, щебень исп-т марок 1200, 1400 (по дробимости), В/Ц 0,27 – 0,4, уплотнение – интенсивная вибрация с пригрузом, силовое вибропрессование, эффективные добавки, суперпластификаторы. Преимущества: в преднапряжённых к-циях расход стали снижается на 10 – 20%, расход бетона – на 10 – 30%, за счёт уменьшения сечения к-ции.

Гидротехнический. Должен обеспечивать длит. эксплуатацию сооружений, требуется в огромных кол-вах. Осн. требования: по прочности, морозостойкости, долговечности, водопроницаемости, трещиностойкости и др. В зависимости от зоны расположения гидротехнические бетоны бывают разл. видов:

1) Бетон для наржных частей сооружений. К нему предъявл-ся особо высокие треб-я: F100 – F400, водонепроницаемость W6 –W12 и более, М250 и более. Бетон, постоянно находящийся под водой, должен обладать коррозионной стойкостью. Для такого бетона исп-т сульфатостойкие и пуццуолановые цементы. В зоне попеременного уровня укладывают бетон на цементах с органическими добавками.

2) Бетон для внутреннего заполнения массивных сооружений. Не W2, W4, В7,5 – В12. испытывает воздействия природной окр. среды, поэтому осн. треб-е к нему – минимальное тепловыделение при твердении цемента, чтобы избежать градиентов температур. Используют цемент с умеренной экзотермией, шлако???, пуццуолановые. Можно часть цемента заменить золой. М100, М150,

Кислотоупорный бетон. Вяжущее – кислотоупорный цемент (с растворимым стеклом). Заполнители: кварц. песок, гранитный щебень. Отвердитель – кремнефтористый натрий. Зерновой состав подбирают такой, чтобы обеспечить высокую плотность, укладывают с вибрацией. Твердеет 10 сут. на воздухе при т-ре 10 – 15ºС. Пов-ть обрабатывают кислотой.

Жароупорный бетон. Обычные бетоны выдерживают т-ры до 250ºС. Выше этих т-р начинается разложение гидроалюминатов кальция, а при 450ºС разлагаются силикатные составляющие и бетон разрушается. При действии высоких т-р на цементный камень происходит обезвоживание кристаллов гидратов, разложение Ca(OH)₂ на CO и H₂O. Известь СаО при попадании влаги опять гидратируется, увеличивается в объёме и полностью разрушает бетон. Поэтому в жаростойкие бетоны водят тонкомолотые добавки, к-рые реагируют с известью, образуя более устойчивые соединения: зола, пемза, шлак. ШлакоПЦ, сод-ся в таких добавках, выдерживают т-ру 900ºС, однако бетон на шлакоПЦ нельзя применять в дымовых трубах, где есть сернистый газ. В этих условиях и до 1000ºС хорош бетон на жидком стекле. Глинозёмистый цемент без добавок может выдержать 1580ºС, а высокоглинозёмистые – 1700ºС. Такую же высокую т-ру выдерживают бетоны на фосфатном связующем (Н₃РО₄). Заполнители: в бетонах, рассчитанных на т-ру до 700ºС, - применяют безкварцевые горные породы (сиенит, диабаз, габбро, пемзу, туф, пепел); до 700 – 900ºС – бой глиняного кирпича, отвальные шлаки доменных печей; для более жаростойких бетонов заполнителями явл-ся огнеупорные м-лы (шамот, хромитовая руда, бой хром-магнезитовый). Лёгкие огнеупорные бетоны (ср. плотность менее 2000) содержат пористые заполнители: керамзит (керамлит???), перлит, вулканический туф. Технология изготовления жароупорных бетонов аналогична технологиии изготовления обычных бетонов.

Бетон для защиты от радиации. Наиболее распространённый вариант – разновидности особо тяжёлых цементных бетонов. Цементы в таких бетнах в основном алюминатные, при гидратации они связывают большое кол-во воды, образуя соединения типа гидросульфоалюмината кальция (). Можно готовить на глинозёмистых расширяющихся и безусадочных цементобетонах. В кач-ве заполнителей исп-т весьма тяжёлые м-лы: магнетит, гематит (с содержанием железа не менее 60%), лимонит, барит, железный скраб, дробь чугунную. Мелкий заполнитель: лимонитовый песок. Марки 200, 300 и выше.

Декоративный бетон. Применяют для облицовки крупных блоков и панелей наружных стен, для отделки интерьеров, в дорожном стр-ве. Облицовочный слой дорожного бетона наз-ся фактурным. Известно 2 вида фактур бетона: терра???? (мозаичная) и фактура камня. После твердения бетон шлифуется, для выявления мозаичной структуры, образ??? каменной???? Фактура камня: в кач-ве основного заполнителя в таком бетоне исп-т крупный кварцевый песок или каменную крошку не более 5 мм, щебень крупностью 10 – 20 мм; насыпают тонким слоем на формованное изделие и частично затопляют. Открытая пов-ть имеет шероховато-бугристый вид. Вяжущее в декор. бетоне – белые, цветные или пигментированные цементы (с суриком, охрой, умброй, окисью хрома и др.). Осн. треб-я: марка по морозостойкости F25 – 50, M150 – 200.

Лёгкие бетоны

К группе лёгких бетонов относятся бетоны со ср. плотн. 500 – 1800 кг/м3. По способу создания в бетоне искусственной пористости их разделяют на: 1) бетоны на пористых заполнителях; 2) крупнопористые (беспесчаные); 3) ячеистые. По назначению в соотв-ии с техн. свойствами бетоны делят на: конструкционные (ср. плотн. 1400 – 1800 кг/м³, М не менее 50 кс/см²); конструкционно-теплоизоляционные (для ограждающих и самонесущих к-ций, ср. плотн. 1400 – 1500 кг/м³, Rсж. не менее 35); теплоизоляционные (ср. плотн. не менее 500).

Бетоны на пористых заполнителях. Применяются для обширной номенклатуры строительных деталей и конструкций – для снижения веса и теплопроводности. Для приготовления лёгких бетонов применяют минеральные вяжущие: цемент, известь, гипс. В кач-ве заполнителей: искусственные, получаемые из отходов, естественные. К искусственным относят: 1) керамзит, получаемый из легкоплавких глин в виде гравия и песка; 2) аглопорит (????), получаемый из смеси глины и золы, шлака в виде щебня; 3) вспученный перлит и вермикулит; перлит получают вспучиванием обсидиана, вермикулит – из гидрослюды; 4) шлаковая пемза (термозит) в виде кусков; 5) зольный гравий, получаемый после обжига из золы, смешанной с твёрдым топливом. Исп-т также зола-унос, топлёные шаки,???зит. Из естественных заполнителей применяют вулканические туфы, пемзу, известняки-ракушечники, известковые туфы., если бетон производится в районах добычи этих пород. Лёгкие бетоны часто называются по названию заполнителя, например – керамзито-бетон. Осн. х-кой заполнителя явл-ся насыпная плотность. Согласно насыпной плотности заполнители делятся на марки: 100, 150, 200, 250, …, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200 кг/м³.

Качество лёгких бетонов оценивается двумя важными показателями: проектной маркой на сжатие и ср. плотностью. Поэтому маркировка лёгких бетонов состоит из двух цифр, например, М 75/1200. Числитель – прочность, знаменатель – плотность. Нормирование ср. плотности необходимо для контроля соблюдения теплотехничских свойств м-ла.

Ср. плотность лёгкого бетона слитного строения на пористых заполнителях зависит от плотности заполнителя. Чем легче заполнитель и больше его расход, тем ниже ср. плотность бетона. Поэтому при определении сотава бетона стремятся к макс. заполнению пористым заполнителем. Добиваются этого путём подбора рационального зернового состава смеси мелкого и крупного заполнителя, а также использованием текущих приёмов: принудительного перемешивания, интенсивного уплотнения.

Поскольку пористые заполнители отсасывают часть воды затворения, в рез-те чего смесь быстро теряет подвижность и удобоукладываемость, весьма полезно применять пластифицирующие добавки. Прочность лёгких бетонов зависит от тех же факторов, что и прочность тяжёлых, т. е. от качества м-лов, пористости цементного камня. Прочность вычисляют:

Rб = А₂Rц(Ц/В – В₂)

А₂, В₂ – к-ты, зависящие от вида и прочности пористых заполнителей. Установлены проектные марки: М25, М35, М50, М75, М100, М150, М250, …, М300, М400. На осевое растяжение: Р-10, Р-15, …, Р-35. Для бетонов высоких марок мелкий заполнитель заменяют кварцевым песком, а чтобы получить очень лёгкие бетоны, растворную составляющую дополнительно поризуют, вводя пену, газообразователи.

Деформативные свойства лучше, чем у тяжёлых бетонов. Так, при одинаковой прочности предельная сжимаемость у лёгкого бетона в 1,5 – 2 раза больше, чем у тяжёлого, и составляет 1,5 – 2 мм/м. Предельная растяжимость 0,2 мм/м (у тяжёлого – 0,1 мм/м). Благодаря этому лёгкие бетоны трещиностойки. Усадка и ползучесть – выше. Теплопроводность: λ=0,15 – 0,75 Вт/мºС. Морозостойкость: F15 – F200. Водонепроницаемость: W2 – W6 (W16 – W18).

Крупнопористый бетон. Получают из гравия, воды и цемента. ПЦ 400, К3 = 5 – 20 мм. Этот бетон имеет крупные поры – пустоты, а ср. плотность менее 600 – 700 кг/м³. Расход цемента низкий (75 – 100 кг/м³). М75 – 150, теплопроводность 0,55 – 0,8 Вт/мºС. Ср. плотность на плотном щебне 1700 – 1900 кг/м³, на керамзитном – 700 – 500 кг/м³. Широко применяется в монолитном стр-ве. Требует двустороннего оштукатуривания.

Ячеистый бетон. Получают в рез-те затвердевания предварительно поризованной смеси вяжущего вещ-ва, кремнеземистого компонента и воды. Ячеистый бетон содержит условно замкнутые поры размерами 0,8 – 2 мм (занимают до 15% объёма). По способу образования пористой структуры ячеистые бетоны разделяются на газобетоны и пенобетоны. В газобетонах поры получаются в рез-те вспучивания бет. смеси при выделении газа в реакции между вяжущим и добавкой-газообразователем. Получение пенобетонов основано на смешивании вяжущего, заполнителя и воды с отдельно полученной устойчивой пеной. Приготовляют газо- и пенобетон на ПЦ, иногда добавляя до 10% извести. Заполнитель: молотый кварцевый песок или другой кремнеземистый компонент. Если в кач-ве вяжущего используется только известь, то такие газобетоны называются газосиликатами, если кремнеземистый м-л (зола) – то это газозолобетон. По виду вяжущего (кроме цемента и молотой негашёной извести) ячеистые бетоны бывают следующими: газогипсобетоны и пеногипсобетоны; пенобетоны на известково-нефелиновом вяжущем.

По способу твердения ячеистые бетоны бывают: безавтоклавные, автоклавные, комбинированные. По назначению: теплоизоляционные (ср. плотн. менее 500 кг/м³); теплоизоляционно-конструкционные (ср. плотность 900 – 500 кг/м³); конструкционные (ср. плотность 900 – 1200 кг/м³).

Вяжущие: ПЦ не ниже 400, молотая негашёная известь не ниже 2 сорта, гипс и нефелиновый цемент. Кремнезём-компоненты: кварцит (Sуд.=2000 – 3200 см²/ч.); зола-унос; молотый гранулированный шлак; природный м????т. Соотношение в составе бетона устанавливается опытным путём. Для получения газобетона исп-т газообразователи: алюминиевую пудру, технический пергидроль, CaCO₃+HCl, H₂O₂. Технич. пену получают в лопастных пеновзбивателях из водного раствора ПАВ, понижающих поверхностное натяжение воды (ПАВ смолосапониновый, алюмосульфонафтеновый, сульфалон., смолосапониновый, ГК – «бойенская гидролизованная кровь», сульфанол). Качество пены определяется её кратностью:

К = Vпосле взбив./V до взбив.

Кроме того, пена не должнаопадать в еч. 30 – 40 мин.

Технология газобетонов. Исходные компоненты (вяжущие, заполнители, воду) нагревают, пермешивают 4 – 5 мин., затем вводят предварительно приготовленную мыльную суспензию алюмин. пудры (при т-ре 60С). Всё смешивают и разливают в формы, заполняя их на 2/3 высоты. Вспучивание смеси происходит в рез-те реакции:

3Ca(OH)₂ + 6Al + 3H₂O → 3CaO · Al₂O₃ · 6H₂O + 3H₂↑

Широкое распространение получила вибрационная технология газообразования; за счёт тиксотропии снижается на 20 – 25% кол-во воды затворения и ускоряется вспучивание. Мелкопористый бетон получается за счёт равномерного распределения пузырьков газа. После твердения изделие извлекается из формы, срезается горбушка. Обычно формуют целый блок – длина 3,4, высота 2 м – кот-й затем разрезают на мелкие прямоугольники.

Технология пенобетонов. Заключается в раздельном приготовлении раст-ой (????) смеси и пены в разных смесителях. Смесь разливается в формы, полностью заполняя их. Если требуется, предварительно в форму укладывается арматура. В декоративные пенобетоны целесообразно вводить добавки: K₂CO₂, Na₂SO₄.

Основными свойствами ячеистых бетонов явл-ся ср. плотность и прочность. Обе характеристики связаны между собой и зависят от пористости. Марки по прочности: 15 – 150. Морозостойкость: наибольшая достигает F100. Применяют как тепло- и звукоизоляционный м-л, а также архитектурно-отделочный и конструкционный м-л.

Сборные ж/б детали и конструкции

В ж/б стр-ве резко возрастает универсальность вариантов. Бетон как любой камен. м-л, хорошо работает на сжатие, но слабо противодействует растягивающим напряжениям. Сталь хорошо сопротивляется растягивающим напряжениям, поэтому совместная работа бетона и стали повышает трещиностойкость конструкций, подверженных изгибу в эксплуатации. В ж/б конструкциях бетон воспринимает напряжение сжатия, а сталь – напряжение изгиба. Совместная работа бетона и стали опр-ся следующими факторами: 1) бетон должен иметь прочное сцепление со сталью; 2) одинаковый температурный коэф-т расширения, это обеспечит полную монолитность; 3) бетон явл-ся защитной антикоррозионной средой для арматуры. В зависимости от способа армирования и состояния арматуры в ЖБК различают: обычное армирование; производительно напр-ное (??????) армирование.

При обычном армировнии усиление трещиностойкости и прочности конструкции досигается путём укладки стальных стержней, сеток. Однако такой способ армирования не полностью предохраняет изделие от появления трещин в зоне растяжения. Повышенной трещиностойкостью обладают предварительно напряжённые изделия, т. к. растягивающ.???? должна превзойти по величине напряжение-сжатие при предварительном обжатии бетона. Предварительное обжатие в бетоне возникает в рез-те отпускания раннего натяжения арматуры, кот., стремясь сохраниться, передаёт усилие-сжатие на бетон. Предварительное сжатие посредством арматуры достигается следующими способами: 1) конструкции с натяжением арматуры до бетонирования – в этом случае натяжение арматуры осуществляется силовым пособом, электротермическим и электромеханическим; в затянутых стендах и после???? арматуру отпускают; натяжение арматуры составляет 80 – 90% предела тек-ти стали или 60% на разрыв; 2) натяжение арматуры после отвердевания бетона – в этом случае в бетоне оставляют спец. каналы, в которые потом закладывают стержни арматуры, натягивают их и анкеруют, после чего канал омоноличивают спец. раствором.

Виды арматурных сталей

Для предварительного напряжения конструкций применяют высокопр???? сталь. Стержневую арматуру изг-т гладкой, исп-т арматру класса А-I и периодического профиля A-II, A-III, IV,V. Лучшими свойствами обладает арматура периодического профиля. Вып-ся трёх классов: Aт-IV, Aт-V, Aт-VI. Арматурная проволока выпускается: В-I и B-II, периодического профиля – Вр-I, Вр-II. Эти же классы арматурной стали применяют и в конструкциях с обычным армированием. Преднапряжение ЖБК более эффективно, чем обычное, т. к. в ЖБК полнее исп-ся несущая спос-ть бетона и стали. Это позволяет уменьшить массу изделия, экономить м-л.

Ж/б изделия по способу????ния разделяются на сборные и монолитные. Сборные к-ции изг-т на специальных мощных предприятиях и в гот. виде поставляют на стр. площадку, где монтируют в сооружение. Преимущества использования СЖБ: уменьшение ручного труда, выс. кач-во и скорость монтажа. СЖБ изг-т из тяж., лёгкого и ячеистого бетона. В зависимости от назначения сборные ЖБК подразделяют на 4 группы: 1) изделия для жилых и общественных зданий: изделия для каркасов зданий – колонны, балки, ригели, фермы. перемычки; стеновые – панели, блоки; элементы междуэтажн. перерытий – настилы, панели, плиты; лестницы – марши и площадки; изделия сан.-техн. назначения – сантехкабины, блоки, отопительн. панели; архитектурные детали; 2) изделия для промышленных зданий – аналогичные перечисленным выше; дополнительно – фермы и балки, подкр???? б????, арки, оболочки; 3) изделия для инженерных сооружений: конструкции для пролётов мостов, изд-я для метрополитэнов, автодорожных туннелей – блоки, панели, тюбинги, шпалы и т. д.; 4) изделия общего назначения: трубы, ограды, стойки, подпорные стенки.

Эффективность СЖБ во всех видах стр-ва возратает при использовании унифицированных эл-тов. Унификация позволяет уменьшать число типоразмеров и обеспечивать их взаимозаменяемость, что делает стрв-во более гибким и даёт возможность комбинирования.

Способы изготовления ЖБИ

В зависимости от порядка технического процесса различают следующие способы производства ЖБИ: 1) поточно-агрегатный; 2) конвейерный; 3) стендовый.

При поточно-агрегатном способе формы и формируемые изделия перемещаются от поста к посту, с помощью крана или тельфера (???). Все технические операции выполняются на рабочих местах, расположенных поточно. Этот способ наиболее эффективен при изготовлении однородной продукции, выпускаемой в малых размерах.

При ограниченном кол-ве типоразмеров и массовом выпуске применяют конвейерный способ, как наиболее производительный. Конвейерные линии работают по принципу «пульсирующего конвейера», т. е. формы перемещаются от поста к посту в строго заданном режиме времени, а промежутки времени определяются временем выполнения самой медленной операции техн. цикла. Изделия, расположенные на формах-вагонетках, перемещаются по рельсовому пути по замкнутой линии. Работа одновременно ведётся на всех постах конвейера.

При стендовом способе форма с изделиями остаётся на одном посту. а все операции выполняются бригадами рабочих. которые перемещаются от одного стенда к другому, выполняя опред. операцию. Вместе с ними перемещается и технич. оборудование. Тепловая обработка ведётся на стенде. Применяют этот способ для изготовления крупноразмерных изделий в условиях полигона (????). Разновидностью стендового способа явл-ся кассетный. Кассета - стационарно установленная форма для изготовления нескольких однотипных изделий.

Монолитный бетон

Монолитные конструкции изготовляются путём укладки бет. смеси в опалубку непосредственно на строит. площадке. Применение монолитного бетона особенно необходимо в ряде областей стр-ва: гидротехническое стр-во, сооружение уникальных объектов, стр-во высотных зданий. сп-т лёгкий, тяжёлый и спец. бетоны. Бетонные смеси изг-т на спец. заводах и в виде товарного бетона с помощью бетоновозов поставляют к месту укладки. Непосредственно в конструкцию бетон подают с помощью бетононасосов и кранов. Процессу укладки предшествуют подготовительные работы: изг-е и монтаж опалубки и установка арматурных????. Опалубка может быть: деревянная и металлическая, по принципу работы – разборно-переставная и скользящая.

Удобоукладываемость бет. смеси назначается с учётом средств уплотнения и типа бетонируемой конструкции. Уплотняют бет. смесь с помощью навесных, поверхностных и глубинных вибраторов. Важным явл-ся уход за бетоном, до момента достижения 70% марочной прочности.

Строительные растворы

Растворы – искусств. камен. м-лы, в рез-те затвердения бет. смеси (????), состоящие из вяжущих, добавок и воды.

Принципы классификации растворов: 1) по виду вяжущего: цементные, известковые, гипсовые, полимерные, битумные, смешанные; 2) по назначению: укладочные, штукатурные, монтажные, специальные (компонажные, акустические, декоративные); 3) по средней плотности: тяжёлые (ср. плотн. более 1500 кг/м³), лёгкие (менее 1500).

Материалы для растворов: 1)

Дата добавления: 2014-01-11