шпоры гос / Новая папка / Бетоноведение

1. Цементные бетоны на плотных заполнителях. Основные свойства (прочность, плотность, проницаемость, морозостойкость). Дать определение этих свойств, перечислить факторы, от которых зависят данные свойства.

Бетон – искусственный капиллярно-пористый каменный материал конгломератного строения, получаемый в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси из минерального или органического вяжущего вещества с водой, мелкого и крупного заполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания эту смесь называют бетонной смесью (далее б.с.).

Основные свойства:

Прочность – способность материала сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих в результате нагрузки или др. факторов. Зависит от свойств компонентов бетона, его состава, условия приготовления, твердения, эксплуатации, испытания. Зависит от прочности всех компонентов, В/Ц, плотности.

Плотность – это масса материала в единице объема. Плотность может быть повышена путем тщательным подбором зернового состава заполнителей, применением высокопрочного ПЦ, глиноземистого Ц и расширяющего Ц – которые присоединяют при гидратации возможно больше воды или Ц, занимающего больший абсолютный объем (ППЦ). Плотность можно повысить уменьшением В/Ц, что достигается введением пластифицирующих добавок. Так же применяют кольматирующие добавки, введением микрокремнезема, пропитывают серой.

Бетон является капиллярно-пористым материалом. Снижение проницаемости:

Введение добавок, пропитка после изготовления спец. веществами, покрытие пленкообразующими составами.

Проницаемость бетона – способность материала сопротивляться воздействию увлажнения и замерзания, влиянию различных атмосферных факторов и агрессивных сред. Для практики наибольшее значение имеет водонепроницаемость бетона. Проницаемость бетона зависит:

от его пористости, структуры пор, свойств вяжущего, свойств заполнителя, в сумме от плотности бетона и вида пор.

Рис. Влияние возраста бетона на его во­допроницаемость В (за 100% принята водо­проницаемость в возрасте 30 сут).

Проницаемость бетона можно оценивать коэффициентом проницае­мости, который измеряется количеством воды В, прошедшей через 1 см² об­разца в течение 1 ч при постоянном давлении: где А - площадь образца; t – время, ( р₁ - р₂) - градиент давления.

Морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания. Основной причиной вызывающего разрушение бетона в этих условиях являютсяяется давление на стенки пор и устья микротрещин, создаваемое замерзающей водой. При замерзании вода увеличивается в объеме более чем на 9% . Критерием МРЗ являютсяяется количество циклов, при котором потеря в массе образца менее 5%, а его прочность снижается не более чем на 25%.

Рис. Зависимость морозостойкости F обычного бетона 1 и бетона с

вовлеченным воздухом 2 от В/Ц.

Морозостойкость бетона зависит от его строения, особенно от харак­тера пористости, так как последний будет определять объем и распределе­ние льда, образующегося в теле бетона при отрицательных температурах, и, следовательно, значение возникаю­щих напряжений и интенсивность протекания процесса ослабления структуры бетона.

2. Бетоны с повышенными требованиями по морозостойкости и водонепроницаемости. Способы обеспечения повышенной морозостойкости и водонепроницаемости. Требования к материалам, особенности проектирования составов.

В ряде случаев в процессе эксплуатации в производстве ЖБИ и К предъявляются требования по МРЗ и водонепроницаемости. Повышенные требования по МРЗ предъявляются к бетонам дорожных и аэродромных покрытий, конструкций мостов, платин и напорных железобетонных труб. Для получения МРЗ бетона необходимо создать структуру, сопротивляющуюся воздействию замораживания и оттаивания. Главным критерием такой структуры служит минимальная величина капиллярной пористости то для обеспечения данного условия необходимо:

1. применять Ц с минимальным значением нормальной густоты. Чем ниже НГ тем ниже водопотребность БС и меньше величина капиллярной пористости ЦК бетона. Минимальной НГ обладает Ц с пониженным содержанием С₃А, средней тонкости помола с минимальным содержанием АМД, а также пластифицированные и гидрофобные Ц.

2. применять МРЗ заполнители. Этому удовлетворяют щебень из плотных изверженных пород (гранит, диабаз) и в меньшей степени щебень из осадочных пород (известняк, доломит).

3. при проектировании Б с повышенными требованиями по МРЗ выбор величины В/Ц производится не только из условия получения заданной прочности но и требуемой МРЗ. В зависимости от эксплуатации В/Ц бывает не более 0,5-0,65. При этом чем жестче условия эксплуатации тем ниже В/Ц.

4. применять ВВД, гидрофобизирующие, пластифицирующие доб., при этом для Б марок F200 и выше целесообразно применять комплексные доб. включающие пластификатор, гидрофобизатор и ВВД в этом случае можно достичь марку F1000. Для проектирования Б с повышенными требованиями по водонепроницаемости необходимо создать плотную структуру, способную сопротивляться проникновению воды. Это достигается в результатете реализации следующих мероприятий:

1. выбирают Ц который обеспечивает мах плотность ЦК (ППЦ, пластиф. Ц, гидрофобиз. Ц), при выборе Ц нужно учитывать условия эксплуатации.

2. при выборе ЗП учитывают правило согласно которому наилучшие результаты получаются в случае осадочных пород, обладающих наибольшим сцеплением с ЦК. Важное условие имеет и фракционный состав ЗП (смесь с минимальной пустотностью). Коэффициент раздвижки зерен несколько больше на 0,03-0,6 единиц чем у обычного бетона.

3. для получения плотной структуры величина В/Ц регламентируется, она должна быть минимальной. Добавки: пластификаторы для снижения водонепроницаемости, гидрофобизирующие, ВВД для создания резервных пор. Добавки уплотняющие структуру бетона: пластификаторы, специальные добавки, форматирующие FeCl₃.

FeCl₃ + Ca(OH)₂= Fe(OH)₃↓+CaCl, Fe(OH)₃ – гелевидный осадок уплотняет поры.

Для бетонов для транспортного строительства которые одновременно испытывают воздействие воды и мороза к качеству ЗП предъявляютсяяются требования:

1. не допускается в конструкции мостов и труб с температурой эксплуатации -40⁰С и ниже, любых транспортных сооружений с маркой по МРЗ F200 и выше, транспортных конструкций, рассчитываемых на выносливость, ЗП не должны содержать большое количество пылевидных и глинистых частиц 2% для бетона монолитных труб выше уровня воды, 2. содержание лещадных зерен не более 25%, а слабых не более 5%. для бетона гидротехнических сооружений, количество пылевидных частиц не должно превышать 1%, для бетонов в зоне переменного уровня воды, 2% для подводной зоны, содержание слабых зерен 5%, пески рекомендуются повышенной крупности (модуль крупности не меньше чем 1,5).

3. Бетон как материал. Структура и природа пор. Характеристики механических свойств (прочность, деформативность).

Бетон – это искусственный камневидный материал неоднородного конгломератного строения, получаемый в результате твердения смеси исходных сырьевых материалов – вяжущего, воды и ЗП в виде песка, щебня или гравия, а также различных добавок.

В качестве основных структурных элементов бетона рассматривают вяжущую, заполняющую и поровую часть его строения. Качественный и количественный состав бетона различных видов широко изменяется, что и предопределяет особенности структуры бетона. Ее изучают на разных уровнях.

Микроструктура бетона в основном отражает строение ЦК как капиллярно-пористого тела, его гидратных новообразований, а также структур, возникающих на поверхности ЦК с заполнителем. Основными элементами структуры ЦК являются.:

- связующее, цементирующее вещество в виде гидратированных минералов клинкера (гелевидная и кристаллическая составляющие);

- непрореагировавшие с водой остатки частиц вяжущего вещества, а также частицы тонкомолотых добавок – наполнителей, вводимых в состав БС или при помоле вяжущего;

- система микро и макропор, имеющих различные размеры, форму и происхождение.

В микроструктуре ЦК различают следующие виды пор:

Гелевые, с размерами 1-5 нм – тончайшие прослойки между поверхностями твердых фаз Ц-го геля, который образуется в результате испарения адсорбционно – связанной воды;

Контракционные, с размерами 10-100 нм, которые образуются вследствии уменьшения абсолютного объема твердеющей системы « Ц+В»;

Капиллярные, образующиеся в результате испарения воды, имеющий физико-механическую связь с агрегатами частиц Ц-го геля; их размеры начиная с 100 нм колеблются в значительных пределах. Фактически эти поры являются. макропорами, занимают основную по объему часть порового пространства и относятся к дефектным структурам ЦК и бетона; их размеры и объем тем больше, чем больше избыток воды в БС, необходимый для обеспечения требуемой подвижности, по сравнению с количеством воды, химически связываемой в процессе твердения ЦК.

Макроструктура бетона – двухкомпонентная система, представляющая собой матрицу из ЦК или раствора, в которую включены зерна ЗП. Кроме свойств матрицы и самого ЗП, большое значение имеет их количественное соотношение в единице объема бетона, т.е. относительное содержание ЗП в матрице. Различают три вида структур:

1. заполнитель плавает в матрице, его зерна не имеют контакта друг с другом, объем матрицы превышает пустотность ЗП; влияние ЗП выражено слабо;

2. относительный объем матрицы уменьшается до тех пор, пока зерна ЗП не начнут контактировать и не образуют своеобразный каркас, существенно влияющий на свойства бетона, особенно на прочность;

3. пустоты между ЗП не полностью заполнены материалом матрицы – образуется крупнопористая структура.

В макроструктуре бетона различают следующие виды пор:

Открытые трещины и микротрещины температуро-усадочного происхождения; их ширина может достигать нескольких мм, они являются дефектами структур бетона;

Воздушные поры, образующиеся в результате преднамеренного вовлечения в смесь пузырьков воздуха; эти поры замкнутые, их размер колеблется в широких пределах;

Пустоты и полости под зернами крупного ЗП, стержнями арматуры, образующиеся в результате внутреннего расслаивания и седиментации БС с высоким водосодержанием и являющиеся дефектами структуры бетона.

Механические свойства бетона – прочность и деформативность. Эти свойства формируются на всех стадиях технологического процесса изготовления ЖБИ в условиях сложного и многообразного влияния большого количества факторов. Прочность и деформативность бетона являются свойствами его сложной гетерогенной структуры.

Под прочностью понимают способность сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих в результате нагрузки или других факторов.

Условно деформации бетона можно разделить на следующие виды: собственные деформации БС (первоначальная усадка) и бетона (усадка и расширение), возникающие под действием физико-химических процессов, протекающих в бетоне; деформации от действия механических нагрузок, причем различают деформации от кратковременного действия нагрузок и от длительного действия – ползучесть бетона; температурные деформации бетона.

4. Материалы для приготовления тяжелого бетона. Перечислить важнейшие их характеристики и свойства, влияющие на расход цемента и качество продукции.

Свойства и качество исходных материалов для приготовления БС – вяжущего, крупного и мелкого ЗП, добавок – имеют решающее значение в формировании свойств БС и затвердевшего Б, влияют на технологию, ТЭП производства изделий.

1. Вяжущие вещества. В зависимости от вида, назначения и особенностей эксплуатации Б и ЖБИ применяются различные вяжущие вещества.

Гидравлические вяжущие нашли наиболее широкое применение в производстве ЖБИ. К клинкерным относятся ПЦ и его разновидности (БТЦ, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, белый и цветные), ШПЦ (обычный и быстротвердеющий), реже ППЦ, глиноземистый Ц. Применение ТО накладывает определенные ограничения не только на выбор вида, но и на минералогический состав клинкерных Ц; режим ТО и другие способы ускорения твердения выбирают в соответствии с особенностями состава и свойств Ц-ов. В необходимых случаях используют специальные Ц – расширяющийся, малоусадочный, жаростойкий, кислотостойкий и др. К бесклинкерным относятся гидравлическая известь и романцемент, известково-пуцолановые, известково-зольные, известково-шлаковые, сульфатно-шлаковые Ц. Из воздушных вяжущих применяют известь и гипс.

В лаборатории завода ЖБИ проверяют сроки схватывания вяжущих, НГ, водоудерживающую способность ЦТ, определяют интенсивность роста прочности Б в раннем возрасте при естественном твердении и при ТО, проводят специальные исследования с целью определения оптимальных режимов ТО Б на каждом вновь поступившем на завод вяжущем.

2. ЗП занимают до 80% объема Б. Их стоимость может превышать 50% стоимости изделий. ЗП создают в Б жесткий скелет и примерно в 10 раз с ЦТ уменьшается усадка Б. ЗП для Б различных видов явл. природные или искусственные П, Щ, Г. Качество ЗП как исходных материалов характеризуют следующие три группы свойств: физико-механические свойства и структура – прочность, плотность, пористость, Водопоглощение, дробимость, сопротивление удару, истирание, МРЗ, стойкость в агрессивных средах; геометрические характеристики – крупность, зерновой состав, форма зерен, межзерновая пустотность, характер и свойства поверхности частиц (шероховатость); степень чистоты – оценивается содержанием вредных и засоряющих примесей, слабых включений, петрографической неоднородностью материала.

3. Добавки. Их делят на две большие группы: тонкомолотые минеральные и химические. Тонкомолотые бывают двух видов – активные и добавки наполнители. АМД обладают гидравлической активностью и взаимодействуют с гидроксидом кальция, образующимся при гидратации Ц или известковых вяжущих, связывая его в прочные и стойкие гидросиликаты, в результате чего повышается прочность и стойкость Б.

Добавки наполнители не обладают выраженной активностью, но измельченные до тонкости помола Ц при введении в БС улучшают ее пластичность, связность, а в затвердевшем Б уплотняют структуру ЦК, что позволяет снизить расход Ц. Химические добавки вводят в БС в весьма небольших количествах обычно с водой затворения, поэтому их применение технологически легко осуществимо. Добавки позволяют улучшать свойства Б, повышать его прочность и стойкость к воздействию агрессивных факторов окружающей среды при эксплуатации конструкций.

4.Вода. Она не должна содержать примесей, замедляющих процессы гидратации и твердения вяжущего и снижающих качество затвердевшего Б. Рекомендуется применять водопроводную питьевую воду. Использование воды из природных водоемов требует проверки на кислотность и содержание растворенных в ней солей. Водородный показатель должен быть не менее 4, а содержание всех солей не должно превышать 5000 мг/л, сульфатов – не более 2700 мг/л в пересчете на SO₄. допускается применение морской и др. видов соленых вод, если содержание солей не превышает указанные пределы. Не допускается применение морской и др. Видов соленых вод для бетонов на глиноземистом Ц

5. Пористость бетона. Причины образования пор в бетоне. Классификация пор. Влияние различных пор на прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетона.

Б – композиционный материал капиллярно-пористой структуры. Пористость существует на всех уровнях:

1. микроструктура пор ЦК; 2.поры Ц-П раствора(мезоструктура); 3. Макроструктура (бетон)

Пористость Б: снижает прочность, мрз, хим.стойкость, увеличивает водопоглощение, проницаемость, а следовательно уменьшает и долговечность.

Пористость ЦК составляет 15-20% по объему (капиллярные, гелевые и котракционные). Поры Б: воздушные, седиментационные, усадочные и температурные.

Истинная пористость:

П_и = (1 - ρ_о/ρ)*100% (ρ-плотность вещества; ρ₀- объемная плотность)

Полная пористость состоит из открытых пор и суммарного количества пор в которые доступно проникание воды.

Открытая пористость определяется опытном путем. Условно-замкнутая = П_и-П_о

Классификация пор по происхождению:

1.Капиллярные от избытка воды не вошедшей в гидратацию ЦК, зависит от В/Ц, α (степень гидратации Ц), объема Ц и воды.

П_цк= В/Ц - 0,23α (0,23 – количество воды, которое необходимо для полной гидратации)

Минимальный объем пор, когда α = 1 – степень гидратации

П_ЦК= ρ_Ц*(в/ц-0,23α)/(1+ρ_Ц*в/ц)

Гелевидные поры очень мелкие не доступные для воды:

П_геля = (0,19α*ρ_ц)/(1+ρ_ц*В/Ц)

П_кап = П_общ - П_геля= ρ_ц(В/Ц-0,42α)/(1+ρ_ц*В/Ц)

П_кап в прцессе гидратации Ц уменьшается поскольку тобермаритовый гель заполняет все пространство между гидратами и зернами непрогидратированного Ц. Основная причина возникновения П_кап низкая α и В/Ц. Капиллярные поры заполнены воздухом или водой.

1. Контракционные поры. Они есть там где идет химическая реакция или гидратация. Образуется из-за разности объемов веществ до и после химической реакции.

П=0,09* α/(В/Ц+0,32)

Рис. Изменение пористости бетона в процессе твердения: 1 – общая пористость; 2 -

контракционная пористость; 3 – пористость геля; 4 – капиллярная пористость.

На физико-механические и эксплуатационные свойства в большей степени негативно влияет капиллярная пористость. Остальные поры оказывают меньшее влияние, так как контракционные и поры геля имеют малые размеры и распределены по матрице.

6. Основные принципы проектирования составов тяжелого бетона. Порядок расчета состава бетона и экспериментальной проверки.

Проектирование состава бетона – один из важнейших этапов технологии бетона. От того, насколько правильно определен состав бетона, зависят свойства, долговечность и экономичность. В результате проектирования состава бетона должно быть определено такое соотношение м/у используемыми материалами, при котором будет гарантирована прочность Б в конструкции с учетом технологии её изготовления, необходимая подвижность БС и экономичность бетона.

Проектирование состава бетона включает:

- назначение требований к Б исходя из вида и особенностей службы и изготовления конструкций

- выбор материалов для Б и получение необходимых данных, характеризующих их свойства

- определение предварительного состава Б

- корректирование состава Б на пробных замесах

- контроль за качеством перемешивания и удобоукладываемостью БС

- корректирование состава в процессе производства при колебаниях свойств ЗП и др. факторов

Выбор материалов производят исходя из требований к Б, условий эксплуатации, особенности технологии изготовления и экономических соображений.

Определение предвар. состава Б проиводят на основе зависимости прочности Б от активности Ц, В/Ц, качества материалов, зависимости плотности от расхода В и др.факторов.

Для получения уточненных зависимостей св-в Б и БС от его состава, проводят предварительные испытания.

Подбор состава Б выполняется в следующем порядке:

1. Получение данных для расчета состава Б.

2. Выбор материалов для Б и получение необходимых данных по их свойствам.

3. Ориентировочное определение состава Б с использованием таблиц, формул, графиков.

4. Приготовление пробных замесов. Корректировка состава Б.

5. Формование опытных образцов.

6. Испытание опытных образцов из Б с построением графика зависимости прочности Б от расхода Ц.

7. Назначение состава бетона.

При подборе состава бетона должны быть известны:

- проектный класс Б, отпускная и передаточная прочности; - удобоукладываемость: подвижность, жесткость; - условия твердения; - дополнительные условия: МРЗ, W.

Выбор материалов для: выбор цемента; определение характеристик ЗП: песок, крупный ЗП

Ориентировочное определение состава Б

1. Определение В/Ц В/Ц=АRц/(Rб+-А0,5Rц) + для В/Ц > 0,4; – для В/Ц <0,4

2. Расход воды в зависимости от подвижности БС и вида крупного ЗП

3. Определение расхода цемента расчетом, либо по СНиП с учетом коэф., зависящих от:

- вида и св-в цемента Ц=В: В/Ц

- вида и св-в ЗП

- от удобоукладываемости БС

- от условий твердения и технологии изготовления

4. Определение расхода крупного ЗП П_кз = 1 – γ / ρ; Щ = 1000/ [(α∙П_Щ/ ρ_Щ) + 1 / ρ_Щ]

5. Определение расхода мелкого ЗП П=[1000 – ( Ц/ρ_ц + В + Г/ρ_г )] ∙ρ_п

6. Приготовление пробных замесов. Проверяется удобоукладываемость БС. Если БС имеет избыточную подвижность, то в замес добавляют ЗП – по 5-10% каждого. Проверяют плотность уплотненной БС. Полученное значение плотности БС должно совпадать с расчетным. Если подвижность БС меньше заданной, то добавляют воду и Ц 5-10%.

Формуются образцы, твердеющие по заданному режиму.

На основании результатов испытаний Б на сжатие строится график зависимости прочности от расхода Ц, по которому определяется уточненный расход Ц. Далее производится перерасчет остальных компонентов БС.

7. Классификация хим. добавок для бетона по их назначению. Виды добавок, применяемых для сокращения расхода цемента и их ориентировочные дозировки.

Химдобавки классифицируют по назначению

1. регулирующие свойства БС: пластифицирующие, т.е. увеличивающие подвижность БС; стабилизирующие, т. е. предупреждающие расслоение БС; водоудерживающие, уменьшающие водоотделение.

2. регулирующие схватывание БС и твердение Б: ускоряющие или замедляющие схватывание, ускоряющие твердение, обеспечивающие твердение при отрицательных температурах.

3. регулирующие плотность и пористость БС и Б: ВВД, газообразующие, пенообразующие, уплотняющие.

4. добавки – регуляторы деформации Б, расширяющие добавки.

5. повышающие защитные свойства Б к стали, ингибиторы коррозии стали.

6. добавки-стабилизаторы, повышающие стойкость БС против расслоения, снижающие растворо- и водоотделение.

7. придающие Б специальные свойства: гидрофобизирующие, т.е. уменьшающие смачиваемость Б; антикоррозионные, т.е. повышающие стойкость в агрессивных средах, красящие, повышающие бактерицидные свойства, электроизоляционные, электропроводящие, противорадиационные.

Для экономии цемента в настоящее время применяют несколько видов добавок:

- пластификаторы (ЛСТ, СДБ, ВРП-1) (0,1- 0,5) – позволяют сократить расход Ц до 20-25%

- суперпластификаторы (С-3, Мелфлюкс, Зика, Мелмент) (0,3-1) – до 15%

- воздухововлекающие и газообразующие (СНВ, СДО, ГКЖ-10, ГКЖ-94, ПАП) (0,05– 0,2) – до 15%

- добавки-ускорители схватывания и твердения бетона (сульфат натрия, нитрат натрия, хлорид кальция) (0,5-2%) – до 10%.

- активные минеральные добавки (5-20%) – 20%

- комплексные добавки

- пластифицирующе-воздухововлекающие.

8. Бетонная смесь как структурированная жидкость. Особенности реологических свойств. Технологические показатели бетонной смеси и способы их определения.

Реологические характеристики: предельное напряжение сдвига, вязкость и период релаксации.

ЦТ относится к структурированным системам которые характеризуют начальной прочностью структуры. В ЦТ создается структура за счет действия сил молекулярного сцепления между частицами, окаймленными тонкими пленками воды. Пленки жидкой фазы создают непрерывную пространственную сетку в структуре ЦТ, предавая ему свойства пластичности и способствуя формоизменению системы (течению) при приложении внешних силовых воздействий. Начальная прочность структуры, или структурированная вязкость, ЦТ зависит от концентрации твердой фазы в водной суспензии.

Обычно БС содержат достаточное количество ЦТ и воды для создания сплошной среды. Такие смеси ведут себя подобно ЦТ, обладая первоначальной прочностью структуры, определенными пластичностью и подвижностью.

Поведение структурированных систем при приложении внешних сил существенно отличается от поведения жидкостей. Если вязкость жидкости является постоянной и не зависит от значения прикладываемого давления, то вязкость структурированных систем изменяется даже при постоянной температуре в несколько раз в зависимости от величины внешних сил, действующих на систему. Вязкость зависит от значения напряжения сдвига системы или скорости сдвиговых деформаций.

Под действием внешних сил происходит разрыхление первоначальной структуры, ослабляются связи между ее отдельными элементами, а в результате возрастает способность системы к деформациям, увеличивается ее подвижность. При достижении критической скорости сдвига вязкость и сопротивление сдвигу достигает минимальных значений и даже малоподвижные смеси приобретают определенную текучесть. После окончания действия внешних сил система возвращается в первоначальное состояние, восстанавливается первоначальная прочность структуры, уменьшается подвижность.

Способность структурированных систем изменять свои реологические свойства под влиянием механических воздействий и восстанавливать их после прекращения воздействия называется тиксотропией.

К основным свойствам БС, которая определяет ее качество в технологии изготовления изделий, относится удобоукладываемость, средняя плотность, расслаиваемость, сохраняемость свойств во времени, объем вовлеченного воздуха, водоотделение.

Обычно технологические свойства оцениваются показателем подвижности или жесткости БС. Для определения подвижности, т.е. способности смеси расплываться под действием собственной массы и связности БС, служит стандартный конус, (см). Жесткость определяют по показаниям стандартного вискозиметра (сек).

Рис. Зависимость вязкопластических свойств бетонной смеси

от напряжений сдвига: а - структурной вязкости; б - скорости деформации течения (α_о и

α_m - углы, характеризующие значения коэффициентов вязкости системы).

где η_m - пластическая (остаточная) вязкость системы, которая может рассматриваться как коэффициент пропорциональности (коэффициент вяз­кости) между напряжением и скоростью сдвига; dv/dx - градиент скорости сдвига.

9. Водопотребность материала для бетона. Ее влияние на свойства бетонной смеси, расход цемента и прочность бетона.

Водопотребность – это количество воды необходимое на смачивание заполнителя.

Для количественной оценки влияния заполнителя на свойства и экономичность бетона (не касаясь частных случаев, таких, как влияние заполнителя на морозостойкость, усадку и т. д.) необходимо знать влияние данного заполнителя на подвижность или водопотребность бетон­ной смеси, а также на прочность бетона при сжатии.

Для определения водопотребности песка В_п вначале ус­танавливают (В/Ц)_ц цементного теста, при котором оно показывает на встряхивающем столике расплыв конуса около 170 мм, что приблизительно соответствует его нормальной густоте. Затем определяют (В/Ц)_р растворной смеси 1 : 2 на исследуемом песке, при которой она имеет тот же расплыв ко­нуса (170 мм) на встряхивающем столике. Водопотребность песка (%) нахо­дят по формуле

В знаменателе представлено количество частей песка, приходящихся на одну часть цемента, так как В_п характеризует водопотребность единицы массы заполнителей. Водопотребность песка показывает, сколько требуется добавить воды при введении песка в цементное тесто, чтобы сохранить по­казатель подвижности.

При испытании цемента часто используют стандартный вольский пе­сок, имеющий относительно стабильный состав и гранулометрию. Водопо­требность этого песка 4%. Водопотребность любого песка можно опреде­лить, установив (В/Ц)_р на исследуемом и (В/Ц)_рс на стандартном песках, при которых достигается одинаковая подвижность (жесткость) смеси. В этом случае:

Водопотребность щебня устанавливают путем сравнительных испы­таний растворной и бетонной смеси. При этом определяют (В/Ц)_б бетонной смеси, при которой достигается та же подвижность (жесткость), что имеет растворная смесь с (В/Ц)_р. Для испытаний применяют состав бетонной сме­си 1 : 2 : 3,5.

Водопотребность щебня (%) находят по формуле

Крупнозернистые пески имеют В_п =4…6%

Пески средней крупности имеют В_п =6…8%

Мелкозернистые пески имеют В_п =8…10%

Очень мелкие пески имеют >10%

Водопотребность гравия В_п =1…4%

Водопотребность щебня из плотных изверженных пород В_п =2…6%

Водопотребность щебня из карбонатных пород (с учетом водопоглощения) В_п =5…10%

Показатели водопотребности заполнителей позволяют не только более точно определить расход воды в бетонных смесях разной консистенции, но так же определять ее сроки схватывания и предеельное значение В/Ц, при которых получается нерасслаиваемая бетонная смесь и действует прямолинейная зависимость R_б = f(Ц/В)

10. Классификация бетонов по назначению, структуре, вяжущим, свойствам.

1.По назначению изготавливаемых конструкций Б делятся на:

- конструкционные;

- конструкционно-теплоизоляционные;

- гидротехнические;

- дорожные;

- теплоизоляционные;

- химстойкие ;

- жаростойкие;

- декоративные;

- особотяжелые (гидратные) для защиты от радиоактивности.

2. По структуре:

- плотные, между ЗП находится затвердевшее вяжущее. Применяют в несущих конструкциях и сооружениях, которым предъявляются требования по водонепроницаемости и водостойкости.

- крупнопористые, пространство между КЗП частично занимает затвердевшее вяжущее из них выполняют ограждающие конструкции, работающие на сжатие (стеновые блоки и панели).

- поризованные, затвердевшее вяжущее поризовано пеной или газообразователем в процессе приготовления смеси и формования изделий (пустотность более 6%). Они применяются для ограждающих конструкций.

3.По виду вяжущего:

- цементные;

- силикатные;

- на смешанных вяжущих (известково-цементные, известково-шлаковые)

- на шлако-щелочных цементах;

- на специальных вяжущих (неорганических и органических).

4. По плотности:

- особо тяжелые более – 2500 кг/м³

- тяжелые – 1800 -2500 кг/м³

- легкие – 600-1800 кг/м³

- особо легкие менее 600 кг/м³

11. Высокопрочный бетон. Определение, особенности его свойств. Требование к материалам.

Высокопрочные бетоны – Б с прочностью 50-80 МПа. Для получения высокой прочности необходимо создать особо плотную, прочную и монолитную структуру Б. Этого можно достигнуть при выполнении ряда условий, вытекающих из физических основ структурообразования Б:

1) применением высокопрочных Ц и ЗП;

2) предельно низким В/Ц;

3) высоким предельно допустимым расходом Ц;

4) применение СП и комплексных добавок, способствующих получению плотной структуры Б;

5) особо тщательным перемешиванием и уплотнением БС;

6) созданием наиболее благоприятных условий твердения Б.

Для высокопрочных Б следует применять Ц активностью больше 50 МПа, желательно с низкими значениями НГ. В зависимости от назначения Б для его приготовления целесообразно использовать Ц определенного минералогического состава. При изготовлении сборных ЖБИ небольших и средних размеров применяют высокопрочные тонкомолотые ПЦ с повышенным содержанием С₃S и С₃А и быстротвердеющие Ц. Для массивных изделий и конструкций, изготавливаемых на полигонах без ТО, рекомендуется применять Ц с пониженным содержанием С₃А и ограниченным содержанием С₃S, лучше всего белитовые. Такие цементы твердеют в течение длительного срока, обеспечивая высокую конечную прочность.

ЗП для высокопрочного Б должны быть чистыми и обладать хорошим зерновым составом и малой пустотностью, не содержать слабых зерен. Предел прочности КЗП должен быть на 20% выше заданной прочности Б.С повышением прочности Б влияние ЗП на структуру Б и результаты испытаний постепенно увеличивается. Для особо высокопрочных Б применяют ЗП повышенной прочности из диабаза, базальта и др. прочных горных пород.

Высокая плотность и прочность Б достигается применением предельно низкого В/Ц. С уменьшением В/Ц повышается вязкость ЦТ, ухудшаются условия приготовления и уплотнения БС, увеличивается воздухововлечение.

Для получения высокопрочных Б необходимо применение композиционных вяжущих веществ или СП и комплексных добавок, использование особо интенсивных способов уплотнения БС.

Наилучшими условиями для твердения являются нормальные, т.е. температура 20-25⁰С, влажность 100%. С повышением температуры в твердеющем Б возникают градиенты температуры и влажности, приводящие к миграции влаги, к температуро-влажностным деформациям и неравномерной усадке ЦК.

12. Высокопрочный бетон. Особенности проектирования состава. Порядок экспериментальной проверки состава бетона.

Высокопрочные бетоны – бетоны с прочностью 50-80 МПа. Для получения высокой прочности необходимо создать особо плотную, прочную и монолитную структуру Б. Этого можно достигнуть при выполнении ряда условий, вытекающих из физических основ структурообразования Б:

1) применением высокопрочных Ц и ЗП;

2) предельно низким В/Ц;

3) высоким предельно допустимым расходом Ц;

4) применение СП и комплексных добавок, способствующих получению плотной структуры Б;

5) особо тщательным перемешиванием и уплотнением БС;

6) созданием наиболее благоприятных условий твердения Б.

Состав высокопрочного Б определяют таким же способом, как и обычного тяжелого Б. Однако при этом следует предъявлять повышенные требования к качеству Ц и ЗП и использовать все средства, способствующие достижению высокой прочности.

Для высокопрочных Б следует применять Ц с прочностью больше 50 МПа, желательно с низкими значениями НГ. В зависимости от назначения Б для его приготовления целесообразно исп-ть Ц определенного минералогического состава.

ЗП для высокопрочного Б должны быть чистыми и обладать хорошим зерновым составом и малой пустотностью, не содержать слабых зерен. Предел прочности КЗП должен быть на 20% выше заданной прочности Б.

Для получения высокопрочных Б необходимо применение композиционных вяжущих веществ или СП и комплексных добавок.

Высокая плотность и прочность Б достигается применением предельно низкого В/Ц.

В/Ц = (а*R_Ц/R_б)/(1+а*b*R_ц/R_б)

где:

а=0,45

b=0,18.

Экспериментальное уточнение делают по величине В/Ц.

13. Быстротвердеющие бетоны. Определение. Основные направления их применения. Материалы для их изготовления, особенности их свойств и проектирования состава.

Получение быстротвердеющего Б обладающего относительно высокой прочностью в раннем возрасте (1…3 сут.) при твердении в нормальных условиях, достигается применением БТЦ, а также различными способами ускорения твердения Ц. К этим способам относятся:

1. применение ЖБС с низким значением В/Ц за счет применения СП;

2. использование добавок-ускорителей твердения СаСl₂, глиноземистого Ц и др.;

3. сухое или мокрое домалывание Ц с добавкой гипса или с применением комплексных специальных добавок;

4. активация Ц-го раствора.

Относительная прочность в раннем возрасте повышается при применение высокопрочных и быстротвердеющих Ц. С уменьшением В/Ц относительная прочность возрастает, причем тем в большей степени, чем выше прочность используемого вяжущего.

Относительная прочность в возрасте 1 суток наиболее заметно возрастает при применение вяжущего низкой водопотребности с содержанием цементного клинкера более 90%.

Механо-химическая активация значительно повышает прочность ЦК и Б в раннем возрасте. При определении состава БТБ В/Ц устанавливают по заданной прочности Б в раннем возрасте с учетом выбранного способа ускорения твердения. Дальнейший расчет состава Б производят также как и обычно. Окончательный состав устанавливают по результатам предварительных опытов, которые проводят с применением материалов и способов ускорения твердения, намеченных к использованию в производстве.

Экспериментальная проверка и корректировка по ее результатам состава БТБ обязательны, т.к.

1) увеличение прочности бетона в раннем возрасте в результате применения того или иного способа ускорения твердения в значительной степени зависит от вида Ц, состава Б и др. факторов.

2) увеличение прочности Б при применении нескольких способов не является прямой суммой значений прироста прочности Б, достигаемого каждым способом в отдельности.

При выборе состава бетона на ПЦ для первых пробных замесов можно пользоваться формулой, устанавливающей прочность бетона через 1 сут. При твердении в нормальных условиях:

R_б1=0,65*R_ц1(Ц/В-1,3)

где R_ц1 – прочность цемента при сжатии через 1 сут, МПа

Актуальность применения высокопрочных быстротвердеющих бетонов в технологии сборных и монолитных изделий и конструкций определяется возможностью повышения несущей способности конструкций и надежности зданий и сооружений, уменьшения материалоемкости, сокращения сроков изготовления и нагружения конструкций, снижения энергозатрат. Актуальна разработка бетонов со скоростью нарастания прочности, обеспечивающей возможность беспропарочной технологии железобетонных изделий и конструкций.

14. Бетоны с хим. добавками. Особенности проектирования состава. Виды пластифицирующих добавок по их назначению.

Повышение эффективности и качества сборного железобетона в настоящее время является весьма актуальной и не может быть реализована без различного рода химических добавок.

Химические добавки, позволяют существенно снизить уровень затрат на единицу продукции, повысить качество и эффективность производства и эксплуатации большой номенклатуры железобетонных конструкций.

Химические добавки, вводимые в состав бетона в сравнительно небольших количествах, являются одним из самых эффективных технологических приемов направленного воздействия на структуру и важнейшие физико-механические свойства бетона.

Широкая номенклатура химических добавок для бетона применяется для улучшения свойств бетона, снижения расхода цемента или уменьшения энергозатрат при производстве железобетона, различных отходов и попутных продуктов многих отраслей промышленности.

Вид добавки в зависимости от цели ее применения необходимо назначать с учетом ее влияния на основные свойства бетонной смеси и бетона в зависимости от условий технологии, вида и количества применяемого цемента, а также условий эксплуатации железобетонных конструкций.

Для сокращения режима тепловой обработки, а также для ускорения твердения бетона в естественных условиях, целесообразно введения в бетонную смесь ускорителей твердения. При выборе видов добавок этого класса следует учитывать, что их эффективность зависит от содержания в цементе трехкальциевого алюмината.

С целью сокращения расхода цемента в состав бетонной смеси целесообразно вводить пластификаторы и суперпластификаторы, пластифицирующе-воздухововлекающие, воздухововлекающие добавки, ускорители твердения и комплексы на их основе. При этом следует учитывать, что эффективность суперпластификаторов, пластифицирующих и пластифицирующе-воздухововлекающих добавок, как правило, с увеличением расхода цемента в бетоне возрастает, а воздухововлекающих и ускорителей твердения, наоборот, уменьшается.

Особенности подбора состава бетона с химическими добавками заключаются в корректировке исходного состава бетона без добавок для получения требуемых показателей качества бетонной смеси или бетона. Как правило, корректировка состава бетона с добавками производится по результатам экспериментальной проверки показателей свойств бетонной смеси и бетона.

При применении пластифицирующих, пластифицирующе-воздухововлекающих или воздухововлекающих добавок с целью сокращения расхода цемента корректировку состава бетона производят следующим образом:

1. вначале производится пересчет исходного состава бетона при уменьшенном расходе цемента, но при неизменной доле песка в общей смеси заполнителей для тяжелого бетона и при неизменной средней плотности для конструктивного легкого бетона;

2. из рассчитанных составов бетонных смесей с уменьшенными расходами цемента приготавливаются замесы с добавками, количество которых назначается в соответствии с «Руководством по применению химических добавок в бетоны». При этом подвижность бетонной смеси с пластифицирующими добавками должна соответствовать исходной подвижности бетонной смеси без добавок, а с пластифицирующе-воздухововлекающими добавками – на 2-5 см меньше, чем смеси без добавок. В случае применения жестких бетонных смесей их подвижность остается неизменной;

3. формуются образцы, которые затем пропариваются или выдерживаются в естественных условиях и испытываются на прочность при сжатии. По результатам испытаний устанавливается оптимальный состав с минимальным расходом цемента.

В качестве пластифицирующих добавок широко используют ПАВ, нередко получаемые из вторичных продуктов и отходов химической промышленности. ПАВ делят на две группы:

1. пластифицирующие добавки гидрофильного типа, способствующие диспергированию коллоидной системы ЦТ и тем самым улучшающие его текучесть;

2. гидрофобизирующие добавки, вовлекающие в БС мельчайшие пузырьки воздуха. Молекулы поверхностно-активных гидрофобных добавок, адсорбируясь на поверхности раздела воздух-вода, понижают поверхностное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки воздуха в ЦТ. Добавки 2 группы, имея основным назначением регулирование структуры и повышение стойкости Б, обладают при этом заметным пластифицирующим эффектом.

15. Гидротехнический бетон. Области применения. Основные свойства. Требования к материалам для гидротехнических бетонов. Особенности проектирования состава.

Бетон для гидротехнических сооружений должен обеспечивать длительную службу конструкций, постоянно или периодически омываемых водой. В зависимости от условий службы гидротехническому бетону помимо требований прочности предъявляют также требования по водонепроницаемости, а нередко и по МРЗ. Выполнение этих требований достигается правильным определением состава бетона.

Требования по водонепроницаемости и МРЗ. Дифференцированы в зависимости от характера конструкции и условий ее работы. ГБ делят на: подводный, постоянно находящийся в воде; расположенный в зоне переменного горизонта воды; надводный, подвергающийся эпизодическому омыванию водой. Кроме того различают массивный и немассивный Б и Б напорных и безнапорных конструкций. Прочность на сжатие гидротехнического бетона определяют в возрасте 180 сут. Бывают классов по прочности В10-40 (М100-500 и выше). По водонепроницаемости W2-W12.

Состав ГБ определяется также как и для обычного Б. Специальные свойства этого Б, например, водонепроницаемость, обеспечиваются: 1. выбором материалов, обеспечивающих требуемые мрз. и водонепроницаемость; 2. определением В/Ц исходя не только из уровня прочности, но и из условия долговечности; 3. назначением расхода Ц в определенных пределах; 4. выбором коэф. раздвижки, обеспечивающего получение плотного и долговечного Б; 5. применением в некоторых случаях микронаполнителей, уменьшающих тепловыделение и объемные деформации и гарантирующих получение более плотного Б при низких расходах Ц; 6. применением ВВД.

Наиболее важным является правильное назначение В/Ц, что косвенным образом обеспечивает получение Б требуемой плотности, хотя наилучшие результаты достигаются пи выполнении всего комплекса мероприятий.

Для ГТБ допускается применение ПЦ, пластифицированного и гидрофобного Ц, ППЦ и ШПЦ, а в некоторых случаях сульфатостойкого Ц.

Для уменьшения расхода Ц, а следовательно тепловыделений и объемных деформаций Б при сохранении необходимой подвижности БС и плотности Б в него вводят различные микронаполнители – зола- унос.

Зп для ГБ должны обеспечивать его водостойкость и мрз. Лучше всего применять кварцевые пески, а щебень или гравий – из изверженных или осадочных пород. Особое внимание следует уделять зерновому составу ЗП: по возможности обогощать песок.

Заполнители выбирают с наименьшим водопоглощением.

16. Дорожный бетон. Области применения. Особенности проектирования состава бетона.

В бетонных покрытиях дорог и аэродромов основными расчетными напряжениями явл. напряжения от изгиба, т.к. покрытие работает на изгиб, как плита на упругом основании. Поэтому при расчете состава Б надо установить такое соотношение между его составляющими, которое обеспечивает требуемую прочность Б на растяжение при изгибе, а также достаточную прочность на сжатие и мрз.

Для обеспечения требуемой мрз Б и его стойкости против совместного действия хлористых солей, применяемых для борьбы с гололедом, и замораживания Б при отрицательных температурах В/Ц следует принимать для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий не более 0,5, для нижнего слоя двухслойных покрытий – не более 0,6, для оснований усовершенствованных покрытий – не более 0,75.

Для Б однослойных и двухслойных покрытий следует принимать ПЦ не ниже М400 с содержанием C₃A менее 10%, для основания бетонных дорог допускается не ниже М300. Желательно использовать дорожные пластифицированные или гидрофобные Ц. Для бетона однослойных и верхнего двухслойных покрытий применяют Щ, Щ из Гр и Гр только после промывки, при этом содержание в них глинистых, илистых и пылевидных частиц определяемых отмучиванием не должно превышать 1,5% по массе. Щ необходимо применять из прочных горных пород: для послойного покрытия и верхнего слоя 2-слойных покрытий из изверженных пород – прочностью не менее 120 МПа, а из осадочных пород – не менее 80 МПа; для нижнего слоя 2-слойных покрытий прочность Щ из изверженных пород д/б более 80 МПа, а из осадочных – более 60 МПа.

Наибольший размер зерен Щ или Гр д/б не менее: для верхнего слоя 2-слойных покрытий – 20 мм, для 1-слойных и нижнего слоя 2-слойных покрытий – 40 мм; для оснований покрытий – 70 мм.

Для повышения МРЗ бетона и качества БС в нее входят ПАВ добавки: пластифиц. – ССБ, суперпластификаторы, органоминеральные и ВВД, мылонафт и др.

Определение состава дор. бетона проводят также как и для обычного Б, расчетно-экспериментальным способом. Сначала определяют требуемое В/Ц

В/Ц = 0,36 R_ц^/ / (R_изг+0,36*0,2 R_ц^/)

Определенные значения В/Ц при сжатии и МРЗ сравнивают и наименьшее из них используют в дальнейшем расчете. Затем из условия обеспечения заданной подвижности БС устанавливают расход воды. При введении в БС ПАВ расход воды уменьшают на 10 л. После этого подсчитывают расходы материалов на 1м³ бетона.

17. Легкие бетоны на пористых заполнителях. Определение, классификация, основные свойства.

Легкий бетон на пористых ЗП – это бетон на цементном вяжущем, пористом крупном и пористом или плотном мелком ЗП.

Легкие бетоны в соответствии с требованиями ГОСТ 25192 классифицируют по следующим признакам:

- основному назначению;

- виду заполнителей;

- структуре.

По основному назначению легкие бетоны подразделяют на:

- конструкционные, в том числе конструкционно-теплоизоляционные;

- специальные (теплоизоляционные, жаростойкие, химически стойкие, декоративные и др.).

Требования к легким бетонам жаростойким, химически стойким и другим устанавливают в нормативных документах на конкретный вид бетона.

По виду крупного пористого заполнителя бетоны подразделяют на:

- керамзитобетон (бетон на керамзитовом гравии);

- шунгизитобетон (бетон на шунгизитовом гравии);

- аглопоритобетон (бетон на аглопоритовом щебне или гравии);

- шлакопемзобетон (бетон на шлакопемзовом щебне или гравии);

- перлитобетон (бетон на вспученном перлитовом щебне);

- бетон на щебне из пористых горных пород;

- термолитобетон (бетон на термолитовом щебне или гравии);

- вермикулитобетон (бетон на вспученном вермикулите);

- шлакобетон (бетон на золошлаковых смесях тепловых электростанций — ТЭС или на топливном шлаке, гранулированном доменном или электротермофосфорном шлаке).

Допускается применять другие виды бетонов на крупных пористых заполнителях, на которые имеются нормативные документы (на зольном, стеклозитовом, азеритовом гравии и др.).

По плотности бетоны подразделяют на:

- особо легкие теплоизоляционные менее 500 кг/м³, R сжатие <1,5 МПа

- легкие конструктивно-теплоизоляционные 500…1400 кг/м³, R сжатие 2…10 МПа

- конструктивные 1400…1800 кг/м³, R сжатие 10…30 МПа

По структуре бетоны подразделяют на:

- плотные;

- поризованные;

- крупнопористые.

Для поризованных бетонов вместо структуры в наименовании бетона допускается указывать вид порообразователя.

Легкие бетоны характеризуют следующими показателями качества:

- прочностью на сжатие,

- средней плотностью,

- морозостойкостью,

- водонепроницаемостью,

- теплопроводностью (0,8-3,2 кДж/(м*ч*град))

18. Легкие бетоны на пористых заполнителях. Основные требования к материалам для изготовления легких бетонов. Порядок проектирования состава конструкционного легкого бетона.

Легкие бетоны – бетоны на цементном вяжущем, пористом крупном и пористом или плотном мелком ЗП. Для приготовления легких бетонов используют различные виды пористых ЗП: искусственные - керамзит, аглопорит, перлит, шлаковую пемзу; естественные - туф, пемзу. Пористые ЗП обладают значительным водопоглощением и при введении их в смесь отсасывают из цементного раствора часть воды, поэтому приходится увеличивать расход воды. При уменьшении кол-ва воды в ЦК пористые ЗП возвращают ранее поглощенную воду, уменьшая усадочные явления в ЦК. Высокая шероховатость поверхности легких ЗП обеспечивает хорошее сцепление м/у ЦК и ЗП. Пористый Щ. и П. состоят из зерен неправильной формы и обладают увеличенным объемом межзерновых пустот, поэтому требуется в 1,5-2 раза >ЦТ, чем при применении плотных тяжелых ЗП. Мелкие пористые П. должны иметь модуль крупности 1,8-2,5 и насыпную ρ>600 кг/м³. Соединение в П. зерен размером <0,14 мм. должно быть <10% по объему. Состав легких Б.:

1) определяют расход Ц.;

2) устанавливают начальный расход воды с учетом водопотребности пористого П.;

3) определяют объемную концентрацию КЗП, в зависимости от расхода цемента и воды, заданной средней плотности бетона.

4) устанавливают расход КЗП: Зкр=1000φγз.кр; (φ – объемная концетрация КЗ, γз.кр – плотность зерен КЗ в цем. тесте).

Расход заполнителей также можно рассчитать по ф-лам: З=Кр+П, З= γб – 1.15Ц, Кр=З-П

где _н– насыпная плотность керамзита, кг/м³; _пн-нас. пл-ть песка

З – расход заполнителей, кг;

r – доля песка по объему.

5) В случае, когда для регулирования ср. плотности бетона приходится наряду с плотным песком применять и пористый песок, то их количество определяют: Ппор=(А-QCпл)/(Спор-Спл), Ппл=Q-Ппор А=1000(1-φ)-Ц/ρц-(В₀+В₂+В₃); Q=γб-1,15Ц-1000φγз.кр; Спл=[1+0,02(Впл-7)] ⁄ρп.пл; Спор=[1+0,02(Впор-7)] ⁄ γпор;

Q-кол-во мелкого заполнителя, Ρц – плотность цемента,В₀ – начальный расход воды, В₂, В₃ – поправки на расход воды, Спл, Спор – водопотребность плотного и пористого песка.

6) определяют расход плотного Песка.: Ппл=Q-Ппор. Если расход пористого П. <20 кг/см³, то бетон следует готовить на П., расход которого наибольший;

7) подсчитывают общий расход воды: В=В0-Вп.пл+Вп.пор+В2+В3, где Вп.пор=0,02Ппор(Вп-7)/ρ′з.пор.

φ – объемная концентрация КЗ

По результатам опытной проверки строят график Rб=f(Rц), по которому принимают действительное значение расхода цемента и затем уточняют расходы других материалов.

19. Бетонные смеси на пористых заполнителях. Порядок приготовления легкобетонных смесей в соответствии с ГОСТ 7473-94. Индексация легкобетонных смесей.

В зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси подразделит на три группы: сверхжесткие (СЖ), жесткие (Ж) и подвижные (П). Группы подразделяют на марки по удобоукладываемости.

Бетонные смеси характеризуют следующими показателями качества:

удобоукладываемость; средняя плотность; объем вовлеченного воздуха; расслаиваемость (при необходимости); сохраняемость свойств во времени: удобоукладываемость, расслаиваемость, объем вовлеченного воздуха (при необходимости).

При необходимости транспортирования на дальние расстоя­ния устанавливают требования к сохраняемости свойств бетонных смесей во времени (удобоукладываемость, воздухововлечение, расслаиваемость).

Состав бетонной смеси подбирают по ГОСТ 27006.

Бетонные смеси приготавливают с использованием цемен­тов, заполнителей и добавок по стандартам и техническим условиям на материалы конкретных видов в соответствии с ГОСТ 26633 и ГОСТ 25820.

Вода для затворения бетонных смесей и приготовления добавок по ГОСТ 23732.

Сыпучие исходные материалы для бетонной смеси дозируют по массе (кроме пористых заполнителей, которые дозируют по объе­му с коррекцией по массе). Жидкие составляющие дозируют по массе или объему.

Погрешность дозирования исходных материалов весовыми дозаторами цикличного и непрерывного действия не должна превышать для цемента, воды, сухих химических добавок, рабочего раствора жидких химических добавок ± 1 %, заполнителей ± 2 %.

Погрешность дозирования пористых заполнителей не должна превышать ± 2 % по объему.

Для бетоносмесительных установок производительностью до 5 м³/ч допускается объемное дозирование сыпучих материалов с теми же погрешностями дозирования.

Бетонные смеси всех марок по удобоукладываемости для всех видов бетонов приготавливают в смесителях принудительного дейст­вия.

Бетонные смеси для тяжелого бетона марок П1—П5, Ж1 и для легкого бетона класса В12,5 и выше средней плотностью D1600 и выше, марок по удобоукладываемости П1—П5 и Ж1 допускается приготавливать в гравитационных смесителях.

Сухие бетонные смеси приготавливают в смесителях принудитель­ного действия.

Исходные материалы в работающий смеситель загружают, как правило, одновременно.

В бетонную смесь для тяжелого бетона рабочий раствор химичес­кой добавки вводят вместе с водой затворения. В бетонную смесь для легкого бетона, приготавливаемую с жидкой химической добавкой, одновременно с цементом и заполнителями вводят 50—70 % расчетного количества воды, перемешивают их в течение 30 с, затем вводят рабочий раствор добавки одновременно с оставшейся частью воды. При необходимости использования горячей воды или цемента, их температура не должна превышать 70°С, а последовательность загруз­ки должна быть следующей:

— при использовании горячей воды — заполнитель, горячая вода, цемент;

— при использовании горячего цемента — мелкий заполнитель, цемент, крупный заполнитель, вода, химическая добавка.

Маркируют только сухие смеси.

На тару для сухих смесей должны быть нанесены надписи:

— условное обозначение бетонной смеси;

— наименование или товарный знак изготовителя;

— знак соответствия (в случае, когда бетонная смесь сертифицирована на соответствие требованиям стандарта);

— класс материалов, использованных для приготовления сухой смеси, по удельной эффективной активности естественных радио­нуклидов и цифровое значение А_эфф;

— класс (марка) бетона по прочности на сжатие, МПа (кгс/см²);

— объем воды, необходимый для приготовления бетонной смеси, л;

— вид и количество добавки, кг/л;

— наибольшая крупность заполнителя, мм;

— срок хранения, мес;

— масса, кг;

— дата изготовления.

20. Легкие бетоны на пористых заполнителях. Теплофизические свойства. Дать определение этих свойств, перечислить факторы, от которых они зависят. Порядок проектирования состава конструкционно- теплоизоляционного бетона.

Легкие бетоны- бетоны на цементном вяжущем, пористом крупном и пористом или плотном мелком ЗП. Важным свойством легкого бетона является его теплопроводность, которая определяет толщину ограждающих конструкций. Коэффициент теплопроводности возрастает с увеличением его ρ. Увеличение содержания легкого ЗП, уменьшение его ρ приводят к понижению коэффициента теплопроводности, т.е. улучшает его теплофизические свойства, но уменьшается R бетона. Поэтому на практике приходиться искать такое оптимальне соотношение в св-вах исходных мат-лов и Б. и так выбирать состав Б., чтобы его необходимые св-ва достигались наилучшим образом при min-но возможном в заданных условиях расходе Ц. Пно умень-ся плофизические св-еплопр-ти, т. ая опред=ет 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 Состав легких Б. определяют:

1) определяют расход Ц.;

2) устанавливают начальный расход воды с учетом водопотребности пористого П.;

3) определяют объемную концентрацию КЗП, в зависимости от расхода цемента и воды, заданной средней плотности бетона.

4) устанавливают расход КЗП: Зкр=1000φγз.кр; (φ – объемная концетрация КЗ, γз.кр – плотность зерен КЗ в цем. тесте).

Расход заполнителей также можно рассчитать по ф-лам: З=Кр+П, З= γб – 1.15Ц, Кр=З-П

где _н– насыпная плотность керамзита, кг/м³; _пн-нас. пл-ть песка

З – расход заполнителей, кг;

r – доля песка по объему.

5) В случае, когда для регулирования ср. плотности бетона приходится наряду с плотным песком применять и пористый песок, то их количество определяют: Ппор=(А-QCпл)/(Спор-Спл), Ппл=Q-Ппор А=1000(1-φ)-Ц/ρц-(В₀+В₂+В₃); Q=γб-1,15Ц-1000φγз.кр; Спл=[1+0,02(Впл-7)] ⁄ρп.пл; Спор=[1+0,02(Впор-7)] ⁄ γпор;

Q-кол-во мелкого заполнителя, Ρц – плотность цемента,В₀ – начальный расход воды, В₂, В₃ – поправки на расход воды, Спл, Спор – водопотребность плотного и пористого песка.

6) определяют расход плотного Песка.: Ппл=Q-Ппор. Если расход пористого П. <20 кг/см³, то бетон следует готовить на П., расход которого наибольший;

7) подсчитывают общий расход воды: В=В0-Вп.пл+Вп.пор+В2+В3, где Вп.пор=0,02Ппор(Вп-7)/ρ′з.пор.

φ – объемная концентрация КЗ

21. Усадка цементных бетонов при твердении. Природа усадочной деформации. Их негативное влияние на свойства ЖБК.

Процесс твердения бетона сопровождается изменениями его объема. Наиболее значительным является уменьшение объема при твердении в атмосферных условиях или при недостаточной влажности среды, получивший название усадки бетона. Усадка бетона вызывается физ.-хим. процессами, происходящими в бетоне при твердении, и изменениями его влажности. Суммарная величина деформации усадки складывается из ряда составляющих, из которых наиболее существенное значение имеют влажность, контракционная, карбонизационная, температурная деформация, названные так по виду определяющего фактора.

Влажностная усадка вызывается изменением распределения, перемещением и испарением влаги в образовавшемся скелете ЦК. Эта составляющая играет ведущую роль в суммарной усадке бетона.

Температурная усадка возникает в результате перепада Т по толщине сечения конструкции.

Контракционная усадка вызывается тем, что объем новообразований ЦК меньше объема вызываемого веществами вступающими в реакцию. Эта развивается в период интенсивного протекания хим.реакций м/у Ц и В и не столько изменяет внешние размеры образца, сколько способствует изменениям в поровой структуре материала: уменьшается объем пор занимаемых водой, возникают воздушные поры.

Карбонизационная усадка вызывается карбонизацией гидрооксида кальция и развивается постепенно с поверхности бетона в глубину. Усадка бетона особенно влажностная и карбонизационная происходящая уже в затвердевшем бетоне может привести к возникновению трещин.

Величина усадки бетона зависит от его состава и свойств использованных материалов. Усадка увеличивается при повышении содержания Ц и В, применении высокоалюминатных цементов, мелкозернистых и пористых ЗП.

22. Мелкозернистые бетоны, виды изделий из них и способы формования.

Мелкозернистость структуры материала обладает рядом достоинств, среди которых можно назвать следующие:

- возможность создания тонкодисперсной однородной высококачест­венной структуры без крупных включений крупных зерен иного строения;

- повышенная эффективность модификации материала химическими и минеральными добавками;

- высокая тиксотропия и способность к трансформации бетонной смеси;

- высокая технологичность - возможность формирования конструк­ций и изделий методом литья, экструзии, прессования, штампования, набрызга и другими;

- легкая транспортируемость, в том числе по трубопроводам;

- возможность широкого применения сухих смесей с гарантией высо­кого качества;

- возможность получения материалов с различными комплексами свойств;

- возможность получить новые архитектурно-конструкционные ре­шения: тонкостенные и слоистые конструкции, изделия переменной плотности, гибридные конструкции и т.д.;

- возможность широкого применения местных материалов и, как пра­вило, более низкая себестоимость по сравнению с классическим крупнозернистым бетоном.

Наибольший техно-экономический эффект достигается при примене­нии мелкозернистых бетонов для изготовления тонкостенных железобетон­ных конструкций. Армируя этот бетон стальными сетками, получают армо-цемент - высокопрочный материал для тонкостенных конструкций. Вводя в мелкозернистый бетон фибру - дисперсные волокна, получают фибробетон, обладающий повышенной прочностью при растяжении. Применяя компози­ционные вяжущие вещества и комплексы специальных добавок - модифи­каторов структуры и свойств, получают композиционные многокомпонент­ные мелкозернистые бетоны. В зависимости от выбора вяжущего и добавок получают разные специальные бетоны: изоляционные, декоративные, элек­тропроводящие или электроизоляционные и другие.

Изделия формуют следующими способами:

- формование по литьевой технологии;

- формование прессованием в формах;

- формование методом вибропрессования.