Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

БЕКІТЕМІН

ӨАҚТ каф.меңгерушісі

_____________ Сабитов Е.Е

қолы

«___» ___________ 2017 ж.

Магистранттың 2017-2018 оқу жылының жарты жылдығы бойынша жасалған магистрлік жоба

ЕСЕБІ

Мамандық: 6М073000 «Құрылыс материалдары, бұйымдары және құрылымдарын өндіру»

Бағыты: (Құрылыс материалдары, бұйымдары және құрылымдарын өндіру)

Құрылыс индустриясы ғимараттары мен имараттарын жобалау

Зерттеу тақырыбы: " Аязға төзімділігі F200 , беріктігі жоғары бетонның В50 құрамын анықтау ".

Орындаушы

магистрант Ақбердиева Н.С

Ғылыми жетекші т.ғ.к, доцент Отарбаев Ч.Т

Астана

2017

Кіріспе

Магистрлік жоба тақырыбымның көкейкестілігіне тоқталсақ , қазіргі таңда елімізде өте биік ғимараттар мен аралық құрылыстар бой көтеріде. Мұндай күрделі құрылысқа беріктігі жоғары және аязға төзімділігі жоғары бетон керек., аталған констукциялардың салмағын азайту үшін. Мысалы аязға төзімділігі F200 , В50 ауыр бетон. Ал осындай беріктігі жоғары В50 , Аязға төзімділігі F200 бетонды қолдану үшін құрамын зерттеп шығару керек.

Жоба жазу барсындағы ізденіс жүргізілетін кешен: Беріктігі жоғары В50 аязға төзімділігі F200 бетонның құрамы.

Беріктігі жоғары бетон өзінің жоғары тығыздығы мен ұзақтылығы , берікігінің көлемдік тығыздыққа сәйкестігіне және дәл құрамы арқасында қазіргі таңдағы құрылыста жоғары жауапкершілікті талап ететін практикада қолданысы кең. Соңғы жылдары беріктігі жоғары бетон Еуропа елдерінде құрылыс нормативтік құжаттарына байланысты классын тағайындау арқылы В100 ға дейін енгізіліп, осы негізінде ары қарай қолданыстағы бетондарға іргетасын салды.

Заманауи технологиялық көзқараспен беріктігі жоғары бетонды жобалау аса қиындық туғызбайды секілді көрінеді. Дегенмен құйылған бетонның жобалық беріктігі мен қатуы, сонымен бірге бетонның технологиялық және экономикалық тұрғыдан оңтайлы құрамын таңдау үшін елеулі түрде ғылыми және практикалық дайындықтар қажет. Сол себептен менің магистрлік жобамның мақсаты В 50 аязға төзімділігі F200 технологиялық және экономикалық жайттарды ескеріп оңтайлы құрамын жасау барысында зерттеулер жүргізу арқылы бақылып , құрамын анықтау.

Қойылған мақсатқа сәйкес алға қойылған міндеттер талаптарды ескеріп алынған бетон қоспасының құрамын жасап шығару; алынған қоспаның қасиеттерін зерттеу, беріктікке , аязға төзімділік жайыттарын қадағалау.

Жобаның теориялық маңыздылығы, қолданыста жүрген беріктігі жоғары бетонның құрамын ғылыми жағынан теориялық құрамын зерттеу. Теориялық тұрғыда зерттелген бетон қоспасын ары қарай практика жүзінде құрылыста қолдану жобаның практикалық маңыздылығы болып табылады.

Ғылыми жаңашылық практика жүзінде қолданысқа сенімді бетонның теорялық жағынынан есептеулер барысында, ғылыми тәжірбиелер мен есептеулер жүргізу.

Магистрлік жобамның көкейкестілігі мен мақсаттарын негізге ала отыра осы тақырып аясында бірнеше зерттеу жұмыстарын оқып, салыстырып, әдебиеттерден ізденістер жүргіздім.

Негізгі бөлім

Бетон секілді тығыз материалдың көзбен көрерліктей кеуектілігі болатыны бір жағынан оғаш сияқты. Оның пайда болу себебі, құрамындағы шектен тыс араласатын су көлемі болуда. Бетон қоспасын құғаннан кейін біртекті болуы үшін дірілдететіні бізге белгілі. Соған қарамастан дірідетілген бетон қоспасының өзі кеуектілікке ие. Оған бірнеше себептер бар: шөгі, химиялық байланысқа түспеген судың булануы және т.с.с . Кеуектілігі жоғарылаған сайын, бетонның беріктігі төмен болады. Әрине кеуектілік беріктіктен басқа аязға төзімділік және су сіңіру қасиеттеріне де әсер етеді.

  Жалпы бетонның ұзақ тұрақтылығына әсер ететін негізгі  факторға тоқталып кететін болсақ, ол бетонның - аязға төзімділігі. Аязға төзімділік – бетонның мәңгілігін сипаттайтын фактор болып саналады.

      Аязға төзімділік– суға әбден қаныққан материалдың алма –кезек аязға қатырып, тек қайта еріту кезінде өзінің қасиетін сақтап қалу қасиетін айтады. Аязға төзімділікті сипаттау үшін, материалды суға қанықтырады, сосын 17⁰С аязға қояды. Кеуіктердің ішіндегі су аязға айналады, сонда су қатқаннан кейін өз  көлемін 9%-ға ұлғайтады. Бетон қаңқасы мұзға айналып, мұз кеуіктерінің қабырғаларымен 2500 кг/см² күшпен қысады. Кейін материалды ерітеді, сөйтіп материалдың бұзылуы басталады. Материалды қандыру мен еріту – бір цикл деп алынады, сол циклдің саны материалдың аязға төзімділік маркасы деп есептеледі. Материлды кезекті еріту мен мұздатуға, сыналатын бұйымның өлшемі, мұзату мен еріту циклының жалғасу ұзақтығы, оны қатыру температурасы, материалдың суға қанығу шарттары, бетонның аязға төзімділік көрсеткіштеріне әсер етеді.Бетонды мұздату температурасын төмендетумен, әсіресе мұздату су немесе тұз ерітінділерінде жүргізілетін болса, бетонның қирауы өте тез жүреді.

      Бетоның аязқа төзімділігінің басты критериясы, оның мұзату мен еріту циклдарының саны болып келеді. Сынау барысында үлгі өз көлемінің 5% жоғалтатын болса, ал оның беріктігі 25% - ға төмендейді. Бұдан шығатын қорытынды, егер бетонды кезекті мұздату мен еріту кезінде бетон 25% - ға беріктігін төмендететін болса, оның өмір сүру уақыты өте қысқа болғаны яғни  бетонның ұзақ жылға тұрақтылығына кері әсер ететін фактор бұл бетонның аязға төзімділігі болғаны. Сондықтан да бетон өндірісінде оның аязға төзімділігін төмендету керек.

Су сіңіру қаситеті бетондың ылғалды тамшылай сұйық күйде сіңіруі, ол бастысы кеуектілік бойынша сипатталады. Су сіңіргіштік жоғары болған сайын, бетон құрылымында кеуектіліктерді туғызатын капиллярдар көп болады. Су сіңіргіштік материалдарға байланысты әр түрлі болып келеді: гранит -0.02-0.7% , толықтырғыштары тығыз болып келетін ауыр бетонның максималды су сіңіргіштігі массасы бойынша 4...8% ке дейін , кірпіште 8-15%.

Су сіңіргіштікті матеиралдың құрылымын бағалу үшін су қанығу коэффициенті бойынша бағалайды, ол көлем бойынша су сіңіргіштіктің кеуектілікке қатынасымен сипатталады:

(1.1)

Қанығу коэффициенті 0 ден (материалдағы барлық кеуектері жабық) 1 (барлық кеуетері ашық) аралығында құбылуы мүмкін. Ол кезде Қанығу коэффициентінің төмендеуі (сол кеуектіліктегі) ашық кеуектіліктің азаюын сипаттайды, ол дегеніміз аязға төзімділіктің жоғарылауын тудырады.

Су сіңіру қасиеті материалдың негізгі қасиеттеріне әсер етеді. Тығыздық ұлғаяды, материал ісінеді, оның жылуөткізгіштігі өседі, ал беріктілігі мен аязға төзімділігі төмендейді.

Бетонның аязға өзімділігі біздің климатта бетон құрылымдарының ұзақтылығын көрсететін басты көрсеткіш. Бетонның аязға төзімділігі алдын ала суға қаныққан үлгілерді минус (18 ± 2)° С та қатыру және (18 ± 2)° С суда еріту арқылы сынайды. Бір циклдің ұзақтылығы - 5... 10 сағат, ол үлгі өлшемдеріне байланысты.

Қарастырғалы отырған жағдайдағы бетонның қирау себебі капилляр кеуектіліктің болуынан екені анық. Капиллярлар арқылы су бетонға сіңеді де, сол жерде қатайып, біртін келе оның құрылымының қирауына алып келеді.

Кеуекті материлдың су мен аяздың әсері салдарынан қирауын қарастырсақ. Мысалы, құршау қызметіндегі бетон құрылымын алайық. Күз кезінде қабырға бөлігі тоңады. Бұл кезеңде будың миграциялануы басталады, будың жылыдан суыққа өтуі, ол дегеніміз бу сыртқа қарай ұмтылады. Себебі ондағы қысым теріс температурада оң температураға қарағанда төмен болып келеді.

с ур.2 - (а) температураның ғимартаттың сыртық қабырғасында таруы және (б) кеуектердің сумен толуы, қасбеттің шеткі жақын жерінде: 1-адсорбацияланған су, 2- кеуектер ернеуі, 3-жаңбыр суы, 4- конденсат.

Аязға төзімділікті бағалу үшін физикадық бақылау әдісі кеңірек қолданыста, көбінесе импульсивті ультрадыбысты әдісі. Бұл әдіс көмегімен беріктіктің өзгерісін немесе циклдік тоңдыру барысындағы бетонның серпімділік модулін бақылауға болады (сур.3) және бетонның тоңдыру және еріту кезіндегі рұқсат етілген беріктігін және серпімділік модулін төмендетуге сәйкес келетін аязға төзімділігін анықтауға болады.

сур.3- бетонның тоңдыру және еріту кезіндегі беріктігінің өзгеру қисықсызығы .

Аязға төзімділігі жоғары берікті бетон алу үшін капилляр кеуектілігі (6,5...6 % жоғары емес) көрсеткішке жетуге ұмтылу керек. Бқл нәтижеге жету үшін өз кезегінде қатты бетон қоспасын интенсивті түрде нығыздау арқылы , пластификациялаушы қоспалар қосу арқылы сусыз немесе су көлемін азайту арқылы бетонның иленгіштігін жоғарылату. Сонымен қатар тағы аязға төзімділікті жоғарылатуды гидрофобизация (көлемдік немесе жоғары беттік); бұл жағдайда бетонның су сіңіргіштігі төмендейді де сәйкесінше аязға төзімділігі артады. Негізінен бетонның беріктігін, су сіңіргіштік, аязға төзімділі және т.б с.с қасиеттерін арттыру немесе керісінше төемендету қажет болса химиялық қосымшалар қосу арқылы реттеуге болады. Өз кезегінде химиялық қосымшаларды қолдану бетон технологиясын басқаруда ең универсиалды және қол жетімді әдістердің бірі. Кейбір қосымшалар полифункционалды қызмет атқара алады. Мысалы, пластификаторлы мен ауа айдағыш (воздухововлекающий) қосымшалар.

Мемлекеттік стандарт («ГОСТ 10060.0-95 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ») бойынша бетонның аязға төзімділігін анықтайтын бес тәсілі бар:

Әдіс №	Сынау шарттары			Бетон түрі
	Қанығу ортасы	Ортасы, қату температурасы °С	Еру ортасы
Базалық әдіс
Бірінші	Су	Ауалық, минус 18±2	Су	барлық бетон түрлері үшін, жолға және аэродром жол төсемдеріне басқа
Екінші	5%-тік натрий хлориді ерітіндісі қосылған су	Ауалық, минус 18±2	5%-тік натрий хлорид ерітіндісі қосылған су	жол және аэродром жол төсемдеріне арналған бетондар үшін
Қайталанатын мұздату және еріту арқылы жедел анықтау
Екінші	5%-тік натрий хлориді ерітіндісі қосылған су	Ауалық, минус 18±2	5%-тік натрий хлорид ерітіндісі қосылған су	жол және аэродром жол төсемдеріне арналған бетондар үшін және орташа тығыздығы D1500 ден төмен жеңіл бетондар
Үшінші	5%-тік натрий хлориді ерітіндісі қосылған су	Ауалық, минус 18±2	5%-тік натрий хлорид ерітіндісі қосылған су	Орташа тығыздығы D1500 ден кем емес жеңіл бетондардан басқа барлық бетондар үшін
Бір ретті мұздату арқылы жедел анықтау
Төртінші	Су	Керосин, минус 18±2	-	барлық бетон түрлері үшін, жолға және аэродром жол төсемдеріне арналған бетонды қоспағанда
Бесінші		Ауада, минус 18±2	-	барлық бетон түрлері үшін, жолға және аэродром жол төсемдеріне арналған бетонды қоспағанда
* жолға және аэродром жол төсемдеріне арналған бетондардың аязға төзімділігін төртінші әдісен анықтағанда екінші әдіспен корреляцияландыру қажет.

Заманауи өзгерістерге орай, қай салада болмасын даму қарқыны шапшаң дамуда. Сол секілді құрылыс саласында да қайбір материал, процес, технологиялар және тағы басқалар болмасын бір күннен күнге бір орында тұрмайды. Оларды зерттеуд үшін бұрын қалыптасқан дәстүрлі әдіс тәсілдер де негізгі идеясының іргетасын қалдырып, орындалу анықтау жағын жаңа заманның даму қарқына сай болу реттеуді талап етеді. Сол себепті, магистрлік жоба тақырыбына сәйкес зерттеу жқмыстарын жүргізу барысында дәстүрлі әдістің негізгі ойына сүйене отырып, алайда уақытты үнемдей келе жылдам анықтайтын тәсіл бойынша бетонның аязға төзімділік циклын жәе аязға төзімділік маркасына анықтаулар жүргіздім.

ГОСТ 10060.0-95 сәйкес, аязға төзімділікті бір ретті мұздату арқылы жедел анықтау бойынша бесінші тәсіл бойынша жасалынды. Бесінші тәсіл ГОСТ 10060.4-95 бойынша жүргізілді. Бұл стандарт бойынша аязға төзімділікті бетонның механикалық құрылымдары бойынша, дәлірек айтқанда бетон құрылымындағы ашық капиллярлы кеуектер шамалары бойынша аязға төзімділік циклін жылдам түрде анықтауға мүмкіндік бар.

Аязға төзімділік қасиетіне лабораториялық сынама жұмыстары

№1

Магистрлік жоба тақырыбына сәйкес, негізгі сынама жұмыстары бетонның аязға төзімділігін «ГОСТ 10060.4-95 Бетоны. Структурно-механический метод ускоренного определения морозостойкости» бойынша сынақ жұмыстары жүргізілді. Бұл мемлекеттік стандарт құжатымен жұмыстарды жүргізу барсында төмендегі келесі басқа да мемлекеттік стандарттар мен құжаттарға сілтеме жасайды. Ол дегеніміз, негізгі сынама жүргізбес бұрын пішіндерді дайындау, қоспаларды дайындау, қоспаға қажетті толықтырғыштар мен суға қойылатын талаптар, беріктілікті сынау және т.б с.с кезеңдерден өтуді талап етеді.

Сынақ жүргізу алдын, ТОО «Максат» және ТОО «Кайрат» зауыттарында маркалары бірдей бетон үлгілері 40 данадан құйылды. Бетон маркасы М350, B27.5. Ескерте кететін жайт, аталған зауыттың алғашқысында дайын бетон қоспасын пішіндерге құйғаннан кейін тығыздау жұмыстары арнайы дірілдеткіш үстелінде жүргізілді, ал екінші зауытта аталған процесс қол жұмысы арқылы жүргізілді. Бұл жайтқа да аса мән беру керек. Олай деп айтуымыз, бетон қоспасын нығыздау өте маңызды процесс. Себебі бетон қоспасын нығыздау барсыныда құрамындағы толықтырғыштар төменге қарай бір-біріне орнығып арасындағы қуыстарды барынша азацтуға тырысатын жайтты көруімізге болады. Ал сәйкесінші артық сулар шығады. Сынақтар жүргізіп болғаннан кейін нәтижелерін салыстыру барысында салыстыра жатармыз.

Жоғары да талған ГОСТ бойынша сынақ жүргізу өте тиімді. Төменде сынамаларды жүргізудің ретін қысқаша тоқталып өтсек:

1. Сынақ алдындағы дайындақ

1.1 Сынау жұмыстарын жүргізу үшін бетон қоспасынан текше пішінді үлгілерді қолданамыз;

2. Үлгілерді дайындау үшін:

• ГОСТ 8269 бойынша құм мен қиыршық тастардың 1 сағат кезіндегі су сіңіргіштігін анықтаймыз;

1.3 Бақылау және негізгі үлгілерді ГОСТ 10060.0 , 4.12 пункті бойынша сумен қанықтырамыз.

«Межгосударстенный стандарт. ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определение морозотойкости» құжаты бойынша бетон үлгілерін аязға төзімділікке сынау жұмысьарын жүргізу алдындағы суға қанықтыру жағдайы (4.12 бөлімше) :

Үлгілерді 24 сағат бойы 1/3 –не дейін сұйықтыққа батырылып тұрады, содан соң сұйық көлемін 2/3 көтереміз де осы күйін тағы да 24 сағат ұстаймыз. Содан барып үлгілерді толық сұйықтыққа батырып 48 сағат көлемінде ұстаймыз. Сұйықтың көлемі үлгілерден 20мм –ден кем емес болу керек.

2. Бетон үлгілерінің құрамы белгісіз болған жағдайда, сынақ жүргізуден алдын бір үлгіні келесідегідей жағдайлардан өту керек:

• үлгінің суға қаныққаннан кейінгі массасын анықтаймыз m_b0, г ;

• үлгінің көлемі анықталады V , см³ ;

• үлгілерді көлемі 20-30 мм –лік бөліктерге бөлемізде, алынған бөліктердің салмағын анықтаймыз m_bi , г;

• алынған үлгілерді 5 сағат бойы қайнатып, суды (20±2) °С-ға дейін суытамызда суды төгіп, бөліктің салмағын анықтаймыз m_ki , г;

• бөлікті кептіргіш шкафта (105±5) °С тұрақты массаға дейін кептіреміз m_ci ;

1.4 Бетонның жобалық кезеңіндегі капиллярлы-ашық кеуектілігін анықтаймыз:

Құрамы белгісіз бетон үлгілері үшін:

, (1)

Мұндағы,   - (1.3) бойынша көрсеткіштер;   - (20±2) °С тағы судың тығыздығы 1 г/см бойынша қабылданады;   - бетон құрамындағы минус (18±2) °С кезіндегі судың мұз болып қатпайтын кеуектілігін көрсететін коэффицент (2 кесте бойынша анықтаймыз). 2-кесте

Бетонның беріктікке сығылу кезіндегі жобалық класы (марка)	В10 (М150)	В15 (М200)	В22,5 (М300)	В30 (М400)	В40 (М500)	В45  (М600)
Д коэффицентінің көрсеткіші	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07
Ескерту - аралық кеуектері ашық бетондарың капиллярлы-ашық кеуектілігін (толықтай тығыздалмаған бетон) (1а) немесе (1б) формулалары бойынша анықтайды.