Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Кубанский государственный технологический университет»

Е.А. Строителева, В.Ф.Черных, Е.В. Шестакова

СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СИСТЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Утверждено редакционно-издательским советом

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный

технологический университет»

в качестве учебного пособия

Краснодар

2017

Рецензенты:

Г.Н. Пшеничный, к.т.н.,доц.каф.ПСКиСМ ,ИСТИ,ФГБО ВО КубГТУ;

Д.Ю. Шестаков, директор департамента проектных работ ООО «НК «Роснефть»-Научно-технический центр»;

С.Ю. Савицкий, к.т.н., нач. технологического отдела ООО «НК «Роснефть»- Научно-технический центр»

Строителева Е.А.

Современные материалы и системы в строительстве: учеб. пособие / Е.А. Строителева, В.Ф. Черных, Е.В. Шестакова. Краснодар.: ФГБОУ ВО «КубГТУ», 2017г.-227с.

ISBN

Рассмотрены современные строительные материалы: особые виды конструкционных и теплоизоляционных бетонов, растворы, керамические материалы. Приведены их классификация, составы и основные технические характеристики. Подробно описаны материалы сухого строительства: гипсокартонные, гипсоволокнистые листы, гипсовые пазогребневые плиты и цементные плиты Аквапанель. Даны сведения о вспомогательных материалах, применяемых для сухой отделки помещений.

Рассмотрены комплектные системы внутренней отделки и входящие в них элементы, позволяющие осуществлять конструкционные решения перегородок, подвесных потолков, внутренней облицовки стен. Приведена технология монтажа систем внутренней отделки.

Учебное пособие предназначено для студентов направления 08.03.01 Строительство.

УДК

ББК

ФГБОУ ВО «КубГТУ», 2017

ISBN Строителева Е.А., 2017

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………..………..…..4

1. КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ……………………………………...…..5

   1. Высокопрочные бетоны……………………………………………..5

   2. Фибробетон…………………………………..……………….…….16

1.3 Мелкозернистые бетоны…………………………………….……..22

1.4 Полимербетоны…………………………………………………….31

1.5 Бетонополимеры………………………………………..…….…….37

6. Шлакощелочные бетоны……………………………….………….48

1.7 Ячеистые бетоны……………………………………….……….….55

2 КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ………………………………….63

2.1 Общие сведения…………………………………………………….63

2.2. Сырье для производства керамических материалов…………….64

2.3. Свойства глин как сырья для керамических изделий………..….67

2.4. Основы технологии керамических изделий………….………….70

2.5. Виды керамических материалов………………………………….78

2.6 Кровельные керамические материалы………………………...….80

2.7 Трубы канализационные…………………………………………...82

2.8 Огнеупоры……………………………………………………….….83

2.9 Клинкерный (дорожный) кирпич………………………………….83

2.10 Теплоизоляционные керамические материалы……………...….84

2.11 Керамзит……………………………………………………….…..85

3. СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ…………………………………….89

3.1. Общие сведения…………………………………………………....89

3.1. Материалы для изготовления……………………………………..89

3.2. Изготовление строительных растворов………………………….89

3.3. Свойства растворных смесей………………………….………….93

3.4 Кладочные растворы……………………………………….…….100

3.5 Штукатурные растворы …………………………………………....112

3.6 Специальные растворы…………………………………………….113

4 СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕЙ ОТДЕЛКИ………………….……….118

4.1 Материалы, применяемые в системах внутренней отделки…...122

4.2.Технология монтажа. …………………………………………….148

Литература…………………………………………………………….181

Приложение А Типовые решения по устройству систем внутренней отделки с применением методов сухого строительства………………………………………………………………….….184

ВВЕДЕНИЕ

При строительстве любых зданий и сооружений независимо от их назначения должны быть учтены четыре обязательных условия: их целесообразность, долговечность, эстетическая выразительность, экономичность. Соблюдение этих условий возможно только в том случае, если специалист, принимающий участие в проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений, будет глубоко знать основы строительного дела. Применительно к возведению зданий и сооружений необходимо изучить строительные материалы и изделия.

В учебном пособии рассмотрены современные строительные материалы, используемые в строительстве, сырье для их производства, технология приготовления, основные строительно-технические свойства материалов, область их применения.

Современные методы строительства предполагают применение строительных конструкций, состоящих из разнородных элементов. Это позволяет повысить качество строительных работ, улучшить тепловую эффективность ограждающей оболочки зданий. Кроме того, в большинстве случаев обеспечивается дополнительная огнезащита строительных конструкций и создание акустического комфорта.

Выполнение этих задач предполагает использование специальных строительных систем, включающих полный комплекс составляющих элементов, комплектных строительных систем. Комплектные системы включают элементы, позволяющие осуществлять конструкционные решения перегородок, полов, подвесных потолков, внутренней облицовки. Грамотная реализация существующих проектов -залог эффективной и правильной работы материалов в системах и всей конструкции в целом. В связи с этим, большое внимание уделено вопросам правильного монтажа и рационального выбора материалов в соответствии с условиями работы конструкции.

1 Конструкционные и теплоизоляционные материалы в строительстве

1.1 Высокопрочные бетоны

1.1.1 Свойства и область применения высокопрочного бетона

В самом термине «высокопрочный» заключен смысл, что основной параметр такого бетона – прочность, причем не рядовая, а весьма высокая. Высокопрочным принято называть бетон, проектная прочность при сжатии которого составляет 50МПа и выше. Т.е это – наиболее прочные из числа бетонов, предусмотренных нормами проектирования бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

За последние 8 десятилетий отмечается значительный рост производства «высоких марок бетона». Например, по нормам 1931 г. Наиболее высокой из регламентированных марок была марка 210, по нормам 1938 г. – марка 350, в 1948 г. Появились марки 400, 500, 600, которые сохранились в нормах 1962 г.

Предел прочности бетонов достаточно условен, он зависит от уровня развития науки и техники в области цемента, бетона, железобетона. В современных условиях можно получать особо высокопрочные бетоны прочностью более 100 МПа. Производство таких бетонов технически возможно, однако экономически нецелесообразно (трудоёмко и дорого). Разумеется, что в перспективе (с разработкой более совершенных техники и технологии производства вяжущих, бетона и железобетона) минимальный предел высокопрочных бетонов возрастет.

Выше сказанное относится к тяжелому (обычному) бетону на плотных заполнителях. К легким бетонам также может быть применен термин «высокопрочный». Поскольку наиболее распространенными являются легкие бетоны с проектной прочностью от 5 до 20 МПа, то к высокопрочным относят бетон с прочностью 30 МПа и выше.

Что же дает использование высокопрочных бетонов?

Во–первых, уменьшение до 20% массы конструкций в результате уменьшения их размеров (при сохранении требуемой несущей способности).

Во-вторых, представляется возможность экономии сырья материалов (до 30% бетона и 10% арматурной стали).

Кроме того, высокопрочные бетоны характеризуются повышенной скоростью набора прочности (интенсивным твердением). Это, в свою очередь, обеспечивает увеличение оборачиваемости формовочного оборудования и тепловых агрегатов, повышение производительности технологических линий.

Из высокопрочного тяжелого бетона целесообразно изготавливать такие ответственные конструкции, как колонны, ригели, арки, фермы, подкрановые балки, плиты перекрытий и др. Только из высокопрочного бетона рекомендуется изготавливать железобетонные напорные трубы, резервуары повышенной ёмкости, железнодорожные шпалы, опоры ЛЭП и др.

1.1.2 Получение высокопрочного бетона

Технологические условия

Для получения высокой прочности необходимо создать плотную и монолитную структуру бетона. В идеале структура высокопрочного бетона представляет собой матрицу из крупного заполнителя, межзерновое пространство которого заполнено более мелкими фракциями и мелким заполнителем, с обволакиванием всех компонентов цементным тестом (рис.1) . При этом возможно «контактное» расположение заполнителя и «плавающее».

Рис.1. Структура высокопрочного бетона:

1-крупный заполнитель;

2-цементное тесто;

3-мелкий заполнитель

В первом случае цементное тесто раздвигает зерна заполнителя на величину двух – трех средних диаметров цементных частиц; при такой структуре на прочность бетона оказывает значительное влияние свойства заполнителя. При значительной раздвижке зерен заполнителя возрастает роль прочности цементного камня и качество сцепления с заполнителем. Высокопрочные бетоны получают, использую комплекс мероприятий:

1)правильный выбор цемента и заполнителей;

2)рациональный состав бетонной смеси;

3)использование химических добавок;

4)эффективные средства приготовления и уплотнения бетонной смеси;

5)применение различных способов активации цемента и процесса твердения бетона;

6)использование оптимальных условий твердения.

Влияние цемента. Иногда ошибочно полагают, что высокую прочность бетона можно обеспечить, применяя высокий расход цемента. Однако перерасход цемента увеличивает осадку, снижает трещиностойкость бетона, удорожает его. Кроме того, даже высокий расход цемента не может обеспечить высокую прочность бетона при колебаниях качества заполнителей, при нарушении технологии и низкой культуре производства.

При выборе материалов следует особое внимание уделить вяжущему – основному компоненту бетонной смеси. Марка цемента должна быть не менее М500. При отсутствии такого цемента можно применять цемент М400, предварительно домолов его с добавкой 2…3% гипса в шаровой мельнице до удельной поверхности 4000…5000см²/г. Прочность при сжатии бетона на таком цементе в возрасте 28 суток увеличивается на 20…30%.

Рис.2. Зависимость прочности бетона от водоцементного отношения и марки цемента.

Цемент марки: 1-400, 2-500, 3-600.

В зависимости от назначения бетона предъявляются различные требования к минералогическому составу цемента. При производстве немассивных сборных железобетонных изделий предпочтение следует отдавать алитовым низкоаллюминатным цементам. При бетонирование массивных сооружений необходимо применять белитовые цементы с содержанием C₃S не более 50%. Это объясняется большой ролью трехкальциевого силиката в экзотермии цемента – чем больше C₃S , тем больше выделяется извести, тепла, что в массивных конструкциях может привести к значительному температурному перепаду, объемным деформациям, появлению микро- и макротрещин (нарушению сплошности). Нормальная густота цемента должна быть минимальной – не более 25…27%.

Важное значение имеет фракционный состав цемента. В начальный период быстрый рост прочности бетона обусловлен наличием мелких фракций цемента (частиц с крупностью 5…10 мкм). В последующем возрастает роль более крупных частиц вяжущего.

Наиболее плотным и прочным цементный камень будет в случае полидисперсного состава цемента. Поскольку цементный камень – это микробетон, он подчиняется тем же законам в части фракционного состава, что и обычный бетон.

Удельная поверхность цемента должна составлять 4000…5000см²/г; увеличение дисперсности цемента более 5000см²/г нецелесообразно, так как увеличивается водопотребность, ухудшается структура цементного камня, да и экономически это не выгодно.

Влияние заполнителей. Заполнители занимают в бетоне до 80% его объема и оказывает значительное влияние на прочность, долговечность, стоимость и другие его свойства.

Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом. Кроме того, заполнители улучшают технические свойства бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличивает прочность материала, уменьшает осадку и ползучесть бетона.

Заполнители оказывают влияние на прочность бетона своей формой, размерами, чистотой, твердостью и пористостью.

Загрязненность песка глинистыми и пылевидными примесями не должна превышать 1%. Песок рекомендуется классифицировать на три фракции:

0,14 … 0,63 мм (мелкая); 0,63 … 2,5 мм (средняя); 2,5 … 5,0 мм (крупная). Содержание мелкой фракции должно составлять 20 … 30%.

Модуль крупности песка должен быть 2,5 – 3. Если для приготовления обычной бетонной смеси твердость и прочность при сжатии крупного заполнителя не играет большой роли, то для высокопрочных бетонов следует применять заполнитель с прочностью, превышающей прочность бетона в 1,5 – 2 раза. Применяют в основном гранитный щебень, могут также применяться кварциты – диабазы и базальт.

Крупность щебня оказывает большое влияние на расход цемента. Зарубежный опыт показывает, что для получения одинаковой прочности необходимо израсходовать 300 кг цемента на 1м³ бетонной смеси на заполнителе с максимальной крупностью 40мм; 350 кг цемента – на заполнителе крупностью 25мм; 400кг цемента – на заполнителе крупностью 12,5мм.

Дробленый заполнитель обеспечивает более высокую прочность, чем округлые зерна (повышает прочность адгезионного сцепления цементного камня с заполнителем).

При изготовлении сборных железобетонных конструкций применяют, как правило, заполнитель с крупностью 20 мм. Целесообразно использовать щебень двух фракций: 5…10 мм и 10…20 мм.

Состав высокопрочного бетона определяют тем же способом, что и обычного бетона. Однако при проектировании состава высокопрочного бетона следует предъявлять повышенные требования к качеству цемента и заполнителей и использовать все средства, способствующие достижению высокой прочности:

-предельно низкое водоцементное отношение;

-высокий, иногда предельно допустимый расход цемента;

-особо тщательное перемешивание и уплотнение бетонной смеси и уход за бетоном;

-применение различных способов повышения активности цемента и качества бетонной смеси.

Водоцементное отношение (В/Ц) для высокопрочных бетонов принимается не более 0,4 (в пределах 0,3…0,4). Максимально допустимый расход цемента в высокопрочном бетоне для массивных сооружений не должен превышать 430 кг/м³ (при условии применения белитового портландцемента) и 375 кг/м³ (обычного портландцемента). Во всех остальных случаях предельно допустимый расход цемента – 500 кг/м³. Учитывая эти обстоятельства, формула прочности данного вида бетона примет вид:

где: R_б - прочность бетона, МПа;

R_ц -активность цемента, МПа;

В/Ц -водоцементное отношение;

В - расход воды, л/м³

Ц - расход цемента, кг/м^3.

С ледует отметить, что увеличение расхода цемента выше указанных пределов малоэффективно, так как будет наблюдаться незначительный прирост прочности, несопоставимый с расходом цемента. Это происходит из-за увеличения водопотребности бетонной смеси. Данное обстоятельство наглядно иллюстрируется кривой влияния расхода цемента на прирост прочности бетона (рис.3)

Рис.3. Кривая влияния расхода цемента на прирост прочности бетона

Кроме того, при увеличении расхода цемента ухудшаются некоторые свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона: повышаются экзотермия, усадочные деформации, ползучесть.

Разумеется, что сделанные ограничения (В/Ц, расход цемента) в какой-то мере условны. Расход цемента и величина В/Ц должны быть минимальны, обеспечивать получение требуемой прочности при конкретных технологических факторах (номенклатуре изделий, характере армирования, способе уплотнения, условиях твердения и т.д).

В ажное значение имеет правильный подбор смеси крупного и мелкого заполнителей с минимальной пустотностью и водопотребностью. Оптимальное соотношение фракций крупного и мелкого заполнителей обуславливает получение наибольшей средней плотности. Опыт показывает, что соотношение между фракциями крупного заполнителя 5…10 и 10…20 мм должно составлять (в процентах по массе) 40:60. Содержание песка в смеси заполнителей зависит от В/Ц, удобоукладываемости бетонной смеси, крупности песка и других факторов.

Влияние химических добавок. Наиболее эффективны для получения высокопрочных бетонов два типа добавок: водопонижающие (пластификаторы, разжижители) и ускорители твердения.

Пластифицирующие водопонижающие добавки – органические поверхностно – активные вещества (ПАВы), вводятся в малых дозах (до 1% от массы цемента по сухому веществу). Они обеспечивают увеличение подвижности бетонной смеси, что позволяет на 5…20% сократить расход воды при сохранении требуемой подвижности. С уменьшением водосодержания повышается прочность цементного камня и бетона.

Механизм действия пластифицирующих добавок – обволакивание мономолекулярным слоем поверхности цементных частиц, что приводит к отдалению их друг от друга (пептизации), т.е. снижению вязкости цементного клея.

ПАВы повышают и жизнеспособность бетонной смеси в связях с их экранирующим действием. Адсорбированные на поверхности цементных частиц полярные молекулы ПАВ препятствуют проникновению диполей воды к негидратированным областям. Недостаток ПАВов – замедление набора прочности бетона в первые часы твердения.Затем темп твердения увеличивается (по мере разрушения мономолекулярных слоев). Конечная прочность значительно выше, чем у обычного (непластифицированного) бетона.

Пластифицирующие добавки: ССБ (сульфитно – спиртовая барда), СДБ (судьфитно-дрожжевая бражка), суперпластификатор С-3 и др. Наиболее распространены первые две добавки: ССБ и СДБ – отходы целлюлозного производства.

Из ускорителей твердения наиболее эффективны добавки на основе хлоридов, особенно хлоридов кальция, которые вводятся в количестве от 0,5 до 4% от массы цемента. Нормы ограничивают применение хлоридов в железобетоне и запрещают их для некоторых видов конструкций, особенно для предварительно напряженного железобетона, в связи с их коррозионной активностью (необходима добавка ингибитора коррозии – NaNO₂). Поэтому применяют комплексную добавку, содержащу. Нитрит, нитрат и хлорид кальция.

В качестве ускорителя твердения также применяют также применяют такую добавку, как сульфат натрия

Сочетание пластификаторов с ускорителями твердения (комплексные добавки) приводит к усилению пластифицирующего действия и снижает нежелательные побочные эффекты индивидуальных добавок. Испытания показывают, что прочность бетона с добавками значительно выше прочности обычного бетона. Это обстоятельство позволяет сократить расход цемента или снизить продолжительность тепловой обработки. Бетон, модифицированный комплексной добавкой, характеризуется повышенной плотностью, стойкостью против агрессивных воздействий, морозостойкостью, долговечностью.

1.1.3 Приготовление бетонной смеси

На стадии приготовления бетонной смеси необходимо обеспечивать постоянство ее состава и однородность. Для соблюдения первого фактора необходима точная дозировка составляющих весовыми дозирующими устройствами: для цемента и воды с точностью до ±1%, для заполнителей ±2%. Заполнитель должен иметь постоянную влажность и устойчивый гранулометрический состав. Целесообразно заполнитель подвергать предварительной сушке. Однородность обеспечивается тщательным перемешиванием бетонной смеси. При смешивании частицы крупного и мелкого заполнителей равномерно обволакиваются цементным тестом. Для приготовления высокопрочных бетонных смесей целесообразно применять смесители интенсивного действия с большой скоростью вращения мешалки (турбулентные, турбулентно – вихревые, противоточные). На практике обычно применяют серийные бетоносмесители принудительного перемешивания. Важное значение имеет продолжительность перемешивания, которая нормируется для каждого вида изделия.

Опыт показывает, что положительный результат достигается при двухстадийном приготовлении бетонной смеси ( в одном или последовательно в двух смесителях). Вначале приготавливается цементное тесто (лучше в турбулентном высокоскоростном смесителе), затем добавляется заполнитель, и смесь перемешивается до полной однородности.

Конкретный способ уплотнения выбирается с учетом ряда факторов:

1)вида и конфигурации изделий;

2)вида и консистенции бетонной смеси;

3)способа формования изделий ( в горизонтальных или вертикальных формах);

4)характера армирования;

5)наличия тех или иных энергоресурсов.

Критерий эффективности – это наибольшие прочность и плотность бетона при минимальных энергозатратах. Учитываются также условия труда, техника безопасности, экология и другие аспекты.

1.1.4 Активация цемента и процесса твердения бетона

Прежде всего, это дополнительный помол цемента с добавкой 2…3% гипса до удельной поверхности 4000…5000 см²/г; высокоскоростное перемешивание цементного теста или растворной смеси в турбулентных смесителях (активаторах), добавка ускорителей и пластификаторов.

Механизм воздействия – повышение дисперсности цементных частиц, обнажение свежих негидратированных их слоев (обдирание гидратных оболочек).

Один из весьма эффективных способов – повторное (одноразовое или многократное) вибрирование, осуществляемое в начальной стадии твердения бетона.

Данный приём позволяет интенсифицировать твердение, повысить прочность бетона, улучшить все физико – технические свойства (плотность, долговечность, морозостойкость, сцепление с арматурой).

Эффективно использовать виброперемешивание путем установки глубинных вибраторов в чашу смесителя с лопастным механизмом. Виброперемешиваниме повышает однородность смеси, прочность сцепления цементного камня с заполнителем.

Правильное смешивание компонентов даёт повышение прочности бетона на 10%. Большое значение имеет способ транспортирования бетонной смеси к посту формования, так как он может свести на нет положительный результат при приготовлении смеси.

Уплотнение бетонной смеси. Выбор рациональных способов формования и оптимальных режимов уплотнения имеет первостепенное значение в производстве железобетонных изделий. В процессе формования необходимо получить:

1)заданную степень уплотнения бетонной смеси

2)требуемую геометрическую форму изделия с точными размерами;

3)однородность бетона по сечению изделия

Способы уплотнения:

1.Вибрирование бетонной смеси

2. Вибрирование с пригрузом или виброштампование

3. Вибровакуумирование

4.Центрифугирование

5.Вибропрессование

6.Прессование

И меется еще целый ряд способов уплотнения бетонных смесей: вибропрокат, роликовое формование, тромбование, поличастотное виброуплотнение и др.

Рис.4. Кинетика пластической прочности теста на основе обычного (2) и активированного (1) портландцемента

Выполненные специальные исследования показали, что в зависимости от ряда факторов (вида цемента, консистенции бетонной смеси, температурных условий твердения и др.) повторная вибрация увеличивает прочность бетона на 20…80%. При этом улучшаются свойства не только тяжелого, но и легкого бетонов, эффективно сочетание дополнительной вибрации с тепловой обработкой, пластифицирующими добавками, прессованием, вакуумированием и др.

Возникает вопрос: почем же, несмотря на такую эффективность, данный приём не нашел широкого распространения?

Причины:

1)ограниченность применения (сложно использовать повторное вибрирование при агрегатно-поточном и конвейерном производствах; этот приём может быть применен в стендовом и кассетном производствах);

2)до последнего времени отсутствовали простые и надежные способы определения оптимальных сроков приложения повторной вибрации;

3)отсутствие ясности в механизме воздействия повторной вибрации на структурообразование цементного камня и бетона;

4)проблема автоматизации режима уплотнения. Общеизвестен «фактор времени», т.е. влияние времени приложения вибрации на конечный результат. Максимум эффективности достигается при наложении вибрации в строго определенное время. Ранее (и позднее) вибрирование в значительно меньшей степени изменяет свойства бетона.

Существует следующие методы определения сроков приложения повторного вибрирования:

1)с использованием «сроков схватывания» цемента, определяемых прибором Вика. Однако эти показатели условны, не отражают физико – химического процесса структурообразования цементной системы;

2)по жесткости бетонной смеси – вибрацию необходимо прикладывать в момент увеличения жесткости в два раза. Метод трудоемок, приблизителен, не применим к неподвижным смесям;

3)связанные с замерами электропроводности, массопереноса, влагосодержания бетонной смеси. Однако эти методы достаточно сложны и трудоёмки.

Наиболее эффективен метод конического пластометра: периодически исследуется пластическая прочность материала, по полученным данным строится пластограмма, по точке перелома которой назначается время повторного вибрирования. Однако и здесь существуют неясности. Считается, что вибрирование необходимо производить в «переходный момент» от периода формирования к периоду упрочнения структуры. Однако выполненные исследования (М.С.Хуторянский, В.Н.Шмигальский и др.) показали, что максимумы прочности повторно уплотненного в различные сроки бетона имеют периодический характер. Отсюжа следует, что существует не один, а ряд сроков, целесообразных для осуществления дополнительной вибрации. Проведенные на кафедре университета исследования доцента Пшеничного Г.Н показали:

1)существует не один, а ряд «переходных моментов»;

2)водоцементное отношение, а также наличие заполнителей не смещают во времени конкретные «моменты»;

3)»переходные моменты» наступают циклически (через каждые 80±10 мин с момента затворения при нормальных условиях твердения)

4)на время наступления данных «моментов» большое воияние оказывает температура твердения (с ее повышением интервал между переходными моментами сокращается).

Отмеченные переходные моменты являются целесообразным для приложения вибровоздействий. Прирост прочности составляет в среднем около 50 – 80%.

1.1.5 Условия твердения бетона

Твердение бетона – наиболее важный технологический эта, на котором формируются его структура и свойства.

Наилучшими условиями для твердения высокопрочных бетонов является нормальная температура (20±2ºС) и 100% влажность. Эти условия эталонные. При малых объемах производства поверхность отформированных изделий накоывается влагоизолируюшими материалами и выдерживается до приобретения требуемой прочности при нормальной температуре. Возможно, поверхность бетона присыпать стружками и периодически увлажнять.

Рис.5. Кривая нарастания прочности бетона

при «нормальном твердении» (1) и тепловой обработке (2)

На предприятиях сборного железобетона естественное твердение себя не оправдывает, так как процесс сильно растянут во времени. В связи с этим на предприятиях используют тепловую обработку бетона. Наиболее распространен прогрев изделий при атмосферном давлении в паровоздушной среде с температурой 70 - 75ºС. Применяют насыщенный пар, чтобы исключить опасность пересушивания поверхности изделий. При тепловой обработке процесс твердения бетона значительно интенсифицируется (рис.5, кривая 2).

Однако с повышением температуры существует термоперепады по объему бетона, возникает градиент влажности. Это приводит к температурно-влажностным деформациям, неравномерной усадке цементного камня, т.к при тепловой обработке в среде насыщенного пара, наряду со структурообразованием, неизбежны деструктивные процессы, приводящие к появлению микро- и макротрещин, снижению прочности, плотности и других свойств материала.

Для уменьшения деструктивных процессов используют ряд технологических приёмов:

1)предварительное выдерживание изделий перед тепловлажностной обработкой в течение 1,5 … 2 часов. За это время бетон приобретает «критическую» прочность, способную воспринять избыточное давление, возникающее при нагреве;

2)повышение температуры в бетоне не должно превышать 10…20ºС в час;

3)целесообразен ступенчатый подъем температуры до максимальной: за 1,5…2 часа до 40…50ºС(10…15ºС в час), задерживание при данной температуре в течение 1..1,5 часа, затем подъем до максимальной со скоростью 30…40ºС.