Минимальный расход цемента

Вид конструкций	Условия эксплуатации	Расход цемента
ПЦ-ДО, ПЦ-Д5, ССПЦ-ДО	ПЦ-Д20, ССПЦ-Д20	ШПЦ, ССШПЦ, Пуцц ПЦ
Неармированные	Без атмосферных воздействий	Не армируют
При атмосферных воздействиях
Армированные с напрягаемой арматурой	Без атмосферных воздействий
При атмосферных воздействиях
Армированные с предварительно напряженной арматурой	Без атмосферных воздействий
При атмосферных воздействиях

29. Мелкий заполнитель для бетонов: песок. Основные требования к мел­кому заполнителю, влияние качества песка на свойства бетона.

Песок представляет собой рыхлую смесь зерен крупностью до 5 мм. Он подразделяется на природный, из отсевов дробления, дробленый и фракционированный.

Природный песок образовался в результате естественного разрушения скальных горных пород. Его получают при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений.

По условиям залегания он классифицируется на речной, морской и горный (овражный). Речной и морской песок имеют окатанную поверхность зерен, горный – неровную поверхность. Сцепление с цементным камнем выше у горного (овражного) песка, однако, он обычно загрязнен различными примесями.

По минералогическому составу пески подразделяются на кварцевые, полевошпатовые, известняковые, доломитовые. Кварцевые пески содержат зерен кварца более 60 %. При содержании зерен полевого шпата более 50 % пески называются полевошпатовыми, если их меньше 50 %, называются кварцево-полевошпатовыми.

Из плотных природных песков наиболее распространены кварцевые пески. Они имеют высокую прочность и могут применяться для бетонов всех классов. Другие пески встречаются и применяются реже.

Песок из отсевов дробления получают при производстве щебня дроблением горных пород и из отходов обогащения руд черных, цветных металлов и неметаллических ископаемых других отраслей.

Дробленый песок получают из скальных горных пород и гравия измельчением на специальном дробильно-размольном оборудовании. Однако он дорогой и может применяться только при отсутствии природного песка.

Фракционируемый песок – песок разделенный на две и более фракций. Крупный от 1,25 до 5,0 и от 0,63 до 5,0 и мелкий – до 1,25 или до 0,63 мм.

Качество песка оценивают по зерновому составу и модулю крупности; содержанию пылевидных и глинистых частиц, в том числе глины в комках; органических примесей, истинной плотности, насыпной плотности, пустотности, влажности, содержанию пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям, удельной эффективной активности естественных радионуклидов.

Зерновой состав песка оказывает существенное влияние на качество бетона. Песок заполняет пустоты между зернами крупного заполнителя. Цементное тесто обволакивает зерна песка и заполняет пустоты. Лучшим является песок с меньшей удельной поверхностью зерен и минимальной пустотностью. Он наиболее экономичен.

Песок природный и из отсевов дробления по зерновому составу подразделяется на следующие классы и группы:

– высший класс – повышенной крупности, крупный и средний;

– I класс – очень крупный (из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний и мелкий;

– II класс – очень крупный (из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий, очень тонкий.

В песке класса II по согласованию изготовителя с потребителем допускается отклонение полного остатка на сите № 063 ± 5%.

В песке ограничивается содержание зерен крупностью свыше 10 и свыше 5 мм и менее 0,16 мм.

Обогащенный природный песок подразделяют на четыре группы: повышенной крупности, крупный, средний и мелкий; обогащенный песок из отсевов дробления на три группы: повышенной крупности, крупный и средний.

Хорошим для бетона является средний песок. Он имеет относительно небольшую развернутую площадь зерен, оптимальный зерновой состав и пустотность не выше 38 %.

Пески крупные и повышенной крупности имеют меньшую поверхность зерен, но большую пустотность. Их рекомендуют применять для бетонов класса В25 и более с повышенным содержанием цементного теста, достаточного для заполнения пустот.

Очень мелкий песок применять для бетонов не рекомендуется. Он имеет большую развернутую поверхность зерен. Такой песок приводит к перерасходу цемента. Применение очень мелких песков с содержанием зерен менее 0,16 мм до 20 %, пылевидных и глиняных частиц не более 3 % по массе допускается в бетонах классов при сжатии до В30 и классов на растяжение до B_t4,0 включительно после проведения исследований и получения бетона с нормируемыми показателями качества. Тонкий и очень тонкий песок для бетонов не применяют.

Влажность песка влияет на его насыпную плотность. При влажности 4–7 % по массе насыпная плотность уменьшается на 10–40 %. При влажности 20 % объем песка такой же, как и у сухого. При полной заливке песок уплотняется.

Влажность песка учитывают при подборе рабочего состава бетона. Следует иметь в виду, что изменение влажности на 1 % может изменить подвижность бетонной смеси на 4 см и снизить предел прочности на 2 МПа. Поэтому влажность песка следует постоянно контролировать.

30. Крупный заполнитель для тяжелого бетона: щебень (гравий). Основные свой­ства крупного заполнителя, влияние качества щебня на свойства бетона.

Гравием называется материал, состоящий из зерен окатанной формы, образовавшихся естественным путем при разрушении горных пород. По условиям залегания он подразделяется на горный (овражный), речной и морской. В его составе могут быть зерна плотных пород, например гранитных, и пористых – известняка.

Гравий добывают чаще всего вместе с песком, а затем сортируют на фракции подвижными грохотами. При его загрязненности пылевидными и глинистыми примесями осуществляют промывку в гравиемойках. Гравий, содержащий более 10 % слабых зерен, целесообразно обогащать.

Щебень представляет собой материал, состоящий из зерен остроугольной формы, получаемых дроблением крупных кусков различных горных пород. Для его изготовления применяются плотные изверженные породы – гранит, сиенит, диабаз и др., осадочные – известняк, доломит и метаморфические – кварцит. Чаще всего используются гранит и известняк.

Щебень получают также дроблением крупных фракций гравия. В таком щебне содержание дробленых зерен допускается не менее 80 %, или по согласованию с потребителем не менее 60 % по массе.

Дробление осуществляют в щековых, конусных и реже валковых камнедробилках. Окончательное дробление следует осуществлять молотковыми дробилками ударного действия. Выход щебня кубовидной формы на них значительно выше по сравнению с другими дробилками. Разделение щебня на фракции осуществляют на грохотах.

Бетонные смеси на гравии имеют большую удобоукладываемость по сравнению со смесями на щебне. В этом преимущество гравия перед щебнем. Недостатком является меньшая сила сцепления с цементным камнем.

Бетонные смеси на щебне имеют худшую удобоукладываемость. Однако в связи с неровной поверхностью зерен прочность их сцепления с цементным камнем выше.

Для бетонов классов до В25 в качестве крупного заполнителя целесообразно применять гравий, для бетонов более высокой прочности – щебень.

Качество крупных заполнителей оценивают по зерновому составу и наибольшей крупности зерен, пустотности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, сернистых и сернокислотных соединений, органических примесей, прочности при сжатии, морозостойкости, форме зерен, содержанию зерен слабых пород (для гравия), вредных примесей.

Крупный заполнитель выпускают в виде фракций с размерами зерен от 5 до 10 или от 3 до 10; св. 10 до 15 мм; св. 10 до 20 мм, св. 15 до 20 мм, св. 20 до 40 мм; св. 40 до 80 (70) мм и смеси фракций от 5 (3) до 20 мм.

По согласованию изготовителя с потребителем щебень и гравий может выпускаться в виде смесей других фракций, а также фракции св. 80(70) до 120 мм и св. 120 до 150 мм.

Щебень и гравий следует применять максимальной крупности, допустимой из условия бетонирования конструкций. С повышением крупности уменьшается удельная поверхность зерен и для их обволакивания требуется меньше цементного теста, что в итоге приводит к уменьшению расхода цемента. Так, если расход цемента в бетоне при наибольшей крупности щебня и гравия D 20 мм принять за 100 %, то его расход при D 10 мм составит 107-110 %, а при D 70 мм до– 90–92 %.

Оптимальность зернового состава щебня (гравия) оценивается по полученным остаткам на контрольных ситах. Для щебня (гравия) вышеприведенных фракций и их смесей, кроме фракций от 5(3) до 10 мм.

Смесь фракций от 5 (3) до 20 мм просеивают через сито 10 мм.

Прочность щебня (гравия) характеризуется маркой, определяемой по дробимости при сжатии в цилиндре.

Марка щебня из природного камня по прочности должна быть не менее: 300 для бетонов класса В15 и ниже; 400 – для В20; 600 – для В22,5; 800 – для классов В25 и В30; 1000 – для В40; 1200 – для В45 и выше.

Для бетона класса В25 допускается применять щебень из осадочных карбонатных пород марки 400 при содержании зерен слабых пород не более 5 %.

Марки гравия и щебня из гравия должны быть: для бетонов класса В22,5 и ниже – 600; для В25 – не ниже 800; для В30 и выше свыше – 1000.

По морозостойкости щебень и гравий подразделяются на марки F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300. Марка заполнителя должна обеспечивать необходимую морозостойкость бетона.

По форме зерен щебень подразделяется на пять групп.

31. Добавки в бетоны: химические и минеральные. Назначение и примене­ние. Виды добавок и их влияние на свойства, и состав бетона.

Кроме основных материалов – вяжущего, воды, заполнителей, в состав бетонов вводят добавки. Они улучшают свойства бетонных смесей и бетонов и могут уменьшать их стоимость. Добавки подразделяются на минеральные и химические.

К минеральным относят: активные, добавки-наполнители, для повышения кислотостойкости и жаростойкости бетонов и растворов. Их вводят в виде порошков в количестве от 5 до 20 % и более от массы цемента. При замене 20 % цемента добавками допускается снижение прочности бетона в 28-суточном возрасте до 30 %.

В качестве активных применяют те же добавки, которые вводят в цементы. Это диатомиты, трепелы, опоки, трассы, пемзы, шлаки, золы и др. Они понижают плотность, повышают водостойкость, сульфатостойкость бетонов и могут заменять часть цемента. При их введении следует учитывать вещественный состав цементов. Наиболее эффективной добавкой является зола-уноса ТЭС, которой можно заменить до 30 % цемента.

Добавки-наполнители вводятся для разбавления цемента, когда марка цемента превышает марку бетона или раствора. Для этой цели применяют измельченные известняки, пески, доменные и топливные шлаки, золы.

Кислотостойкими добавками являются андезит, базальт, гранит, кварц и др.

В качестве щелочестойких добавок применяют известняк, доломит, магнезит.

Жаростойкие добавки – бой керамического производства, шамот, доменный гранулированный шлак, магнезит, андезит и др.

Химические добавки по основному эффекту воздействия на бетонные смеси и затвердевшие бетоны подразделяются на следующие виды: пластифицирующие; пластифицирующе-воздухововлекающие; воздухововлекающие; газообразующие; уплотняющие; ускорители твердения; ингибиторы коррозии стали, добавки повышающие и понижающие жизнеспособность бетонных смесей; противоморозные. Количество их строго дозируется. Ниже рассмотрена часть наиболее распространенных добавок.

К пластифицирующим добавкам относят суперпластификаторы, сильнопластифицирующие и среднепластифицирующие вещества.

К сильнопластифицирующим добавкам относят модифицированные лингосульфонаты. ЛСТМ-2 является продуктом взаимодействия технических лингосульфонатов натрия и водорастворимой карбамидной смолы, ее вводят в количестве 0,1–0,3 % от расхода цемента.

Сильнопластифицирующие добавки повышают подвижность бетонной смеси с 2–4 до 10–15 см; при уменьшении расхода воды на 10–15 % повышают прочность бетона на 15–20 %, морозостойкость и водонепроницаемость на 1,5–2 марки или сокращает расход цемента на 15 %

К среднепластифицирующим добавкам относят лингосульфонаты технические ЛСТ, мелассную упаренную последрожжевую барду УПБ и др.

Среднепластифицирующие добавки повышают подвижность бетонной смеси с 2–4 до 8–12 см, при уменьшении расхода воды на 10–12 %, повышают прочность бетона на 10–15 %, морозостойкость на 1–1,5 и водонепроницаемость на 1,5–2 марки или сокращают расход цемента на 5–8 %.

К пластифицирующе-воздухововлекающим добавкам относят: модифицированный щелочной сток производства капролактама.

К воздухововлекающим добавкам относят: смолу древесную омыленную СДО, смолу нейтрализованную воздухововлекающую СНВ, сульфанол С и др. СДО представляет собой пасту, получаемую омылением термообработанной древесной смолы щелочью; СНВ получают на основе натриевых солей абиетиновой кислоты; С – смесь натриевых солей алкилбензолсульфонатов.

Уплотняющие добавки повышают водонепроницаемость бетона на 2-3 марки.

Ускорители твердения незначительно повышают удобоукладываемость бетонной смеси, позволяют уменьшить расход цемента на 5–10 %, повышают прочность бетона на 10–20 %, морозостойкость на 0,5–1 и водонепроницаемость на 0,5–1 марку. Особенно эффективно их применение в заводских условиях. Можно уменьшить температуру и продолжительность тепловой обработки конструкций.

К ингибиторам коррозии стали относят нитрит натрия НН, бихромат натрия БХН, бихромат калия БХК и др.

К добавкам, понижающим жизнеспособность бетонной смеси, относят поташ П, растворимые силикаты натрия и калия (растворимое стекло) РС. П вводится в бетонную смесь в количестве 1–5 %, РС – в количестве 2–5 % от массы цемента.

К добавкам, повышающим жизнеспособность бетонной смеси относят кормовую патоку КП, которая вводится в количестве 0,05–0,25 %, и лигносульфонаты технические ЛСТ – в количестве 0,3–0,6 % от массы цемента.

К противоморозным добавкам относят хлористые соли, нитрит натрия, поташ, аммиачную воду и др.

32. Свойства бетонной смеси: жизнеспособность, пластичность, удобоукладываемостъ. Факторы, влияющие на удобоукладываемость бетонной смеси.

Бетонные смеси являются незатвердевшими бетонами. Они бывают готовыми к употреблению и сухими. Сухие перед укладкой затворяются водой.

Составы бетонных смесей подбирают с учетом требований к смесям и затвердевшим бетонам. Их выражают в виде расхода материалов в килограммах на 1м³. Например: цемента – 271, воды – 168, крупного заполнителя щебня или гравия – 1332, мелкого заполнителя песка – 567 кг.

Твердые частицы бетонной смеси и воды связаны внутренними силами взаимодействия, где цементное тесто является основной структурообразующей составляющей.

Бетонная смесь занимает промежуточное положение между вязкой жидкостью и твердым телом. Она становится более подвижной при механических воздействиях, например при вибрировании, причем ведет, как тяжелая вязкая жидкость, и хорошо заполняет форму бетонируемого изделия. После прекращения вибрирования она вновь загустевает. Это свойство называется тиксотропией.

В результате физико-химических процессов между цементом и водой свойства бетонной смеси во времени изменяются. Связующая способность цементного теста увеличивается.

Качество бетонных смесей оценивается по связности, жизнеспособности, удобоукладываемости, прочности для изделий с немедленной распалубкой.

Жизнеспособность – свойство бетонной смеси сохранять необходимую удобоукладываемость с момента ее приготовления до укладки в конструкцию. Она зависит от сроков схватывания цемента, В/Ц, температуры воздуха, вводимых добавок. Чем быстрее схватывается цемент, тем меньше жизнеспособность бетонной смеси. С уменьшением в/ц жизнеспособность бетонной смеси сокращается, с увеличением – повышается. При повышенной температуре жизнеспособность бетонных смесей уменьшается, а с понижением – увеличивается. Химические добавки, изменяющие скорость схватывания цементов, изменяют и жизнеспособность бетонных смесей. Ускорители твердения – сульфат натрия, хлорид кальция – сокращают жизнеспособность бетонных смесей; замедлители схватывания – сахарная патока, лингосульфонаты технические – увеличивают их жизнеспособность.

Удобоукладываемость – это способность бетонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия под действием сил тяжести или вибрации. Она оценивается показателями подвижности или жесткости. Подвижность определяется в сантиметрах по величине осадки стандартного конуса, для смесей, не имеющих осадки конуса, определяется жесткость в секундах на специальных приборах.

Назначение удобоукладываемости бетонной смеси зависит от толщины конструкции, насыщенности ее арматурой, способов подачи и уплотнения бетонной смеси. При выборе удобоукладываемости для отдельных конструкций можно пользоваться данными.

На удобоукладываемость бетонных смесей оказывает влияние содержание цементного теста, цементного раствора, воды, цемента, крупность и форма зерен заполнителей, соотношение между крупным заполнителем и песком, чистота заполнителей, поверхностно-активные добавки.

33. Технология получения бетона: приготовления бетонной смеси, укладка и уплотнение, уход за твердеющим бетоном.

Дата добавления: 2015-04-24