3. Влияние качества материалов на свойства бетона(цементобетона)

1.Вяжущее

Выбор вида цемента зависит от усло­вий работы бетона в конструкциях ин­женерного сооружения. Так, например, при выборе производства железобетонных конструкций промышленных зданий и многих инженерных сооружений, работаю­щих в условиях воздушно-сухой среды, применяют портландцемент с повышен­ным содержанием алига (Сз S).

При выборе вида цемента необходи­мо помнить, что с увеличением количест­ва в цементе активных минеральных до­бавок (более 10 %) повышается водо­стойкость бетона в проточных и напор ных водах, но снижается морозостойкость.

    В качестве вяжущих материалов для бетонов применяются портландцементы и шлакопортландцементы по ГОСТ 10178, сульфатостойкие и пуццолановые цементы по ГОСТ 22266 и другие цементы по стандартам и техническим условиям в соответствии с областями их применения для конструкций конкретных видов.

    Вид и марку цемента следует выбирать в соответствии с назначением конструкций и условиями их эксплуатации, требуемого класса бетона по прочности, марок по морозостойкости и водонепроницаемости, величины отпускной или передаточной прочности бетона для сборных конструкций на основании требований стандартов, технических условий или проектной документации на эти конструкции с учетом требований ГОСТ 23464, а также воздействия вредных примесей в заполнителях на бетон.

Применение пуццолановых цементов для производства сборных железобетонных конструкций без технико-экономического обоснования не допускается.

2.Заполнители

Щебень (гравий). В бетоне он обес­печивает формирование макроструктуры, определяемой физико-механическими свойствами горной породы, из которой получен щебень, крупностью и формой зерен щебня, зерновым составом и коли­чественным содержанием щебня в бетоне.

В качестве крупного заполнителя в бетоне может быть применен щебень, полученный из природного камня, отхо­дов горнообогатительных предприятий пу­тем их дробления, а также гравий.

При взаимодействии цементного тес­та с поверхностью щебня протекают физико-химические процессы, которые обусловливают прочность сцепления (ад­гезию) цементного камня с щебнем, а следовательно, определяют прочность бетона, особенно при растяжении. Вы­сокое сцепление обеспечивает свежедроб­леный чистый щебень из известняков и металлургических шлаков. У щебня из пород тонкопористой текстуры проч­ность сцепления с цементным камнем выше.

Повышение шероховатости, умень­шение количества смятых участков на поверхности зерен также способствует увеличению сцепления цементного камня со щебнем.

Песок. Для бетона применяют круп­ные, средние и мелкие, природные, дроб­леные и дробление из отсевов, а также пески, обогащенные и фракционирован­ные, отвечающие требованиям _ ГОСТ 8736—85. Выбор песка для бетона произ­водят по зерновому составу и модулю крупности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, петрографическому сос­таву, в том числе содержанию вредных примесей, включая органические примеси и потенциально реакционноспособные по­роды и минералы. При применении дроб­леных песков их качество характеризуют по пределу прочности исходной горной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии. Лучшими по качеству являют­ся кварцевые пески, их чаще применяют для бетонов и растворов.

Зерновой состав песка определяют просеиванием через стандартный набор сит с отверстиями в свету 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Для условного выражения крупности песка применяют особый термин — модуль крупности, обозначающий сумму полных остатков включительно

3.Вода и химические добавки. Для затворения бетонных смесей используют воду удовлетворяющую требованиям ГОСТ 237320-79

Обычно это чистая питьевая вода, не содержащая свобод­ных минеральных и органических кис­лот (pH — водородный показатель — должен быть не менее 4 и не более 12,5).Морские и озерные воды, если они удовлетворяют указанным требовани­ям, можно применять для производства бетонных смесей. Болотные, торфянико- вые, а также сточные, загрязненные про­мышленными отходами воды применять нельзя.

Качество воды определяют химичес­ким анализом. В сомнительных случаях ее пригодность проверяют опытным пу­тем, сравнением показателей прочности образцов бетонов в возрасте 28 сут, при­готовленных в равных условиях на чис­той и испытуемой воде.

Для регулирования и улучшения свойств бетонной смеси и бетона, сниже­ния расхода цемента и энергетических затрат применяют химические добавки по ГОСТ 24211-80, удовлетворяющие требо­ваниям действующих стандартов и техни­ческих условий. Выбор добавок произ­водится в зависимости от технологии производства и проектных характерис­тик бетона.

К ним относятся поверхностно-актив­ные вещества (гидрофильные, гидрофоб­ные Воздухововлекающие), электролиты (одни из них ускоряют растворение минералов цемента, другие взаимодей­ствуют с минералами цемента, образуя нерастворимые вещества, третьи понижа­ют температуру замерзания воды, затворения и т. д.), тонкомолотые добавки, которые могут проявляться как центры кристаллизации или вступать во взаимо­действие с Са(ОН)₂, образуя нераствори­мые гидросиликаты.

4. Бетонные смеси. Свойства бетонных смесей. Бетонная смесь- рационально составленная и однородно перемешанная смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Бетонная смесь должна удовлетворять двум основным требованиям:  при транспортировке, выгрузке и укладки сохранять однородность (однородность обусловлена минимально необходимой связанностью , исключающей возможность расслоения смеси и отделения воды); обладать хорошей удобоукладываемостью (формуемостью, - это способность бетонной смеси легко и быстро принимать заданную форму, сохраняя при этом монолитность и однородность строения бетона), соответствующей принятому способу и условиям формования изделий. Удобоукладываемость смеси определяется её вязкостью в момент заполнения формы и степенью пластичности, то есть способностью деформироваться без разрыва сплошности. Свойства бетонных смесей: Вязкость.  Может изменяться в значительных пределах в зависимости от напряжения сдвига или скорости сдвиговых деформаций. При скорости сдвига, приближающейся к критической для данной бетонной смеси, ее вязкость и сопротивление сдвигу могут быть доведены до весьма малых значений, в результате чего малоподыижные смеси приобретают текучесть. После прекращения механических воздействий бетонная смесь становится малоподвижной и восстанавливается начальная прочность её структуры.

Тиксотропия.

Это способность структурированных систем изменить свои реологические (Реологические свойства- совокупность свойств, определяющих способность г. п. изменять во времени напряжённо-деформированное состояние в поле действия механических сил. K основным P. c. относятся: Упругость,Пластичность, Прочность, Вязкость, Ползучесть, Релаксация напряжений.          P. c. характеризуют изменение (рост) во времени деформаций в г. п. при постоянном напряжении (явлениеползучести) либо изменение (падение) напряжений при постоянной деформации (явление релаксации).) характеристики под влиянием механических воздействий и восстанавливать из после прекращения воздействия. Это свойство используют при перекачивании бетонной смеси бетононасосами, виброуплотнении, формовании ихделий способом немедленной распалубки.

Подвижность.

Мерой подвижности бетонных смесей является значение осадки конуса стандартных размеров, свежесформованного из бетонной смеси, под действием собственной массы. Показатель осадки конуса измеряется в сантиметрах.

Жесткость.

Мерой жесткости бетонных смесей является время вибрирования смеси в секундах, необходимое для выравнивания и уплотнения предварительно сформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

Подвижность (осадка конуса) связана с сопротивлением сдвигу, а жесткость - с вибровязкостью бетонной смеси:

;

где и - соответственно сопротивление сдвигу и вязкость бетонной смеси, - масса бетонного конуса, S=f(o_k)- площадь основания расплывающегося конуса, К- коэффициент пропорциональности, Ж- жесткость бетоннойсмеси.

В зависимости от удобоукладываемости различают жесткие и подвижные смеси.

Подвижные и жесткие смеси существенно различаются по своему внешнему виду, составу и строению. Хорошо приготовленная подвижная смесь представляет собой пластическую массу, в которой зерна заполнителя находятся во взвешенном состоянии в сплошной среде цементного теста. Подвижные бетонные смеси способны заполнять форму под действием силы тяжести при незначительных механических усилиях. Жесткие бетонные смеси представляют собой рыхлую массу, состоящую из отдельных агрегатов зерен заполнителя, сцепленных между собой густым цементным клеем. Жесткие смеси в отличие от подвижных хорошо уплотняются лишь под действием внешних сил(виброуплотнение, прессование и тд).

Жесткие бетонные смеси по сравнению с подвижными имеют ряд преимуществ :(- при одинаковом расходе цемента и степени уплотнения прочность бетона из жестких смесей выше, а при сохранении заданной прочности может быть снижен расход цемента; - бетон из жестких смесей более плотный, морозостойкий и водонепроницаемый; - твердение в раннем возрасте протекает быстрее , чем позволяет более резкий режим тепловой обработки, по сравнению с подвижными смесями, а это повышает оборачиваемость форм и камер тепловой обработки.).

Марки по удобоукладываемости: Ж4(>=30c),Ж3 (21-30c), Ж2 (11- 21с), Ж1 (5-10с), П1(<=4см), П2(5-9 см), П3(10-15см), П4(>=16 см) .