Лекция Тақырып: Бетонның қату процесіндегі және пайдалану кезіндегі көлемдік деформациясы, оның бетон қасиеттерінің қалыптасу ролі.

Жоспар

1. Қату процесіндегі көлемдік деформация түрлері.

2. Бетонның шөгу процесіндегі кезеңдері.

3. Бетонның алғашқы шөгуін төмендету жолдары.

4. Бетонның қайтарымды және қайтарымсыз деформациясы.

5. Қату процесіндегі су мөлшерінің шөгуге әсері.

6. Бетонның шөгуін төмендету жолдары.

7. Шөгу процесіндегі бетон бетінде сызаттардың пайда болуы.

8. Қату процесіндегі температуралық деформацияның орын алуы.

9. Температуралық деформацияны төмендету жолдары.

Қату процесінің барысында химиялық, физикалық және механикалық процесстердің әсерінен бетон массасында тоқтамайтын төмендегі көлемдік өзгерістер (деформация) орын алады.

- ылғалдығы төмен атмосфералық жағдайдағы бетонның шөгуі;

- сулы не болмаса жоғары ылғалдылық жағдайдағы бетонның ісінуі;

- экзотермиялық процесстің әсерінен температуралық деформация.

Бетонның шөгуі (Усадка бетона)

Бетонның шөгуі бетонның беріктік, деформациялық және ұзақ мерзімде экплуатациялық қасиеттерінің сақталуына (долговечность) әсер ететін негізгі факторлардың бірі.

Сол себепті бетонның шөгуі темірбетон конструкцияларын жобалауда ескеріледі.

Шартты түрде бетонның шөгуін алғашқы бетон араласпасының шөгуі және қату процесіндегі шөгу деп екіге бөлуге болады.

Бетон араласпасының алғашқы шөгуінің себебі тығыздалып жайғасқан массадағы қатты бөлшектердің біртіндеп шөгіп тығыздалуының әсерінен седиментациялық процесс орын алады. Осының нәтижесінде тығыздалған бетонның бетіне су бөлінеді.

Бетон араласпасының алғашқы шөгуі оның жайғасымдылығына, араласпаның құрамына, компоненттердің қасиеттеріне байланысты өзгереді.

Алғашқы 30 минутқа дейін шөгу процесі жылдам өсіп, біртіндеп тұрақтануға бағытталады.

Суы аз, цемент шығыны төмен, ірі толтырғыштардың шығыны жоғары қатаң бетон араласпасының алғашқы шөгуін төмен.

Алғашқы шөгудің мөлшерін конструкцияның арматуралану ерекшелігіне әсер етеді. Жиі арматураланған жағдайда шөгу азайтады.

Алғашқы шөгу процесінде ішкі қарсылық ететін кедергілердің болмауынан бетон массасының бетінде ішкі кернеу болмайды. Керісінше седиментациялық процесстің нәтижесінде толтырғыштардың цемент қамырымен (раствор) байланысуы жоғарылайды (түйісу беті жақсарады).

Қату процесінің жалғасу нәтижесінде бетонның шөгу процессі басталып одан ары дамыйды (өседі).

Бетонның шөгуі ұзақ тоқтаусыз, қоршаған ортаның ылғалдылығына, температурасына байланысты болатын процесс.

Бетонның шөгуінің негізі цемент тасының шөгуімен тікелей байланысты.

Өз кезегінде цемент тасының құрамындағы судың мөлшерінің қоршаған ортаның өзгеруіне байланысты өзгереді.

Бетонның шөгу процессін шартты түрде екі мерзімге бөлуге болады.

Бірінші мерзім (период) – бос және капиллярлық сулардың жоғалуынан (исчезнавение) қайтып орнына келмейтін (необратимая) деформацияның пайда болуы. Нәтижесінде бетонның бетінде сызаттар пайда болады (усадочные трещины).

Екінші мезгіл – цемент тасындағы адцорбциялық байланыстағы судың жоғалу әсерінен болатын қайтарымды шөгу деформациясы (обратная деформация).

Қажетті ылғалдық жағдай жасалғанда қайтарымды деформация жоғалып бетон бұрынғы көлемдік қалпына келеді.

Іс жүзінде өндірістік жағдайда бетонның шөгуінің екінші мерзіміндегі процесстерін біліп, шөгу деформациясына әсер ететін факторларды анықтап шөгу деформациясын болдырмауға қол жеткізу керек.

Бетонның шөгуіне әсер ететін факторлар:

- цементтің түрі, белсенділігі және шығыны;

- бетонның қату жағдайы (қалыпты және жылумен өңдеу);

- бетон араласпасының жайғасымдылығы;

- қоршаған ортаның температурасы және ылғалдылығы;

- толтырғыштардың ерекшеліктері;

- пластификаторлық қоспалардың қолдануы.

Цемент тасының және цемент ерітіндісінің атмосфералық жағдайда (ауада) шөгу және суда қаныққанда ісіну процесінің графикалық көрінісі.

Шөгу процесіндегі цементтің ролі:

- шығынның көбеюі шөгуді арттырады;

- ПЦ-ке қарағанда ШПЦ, ППЦ шөгуі жоғары;

- жоғары белсенді цемент шөгуді азайтады.

Шөгу процессіне қату жағдайының әсері

Жылумен өңдеу шөгу процессінің қысқа мерзімде қарқынды өтуімен сипатталады.

Буланған бетонның шөгу мөлшері 15-40%-ға төмен қалыпты жағдайда қатқан бетоннан.

Жылумен өңделген бетонның шөгу мөлшерінің қалыпты жағдайда қатқан бетонның шөгуінен төмен болуы гидраттық жаңа заттардың ерекшелігімен байланысты.

Қалыпты жағдайда қатқан бетон ылғалдығы жоғары ортада сақтағанда көлемінің ұлғаюы орын алады. Бұл процесс бетонның ісінуі деп аталады.

Бетонның ісінуі гель тәрізді гидраттық жаңа заттардың қабаттағы судың қалыңдауымен түсіндіріледі.

Шөгудің, ісінудің бетон беріктігіне, оның ұзақ мерзімде төзімділігіне (долговечность) кері әсер етуі бетон құрылымында ақаулардың (деффекттердің) пайда болуының нәтижесі.

Шөгу процессінде бетонның бетінде сызаттардың пайда болу себебі – көлемінің кішіреюінен бетонның сыртқы қабаты кішірейіп ішкі (терең) қабатты сығуынан сығу нәтижесінде созу кернеуі пайда болады. Созу кернеуінің мөлшері бетонның созылу шегінен асқанда сызаттық пайда болады.

Қату процессінжегі температуралық деформация

Қату процесінің барысында, әсіресе алғашқы күндері цементтің экзотермиялық жылуынан бетон қызып, онан ары қату процессінің жалғасуынан бетонның температурасы төмендеп суйды.

Осының нәтижесінде бетон массасында температуралық деформация орын алады.

Деформацияның мөлшері температура және компоненттердің температуралық ұлғаю коэффициенттеріне, цементтің түріне, маркасына, бетонның көлеміне байланысты өзгереді.

Температуралық деформацияның әсерінен бетон массасында орын алатын деффекттер:

- бетонның ішкі қабатындағы температуралық ұлғаю коэффиценттердің айырмашылығынан толтырғыштармен цемент тасының байланысуының нашарлауы;

- орта температурасының күрт төмендеуінен бетонның беті суып ішкі температурасы жоғары қабатты сығу нәтижесінде бетонның бетінде сызаттардың пайда болуы.

Сызаттардың пайда болуы механизмі – бетонның сыртқы бетінде созу кернеуі пайда болып, оның мөлшері бетонның созылу кернеуінің шегінен асқанда бетон бетінде сызаттар пайда болады.

Температуралық сызаттардың болмауын не болмаса азайту шаралары:

- компоненттердің температуралық ұлғаю коэффициенттерінің жақындау болуы;

- бетон температурасымен қоршаған орта температурасының айырмашылығын төмендету (жылумен өңдеуден кейін);

- көлемі (массасы) үлкен гидротехникалық сооружениелерді бетондағанда маркасы төмен цементтерді не болмаса ұнтақталған қоспаларды пайдалану;

- жан-жағы қырсауланған қалыптарды пайдалану.

Көлемдік деформация туралы қысқаша түсініктеме

Бетонның шөгуіне әсер ететін факторлар

Цементтің ролі:

- цемент шығыны;

- цементтің түрлері ПЦ, ШПЦ, ППЦ;

- цементтің белсенділігі (маркасы).

Қату жағдайы:

- қалыпты жағдайда қату;

- жылумен өңдеу жағдайында.

Толтырғыштардың ролі:

- шығыны (концентрациясы);

- физикалық, геометриялық ерекшеліктері:

- гравий, щебень, ірілігі;

- су сіңіргіштігі (водопоглощение).

Бетон араласпасының түрі:

- қозғалмалы (подвижная);

- қатаң.

Пластификаторлық қоспалар

Конструкциялардың арматуралану дәрежесі

(степень армирования)

Шөгудің бетон беріктігіне, деформациялануына, тұтастығына және бетонның, темір бетонның төзімділігіне әсерлері:

- тығыздықтың жоғарылауынан беріктік біршама жоғарылайды;

- шөгу деформациясының өсуі бетон бетінде сызаттардың пайда болуына әсер етеді.

- шөгу деформациясы алдын-ала кернелген температураның кернеуін төмендетеді (потеря напряжения арматуры от усадки бетона);

- төзімділігінің нашарлануы (аязға төзімділік, өткізгіштіктің жоғарылауы, арматура коррозиясының артуы).

Бетон шөгуін төмендету жолдары:

- цемент шығынын азайту;

- платификаторлық қоспаларды пайдалану;

- қатаң бетон араласпаларын қолдану;

- тиімді тығыздау әдістерін қолдану;

- қатуға қажетті ылғалдық жағдай жасау.

Қату процессіндегі температуралық өзгерістің себептері:

- цементтің экзотермиялық реакциясынан жылудың бөлінуінен компонентердің ұлғаюы;

- жылумен өңдегеннен кейін бетон массасының көлемінің кішіреюі;

- жылумен өңдеу кезінде бетон массасының ұлғаюы.

Көлемдік өзгеруден бетон құрылымында ақаулардың пайда болуына әсер ететін факторлар:

- цементтің, шығыны, түрі, белсенділігі;

- бетонның көлемі (массасы);

- толтырғыштардың температуралық ұлғаю коэффициентінің мөлшері;

- бетон араласпасының түрі;

- темір бетон ерекшеліктері;

- жылумен өңдеуден кейінгі бетон мен ауа температурасының айырмашылығы.

Көлемдік өзгерістің бетон құрылымына кері әсерлері;

- бетонның (бұйымның) бетінде сұу кезінде сызаттардың пайда болуы;

- бетон денесінде қатынасты қуыстықтардың пайда болуы;

- көлемі (массасы) үлкен гидротехникалық сооружениелердің денесінде сызаттардың пайда болуы;

- жылумен өңдеу кезінде бетонның беткі қабатында тығыздықтың азаюы;

- температураның әсерінен компоненттердің температуралық коэффициенттерінің айырмашылығынан толтырғыштармен цемент тасының байланыстылығының нашарлауы;

- судың миграциялық процессінен бетон денесінде қатынасты капиллярлардың пайда болуы.

Температурық көлемдік өзгерудің бетон құрылымына, бұйымдардың ұзақ мерзімдн төзімділігін жоғарылату жолдары:

• цемент шығынын мүмкіндігінше азайту;

• су шығынын азайту үшін пластификаторлық қоспаларды қолдану;

• қатаң бетон араласпасын пайдалану;

• қалыптардың қатаңдығын (жескость) күшейту;

• цемент тасы мен толтырғыштардың температуралық ұлғаю коэффициентін жақындату;

• массасы үлкен гидротехникалық сооружениелерді бетондауда бетон температурасын төмендету шараларын қолдану.

Бақылау сұрақтары

1. Қату процессіндегі көлемдік деформацияның орын алу себептері.

2. Бетонның алғашқы және кейінгі шөгу процесстерінің ерекшеліктері.

3. Бетонның шөгуіне әсер ететін факторлар.

4. Бетонның шөгуін азайту жолдары.

5. Жылумен өңдеудің шөгу процесстеріне әсері.

6. Шөгу процесінен бетонда сызаттардың пайда болуы.

7. Жылумен өңдеуде деформашияның орын алуы себептері.

8. Бетонда температуралық деформациялардың пайда болу механизмі.

9. Температуралық деформациядан бетон құрылымында ақаулардың пайда болуы себептері.

10. Температуралық ақауларды азайту шаралары.

Лекция №

Тақырып: Бетон және темірбетонның қолдану кезеңдері. Ғылымның бетон технологиясының дамуындағы ролі

Жоспар

1. Бетон туралы түсінік

2. Бетонды пайдалану кезеңдері

3. Бетон технологиясы-1 пәнінің басқа пәндермен (пререквизит, постреквизит) байланыстылығы

4. Курсыты оқуда қаралатын сұрақтар

Бетон туралы жалпы мәлімет.

(Бетон дегеніміз – құрамында белгілі мөлшерде цемент, толтырғыштар, су, кейде, қоспалар бар араласпаның табиғи жағдайда, не болмаса арнайы температураның әсер етуінен қату нәтижемінде пайда болған жасанды тас.

Қатқанға дейінгі араласпа бетон араласпасы деп аталады).

Бетон араласпасының құрамындағы цементпен су өзара реакцияға түсетіне байланысты белсенді заттар болып саналады.

Цемент пен судың өзара реакцияға түсуінен пайда болған зат – цемент тасы деп аталып, толтырғыштарды байланыстырып массаны бір монолитке айналдыру нәтижесінде бетон пайда болады.

Цементпен толтырғыштар арасында негізінен химиялық реакцияның болмауына байланысты толтырғыштарды инертті заттарға жатқызылады.

Толтырғыштар бетоннның құрамына, қасиеттерінің қалыптасуына маңызды роль атқарылып, оның массасындағы толтырғыштардың көлемі (мөлшері) 85-90% болуы бетонның өзіндік құнын төмендетудің бірден-бір жолы.

Толтырғыш ретінде әртүрлі табиғи және жасанды заттар пайдаланады.

Бетонның өзіндік құнын төмендететін, қажетті қасиеттеріне қол жеткізу үшін әртүрлі химиялық қоспалар пайдаланылады.

Бетон құрамының капилярлы – кеуекті болуына байланысты оның қасиеттеріне ішкі және қоршаған орта факторлары әсер етеді.

Ұзақ мерзімде бетонды пайдалану барысында оның кеуектік құрамы өзгеріп, кейде деструкциялық процесстер бетон қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі.

Пайдалану мерзімінің ұзақтығына байланысты бетонның негізгі көрсеткіші – беріктігі өсу процесінде болады.

Бетонның қасиеттері құрамымен қатар басқа да технологиялық талаптардың орындалуымен байланысты өзгереді.

Бетон сығымға берік, созу күшіне осал морт (хрупкий) зат. Бетонның сығымға беріктігімен арматураны бірлесе пайдалану нәтижесінде темірбетон қолданылады.

Бетон арматураны коррозиядан жақсы сақтайды, онымен мықты ұстасады.

Бетон және темірбетон бұйымдары арнайы зауыттарда дайындалып құрылыста монтаждалады.

Бетон мен темірбетонды қолданудың басқа құрылыс орнында монолитті түрінде пайдалану.

Бетон технологиясын шартты түрде екіге бөледі:

Біріншісі - «Бетон технологиясы -1» пәнінде қаралатын сұрақтар:

• бетонға қажетті материалдар, олардың түрлері;

• бетон араласпасы, оның қасиеттері, қасиеттеріне әсер ететін факторлар;

• бетонның қату процесі, құрамының қалыптасуы, оларға әсер ететін факторлар;

• бетонның физика-механикалық, деформативтік қасиеттері, оларға әсер ететін факторлар;

• бетонның әртүрлі пайдалануы жағдайда агрессиялық факторларға төзімділігі;

• бетонның пайдалану ерекшеліктеріне, шикізат тұрпатына байланысты түрлері;

• бетонның түріне байланысты оның құрамын анықтау тәсілдері.

Екіншісі – «Бетон технологиясы-2» (БжТБ жасаудың зауыттық технологиясы) пәнінде қаралатын сұрақтар:

• шикі заттарды (толтырғыштар, цемент, қоспалар) қабылдау, сақтау, тасымалдау;

• бетон араласпасын дайындау;

• арматуралық элементтерді жасау, арматуралау;

• БжТББ қалыптау, қатыру;

• бұйымдардың (конструкциялардың) ерекшеліктерін ескеріп өндіруді атқару.