Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»

ПРИМЕНЕНИЕОРГАНИЧЕСКИХ, НАНОСТРУКТУРНЫХ

Омск  2017

Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. Е.Ю. Пономаренко (СибАДИ); И.Е. Хартман (ген. директор ООО «Завод ЖБИ № 7», г. Омск)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве учебного пособия.

П75 Применениеорганических,наноструктурныхимодифицирующихматериаловпри производстве железобетона [Электронный ресурс] : учебное пособие / сост. И.Л. Чулкова ; кафедра «СтроительныеСибАДИматериалы и специальные технологии». – Электрон. дан. − Омск : СибАДИ, 2017. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r_plus/cgiirbis_64_ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.

ISBN 978-5-93204-857-3.

Даны теоретические положения по классификации бетонов, порядку определения и требованиям к исходным материалам, свойствам бетонной смеси. Изложены основы и последовательность проектирования основных производств предприятий сборного железобетона; выбор, обоснование и расчет основных технологических линий.

Имеет интерактивное оглавление в виде закладок.

Предназначено для о учающихся всех форм обучения по направлению «Строительство», также может быть полезно инженерно-техническим работникам, организаторам производства, стро телям друг м лицам, связанным со строительной индустрией.

Текстовое (символьное) издание (900 КБ)

Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ;

1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов

Adobe Acrobat Reader ; Google Chrome

Редактор И.Г. Кузнецова Издание первое. Дата подписания к использованию 20.03.2017

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2017

Введение

Современное строительство предъявляет жесткие требования по прочностным характеристикам применяемых материалов, огне-, морозо- и коррозионной стойкости. Среди известных конструкционных материалов ведущее место принадлежит железобетону. Это объясняется его долговечностью, широким распространением сырьевой базы, простотой технологии изготовления, невысокой капиталоемкостью производства. При сооружении объектов используется как сборный, так и монолитный железобетон.

В настоящее время в различных технически развитых странах (США, Норвегии, Японии и т.д., а также в России) разработаны соста-

вы и технологии изготовления бетонов прочностью выше 100 МПа. Такие бетоны применяются при возведении уникальных, особо ответственных зданий и сооружений: небоскрёбов, большепролётных мостов и т.п. Так, в железобетоне за последнее десятилетие построены выдающиеся сооружения с рекордными техническими показателями:

рамно-балочный мост из высокопрочногоИлёгкого бетона пролётом 300 м в Норвегии, вантовый мост пролётом более 850 м во Франции,

небоскрёбы высотой более 400 м в ДМалайзии, многоэтажный подземный комплекс на Манежной площади в г. Москве. Железобетонные те-

готовляемого на пр родных лёгких заполнителях, то в настоящий период в наличии у строителей имеется множество бетонов разного функционального значения: лёгкие различных видов, ячеистые, жаростойкие и огнестойкие, поглощающие или экранирующие радиоактивные излучения, биоцидные и др. Среди широкой гаммы бетонов тяжёлые являются наиболее массовыми, их объём составляет порядка 70% общего выпуска всех видов бетонов.

Ежегодное производство бетона достигает 2 млрд м3, что намного превосходит производство других видов промышленной продукции и строительных материалов. Для его производства расходуются сотни миллионов тонн цемента, щебня, песка, что требует существенного изъятия естественных природных ресурсов, также в широких масштабах используются крупнотоннажные промышленные отходы энергетики, металлургии и других отраслей.

3

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕТОНЕ

Бетоном является искусственный каменный материал, получаемый твердением рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды

изаполнителей. Бетон обладает способностью твердеть и повышать прочность как на воздухе, так и под водой, а также стойкостью ко многим агрессивным воздействиям.

Бетоны классифицируются:

по типу структуры:

1)бетоны плотной структуры, у которых пространство между зернами крупного и мелкого заполнителей занято затвердевшим вяжущим;

2)крупнопористые (малопесчаные и беспесчаные) бетоны, у которых пространство между зернами крупногоИзаполнителя не полностью занято мелким заполнителем и затвердевшим вяжущим;

3)поризованные бетоны, у которых пространство между зернами заполнителя занято затвердевшим вяжущимД, поризованными пено- и газообразователями, воздухововлекающими добавками;

4)ячеистые бетоны с искусственнымиА порами, состоящими из вяжущего (цемент, известь) и кремнеземистого компонентов (молотого песка или золы). б

Под структурой бетона понимается сумма параметров, характеризующих в пространствеирасположение элементов каркаса цементного камня и частиц заполн теля, вид и свойства контактов кристаллов и коллоидных частСц в составе каркаса, а также данные о форме, размере

иколичестве пор ли промежутков между частицами твердой фазы. Бетон представляет собой систему, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз. В тяжелых бетонах твердая фаза составляет 94–98% от общего объема. Каждая из трех фаз влияет на свойства бетона в большей или меньшей степени. Такие свойства, как морозостойкость, водонепроницаемость, усадка, в первую очередь определяются пористостью бетона;

по плотности:

1)особо тяжелые – плотность более 2500 кг/м3;

2)тяжелые – от 2200 до 2500 кг/м3;

3)облегченные – от 1800 до 2200 кг/м3;

4)легкие – от 500 до 1800 кг/м3;

5)особо легкие – плотность до 500 кг/м3 включительно;

по виду вяжущего:

1) цементные;

4

2)силикатные;

3)на гипсовом вяжущем;

4)на смешанном вяжущем;

5)на специальных вяжущих (органических или неорганических);

по виду заполнителей:

1)на плотных заполнителях;

2)на пористых заполнителях;

3)на специальных заполнителях, удовлетворяющих специальным

требованиям (жаростойкость, химическая или радиационная стойкость и т.д.);

по зерновому составу заполнителей:

1)крупнозернистые – с крупным и мелким заполнителями;

2)мелкозернистые – только на мелких заполнителях;

по условиям твердения:

Это затрагивает в принципе развитиеАДвсех отраслей промышленности

строительных материаловб, прежде всего, изготовление сборных и монолитных бетонныхии железо етонных конструкций.

Практическое решен е про лемы эффективного использования сырьевых и энергетСческ х ресурсов в производстве сухих и готовых растворных и бетонных смесей, бетона и железобетона, как сборного, так и монолитного, в полной мере возможно лишь при широком и всестороннем использовании химических добавок.

По прогнозам специалистов, доля бетонов с добавками в нашей стране в ближайшие годы должна возрасти до 50% и более. При этом основной упор, вероятно, будет сделан на производство и применение пластификаторов, комплексных добавок различного назначения, суперпластификаторов и противоморозных добавок. Далее рассматриваются назначение и некоторые основные характеристики химических добавок к бетону и их классификация.

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют исходя из требований к самой смеси и бетону. По своему строению бетонная смесь представляет единое физическое тело, в котором частицы вяжу-

5

щего, вода и зерна заполнителя связаны внутренними силами взаимодействия. Основной структурообразующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто. По мере развития процесса гидратации цемента возрастает дисперсность частиц твердой фазы и увеличиваются клеящая и связующая способности цементного теста.

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость, т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя: подвижность бетонной смеси, являющуюся характеристикой структурной прочности смеси; жёсткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бе-

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобокладываемость бетонной смеси характеризуется

для высокопрочных бетонов, изготовляемых с Ц/В>2,5, применяется формула

R = A1Rц (Ц/В + 0,5),

где Rц – активность цемента; коэффициенты А и А1 характеризуют качество исходных заполнителей и цемента.

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: класс прочности, марки мо-

6

вышении марки бетона по прочности при сжатии. Прочность бетона при растяжении составляет 1/10 – 1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе – 1/6 – 1/10. Марка бетонов по морозостойкости определяется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания в воде, которое выдерживают образцы, изготовленные и испытанные на морозостойкость согласно требованиям действующих государственных стандартов.

Марка бетонов по водонепроницаемости определяется максимальной величиной давления воды, при котором не наблюдается ее просачивания через образцы, изготовленные и испытанные на водонепроницаемость согласно требованиям действующих государственных стандартов.

Железобетон – это композиционный строительный материал, в ко-

перекрытий. Широко железобетонные конструкцииИстали применяться в монолите. Впервые железобетон в России применили в 1891 г. на

тором соединены в единое целое бетон (матрица) и стальная арматура.

Железобетон был изобретен во Франции в середине прошлого ве-

ка, его начали применять в сборном варианте – это были небольшие

строительстве торговых рядов в г. МосквеД(переходные мостики в здании ГУМа). С конца 20-х гг. на стройках использовали как монолит-

изделия простого сечения: перемычки оконных проемов, балки, плиты

литных конструкц й. В западных странах предпочтение всегда отдавалось монолитному строительству. В последние годы в России применение монолитного железобетона значительно расширилось.

Бетон обладает способностью, присущей большинству искусственных и природных каменных материалов: хорошо работает на сжатие, но плохо сопротивляется растяжению. Поэтому растянутую зону конструкций армируют стальной арматурой, которая воспринимает растягивающие напряжения. Совместной работе бетона и стальной арматуры способствует хорошее сцепление между ними и близость коэффициентов температурного расширения, бетон к тому же защищает арматуру от коррозии.

Железобетонные конструкции изготовляют с обычной и предвари- тельно-напряженной арматурой. Основная идея предварительного напряжения железобетонных конструкций заключается в том, что при изготовлении бетон искусственно обжимается. Благодаря этому бетон

8