273 / ТитЛист_ОГЛАВ_ВВЕДЕНИЕ
.docФедеральное агенство по образованию
_________
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Ю. Г. Барабанщиков
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ
КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И БЕТОНЫ
Учебное пособие
Санкт-Петербург
Издательство Политехнического университета
2008
УДК 666.97.033.3
ББК 38.3я73
Б24
Барабанщиков Ю.Г. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Вяжущие вещества и бетоны: Учеб. пособие. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. – 152 с.
Пособие соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Строительные материалы и изделия» направления бакалаврской подготовки 290400, 290300, 100300, 100900, 320500, 330200, 290500.
Рассмотрены технология, свойства, применение и методы испытаний бетона и его компонентов – вяжущих веществ, заполнителей и добавок. Пособие включает лекционный курс, лабораторный практикум и методические указания по выполнению курсовой работы "Проектирование состава бетона".
Предназначено для студентов третьего курса инженерно-строительного факультета, изучающих дисциплину «Строительные материалы и изделия» в рамках бакалаврской подготовки.
Табл. 50. Ил. 41. Библиогр.:
Печатается по решению редакционно-издательского совета Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.
Барабанщиков Ю.Г., 2008
Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет, 2008.
ОГЛАВЛЕНИЕ
|
ВВЕДЕНИЕ |
7 |
|
Глава 1. ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА |
9 |
|
1.1. Общие сведения |
9 |
|
1.2. Гипсовые вяжущие вещества |
9 |
|
1.2.1. Строительный гипс |
9 |
|
1.2.2. Ангидритовый цемент |
12 |
|
1.2.3. Эстрих-гипс (гидравлический гипс) |
12 |
|
1.3. Магнезиальные вяжущие вещества |
13 |
|
1.3.1. Каустический магнезит |
13 |
|
1.3.2. Каустический доломит |
13 |
|
1.4. Цементы на основе щелочных силикатов |
14 |
|
1.4.1. Жидкое стекло |
14 |
|
1.4.2. Кислотоупорный цемент |
15 |
|
1.5. Воздушная известь |
16 |
|
1.6. Гидравлическая известь и романцемент |
18 |
|
1.6.1. Гидравлическая известь |
18 |
|
1.6.2. Романцемент |
19 |
|
1.7. Портландцемент и его разновидности |
19 |
|
1.7.1. Портландцемент |
19 |
|
1.7.2. Портландцемент быстротвердеющий |
24 |
|
1.7.3. Сульфатостойкий портландцемент |
24 |
|
1.7.4. Портландцемент пластифицированный |
25 |
|
1.7.5. Портландцемент гидрофобный |
25 |
|
1.7.6 Белый портландцемент |
26 |
|
1.7.7. Цветные портландцементы |
26 |
|
1.8. Цементы на основе портландцементного клинкера и активных минеральных добавок |
27 |
|
1.8.1. Активные минеральные (гидравлические) добавки |
27 |
|
1.8.2. Пуццолановый портландцемент |
27 |
|
1.8.3. Шлакопортландцемент |
28 |
|
1.8.4. Сульфатостойкий шлакопортландцемент |
29 |
|
1.9. Глиноземистые цементы |
30 |
|
1.10. Расширяющиеся цементы |
31 |
|
1.10.1. Общие сведения |
31 |
|
1.10.2. Гипсоглиноземистый цемент |
32 |
|
1.10.3. Расширяющийся портландцемент |
33 |
|
1.10.4. Напрягающий цемент |
33 |
|
Глава 2. СТРОИТЕЛЬНЫЕ БЕТОНЫ |
34 |
|
2.1. Общие сведения |
34 |
|
2.2. Материалы для приготовления бетона |
35 |
|
2.3. Обозначения состава бетона |
37 |
|
2.4. Важнейшие свойства бетонной смеси |
38 |
|
2.4.1. Расслаиваемость |
39 |
|
2.4.2. Водоотделение |
39 |
|
2.4.3. Раствороотделение |
39 |
|
2.4.4. Удобоукладываемость (подвижность) |
40 |
|
2.5. Важнейшие свойства бетона |
44 |
|
2.5.1. Прочность бетона при сжатии |
44 |
|
2.5.2. Прочность бетона при растяжении. |
47 |
|
2.5.3. Классы бетона по прочности |
47 |
|
2.5.4. Морозостойкость |
48 |
|
2.5.5. Водонепроницаемость |
49 |
|
2.6. Коррозия бетона |
51 |
|
2.6.1. Выщелачивающая коррозия |
51 |
|
2.6.2. Общекислотная коррозия |
52 |
|
2.6.3. Углекислая коррозия |
52 |
|
2.6.4. Магнезиальная коррозия |
53 |
|
2.6.5. Аммонийная коррозия |
53 |
|
2.6.6. Щелочная коррозия |
53 |
|
2.6.7. Сульфатная коррозия |
54 |
|
2.6.8. Общесолевая коррозия |
54 |
|
2.6.9. Меры борьбы с коррозией |
55 |
|
2.7. Тепловыделение бетона и его термическая трещиностойкость |
56 |
|
2.7.1. Общие сведения |
56 |
|
2.7.2. Расчет теплового эффекта при изотермическом твердении бетона |
61 |
|
2.7.3. Расчет тепловыделения бетона при адиабатическом режиме твердения |
62 |
|
2.7.4. Распределение температуры в бетонном массиве |
64 |
|
2.7.5. Температурные деформации. |
66 |
|
2.8. Проектирование состава бетона |
67 |
|
2.8.1. Выбор материалов для бетона. |
68 |
|
2.8.2. Определение параметров состава обычного бетона. |
68 |
|
2.8.3. Проектирование состава гидротехнического бетона |
71 |
|
2.8.4. Проверка результатов проектирования состава бетона |
73 |
|
2.9. Легкие бетоны |
73 |
|
2.9.1. Бетоны на пористых заполнителях |
73 |
|
2.9.2. Беспесчанный (крупнопористый) бетон |
76 |
|
2.9.3. Ячеистые бетоны |
77 |
|
2.10. Специальные виды бетонов |
80 |
|
2.10.1. Гидротехнический бетон |
80 |
|
2.10.2. Бетон для защиты от радиоактивного излучения. |
80 |
|
2.10.3. Дисперсно-армированный бетон (фибробетон) |
82 |
|
2.10.4. Жаростойкий бетон. |
83 |
|
2.11. Добавки к цементам, бетонам и растворам |
85 |
|
2.11.1. Добавки, ускоряющие твердение бетона |
86 |
|
2.11.2. Противоморозные добавки |
88 |
|
2.11.3. Поверхностно-активные вещества |
89 |
|
2.11.4. Водоудерживающие добавки на основе производных целлюлозы |
96 |
|
2.11.5. Пленкообразующие дисперсионные полимеры |
98 |
|
2.12. Твердение бетона в зимних условиях |
99 |
|
Глава 3. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ И БЕТОНОВ |
101 |
|
3.1. Испытание портландцемента |
101 |
|
3.2. Испытание строительного гипса |
111 |
|
3.3. Испытание песка как заполнителя для бетона |
114 |
|
3.4. Испытания бетонной смеси и бетона |
117 |
|
3.5. Определение теплоты гидратации гипса |
120 |
|
Глава 4. КУРСОВАЯ РАБОТА "ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА БЕТОНА" |
124 |
|
4.1. Указания к выполнению курсовой работы |
124 |
|
4.1.1. Оценка агрессивности воды-среды к бетону |
124 |
|
4.1.2. Выбор материалов для бетона. |
125 |
|
4.1.3. Определение параметров состава бетона |
126 |
|
4.1.4. Расчет расходов материалов по найденным параметрам состава бетона |
126 |
|
4.1.5. Расчет тепловыделения |
126 |
|
4.1.6. Расчет температурного поля в бетонном массиве |
128 |
|
4.1.7. Оценка термической трещиностойкости бетона |
129 |
|
4.2. Пример выполнения курсовой работы |
130 |
|
4.2.1. Постановка задачи и исходные данные |
130 |
|
4.2.2. Выбор материалов для бетона |
130 |
|
4.2.3. Определение параметров состава бетона I зоны |
133 |
|
4.2.4. Определение состава бетона II и III зон |
136 |
|
4.2.5. Расчет тепловыделения и термической трещиностойкости бетона |
139 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ |
144 |
|
П.1. Рекомендации по выбору цемента и заполнителей |
144 |
|
П.2. Оценка агрессивности воды–среды (СНиП 2.03.11-85) |
145 |
|
П.3. Результаты лабораторных испытаний бетона |
146 |
|
П.4. Варианты заданий на курсовую работу "Проектирование состава бетона" |
149 |
ВВЕДЕНИЕ
Строительные материалы – основа строительства. Понимание их особенностей и правильное применение является залогом надежности и экономичности зданий и сооружений. Часто строители становятся изготовителями материалов. Это в первую очередь относится к строительным растворам или бетонам. Знание технологии, закономерностей формирования структуры и свойств этих материалов поможет избежать серьезных ошибок.
В составе строительных растворов и бетонов – две группы материалов: активные и инертные. К химически активным относятся вяжущие вещества и вода. Они вступают между собой в химическую реакцию, называемую гидратацией, благодаря чему смесь порошкообразного вяжущего и воды из вязко-жидкого теста превращается в твердое камневидное тело. К инертным материалам (химически неактивным) относятся песок, щебень и гравий. Ими заполняют до 80 % объема бетона, что позволяет существенно снизить расход в бетоне более дорогого вяжущего вещества. Вместе с тем заполнители сообщают бетону определенные полезные свойства, например, снижают усадку и ползучесть. Запасы природных гравия и щебня ограничены, поэтому щебень часто получают дроблением горных пород, а образующуюся при этом мелочь применяют в качестве мелкого заполнителя, называя песком из отсевов дробления.
Вяжущие вещества получают из природного (иногда техногенного) сырья в результате термического разложения, и последующих твердо- и жидкофазовых химических реакций при высокой температуре между продуктами разложения. Технология их получения и ее влияние на конечные свойства рассматривается в главе 1. С использованием вяжущих веществ получают строительные растворы, тяжелые, легкие и специальные бетоны, сборные железобетонные, силикатные, асбестоцементные и другие изделия. В основе получения этих материалов лежит способность вяжущих веществ к отвердеванию при нормальных (иногда повышенных) температурах. Получение, свойства и применение бетонов рассматриваются в главе 2.
Важной составляющей курса строительного материаловедения является лабораторный практикум. Поэтому в главе 3 описываются методы стандартных испытаний вяжущих веществ и бетонов. Содержание этой главы является дополнением к отчетам по лабораторным работам, и не заменяет их.
Практическая часть курса заключается в выполнении студентами домашней курсовой работы по проектированию состава бетона, содержащей также расчеты по тепловыделению и термической трещиностойкости. В главе 4 даются указания к ее выполнению и приводятся примеры расчетов. Необходимым материалом для решения поставленных в работе задач являются таблицы Приложения.